生物学类专业五大核心课程实验项目设计与实践①
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作者:姬国杰 胡焕焕 石晓卫 刘瑞 田存章 张靖 张晗 陶娟 卢龙斗
[摘 要] 对新乡医学院三全学院生命科学技术学院三个专业五门核心课程的原有实验项目进行分析，找出缺陷和不足，在此基础上对实验项目进行重新设计，并在实际运用中取得了良好的实践效果。
[关 键 词] 核心课程;实验项目;实践效果
[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2019）17-0106-02
我校生命科学技术学院设置有生物技术、生物工程和生物制药三个本科专业，遗传学、细胞生物学、生物化学、微生物学、分子生物学是这三个生物类专业的五大核心课程。学生对这五大核心课程基础理论和基本技能的掌握程度，直接影响到学生将来的就业和发展。《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》也对这五门课实践课程的开设提出了基本要求。根据教育部的文件精神和人才就业市场对人才的要求，很有必要对这五门核心课程的原实验项目进行总结和分析，并在此基础上设计出能培养创新应用型人才的实验课程体系。
一、实验改革设计
（一）遗传学实验项目设计
遗传学是生物学的核心学科也是带头学科，遗传学实验项目的设计依据培养目标而不同。生命科学技术学院培养的是同时具有技术、技能的应用型人才，因此，遗传学实验要求学生掌握验证遗传学定律、染色体分析、生物杂交、遗传统计分析和基因表达分析等技能。而原开设的植物有丝分裂、减数分裂，动物染色体标本制备，多倍体诱导与微核检测，果蝇的形态、杂交、唾液腺染色体标本制备，人类遗传性状调查分析，PTC尝味和系谱分析等实验项目不能实现这五种技术技能的培养。根据所传授技能对原开设项目进行分析，实验设计存在以下问题：实验项目偏少、内容简单，技术技能性弱，与细胞生物学重复3个，缺微生物遗传、杂交技能，缺基因分析技能，与实验目标符合度低。
针对课程存在的问题与学生培养目标设计了定律验证、基因分析、染色体技术、生物杂交和统计分析五个实验模块。定律验证模块有分离定律、自由组合定律、连锁互换定律验证三个实验项目;基因分析模块有人类遗传标记、人类遗传病基因分析两个实验项目;染色体技术模块有植物染色体标本、果蝇唾腺染色体标本、小白鼠染色体标本、人类染色体标本、人类SCE标本制作和分析五个实验项目;生物杂交模块有小白鼠、小麦、玉米、果蝇、细菌、粗糙链孢霉杂交技术六个实验项目;统计分析模块有小麦遗传力测定、人类苯硫脲味尝基因频率测定和人类ABO血型的群体遗传学分析三个实验项目。
（二）微生物学实验项目设计
微生物学也是生物学的核心学科，微生物学实验项目的设计依据培养目标而不同。生命科学技术学院培养的是同时具有技术、技能的应用型人才，因此，微生物学实验要求学生掌握微生物的分类鉴定、染色、分离、培养、保存、生理生化分析等技能。而原开设的无菌操作技术及油镜的使用，细菌的简单染色和革兰氏染色，酵母和丝状真菌的形态观察，培养基的制备与消毒灭菌技术，微生物的分离与纯化、生理生化实验，微生物数量的测定和死活细胞鉴定和环境因子对微生物生长的影响等实验项目不能实现对这六种技术技能的培养。根据所传授技能对原开设项目进行分析，实验设计存在以下问题：实验项目偏少、内容简单，技术技能性弱，实验模块不清，缺微生物分类鉴定、保存技能，与实验目标符合度低。
针对课程存在的问题与学生培养目标设计了微生物的分类与鉴定、分离与纯化、培养、保藏与活化、生理生化和创新型实验六个实验模块。微生物的分类与鉴定模块有细菌的分类鉴定技术，放线菌、酵母菌、霉菌的鉴定技术四个实验项目;微生物分离与纯化模块有固体培养基、液体培养基、单细胞（孢子）、选择培养基分离技术四个实验项目;微生物的培养模块有微生物接种技术、大肠杆菌生长曲线的制作、厌氧微生物的培养和微生物生长繁殖测定技术四个实验项目;微生物的保藏与活化模块有低温斜面、液体石蜡油、沙土管、超低温冰箱、液氮、麦麸干燥保藏法、真空冷冻干燥法七个实验项目;微生物的生理生化模块有大分子物质的水解、微生物糖发酵检测和IMViC检测技术三个实验项目;创新型实验模块有化学诱变法、物理诱变法筛选高产突变菌株两个实验项目。
（三）生物化学实验项目设计
生物化学也是生物学的核心学科，生物化学实验项目的设计依据培养目标而不同。生命科学技术学院培养的是同时具有技术、技能的应用型人才，因此，生物化学实验要求学生掌握核酸、蛋白质、糖类、脂类、维生素的分析鉴定技能和创新精神。而原开设的考马斯亮蓝G-250法测蛋白质浓度，温度、PH、激活剂和抑制剂对酶活性影响，淀粉酶活力测定，肝糖原提取和定性，醋酸纤维素薄膜电泳分离血清蛋白，酵母RNA的分离与组分鉴定和植物基因组DNA的提取与鉴定等实验项目不能实现对这六种技术技能的培养。根据所传授技能对原开设项目进行分析，实验设计存在以下问题：实验项目偏少、内容简单，技术技能性差，门类模块不清，缺脂类、缺维生素类分析技能，缺创新模块内容，与实验目标符合度低。
针对课程存在的问题与学生培养目标设计了蛋白质分离技术，糖提取、鉴定和含量测定，脂类提取、鉴定和含量测定，维生素含量测定，核酸分离技术和创新设计与技能六个实验模块。蛋白质分离技术模块有氨基酸纸层析技术、考马斯亮蓝G-250测蛋白质含量、淀粉酶的提取与活力鉴定、醋酸纤维薄膜电泳分离血清蛋白质、SDS-PAGE电泳测蛋白质含量和蛋白质印迹技术六个实验项目;糖提取、鉴定和含量测定模块有肝糖原的提取与鉴定，总糖和还原糖的含量测定和人类血糖含量测定三个实验项目;脂类提取、鉴定和含量测定模块有卵磷脂的提取鉴定，油脂酸价的测定和粗脂肪的定量测定三个实验项目;维生素含量测定模块有荧光法测定维生素C含量，酶反应动力学的影响因素和维生素B1、 B2、 E含量测定三个实验项目;核酸分离技术模块有酵母RNA 的提取与组分鉴定、质粒DNA的提取、定磷法测定核酸含量、紫外吸收法测定核酸含量、植物基因组DNA的提取和琼脂糖凝胶电泳六个实验项目;創新设计与技能模块有不同温度对PCR反应的影响和底物浓度对酶促反应速率的影响—米氏常数的测定两个实验项目。 （四）细胞生物学实验项目设计
细胞生物学也是生物学的核心学科，细胞生物学实验项目的设计依据培养目标而不同。生命科学技术学院培养的是同时具有技术、技能的应用型人才，因此，生物化学实验要求学生掌握细胞结构、细胞增殖观察技能、细胞化学物质鉴定技能、细胞生理生化测定技能、创新精神与意识。而原开设的DNA和RNA显示，显微测量，酸性、碱性蛋白显示，酸性磷酸酶的显示，高尔基体、线粒体和中心体的观察，细胞生理活动、有丝分裂过程、减数分裂过程观察，小鼠骨髓细胞CS标本制备，细胞的分级分离，细胞培养，冻存与复苏和细胞计数等实验项目不能实现这五种技术技能的培养。根据所传授技能对原开设项目进行分析，实验设计存在以下问题：与遗传学重复3个实验，与细胞工程重复1个实验，技术技能性差，内容偏少，门类模块不清，缺细胞分化与凋亡模块，缺创新模块内容，与实验目标符合度有差异。针对课程存在的问题与学生培养目标设计了细胞结构、细胞化学、细胞生理、细胞增殖、细胞分化与凋亡和创新性实验六个实验模块。
细胞结构模块有细胞形态观察和显微测量、细胞器超活染色与观察和细胞组分的分级分离，共三个实验项目;细胞化学模块有 DNA和RNA的显示，酸性、碱性蛋白的显示，酸性、碱性磷酸酶的显示，过氧化物酶、ATP酶的显示，糖类、脂类的定位显示六个实验项目;细胞生理模块有细胞的吞噬活动、草履虫纤毛运动及食物泡的形成、细胞膜的渗透实验和细胞的凝集反应、死活细胞鉴定四个实验项目;细胞的增殖模块有植物细胞、动物细胞有丝分裂观察，植物细胞、动物细胞减数分裂观察和草履虫无丝分裂观察五个实验项目;细胞分化和凋亡模块有骨髓造血干细胞、肿瘤细胞的诱导分化，DNA电泳检测细胞凋亡，凋亡细胞原位末端标记和细胞膜磷脂酰丝氨酸荧光显示五个实验项目;创新性实验模块有诱导肿瘤细胞凋亡的有效成分筛选和诱导肿瘤细胞增殖的有效成分筛选两个实验项目。
（五）分子生物学实验项目设计
分子生物学也是生物学的核心学科。分子生物学实验项目的设计依据培养目标而不同。生命科学技术学院培养的是同时具有技术、技能的应用型人才，因此，生物化学实验要求学生掌握基因获得、基因转化、基因鉴定等技能，创新精神和创新意识。而原来开设的哺乳动物基因组DNA提取、水平板琼脂糖凝胶电泳检测DNA，PCR扩增制备目的基因，扩增目的基因片段的回收与纯化，大肠杆菌感受态细胞的制备，外源基因在大肠杆菌中的转化，蛋白质印迹（Western blotting）等实验项目不能实现这四种技术技能的培养。根据所传授技能对原开设项目进行分析，实验设计存在以下问题：实验内容偏少、项目单一，门类模块不清，实验仪器利用率偏低，技术技能性差，缺创新模块内容，与实验目标符合度有差异。针对课程存在的问题与学生培养目标设计了基因获得、基因转化、基因鉴定和创新性实验四个实验模块。
基因获得模块有总DNA的制备、聚合酶链式反应（PCR）、水平式琼脂糖凝胶电泳法检测DNA和DNA的限制性内切酶酶切四个实验项目;基因转化模块有感受态细胞的制备、DNA的重组与连接和重组DNA的转化三个实验项目;基因鉴定模块有DNA酶切片段的分离与回收和转化子DNA的快速鉴定两个实验项目;创新性实验模块有引物设计对PCR退火温度的影响、感受态细胞制备及转化中影响因素分析和聚合酶链式反应（PCR）体系的优化三个实验项目。
二、改革后的应用实践
实验项目改革实施后，学生的核心竞争力和综合素质明显提高，社会认可度大幅度攀升，改变了以往实习难、就业难的局面。合作企业每年上半年争相到学院选拔学生组建以自己企业冠名的“订单班”，并设立奖学金。每年从暑期开始接纳“订单班”的学生顶岗实习，并为优秀实习生预留工作岗位供其选择就业，学生就业率和满意度明显提高，2016年以来，学生初次就业率一直稳定在95%以上。多名学生在实习单位举办的实验技能大比武中荣获一等奖、二等奖。学生考研率连年攀升，从2016年的21.1%提升到2018年的39.5%。河南科技报、河南日报、河南卫生报、新乡晚报等多家媒体连续报道了我院实验教学改革的成果，有多个兄弟院校到我院参观学习，起到了实践教学改革的示范和引领作用。
参考文献：
普通高等学校本科专业类教学质量国家标准[S].北京：高等教育出版社，2018：222-229.
編辑 王 敏
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