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關鍵詞:研究生培養;分子生物學;實驗教學
分子生物學是從分子水平上研究生命現象、生命本質、生命活動及其規律的科學,是當前生命科學中發展最快并與其他學科交叉滲透最廣泛的前沿學科之一.進入21世紀,分子生物學的實驗技術與方法已經應用到了生物學各個分支學科的研究中[1].研究生教育是培養具有科學精神和創新能力高層次人才的主要方式,培養碩士研究生創新思維和科學研究能力,將是作為研究生階段的研究工作和將來作為科研人員所必備的素質.近年來,很多高校在研究生的培養上采取了重大舉措,如浙江大學、中國科技大學、西安交通大學、中國農業大學等,實現了研究生的理論教學、實驗教學和學位論文研究三階段的培養模式[2].在加強研究生理論教學和學位論文研究的同時,注重研究生實踐能力的培養,增加了實驗教學環節,實現研究生實踐能力的寬領域培養,再通過學位論文的研究,形成研究生實踐能力的立體全方位培養.作為一個生物學研究生,把本科所學的基礎知識與科學研究的最新進展聯系起來,學好、學通分子生物學是必需的一步.基于此,2012年起我校在生物學科研究生學位課中設置“分子生物學實驗”課,3年來雖然取得了明顯的成效,得到了研究生與指導教師的認可,但在實際運行過程中也發現了一些問題,還需要通過不斷的改革和實踐,使生物學科的研究生更系統、更全面地掌握分子生物學的實驗技術和技能,為后續的研究性實驗工作和今后走上工作崗位提高科研水平打好一個堅實的基礎.
1課程定位及理念
分子生物學在20世紀取得了理論和技術的飛速發展.分子生物學技術越來越廣泛地應用于生命科學的各個研究領域當中.隨著越來越多的理論突破,分子生物學技術也日新月異.在高等院校的生物相關學科的研究生教學中,越來越廣泛地注重分子生物學的教學.分子生物學理論課教學內容多,范圍廣,有一定深度,學生很難透徹理解和掌握,如果不做實驗,只學習理論,往往會事倍功半,理不出頭緒.分子生物學實驗課能給學生親自動手參與實驗全過程的機會,便于學生加深對相關理論的理解[3].研究生來自不同的院校,由于各院校課程設置不同,研究生接受的本科階段的教育差別很大,這種差別在實驗操作能力上體現最為明顯.對于已經進入分子時代的生命科學來說,不熟練分子生物學實驗操作的學生就很難快速適應課題研究的科研工作.在研究生學位課中設置分子生物學實驗課,合理安排實驗課內容,建立常規操作與科研課題相結合的實驗課程體系,是提升研究生實踐能力的重要途徑,同時也能為學生完成碩士學位論文及將來從事科研工作打下良好基礎.內蒙古科技大學生物學碩士研究生學位點于2006年經批準設立,2007年起招收首批碩士研究生,近10年來,已為及全國輸送了一批從事生物學研究與開發的優秀人才.“加強專業技術教學、緊跟學科發展前沿、全面提升研究生培養質量”一直是本學科研究生培養工作的重點和目標.為適應新形勢下高等院校研究生教育與創新型人才培養的目標,對研究生分子生物學教學的改革勢在必行.2012年以來,我們通過在研究生學位課中設置“分子生物學實驗”課,不僅顯著地提高了研究生對分子生物學課程的學習熱情,而且明顯提升了研究生的科研能力.
2課程建設及特色
2.1課程建設的過程與方法
每學年的秋學期初新錄取的研究生入學,根據對新生分子生物學知識背景和實驗動手能力的詳細調研合理安排實驗課內容,建立常規操作與科研課題相結合的實驗課程體系,并根據學科發展不斷更新和完善,力求促進研究生科研工作的順利開展.研究生分子生物學實驗教學的改革分為3個階段進行.
2.1.1準備階段
組織相關人員成立課題小組,對小組人員進行具體分工,以2015年新入學的碩士研究生為研究對象,采用問卷調查方式對他們的分子生物學基礎知識與實驗操作能力進行摸底,撰寫調查報告[4].
2.1.2實施階段
(1)制定教學大綱.根據準備階段的調查結果討論研究生分子生物學實驗課教學大綱,實驗項目實行多層次、模塊化管理,分為基礎性、綜合設計性、創新性3個模塊.基礎性實驗項目以基本的分子生物學操作技術為主,如:質粒DNA的提取、限制性內切酶酶切DNA分子、瓊脂糖凝膠電泳分離DN段、大腸桿菌感受態細胞的制備、重組DNA分子的構建與轉化等、PCR擴增目的基因等.對沒有任何分子生物學常規操作基礎的研究生要逐個開出;對本科階段已經接觸并熟悉這些基礎性實驗的研究生可直接開出綜合設計性實驗,如:多種方法獲得目的基因、動植物中某關鍵基因的克隆、重組質粒的構建等.創新性實驗項目全部由本學科教師承擔的科研課題轉化而來,研究生可根據自己的研究方向與興趣愛好選擇項目完成,包括植物細胞中MYB類轉錄因子的篩選、與人類遺傳病相關的核苷酸重復序列的克隆等.
(2)學生選課.將全部實驗教學內容及具體開出安排提前公布,學生根據實際情況與自己的研究方向進行實驗內容的選擇,這一環節須由指導教師協助完成.選課結束后根據每個項目的選課情況準備實驗,包括學生分組、準備實驗材料、儀器設備、耗材試劑和實驗講義與實驗報告冊分發等.
(3)預實驗.指導教師根據學生分組情況,每組安排組長一名,副組長一名,在實驗開出前協助指導教師完成預實驗.
(4)實驗課開出.按計劃認真組織研究生開出實驗.實驗操作階段,要求學生熟練掌握實驗操作流程,嚴格按規范進行操作.同時指導教師要充分調動學生的學習積極性和主動性,增強學生獨立完成實驗的能力和實際動手能力,使學生能夠盡可能主動地、獨立地完成實驗的整個過程,為以后獨立從事科研設計和科學實驗打下良好的基礎.
(5)課程考核.實驗課結束后進行成績考核,綜合學生的預習報告、實驗操作、實驗結果與實驗報告撰寫情況給出實驗課成績.
(6)編寫研究生實驗教材.基于教學實踐的積累,編寫研究生實驗教材“研究生現代分子生物學實驗”,重點面向研究生的實驗教學,將分子生物學基本實驗技術和近年來發展起來的新技術、新方法有機融合.
2.1.3總結階段
跟蹤調查,了解研究生在分子生物學實驗課結束進入課題研究后的情況,掌握他們在分子操作各個環節上的操作熟練程度,對取得的研究資料做全面的整理分析.在學科內部推出“研究生分子生物學實驗”示范課,并完成相應的資料庫與光盤制作,并進一步在全校范圍內推廣.同時課程改革小組的成員要不斷討論項目實施過程中存在的問題,并及時與兄弟院校溝通學習,提出切實可行的辦法[5].
2.2指導教師隊伍建設
自2012年生物學科碩士研究生開設分子生物學實驗課以來,該課程的教學任務一直由我校外聘的留美分子生物學專家王建英教授負責,另配2名講師作為助手.經過3年來的教學實踐體會,加上學生與研究生導師的意見反饋,我們發現這種單一的指導教師模式是需要改進的,需要建設一支由長期工作在科研、教學一線教師組成的研究生實驗課教學團隊.教學任務分配上,根據團隊內每位教師主要從事的科研領域和專業特長,分配相應的實驗教學內容,每個項目安排2名指導教師,他們不僅熟悉所指導實驗的技術要點,及時解決實驗過程中出現的各種問題,還能將本領域相關的科研前沿、熱點問題介紹給學生,以開闊學生視野,使每次實驗均能獲得預期結果.同時,指導教師在教學實踐過程中也不斷發現和審視自己,包括對自身專業知識的把握與實驗技能熟練程度的反思,這樣也能促使他們緊密跟蹤學科發展前沿不斷提高[6].本課程經各方面協調討論,現已逐漸組建了一支人員穩定、業務基礎全面、具有團結協作精神的教學團隊.其中教授3人、副教授2人、講師2人.其中大多數教師承擔國家自然科學基金、內蒙古自然科學基金、內蒙古高校基金等科研項目,在努力完成這些科研任務的同時,有意識地將許多科研工作中的思路和先進的技術轉化到研究生分子生物學實驗的教學實踐中.實驗課教學團隊的建設極大地提高了研究生實驗教學質量,并申請得到了我校研究生教學改革項目建設立項資助.
2.3實驗課成績考核與結果評價
經過教學團隊的調研討論,針對分子生物學實驗考核形式的問題,提出實驗課評價體系多層次評價的管理制度,包含預習報告、平時考勤、實驗操作、實驗結果與實驗報告撰寫情況5個部分,分別所占比例為1∶2∶4∶1∶2;針對設計性與創新性實驗,要加上實驗方案制定與實驗論文撰寫環節.針對研究生各實驗組人數較少、時間較靈活、學生專業多樣化等特點,在考核中更加注重實驗的具體操作過程.在課程開課初要將考核方案告知學生,讓他們明確各環節的評分標準,在實際考核過程中如實記錄作為評價依據.實驗課結束后,通過“問卷調查與后期跟蹤相結合”的模式及時對教學效果進行評價[7].通過發放問卷調查表的方式綜合調查研究生對本門實驗課的內容設置、教學方法及授課教師的教學效果等信息的評價.另外,在實驗課結束一個學期后,我們對研究生指導教師進行問卷調查,對上一年度的實驗教學效果進行了后期跟蹤評價,對研究生進入到各自實驗室工作后的科研思維、實驗設計、操作能力等進行調研,綜合評價實驗教學效果[8].
3結語
分子生物學實驗技術是生物學各分支學科科學研究必備的手段,在研究生入學后進入課題研究之前開設“分子生物學實驗”課,熟練掌握基本的分子生物學操作技術,這是生物學研究生快速進入科研課題與順利完成碩士學業的基本保證[9].研究生經過基本實驗技能培訓、全面綜合實驗及自主設計實驗的鍛煉及創新實驗平臺的全方位提升,科研能力得到大幅度提高.學生普遍反映研究生分子生物學實驗為他們順利進行課題研究、完成學位論文和未來的科研工作奠定了良好基礎,一部分學生在碩士期間就發表了高水平的SCI論文.為生物學研究生開設分子生物學綜合實驗,在內蒙區內外兄弟院校進行此類設置的尚不多見,需要我們更加努力創立并逐步完善研究生實驗教學平臺,全面提升我校碩士研究生培養水平[10G12],及時將教師的科研成果提煉引入實驗教學,提高指導教師的教學能力,使實驗內容不斷更新,為研究生進行課題研究及畢業以后從事相關的科研工作打下堅實的基礎.
參考文獻(References)
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1制定合理的帶教計劃,重點明確
實習學生在本院實習分子生物學的時間為4周。由于實習時間較短,帶教老師應首先制定合理的帶教計劃,便于學生充分利用有限的時間掌握實習內容。在制定帶教計劃的過程中,不僅要結合學科的大綱要求,還應結合歷屆學生的學習情況和實驗室的基本情況,制定最合理、最貼近實際的帶教計劃。由于本實驗室開展的檢驗項目較多,而學生實習時間較短,實習內容不可能面面俱到,因此在帶教計劃中將帶教內容分為4個類別,即熟練掌握、基本掌握、熟悉和了解。例如,分子生物學實驗室的分區制度、工作流程、乙型肝炎病毒DNA檢測等納入實習生應熟練掌握的內容。有側重點的帶教可以讓實習學生在有限的時間內牢固掌握常用檢測項目的原理、操作方法、注意事項、臨床意義等,有助于學生在以后的工作中進一步由點到面地進行分子生物學檢驗知識的學習。
2注重崗前教育,樹立整體意識
為引導實習學生轉變角色,保證實習質量,崗前教育是必不可少的。分子生物學實驗室對設備、環境和操作人員有較高的要求,因此在實習學生進入分子生物學實驗室前,應首先對其進行崗前教育,包括分子生物學實驗室基本情況、分區制度及相關工作流程等。并且要求學生實習前仔細閱讀實驗室管理文件和標準操作規程(SOP)文件,著重學習分子生物學實驗室各區的工作制度、各項目檢測操作規范、質量控制、生物安全防護及標本接收、處理和保存等內容,使學生對實驗室工作有初步的認識。學生進入實驗室后,帶教老師應首先引導實習學生按照區域流向制度依次參觀各實驗分區,系統地向其介紹各檢驗項目的檢測原理及臨床意義。然后,根據帶教計劃的側重點,選擇常用檢測項目,結合項目介紹主要相關儀器設備的工作原理、操作程序、日常保養及記錄登記,讓實習生樹立整體意識,對實驗室的工作有全面的了解。
3加強操作訓練,培養質量控制理念
分子生物學的發展速度較快,學生在校園內依靠有限的教學設備和較少的實驗課時難以掌握分子生物學的基本技術。因此,實習學生在進入臨床實驗室后,對很多儀器設備較為陌生,操作過程中難免存在不規范之處。再加上分子生物學檢驗對實驗操作的要求比較高,因此在指導學生的過程中,應給予學生盡可能多的實踐機會,使其不斷進步。首先,帶教老師必須從最基本的實驗操作出發,邊操作示范邊講解相關知識,重點強調操作要點和關鍵步驟,指出注意事項并說明原因。然后讓學生實際操作,帶教老師在旁給予指導,并當場糾正操作中出現的錯誤,讓學生記憶深刻。通過操作示范和指導,帶領學生逐步完成規定的實驗操作項目。此外,帶教老師應盡量多地創造機會讓學生動手,加強對學生的監督,讓學生能夠熟練掌握各項目的檢測操作步驟和操作規范,在短期內提高學生的動手能力。準確的檢驗結果是檢驗醫學的生命。檢驗結果出現較大偏差會對患者診治產生影響,甚至引起醫療糾紛。分子生物學檢驗是繁雜有序且細致的工作,從標本接收、標本前處理、DNA提取、擴增分析到報告發放的任何一個環節都不得有誤。因此,帶教老師應注重培養學生全面的質量控制理念。帶教老師在帶教過程中,需要根據崗前教育的內容,對各個操作環節的影響因素進行細致分析,并向學生講解相應的質控措施,重點說明標本質量判斷標準、實驗操作規范、儀器設備校準、質控參數設定、結果處理、報告審核與簽發等內容。在學生進行實際操作時,帶教老師應做到“放手不放眼”,對學生嚴格要求、持續關注,一方面保證檢驗質量,另一方面也能培養學生嚴謹的工作作風和良好的工作習慣。
4科學考核,嚴把實習質量
在學生實習期滿時,應按照要求對其進行考核。本實驗室對實習生分子生物學檢驗的考核內容包括如下兩方面。(1)基本操作考核:實習生需獨自完成規定標本的乙型肝炎病毒DNA檢測。帶教老師根據學生的操作流程、操作規范程度、檢測結果準確性進行打分。(2)理論考試:內容涉及分子生物學的基本理論、實驗室分區、標本采集及保存、質量控制、常用檢驗項目的簡要操作流程或項目檢測的臨床意義、污染預防措施等。通過考核,帶教老師能了解實習學生對實習內容的掌握情況,對實習學生掌握不佳的知識點再加以指導,為保證實習質量把好關。
5引導學習前沿知識,培養科研思維
由于教材更新一般都滯后于學科的發展,因此為了彌補分子生物學教材和臨床實踐應用脫節的缺陷,帶教老師還應盡量引導學生學習專業相關前沿知識,提倡學生廣泛搜集、閱讀文獻和專業書籍,使學生能夠了解最新的學科進展。當然,這對帶教老師也提出了較高要求,需要不斷加強學習,掌握新知識、新技術,為學生做好表率。此外,學生實習期間還需完成畢業論文,對于承擔畢業課題指導任務的帶教老師而言,還需注重培養學生的科研能力。如果條件允許,帶教老師可以讓學生參與相關科研課題的研究,使其能夠在完成畢業論文過程中,通過搜集、整理文獻鞏固基礎理論知識,了解新的研究進展;通過實驗設計熟悉和掌握多種實驗方法;通過撰寫畢業論文提高科研寫作水平。科研和教學相輔相成,既豐富了分子生物學帶教內容,又激發了學生的科研思維和提高了學生的科研能力。
6小結
本教材適合七年制和長學制臨床醫學專業學生用,也可作為醫學各專業研究生的選用教材。分子生物學的理論與技術已在醫學領域廣泛應用。學習醫學分子生物學這門課程,既要較系統地了解分子生物學的基礎理論知識和技術理論知識,同時也要了解分子生物學在醫學領域的應用和相關研究進展。本書介紹的醫學分子生物學知識包括5個方面的內容。第2章至第10章介紹與醫學密切相關的分子生物學基本知識,主要介紹基因和基因組的基本概念和基本特點,基因組核酸的復制與損傷修復、基因表達和功能蛋白質的形成與降解、基因表達的調控、細胞間通訊與信號轉導的基本概念和基本理論,細胞增殖與凋亡的相關分子生物學機制。第11章至第13章介紹基因操作的基本知識,主要介紹基因分析、基因功能研究和基因克隆與表達的有關基本知識和研究策略,這些知識是從事醫學科學研究、掌握醫學各學科研究進展、了解分子生物學在臨床醫學中的應用所必備的基礎知識。第14章至第18章介紹疾病相關的分子生物學機制,主要介紹基因和基因組、細胞間通訊和信號轉導與人類健康和疾病之間的關系。
【醫學分子生物學主要欄目】專家述評、論著、綜述、研究快報。
獲獎情況:1990年《國外醫學》系列第一次質量評比中獲三等獎
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