浅谈分子生物学的实验教学

摘 要：分子生物学是一门在分子水平上研究生命现象的学科，是人类打开生物这个神秘世界的宝贵钥匙。分子生物学也是一门实验性很强的学科，与其他学科相比，分子生物学的实验技术要求很高，因为分子生物学实验是实践与理论相结合的典型课程，所以在教学中注重培养学生在学习过程中的创新意识和自主学习能力非常重要。

关键词：分子生物学;实验教学;方法策略

中图分类号：G642         文献标识码：A

引言

分子生物学是在分子层面上解析生命现象的科学，其主要研究内容围绕着生物大分子的复制、转录、翻译和调控的过程展开。分子生物学是高等教育中生物学专业的学生接触到的第二门专业课，其理论与生物化学、遗传学紧密地交织。全面系统地掌握分子生物学知识为进一步学习基因工程、细胞生物学、发育生物学、结构生物学、生物信息学等前沿学科奠定基础。分子生物学实验课程与分子生物学理论课程相配套，力求让学生通过实验操作过程更好地理解分子生物学的理论知识。然而现实中的实验教学的效果并不理想，本文将就如何解决分子生物学实验教学中出现的问题进行探讨和改革。

1 分子生物学实验教学存在的问题

1.1学生兴趣不高

分子生物学理论课较抽象，尤其是现代分子生物学的技术部分，学生难以理解，再加上分子生物学实验一般耗时较长、操作要求高，很多学生对此有排斥心理。

1.2实验条件不足

受设备数量、试剂价格、实验课时和场地的限制，分子生物学实验分组人数一般为4～5人，极难满足每一位学生动手操作的需求。在实验中发现，个别小组中只有1～2个学生在动手操作，而稍有惰性的学生则处于观看状态，这些学生操作能力得不到锻炼。

1.3实验缺乏综合性和创新性综合性

实验时间连续性强、耗时长，受课时和实验室限制，综合性实验项目开出率几乎为零;同时，由于实验教学方法落后，学生的主动意识不强，设计性实验项目也比较少。综合性和设计性实验的缺乏，不能满足学生对现代分子生物学技术发展的深入理解，更难培养学生自主思考、独立解决现实问题的能力。

1.4实验课堂科学管理方法不完善

受课时、场地、试剂价格的限制，较贵重仪器设备缺乏，每次实验安排学生人数多，实验教师的力量则相对薄弱，导致实验秩序欠佳。

1.5实验课程考核方法不合理

由于学生人数多，平时沟通少，教师对大多数学生不了解，也不能在实验过程中注意到每一位学生的表现，故目前对实验的考核只能参照实验报告和点名考勤。同时，以往的考核方式侧重于实验结果的考核，只要实验报告结果合理，分数就不会差。这种考核方法，一方面助长了实验积极性不高的学生的惰性;另一方面使有些学生为了得到所谓“正确”的结果，随意修改实际数据或者抄袭别人的结果，极少主动分析自己的实验数据。根据雷同化的实验报告，教师很难分辨出成绩的真假和高低，难免造成评分不合理的情况，这在一定程度上挫伤了部分学生操作的积极性。

2 分子生物学实验教学改革措施

2.1加大实验室的配套建设，增加学生的动手机会

近年来，学校和相关院系加大了对分子生物学教学实验室的投入，完善其硬件设施的建设，确保实验仪器、材料、试剂的充分供给，实现了实验分组的最小化;在实验课程安排上，尽量让每个同学独立操作，即使有些实验环节需要小组成员合作，也要求每个组员都参与到其中，各司其责;在撰写实验报告时，每个同学都有独立的实验结果，有效地避免了雷同实验报告的出现。

2.2增设运用到新理论新方法的实验项目

現行的分子生物学实验重点介绍了基于DNA连接酶的分子克隆技术，该实验让学生了解了分子生物学实验中的常规的工具酶如TaqDNA聚合酶、T4DNA连接酶的活性和特点。然而近年来，分子生物学发展突飞猛进，涌现出了一系列新的实验技术与方法，逐渐取代了传统的酶切连接技术，比如一步法克隆技术已经被广泛地应用于各种载体的构建中。该方法利用同源重组的原理，可以在质粒的任何位点进行一个或多个目标DNA的片段的插入，而不需要任何限制性内切酶和连接酶，具有位点选择灵活、快速简便、精确和克隆效率高等特点。因此，在原有实验内容的基础上，增设了一步法克隆实验，通过与同时实施的传统的酶切连接实验相比较，让学生体会到新方法的便捷和强大，还有助于学生对于DNA同源重组这一教学难点的理解。

现代的分子生物学研究已进入功能基因组时代，对基因的编码产物蛋白功能的分析已成为高水平研究中的关键环节，也是基因功能的最终体现。然而传统的分子生物学实验并没有涉及这方面的内容。免疫沉淀技术可以从生物体的上千种不同的蛋白质中，富集纯化处于天然状态的特定蛋白，有利于进一步的蛋白功能的诠释。在传统分子生物学实验中开展的southern杂交实验有许多等待的时间，我们同时并行开展了免疫沉淀和western杂交的实验，既让课堂时间得到更高效的利用，又开拓了学生的视野。

2.3利用网络资源扩展教学内容

互联网及超文本链接的应用为实验知识的传授和教学提供了更广阔的空间。龙岩学院已将分子生物学实验课程建设为网络课程，在课程中心平台设有课程介绍、教学大纲、教学进度表及教师信息等基本信息以及全部教学资源（电子教案、视频和课件等）。学生有固定的账号和密码，可随时登录网站进行学习。为了满足学生课外学习的要求，帮助他们了解前沿的分子生物学实验技术，在网络课程上还附有一系列相关网站的链接，为学生指明学习途径。网络上许多论坛涉及到与实验相关的内容，还包括一些实验失败的关键技术细节的探讨与总结，借此可以引导学生网上检索、寻找实验过程中遇到问题的解决方法，既有助于提高学生的文献检索能力，又增加了学习的兴趣，通过培养学生的实验学习习惯，从而锻炼他们解决问题的能力。

2.4VR教学模式

现在有一种走在时代前沿的技术———VR（VirtualRe-ality），即虚拟现实技术，它是一种利用计算机生成一种模拟环境创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，具有多源信息融合、交互式和三维动态视景等特性，可以使用户沉浸到该环境中。目前，该项技术已经运用至微生物学上，突破了成本高、周期长、时空局限、易导致污染等限制。学生可以随时随地在虚拟环境中展开实验，这提高了学生的实践能力。南京农业大学利用虚拟现实实验教学模式主要从应用微生物学和基础微生物学两方面构建教学内容，同时，结合学校的废水、污水的排放问题，把处理该问题的技术、食用菌资源的调查等科学研究成果转化为教学资源和丰富的教学内容。

虚拟现实教学模式的引入是现代科技发展的产物，与时代紧密结合。以现代教学方式拓宽教学领域并设置创新型功能模块，不仅丰富了教学内容，还提高了学生的学习兴趣。但在实际应用中，我们要避免完全将VR技术代替实际的实验操作过程，应虚实结合，充分发挥其优越性。

结束语

分子生物学实验课程的设计思想是紧密结合学科的理论基础，紧跟学科的发展，将科研中成熟的先进方法和技术通过实验教学传授给学生。然而近年来，传统的分子生物学实验课程逐渐暴露出一些问题和急需完善的方面，通过对该课程进行教学改革，充分地调动了学生的积极性和主观能动性，满足了学科迅猛发展的需要，为培养出兼具严谨与创新精神的科研人才打下基礎。

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