以科研带动课程分层分类教学的改革与实践——以“生物技术大实验”课为例

陈燕飞，易道生，包英华，岳 强，刘静华，刘 主

（韶关学院 英东生物与农业学院，广东 韶关 512005）

为响应科技部推进生物技术人才队伍建设的倡导［1］，各高校都在努力提高生物技术专业的培养力度［2-3］.韶关学院也对“生物技术大实验”课程，尤其是课程内容，进行了多次优化和调整.“生物技术大实验”课程旨在培养学生常规操作技术、相关仪器设备的使用技巧和保养方法，锻炼独立的实验操作和分析解决问题的能力［4］.在对鸡防御素［5］进行研究的同时，课程组开展学生能力和课程要求衔接性的研究，结合分层分类教学，将科研工作与实验课程的教学进行结合，让学生在学习生物技术的同时，体会科学研究的魅力，产生科研使命感，为我国的生物技术事业培养可用之才.

1 从科研工作中发掘适用于课程的题材

生物技术主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程等技术［6］.作为综合性实验课程，“生物技术大实验” 将各门技术进行有机整合，使生物技术专业学生所掌握的知识与技能更贴近生产实践，同时要求实验难度适宜该阶段学生进行学习.一个适合的实验对象更能使课程目标的实现起到事半功倍的效果.

防御素是一类重要的抗菌肽［7］，能有效灭杀细菌、真菌以及病毒等病原微生物［8］.鸡体内命名为Gal-7的鸡β-防御素7，主要存在于鸡骨髓中［9］，在抵抗微生物侵害的防御过程中发挥重要作用［10］.课程通过RT-PCR克隆基因gal-7，构建pET32a-gal7表达载体，通过原核表达系统大量表达Gal-7融合蛋白，并确定了融合蛋白具有很好的抑制细菌生长的效果，是当今养殖业急需的抗菌药物［5］. 基因gal-7及其表达蛋白质Gal-7的分子量不大，实验的成功率高，其终产物蛋白易于纯化，且抗菌性能通过简单的细菌培养即可体现，是“生物技术大实验”课的一个良好的材料.此外，该研究工作也有本科学生的参与，为其在调整为本科生实验教学内容提供了极其有益的参考.

2 优化科研成果为实验课内容，分层分类规划生物技术实验技能的训练

“生物技术大实验”共80个学时，包括动物组织总RNA提取，目的基因的获得，重组子的构建、转化及鉴定和目的蛋白的原核表达与鉴定等4大模块，融入了生物化学、遗传学、分子生物学、基因工程、生物工程下游技术等学科的实验技术.该课程对鸡防御素研究的相关实验进行了改良和整合，使其既覆盖生物技术研究所需的基本实验技能，又能使实验之间相互衔接.经过对2008—2018级多个年级学生的实施并将课程内容和体系进行逐步修改、优化，最终确定文中的课程内容体系（见表1）.

表1 生物技术大实验课程内容体系及设计思路

3 基于优化的实验内容，分层分类实现生物技术实验技能的训练

3.1 实验前，开放实验室锻炼学生实验准备技能

在课程安排上用4个课时对课程的实验体系进行介绍.先介绍防御素的抗菌优势，而后为学生确定“通过原核表达量产防御素”的目标，再以任务型教学［11］的方式将实验框架（详见第2部分）展开讲解.

在构建好整个大实验的理论框架后，利用实验准备的机会锻炼学生试剂配制等实验准备技能、培养周密的实验思维.先将大实验中各个实验项目的准备工作指定给各实验小组，课余开放实验室，各小组学生自行安排时间为所负责实验完成准备工作，包括药品试剂的配制、仪器的调试以及其它仪器耗材等的准备、整理和保存，实验员则负责提供原始药品试剂和工作液配制方法等.实验准备工作要求学生提前预习实验内容，形成良好实验室风气，养成良好实验习惯和礼仪，提升学生在实验中所获得的成就感.既可拓宽学生就业方向，又能帮助学生确立考研方向并为此打下更扎实的基础.为鼓励同学们积极地进行实验准备，实验准备工作的完成情况计入期末总评成绩.

3.2 以周密的课程安排保证教学效果

为保证课程有序且高效地锻炼学生的生物技术实验能力，笔者采用分层分类教学的方式，周密地对课程各实验内容进行组织安排.

在实验操作前，对实验原理、实验仪器的使用、实验操作等细节内容进行详细地讲解或示范，让学生准确地理解实验中各个操作步骤背后的原理和机制，以便更规范地进行操作.实验过程中，有条件地开放实验室，为学生进行实验准备工作或重复实验提供便利条件，更是学术型、应用型学生完成选修实验的黄金时间.在实验完成后，要求学生在实验报告册上及时详实地记录实验步骤及现象、数据等，并进行分析.教师在仔细评改后，对存在的问题进行个别或课上的讲评.

为帮助实验失败的小组能继续完成后续的实验，除开放实验室允许其再次尝试外，在其能透彻分析失败原因的前提下，将鸡防御素研究过程中所存留的相应实验样品（如成功构建的质粒、筛选的菌种等）提供给学生［5］.借此契机说明生物技术的优势、实验材料存留的方法和必要性，充分进行实验记录的习惯养成等问题.为考研的同学培养实验思维，帮助准备就业的同学养成本专业求职必备的实验习惯.

3.3 形成发展性评价体系，激发学习积极性

为引导学生更合理地分配学习时间，形成了一套独有的发展性评价体系，并细化每个环节的得分权重.评价体系中，将实验准备纳入评价体系，全面培养实验能力：在课上以小组为单位对其实验准备工作，尤其是卫生整理方面进行点评，并将此量化为成绩，以10%的比例计入小组成员的期末总评成绩；提高实验报告的撰写要求，培养良好的实验习惯：实验报告册成绩中，“实验过程”部分分值提高为50以促进学生养成及时详细进行实验记录的良好习惯，实验准备和实验结果部分分值分别为20和30；操作考试中增设了笔试部分，答卷包括“实验项目”“所需仪器设备”“实验原理”及“操作过程”等4个部分.评分包括操作规范性、操作熟练性、理论理解度和答卷认真度等4个维度，分值分别为30、20、30和20.其中，前3项根据学生现场的操作进行评分，然后学生闭卷形式完成答卷，主考教师再根据答卷完成情况进行“答卷认真度”的评分.在操作考试的过程中，除要求学生完成课程内指定的实验操作外，还会从题库中选取如“如果目的蛋白是蛋白酶，还可以用抑菌圈的形式来检验吗？”等拓展性问题的提问，考察学生对实验的理解情况的同时，引发学生课余的思考和讨论，达到发展性评价的目的.

4 结语

对鸡防御素的研究原是市级科研项目，后延伸为“大学生创新创业”项目，根据教学需要调整后，2014年将改良后的“鸡防御素研究”作为“生物技术大实验”课程的内容用于教学，再经过数年教学实践的磨合，将研究中的实验内容划分为必修和选修内容，最终构成文中的课程体系.

课程基于多元智能理论应用分层分类教学模式以满足学术型、应用型等不同类型学生的需求，运用任务型教学法，通过开放实验室的方式，为学生进行实验准备、重复实验和选修实验提供条件［11］；细化了教学过程的设计与安排；构建了发展性评价体系，引导学生合理选择学习方式、全面锻炼生物技术实验能力、养成良好实验习惯、创设积极和谐的实验室氛围.努力为生物学、生物技术领域培养具有较高综合实验素质的人才.

随着课程体系的发展和成熟，学生的实验能力得到全面的提升，不但拓宽了学生的就业方向、提高了就业率，更得到了就业单位的认可.课程在生物技术专业学生养成优良实验习惯、端正实验态度、形成科学思维、激发科研灵感、培养独立分析和解决问题能力等方面都起着积极的作用，为生物技术专业学生的培养提供了参考，是以科研带动教学的优秀范例.