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1、园林植物与观赏园艺专业研究生分子生物学实验室建设与教学改革崔金腾，张克中，李月华（北京农学院园林学院，北京102206）摘要：分子生物学是以分子水平研究生命本质为目的的一门新兴学科。目前，分子生物学实验技术已广泛应用到农业院校各类生物学专业的教学和科研工作中。在当前高等教育改革不断深入的大形势下， 研究生的分子生物学实验教学改革也随之深入，对教学工作也提出了新的要求。 近些年， 我们为此调研过多所院校，再结合园林植物与观赏园艺专业自身所存在的问题， 对分子生物学实验教学优化其实验教学内容、考核方式并完善研究生分子生物学综合实验教学平台。 在分子生物学实验教学一线实验教师的不断努力下，在此方面也
2、取得了一定的改革成效。关键词：园林植物与观赏园艺；分子生物学；实验教学；改革中图分类号：G642.0 文献标志码： A 文章编号： 1674-9324（ 2015 ）08-0244-03园林植物与观赏园艺是一个蓬勃发展的学科，本学科在经济建设和生态环境保护中起着重要作用。 国家及北京市都对本学科给予高度重视。目前， 北京城市化进程的加速和城市环境压力的提升， 使得北京市对园林绿化越来越重视。北京市为了调整农业产业结构，增加农民收入， 将大力发展园林花卉产业。在上述形势下， 全国园林植物与观赏园艺学科发展形势良好。在国内该学科的招生、就业以及科研投入形势喜人。为了在全国“园林植物与观赏园艺 ”学
3、科中占有一席之地， 为了更好地发挥位居首都的区位优势，我们将努力将我校 “园林植物与观赏园艺 ”学科办成一个具有特色、不断向前发展的学科。分子生物学是以分子水平研究生命本质为目的的一门新兴学科，它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，是当前生命科学中发展最快并正在与其他学科广泛交叉与渗透的重要的前沿学科。目前，分子生物学实验技术已广泛应用到农业院校各类生物学专业的教学和科研工作中。怎样开展分子生物学实验课程的教学，以什么样的形式开展，如何正确地全方面地考核在分子生物学实验课程中研究生的学习效果，最大可能地发掘研究生自身科研潜力和提高自身创新能力，是我们
4、在近年的分子生物学实验教学改革中面临的紧迫问题。近些年，我们为此调研过多所院校，如北京大学、中国农业大学、北京科技大学、河北农业大学、 安徽农业大学等多所院校。探讨学习各个单位的改革精华，再结合北京农学院园林专业自身所存在的问题，对分子生物学实验教学优化其实验教学内容、考核方式并完善研究生分子生物学综合实验教学平台，在此方面也取得了一定的改革成效。在此，为广大从事分子生物学教学工作者提供改革经验和思路以供参考。1一、园林植物与观赏园艺专业分子生物学实验教学的常遇问题1.实验教学内容缺乏整体性和连贯性。高等农业院校中， 除了生物科学等相关专业外，包括农学、林学、园艺、畜牧兽医、食品科学等专业，在
5、本科生阶段开设的分子生物学内容较为简单， 主要表现在课时数少和实验内容简单缺乏连贯性。园林植物与观赏园艺专业在研究生阶段开设分子生物学课程的主要目的，一方面是在先前的学习基础上在学习过程中掌握分子生物学国际动态和前沿知识，更加充实自己的理论知识；另一方面是利用先进的科研仪器进一步提高和完善研究生的分子生物学实验操作能力。另外，研究生来源较为广泛，当前我院本专业的研究生， 本科专业有园林植物、农学、林学、生物科学和园艺等多专业的学生，不同院校不同专业的本科阶段分子生物学课程教学内容略有偏差，侧重点不同， 尤其体现在实验课教学内容上， 所造成的学生知识储备的实际差异对研究生分子生物学实验教学带来较
6、大影响。 再加上分子生物学这门课程理论知识比较抽象和微观，尤其是分子作用的原理内容抽象性较强， 在理论教学过程中需要结合大量的实验教学进行讲解和演示。为达到对学生实验动手能力， 创新能力和探索精神的培养，需要增加综合性实验和研究性实验。然而在这方面当前的教学过程中明显不足，现在的实验内容主要包括一些基本的实验操作技术：如植物和质粒的核酸提取、DNA酶切与重组、感受态细胞制备、目的基因连接与转化、常规PCR和荧光定量PCR扩增技术等，缺少综合性实验和研究性实验。这种教学方式不利于培养学生的学习兴趣，更不利于培养学生的创新能力和探索精神，与研究生教学目标不符。2-52.实验室建设投入不足。近年来研
7、究生招生人数逐年增长和分子生物学领域的飞速发展，实验室建设上投入表现出明显的不足，主要体现在以下几方面：第一，在研究生实验教学中， 由于上课人数较多，实验仪器设备数量上的不足，不能满足每个研究生都能进行实验操作的需求；第二，已有的实验仪器设备更新较慢，由于仪器设备老旧，造成的实验精度和准确性上的问题常有发生，得不到预期的实验结果，使授课教师在实验教学过程中陷入尴尬；第三，实验室购置大型仪器和先进仪器的进度较慢，与分子生物学科研领域的飞速发展形成了鲜明的对比， 没办法满足传授学生分子生物学国际最新动态和前沿知识的教学要求，在开展综合性实验和研究性实验的教学过程中，常遇到技术障碍， 不利于运用最新
8、的实验技术方法开展教学，对培养研究生的学习兴趣和探索精神产生不良影响。二、园林植物与观赏园艺专业分子生物学实验教学改革的内容1.创新实验课程授课形式，优化实验教学内容和考核方式。在基础实验的基础上，增加综合性实验和研究性实验。在研究生分子生物学实验课程中，适当缩减技术实验内容，绝大部分研究生在本科阶段已经修过分子生物学实验课程，此部分内容的教学目的只为补平由于生源的差异引起的知识储备的差异，不宜占去大量的课时安排。利用较少课时进行完植物和质粒的核酸提取、 DNA 酶切与重组、感受态细胞制备、目的基因连接与转化和常规PCR等基础实验，使研究生熟悉实验原理和实验操作，然后重点开展综合性实验和研究性
9、实验。开展综合性实验和研究性实验过程中，任课教师可以让研究生根据自己的课题科研需要进行合理分组组成研究小组， 充分发挥研究生的主观能动性根据已学内容查阅参考资料和自己设计实验， 利用基础实验的常规技术进行综合和研究性实验。在此阶段实验过程中，任课教师可以 Seminar 讨论会的形式让学生进行汇报，让学生参与讨论相互学习，在此过程中，指导教师可以将前瞻性、 先进性的科研技术引入到研究生的实验教学中去，使研究生了解和掌握现代最先进的技术思想， 全面提升实践能力和科研创新能力。重点把关学生的实验设计合理性与可行性，经过反复讨论和修改，确定优化后的实验设计，指导教师可以从新颖性、科学性以及可行性几方
10、面去评价各个研究小组的实验设计。实验进行过程中， 指导教师可以定期组织 Seminar 讨论会， 共同讨论和分析各个研究小组实验过程中遇到的问题和解决方案，锻炼研究生解决问题和分析问题的能力，并以作业的形式定期检查各个研究小组的实验记录，关注每个实验过程， 检查研究生的科研动手能力。在本阶段实验结束后，重点考核各个研究小组的实验报告， 实验报告应按照科研论文的格式撰写（包括题目、 作者、中英文摘要、 关键词、综述及实验设计、实验方法、实验结果、讨论分析及参考文献等内容） ，根据实验报告的规范性、 讨论的充分性以及观点的创新性等方面对该部分进行评价。这样的分子生物学实验课程授课形式既做到了在研究
11、生分子生物学实验教学过程中分层次和分阶段的多元化考核， 也锻炼了研究生解决问题和分析问题的能力，培养了研究生的独立思考查阅科研资料和书写科研论文的能力。从选题到实验设计， 从实验材料准备到实验设备使用，从实验结果的分析到实验报告的撰写，全方位地让研究生参与其中，提高学生运用分子生物学实验技术的能力，起到最大可能地发掘自身科研潜力和提高自身创新能力的效果。4，6-82.完善研究生分子生物学综合实验教学平台。随着园林植物与观赏园艺专业方向硕士点的获批， 2007 年开始招收第一届硕士研究生，园林植物与观赏园艺专业研究生实验室建设还处于起步阶段， 大部分情况下与本科教学共用教学资源，教学和研究基础都
12、较薄弱。在2010 年园林植物与观赏园艺被授予北京市重点（建设）学科，在学校各级领导的支持下建立了园林植物与观赏园艺专业方向的研究生实验室，并配套连栋温室等现代农业设施。经过多年的设备更新和补充， 添置了研究生科研实践所需部分试剂与耗材；提供经费供研究生导师外出调研及参加学术会议； 提供经费供学科导师发表高水平论文、申请专利、 购买文献资料，提供专家咨询费供学科聘请专家对学科发展方向调整进行把关。从硬件建设和软件建设两个方面加强学科建设。 我们研究生分子生物学综合实验教学平台逐步得到完善。能够开展核酸提取、基因扩增、分子标记、Southern 和 Northern 杂交、基因重组与转化、蛋白质
13、分离与纯化、 蛋白质体外表达和酶联免疫等一系列分子生物学实验。既满足了分子生物学综合性实验和探索性实验课程的开设要求，也为学生的实验教学与科研构建了一个良好的平台。表1 中详细阐述了满足 20 人左右的研究生实验教学平台所需要的仪器设备的配置。实验室建设得到升级优化后教学效果的提升也是显而易见的，从2007级17 人硕士研究生中只有1人从事利用分子生物学实验技术的研究并发表核心论文1 篇，到 2010 级 18 人硕士研究生中只有 10 人从事利用分子生物学实验技术的研究并发表核心论文10 余篇和申报发明专利3项，其中已经授权 1 项，可见实验室硬件设施的升级改造是与教学质量成正比的。教学质量
14、和科研质量的提高， 反过来也为实验室建设争取更多的资源和提供更多的有力支持，进而为园林植物与观赏园艺专业的分子生物学实验课教学改革提供了有力的配套保障。9近些年，我们虽然在园林植物与观赏园艺专业研究生分子生物学实验教学改革中， 经过大量调研和经验积累取得了一些成效， 申报并授权功能基因方向的发明专利 1 项，主编生物化学与分子生物学实验技术指导（省部级 “十二五 ”规划教材） 1 部，发表 SCI 收录的论文6 篇，但与 “ 211大”学等院校仍存在一定差距，这就要求我们一线的实验课教师要在教学过程中， 本着对教学质量高度负责的责任感，把培养学生作为日常工作中的首要任务，必能将园林植物与观赏园
15、艺专业研究生的分子生物学实验教学质量不断提高。在当前随着高等教育改革的不断深入的大形势下，在校、院、系各级领导的大力支持以及分子生物学实验教学一线实验教师的不断努力下，研究生的分子生物学实验教学改革也会更加深入，教学质量也会向着教育部公布的人才培养目标迈入新的阶段。参考文献：1 顾志良，郁建锋.生物科学专业分子生物学教学的体会J. 陕西教育， 2008，（ 11）：73-74.2 罗艳纽，肖裕芳，何敏，等.大学生的科研理念，发扬大学生的科研精神J.山西医科大学学报， 2006 ，8（ 5）：558-560.3 郑冬梅，王悦 . 构建研究生实验教学体系， 培养研究生创新能力 J. 实验技术与管理
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