分子生物學(xué)課程教學(xué)改革初探

全妙華, 胡 興, 魏 麟, 付 明

(懷化學(xué)院生命科學(xué)系,湖南懷化 418008)

分子生物學(xué)是從分子水平研究生命本質(zhì)的一門新興邊緣學(xué)科,它以核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)及其在遺傳信息和細胞信息傳遞中的作用為研究對象,是當(dāng)前生物科學(xué)中發(fā)展最快,并且正在與其它學(xué)科進行廣泛交叉和滲透的前沿研究領(lǐng)域.分子生物學(xué)的發(fā)展為人類認識生命現(xiàn)象帶來了前所未有的機會,也為人類利用和改造生物創(chuàng)造了極為廣闊的前景.《分子生物學(xué)》是各綜合院校、師范院校和農(nóng)林醫(yī)院校生物類相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,也是我院生命科學(xué)系生物工程和生物科學(xué)專業(yè)的一門必修的主干專業(yè)基礎(chǔ)課.近年來,隨著分子生物學(xué)發(fā)展的突飛猛進,其新理論、新方法、新技術(shù)層出不窮,知識更新快,而且內(nèi)容多,抽象性、理論性強,學(xué)生普遍感到不易理解,記憶難,分子生物學(xué)教學(xué)工作者也為之頭痛,從而成為教學(xué)中急需解決的問題.為此,我院分子生物學(xué)課程組針對教學(xué)中存在的主要問題,開展了課程教學(xué)改革探索與實踐,在此談幾點膚淺認識.

1 《分子生物學(xué)》教學(xué)中存在的主要問題

分子生物學(xué)是20世紀(jì)中期發(fā)展起來的一門新興邊緣學(xué)科,其中細胞學(xué)、遺傳學(xué)和生物化學(xué)是其發(fā)展的三大支撐學(xué)科,主要研究內(nèi)容包括核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能、基因表達調(diào)控、基因組與功能基因組以及分子生物學(xué)方法(如DNA重組技術(shù))等.從研究內(nèi)容來看,分子生物學(xué)與這些學(xué)科之間聯(lián)系緊密,相互交叉滲透,導(dǎo)致這些課程教學(xué)內(nèi)容存在部分重復(fù)等問題.隨著生物學(xué)與物理學(xué)、化學(xué)等學(xué)科之間廣泛滲透,相互促進,不斷深入和發(fā)展,極大地促進了分子生物學(xué)迅猛發(fā)展,分子生物學(xué)新理論、新方法、新技術(shù)不斷涌現(xiàn),使教學(xué)中諸多矛盾凸顯.對于地方院校來說,由于開設(shè)該課程教學(xué)時間較短,課程體系設(shè)置還不夠完善,缺乏經(jīng)驗,以及受實驗條件、師資等因素限制,問題尤為突出,主要表現(xiàn)在以下幾個方面：第一,理論課教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)性不強,并且使用的教材知識明顯滯后于學(xué)科發(fā)展;第二,內(nèi)容抽象,教學(xué)中存在重理論輕實踐等問題,使學(xué)生普遍感到不易理解,記憶難;第三,實驗項目較簡單,而且缺乏系統(tǒng)性,與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)聯(lián)系不夠緊密;第四,教學(xué)方式方法過于單一,教學(xué)效果不佳,等等.

2 改革的具體措施

2.1 整合與優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,體現(xiàn)學(xué)科知識的系統(tǒng)性和前瞻性

針對分子生物學(xué)與遺傳學(xué)、細胞學(xué)、生物化學(xué)等多門學(xué)科相互滲透、聯(lián)系,存在重復(fù)內(nèi)容,基本知識系統(tǒng)性不強,以及新的分子生物學(xué)方法技術(shù)不斷涌現(xiàn),知識更新快,使“傳統(tǒng)教材”知識明顯滯后于學(xué)科發(fā)展等問題.教學(xué)中我們緊跟學(xué)科發(fā)展前沿,結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo),精選朱玉賢主編的《現(xiàn)代分子生物學(xué)》(第3版)作為教材,并且參照國內(nèi)其它優(yōu)秀教材及國外原版教材,如《GeneⅧ》、《Molecular Biology》等資料,對部分教學(xué)內(nèi)容進行了調(diào)整.特別是將生物化學(xué)與分子生物學(xué)的內(nèi)容進行了整合和優(yōu)化,合理取舍了一些教學(xué)內(nèi)容,制定了切實可行的教學(xué)方案,有效地避免重復(fù)教學(xué).如“染色體與DNA”章節(jié)中刪除了DNA分子組成、結(jié)構(gòu)與功能,染色體的壓縮包裝機制等,將“基因發(fā)育”章節(jié)調(diào)至遺傳學(xué),將遺傳信息傳遞(轉(zhuǎn)錄與翻譯)內(nèi)容調(diào)至分子生物學(xué)課程講解等.這樣,使分子生物學(xué)理論課教學(xué)內(nèi)容在保留遺傳信息(DNA)的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、基因表達調(diào)控以及分子生物學(xué)方法技術(shù)等基本知識體系基礎(chǔ)上,及時補充新成果、新方法、新技術(shù),不僅使學(xué)生掌握了分子生物學(xué)系統(tǒng)的基本知識體系,又及時了解學(xué)科發(fā)展前沿動態(tài).

2.2 改革教學(xué)方法,提高教學(xué)實效

教學(xué)中注重將“理論聯(lián)系實際”、“講見解講思路”、“循序漸進”等[1,2]基本教學(xué)方法融入到課程教學(xué)的各個環(huán)節(jié),同時重視科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程,重視知識點間的相互聯(lián)系,啟發(fā)學(xué)生思維,培養(yǎng)學(xué)生獲取知識及其綜合分析能力,不斷提高教學(xué)實效.具體措施如下：

第一,針對學(xué)生以往學(xué)習(xí)中存在眼高手低、理論聯(lián)系實踐能力差及綜合分析問題能力不強等問題,教學(xué)中注意充分挖掘有關(guān)研究熱點及應(yīng)用性較強的知識點,并且注重相關(guān)知識點、章節(jié)、理論與實驗實踐之間的聯(lián)系,以及跨學(xué)科之間的相互聯(lián)系,如講解“雙向電泳技術(shù)”時,可結(jié)合生物化學(xué)、分子生物學(xué)和生物信息學(xué)等學(xué)科相關(guān)內(nèi)容擬出如下研究思路：“蛋白質(zhì)樣品制備→等電聚焦→聚丙烯酰胺凝膠電泳→凝膠染色→挖取感興趣的蛋白質(zhì)點→膠內(nèi)酶切→質(zhì)譜分析確定多肽指紋圖譜或部分氨基酸序列→利用數(shù)據(jù)庫確定蛋白”,拓寬思維,培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實際和邏輯思維能力,以及綜合問題和運用知識解決問題的能力.

第二,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容特點,采用形式多樣的教學(xué)方式,提高教學(xué)實效.緊跟學(xué)科發(fā)展前沿,及時補充新的研究成果,結(jié)合相關(guān)知識點穿插介紹一些新方法、新技術(shù),開展miRNA、siRNA等RNA技術(shù)、癌基因、抑癌基因、基因治療等相關(guān)研究熱點專題講座等.

第三,教學(xué)中重視科學(xué)發(fā)現(xiàn)、假說及其實驗證據(jù)等方面內(nèi)容,不僅講授相關(guān)理論性知識,而且介紹前人的發(fā)現(xiàn)經(jīng)過,以培養(yǎng)學(xué)生科研意識和創(chuàng)新思維.比如,在緒論部分講解分子生物學(xué)發(fā)展歷程時,介紹美國科學(xué)家Watson和英國科學(xué)家Crick提出“DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”的研究背景及實驗例證等,起到了既教書又育人的教學(xué)效果.

第四,“授之以魚并授之以漁”.在日益發(fā)展的信息時代,教學(xué)中重視學(xué)生從網(wǎng)絡(luò)獲取知識能力的培養(yǎng).使學(xué)生學(xué)會利用“高校圖書館”、“CNKI期刊全文數(shù)據(jù)庫”等中文期刊文獻數(shù)據(jù)庫和“Science Direct”、“Springer Link”等外文期刊文獻數(shù)據(jù)庫,還介紹了分子生物學(xué)相關(guān)網(wǎng)站,如分子生物學(xué)實驗操作(http://www.accessex-cellence.org)、分子生物學(xué)信息網(wǎng) (http://202.114.65.51/fzjx/fzswx/)、基 因 庫 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/web/search/index.html)、基因信息綜合數(shù)據(jù)庫(http://bioinfo.weizmann.ac.il/cards)、蛋白質(zhì)序列分析(http://expasy.org/tools),以及常用分析軟件,如DNA序列分析軟件(Lasergene 6)、系統(tǒng)進化樹分析軟件(MEGA 5.05)等.

第五,近年來,高等教育大力倡導(dǎo)雙語教學(xué),旨在培養(yǎng)一批能熟練運用英語的專業(yè)人才.結(jié)合我院生源特點與師資力量,在教學(xué)中堅持將重要的專業(yè)術(shù)語、關(guān)鍵詞及相關(guān)重要新成果文獻資料等內(nèi)容均給出相應(yīng)的英文,如基因表達調(diào)控(gene regulation)、cDNA末端的快速擴增(rapid amplification of cDNA ends,RACE)、可讀框(open readingframe,ORF)等,即嘗試“應(yīng)用簡單型雙語教學(xué)”[3].在06-09級生物工程和生物科學(xué)專業(yè)分子生物學(xué)的期末試卷中均安排15～20分的分子生物學(xué)專業(yè)名詞解釋英語試題,參加考試的600余名同學(xué)平均得分率約為80%,成績較好,為學(xué)生考研深造或相關(guān)就業(yè)工作打下了一定基礎(chǔ).

2.3 整合與優(yōu)化實驗項目,促進應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)

在以往分子生物學(xué)實驗教學(xué)中,由于開設(shè)的實驗項目較簡單、系統(tǒng)性不強以及與基因工程部分實驗內(nèi)容存在交叉重復(fù)等原因,不僅沒有充分地調(diào)動學(xué)生的實驗積極性和激發(fā)創(chuàng)造性思維,而且使學(xué)生沒有掌握分子生物學(xué)基本實驗方法和操作技能,沒有達到教學(xué)大綱規(guī)定的教學(xué)目標(biāo),影響了人才培養(yǎng)質(zhì)量.針對以往實驗教學(xué)中存在的突出問題,結(jié)合我院生命科學(xué)系實驗條件,我們對原有實驗項目進行了調(diào)整和優(yōu)化,如在實驗項目設(shè)置上減少驗證性單一實驗,開設(shè)設(shè)計性與綜合性實驗項目.考慮到原有基因工程實驗與分子生物學(xué)實驗存在部分交叉重復(fù)內(nèi)容,從2010級開始將基因工程實驗與分子生物學(xué)實驗整合成一門“分子生物學(xué)與基因工程大實驗”,使分子生物學(xué)實驗技術(shù)與基因工程實驗技術(shù)、整體研究思路融為一體,如開設(shè)目的基因分離、載體的構(gòu)建與連接及遺傳轉(zhuǎn)化與鑒定等方面實驗,各部分內(nèi)容既相對獨立性,又彼此相互聯(lián)系,不僅避免了相關(guān)重復(fù)實驗,節(jié)省了課時,而且提高了學(xué)生綜合分析問題的能力,增強了教學(xué)實效,提高了人才培養(yǎng)質(zhì)量.

為適應(yīng)我?！叭灰惑w”人才培養(yǎng)模式改革的要求,結(jié)合課程論文、學(xué)年論文及教師科研,在實驗教學(xué)中讓本科生根據(jù)教師給定的題目或研究方向,自主設(shè)計試驗流程和開展實驗研究,不僅激發(fā)了學(xué)生的研究興趣和熱情,而且培養(yǎng)了學(xué)生綜合運用知識能力和基本科研實驗研究技能,取得了較好的教學(xué)效果,提高人才培養(yǎng)質(zhì)量.

3 結(jié)語

綜上所述,在積極響應(yīng)教育部推行“高等教育面向21世紀(jì)教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革計劃”項目下,結(jié)合我院生命科學(xué)系實驗條件和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)特點,從分子生物學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及優(yōu)化實驗項目等方面進行了有益的探索和實踐,積累了教學(xué)經(jīng)驗,提高了教學(xué)實效,不僅使學(xué)生熟練掌握了分子生物學(xué)基礎(chǔ)理論知識,得到了較專深的專業(yè)基本技能訓(xùn)練,而且增強了運用知識分析問題和解決問題的能力.然而,教學(xué)改革永無止境,在分子生物學(xué)課程網(wǎng)站建設(shè)等方面還有待完善,我們將繼續(xù)努力將工作做得更好.

[1]葉 瀾.教育概論[M].北京：人民教育出版社,1995.

[2]朱德全.教育學(xué)概論[M].成都：西南師范大學(xué)出版社,2003.

[3]沈文飚,楊志敏,聶 理,等.農(nóng)業(yè)院校生物化學(xué)雙語教學(xué)的嘗試與思考[J].高等農(nóng)業(yè)教育,2003,(10)：57-59.