分子生物學(xué)課程教學(xué)改革初探

武曉英 喬宏萍 張猛 吳麗華 郝雪峰

摘要：文章總結(jié)了在十余年分子生物學(xué)教學(xué)過程中，不斷開展的對教師自身綜合素質(zhì)和能力、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革探索，旨在提高分子生物學(xué)的教學(xué)效果。實踐證實，新的教學(xué)模式，在傳授學(xué)生專業(yè)知識的同時，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改進了學(xué)生的學(xué)習(xí)方法，也逐步提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，從而滿足了社會對高素質(zhì)創(chuàng)新型生物人才的需求。

關(guān)鍵詞：分子生物學(xué)；課程教學(xué)；改革研究；創(chuàng)新生物學(xué)人才

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）26-0128-03

前言：

分子生物學(xué)的目標(biāo)是在分子水平上闡明細胞活動的規(guī)律，從而揭示生命的本質(zhì)[1]。雖然它在生物類專業(yè)課程體系中充當(dāng)著重要角色，對生命科學(xué)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，但是分子生物學(xué)的教學(xué)卻因為課程內(nèi)容多，學(xué)科交叉廣，理解難度高，信息量大，知識更新快而使教學(xué)效果差強人意，集中表現(xiàn)為教師授課難和學(xué)生學(xué)習(xí)難。這種現(xiàn)狀不但困擾著老師和同學(xué)，也與大學(xué)培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的目標(biāo)不相適應(yīng)。如何克服分子生物學(xué)課堂教學(xué)的“瓶頸”？本人在從事十多年的分子生物學(xué)教學(xué)過程中，努力研究和探索多種形式的教學(xué)改革，力求提升教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。

一、教學(xué)內(nèi)容的合理組織

分子生物學(xué)的教學(xué)除了選用好的教材，制定完善的教學(xué)大綱，如何組織教學(xué)內(nèi)容是教學(xué)的一個非常重要環(huán)節(jié)[2]。教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)給學(xué)生的應(yīng)該是完整、清晰的、有層次、條理的知識。我們在組織教學(xué)的過程中，首先從提高自身學(xué)科素養(yǎng)著手?！耙槐窘滩臅瑪?shù)種參考書”，除分子生物學(xué)國內(nèi)、國外各類版本外，與分子生物學(xué)相互交叉和滲透的其他學(xué)科，如細胞生物學(xué)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)，我們也都進行了系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和強化，不斷夯實專業(yè)知識、拓展專業(yè)領(lǐng)域，基本構(gòu)建了分子生物學(xué)完整的知識體系，具備了對教材處理的前提。既避免了教學(xué)中各學(xué)科的重復(fù)，也進一步凝練了知識。此外，我們還通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺向全國優(yōu)秀教師學(xué)習(xí)，在不斷的探索中總結(jié)出了教學(xué)內(nèi)容合理組織的一些思路。

1.思維導(dǎo)學(xué)模式。在DNA復(fù)制教學(xué)環(huán)節(jié)，知識點多，并且較分散，很容易在教學(xué)中造成學(xué)習(xí)困難和知識混淆的現(xiàn)象，針對這章教學(xué)的特點，我們采用了思維導(dǎo)學(xué)模式，收到了非常好的教學(xué)效果。

2.重點、難點解讀。本科教學(xué)形式多樣化，也更提倡學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，但并不是淡化了教師的教學(xué)，反而對教師提出了更高的要求[3]。教師必須圍繞每堂課的教學(xué)目的，合理組織和引導(dǎo)學(xué)生理解并掌握教學(xué)的重點和難點內(nèi)容。

比如在講解染色體端粒末端修復(fù)機制中，教師首先要從教材的知識結(jié)構(gòu)中梳理出重點。染色體端粒末端修復(fù)機制的知識點包括：（1）引物切除造成的遺傳信息缺失；（2）端粒末端的特點；（3）體細胞和性細胞末端修復(fù)機制的不同；（4）DNA結(jié)構(gòu)的變化；（5）端粒酶的修復(fù)機制。梳理知識點后，總結(jié)教學(xué)重點：一是引物切除后損傷修復(fù)在體細胞和性細胞中的不同；二是四鏈DNA結(jié)構(gòu)；三是端粒酶的修復(fù)機制。其中端粒酶修復(fù)機制的講授是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點。難點集中在端粒酶的性質(zhì)和修復(fù)發(fā)生的過程。

經(jīng)過對教學(xué)內(nèi)容中重點和難點的準(zhǔn)確把握和合理組織，教師才能在課堂教學(xué)中突出重點、突破難點，讓學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)無障礙。

二、教學(xué)方法和手段的改進

教學(xué)方法的推陳出新，是教學(xué)改革的重要內(nèi)容[4]。為發(fā)揮學(xué)生作為教學(xué)主體的能動性，我們根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置了啟發(fā)式、聯(lián)想式、探究式等多種教學(xué)方法[5]，讓學(xué)生參與到教學(xué)過程中，不僅活躍了課堂氣氛，而且在分享知識的同時，更注重教會學(xué)生靈活掌握學(xué)習(xí)的方法。

1.啟發(fā)式教學(xué)。啟發(fā)的目的在于舉一反三，觸類旁通。針對每一次的課堂教學(xué)，設(shè)計一些拋磚引玉的問題，供學(xué)生思考與討論，這成為了分子生物學(xué)理論教學(xué)的重要組成部分。如進行到真核生物基因表達調(diào)控學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，提出甲基化修飾的生物學(xué)意義，這個問題覆蓋范圍廣，涉及到了DNA復(fù)制的調(diào)節(jié)、蛋白質(zhì)和DNA甲基化修飾對基因表達的調(diào)控，以及Epigenetic（表觀遺傳學(xué)）方面的知識。通過提出問題—討論分析—不斷啟發(fā)—再討論分析—歸納總結(jié)—解決問題這一系列的互動教學(xué)活動，充分調(diào)動了學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的主動性和積極性，在不斷的討論分析中通過展示不同的思維、發(fā)表各自的觀點，不但有利于促進學(xué)生在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，而且有利于學(xué)生通過對基礎(chǔ)知識的消化、理解來達到理論的升華、拓展[4]。

2.聯(lián)想式教學(xué)。分子生物學(xué)是在生物化學(xué)、細胞生物學(xué)和遺傳學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來[6]，因此知識相互交叉、相互滲透。在授課的過程中，教師一方面要避免重復(fù)，一方面要通過聯(lián)想知識點適時培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維，提高學(xué)生對知識的遷移能力和整合能力。如在講解化學(xué)修飾對基因的表達調(diào)控時，將細胞生物學(xué)中的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有機結(jié)合，使學(xué)生了解基因表達調(diào)控對細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用機制。

3.探究式教學(xué)。在分子生物學(xué)教學(xué)中，每一個理論知識的背后都是科學(xué)研究的重大突破。如確定遺傳物質(zhì)是DNA的兩大經(jīng)典實驗，我們以探究的形式呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，從實驗設(shè)計，到結(jié)果顯示，再經(jīng)過討論分析并得出結(jié)論，以課題研究的角度，研究人員的身份引導(dǎo)學(xué)生進入學(xué)習(xí)角色，將學(xué)科概念、理論產(chǎn)生的起因和過程展示給學(xué)生，啟發(fā)學(xué)生努力探索，走近科學(xué)，讓學(xué)生從中領(lǐng)悟知識形成的探究性和科學(xué)性，逐漸培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和能力的高素質(zhì)研究型人才。

4.多媒體多樣化教學(xué)。分子生物學(xué)的教學(xué)內(nèi)容具有微觀性、復(fù)雜性、抽象性和動態(tài)性。傳統(tǒng)的教學(xué)手段無法滿足教學(xué)的需求，而多媒體技術(shù)則具有聲像俱佳、動靜皆宜的特點[7]，是傳統(tǒng)教學(xué)無法比擬的。多年來我們不斷補充和完善教學(xué)手段，逐漸形成了獨具特色的多媒體教學(xué)課件。

多媒體圖像處理清晰直觀，文字表述簡潔明了、主題突出。課件中的圖像來源于國內(nèi)外的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平臺。如講述DNA半保留復(fù)制機理時[8]，首先將DNA可能存在的幾種復(fù)制方式用圖像展現(xiàn)，并利用Meselson和Stahl設(shè)計的DNA復(fù)制同位素示蹤實驗和密度梯度離心實驗來進行結(jié)果驗證，引導(dǎo)學(xué)生明確掌握DNA半保留復(fù)制特點，并結(jié)合文字，通過圖文并茂的多媒體課件，將教學(xué)內(nèi)容中的背景知識、基本概念、基本理論，以及靜態(tài)、抽象的微觀知識清晰講解。

多媒體課件動靜結(jié)合、聲像互動。對于生命過程中動態(tài)的知識點，比如DNA的復(fù)制、RNA的轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)的翻譯過程，可以將這些復(fù)雜的生命過程利用多媒體手段做成動畫并配以文字和聲像，形象直觀地展現(xiàn)給學(xué)生，既加深了學(xué)生對知識的理解，也提高了其學(xué)習(xí)效率。

三、知識領(lǐng)域的拓展

分子生物學(xué)的教學(xué)內(nèi)容除包含基礎(chǔ)理論知識外，還有大量理論應(yīng)用的研究方法部分。我們在教學(xué)中不僅僅將知識局限在教材中，利用課堂教學(xué)不斷引導(dǎo)學(xué)生去了解本學(xué)科相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點、最新進展、發(fā)展趨勢[8]，以及生物技術(shù)在生產(chǎn)實踐中的廣泛應(yīng)用。

1.專題講座與專題討論。專題講座是教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，自己組織參考資料對教學(xué)內(nèi)容的延伸與拓展。比如在講授“SNP技術(shù)”時，先從遺傳標(biāo)記分析的發(fā)展著手，把一代、二代的標(biāo)記分析做知識性的回顧，再將納入教材的第三代標(biāo)記分析“SNP”做詳細的講解，引導(dǎo)大家理解什么是單核苷酸多態(tài)性，核苷酸多態(tài)性研究的生物學(xué)意義以及在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、畜牧等多種領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用。通過這種方式激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和求知欲，也使教師不斷地進行知識的更新，及時了解本學(xué)科當(dāng)前發(fā)展的趨勢、研究的熱點以及爭論的問題。

專題討論則是以學(xué)生為主體，根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容，組織學(xué)生就某一個專題自行查閱、組織文獻資料，并在課堂上展開討論[9]。比如在講授基因重組的教學(xué)內(nèi)容時，設(shè)計“轉(zhuǎn)基因的利與弊”供學(xué)生討論。引導(dǎo)學(xué)生思考基因工程藥物和轉(zhuǎn)基因動植物對社會產(chǎn)生的巨大影響，讓知識離開課本走進生活，從而喚起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和探索未知領(lǐng)域的欲望。這不僅使學(xué)生更加深入、系統(tǒng)地理解所學(xué)知識，并且培養(yǎng)了學(xué)生靈活運用知識的能力[10]。

2.生物信息技術(shù)與數(shù)據(jù)庫。生物信息技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為分子生物學(xué)研究方法中不可分割的一部分，比如在“PCR技術(shù)”的專題講座中，不僅要對實驗?zāi)康?、原理、操作以及?yīng)用進行講解，還要特別對引物設(shè)計的生物信息技術(shù)進行補充，介紹學(xué)生對一些常規(guī)的生物信息技術(shù)軟件Primer6.0、DNAman、Olig6.0、DNAStar、Cluster等有一個基本的認知度。

在整個分子生物學(xué)的教學(xué)中，學(xué)生需要自行查閱和組織各種文獻資料，因此，必須特別強調(diào)互聯(lián)網(wǎng)資源運用的重要性。教師通過介紹中國知網(wǎng)、維普、清華同方、NCBI等幾個常用資源庫，使學(xué)生了解如何利用資源庫進行查詢，對互聯(lián)網(wǎng)資源的熟練應(yīng)用使學(xué)生的知識體系得以完善，學(xué)生通過自身的努力來提高信息收集和辨別的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力。

四、教學(xué)改革中應(yīng)該注意的問題

1.教師的專業(yè)修養(yǎng)與教學(xué)基本功。教師在教學(xué)中具有雙重身份，既是一名導(dǎo)演，又是一名演員。作為導(dǎo)演，首先需要有最新的教學(xué)理念，整個教學(xué)過程中適時設(shè)問、適時討論、適時啟發(fā)。其次要有較強的課堂組織能力，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，把握課堂節(jié)奏，調(diào)動學(xué)生課堂學(xué)習(xí)激情，使教學(xué)有的放矢。否則會在教學(xué)中出現(xiàn)“啟而不發(fā)”和論證條理不清的現(xiàn)象；作為演員，還要有良好的課程駕馭能力，通過教師扎實的專業(yè)知識、廣泛的認知領(lǐng)域、全面的知識結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)給學(xué)生的是一個豐盛的知識大餐，而不是一鍋夾生飯。因此作為教師，必須從理論水平、科研水平、思維水平這3個方面提高教師自身的專業(yè)素質(zhì)，此外，還要掌握適合自己的各項教學(xué)技能。

2.多媒體教學(xué)的合理應(yīng)用。多媒體教學(xué)只是一種提高教學(xué)效果的輔助手段，是為教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)服務(wù)的，只有運用合理才可能達到好的效果。因此盡量避免在多媒體教學(xué)課件上出現(xiàn)過多的文字，否則多媒體成了教學(xué)活動中的主體，老師由照本宣科轉(zhuǎn)變?yōu)榘缪莘庞硢T和播音員的角色。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，教學(xué)效果也就適得其反。多媒體和傳統(tǒng)教學(xué)只有合理地結(jié)合，取長補短，才能在課堂教學(xué)中體現(xiàn)出其真正的價值。

總之，教學(xué)改革的目標(biāo)是幫助學(xué)生建立學(xué)科知識體系，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)，提升學(xué)生后繼學(xué)習(xí)的能力。正如葉圣陶先生所說：“教師的教學(xué)，不在于給學(xué)生搬去可以致富的金子。而在于給學(xué)生點金的指頭?！蹦壳埃覀冴P(guān)于分子生物學(xué)課堂教學(xué)改革還處于不斷探索和實踐階段，除了需要不斷地提高教師自身的學(xué)科修養(yǎng)和科研素質(zhì)外，也以“夯實基礎(chǔ)、拓展知識、增強能力、提高素質(zhì)”[8]作為教學(xué)的目的和人才培養(yǎng)目標(biāo)，努力在今后把教學(xué)工作開展得更加有生有色，為社會培養(yǎng)更多高素質(zhì)創(chuàng)新型人才。

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