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基础医学研究生医学分子生物学实验课教学改革的探讨

作者【佚名】   来源【道义论文网】   发布时间【2018-12-28 17:52:47】   点击量【

  [摘要]分子生物学作为生命科学中的重要学科,有着举足轻重的作用。新技术新方法的迅速发展是学科发展的动力源泉。分子生物学实验课是培养基础医学研究生科研思维和动手能力的重要实验平台。通过本课程的学习,使基础医学研究生能够在入学后尽快掌握科学研究的方法和新思路,综合科研素质获得提高,从而为学位论文的研究工作奠定良好的基础。因此,分子生物学实验课程体系的改革和建设成为培养基础医学研究生综合能力的重要环节。以研究生分子生物学大实验课程体系的改革为依托,通过采用模块式教学内容重构研究生实验教学体系,改进教学方法和手段。


  [关键词]基础医学;医学分子生物学;实验课;教学改革


  科學技术的进步使分子生物学的应用领域越来越广泛,已渗透到基因组学、遗传学、细胞生物学、基础医学、药学等生命科学的各个研究领域,尤其是在医学领域,逐渐成为现代生命科学中的一门重要的基础前沿学科[1]。医学分子生物学是一门理论与实践结合紧密的重要的医学基础学科,在阐明疾病发生、预测患病风险、靶向治疗等方面,更多的依赖医学分子生物学相关的技术,常见检测内容包括肿瘤诊断、靶向治疗、各类免疫疾病和遗传病诊断分析等[2]。因此,作为医学人才培养的高等医学院校,医学分子生物学是一门非常重要的基础学科。


  高等医学院校相关专业最重要的基础课程之一是医学分子生物学,而医学分子生物学实验课上,学生参与实验全过程,可加深对相关理论的理解,掌握基本实验技能,提高医学研究生的科学思维和科学创新能力,是学生动手动脑、科研创新等综合素质的有效培养[3]。


  因此,如何构建合理的医学分子生物学实验课教学体系,提高医学研究生科学思维和科学创新能力,培养临床与科研双肩挑的综合型创新人才,是医学研究生教育成败的关键环节。


  1实验教学改革的必要性


  我国高等医学院校研究生教育的根本目标和教育质量的综合体现是培养具有科学思维和创新意识的自主能动型高层次专业人才。长期的应试教育只会使学生学会应付考试,且随着招生规模的不断扩大,综合培养质量愈益下降[4]。


  通过改革实验课程教学,重构研究生实验课程体系,以增强研究生自主能动性和科学精神为目的,使研究生形成认真踏实的科研素养、求同存异的团队精神以及刻苦奋斗的学习精神[5-6]。因此,医学研究生培养中需要解决的关键问题是改革实验课程体系。


  2实验课存在的主要问题


  我国许多高校开设了相应的基础实验课,但这些课程并没有得到足够的重视,研究发现,研究生实验课的培养模式主要存在以下3方面的不足。


  2.1普遍轻实验重理论


  很多高校只重视研究生的理论基础课和专业课等相关课程的教学质量,不重视相对应的实验课程的教学质量,或者直接不开设或很少开设相对应的实验课程,使实验课沦为了一种形式教育或空头教育。


  2.2实验内容设计相对落后


  部分高校开设的实验课程中的实验内容多是一些基础性的简单的亦或是过时的实验,学生只需按照实验步骤一步一步操作即可得到相对应结果,没有任何难度[7],不能激发学生学习的积极性。


  2.3配套设施不足


  高校研究生实验课教学中需要的先进仪器设备不能保障,基础实验设备数量不足,试剂试剂耗材等缺乏、教学场地等有限,这些因素都严重制约了研究生实验教学的创新和发展。


  3 研究生医学分子生物学实验教学体系的改革措施


  3.1实验教学内容体系的改革


  3.1.1制定教学大纲 基础实验操作以基本的分子生物学操作技术为主,如:质粒提取、限制性内切酶酶切、TA克隆、凝胶回收及PCR扩增等。贯穿这些基础操作,设计系统性的实驗,实验教学内容整体连贯,可使学生能够很好地理解和掌握实验的整个原理及技术,为研究生以后的研究方向选题与构思思路奠定良好的基础。每个实验内容都选定实用相关的研究背景,有针对性地解决某一个科学问题,包括链霉菌来源卤化酶基因的克隆表达、与人类遗传病相关的核苷酸重复序列的克隆等。


  3.1.2合理设计实验方案 合理设计实验方案,充分利用实验间隙时间。例如,PCR扩增目的基因过程中,老师可以利用这段空隙时间讲解PCR产物纯化原理及纯化步骤中需要特别注意的关键点,做好实验准备。通过这种合理利用时间,可把前后实验串联起来,帮助学生对实验有系统性的理解,使学生在接下来的实验过程中更能完全把握关键点,不容易出错。


  3.2研究生实验课办学条件的改进


  近年来,学校加大对分子生物学实验课的重视程度,完善加大实验室的基础设施设备的数量以及实验试剂耗材如超净工作台、PCR仪、凝胶成像仪、电泳仪、移液器、紫外分光光度计、低温高速离心机、枪头、分子生物学试剂等,尽量实现分组最小化,增加每一位学生的实验动手能力及仪器操作能力,提高学生的科研思维能力、团队协作能力及综合实验技能[8]。


  实现分组最小化,还可保证学生在撰写实验报告时,实验结果不一样,有效地避免了雷同数据的出现[9]。


  3.3研究生实验课教学手段的改进


  3.3.1带着问题做实验 分子生物学基础实验已经发展成熟,学生只需按照实验步骤一步一步操作,都可以得到不错的结果。然而在实验过程中,每一步的操作原理,每个试剂发挥的作用,每一步试剂的比例等等这些问题大部分学生不清楚。我们可以把这些细节性的关键问题作为教学重点,让学生不仅会做,而且知道为什么这么做。比如构建以pET32a为表达载体的卤化酶原核表达系统实验中,讲解了原核表达构建的实验原理等理论知识之后,提出如何提取卤化酶质粒DNA,如何选择限制性内切酶的酶切位点等问题,让学生以大组(六人到八人)为单位,在课后查阅文献资料整理出实验预案。在这个过程能加深学生对于原核表达载体构建实验原理和实验步骤的消化理解,还能加强学生创新能力与团队协作力的培养[10]。又比如学习了以pET32a为表达载体的卤化酶原核表达载体的构建,学生根据相同的实验原理和不同的目的基因、表达载体设计以pET30a为表达载体的单加氧酶原核表达载体的构建,形成举一反三的能力,让学生自己设计实验方案,包括限制性酶切位点的选择、PCR引物设计、表达载体抗性等。通过这种教学互动,可提高学生的学习积极性,增强学生解决实际问题的能力[11]。


  3.3.2提前预习,自己设计实验 本节课结束之后,提出下节课内容,让学生课后以小组为单位,查阅相关资料,集思广益,制作多媒体课件,下节课上课时每组选派一名代表上台讲述,其余学生提问讨论,最后教师进行总结[12]。用这种方法教学,学生的学习积极性高涨,而且由于知识是由学生自己通过查阅资料获得的,所以理解记忆比较深刻,掌握起来较为容易,不易被遗忘。更为重要的是在整个过程中,拓宽了学生的知识面,提高了学生阅读总结文献以及分析问题和解决问题的能力。提高学生实验设计能力、自主动手能力和分析问题能力。


  3.3.3讲解实验结果 可通过投影仪将学生的实验结果比如电泳图或者质粒DNA的光密度(optical density,OD)值等可视化数据展示出来,分析解释每一位学生的结果,结果理想与结果不理想的学生都讲解实验是如何操作的,学生自己对比总结,再有同样的实验,需要注意什么,让学生切实感受到分子实验过程中,每一步细微的差别,有可能导致结果的千变万化,引导学生形成严谨的科学思维。


  3.3.4充分利用多媒体教学 分子生物学原理较复杂,内容枯燥,很多实验结果无法直观地展现出来,学生很容易产生注意力不集中的现象[13]。为了提高教学质量与教学效果,应充分利用多媒体将一些晦涩难懂的技术原理如PCR技术的原理和操作较复杂的实验过程如质粒DNA的提取步骤等通过动画或视频的方式形象直观地展现给学生,学生在比较具体的、有声有色的感官刺激下更能够快速掌握所学到的知识,也可有效提高学生的注意力,激发课堂活力,从而提高教学效果[14]。


  3.4提升教师科研素养与教学能力


  分子生物学实验课的方案设计、结果解析与实验老师的科研素养和教学能力有着密切的联系。实验老师不仅要掌握系统的实验课程,也要理解分子生物学相关专业领域的知识,更要熟练掌握实验仪器设备的操作方法。但是分子生物学内容和技术不断更新换代,老师要经常访问生物学相关的网站、查阅生物学方面的文献资料等了解掌握分子生物学的最新研究进展,把握最新的前沿讯息、学习最新研究技术[15],让老师得到全面的提高,让学生拓宽眼界。另外,老师还需要通过参加学术会议、培训班等[16]形式不断地学习,研讨广博精深的相关知识,用所掌握的最新研究方法、观点等充实和丰富实验教学内容,使讲授的知识与时代不脱节,激发学生学习兴趣和学习热情,有利于提高教学质量[17]。


  4小结


  规范化实验操作技术是医学专业研究生必须掌握的基本操作技能,为医学研究生开设分子生物学实验课,创建研究生实验教学平台,全面提升医学研究生培养水平[18],不断更新实验教学内容,通过分子生物学实验课程的科研训练,既可提高教学老师的教学能力,又可培养研究生严谨的科学态度以及团结的协作精神,为将来的学位论文研究工作奠定坚实的基础。


  通过对研究生医学分子生物学实验课进行改革,以提高学生实验操作能力和综合科研素养为目标,设计基础实验课程,实现实验课与大部分医学研究生研究方向的有机结合,使学生尽快掌握科研方法与思路,提高学生的实验动手能力、分析问题和解决问题的能力,充分调动了学生的学习积极性和主观能动性,为培养具有科学思维和创新意识的自主能动型高层次专业人才打下基础。


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