皮妍，林娟，郭滨，娄慧玲，蔡新中，田丽芬，顾惠娟，乔守怡。改革遗传学实验教学方法，培养新型创新人才。实验室研究与探索，2008，27（10），86-88.pdf
皮妍，林娟，郭滨，娄慧玲，蔡新中，田丽芬，顾惠娟，乔守怡。改革遗传学实验教学方法，培养新型创新人才。实验室研究与探索，2008，27（10），86-88.pdf
实 验 室 研 究 与 探 索 第 27 卷 第 10 期 2008 年 10 月 Vol. 27 No. 10 Oct. 2008 RESEARCH AND EXPLORATION IN LABORATORY ·实验教学 · 改革遗传学实验教学方法 培养新型创新人才 皮 妍, 林 娟, 郭 滨, 娄慧玲 , 蔡新中 , 田丽芬 , 顾惠娟 , 乔守怡 (复旦大学 生命科学学院 ,上海 200433 ) 摘 要 : 遗传学实验是生物类专业重要的基础课程 ,对培养学生的开拓创新精神和实践能力起着十分重 要的作用 。以培养学生的能力为重点 ,结合综合性大学培养目标 ,改进遗传学实验教学方法 ,并引入现 代多媒体技术 ,以研究生作为助教 ,变学生被动为主动 ,充分发挥学生的积极主动性 ,从而培养学生的动 手操作 、 科学思考和创新能力 ,提高教学质量 。 关键词 : 遗传学实验 ; 教学方法 ; 主动性 ; 新型创新人才 中图分类号 : G642. 0 文献标识码 : A 文章编号 : 1006 - 7167 ( 2008 ) 10 - 0086 - 03 Refo rm ing the Gene tic s Expe rim enta l Teaching System , and Cultiva ting the N ew Innova tio n Ta lents P I Yan, L IN J uan, GUO B in, T IAN L i2fen, LOU Hu i2ling, GU Hu i2juan, CA I X in 2zhong, Q IAO S hou 2y i ( School of L ife Sciences, Fudan University, Shanghai 200433, China ) Abstract: In order to cultivate the students’innovative sp irits and experim ental skills, the genetics experim ental teach2 ing system was im p roved. The modern media m ixed techno logy was exp lo red, po st2graduates acted as teaching assis2 tants, which facilitates students to participate in genetics experim ent, im p roves their abilities of operating by hand, and fosters their innovative consciousness and scientific 2thinking abilities. Key words: genetics experim ent; teaching system; initiative; innovation talents CLC num ber: G642. 0 D ocum en t code: A “以实验为中心安排教学 ” 是近年来美国高校正 在开展的一项极有影响力的实验教学改革计划 ( En2 hanced B io logy Education Programe, 简称 EB E 计划 ) , [ 1, 2 ] Article ID : 1006 - 7167 ( 2008 ) 10 - 0086 - 03 解 ,过于程序化且受学时限制 ,学生真正动手操作时间 较少 ,可自由发挥的空间太小 ,从而导致学生参与实验 的主动性不强 ,极不利于生命科学人才的培养 。在综 其教学重点不在知识的掌握而在能力的培养 。遗 传学实验是生命科学本科基础实验教学的重要组成部 分 ,对培养学生的开拓创新精神和实践能力起着十分 合性大学开拓探索出一条新的教学方案 , 以实验教学 重要的作用 。现行的遗传学实验多偏重于理论的理 个重要问题 。 收稿日期 : 2008 - 01 - 25 基金项目 : 国 家 基础 科 学人才培 养 基金 : 复 旦大学 生物学 基 地 ( J0630643 ) 作者简介 : 皮 妍 ( 1979 - ) , 女 , 江西人 , 讲师 , 博士 , 研究方向 : 遗 传学教学与改革 ,电话 : 021 265642425, E 2mail: yanp i@ fudan. edu. cn 为平台 ,培养和造就国际生命科学前沿领域有竞争力 的一流的高素质人才 , 是高等生命科学教育面临的一 1 树立正确教学观念 学校实验室是进行教学 、 科研 、 实验 、 开发的重要 基地 ,是办好学校 ,培养高标准 、 高质量人才的基本条 件之一 [3] 。实验教学不仅仅是单纯地向学生传授和 通讯作者 : 乔守怡 ( 1948 - ) ,男 ,北京人 ,教授 ,博士生导师 , 副院长 灌输知识 ,而是要逐步确立和发展学生在实验过程中 兼遗传学和遗传工程系主任 , 电话 : 021 265643716, E 2mail: shouyiqiao @ 的主体地位 ,培养学生的动手创新能力 ,使学生顺利完 fudan. edu. cn 成“掌握基本操作技能 ”— — —“独立完成实验 ”— ——“独 立设计实验 ”,这样三步曲的转变过程 。遗传学实验 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 第 10 期 皮 妍 ,等 : 改革遗传学实验教学方法 ,培养新型创新人才 教师需要面对不断变化的环境 、 变化的个体 ,只有不断 研究新情况 、 新环境 、 新问题 , 并不断反思自己的教育 教学行为 ,适应时代的发展 , 及时调整教学方式 , 才能 使遗传学实验教学工作高效有序地开展 。 2 优化教学方法 , 提高教学质量 87 其要注意教学方式和方法 。通常对基础较差的学生采 取的是“全面讲解 , 教师示范 ”, 对基础较好的学生则 采取“重点讲解 ,提出要求 ” 的方法进行指导 。如果能 够充分利用现代先进技术 , 将各种规范的基本实验操 作技能以动画的形式制成多媒体课件 , 建立遗传学实 作为本科生专业基础课的遗传实验 , 不只是学会 一些基本实验方法和进行实验的基本技能的训练 , 更 重要的是要提高学生发现问题和解决问题的科学思维 [4] 方法及创造性思维的能力 。改变原有学生被动接 受实验的教学方式 ,引入研究生为遗传学实验助教 ,以 验数据库 ,储存在电脑里 , 每个教室配备几台这种电 脑 ,学生可以根据自己的需要主动调用不同的数据 ,学 习不同的实验技能 。在实验中间等待的过程 , 学生还 可以根据数据库中的知识相互交流 ,切磋实验技能 ,迅 速增进自己的实验能力 。例如 , 对“化学合成双链小 RNA 干扰绿色荧光蛋白的表达 ” 实验 , 有些学生不知 培养学生的能力为重点 , 关键是培养学生参与实验教 学的主动性和创新性 , 引导学生在学习过程中养成提 出问题 、 思考问题 、 分析问题并解决问题的良好习惯 。 2. 1 变被动为主动 , 充分发挥学生的主动性 遗传学是一门实验性很强的学科 , 现行的实验教 道移液枪的使用方法 , 有些学生对培养皿中生长的细 胞没有很好的认识 ,而另外一些学生想了解细胞是如 何培养的 ,通过合理调用电脑中的多媒体课件 ,他们对 这种种问题可以得到形象而具体的理解 , 而且增强了 他们对实验的兴趣 。遗传学实验技术发展迅速 , 实验 学大多以教师为中心 , 着重强调教师的“教 ”, 全部的 实验设计都是围绕“教 ” 而展开 ,出现了教师的准备实 验多 ,学生操作实验少 ,学生只是处于被动接受的一种 [ 5, 6 ] 状态 。学生的主要精力放在对实验步骤的简单操 作 ,实验结果的观察验证和实验报告的誊写完成上 ,而 手段日新月异 ,通过引入高水平的演示实验开阔学生 的视野 ,使他们又能及时地了解遗传学领域中最先进 的仪器设备和最新的实验技术 。这样由学生自己寻找 所需 ,“以点对点 ” 的方式既避免了学生“吃不饱 ,吃过 饱” 的现象 ,又充分发挥了学生的主动性 ,使遗传学实 对于如何设计一个完整的实验 , 合理安排实验各个步 [7] 骤以及如何处理实验中可能出现的问题都很陌生 。 “质粒 DNA 的抽提 ” 和“PCR 扩增 EGFP 基因 ” 这两个 实验 ,都是经典的分子遗传学实验 , 要求学生操作较 多 ,如果只是被动接受实验 ,就会出现学生只是简单盲 验真正达到培育新型创新性人才的目的 。 2. 2 全面培养学生的创新能力 在大学教学中 ,教育知识具有高深性 、 前沿性和探 索性 ,教学与科研结合十分紧密 ,教学过程是学习已知 [8] 与探索未知的统一 。研究生助教通常也称研究生 目地加样 ,而不知道每次加入不同样品的作用 ,最后导 致做 PCR 时 ,每个学生都认为自己加入了样品 , 却出 现了没有结果 ,提完了质粒 ,学生还不知道提的是什么 质粒的奇怪现象 。为了改变这种状况 , 设计实验时从 试剂的配制 、 实验前期准备到实验操作 ,结果与分析等 兼任的助教 ,让研究生参与遗传实验教学 ,可以缓解教 师资源的紧张 ,重要的是 , 他们知道 、 了解本科生最想 [9] 要的是什么 。研究生思路比较开阔 , 思维活跃 , 创 造能力强 ,创新欲望高 , 可以大大提高实验教学质量 。 遗传学实验是重要的基础课程 , 一个年级约有 160 名 都由学生独立完成 ,教师只是在具体的过程中提出要 求 ,对学生的实验操作进行指导 。这样学生只有在实 验前对实验的原理 、 内容 、 操作步骤等进行了较好的预 习 ,才能顺 利 开 展 自 己 的 实 验 。如 果 在 进 行“质 粒 DNA 的抽提 ” 实验前由学生自己准备菌液 , 为了确保 学生 ,实验室的教师很难应付 , 加入 7 - 10 位助教 , 通 常每位助教负责 16 至 24 名学生 , 情况就大大不同 。 研究生助教通过直接或间接的方式参与遗传学实验教 学 。在实验过程中 ,本科生面对研究生助教交流更容 易 ,更顺畅 。他们能互相或者与老师在轻松的环境中 第二天实验的完成 ,他们就会主动去了解菌种的来源 , 菌种培养所需的条件 ,及其中包含质粒的种类和抗性 。 当他们培养菌种成功后 , 不仅可以激励他们继续完成 后面的实验 ,还可以使他们对这个实验的设计思路和 原理更加清晰 。学生通过自己的努力亲自观察到实验 交流实验心得 , 讨论问题 。在做“PCR 扩增 EGFP 基 因” 实验时 ,有一部分学生没有得到理想的结果 , 他们 在研究生助教的带领下 , 不断地思考 , 改进实验方法 , 调整 M g2 +浓度 、dNTP 浓度 , 改变 PCR 反应条件等 , 最终获得一个良好稳定的 PCR 反应体系 ,也得到了非 结果 ,才更能激发他们对实验的兴趣 。越是感兴趣 ,积 极性和主动性就越强 ,实验的认真程度就越大 ,就越能 克服困难 ,越有可能取得成功 。 学生进行遗传学实验之前 , 由于每个人有不同的 经历 ,可能掌握了不同的实验技能并各自形成了对实 常漂亮的 PCR 结果 。研究生助教还向学生推荐了丁 香园等热点生物论坛 ,使他们开阔眼界 ,对遗传学实验 的兴趣大增 ,不断提出新的改进实验的方法 。培养果 蝇时 ,他们改进原有的玉米培养基 ,将里面的白糖成分 改用红糖替代 ,获得了很好的效果 。 验和问题独到的解决方法和思想 。针对这种情况 , 尤 研究生和本科生年龄差别不大 , 有着共同的思想 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 实 验 88 室 研 究 与 探 和兴趣爱好 ,对科学的追求都有着同样强烈的好奇心 和无比的热情 。遗传学实验技术的发展和现代热点是 他们经常讨论的话题 。除了课堂交流外 , 他们还通过 学校网络 BB S 论坛讨论交流实验心得和体会 。在进 行“从人外周血中提取高分子量 DNA ” 时 ,没有做好的 学生在论坛上提出了疑问 , 研究生助教和其他学生都 开始帮他分析问题 ,寻找出现问题的原因 ,并提出了几 种解决方案 。研究生助教不辞辛苦 , 晚上也过来为学 生准备实验 ,和他们一块解决问题 。充分利用现有的 知识 ,群策群力开拓探索未知的领域 。在这种良好的 氛围下 ,每次实验都使学生学到了很多知识 ,学生与助 教老师共同营造了一个良好的学术氛围 , 使每一次实 验成为一个讨论问题与学术交流的平台 。学生在实验 中不仅学会了如何分析问题和解决问题 , 不断提出新 的方法改进实验 ,而且还可以利用现有条件设计新的 实验 ,同时还培养了他们团队合作精神 。对于有自己 独立想法的学生 ,在研究生助教及教师的帮助下 ,可以 申请学校的“科创 ” 项目 , 进一步深入研究 , 得到更多 的锻炼 。同时 ,对于研究生而言 ,科研能力和表达能力 也得到了很好地锻炼 。 2. 3 完善考核制度 , 全方位评价学生的综合实力 考核的评定标准是对学生实验情况进行量化考核 的凭据和尺度 ,是决定考核效果好坏的基础与关键 ,而 且对实验教学也起着重要的导向作用 。为了真实全面 地对学生的综合能力进行评价 , 我们完善了考核评定 标准 。在考核中重视对学生学习过程的评价 , 采用平 时成绩 (占总分 70% )和期末考核成绩 (占总分 30% ) 相结合 ,其中平时成绩又包括出勤 、 课堂提问 、 实验态 度、 实验操作 、 实验结果 、 实验报告等具体要素和学生 实验过程中解决问题和创新设计能力等 , 通过研究生 助教和教师结合不同的实验共同给出评价 , 期末考核 主要着重于考察学生的基本实验技能 , 实验理论和分 析实验问题的能力 ,全方位对学生的综合实力进行评 价。 调学习和掌握一些研究方法 。为了更好地配合遗传学 实验教学的发展 ,我们重新组织编写了侧重于应用的 新教材 。设计实验时分别从九个参考因素入手 , 下列 表格是各因子的评估值 : 第 27 卷 与其他因素冲突 若条件允许 恰到好处 时可适当让步 可加强考虑 ( sufficiency ( sufficiency = 1 ) ( sufficiency = - 1 ) = 0) 基础实验技能 < 基础知识覆盖面 < 加强理论理解 < < 主动参与度 < 趣味性 /挑战性 合作性 < 分工明确性 < 评价体系 < < 安全性 在内容上结合生物工程的发展需要 , 在形式上尽 可能创造条件 ,提高开放式实验教学的比重 。将基本 实验操作和实验相关背景知识建立不同的数据库 , 可 以节省课时 ,方便查询 。多留点课时让学生自己去发 现问题 ,解决问题 ,让他们有足够的空间去发挥自己的 能力 ,提出改进实验的方法并具备设计实验的能力 。 4 结 语 随着遗传学实验技术的发展以及国家对高素质人 才的需要 ,进一步发展和完善遗传学实验教学方法变 得越来越迫切 。我们通过增加遗传学实验中的前沿实 验 ,开设设计性及创新性实验 , 改进实验教学方法 , 利 用现代技术提高教学质量 ,增强与学生的交流 ,有利于 培养出具有科学探索精神和创新能力的新型人才 。 参考文献 ( References) : [1] Shen A D. 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