分子生物科学范例

［摘要］分子生物学实验是锻炼本科学生掌握并运用相关实验技术的有效途径，本文就分子生物学实验课程改革及授课方式对学生实践能力的作用进行了分析探讨，教学效果表明改革后的课程体系能更好地提高学生动手及解决实际问题的能力，实践结果可为进一步的课程改革提供研究基础。

［关键词］分子生物学;实验教学改革;实践能力

分子生物学实验是本科生掌握分子生物学相关实验技术的最佳途径，也是培养学生动手能力的主要环节。随着分子生物学的发展，近年来各个高校逐渐重视对学生进行分子生物学实验技能的培训，不断对分子生物学实验进行改革。近几年的实验教学改革一般都是针对实验项目的整合和优化，在满足基础实验技能培训之外，考虑整个实验项目的完整性和联系性，对实验的考核制度进行了完善。北京城市学院王文娟等人提出分子生物学实验课程教学改革，在教学改革中更注重单个实验之间的联系，健全了分子实验的考核制度［1］。2016年浙江农林大学、山东潍坊学院先后对分子实验进行了改革和优化，在实验设计中增加了综合性实验的设计、预习环节及实验的考核环节［2－3］。四川大学在分子生物学实验课改过程中增加了网络课程和虚拟实验室，促进学生提前预习和了解实验内容［4］。淮南师范学院、安徽师范大学、河南城建学院等高校改革原有的基础实验项目，设计完整性实验，涵盖基础实验内容，实验课程集中进行，一方面锻炼学生的基础实验技能，另一方面提高学生运用基础实验技术解决实际问题的能力［5－9］。

1分子生物学实验课程自主实验设计教学改革的具体措施

本校原有分子生物学实验课程共开设5个大实验，计30学时，其主要目的是带领学生了解分子领域相关的实验仪器设备和经典的实验技术，但经过几个教学循环之后发现学生不能有机地将各个实验技术联系起来，缺乏解决实际问题的能力。因此，教研组通过提出实验目的，设计连续性的实验项目。实验项目以大肠杆菌16SrDNA基因克隆及T－16SrDNA载体构建为目的，包括大肠杆菌基因组提取、大肠杆菌16SrDNA基因克隆及电泳、PCR产物回收及电泳、16SrDNA与T－载体连接及转化、质粒提取及目的基因鉴定。新的实验项目可以锻炼学生基础实验操作技能，包括电泳、PCR、质粒提取及酶切等技术，并增加实验的目的性及关联性。在整个实验项目实践过程中改变了原有的授课模式。学生根据实验目的分组设计实验流程，并自行准备药品及仪器。教师及教辅人员在实验过程中起到辅助作用，对实验设计合理性、药品配置、仪器使用安全性等方面进行把关，具体课程实施流程如图1所示。教师先提出最终的实验目的，并提供给学生相关实验材料，如大肠杆菌基因组、TaqDNA聚合酶、T－载体及相关限制性核酸酶切酶等，由学生分组设计实验整体流程。实验教师针对学生的设计流程提出意见及建议。学生按照实验流程拟定所用的实验方法及操作步骤，实验操作过程中教师辅导并监督各个环节，及时进行考核，具体考核标准包括实验设计是否合理;实验准备工作是否完善;仪器使用及操作是否规范及实验结果等。

2分子生物学实验课程自主实验设计教学改革的效果

2．1提高了学生学习的主动性

摘  要：针对少数民族大学生的实际情况和性格特点，结合教师授课经验和体会，探讨了对新疆少数民族大学生《分子生物学》教学的几种措施和方法。

关键词：少数民族大学生；教学；分子生物学

        新疆地域广阔，是一个多民族地区，各地区的经济发展不平衡，各民族的文化背景、文化教育水平相差较大。新疆大学是新疆唯一的一所高等理工综合性院校，生命科学与技术学院是我校一个较大的学院，民族学生的比例约占60％左右，少数民族大学生是新疆生命科学科技工作者的后备军。《分子生物学》是普通高校生物学类及相关专业本科阶段必修的主干课程之一，是生物科学的重要学科。随着现代生物科学各相关学科研究的深入，分子生物学技术已经成为研究现代生命科学各个领域最重要的工具，因此学习和掌握分子生物学实验技术以及相关原理是普通高校生物学类本科生重要的学习任务。但是，学过《分子生物学》的学生都深有感触，该学科难，不好学。受到民族语言的影响，少数民族学生在学习《分子生物学》上遇到的问题尤为突出。如何针对少数民族学生的特点，采用什么样的教学方式提高教学质量，对提高《分子生物学》的教学质量是一个重要课题。对此，在少数民族学生的《分子生物学》教学上，我们进行了以下的探索，并取得了初步成效。

        一、针对学生掌握语言情况，授课精讲细解

        少数民族学生来自不同的地区，受本地区经济发展水平的影响，入学时学生掌握汉语水平的程度相差极大，特别是南疆偏远地州来的学生，虽然在中学有专门的《汉语》课程的学习，但是由于缺少和汉族同胞进行交流的环境，有的学生学的是哑巴汉语，几乎不能和老师进行交流。因此我校要求少数民族学生在入校后的第一年先进行一年的预科学习阶段，主要是学习语言，学生的汉语水平只有达到学校要求的标准，才能进行专业课程的学习。即便如此，针对如此抽象、难懂的分子生物学，学生还是不能很好的理解。我们针对这种情况，首先做到老师要多接触学生、了解学生，同时也要尊重学生的同时，在授课时将语速放慢，对于重点难点进行详细的解释，举一反三，将讲过的知识点及时进行回顾，在讲解后面的章节时遇到和前面章节相关联的知识，及时引导学生进行回顾性的复习，起到了事半功倍的效果。

        针对少数民族学生的特点，在教学内容的安排上，以基本的、重要的、困难的、前瞻性强的知识点为主。对于重点难点，我们在认真做好多媒体的同时，课堂上还结合板书，放慢速度，给学生留下足够思维的时间，做到课堂上讲到的知识当堂消化。这种方式比起单纯的多媒体授课或者单纯的板书授课，学生反应良好。

        二、针对学生的性格特点，授课投其所好

21世纪是生命科学和信息科学的时代，高等农业院校作为培养生物工程专业人才的摇篮，应该培养复合型生物工程人才，重视学生的创新能力和团队精神培养，让学生掌握生物工程及其产业化的科学原理，掌握生物化学、分子生物学、微生物学、天然产物提取、发酵工程和酶工程等学科的基本理论知识；掌握微生物育种、微生物细胞大规模培养、微生物发酵产品及其分离纯化的基本技术，具备在农业生物技术领域从事生产管理和产品研发的能力。然而在传统生物工程实验课程体系中，由于缺乏多媒体教学环节，对实验技术和原理的讲解比较困难；各门实验课程相对独立，实验内容往往互不衔接，上课时间不集中，难以形成完整的课程体系；教学以被动的灌输式为主，学生缺乏主动探索精神；课程实验室相对独立，设备重复低端现象严重,浪费了宝贵的实验资源。因此，开展生物工程专业实验课程体系的改革势在必行。

一、生物工程专业实验课程改革的基本内容

农业院校生物工程专业开设的实验课程主要有：生物化学与分子生物学实验技术、微生物学实验技术、天然产物提取、发酵工程和酶工程实验技术、基因工程实验技术、细胞工程实验技术等，大多以农作物、发酵微生物和中草药作为实验材料。在教学内容上将不同相关实验课程整合。从专业培养层面统一开设系统的实验项目，将各门课程的实验内容和时间尽量衔接。通过对酶工程、生化及分子生物学实验技术、微生物实验和天然产物提取学等实验课程的调整，统一整合为生物工程专业综合实验，更新实验教学内容，完善实验体系。在教学方法上加入多媒体教学。传统的实验课程教学主要沿袭黑板讲解、学生操作的模式。这种教学方式信息量小，不够形象生动。通过拍摄实验教学视频，制作多媒体课件教学，能够透彻的讲解实验原理和操作过程，使学生较容易地掌握实验技能。同时将课程内容网络化，以微博、微信、博客、校内网站为主要平台，使课程上网，便于学生随时预习复习、答疑解惑。在教学资源上尽量共享实验平台资源。将课程实验室统筹安排,常用设备安排在公共开放房间，方便师生使用，严格避免设备重复采购,将实验资源主要用于教学效果好的综合实验项目。在实验能力上重视培养学生的创新能力和团队精神。教师在实验前将全班同学分成若干小组，确定实验目标，共同设计实验方案，开展实验准备工作，合理分工完成实验任务。实验报告书写时要求阐明实验意义，掌握所涉实验技术的原理、分类、适用范围和同类比较，深入展开数据现象分析、实验方法分析和操作技能分析。

二、生物工程专业实验课程改革的基本程序

涉及到专业人才培养层面的实验课程改革事关重大，应由专门团队在上级主管部门和专家组的指导下开展工作。首先召开专门的教学研讨会，根据生物工程专业人才培养来确立实验课程改革目标，以团队方式完成课程改革方案；实验课程改革方案由系里报送实验中心审核通过，获得上级有关部门的资金、硬件等支持；团队对改革方案进行执行，新实验项目应进行1年左右的班级试运行，检验实施效果和运行环境是否良好；待新实验项目试运行良好后，课程负责人修改教学大纲和实验指导，经教学研讨会通过；改革后的实验课程教学大纲和实验指导报上级主管部门批准后，正式实施运行。

三、生物工程专业实验课程改革的讨论

生物工程专业实验课程改革中遇到的常见困难是经费紧张、设备不足等，而且课程涉及面广，相关团队和人员较多，协调难度较大。另外教学改革不宜影响正常教学计划和学生培养，新修订的实验内容在学生方面也存在难以进行大班试行的问题。建议校、院两级加大专业实验课程改革的投入力度，给一线教学团队以更大的试验自主权限，精简审批程序，对新的实验课程方案挑选试验班试行，用实践来检验教改内容的科学性、可行性。生物工程专业实验课程改革的直接执行者是各课程负责人、任课老师和实验员，上级部门应当配套相应政策和条件，鼓励改革工作的进行，以更好的培养创新复合型生物工程人才。

一、模型的概念、分类及特点

物理模型是以实物或图画形式表达认识对象的特征。因此，物理模型具备实物或图画的形态结构与真实事物相似、本质非常接近，大小一般是按比例放大或缩小的特点。

二、物理模型建构在实际教学中的应用

1.模型建构活动是满足学生所需的一个理想课堂。

不久前笔者对所教学生学习生物学的现状进行了调查。经调查发现，学生心中理想的生物课堂是充满科学性、探究性、趣味性的课堂。而高中生物相较于初中生物理论性更强，涉及到遗传学、分子生物学、生物化学等方面的知识，很多理论抽象、晦涩，学生很难用已有的知识经验和感知想像去理解有关概念和理论体系，导致很多学生对生物的学习热情和兴趣大大降低。模型建构活动是能满足学生心理需求、发展需求的一个课堂。学生通过在模型建构活动中的主动参与，将在生物体中存在的结构或发生的抽象、晦涩、难以理解的生理变化通过所建构的模型直观呈现，在动手中不断思考、探索，最终在愉悦的心情中建构新的知识。

2.“遗传与进化”模块中适合进行物理模型建构活动的内容归纳。

笔者通过实践，总结出人教版生物教材必修二“遗传与进化”模块可进行建构物理模型活动的内容。

摘要：免疫学是生物医学领域的前沿学科，免疫学实验教学是培养免疫学专业人才综合能力和创新能力的重要过程。但当前免疫学实验教学存在内容安排不合理、教学模式老旧等不足。针对这一现象进行了综合实验教学改革，详述了改革后免疫学综合实验的设计思路、实施方案、考核方式及其优势和创新点。以科研平台为支撑，以学生参与完整课题为思路，改进本科生实验教学模式，注重学生综合素质的提升以及科研思维的训练，改革后的免疫学综合实验取得了较好的教学效果。

关键词：免疫学；综合实验；教学改革

免疫学是现代生物医学领域的新兴前沿学科和支柱学科，免疫学课程是生物医学相关专业学生必修的一门专业基础课程，免疫学技术更是广泛应用于临床医学、重大疾病诊断及预防、肿瘤治疗及生物制药领域。但由于免疫学知识繁杂，免疫学技术发展日新月异，传统的示教式实验已无法让学生接触和掌握最新的免疫学相关技术［1］。目前的免疫学实验教学缺少创新性、探索性，重视实验技术的学习，与实际科研脱节，缺乏开放性和研究性实验，教学方式和内容都较陈旧。基于此，本文针对免疫学的综合实验教学模式改革进行了初步探索。

1原免疫学实验教学存在的问题

1．1实验内容分配不合理

原免疫学实验大纲中，基础性实验技术训练较多，研究型综合实验较少。基础性实验项目必不可缺，但其缺乏趣味性及创新性，无法激发学生的积极主动性，难以满足培养生物医学创新性人才的需要。而综合型实验所需课时长，涉及实验技术更为广泛、实验环节更为紧凑，能提高学生的操作水平以及独立分析和解决问题的能力［2］。

1．2实验教学管理模式固定

一、师范院校开设昆虫学的必要性

据不完全统计，国内开设昆虫学的非农林类高等院校仅三十所左右。在仅有的几个开设昆虫学的师范院校中，昆虫学为专业选修课，还有大部分师范学校尚未开设昆虫学。就我校而言，从2009年开始为生物科学专业的三年级学生开设昆虫学，课程性质为专业选修课。

在此之前，从未开设昆虫学课程，仅在《动物学》课程中的“昆虫纲”一章中有所涉及，4学时理论课和2学时实验课。但是，昆虫作为一个庞大群体，如此有限的学时让学生仅能了解一点皮毛知识，很多生物方向的学生在大学专业课程接近尾声时，除了常见的蚊子、苍蝇等昆虫外，对昆虫世界依然一片茫然。师范院校是为基础教育培养教师，现代教育理论和实践注重目标教学，目前国内师范院校生命科学学院的师范专业主要是生物科学专业。在剖析了师范院校生物方向人才培养与社会发展的基本要求的基础上，在此教育阶段拓宽知识面，开设昆虫学课有很大的必要性，可开拓学生的视野，培养全方位高素质宽口径的综合性人才。

二、教学实践

尽管在师范院校开设昆虫学有其必要性，但在现实教学过程中面临一些尴尬境况。首先，教材与学时之间的冲突。现在全国普遍使用的《普通昆虫学》教材主要针对植保专业等本科生，内容繁杂，基本概念和专业名词术语较多，一般农林院校为72学时理论课，36学时实验课，还不包括教学实习，而师范院校开设的专业选修课一般只有36学时左右，且无配套教学实习或实验课。其次，学生的学习意识差，在高校学子嘴边常挂的口头禅“必修课选逃、选修课必逃”，很多人选课首要考虑的不是专业兴趣或老师的学术水平，而是哪个老师管得松或哪门课评分高，一定程度影响上课质量，违背了开设这门课的初衷。虽然面临不少的困境，但也有一些很好的现象。如少数学生对昆虫很感兴趣，想进一步从事昆虫学科学研究工作，这些学生通过考研进一步深造，相对较容易地进行相关研究。

从目前我们自己指导的研究生来看，那些进入科研研究状态快，并能研究出成果的学生中，绝大部分是在本科阶段学习过昆虫相关知识并对昆虫感兴趣的学生。因此，为增强本科阶段学生的创新设计、创新思维能力，对昆虫学科研感兴趣的这部分学生，可以让他们参加授课教师的科研课题、进行科研训练，将理论知识与实践锻炼相结合。另外值得一提的是，师范院校中农村籍学生占的比例相对较大，这部分学生对农业害虫的防治、预测预报的学习很感兴趣，想通过所学知识能指导家人解决生产中害虫防治的实际问题，他们上课的积极性很高、充实感更强，在增长知识的同时，达到了学有所用。

三、改革探索

摘要：

为了进一步提高学生的实验操作水平、积极培养学生的科研思维能力，对生物化学实验课程进行了初步修订。通过涉及实验内容的理论教学部分开展研究性教学、实验内容重新分类排序以及采用多种方式考核实验效果，学生的独立思考能力和自主解决问题的能力得到显著提升。结果证明，新的课程改革措施促进了学生综合实验素质的提高，对生物化学实验教学质量的提升具有显著作用。

关键词：

生物化学实验课；改革方案；实践效果

生物化学是运用化学理论和方法研究生命现象和化学本质的交叉型学科，主要从分子水平诠释生物体组成和代谢方面的内在规律。生物化学在生命科学课程体系中占有非常重要的地位，它的基本理论和实验方法是生命科学以及其他专业课，如细胞生物学、微生物学、分子生物学、遗传学的重要基础[1]。作为理论联系实际的关键环节，开展有成效的生物化学实验是学好生物化学的必要要求。然而在传统的实验教学模式下，学生的理论知识掌握不牢、积极性不高，实验报告抄袭、敷衍等问题日益突出。因此，本文从理论教学、实验再分类和成绩考评3个方面提出相应的调整方案。

1生物化学实验教学改革方案

1.1教师引导、学生主导，开展研究性教学

摘要：

高校生物教学实验室主要为高校生物教学实验课程的开设提供场所，本文从完善教学实验室管理制度、加强生物教学实验室的日常管理以及加强实验人员队伍建设三方面进行了分析，旨在建立和谐的生物教学实验室管理模式，适应当今社会发展需要。

关键词：

高校；生物；教学实验室；和谐；管理

生物科学是一门建立在实验基础上的自然科学，只有具备扎实的科学实验理论基础，才能更好地从事科学研究。人才培养、科学研究和社会服务是高校的三大职能目标，科学研究是培养高校人才的重要途径，所以实验室是高校培养人才的重要场所。进入21世纪，生命科学迅猛发展，这也给高校生物实验室的建设和管理带来了前所未有的机遇与挑战。高校生物教学实验室管理是高校生物实验室管理中一项重要的内容，随着高校生物实验室规模不断扩大，实验室建设力度也不断加大，现行的高校生物教学实验室的管理模式存在很多管理漏洞，实验室管理观念落后、实验室管理制度不完善，教学实验室秩序混乱，没有人愿意管理，仪器设备种类多、丢失现象频频发生，实验技术人员的素质有待提高等一系列问题，因此教学实验室的科学管理和最大化利用已经成为了高校发展中的一项重要课题。

1建立完善的教学实验室管理制度

实验室规章制度是规范和协调从事实验的人员以及实验室管理人员行为准则，是维护实验室正常管理秩序的重要保障，是实验室各项工作正常开展的主要依据。近年来，随着高校招生规模不断扩张，教学实验室的实验人员流动大，新的教学实验室管理制度有待进一步完善和更新，根据学校实验室管理的规定和生物学实验室的特点，建立一套全新的实事求是的规章制度，如实验室人员岗位职责(包括实验技术人员和实验教师），实验室使用规则，仪器设备管理制度，学生实验室守则、学生仪器设备损坏赔偿办法等[2]。这些制度的确立是建设一个规范、安全、高效、和谐生物教学实验室的基础。