淺談分子生物學(xué)課程教學(xué)改革

趙歡

(西華師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，四川 南充 637009)

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淺談分子生物學(xué)課程教學(xué)改革

趙歡

(西華師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，四川 南充 637009)

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，是高等師范院校生物科學(xué)及相關(guān)本科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。為了提高分子生物學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，筆者結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)驗，從理論課教學(xué)、實驗課教學(xué)和考核內(nèi)容等方面對分子生物學(xué)課程進行了教學(xué)改革，以期為完善課堂教學(xué)提供參考依據(jù)。

高等師范院校；分子生物學(xué)；教學(xué)改革

分子生物學(xué)是研究核酸等生物大分子的功能、形態(tài)結(jié)構(gòu)特征及其重要性和規(guī)律性的科學(xué)，是人類從分子水平上真正揭示生物世界的奧秘，由被動地適應(yīng)自然界轉(zhuǎn)向主動地改造和重組自然界的基礎(chǔ)學(xué)科[1]。分子生物學(xué)是高等師范院校生物科學(xué)及相關(guān)本科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，它發(fā)展迅速，覆蓋知識面廣，理論性強，且與遺傳學(xué)、生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等學(xué)科關(guān)系密切，在生物學(xué)基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)中占重要地位。學(xué)好該門課程，有助于學(xué)生今后從事分子生物學(xué)相關(guān)工作，或為研究生階段的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。結(jié)合我院申報建設(shè)的四川省省級精品課程分子生物學(xué)，筆者分別從理論課、實驗課和考核方式三方面對分子生物學(xué)課程的教學(xué)改革進行了一些探索和分析，以期為完善課堂教學(xué)提供參考依據(jù)。

1　理論課的改革與方法

1.1做好課前準(zhǔn)備

經(jīng)典的分子生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容主要以“基因”為主線，圍繞基因的復(fù)制、RNA的轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)的翻譯與基因的表達調(diào)控等基礎(chǔ)理論依次展開，還包含分子生物學(xué)研究方法及原理(DNA、RNA、蛋白質(zhì)操作技術(shù)及基因功能研究技術(shù))等內(nèi)容。教師在備課的過程中應(yīng)注意在重點強調(diào)基本概念和理論的基礎(chǔ)上，進一步將教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)化。同時，還應(yīng)查閱其他國內(nèi)外的參考教材和參考其他高校的精品課程視頻, 博眾家之長使教學(xué)過程更豐富。此外，分子生物學(xué)課程具有內(nèi)容抽象、不易理解等特點，備課過程中還考慮到不同專業(yè)的學(xué)生對新知識的接受程度，為課堂教學(xué)做好充分準(zhǔn)備。

1.2教學(xué)過程的改革

分子生物學(xué)課程課時有限且部分知識已在遺傳學(xué)、生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等課程中有所涉及，如染色體、DNA的結(jié)構(gòu)、修復(fù)等章節(jié)，故教學(xué)過程中應(yīng)重難點突出，簡單復(fù)習(xí)已學(xué)過的知識，重點講述新知識并進行歸納總結(jié)，并引導(dǎo)學(xué)生將分子生物學(xué)的教學(xué)內(nèi)容和各學(xué)科知識進行有效銜接，以加強學(xué)生學(xué)習(xí)知識的系統(tǒng)性。在教改過程中，還應(yīng)對DNA和RNA基本操作技術(shù)、基因芯片及數(shù)據(jù)分析、酵母雙雜交系統(tǒng)、轉(zhuǎn)錄組測序、蛋白質(zhì)質(zhì)譜分析、轉(zhuǎn)基因技術(shù)等內(nèi)容進行適當(dāng)?shù)臄U展細(xì)化，便于學(xué)生的理解掌握。同時還應(yīng)注重理論與實踐相結(jié)合，適當(dāng)補充分子生物學(xué)與疫苗生產(chǎn)、疾病的預(yù)防和診斷、基因治療及動植物發(fā)育調(diào)控等內(nèi)容，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

教學(xué)過程中盡量采用雙語教學(xué)，講述專業(yè)名詞時應(yīng)在其后附上相應(yīng)的英文，擴大學(xué)生的專業(yè)詞匯量，如轉(zhuǎn)錄(transcription)、翻譯(translation)、基因捕獲(gene trapping)等；部分內(nèi)容應(yīng)采用英文原版教材授課，英文教材可以參閱Phil Terner的《分子生物學(xué)》(第三版)、Jocelyn E. Krebs的GenesⅩ和James D. Waston的《基因分子生物學(xué)》(影印版)等。開展分子生物學(xué)的雙語教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容與國際接軌，有助于開闊學(xué)生的視野與思路，更準(zhǔn)確地理解掌握教學(xué)重難點，提高英語水平。此外，確定相關(guān)的國內(nèi)外雜志如《Nature》《Science》《Cell》《The Plant Cell》《Molecular Biology》《中國生物化學(xué)與分子生物學(xué)報》和《中國農(nóng)業(yè)科學(xué)》等為參考資料，擴大學(xué)生的知識面，激發(fā)其對本門課程的學(xué)習(xí)熱情。

針對分子生物學(xué)知識更新較快等特點，可采用講座或?qū)ｎ}的形式介紹分子生物學(xué)的新趨向和新進展，以便學(xué)生及時了解學(xué)科前沿。例如，自2006年Andrew Fire和Craig Mello因“基因沉默”技術(shù)獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)生理學(xué)獎以來，近10年對miRNA和siRNA的研究持續(xù)升溫，在講述相關(guān)章節(jié)時，任課教師除應(yīng)講解其基本概念及作用機制外，還可通過查閱國內(nèi)外發(fā)表的高水平文章，補充近年來取得的科研進展，同時設(shè)定相關(guān)的課題，讓學(xué)生課后分組討論、設(shè)計實驗方案，并進行課堂展示，培養(yǎng)學(xué)生的興趣和創(chuàng)新能力。

1.3多種教學(xué)手段與教學(xué)方法結(jié)合

傳統(tǒng)的灌輸型教學(xué)方法呆板單一，課堂氣氛沉悶，教學(xué)效果不理想，學(xué)生未能深入理解和靈活運用知識點。在教改過程中，應(yīng)以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體，采用啟發(fā)型教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生思考，主動地獲取知識[2]。如在介紹《原核基因表達調(diào)控》章節(jié)中的色氨酸操縱子調(diào)控模型時，通常的教學(xué)模式是先介紹色氨酸操縱子的結(jié)構(gòu)，然后介紹操縱子的阻遏系統(tǒng)，最后是弱化子與前導(dǎo)肽。筆者嘗試對教學(xué)過程進行了改進：首先，介紹有關(guān)色氨酸操縱子研究中發(fā)現(xiàn)的科學(xué)現(xiàn)象，提出問題，激發(fā)學(xué)生的好奇心；然后，通過介紹色氨酸操縱子的負(fù)阻遏系統(tǒng)，讓學(xué)生探討理論是否完整及存在的問題；隨后介紹弱化子與前導(dǎo)肽的內(nèi)容，讓學(xué)生自主從中提煉色氨酸操縱子模型的調(diào)控機理；最后以圖的形式將整個過程進行歸納總結(jié)。通過這樣的教學(xué)方式，不僅可增加教學(xué)互動，同時學(xué)生學(xué)會了如何從科學(xué)現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題，如何從實驗結(jié)果中分析總結(jié)，對已經(jīng)總結(jié)出的理論或假說，提出質(zhì)疑，設(shè)計方案進一步驗證。

組合式的教學(xué)法是指將兩種或兩種以上的教學(xué)方法綜合應(yīng)用[3]。在分子生物學(xué)教學(xué)過程中，宜采用比較法和歸納法三者相結(jié)合，在課堂教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生比較學(xué)習(xí)并歸納結(jié)論, 鍛煉學(xué)生的思維能力。如講述RNA剪接時，首先可回顧斷裂基因的定義，然后分別詳述3類自剪接內(nèi)含子的特點，再結(jié)合書本知識將它們的異同制成簡表進行比較分析，加深學(xué)生的理解(如表1所示)。

表1　RNA剪接的3種類型

分子生物學(xué)教學(xué)涉及諸多大分子空間結(jié)構(gòu)、相互作用與功能等方面，內(nèi)容抽象難懂，教師在教學(xué)過程中可綜合運用板書、課件和動畫等多種教學(xué)手段全方位、多視角、多層次地演示，突破教學(xué)難點，提高教學(xué)效果[4]。如講述肽鏈延伸時，可采用課件結(jié)合視頻、動畫等方法展示蛋白質(zhì)合成過程中的氨基酸活化(AA-tRNA的形成)、翻譯的起始、肽鏈的延伸(AA-tRNA)與核糖體的結(jié)合、肽鍵的生成和移位)和肽鏈的終止等過程，可使抽象的教學(xué)內(nèi)容變得直觀、生動、形象，便于學(xué)生理解。讓學(xué)生自制視頻或音頻，寓教于樂，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，如在講述轉(zhuǎn)基因動植物時，學(xué)生通過多渠道獲取相關(guān)信息，并采訪不同年齡、性別、專業(yè)、學(xué)歷、生活背景的人對轉(zhuǎn)基因動植物的看法自制視頻，進行課堂展示，再分組討論，從而擴寬學(xué)生的視野并增強其自主學(xué)習(xí)的興趣。

目前，互聯(lián)網(wǎng)已累積了海量的生物信息資源，包括生物信息數(shù)據(jù)庫、在線工具以及免費下載的生物軟件，主要涉及基因克隆、識別與定位，信號通路及蛋白質(zhì)序列、結(jié)構(gòu)預(yù)測與功能分析等多個方面[5]。其中，最常用的分子生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息資源包括 GenBank、EMBL、DDBJ 三大核酸序列數(shù)據(jù)庫及瑞士生物信息學(xué)研究所的蛋白質(zhì)分析數(shù)據(jù)庫(Expert Protein Analysis System，簡稱 ExPASy)。在教學(xué)過程中，合理有效地運用這些資源，有助于提高學(xué)生信息收集和分析的能力。如在講授基因克隆時，通過一個具體實例說明GenBank的查詢方法，并將查詢出的核苷酸序列上傳至ExPASy進行氨基酸的翻譯，序列的特征分析，結(jié)構(gòu)域及蛋白質(zhì)二級、三維結(jié)構(gòu)的預(yù)測等，取得了良好的課堂教學(xué)效果。

2　實驗課的改革與方法

分子生物學(xué)是建立在實驗基礎(chǔ)上的一門科學(xué)，學(xué)生除了應(yīng)具有的理論知識，還應(yīng)掌握一定的實驗操作技能。由于分子生物學(xué)實驗課的學(xué)時、設(shè)備和經(jīng)費有限，實驗課教學(xué)一般將幾個學(xué)生分為一個小組，或個別毒害性大的實驗只由實驗教師演示，對學(xué)生動手能力的培養(yǎng)不夠，實驗教學(xué)效果不夠理想。

為了提高實驗教學(xué)效果，我院在現(xiàn)已開設(shè)的動物和植物基因組DNA提取、DNA濃度測定、PCR擴增及瓊脂糖電泳等基本實驗的基礎(chǔ)上，開設(shè)高性實驗供學(xué)生選做，如未知真菌種屬的鑒定、功能基因的原核表達及特定基因在動(植)物不同組織器官中表達差異性的檢測等，使學(xué)生能靈活運用多種實驗手段解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣和積極性。此外，動員科研能力相對較強、經(jīng)費充足的中青年骨干教師實施帶教，學(xué)生積極主動地查閱國內(nèi)外相關(guān)的參考文獻，設(shè)計實驗方案，實驗過程由教師全程把關(guān)，教學(xué)效果較為明顯。

3　考核方式的改革與方法

分子生物學(xué)課程建設(shè)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)和實驗習(xí)慣，鍛煉他們分析和解決問題的能力，提高他們的分子生物學(xué)科學(xué)素養(yǎng)及創(chuàng)新能力。僅依據(jù)期末考試的卷面成績進行評定具有一定的局限性，考核方法應(yīng)側(cè)重對學(xué)生綜合素質(zhì)的考察。一是理論課程考核，占期末總成績的70%，包括考勤(5%)、查閱資料情況(15%)、科學(xué)問題的分析能力(15%)、討論成果展示(25%)、期末考試卷面成績(40%)5個方面，按照加權(quán)值計算總分。二是實踐課程考核，占期末總成績的30%，包括考勤(5%)、環(huán)境衛(wèi)生(5%)、實驗預(yù)習(xí)(15%)、實驗操作(30%)、實驗報告(含結(jié)果分析與討論，45%)5個方面，按照加權(quán)值計算總分。

4　結(jié)語

分子生物學(xué)課程的教學(xué)改革是一項長期而艱巨的任務(wù)，一方面，教師應(yīng)通過不斷學(xué)習(xí)，自我提升，及時更新學(xué)科前沿，加強和全省師范類兄弟院校分子生物學(xué)教師的交流與合作；另一方面，還應(yīng)注重將理論教學(xué)與實踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、自主學(xué)習(xí)能力和實驗操作技能，為培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才奠定基礎(chǔ)。

[1] 朱玉賢,李毅,鄭曉峰,等.現(xiàn)代分子生物學(xué)(第四版)[M].北京：高等教育出版社,2013.

[2] 陸海.分子生物學(xué)理論課程教學(xué)模式改革初探[J].教育與教學(xué)研究,2010(1):102-103.

[3] 謝安邦.高等教育學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1996.

[4] 王榮,劉勇,姜雙林.高等師范院校分子生物學(xué)課程教學(xué)改革與實踐[J].生物學(xué)雜志，2012(1):100-102.

[5] 許偉,王益群.工科《分子生物學(xué)》教學(xué)改革探索與實踐[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2009(19):24-26.

(責(zé)任校對王小飛)

10.13582/j.cnki.1674-5884.2016.10.001

20160418

西華師范大學(xué)青年教師資助專項項目(14D012)

趙歡(1982-)，女，四川雅安人，講師，博士，主要從事生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究。

G642.3

A

1674-5884(2016)10-0082-03