“渔业生物遗传多样性保护其应用”生课程实验教学方法与实践

摘 要：本文以浙江海洋学院“渔业生物遗传多样性保护及其应用”硕士研究课程实验教学改革为例,打破传统的实验教学模式,以课程科研项目形式组织实验教学,指导研究生自我设计课程科研项目,从样品的采集开始,到最后的数据分析,让研究生以承担一个科研项目的形式完成实验项目,形成结题报告,锻炼研究生的自主创新能力.

关 键 词：科研项目；实验教学改革；课程实验

中图分类号：G642.0文献标志码：A?摇文章编号：1674-9324（2013）37-0207-02

近年来,随着我国社会经济的不断发展及日益严峻的就业形势和研究生招生规模日益扩大,对研究生的创新能力和实践能力提出了更高的要求.21世纪是海洋世纪,是人类全面认识、开发和利用海洋的新世纪.党的十八大报告明确提出“提高海洋资源开发能力,发展海洋经济,保护海洋生态环境,坚决维护国家海洋权益,建设海洋强国.”这对海洋水产人才的培养提出了新的要求.如何在培养计划的实施过程中,提高学生的创新能力和实践能力值得思考与探讨.搞好研究生课程实验建设,是提高研究生培养质量,使我国的研究生教育走上一个新台阶的重要组成部分.本文以浙江海洋学院水产硕士点“渔业生物遗传多样性保护及其应用”课程实验教学改革为例,从实验教学内容的设计、实验教学方法的改进、实验效果评价等方面谈了一些体会,以取得更好的实验教学效果,培养研究生的创新思维.

一、实验教学内容设计

浙江海洋学院在2010年开设了“水产动物遗传多样性保护与应用”研究生选修课程,该课程面向水产行业发展的实际和学科发展的前沿,系统讲述了遗传多样性的检测方法和在水产动物保护中的应用、水产经济动物种质资源保护的必要性和存在的问题等,受到了学生的欢迎.但由于该课程涉及过多分子标记技术,缺乏实验环节,部分学生在学习上存在一定的难度,为此从2011年开始,该课程增加了16学时的实验课程,压缩了理论课程的时间.经过近两年的实验教学实践,形成了适合我校水产专业特色的实验教学模块,该课程实验包括必选模块和选修模块,必选模块包括海洋动物DNA提取与电泳检测、线粒体DN段PCR扩增与纯化、DNA序列和种群遗传结构分析3项实验；选修模块为重要种类DNA条形码建立、海洋动物AFLP标记分析和海洋动物SSR标记分析项实验,选修模块每个学生至少选1项实验项目.实验项目基本涵盖了目前国内外常用的遗传多样性的检测方法.

二、以科研项目为纽带,改进实验教学模式和方法

传统实验教学模式都是以教师按照实验名称、实验目的、实验原理、实验操作、实验结果与讨论的程序讲授实验各个环节,然后学生按实验指导手册完成实验操作.这种教学模式主要是教师讲授、指导、学生参与的一种被动式知识灌输,不利用创新思维和人才的培养,学生的主观能动性得不到大的提高.此外,传统实验教学在开设的实验中仍以验证性、示范性实验多,综合性实验、设计性实验少,学生主要是按照指导老师安排的实验材料和步骤从事规定的实验项目,动手能力和创新意识未得到充分培养.实验只是为了验证理论,实验设计和教学都是围绕着“教”而进行,学生都处于接受式被动学习,导致不少学生以应付实验为主,操作技能得不到提高,参加实验的兴趣不浓,其主观能动性得不到激发,创新思维得不到培养.同时,由于专业面的变窄,研究生的主要学习方向受到导师研究课题的引导,不再是泛而广的大体了解,而是要求精益求精的学习理解,以期在某个领域能很快产生有一定水平的研究成果.因此,很多研究生认为课程实验对将来的课题不一定实用,学习兴趣不浓.针对上述问题,我们结合我校水产学科的科研优势,以科研项目形式组织实验教学过程.在我校“海洋渔业科学与技术”这一省重中之重学科和校研究生教改项目的支持下,引导研究生根据实验必须模块和选修模块,自我设计课程科研项目,从样品的采集到最后的数据分析,让研究生以承担一个科研项目的形式完成实验项目,锻炼研究生的自主创新能力.具体做法如下.

1.实验选取题.遗传多样性是生物多样性的核心,保护生物多样性最终是要保护其遗传多样性.通过理论课程学习,学生基本了解了遗传多样性的研究意义和我国海洋动物遗传多样性的现状及需要解决的问题,同时掌握了常用分子标记如线粒体DNA、RAPD、AFLP和微卫星等的原理及优缺点.在此基础上,指导学生结合我校靠近舟山渔场的优势,阅读相关文献,选取舟山渔场重要经济种类为实验材料,形成实验选题报告.在选题报告中,要求学生阐明目标种类的国内外研究现状,研究目的和需要解决的相关问题,让研究生学会如何去发现科学问题.

2.实验方案设计.在确定实验选题基础上,要求学生根据本课程实验提供的实验模块设计实验路线.指导学生准备实验器具,理清实验方法与操作步骤,包括实验的技术路线,实验的进程安排,具体操作过程,可能遇到的困难、问题及解决方法等,完成课程实验项目书.指导老师对课程实验项目书进行审查,最终确定实验方案

3.实验方案实施.按实验项目书,老师指导学生采集实验材料,开展相关实验项目,进行数据分析,最后形成课程实验项目结题报告,并进行答辩.利用课余时间,我们带学生到舟山的主要鱼市场、码头和潮间带进行采样,让学生学会如何采集样品,样品拿回实验室后,如何进行样品保存.在实验室,学生按实验路线,进行样品的DNA提取、PCR扩增和相关分子标记分析等实验工作,完成必须模块和选修模块的实验工作,同时利用相关软件进行数据分析,形成课程实验项目结题报告.

三、实验效果评价

传统的课程实验考核主要以实验结果和撰写的实验报告为主.在本课程实验中,考核以项目验收的形式进行,学生撰写结题报告,进行结题答辩；考查学生是否完成课程实验项目书所预期的内容,结题报告是否全面、翔实,实验数据分析是否到位等.通过此形式的考查,不仅要考查学生所掌握的基本知识和技能,还要考查学生独立思考、综合运用和科研组织的能力,以及在实验操作中表现出来的认真的态度、实事求是的科学作风和团队合作精神等.从2011年以来,共有8名同学选修了本门课程,共分为4个小组承担了课程实验项目,选取了小黄鱼、蓝点马鲛、单齿螺、锈凹螺4种为实验材料,组织学生到沈家门渔港、朱家尖和象山港潮间带进行了采样,在实验室学生开展了DNA提取、线粒体DN段PCR扩增与电泳检测、DNA序列分析、AFLP标记分析等相关实验,完成了课程实验结题报告.在实验结束后,以答辩形式,对各小组实验情况进行了考核.通过两年的实践,研究生的学习积极性极大提高,在动手能力、思维能力、综合分析和解决问题能力方面都得到了很好的锻炼,激发了研究生学习的能动性,同时也进一步体会到在科学研究中实验设计的重要性,极大提高了研究生对科研的兴趣,打破了科研的神秘感,对于研究生下一步进行学位论文选题、开题提供了重要的训练.2011年以来,在课程实验的基础上,学生已发表2篇学术论文.

四、经验与展望

通过科研项目的形式开展“水产动物遗传多样性保护与应用”课程实验的教学改革取得了较好的效果,既使研究生掌握了实验技能,又锻炼了研究生的科研组织能力和团队协作精神,该项改革的成功,离不开下面的因素.

1.良好的政策和充足的实验经费是该课程实验改革得以实施的重要保障条件.为提高研究生培养的质量,浙江海洋学院出台相关政策支持研究生创新能力培养,同时课题组所在的“海洋渔业科学与技术”是浙江省重中之重学科,每年有专门经费用于水产硕士点研究生创新能力训练.充足的经费保障使相关野外采样和室内大量实验工作得以顺利进行.

2.先进的实验设备是该项教改得以实施的重要硬件条件.2010年以来,浙江海洋学院水产学科实验室受省财政和财政支持,投入1000余万元用于仪器设备的购置,目前水产学科实验室拥有PCR仪、高速冷冻离心机、垂直电泳系统、凝聚成像系统和遗传分析系统等一批仪器可用于研究生教学工作,保证了课程实验的顺利进行.

3.良好的科研基础是该项教改得以实施的重要软件条件.本课题组教师近五年来主持了有关遗传多样性和种质资源学方面的3项国家自然科学基金和1项国家科技支撑项目,相关分子标记技术已应用多年,积累了丰富的经验,在海洋生物遗传多样性方面发表SCI收录论文10余篇.

今后,在“水产动物遗传多样性保护与应用”课程实验中我们将进一步深入研究和探索,努力使相关实验与水产行业实际相结合,发挥我校水产学科的科研优势,积极尝试将科研课题应用到课程理论教学中的方法,进一步优化实验模块设计,完善课程实验项目设计,设计出更好的具有设计性、综合性的实验.