高校蛋白質(zhì)組學(xué)研究型教學(xué)改革的探索

◆馬珊珊 關(guān)方霞

(鄭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院)

一、引言

蛋白質(zhì)組學(xué)是一門極富輻射能力的前沿學(xué)科，綜合了生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多學(xué)科的技術(shù)方法。蛋白質(zhì)組學(xué)是在整體水平上對生物體的蛋白質(zhì)進(jìn)行定性鑒定、定量檢測、細(xì)胞內(nèi)定位和相互作用的研究，最終揭示全部蛋白質(zhì)功能，建立基因組序列與基因功能之間的橋梁。如今，蛋白質(zhì)組分析已成為專門的技術(shù)體系廣泛用于生物、醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域的研究，蛋白質(zhì)組學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用正以飛快的速度增長。所以，面向高校學(xué)生開設(shè)《蛋白質(zhì)組學(xué)》，介紹蛋白質(zhì)組學(xué)的背景、掌握相關(guān)的原理和技術(shù)、了解國內(nèi)外現(xiàn)狀和前沿問題，有利于綜合培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、動手能力和思維能力。本文從研究型教學(xué)的角度出發(fā)，結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)方法，對蛋白質(zhì)組學(xué)的教學(xué)內(nèi)容和思路、教學(xué)手段和方法以及考核方式等進(jìn)行探索，為尋找高校蛋白質(zhì)組學(xué)教學(xué)改革的有效措施奠定基礎(chǔ)。

二、蛋白質(zhì)組學(xué)教學(xué)中存在的問題

結(jié)合本校學(xué)生的教學(xué)大綱和實(shí)際授課情況，我們選擇錢小紅與賀福初院士主編的《蛋白質(zhì)組學(xué):理論與方法》作為教材，同時(shí)利用多本參考書。授課內(nèi)容將蛋白質(zhì)組學(xué)基本理論、實(shí)驗(yàn)操作、技術(shù)進(jìn)展及其應(yīng)用相結(jié)合。經(jīng)過兩三年的教學(xué)和實(shí)踐，取得一定的效果，學(xué)生好評不斷，但是仍然存在較多問題。主要表現(xiàn)在:(1)蛋白質(zhì)組學(xué)是生命科學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多學(xué)科的交叉，部分學(xué)生由于基礎(chǔ)問題對一些內(nèi)容難以理解。(2)雙向電泳、色譜、質(zhì)譜和蛋白質(zhì)芯片等技術(shù)原理抽象、枯燥，雖然使用多媒體教學(xué)盡可能生動、形象，但是由于缺少實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)技術(shù)沒有直觀認(rèn)識，因此學(xué)生理解起來非常困難。

三、教學(xué)思路和內(nèi)容的改革

1.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，與時(shí)俱進(jìn)

當(dāng)今世界科技發(fā)展日新月異，蛋白質(zhì)組學(xué)相關(guān)的理論知識、實(shí)驗(yàn)技術(shù)和儀器設(shè)備的更新非常迅速。然而，高校教學(xué)普遍存在教學(xué)內(nèi)容陳舊的問題。因此，完全按照已有的教材已不能掌握更多的前沿知識和理論體系，傳統(tǒng)的照本宣科、填鴨式的教學(xué)已不能適應(yīng)時(shí)代需要。因此，教師在教學(xué)中應(yīng)結(jié)合國內(nèi)外現(xiàn)狀、緊跟學(xué)科發(fā)展、把握學(xué)科方向，在有限的授課時(shí)間盡量把該領(lǐng)域的熱點(diǎn)知識、前沿技術(shù)介紹給學(xué)生。例如，在講授“多能干細(xì)胞定向分化的蛋白質(zhì)組學(xué)研究”這一章時(shí)就可以增加多種來源干細(xì)胞的研究熱點(diǎn)、定向分化與組織工程、干細(xì)胞療法及其應(yīng)用前景等。

2.突出教學(xué)重點(diǎn)，合理取舍

蛋白質(zhì)組學(xué)是一門綜合性學(xué)科，也是一門工具學(xué)科，與生物化學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)等學(xué)科的部分內(nèi)容相互關(guān)聯(lián)、滲透。這就要求教師結(jié)合本課程的優(yōu)勢突出教學(xué)重點(diǎn)，合理取舍教學(xué)內(nèi)容。為解決這一問題，各學(xué)科教師之間應(yīng)多多交流，定期跨學(xué)科聽課，注重知識的精選，盡量避免教學(xué)內(nèi)容的簡單重復(fù)。同時(shí)，各科老師注意教學(xué)內(nèi)容上的整合和銜接，在授課時(shí)間上有前有后，在教學(xué)內(nèi)容上有主有次，為后續(xù)課程留下余地，突出學(xué)科特色，以期從整體上對學(xué)科知識進(jìn)行優(yōu)化。

3.注重基礎(chǔ)知識，提高綜合能力

蛋白質(zhì)組學(xué)是一門交叉學(xué)科，要求學(xué)生在具有基本的生物學(xué)知識前提下進(jìn)一步學(xué)習(xí)。一方面，蛋白質(zhì)組學(xué)課程是實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的課程，除了講授理論知識，更主要的是抓住基本的技術(shù)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作過程詳細(xì)講解。另一方面，在上述講解的基礎(chǔ)上，結(jié)合大量的研究實(shí)例，建立學(xué)生對這門課的全面認(rèn)識、加深學(xué)習(xí)記憶。

基于上述原因，蛋白質(zhì)組學(xué)的教學(xué)應(yīng)該強(qiáng)調(diào)整體性知識體系的構(gòu)建和了解。主要教學(xué)內(nèi)容分為幾點(diǎn):第一，簡單介紹蛋白質(zhì)組學(xué)的背景和歷史、研究方法和蛋白質(zhì)生物信息學(xué)，讓學(xué)生建立蛋白質(zhì)組學(xué)的整體知識框架;第二，以雙向電泳分離、生物質(zhì)譜鑒定和生物信息處理這三大支撐技術(shù)為主線，詳細(xì)講解蛋白質(zhì)的分離、鑒定和翻譯后修飾，尤其是蛋白質(zhì)相互作用研究的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和操作，以及生物信息學(xué)在此過程中的廣泛應(yīng)用，幫助學(xué)生把理論知識框架和網(wǎng)絡(luò)信息資源有機(jī)結(jié)合;第三，根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)狀和最新的文獻(xiàn)報(bào)道，總結(jié)歸納蛋白質(zhì)組學(xué)在生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)等方面的應(yīng)用。比如，干細(xì)胞定向分化的蛋白質(zhì)組學(xué)和腫瘤蛋白質(zhì)組學(xué)研究?？傊鞍踪|(zhì)組學(xué)的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)緊緊圍繞學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)和知識結(jié)構(gòu)展開，務(wù)必讓學(xué)生從整體上把握課程知識、技術(shù)原理和實(shí)驗(yàn)操作，熟悉其基礎(chǔ)內(nèi)容和研究熱點(diǎn)。

四、教學(xué)手段和方法的改進(jìn)

1.利用多媒體教學(xué)，促進(jìn)理論學(xué)習(xí)

蛋白質(zhì)組學(xué)涉及的概念抽象，技術(shù)繁瑣，學(xué)生難以理解。因此，授課過程中以多媒體教學(xué)為主，傳統(tǒng)的教學(xué)方法為輔。PPT 課件字體清晰，圖片清楚直觀，將多媒體技術(shù)運(yùn)用到教學(xué)中可以使綜合性、復(fù)雜性和抽象性的理論概念更加直觀、具體，圖文并茂的刺激學(xué)生學(xué)習(xí)，調(diào)動課堂氣氛，提高教學(xué)效率。然而，多媒體教學(xué)也存在缺點(diǎn)，比如，多媒體教學(xué)信息量大、授課速度快、思考時(shí)間少。因此，多媒體教學(xué)中應(yīng)避免文字的簡單堆砌和“讀課件式”教學(xué)，教師應(yīng)用簡潔、易懂的語言進(jìn)行講解并結(jié)合傳統(tǒng)的板書，一方面，將實(shí)驗(yàn)原理等重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)一步闡述，同時(shí)給學(xué)生思考消化的時(shí)間，引導(dǎo)學(xué)生思考、想象和理解。另一方面，注重原理講解與實(shí)驗(yàn)演示相結(jié)合。蛋白質(zhì)組學(xué)涉及的多種技術(shù)，操作步驟多、時(shí)間跨度長、儀器昂貴，再加上課程安排很難在教學(xué)的同時(shí)配套相關(guān)實(shí)驗(yàn)課。教師可以利用多媒體軟件和網(wǎng)絡(luò)資源，自己制作或下載相關(guān)視頻和動畫，在教學(xué)過程中播放，邊看邊講，尤其是把操作過程的一些注意事項(xiàng)、細(xì)節(jié)或者實(shí)驗(yàn)體會與學(xué)生分享，有利于學(xué)生進(jìn)一步理解抽象的概念。比如，在講解完雙向電泳的原理之后采用視頻教學(xué)，把整個(gè)實(shí)驗(yàn)以視頻形式呈現(xiàn)給大家，增強(qiáng)學(xué)生的感觀認(rèn)識，加深理解和記憶，達(dá)到知識性、趣味性和視聽享受的完美結(jié)合?？傊?，在具體教學(xué)工作中，多媒體只是技術(shù)，不是教學(xué)目的，教師應(yīng)該及時(shí)更新和完善多媒體教學(xué)的內(nèi)容，有利于優(yōu)化教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量。

2.重視交流互動，提高教學(xué)效果

課堂教學(xué)中，教師是引導(dǎo)者，學(xué)生是學(xué)習(xí)者，要想達(dá)到理想的教學(xué)效果，還必須重視師生的交流互動。課堂上，教師盡可能制造活躍的課堂氣氛，通過問題引導(dǎo)學(xué)生思考，鼓勵(lì)學(xué)生積極提問，提高學(xué)生的參與度，使教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”相互適應(yīng)，取得預(yù)期的效果。另外，通過網(wǎng)上教學(xué)日歷和評教評學(xué)系統(tǒng)、公共郵箱、電話等多種方式與學(xué)生溝通，解答學(xué)生問題，鼓勵(lì)學(xué)生對教學(xué)提出建議和意見，及時(shí)調(diào)整教學(xué)方式，提高教學(xué)質(zhì)量。

3.以科研結(jié)果為例，提高教學(xué)質(zhì)量

科研與教學(xué)相輔相成，以科研促進(jìn)教學(xué)是提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)高水平人才的重要途徑。因此，教師應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)為學(xué)生介紹學(xué)科的最新發(fā)展動態(tài)以及自己的科研體會和成果。這樣不僅可以豐富教學(xué)內(nèi)容，加深學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解和認(rèn)識，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生的興趣和科研素質(zhì)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)、創(chuàng)新和科研能力。比如，將課題組間充質(zhì)干細(xì)胞神經(jīng)分化的蛋白質(zhì)組學(xué)研究成果展示給學(xué)生，讓學(xué)生了解一些蛋白質(zhì)組學(xué)的進(jìn)展和應(yīng)用，更重要的是讓學(xué)生對蛋白質(zhì)組學(xué)研究的整體思路、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和方法有一個(gè)清晰的認(rèn)識，為以后的科研道路指引方向。

4.鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新思維，促進(jìn)創(chuàng)新意識

教師在理論講解的同時(shí)給學(xué)生安排一些課題，讓學(xué)生以分組討論的形式自主選擇方向和題目，利用課余時(shí)間檢索文獻(xiàn)、收集資料、自學(xué)相關(guān)知識、了解課題背景并設(shè)計(jì)相應(yīng)的研究方案，在課堂上以文獻(xiàn)報(bào)告或者開題報(bào)告的形式與大家探討和學(xué)習(xí)。這種課堂討論以啟發(fā)式教育引導(dǎo)學(xué)生主動思考，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，加深對知識的理解，更主要的是激發(fā)他們的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識。

五、教學(xué)考核方式的改革

考試是保證教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，通過考試可以督促學(xué)生全面、系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，鞏固所學(xué)的知識。傳統(tǒng)的考試客觀題較多，主要檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，不能真實(shí)體現(xiàn)學(xué)生對這門課的理解和應(yīng)用。改革后的考核方式分為理論考試和平時(shí)成績兩部分，其中理論課占60%(其中主觀題占20%)，平時(shí)成績占40%(課堂討論占30%)。這種方式增加了對學(xué)生課題設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新思維能力的考核，能更加客觀實(shí)際地反映學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)和掌握程度，受到學(xué)生的好評。

六、結(jié)束語

蛋白質(zhì)組學(xué)的內(nèi)容新穎、發(fā)展迅速、技術(shù)手段先進(jìn)而且應(yīng)用范圍廣。所以，在教學(xué)過程中教師應(yīng)以學(xué)生為主，深入研究學(xué)科特點(diǎn)，不斷跟蹤學(xué)科發(fā)展動態(tài)，采用多種教學(xué)方法，結(jié)合實(shí)例和自身科研體會激發(fā)學(xué)生的積極性和興趣，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、思維能力和科研能力，提高教學(xué)水平和本科人才培養(yǎng)質(zhì)量。

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