转型发展及应用型人才培养背景下“分子生物学实验”教学改革的探索

张永芳，王明明，刘建霞，李侠，刘利敏

（山西大同大学，山西 大同 037006）

政策是引导高校教育转型最好的导师。国家中长期发展规划中提出：教学是高等学校的基础性工作，而实验教学是整个教学过程中的一个重要环节。国家教育部在“十一五”规划中指出，实验课程在本科生培养期间占有举足轻重的地位。山西大同大学是山西省本科高校向应用型转变试点高校、山西省首批高水平应用型本科高校。为了更好地利用转型这个契机，适应我校发展需求，生命科学学院针对专业基础课进行了大量的课程改革，包括人才培养方案、课程设置等。“分子生物学”作为生物科学、生物工程、医学、农业等理、工科专业开设的基础实验课，随着生物产业化的发展，逐渐成为了一门核心课程，是学习遗传学、基因工程的重要桥梁[1]。“分子生物学实验”是“分子生物学”理论课程的有效辅助，是学生加深对理论知识理解和验证理论结果的重要手段，适应当今飞速发展的生命科学时代，掌握实验技术的重要途径。

为了更好地达成应用型人才培养的教学目标，使学生掌握分子生物学实验技能，提升学生学习兴趣以及探究能力，自开设“分子生物学实验”课程以来，实验课时从2009 年的12 学时跳跃到了2013 年的30 学时，之后2015 年压缩后为16 学时，但相比其他课程学时所占比例仍较大，可见，我校对“分子生物学实验”教学非常重视。而在实际教学过程中，我们发现“分子生物学实验”教学还是比较传统，如教学内容脱离社会，教学方式、方法单一，创新性不足等。这些均大大限制了技能操作在实践中的灵活运用。针对以上问题，教学团队通过不断实践，在教学内容、方法手段及教学反思、课程评价方面进行了改革，探索出了适合当地经济发展的教学模式，使学生实验能力培养的重点实现了从“会动手，会操作”向“技术上层次，技能可上岗，工作能独立”转变，为创新型人才培养打下了坚实基础。

1 实验教学内容改革探索

1.1 重塑教学目标

“分子生物学实验”是一门实验性极强的新兴学科。随着科学研究进展的突飞猛进，分子生物学技术已经渗透到农业、工业、医药等各个领域，使其成为二十一世纪生物学高等教育的核心课程。

原“分子生物学实验”教学目标注重学生掌握分子生物学基础知识，忽视了学生能力的培养。为更好地适应专业课程设置的调整，体现培养实用性、创新性的生物人才目标，教研组重塑教学目标，具体包括以下三方面：一是通过熟悉分子生物学研究的基本方法，能够实施研究所涉及的实验设计的知识目标；二是提升批判性阅读文献、科学分析能力、发现并解决问题、获得知识迁移能力目标；三是塑造科学精神、工匠精神，增强历史使命、时代责任感的情感目标。知识、能力、情感“三位一体”的目标凸显了培养人才的重点不仅仅只是专业知识，更注重三者合一。

1.2 拓宽实验内容

原有“分子生物学实验”教学内容主要依据魏群主编的《“分子生物学实验”指导》教材进行教学，案例教学和项目教学颇少，以验证性实验为主，学生只需要在了解原理的基础上按部就班做就可以做出结果，学生对于实验意义了解不够深入，学生难以理解抽象的理论，无法产生共鸣，更不能满足应用型人才培养的需求。重构教学内容体系，定位保持原有学科完整性、科学性的同时，增加实用性、实践性教学内容至关重要[2，3]。

基于“分子生物学实验”内容整体性、连贯性较强，有利于培养学生完整的科研思路和创新能力的特点，近年来，教研组结合当地特色农产品将其内容进行了优化和整合。学期初，任课教师深入企业与专家交流，调查当地经济发展需求，删除陈旧、实用性不强的实验内容，以需求为基础，增加设计型、探究型、创新性实验，将实验内容相关的课题作为选题（相近的选3～4个）下发给学生。如山西大同地处山西省北部，作物多以小杂粮为主，具有抗寒抗旱的特点，因此以抗寒、抗旱基因作为研究对象，以普通苗和抗旱苗作为研究材料，设计DNA提取、PCR扩增等实验。一方面通过把教师科研方法渗透到教学中，提升学生科研能力；另一方面通过与当地经济发展需求结合，让学生感到学有所用、能用、会用，从而产生共鸣，降低了知识枯燥乏味感，有效调动了学生学习的积极性和创新性，从而提升学生的探究能力和生物科学素养，培养了学生的科学、人文精神，实现了“三位一体”的教学目标。

1.3 修订教学大纲，调整教学进度，编写实验指导

教学大纲是教学纲目、教学内容、教学学时的指导文件。根据教学定位，我们对教学大纲响应进行了调整。学期初依据教学大纲对教学进度适当做了修改，同时依据教学经验及地方产业发展现状正在同步编写《分子生物实验》教材。

2 实验教学方式改革探索

2.1 翻转式课堂教学，让学生做学习的主人

充分利用我校和地方产业不同的教育资源和教育环境在人才培养中的优势，针对性地模拟企业实际生产过程，以实际农业生产项目为主线，实施任务驱动式、案例讨论式为主要方法的实验教学，培养适合企业需要的应用型人才。

原有的实验教学多以教师为主，如教师配药品，教师写板书，教师讲解操作步骤原理，学生被动地写报告，采用的是“独角戏”和“填鸭式”教学法，老师拼命讲，学生拼命记，不仅浪费时间，还没有将知识学透，创新更谈不上，不注重“以生为本”。教学改革后，课前引导学生进入企业了解地方特色农产品生产加工过程，通过调研，学生提出并收集问题，指导教师汇总课题，将与教学相关的课题下发学生，学生课下通过“学习通”App、中国大学慕课等软件学习实验理论及操作视频，之后10人一个小组讨论后选择课题，小组成员分工查阅教材、文献，设计实验，教师审核并提出建议，小组更正，同老师确认。小组分工配置药品，预实验，实验；课堂上学生讲解原理、材料、步骤、结果。教师随时洞察学生掌握的情况，提问、纠正、引导学生自主学习，课后学生书写报告，互相批阅报告，加深对理论知识的理解，教师总结反馈课程内容，使之后续实验更加完善优化，从而激发学生独立思考的习惯，提高学生学习的主动性[4]。

2.2 线上线下教学模式，提高学生学习自由度

网络辅助平台为线上教学提供了现代信息技术资源，实现了跨时空资源共享，更具方便快捷的特点，弥补了线下教学存在的不足。课程团队开学初就建设了“分子生物学实验”课程门户，包括线上视频及线上活动和线上资源，方便开展线上线下混合式教学活动。其中线上视频以“录播”“直播”为主；线上活动包括讨论、随堂测验；线上资源包括教学大纲、课件、进度表、题库、图库、课程思政材料等。丰富的教学活动实现了教师线上个别辅导，线上线下互动，课内课外互动的教学目标。线上教学可以随时师生互动、生生互动、讨论、自由探索、自我回顾、自我提升，有利于带动每位学生全面发展，扩展知识面，提高生物科学素养，提高学习效率。线下教学通过知识回顾、学生讲解、教师引导、答疑，使课堂教学更加丰富，更具有灵活性和操作性，突出以学生为主体，加强学生创新能力的培养[5-6]。

2.3 教师科研引领学生项目申报，激发学生创新思维

随着我校对学生自主探索的重视，我院“产学研结合”的不断推进，分子生物学相关任课教师也在尝试鼓励学有余力的学生组建科研创新团队，参与教师科研课题，申报科研课题，开展科研锻炼，同时要求定期开展腾讯会议直播学子论坛或科技讲座，从而带动更多的学生参与到科研中来，增强学生探索未知，提高学生学习积极性，也为学生进一步申请项目、参加各种生命科学竞赛奠定良好基础。目前我院通过改革，主持兼参与课题学生人数达50 人，参加生命科学科学探究类竞赛达4项，2 项获国家奖，近三年学生参与发表论文达15 篇左右，极大地提升了学生的综合能力和素质，激发了学生的创新思维[7-8]。

3 加强教师课后反思，加快教师成长步伐，推动“教”与“学”的同步改革

反思包括正面反思成功的教学行为及负面反思不足的教学行为，通过对比二者教学效果，可以加深教师对存在问题的认识和思考能力，加快教师成长的步伐，巩固教学改革成果。由于“分子生物学实验”课程属于不同班级由多个老师教授的课程，这为教学反思提供了便利条件。比如讲解DNA 的提取实验时，有的老师采取灌输式直接讲解提取原理、步骤、注意事项；有的老师会从细胞组成引入，通过已学的理论知识利用排除法引导学生获得纯DNA需要利用何种试剂除去DNA之外的成分，启发学生提取DNA需要注意哪些问题，从而提高学生探究能力以及学习的成就感，给学生留下深刻印象。而有的老师通过模型进一步让学生了解DNA的构型，让学生了解步骤里动作力度的重要性，这样教师通过交流、互相学习、取长补短，教学水平就会指数增长，从而在改革中不断凝练教师智慧的结晶，积累教书育人的宝贵财富。如何将这笔宝贵财富传承下去，使后人少走弯路，不走弯路，是教学反思是否深刻的重要评价标准。只有不断的反思，才能将好的强化并发展，不好的思考并修正，最终达到适应新时期新教育优质教学的目的，转型才会无障碍，才能不断提高教师们的教学水平。

4 完善教学考核

传统的““分子生物学实验””课程考核以实验报告为主，包括出勤（10%）、实验操作（60%）、实验报告（30%），考核方式非常单一，无法体现学生能力的培养，也不能满足教育改革中培养综合素质人才的要求，无法适应时代的要求[9-10]。

改革后，采用多种方式进行课程考核，加强过程考核评价，极大地提高了学生的学习主动性，由“要我学”转化为“我要学”“我想学”。过程性评价主要以实验操作为主，实验操作从之前的20%增加到60%，具体包括线上视频学习（学习次数5%、讨论5%、随堂测试5%、实验设计作业30%、实验操作规范度5%、实验结果10%）。

总而言之，本次教学改革充分利用当地资源进行教学，使得“分子生物学实验”教学内容知识结构更加完善、系统化；通过创设问题情境，充分调动了学生在干中学、学中干的学习兴趣，推动了学生学科素养的提升；多种形式的教学方式极大程度实现了把分子生物学内容抽象概念具体化、枯燥问题趣味化的教学目的，培养了学生的学习兴趣和团结合作能力，使得考核兼具灵活性和客观公正性；通过教学反思，进一步提高了授课教师的教学水平，缩短了教师专业成长周期，但是也存在一些问题，比如翻转课堂教学后，由于实验仪器台套数不足、实验经费及实验室有限、实验学时不足等的制约，分组实验时，有个别学生没有机会或不主动参与到项目，导致考核时成绩偏低。后续课改中可以采取小组评价方式随机抽取学生进行讲解、操作，依据实际情况判定为小组成绩，以提高学生团队合作能力以及整体学习水平，让更多的学生在教学改革中受益。