分子生物學(xué)精品課程改革探索

摘 要：分子生物學(xué)是從分子水平研究生物大分子結(jié)構(gòu)與功能，從而闡明生命現(xiàn)象本質(zhì)的科學(xué)，中南大學(xué)分子生物學(xué)研究方法與技術(shù)已開設(shè)多年，且已被列為精品課程。筆者結(jié)合該課程多年的教學(xué)經(jīng)驗，從講義與教材建設(shè)、課件優(yōu)化、課堂教學(xué)、考試方式等方面進(jìn)行改革，旨在為進(jìn)一步課程改革探索提供新思路。

關(guān)鍵詞：分子生物學(xué)；課件優(yōu)化：考試改革；教學(xué)改革

分子生物學(xué)研究方法與技術(shù)課程的開設(shè)，為高校相關(guān)專業(yè)的研究生順利進(jìn)入論文設(shè)計和課題實施奠定了基礎(chǔ)。2013年教育部、國家發(fā)展和改革委、財政部聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于深化研究生教育改革的意見》中明確指出加快形成個性化和更加靈活的研究生培養(yǎng)模式，促進(jìn)課程學(xué)習(xí)和科研訓(xùn)練的有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)樹立科學(xué)的研究生教育質(zhì)量觀。

湖南省教育廳關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)普通高等學(xué)校教學(xué)工作提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見中指出“強(qiáng)化教學(xué)質(zhì)量意識，建立健全教學(xué)工作責(zé)任制”，教育部副部長杜占元在2018年度省級學(xué)位委員會、學(xué)科評議組和教指委工作會議上的講話中指示“深化研究生教育改革，推動內(nèi)涵發(fā)展再上新水平”，為了貫徹落實國務(wù)院學(xué)位委員會第三十四次會議精神，進(jìn)一步深化研究生教育綜合改革，筆者結(jié)合傳統(tǒng)的教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和教學(xué)手段已遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代分子生物學(xué)研究方法與技術(shù)課程的需要，本人根據(jù)分子生物學(xué)精品課程的特點以及對中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院的學(xué)生進(jìn)行調(diào)查問卷，對分子生物學(xué)精品課程從教材更新、課件優(yōu)化、課堂教學(xué)、考試方式等方面進(jìn)行改革。

一、 講義與教材建設(shè)

教材是學(xué)生學(xué)習(xí)的最基本材料，是學(xué)生獲取知識的最主要源泉，做好教材建設(shè)是分子生物學(xué)課程教學(xué)改革的核心內(nèi)容。分子生物學(xué)的發(fā)展日新月異，新的知識和實驗技術(shù)更是不斷更新，因此對授課教材的更新刻不容緩。

原有講義有8個章節(jié)，分別為Safety in the Laboratory、Research Methods for Nucleic Acid Structure、Enzymatic Manipulation of DNA and RNA、PCR and Related Applications、Mutagenesis、Microarray Technology and Applications、Gene expression detection technology-protein level、Gene knockout technology.這些實驗理論和技術(shù)相對比較基礎(chǔ)，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代分子生物學(xué)高速發(fā)展的需求。例如，對腸道菌群或礦山菌群的分析，需要用到大量的基因測序，之前的SANGER測序已不能滿足要求。

因此現(xiàn)在新潮的ILLUMINA以及納米孔高通量測序就可以解決這些實際問題。與之前的SANGER測序相比新的測序方法具有成本低、通量大、準(zhǔn)確性高、測序時間短等優(yōu)點。又比如構(gòu)建重組質(zhì)粒時，驗證構(gòu)建的重組質(zhì)粒是否成功，之前采用的方式是對質(zhì)粒進(jìn)行瓊脂糖凝膠電泳。

此方法有很大的弊端，只可驗證插入載體的片段大小是否正確，但不能驗證插入載體片段的堿基是否有突變，或者所插入載體的片段是否為所需要的目的片段。而現(xiàn)在的測序技術(shù)能夠快速地解決這些問題。通過現(xiàn)在測序技術(shù)能夠快速驗證所插入載體的片段長度是否正確，堿基是否存在突變等問題，具有準(zhǔn)確、快速的優(yōu)點。

因此在原有教材上進(jìn)行新的實驗技術(shù)和原理的更新是必要的。更新的內(nèi)容均為當(dāng)下應(yīng)用最為廣泛且能夠快速解決實際應(yīng)用問題的。新的更新內(nèi)容包括基因芯片的原理及應(yīng)用，ILLUMINA 測序、納米孔測序的原理及應(yīng)用，CRISPR CAS9基因編輯技術(shù)的原理及應(yīng)用，蛋白質(zhì)組學(xué)等，這些內(nèi)容不但能夠讓學(xué)生與時俱進(jìn)，開拓視野，了解現(xiàn)代分子生物學(xué)的發(fā)展?fàn)顩r，而且還能夠?qū)W習(xí)并掌握新的分子生物學(xué)方法與技術(shù)。

二、 課件優(yōu)化

計算機(jī)作為現(xiàn)代化教學(xué)媒體已經(jīng)普及于高校課堂，分子生物學(xué)教學(xué)注重直觀性、實踐性和研究性。好的課件展示能夠讓學(xué)生更好地接受和掌握所講述的內(nèi)容。因此，對原有課件進(jìn)行優(yōu)化是非常必要的，且本人榮獲2015年湖南省普通高校教師信息化教學(xué)競賽二等獎。

例如在第二章節(jié)Research Methods for Nucleic Acid Structure中，本人將核酸結(jié)構(gòu)通過運用計算機(jī)軟件將其設(shè)計為空間立體模型，化抽象為具體、化復(fù)雜為簡單，更為形象、更為生動，學(xué)生能夠更直觀地學(xué)習(xí)和掌握。

又如本章中DNA Sequencing中的illumina基因測序原理，本人運用計算機(jī)將其測序過程用視頻以及圖片的形式展示，更直觀易懂，使學(xué)生印象深刻。

優(yōu)化后的課件更加詳細(xì)、生動、具體。例如第4章PCR and Related Applications中介紹了PCR原理、引物設(shè)計、不同類型的PCR之間的區(qū)別以及應(yīng)用范圍等都做了十分充分的介紹。

再比如第8章Gene knockout technology中的Western Blot實驗。包含了從蛋白質(zhì)定量、實驗器材選擇、樣品上樣、樣品跑膠、樣品轉(zhuǎn)膜、樣品顯影等實驗步驟，甚至包括一些實驗器材的型號、所用試劑的名稱及所購買的公司等都做了詳細(xì)的介紹，能夠做到讓學(xué)生身臨其境，牢牢掌握。其余的章節(jié)也同樣運用簡單易懂的語言表達(dá)、直觀的圖片以及模型進(jìn)行了詳細(xì)的講解，讓學(xué)生更加容易領(lǐng)悟。

英語已經(jīng)成為當(dāng)今世界最通用的語言，且做科學(xué)研究所閱讀的世界頂級雜志也都是英文的。由此看來盡可能多地接觸英語對學(xué)生來說是非常必要的。通過這個啟發(fā)本人將課件由常規(guī)的中文教學(xué)模式改為中英雙語的教學(xué)模式。

這種模式能夠在課堂上給學(xué)生提供更好的英語學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生能夠更多地接觸英語，還能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)好英語的意識，為以后文獻(xiàn)閱讀與學(xué)習(xí)及科研均打下良好基礎(chǔ)。

三、 課堂教學(xué)改革

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式一般為本人在課堂上講，學(xué)生在下面聽，偶爾會有提問環(huán)節(jié)。這種模式不能調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，很難提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱忱，教學(xué)效果不明顯。由此可見課堂教學(xué)改革旨在調(diào)動學(xué)生的主觀能動性和學(xué)習(xí)熱忱。

新的課堂教學(xué)模式是由本人布置一些探究性問題，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和擅長的領(lǐng)域，由學(xué)生自己或者感興趣的幾個學(xué)生組成小組，帶著這些問題去閱讀文獻(xiàn)和查閱資料，從而制作PPT進(jìn)行匯報，然后由班級剩余學(xué)生和教師本人根據(jù)其講述內(nèi)容及表現(xiàn)等方面進(jìn)行打分。

最終全班同學(xué)進(jìn)行評比，選出第一、第二、第三名老師給予獎品以示鼓勵，比如這學(xué)期第一名獎品是硬盤，第二名獎品是移動電源，第三名獎品是保溫杯。這種模式能夠調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，養(yǎng)成學(xué)生之間團(tuán)結(jié)合作的能力，讓學(xué)生帶著感興趣的問題查閱文獻(xiàn)和資料，逐步養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)、團(tuán)結(jié)合作、分析及解答問題的能力。

學(xué)生分享的PPT涉及到分子生物學(xué)實驗技術(shù)與方法的方方面面，例如有同學(xué)對基因編輯技術(shù)從第一代到目前新潮的CRISPR CAS9技術(shù)進(jìn)行講解，對其每一代的測序原理及應(yīng)用，每一代的優(yōu)缺點都進(jìn)行了較為詳細(xì)的對比分析。

其余同學(xué)由于要對講解的PPT進(jìn)行打分，且還需在PPT講解結(jié)束后對講解的PPT進(jìn)行提問以及對不足之處提出合理的改進(jìn)意見，因此每位同學(xué)都會認(rèn)真對待。通過這種課堂模式使同學(xué)們的學(xué)習(xí)熱情高漲，聽講更加認(rèn)真，掌握更加牢固。

同時，學(xué)生根據(jù)自己的興趣和特長制作的PPT也是各具特色、生動形象，使學(xué)生之間能夠互相交流、互相學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生在快樂中掌握知識。

四、 考試方式改革

考試是學(xué)習(xí)的指揮棒，學(xué)生學(xué)習(xí)的目的不是為了考試，傳統(tǒng)的試卷考試模式只會讓學(xué)生死記硬背，而對知識的掌握能力很差，靈活運用更是無從談起。這樣就造成考試時記住，考后忘記的情況，綜上所得要對這種考試方式進(jìn)行改革。

改革后的考試方式是采用考核制，不再運用原來的試卷考試模式。而是由教師本人布置題目，學(xué)生選擇自己感興趣的題目，查閱文獻(xiàn)和資料準(zhǔn)備PPT匯報，講完后班里其他學(xué)生對所講的PPT內(nèi)容進(jìn)行提問。其次由學(xué)生和教師本人根據(jù)其講的效果和回答問題的情況進(jìn)行打分，最后根據(jù)所講的PPT以及查閱資料及內(nèi)容寫一篇論文，由教師本人打分。對于寫得比較出眾的文章，我鼓勵學(xué)生投稿發(fā)表，且發(fā)表所需的花銷由本人支付。

這種考核模式學(xué)生可以選擇自己感興趣和擅長的領(lǐng)域，可以極大地激發(fā)學(xué)生的積極性，同時這種模式還可以提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，幫助學(xué)生養(yǎng)成獨立思考、查閱資料、歸納總結(jié)以及文獻(xiàn)匯報的好習(xí)慣。

一些對分子生物學(xué)研究方法與技術(shù)感興趣的同學(xué)在本人的指導(dǎo)下得到啟發(fā)，寫了很多論文。例如，胡婷婷同學(xué)的《生物技術(shù)在煤炭清潔化中的利用》論文發(fā)表在煤炭加工與綜合利用雜志上；高宇同學(xué)的《基因敲除技術(shù)研究進(jìn)展》論文發(fā)表在農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備雜志上；朱振宇同學(xué)的《微生物金屬響應(yīng)蛋白研究進(jìn)展》論文發(fā)表在微生物學(xué)通報上；徐挺亮同學(xué)的《探討多組學(xué)技術(shù)對微生物研究的影響》論文發(fā)表在農(nóng)業(yè)技術(shù)與設(shè)備上。

五、 結(jié)語

中南大學(xué)分子生物學(xué)本是資源加工與生物工程學(xué)院的主修課程之一，因其上課取得明顯成績并獲得一致好評，還有很多其他學(xué)院的同學(xué)如中南大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院的同學(xué)選修這門課程，又因這門課程是雙語教學(xué)，很多外國友人也選修這門課程，受益頗多。

對于高校來說，培養(yǎng)人才是根本任務(wù)，教學(xué)工作是中心工作，教學(xué)改革是各項改革的核心，提高質(zhì)量是永恒的主題。經(jīng)過幾年的教學(xué)改革實踐，本人健全了分子生物學(xué)教學(xué)的規(guī)章制度，積累了教學(xué)經(jīng)驗，提高了教學(xué)質(zhì)量。因此將分子生物學(xué)精品課程改革探索撰寫成文，供國內(nèi)其他兄弟院校開設(shè)分子生物學(xué)課程的教學(xué)同行參考。分子生物學(xué)課程改革任重道遠(yuǎn)，永無止境。只有不斷進(jìn)行課程的改革才能跟上時代發(fā)展的步伐，才能滿足當(dāng)代分子生物學(xué)學(xué)科發(fā)展的需要，為國家培養(yǎng)更多高素質(zhì)的21世紀(jì)合格人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔莉，周多奇.分子生物學(xué)教學(xué)改革初探[J].赤峰學(xué)院學(xué)報（自然版），2010，26（6）：210-211.

[2]王袆玲，秦永燕.分子生物學(xué)課程教學(xué)改革探索[J].當(dāng)代教育論壇：學(xué)科教育研究，2008（11）：99-100.

[3]高宇，程潛，張夢君，等.基因敲除技術(shù)研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備，2017（8）.

[4]徐挺亮，楊宇，朱振宇，等.探討多組學(xué)技術(shù)對微生物研究的影響[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備，2017（7）：53-55.

[5]袁俊.分子生物學(xué)教學(xué)改革探索[J].中國科技信息，2008（14）：295-296.

作者簡介：

楊宇，湖南省長沙市，中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院。