分子生物学综合性设计实验的设计与实践

2023-08-29 来源：易榕旅网

第20卷第12期贵州教育学院学报(自然科学)　　　　　　　　　

2009年12月JournalofGuizhouEducationInstitute(NaturalScience)Vol.20.No.12

Dec.2009

分子生物学综合性设计实验的设计与实践

聂　琼,徐如宏,江　燕

(贵州大学农学院,贵州贵阳　550025)

摘要:为使农学专业本科生掌握分子生物学的基本技术,全面提高本科生的综合素质,根据实际情况和学生培养目标,结合科研培养学生的创新意识及实践能力,在分子生物学实验教学内容、实验教学方法和实验成绩评价方面精心设计并具体实践,取得了良好的效果。

关键词:分子生物学;综合性设计实验;创新能力

中图分类号:Q7　　文献标识码:A　　文章编号:1002-6983(2009)12-0007-03

DesignandpracticeofthecomprehensiveanddesignableexperimentsinmolecularbiologyNIEQiong,XURu2hong,JIANGYan

(CollegeofAgrilcurtural,GuizhouUniversity,Guiyang,Guizhou,550025China)

Abstract:Inordertohelpstudentsofprofessionalagriculturemasterthebasicmolecularbiologytechniquesandcomprehensivelyimprovetheiroverallqualities,weshouldwelldesigneandpractiseonexperimentsteachingcontent,teachingmethods,experimentaltestsandevaluationinmolecularbiologyaccordingtotheactualsituationandtrainingobjectives,whichwillachievegoodresults.

Keywords:molecularbiology;comprehensiveanddesignableexperiments;creativity

　　随着分子生物学的快速发展,分子生物学的研究手段和方法已在农学及生命科学的各相关领域研究中得到了广泛的应用,而且正以其巨大的活力推动着农业生产,并展示着其惊人的发展潜力和极其广阔的应用前景。为适应21世纪农业科学与技术发展的需要,我院将分子生物学及其实验课作为学生的必修课,以培养具有创新能力和实践能力、满足社会需要的合格人才。本科分子生物学的教学要求就是使学生掌握分子生物学的基本理论与技术,同时了解分子生物学在农学领域的应用,为以后的科研、农学实践打下良好的基础。

一直以来,我们的实验教学内容多数以验证性实验为主,这种实验教学模式学生不用查资料,也不用去思考、设计,只是按部就班地照实验

3收稿日期:2009-10-11

教材的步骤去操作,整个实验过程中学生是被动的、盲目的。这不利于培养学生的创新意识和对科学实验的兴趣。为了加强学生创新思维、创新能力和综合素质的培养,

充分调动学生学习的主动性和创造性,培养面向21世纪创新型、复合型人才,我们对分子生物学的实验教学内容进行了精心的设计与实践。

《分子生物学》实验,技术性很强,复杂而细腻,若设计良好将会充分锻炼学生的动手及分析能力,是理论结合实践的典型课程。因此,我们以结合科研、合理利用教学资源,提高实验教学质量、培养学生综合素质为宗旨,在实验教学内容的设计、实验教学方法、实验评价等方面开展研究并具体实践。

(2007-08)基金项目:贵州大学“实验室开放建设项目”

作者简介:聂　琼(1972-),女,贵州毕节人,副教授,硕士,主要从事分子生物学、遗传学教学和作物遗传育种研究工作。

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　1　实验教学内容的设计

要培养创新型人才,就必须紧密结合社会经济发展的需要,根据专业培养目标与实验教学目的要求,把一些最基本的实验技术、实验原理、科学方法与社会经济发展相联系,让学生掌握最新的实验方法。根据教学大纲的要求,我院各专业开设的分子生物学实验课都为18个学时。实验要求学生掌握当前分子生物学常用的电泳、DNA提取和聚合酶链式反应等实验的原理、操作及应用。每一个实验内容都可以独立成章。然而,在科研过程中,分子生物学的内容是可以贯穿在一起的,而且相同的技术会交叉应用,不同的问题或不同的目的可以形成一个有机的整体。因此,结合现有的科研课题,我们将分子生物学实验教学内容设计为两个实验:一是质粒DNA提取、酶切和鉴定(综合性,8学时),二是PCR技术在农业中的应用(综合设计性,10学时)。　　1.1　质粒DNA提取、酶切和鉴定该实验中携带目的质粒DNA大肠杆菌的培养和收集由实验教师准备,学生在教师的指导下进行质粒DNA提取,对获取的质粒DNA进行限制性酶切,再对酶切结果进行分析。通过这样一个全过程的实验,一方面使学生学习质粒DNA提取、酶切及琼脂糖凝胶电泳的原理及操作方法。另一方面使学生学到相关实验技能,掌握移液器、冷冻离心机、分光光度计、凝胶成像系统、灭菌器、电泳仪等相关实验仪器的操作和使用方法,为自主完成第二个实验“PCR技术在农业中的应用”打下良好的实验技能基础。　　1.2　PCR技术在农业中的应用

这一实验设计为综合性设计实验。所谓综合性设计实验,是指在教师给定题目或范围、提出基本要求的基础上,根据学生的专业方向和兴趣,以及实验室现有条件,综合运用所学知识,独立设计并完成具有一定水平的实验。它不但要求学生综合多门学科的知识和各种实验原理来设计实验方案,而且要求学生能充分运用已经学到的知识,去发现问题,解决问题,以最大限度发挥学生学习的主动性。

实验内容包括:实验材料的选择、DNA的提—8—

取及鉴定、PCR扩增、扩增产物的电泳及电泳图谱的分析。整个实验过程完整,前后衔接自然。学生通过完整的实验过程,犹如进行一个科研课题。实验内容涉及到DNA的生物学特性、离心技术及其原理、PCR技术及其原理、电泳技术及其原理等相关课程的知识点。学生在实验前必须先确定实验目的,然后根据实验目的选择实验材料进行DNA的提取、检测,选择适合的引物进行PCR扩增、电泳及图谱分析。如农学的学生可以

根据自己的兴趣选用小麦、玉米、水稻、油菜、中草药等材料进行遗传多样性的分析、指纹图谱的构建、品种纯度或真实性的鉴定为实验目的,设计出实验方案。在实验方案的设计中,学生必须根据自己的实验目的查找资料,选择相应的材料、适合的引物(RAPD引物、SSR引物、ISSR或SRAP引物)及PCR的反应体系与扩增程序、电泳方法等。然后按照方案进行,最后根据实验目的分析电泳图谱,得到最终实验结果并作出分析判断。通过本实验,一方面能使学生掌握科学研究的基本程序和技术,形成完整的科研概念,掌握仪器的使用,为今后利用生物技术应用在农业研究打下良好的基础;另一方面,由于实验的连贯性,可以培养学生的求知欲,学生们希望通过自己的亲手实践,得到最终结果,因而有极大的兴趣参与到实验中来。

　2　实验教学方法

为确保实验教学的先进性,我们利用科研平台支持实验教学。教师结合自己的科研经验与成果为学生提供一些与实验相关的视频图像、扩展性资料和网址,为学生了解、查找相关理论和技术的发展前沿以及实际中的应用等方面提供参考,激发学生解决科学理论和实际问题的兴趣。我们还结合教师的科研项目编写了与实验内容一致的实验教材和多媒体课件。

实验“PCR技术在农业中的应用”在开设过程中以学生独立设计和完成实验为主。2～5人一组在老师指导下,学生结合教师的科研项目和自己的兴趣、目的设计出实验方案,并通过实践操作,完成本实验的全过程。学生必须做好实验纪录分析、认真观察实验现象进行分析判断、整理数

据资料、最后做出结论。这种实验教学方法使学生了解科研工作的一般规律,增强实验兴趣,同时也培养了学生的科研能力,使学生不拘泥于既定的方式,学会主动思考,提出新观点,培养创新意识和创新能力。

分子方面的研究有关,因此鼓励学生积极参与教师的科研课题,在参与科研的过程中积极应用这些实验技能,使这些实验项目在学生参与的科研训练过程中得到有效加强。“PCR技术在农业中的应用”这一实验项目已作为作物育种与种子工程实验室的开放性实验,并吸引了一批学生通过该实验项目进行学生SRT项目和创新性项目的研究。

虽然我们取得了良好的效果,但也有很多地方需要改善。由于课时数的限制,整个实验过程比较粗糙而不细腻,影响实验结果的准确性;学生的独立操作也是相对的。因此我们建议将分子生物学实验课从分子生物学课程中分离出来,与遗传学、生物化学的实验课综合形成单独的一门实验课程开设,解决各门实验课课时紧张的现象。我们还将根据学生所从事的专业方向和兴趣,紧密结合社会经济发展的需要,设计先进的,有趣的,应用性很强的实验培养学生的综合能力,提高他们用分子生物技术去解决农业生产中的一些相关问题的兴趣和能力。参考文献:

[1]杨清玲,陈昌杰,连超群,章尧.本科生分子生物学实

　3　实验评价

通过这个实验过程可以锻炼学生查阅资料的能力,实验设计的能力,实验观察和记录能力,仪器独立操作能力以及科学素养的培养。因此考核学生实验成绩的指标:一是实验操作、实验能力、实验结果分析及实验报告是否准确、规范化。二是学生独立实验设计和实践过程中的创新性思维及独立分析问题、解决问题能力的考核。总之,既考查了学生理论知识水平,又考查了学生基本操作水平,也反映了学生对实验的态度、分析结果的准确度以及综合素质等,使考核标准既公正又客观。实验成绩要登记、建档。

　4　实践效果从2006年开始对《分子生物学》实验开展综合性设计实验教学实践以来,在学生基本技能、主动学习、思维能力的训练方面,取得了良好的效果。学生都反映通过进行综合性设计实验使他们能够体验现代生物学技术的先进性与实用性,增长他们的见识;培养了他们的科学研究的兴趣,提高了他们分析问题、解决问题的综合能力。

验教学改革的实践和体会[J].山西医科大学学报(基础医学教育版),2007,9(1).

[2]柏素花.分子生物学实验教学改革的实践与探讨[J].

高校理科研究,2008,8:110-111.

[3]韦化,曾冬梅,秦钢年.实验教学与科研相结合,培养

　5　结语

目前,我们许多教师的科研课题都与农作物

学生的创新能力[J].实验技术与管理,2008(5).

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