《生物技术专业实验2》课程教学大纲

《生物技术专业实验2》课程教学大纲一、课程信息课程代码319B2321课程名称生物技术专业实验（2）课程性质专业必修学分2学时66先修课程生物化学、微生物学、遗传学课程负责人适用专业生物技术课程简介（300字左右）：《生物技术专业实验（2）》课程教学目的在于巩固和加深学生对细胞生物学、分子生物学知识的理解、验证细胞生物学、分子生物学基本理论、并初步掌握细胞生物学、分子生物学研究所必需的基本实验技术，在此基础上，进行一定比例的综合性实验，将实验理论和实验技能融为一体，从而培养学生的基本实验思想、实验方法、实验技能和综合应用能力。课程主要内容包含：细胞生物学、分子生物学有关试验内容，包括基础性实验、综合实验和研究型实验。实施中，除基础性试验外，以小组为单位开展综合性实验和研究性实验，学生自主选题、自行设计并独立开展实验，初步培养独立进行科学研究的能力。该课程的教学目标是培养学生观察、分析、解决问题的能力和进行细胞生物学、分子生物学及相关学科研究工作的能力。在实验过程中要求学生养成从事教学和科研工作的良好作风和习惯，为今后的学习和科研工作打下扎实基础。二、课程目标通过本课程的学习，学生应具备以下几方面的目标：1.通过本课程的学习，使学生掌握细胞生物学、分子生物学的基本概念、基本原理，并且能够了解生命科学及其技术的前沿进展和发展动态，具有用发展的思维解释细胞生物学、分子生物学实验数据的能力。2.通过本课程的学习，学生具有细胞生物学、分子生物学实验操作的基本技能，细胞生物学、分子生物学的研究方法与技术，具备进行实验研究的能力与素质。3.通过本课程的学习，学生能够熟练使用细胞生物学、分子生物学常用实验仪器设备，具有利用实验仪器和分析工具获取、分析和解释科学数据的能力。课程目标对毕业要求的支撑关系表毕业要求毕业要求指标点课程目标1课程目标2课程目标3毕业要求1毕业要求指标点4.3能正确采集、整理实验数据，对实验结果进行关联、建模。MH毕业要求2毕业要求指标点4.4能对各种实验条件进行分析和优化，得到最佳条件，并与理论模型进行比较，得到合理有效的结论。HM教学内容与预期学习成效知识单元对应课程目标知识点预期学习成效实现环节学时1.细胞临时装片与显微镜使用课程目标1、2、3光学显微镜的使用2）细胞临时装片的制备与观察知识目标：（1）掌握普通光学显微镜的结构及使用；（2）了解暗视场显微镜、相差显微镜、相衬显微镜的使用（3）掌握细胞临时装片的制备方法；（4）学习生物学绘图的方法与要求；能力目标：（1）具备使用显微镜的能力教学方法：讲授法，启发式教学结合课堂讨论，课堂学习和课后自学相结合。每个同学参与操作，任课教师参与讨论与指导学生开展实验；教学手段：多媒体教学，结合网络课程等课程资源考核方式：考勤及课堂表现、实验技能及实验报告。3课程思政元素：科学精神、认识论、使命担当课程思政教学内容设计：介绍细胞生物学发展的历史、现状和未来，讲解科学家的故事，培养学生的科学精神；介绍21世纪生命科学发展的趋势，激发学生的责任感、紧迫感和使命感。讲授到细胞生物学显微镜的研究历史时，引导学生注意研究经历的时间一般都是几十年或者上百年,我们现在所学到的一个结论,科学家都要花费大量的时间,经历各种挫折,最后才能获得一定的结果。引导学生了解在生命科学领域，必须要有坚持不懈和百折不挠的科学探究精神。1.细胞临时装片与显微镜使用课程目标1课程目标2课程目标3线粒体和液泡系的超活染色与观察知识目标：（1）学会用显微镜观察动植物活细胞内线粒体、液泡系的形态、数量与分布（2）学习线粒体的超活染色技术（3）学习液泡系的超活染色技术能力目标：具备细胞器超活染色的能力教学方法：课堂讲授，每个同学参与操作，任课教师参与讨论与指导学生开展实验；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。4课程思政元素：科学精神、雷锋精神、辩证思维课程思政教学内容设计：线粒体是细胞中制造能量的结构，虽然体积较小,但是大量的线粒体为细胞提供了直接能量来源。从这一知识点能够引导出雷锋精神。就要把崇高的理想信念和道德品质追求融入日常的工作生活，在自己的岗位上做一颗永不生锈的螺丝钉,每个人的力量虽然小，但是大量个体的积累，就能为社会提供源源不断的正能量。美国科学院最年轻的院士王晓东和助手们借助科学的研究方法,于2000年发现一种神秘的线粒体蛋白质Smac,这种蛋白质可以打破肿瘤组织屏障,诱导肿瘤细胞“自杀”,对癌症治疗研究产生巨大推动作用。通过这个案例,以王晓东院士坚持科学研究方法、刻苦奋进、锲而不舍、越挫越勇、团结合作的优良品德作为价值引导,可培养学生的民族自豪感和文化自信,帮助学生树立为实现中华民族伟大复兴的中国梦而努力奋斗的理想信念。2.细胞膜的渗透性与细胞融合课程目标1、2、31）细胞膜的渗透性知识目标：（1）理解细胞膜渗透的原理；（2）了解各类物质的渗透性及渗透速度；（3）掌握设计实验证明某种物质的渗透性的方法；能力目标：（1）具备研究细胞膜渗透性的能力教学方法：讲授法，启发式教学结合课堂讨论，课堂学习和课后自学相结合。每个同学参与操作，任课教师参与讨论与指导学生开展实验；教学手段：多媒体教学，结合网络课程等课程资源考核方式：考勤及课堂表现、实验技能及实验报告。3课程思政元素：科学精神、辩证思维、科研兴趣课程思政教学内容设计：通过讲解欧文顿的故事、生物膜发现的故事，启发学生的创新精神、团队合作精神，培养辩证思维能力；通过介绍我国目前关于转运蛋白所取得的科研成果(我国学者颜宁教授研究组，在世界上首次解析人源GLUT1的晶体结构入选国家十大科技进步新闻)，有助于学生了解学科发展的动态和前沿知识，激发学生的学习热情和自豪感。引出“胶原蛋白面膜是否有效果？”的问题，并让学生自由发表观点，通过设置悬念、引发思考、课堂辩论的方式融入实事求是、科学严谨的思政元素。2.细胞膜的渗透性与细胞融合课程目标1课程目标2课程目标32）细胞凝集（选做）知识目标：（1）掌握凝集素促使细胞凝集的原理（2）掌握血细胞抽取、洗涤和制备的方法与技术能力目标：（1）学会凝集素的制备方法教学方法：讲授法，启发式教学结合课堂讨论，课堂学习和课后自学相结合。每个同学参与操作，任课教师参与讨论与指导学生开展实验；教学手段：多媒体教学，结合网络课程等课程资源考核方式：考勤及课堂表现、实验技能及实验报告。3课程思政元素：科研兴趣、责任担当课程思政教学内容设计：通过讲解细胞凝集反应原理、凝集素的发现历史、应用现状以及在医学和农业等领域的应用前景，激发学生的责任感和科技报国的使命感；2.细胞膜的渗透性与细胞融合课程目标1、2、33）细胞融合知识目标：（1）学会红细胞悬液的制备（2）理解细胞融合的基本原理（3）掌握细胞融合的化学方法与技术能力目标：（1）具备细胞融合的能力教学方法：讲授法，启发式教学结合课堂讨论，课堂学习和课后自学相结合。每个同学参与操作，任课教师参与讨论与指导学生开展实验；教学手段：多媒体教学，结合网络课程等课程资源考核方式：考勤及课堂表现、实验技能及实验报告。5课程思政元素：科学精神、辩证思维、科研伦理、责任担当课程思政教学内容设计：通过讲解细胞生物学技术发展的历史、重要意义、我国细胞生物学技术研发和推广的现状以及细胞生物学与伦理和生物医药产业发展的关系等，激发学生的责任感和科技报国的使命感；通过细胞克隆技术、多莉羊的辩论，培养学生唯物辩证思维能力；通过讲单克隆抗体技术的故事，培养学生的坚持精神、创新精神；通过讲解半人半兽混合胚胎事件等，引导学生树立牢固的科研伦理道德观念。在讲解动物细胞的培养这一知识点时,通过案例分析,结合微课视频,在学习基本细胞培养原理的基础上,培养学生细胞培养无菌操作的无菌意识;培养瓶泡酸清洗的安全意识;做过实验的垃圾不能随意丢弃的责任意识、环境保护意识和良好卫生习惯等。3.细胞器分离与观察课程目标1、2、31）细胞器分离（选做）知识目标：（1）理解细胞器分级分离的原理；（2）学会制备匀浆液；（3）掌握差速离心机的使用；（4）掌握细胞核和线粒体的分离提取技术；能力目标：（1）具备分离细胞器的能力教学方法：讲授法，启发式教学结合课堂讨论，课堂学习和课后自学相结合。每个同学参与操作，任课教师参与讨论与指导学生开展实验；教学手段：多媒体教学，结合网络课程等课程资源考核方式：考勤及课堂表现、实验技能及实验报告。3课程思政元素：科学精神、辩证思维、科研兴趣课程思政教学内容设计：学习溶酶体的结构与功能时，专业知识内容包括溶酶体内含多种酸性水解酶，在细胞分化过程中，某些衰老细胞器和生物分子等陷入溶酶体内被消化掉，这是机体自身更新的组织的需要。就如同世间万物都存在新陈代谢现象，推陈才能出新，青出于蓝而胜于蓝。最后可以通过讲授哥白尼提出著名的“日心说”推翻了过去一直认为是太阳绕地球转的“地心说”错误说法。3.细胞器分离与观察课程目标1、2、32）叶绿体的分离与荧光观察（选做）知识目标：（1）掌握荧光显微镜的原理和使用方法（2）学会制备组织匀浆液；（3）掌握叶绿体分离的方法与技术能力目标：（1）具备叶绿体的分离与荧光观察的能力教学方法：讲授法，启发式教学结合课堂讨论，课堂学习和课后自学相结合。每个同学参与操作，任课教师参与讨论与指导学生开展实验；教学手段：多媒体教学，结合网络课程等课程资源考核方式：考勤及课堂表现、实验技能及实验报告。3课程思政元素：科学精神课程思政教学内容设计：通过专业知识的学习，使学生掌握叶绿体这一细胞器普通而又不平凡的特性，引导学生像叶绿体一样，在普通岗位上争取实现不平凡的人生价值。4.细胞骨架的研究课程目标1、2、31）细胞骨架的制备与观察知识目标：（1）学会用显微镜观察细胞骨架的基本形态；（2）掌握细胞骨架的染色方法与技术；（3）了解细胞骨架的荧光显示方法；能力目标：（1）具备研究细胞骨架的能力教学方法：讲授法，启发式教学结合课堂讨论，课堂学习和课后自学相结合。每个同学参与操作，任课教师参与讨论与指导学生开展实验；教学手段：多媒体教学，结合网络课程等课程资源考核方式：考勤及课堂表现、实验技能及实验报告。6课程思政元素：科学精神、科研兴趣课程思政教学内容设计：通过讲解肌肉收缩功能，变形虫运动等生命现象，培养学生探索生命奥秘的兴趣。4.细胞骨架的研究课程目标1、2、32）XX对细胞骨架的影响知识目标：（1）理解并掌握微丝与微管的动态结构、功能及主要研究药物（2）了解中间丝结构类型，掌握其功能（3）掌握文献资料的查取与阅读学会查阅文献资料；（4）设计实验方案；（5）培养科学严谨的实验思路能力目标：（1）能利用细胞骨架的知识去解释肌肉收缩，变形虫运动等生命现象教学方法：讲授法，启发式教学结合课堂讨论，课堂学习和课后自学相结合。每个同学参与操作，任课教师参与讨论与指导学生开展实验；教学手段：多媒体教学，结合网络课程等课程资源考核方式：考勤及课堂表现、实验技能及实验报告。6课程思政元素：科学精神、团结合作课程思政教学内容设计：细胞骨架的主要成分是微管、微丝和中间纤维。细胞骨架的主要作用是维持细胞的一定形态，使细胞得以安居乐业。引出团结合作精神:当今社会是一个讲究合作、团队意识的社会，一个人很难独自完成一项工作。而只在目前知识爆炸的社会里，一个人很难掌握所有知识，所谓“术业有专攻”，只有充分发挥团队的力量，每个人发挥各自的特长，取长补短，才能把个人优势发挥到最大，最终取得成功，而每个人也在团队成功中实现自己的个人价值。知识单元对应课程目标知识点预期学习成效实现环节学时5.DNA的提取及检测课程目标1、2、31）质粒DNA的提取知识目标：（1）理解质粒提取的原理；（2）掌握碱裂解法提取的方法与技术（3）质粒DNA的纯化方法与技术能力目标：具备质粒DNA提取的能力教学方法：课堂讲授，每个同学参与操作，任课教师参与讨论与指导学生开展实验；教学手段：多媒体课件和实验操作相结合。6课程思政元素：科学精神、团结合作课程思政教学内容设计：质粒最初在细菌中被发现，随后科学家在放线菌、丝状真菌、大型真菌、酵母、植物中发现了质粒，最后在人类机体中也发现有质粒存在。通过讲述质粒发现历史导出人类不断探究未知的科学精神。通过小组实验合作培养同学们的团结合作精神。5.DNA的提取及检测课程目标1、2、32）琼脂糖凝胶电泳检测DNA知识目标：（1）理解琼脂糖凝胶电泳检测DNA的原理；（2）掌握琼脂糖凝胶电泳的制胶、电泳、检测的基本方法与技术；能力目标：具备DNA检测的能力教学方法：课堂讲授，每个同学参与操作，任课教师参与讨论与指导学生开展实验；教学手段：多媒体课件和实验操作相结合。3课程思政元素：科研兴趣、团结合作课程思政教学内容设计：从分子组成看，有DNA质粒，也有RNA质粒;从分子构型看，有线型质粒、也有环状质粒。通过质粒相关知识的介绍培养学生对未知生物学知识的好奇心，进一步引导学生树立科研兴趣。电泳实验时，5-6人共用一块制胶板，通过小组长的协调来同学们的团结合作精神。6.PCR扩增与重组质粒的构建课程目标1、2、31）目的基因PCR扩增及检测知识目标：（1）理解PCR扩增目的基因的原理；（2）掌握目的基因的扩增及检测技术；能力目标：具备PCR扩增目标基因的能力教学方法：课堂讲授，每个同学参与操作，任课教师参与讨论与指导学生开展实验；教学手段：多媒体课件和实验操作相结合。6课程思政元素：科学创新精神、科研兴趣课程思政教学内容设计：PCR原理用于扩增位于两段已知序列之间的DNA片段，类似于天然DNA的复制过程，是一种在体外模拟体内DNA的复制过程来实现DNA大量扩增。PCR扩增与检测在细菌性传染病快速诊断、法医坚定等方面具有重要作用。通过这些知识的讲解激发学生将书本学到的理论知识转变成能对社会发展有用的技术，培养学生科研创新精神和科研兴趣。6.PCR扩增与重组质粒的构建课程目标1、2、32）质粒DNA的酶切与连接知识目标：（1）掌握酶切质粒的原理、方法及注意事项；（2）掌握酶切产物的连接策略与技术；能力目标：具备DNA酶切与连接的能力教学方法：课堂讲授，每个同学参与操作，，任课教师参与讨论与指导学生开展实验；教学手段：多媒体课件和实验操作相结合。6课程思政元素：科学精神、团结合作课程思政教学内容设计：质粒DNA的酶切与连接部分实验操作看似简单，但有好的结果不容易。要求了解每一步背后的原理，细致操作，实事求是面对实验结果，尤其是不理想结果。要求学生有实事求是的实验态度。通过小组实验合作培养同学们的团结合作精神。7.DNA的转化与鉴定课程目标1、2、31）大肠杆菌感受态细胞的制备知识目标：（1）理解大肠杆菌感受态制备的原理（2）掌握大肠杆菌感受态制备的方法与技术能力目标：具备制备感受态的能力教学方法：课堂讲授，每个同学参与操作，任课教师参与讨论与指导学生开展实验；教学手段：多媒体课件和实验操作相结合。3课程思政元素：科研创新精神课程思政教学内容设计：通过细菌感受态细胞三种方法的介绍让学生知道，同样问题有多种解决方法，但不同方法有不同适用范围和条件，这要求学生根据实际情况灵活选择。通过该实验培养学生创新精神。7.DNA的转化与鉴定课程目标1、2、32）质粒DNA的转化知识目标：（1）理解质粒DNA转化的原理（2）掌握质粒DNA转化的方法与技术；能力目标：具备DNA转化的能力教学方法：课堂讲授，每个同学参与操作，任课教师参与讨论与指导学生开展实验；教学手段：多媒体课件和实验操作相结合。3课程思政元素：科研伦理、团结合作课程思政教学内容设计：细菌处于低温(0℃)和低渗的CaCl2溶液中，菌体膨胀，细胞膜的通透性发生了暂时性的改变,然后在42℃进行短时间的热激处理，促进质粒DNA的吸收。来源于细菌的质粒经过改造后，将含有外源基因的重组质粒转入细菌中，导致细菌携带新的基因，严格意义上说，这就是一个新物种。通过该试验让学生知道科研伦理问题。通过小组实验合作培养同学们的团结合作精神。7.DNA的转化与鉴定课程目标1、2、33）阳性转化子的鉴定知识目标：（1）了解阳性转化子的常用鉴定方法与原理；（2）掌握菌落PCR的方法与技术能力目标：具备鉴定阳性转化子的能力教学方法：课堂讲授，每个同学参与操作，任课教师参与讨论与指导学生开展实验；教学手段：多媒体课件和实验操作相结合。6课程思政元素：创造性思维、团结合作课程思政教学内容设计：菌落PCR可不必提取基因组DNA,不必酶切鉴定,而是直接以菌体热解后暴露的DNA为模板进行PCR扩增,省时少力。通过本实验让学生知道创造性思维的重要性。通过小组实验合作培养同学们的团结合作精神。备注1)课程思政教学方式方法：采取多种教学方法和手段，提升课程思政教学效果。包括讲故事、看动画、课堂讨论（辩论）、启发式教学、探究式教学、课后查阅资料等。2)课程思政考核评价：采取形成性评价和终结性评价相结合，与平时成绩考核挂钩，考查学生课堂表现情况、课后相关读书笔记或体会等。四、成绩评定及考核方式知识单元对应课程目标考核方式成绩评定细胞临时装片与显微镜使用课程目标1、2、3平时课堂表现、实验技能、实验报告课程成绩包括3个部分，分别为平时表现成绩、实验技能成绩和实验报告成绩。具体要求及成绩评定方法如下：（1）平时表现（35%）根据学生出勤情况和学生在课堂上的回答问题情况给分。无故旷课一次扣10分；上实验课玩手机、大声喧哗、吃零食被老师发现一次扣5分。满分100分。（2）实验技能（25%）实验过程中对学生实验技能进行评分。满分100分。（3）实验报告（40%）每次实验结束后写一份实验报告，要求同学对每次实验的结果进行总结或讨论。满分100分。细胞膜的渗透性与细胞融合课程目标1、2、3平时课堂表现、实验技能、实验报告细胞器分离与观察课程目标1、2、3平时课堂表现、实验技能、实验报告细胞骨架的研究课程目标1、2、3平时课堂表现、实验技能、实验报告DNA的提取及检测课程目标1、2、3平时课堂表现、实验技能、实验报告PCR扩增与重组质粒的构建课程目标1、2、3平时课堂表现、实验技能、实验报告DNA的转化与鉴定课程目标1、2、3平时课堂表现、实验技能、实验报告平时表现评分标准（以满分100计）评价指标（100分）优（75%-100%）良（50%-75%）中（25%-50%）差（0%-25%）积极程度（50分）积极、踊跃老师鼓励后积极、踊跃老师鼓励后积极度不高消极回答正确程度（50分）回答正确无误、分析合理，结论有效回答问题基本正确，分析比较合理，结论有效回答问题错误较多，经老师提醒后仍然分析有误，结论无效答不对题实验技能评分标准（以满分100计）评价指标（100分）优（75%-100%）良（50%-75%）中（25%-50%）差（0%-25%）完成进度（50分）提前完成按时完成延时完成未完成正确性和有效性（50分）操作正确，结论有效操作较正确，结论较有效操作基本正确，结论基本有效操作不正确，无法形成有效结论实验报告评分标准（以满分100计）评价指标（100分）优（75%-100%）良（50%-75%）中（25%-50%）差（0%-25%）完整性（50分）实验报告完整性优，能包括实验报告的所有要素实验报告完整性良好，能包括实验报告的部分要素实验报告完整性一般，基本能包括实验报告的部分要素实验报告完整性差，实验报告的要素缺失严重逻辑性（50分）逻辑性强，