高等师范院校本科分子生物学实验教学改革与实践
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作者:冯尚国 王慧中
摘要：文章对近年来高等师范院校本科分子生物学实验教学过程中存在的问题进行了探讨，并就资金投入、实验教学内容、教学方法提出了具体的改革意见。
关键词：师范院校;分子生物学;实验教学;教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2020）13-0181-02
分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能，进而从分子水平阐明生命现象本质的科学。分子生物学的基本理论和实验技术已经应用到了生物学的诸多研究领域，在高等师范院校里，分子生物学对于生物类本科生来讲是一门必修学科。其中，实验教学是分子生物学教学必不可少的一部分，其不仅是引导学生深入理论知识的重要途径，更是培养学生综合能力及创新能力的有效方式。目前，许多师范院校的生物学类本科分子生物学实验教学在教学内容、教学方式及教学成效等方面还存在许多不足，有待进一步克服和解决。
一、分子生物学实验教学现状
（一）实验室设备有限，专业技术人员缺乏
分子生物学实验教学涉及的实验仪器设备比较多、比较昂贵。但是高等师范类院校在实验教学方面的资金投入十分有限，严重影响了分子生物学实验教学的效果。另外，分子生物学实验涉及的实验技术专业性要求很强，需要聘请专门的实验技术人员与授课教师共同参与实验教学。但是，目前高等师范院校在专业技术人员培养及数量方面十分欠缺，不能满足正常分子生物学实验教学的需要，这也极大限制了分子生物学实验教学效果。
（二）实验教学内容陈旧，与专业针对性不强
目前，高校分子生物学内容与前沿分子生物学发展结合得不紧密，有些教学内容过于陈旧，甚至已经失去了教学的价值。另外，分子生物涉及生物、医学、农林及药学等多个研究领域，这就涉及知识的渗透性和应用性。因此，开设的分子生物学实验课程必须与相应的学科紧密结合，做到因材施教，这样才能更好地理论联系实际。但是，从目前分子生物学实验教学的内容方面来看，内容过于单一，缺乏针对不同专业的系统考虑，而且缺少有效的实验教学评价体系，在一定程度上降低了分子生物学在教学活动中的实用性。
（三）教学方式单调，学生参与程度低
目前，分子生物学实验教学方式是教师确定实验目的和方案，事先准备好实验课所用到的实验试剂、耗材以及仪器设备，学生只需在规定的时间内完成相应实验操作，提交实验报告即可。这种授课方式看似教学方式多样，师生互动性较高，其实其本质与传统的“填鸭式”教学方式没有什么不同。学生只需按照教师设定好的实验操作流程进行，对其中的原理和研究意义并没有真正理解。
（四）实验内容过于独立，综合性差
目前，高等师范院校开设的分子生物学实验课程多为验证性实验，具有实验设计简单、内容独立等特点。以我校为例，本科分子实验教学内容主要涉及植物DNA、总RNA提取，质粒DNA的制备，目的基因PCR扩增，分子标记技术，琼脂糖凝胶电泳，大肠杆菌感受态细胞制备和转化，DNA重组子的构建和鉴定，DNA酶切及鉴定等实验内容。教学内容虽然包括大部分现代分子生物学的前沿基础技术，但是每个实验内容都是单独授课，缺乏综合性。
二、分子生物学实验教学改革与实践
为了解决上述分子生物学实验教学存在的问题，必须对分子生物学实验教学进行全面改革，目的是以专业为起点，开设相应实验课程，以学生为中心，采用多元化学习方式，以教学目标为根本，使学生有被动接受转变为自主探究性学习。具体教学改革措施如下：
（一）增加实驗室经费投入，加强师资力量建设
高校应该重视实验中心的建设，增加实验室和实验仪器设备的经费投入，添置补充分子生物学实验教学涉及的仪器设备，为教学有效实施提供硬件保障。同时，高校应该加大实验教学教师队伍建设，鼓励具有博士学位的教师进行实验教学工作，同时聘请专门的实验教辅人员。另外，应鼓励实验授课教师积极参加国内外教学研讨会及专业技能培训班，通过学习交流，提高教师的教学能力。
（二）突出专业特点，优化实验授课内容
教师应该根据不同专业来编写相应的实验教材。例如，生物科学专业的学生毕业以后大部分要去学校当中小学教师，因此，针对这个专业的学生，在分子生物学实验授课内容上，应该更偏重于实验理论和基础知识方面的培训，应该扩大学生知识面。对于生物技术专业的学生，毕业以后大部分学生要进企业工作的，因此，指导教师实验教学时，应该强调分子实验技术的应用性，应该加强学生专业知识的深度。
（三）增加实验的综合性，重视实验内容的连贯性
分子生物学实验内容之间并不是孤立存在的，它们具有连贯性、综合性及紧密结合等特点。因此，教师应该在原来基础性实验的基础上，增设具有综合性的实验课程。例如，首先，将植物基因组DNA提取及凝胶电泳分析，目的基因的PCR扩增、分子标记技术及基因组DNA的纯化与回收实验内容串联起来按一个综合性实验来讲;其次，以基因组DNA的纯化与回收的DNA片段为出发点，再将大肠杆菌感受态制备及专化、DNA重组子的构建和鉴定、质粒DNA的制备和纯化，以及质粒DNA酶切及鉴定串联起来。
（四）结合教师科研项目，开展实验教学
高校师范院校教师大都有自己主持的国家、省自然科学基金以及其他类型的项目研究，课题的内容基本涉及分子生物学学实验技术的应用。教师不妨依据自己的科研项目，灵活设计相关的分子生物学实验授课内容，通过科研项目巧妙地将整个或大部分分子生物学实验内容串联起来。这样一是可以将每个实验内容密切联系起来，使学生对分子生物学前沿实验技术有整体的把握;二是让学生通过参与实际的科学研究学习先进的分子生物学实验技能。
（五）引进虚拟仿真教学，提高学习积极性 分子生物学是一门微观学科，其授课内容比较抽象，学生理解起来也比较困难。有些分子生物学实验内容周期比较长，在规定的时间内学生很难完成全部实验内容，需要授课教师或教辅人员课后协助完成后续实验，这样学生看到的只是最后的结果，对整个实验过程很难真正理解。同时，由于分子生物学实验涉及的实验试剂及实验仪器比较昂贵，有些实验还具有一定的危险性，因此，无法保证每位学生都进行实验操作，很多时候也只是看教师示范实验或听教师理论授课。我们不妨引入虚拟仿真教学，在分子生物学实验授课过程中，运用现代教育技术设置实验授课虚拟环境，利用虚拟仿真实验中的2D、3D动态授课模式生动的再现分子生物学实验的原理、实际操作过程。进而将传统的实际操作实验与现代的虚拟仿真实验相结合，不仅可以使实验周期大大缩短，实验内容更加直观，实验危险性降低，实验经费节省，还可以丰富教学方式，充分激发学生学习的主观能动性，加强学生对抽象理论知识的理解，进而提高教学的实际效果。
三、結束语
分子生物学实验技能是高等师范院校高素质生物专业学生必须掌握的一门技术。在教学过程中，指导教师要对分子生物学实验的教学内容和教学方式进行不断探索和革新。只有这样，才能更好地促进分子生物学实验教学效果的提升，才能培养出具有综合能力和创新能力的高素质生物专业人才。
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Reform and Practice on Molecular Biology Experimental Teaching for Undergraduate Students of Higher Normal University
FENG Shang-guo，WANG Hui-zhong
（College of Life and Environmental Sciences，Hangzhou Normal University，
Hangzhou，Zhejiang 311121，China）
Abstract：In this study，problems existing in the molecular biology experiment course of undergraduate students in higher normal universities recent years were discussed，at the same time，specific proposals were put forward on input of experimental funds，experimental teaching content，and teaching method.
Key words：normal colleges and universities;molecular biology;experimental teaching;teaching reform
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