提高學(xué)生學(xué)習(xí)分子生物學(xué)興趣的策略

朱 峰，袁樹(shù)忠，劉 芳，楊益眾　(揚(yáng)州大學(xué)園藝與植物保護(hù)學(xué)院，江蘇揚(yáng)州 225009)

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提高學(xué)生學(xué)習(xí)分子生物學(xué)興趣的策略

朱 峰，袁樹(shù)忠，劉 芳，楊益眾(揚(yáng)州大學(xué)園藝與植物保護(hù)學(xué)院，江蘇揚(yáng)州 225009)

分子生物學(xué)(Molecular biology)是一門(mén)從分子水平上研究生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能，從而闡明生物學(xué)規(guī)律與生命現(xiàn)象本質(zhì)的科學(xué)[1]，主要包括遺傳信息的傳遞(復(fù)制)、保持(損傷和修復(fù))、基因的表達(dá)(轉(zhuǎn)錄和翻譯)與調(diào)控。分子生物學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了孕育、創(chuàng)立和發(fā)展階段，如今已經(jīng)形成了許多新的交叉學(xué)科和分支學(xué)科，并且基本理論已滲透到生物學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域中，對(duì)生命科學(xué)的發(fā)展起著非常重要的作用。分子生物學(xué)作為生物科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科之一，得到了教師和學(xué)生的普遍重視，在國(guó)內(nèi)許多院校的生命科學(xué)領(lǐng)域的研究生和本科生課程中均被列為必修課或限修課。但是分子生物學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容繁多，許多概念和結(jié)構(gòu)等知識(shí)點(diǎn)需要學(xué)生去理解和記憶，并且大部分知識(shí)點(diǎn)都是從微觀(guān)的角度來(lái)闡述，因此學(xué)生對(duì)這門(mén)課程的主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)就很薄弱，很難產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。興趣是最好的老師，因此可以讓學(xué)生在興趣的驅(qū)動(dòng)下主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)中來(lái)[2]。筆者將就如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的問(wèn)題，對(duì)分子生物學(xué)教學(xué)進(jìn)行改革和探討。

1精心設(shè)計(jì)與講解緒論部分

緒論部分講解得好壞將直接影響學(xué)生對(duì)該門(mén)課程的學(xué)習(xí)興趣。因此在講解緒論部分時(shí)，要將分子生物學(xué)發(fā)展歷史的來(lái)龍去脈介紹清楚，尤其是應(yīng)重點(diǎn)介紹分子生物學(xué)發(fā)展過(guò)程中的重大科學(xué)事件。比如1944年，美國(guó)著名微生物學(xué)家Avery(埃弗里)通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了基因就是DNA分子，DNA才是遺傳信息的載體，而非蛋白質(zhì)；1953年，美國(guó)科學(xué)家Watson(沃森)和英國(guó)科學(xué)家Crick(克里克)提出了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，并且在1962年獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。他們的發(fā)現(xiàn)為人類(lèi)揭示遺傳信息的傳遞奠定了理論基礎(chǔ)；1961年，法國(guó)科學(xué)家Jacob(雅各布)和Monod(莫諾)提出的操縱子學(xué)說(shuō)，從分子水平上揭示基因表達(dá)調(diào)控原理。與此同時(shí)，我國(guó)科學(xué)家在分子生物學(xué)研究方面也做出了重大成就。如1965年，我國(guó)科學(xué)家完成了結(jié)晶牛胰島素的全合成。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格鑒定，它的結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性質(zhì)、生物活力、結(jié)晶形狀都和天然的牛胰島素完全一樣。這也是世界上第一個(gè)人工合成的蛋白質(zhì)，為人類(lèi)認(rèn)識(shí)生命邁出了可喜的一大步。1982年，這項(xiàng)成果也因此獲得中國(guó)自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。另外我國(guó)科學(xué)家積極參與國(guó)際合作，完成人類(lèi)的基因組計(jì)劃(Human Genome Program，HGP)等。通過(guò)對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)的介紹，將激發(fā)學(xué)生對(duì)分子生物學(xué)課程的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生探索生命科學(xué)原理的激情。

2結(jié)合諾貝爾獎(jiǎng)工作成就

諾貝爾獎(jiǎng)被認(rèn)為是現(xiàn)代科學(xué)界的最高獎(jiǎng)項(xiàng)，同時(shí)對(duì)科學(xué)的快速發(fā)展起到了極為重要的作用。它見(jiàn)證了近一百多年來(lái)人類(lèi)重大的科研成果，是人類(lèi)共同的寶貴財(cái)富[3]。但能夠獲得諾貝爾獎(jiǎng)的科研成果，都是科學(xué)家以艱辛和汗水鑄就的。所以科學(xué)家獲得諾貝爾獎(jiǎng)的艱辛歷程以及偉大意義，對(duì)學(xué)生肯定具有巨大的感召力，因此在教學(xué)實(shí)踐中，若能將諾貝爾獎(jiǎng)的工作成就和課程建設(shè)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，靈活運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)方法，就可以顯著提高學(xué)生的創(chuàng)造性的思維能力和學(xué)習(xí)興趣。目前與分子生物學(xué)領(lǐng)域相關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)項(xiàng)達(dá)24次之多，可見(jiàn)分子生物學(xué)在生物科學(xué)中具有非常重要的地位。例如日本科學(xué)家下村修、美國(guó)科學(xué)家馬丁·查爾菲和美國(guó)華裔科學(xué)家錢(qián)永健三人因發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用綠色熒光蛋白(GFP)而獲得2008年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。作為最有效的活細(xì)胞標(biāo)記物質(zhì)，GFP早已在全世界眾多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的教學(xué)方法著重于系統(tǒng)知識(shí)的講解與學(xué)習(xí)，學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)，不利于發(fā)揮學(xué)習(xí)主觀(guān)能動(dòng)性和創(chuàng)造性[4]。因此在分子生物學(xué)的教學(xué)中，若能巧妙地結(jié)合諾貝爾獎(jiǎng)工作成就，就可以很好地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。筆者在課堂上講授了GFP在基因工程中的應(yīng)用，比如結(jié)合自己的科研工作，利用基因工程技術(shù)，將GFP連接到煙草花葉病毒(TMV)中就可以直觀(guān)地觀(guān)察到TMV在植株中的移動(dòng)情況[5]。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣受到了極大的激發(fā)，提出了許多有意思的問(wèn)題，然后大家自發(fā)地去利用各種資源查找和閱讀有關(guān)資料，取得了較好的教學(xué)效果。

3結(jié)合多媒體教學(xué)工具，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源

分子生物學(xué)的知識(shí)較為微觀(guān)和抽象，學(xué)生對(duì)抽象的學(xué)習(xí)對(duì)象和深?yuàn)W的基本理論容易產(chǎn)生厭煩和抵觸情緒，勢(shì)必影響他們的學(xué)習(xí)興趣。與傳統(tǒng)的教學(xué)手段相比，多媒體技術(shù)將聲音、圖像、電影、文字等相關(guān)教學(xué)素材有機(jī)地融于一體，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足，使原來(lái)枯燥的書(shū)本教學(xué)變得生動(dòng)、具體、形象和逼真[6-7]。例如，在講解DNA轉(zhuǎn)錄和翻譯的過(guò)程時(shí)，用語(yǔ)言和書(shū)上的插圖來(lái)闡述，學(xué)生理解不到位、很多抽象的知識(shí)很難搞懂，影響他們學(xué)習(xí)的興趣，達(dá)不到理想的教學(xué)效果。而使用多媒體教學(xué)工具將其制作成動(dòng)畫(huà)，模擬DNA轉(zhuǎn)錄和翻譯的全過(guò)程，利用動(dòng)畫(huà)的生動(dòng)性、直觀(guān)性和形象性等讓學(xué)生可以很容易理解和掌握所學(xué)的知識(shí)。因此，在分子生物學(xué)教學(xué)中應(yīng)該充分合理地運(yùn)用多媒體教學(xué)手段，調(diào)動(dòng)學(xué)生的多種感官，吸引學(xué)生的注意，這樣能極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外，互聯(lián)網(wǎng)的存在讓世界上所有的信息資料和研究成果達(dá)到共享，所以在分子生物學(xué)的教學(xué)過(guò)程中必須特別強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)資源運(yùn)用的重要性。目前網(wǎng)絡(luò)生物信息資源及其利用主要包括基因克隆、同源性分析、基因識(shí)別與定位、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能分析、信號(hào)通路和各種突變體資源庫(kù)等多個(gè)方面。如可以介紹非常普遍的生物信息資源Genbank的查詢(xún)和運(yùn)用，掌握基本的查詢(xún)方法和結(jié)果分析。這樣可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性以及可以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力。總之，應(yīng)該通過(guò)介紹幾個(gè)常用資源庫(kù)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)資源庫(kù)的認(rèn)識(shí)，使學(xué)生通過(guò)自身的努力來(lái)提高信息收集、辨別和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

4以科研促教學(xué)

教學(xué)和科研是高校教師工作中的重要組成部分，科研可以使教師擴(kuò)大眼界，豐富教學(xué)內(nèi)容，使講課內(nèi)容更加充實(shí)，更具前沿性和啟發(fā)性。分子生物學(xué)是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，讓學(xué)生主動(dòng)參與老師的科研工作，不但有利于促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改進(jìn)，也使學(xué)生對(duì)科研工作產(chǎn)生興趣，激發(fā)他們學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。例如，在講述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)時(shí)，筆者結(jié)合“轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉的抗性機(jī)制”課題，采用啟發(fā)式教學(xué)方法提出問(wèn)題并闡述研究的意義、基本原理、研究?jī)?nèi)容和方法等，并且?guī)ьI(lǐng)學(xué)生應(yīng)用PCR技術(shù)來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉花中的外源基因，改變了學(xué)生僅僅從抽象的書(shū)本中獲取知識(shí)的狀況，做到理論聯(lián)系實(shí)際。這樣不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，活躍了課堂氣氛，加深了他們對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，激發(fā)了學(xué)生的科學(xué)研究興趣。

5用成功的體驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

美國(guó)心理學(xué)家布格爾斯基認(rèn)為“興趣和注意來(lái)自成功”。因此，教師在課堂教學(xué)中應(yīng)重視和激發(fā)學(xué)生的成功欲望，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候給學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)取得成功的機(jī)會(huì)，是提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的一種有效方法。在設(shè)置問(wèn)題時(shí)，可根據(jù)不同層次的學(xué)生提出不同的問(wèn)題，使學(xué)生充分體驗(yàn)到解決問(wèn)題后的成就感，對(duì)學(xué)生進(jìn)行積極的鼓勵(lì)和肯定。還要根據(jù)學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)，在給學(xué)生布置課后任務(wù)時(shí)講究形式靈活多樣，使不同學(xué)生的特長(zhǎng)都能得以充分發(fā)揮。如給學(xué)生提出有關(guān)RNA的功能的問(wèn)題，學(xué)生很容易想到mRNA、tRNA和rRNA，但是RNA的種類(lèi)還有很多，還包括其他幾種RNA。所以鼓勵(lì)學(xué)生以小組為單位，每組選擇一個(gè)組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)統(tǒng)籌全局。每個(gè)學(xué)生都參與查閱資料，進(jìn)行分工合作，然后通過(guò)一起討論來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，找到問(wèn)題的答案。對(duì)每一個(gè)學(xué)生都可以給予積極的評(píng)價(jià)，使其體驗(yàn)到解決問(wèn)題的成功樂(lè)趣和滿(mǎn)足，保持積極進(jìn)取的心態(tài)，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)習(xí)分子生物學(xué)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，激發(fā)他們內(nèi)心的自豪和個(gè)人與集體榮譽(yù)感，使學(xué)生在充滿(mǎn)自信和歡樂(lè)的氛圍中學(xué)習(xí)分子生物學(xué)。

6知識(shí)點(diǎn)與實(shí)際生活相結(jié)合

分子生物學(xué)就是研究生命現(xiàn)象本質(zhì)和生物學(xué)規(guī)律的科學(xué)，可以將科學(xué)知識(shí)與實(shí)際生活聯(lián)系起來(lái)，在教學(xué)過(guò)程中，穿插與實(shí)際生活相關(guān)的話(huà)題，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。例如鐮刀型細(xì)胞貧血病的分子生物學(xué)機(jī)制是基因突變產(chǎn)生的血紅蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)改變的一種分子病。該病的主要原因是因?yàn)橹榈鞍椎摩禄虬l(fā)生單一堿基突變，正常β基因的第6位密碼子為GAG，編碼谷氨酸，突變后為GTG，編碼纈氨酸。然而這種突變所帶來(lái)的不僅僅是疾病，它還能夠使一部分人群免受瘧疾的困擾。人們?cè)诜侵薤懠擦餍械牡貐^(qū)，發(fā)現(xiàn)鐮刀型細(xì)胞雜合基因型個(gè)體對(duì)瘧疾的感染率要比正常人低得多。這是因?yàn)殓牭缎图?xì)胞雜合基因型在人體本身并不表現(xiàn)明顯的臨床貧血癥狀，而對(duì)寄生在紅血球里的瘧原蟲(chóng)卻是致死的，紅血球內(nèi)輕微缺氧就足以中斷瘧原蟲(chóng)形成分生孢子，導(dǎo)致死亡。因此，在瘧疾流行的地區(qū)，不利的鐮刀型細(xì)胞基因突變可轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣诜乐汞懠驳牧餍?。這也說(shuō)明基因突變的有害性是相對(duì)的，在一定外界條件下，有害的突變基因可以轉(zhuǎn)化為有利。通過(guò)這些有趣的話(huà)題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和探究的強(qiáng)烈欲望。

7知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系學(xué)生就業(yè)

莘莘學(xué)子踏入大學(xué)校門(mén)后，面對(duì)全新的學(xué)習(xí)環(huán)境時(shí)往往不知所措，這讓大學(xué)生經(jīng)常感到迷茫和空虛。如果老師在給學(xué)生授課的同時(shí)為他們分析將來(lái)的職業(yè)規(guī)劃[8]，這將激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。一般來(lái)說(shuō)，學(xué)生本科畢業(yè)后主要有5種情況：一是選擇繼續(xù)深造攻讀研究生，二是報(bào)考公務(wù)員和事業(yè)單位等，三是到初中或高中從事教學(xué)工作，四是到相關(guān)企業(yè)工作，五是自己創(chuàng)業(yè)。有一部分學(xué)生想畢業(yè)后到企業(yè)工作，他們可能認(rèn)為課本上的知識(shí)與將來(lái)的就業(yè)沒(méi)有太大聯(lián)系。這些學(xué)生經(jīng)常曠課，上課時(shí)也心不在焉。因此針對(duì)這些學(xué)生的心理特點(diǎn)，在分子生物學(xué)課堂上，教師可穿插一些與知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的生物試劑公司的情況介紹和營(yíng)銷(xiāo)技巧，勢(shì)必會(huì)激發(fā)這些學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。比如，在分子克隆技術(shù)和RT-PCR中，講解到限制性?xún)?nèi)切酶、反轉(zhuǎn)錄酶、Taq酶、連接酶等知識(shí)點(diǎn)時(shí)，可以列舉出一些信譽(yù)比較好的生物公司，如Sigma、Takara和Invitrogen等，也可邀請(qǐng)公司的技術(shù)顧問(wèn)或銷(xiāo)售人員來(lái)與學(xué)生交流，使學(xué)生感受到這些抽象的生物學(xué)知識(shí)并不是遙不可及的，而且還對(duì)今后的就業(yè)有幫助，這樣就激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)分子生物學(xué)的興趣和熱情。

8結(jié)語(yǔ)

分子生物學(xué)是一門(mén)非常重要的基礎(chǔ)課程，在教學(xué)過(guò)程中，要把激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情放在首位，充分突出學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中的主體地位，使學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和能動(dòng)性，使學(xué)生更好地理解和掌握分子生物學(xué)的基本理論知識(shí)，為其他課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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摘要分子生物學(xué)對(duì)生命科學(xué)的發(fā)展起著重要的作用，它是高等農(nóng)業(yè)院校重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課之一，具有理論性強(qiáng)，內(nèi)容抽象和不容易理解等特點(diǎn)，學(xué)生容易感到枯燥乏味。筆者強(qiáng)調(diào)要精心設(shè)計(jì)緒論，結(jié)合重大科學(xué)事件進(jìn)行講解；結(jié)合諾貝爾獎(jiǎng)工作成就激發(fā)學(xué)生利用各種資源查找和閱讀有關(guān)資料；結(jié)合多媒體教學(xué)工具，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，調(diào)動(dòng)學(xué)生的多種感官，吸引其注意力；以科學(xué)促教學(xué)，通過(guò)成功的體驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；注意知識(shí)點(diǎn)與實(shí)際生活、學(xué)生就業(yè)的結(jié)合。

關(guān)鍵詞學(xué)生；興趣；教學(xué)；分子生物學(xué)

Study on Strategy for Stimulating the Interests of Students in Learning Molecular Biology

ZHU Feng, YUAN Shu-zhong, LIU Fang et al(College of Horticulture and Plant Protection, Yangzhou University, Yangzhou, Jiangsu 225009)

AbstractMolecular biology plays an important role in the development of life science. As one of the basic courses of agricultural colleges and universities, molecular biology is characterized as so theoretical and abstract that it is very hard to understand. So the students are easy to feel boring.The author emphasizes the need to carefully design the introduction, combined with major scientific events to explain; combined with the work of Nobel prize, stimulate students use all kinds of resources to find and read the relevant information; make full use of network resources, mobilizea variety of senses of students; use scientific research to promote teaching, inspiring students through the successful experience; knowledge combining with life and students’ employment.

Key wordsStudents; Interest; Teaching; Molecular biology

收稿日期2015-10-19

作者簡(jiǎn)介朱峰(1985-)，男，江西九江人，講師，博士，從事植物逆境分子生物學(xué)研究，E-mail:zhufeng@yzu.edu.cn。

基金項(xiàng)目國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助(31500209)；江蘇省高校自然科學(xué)研究面上項(xiàng)目資助(15KJB210007)。

中圖分類(lèi)號(hào)S-01

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2015)32-370-03