“金課”背景下“分子生物學”課程的教學改革與實踐探索

陳文波

摘要分子生物學是生命科學類專業(yè)的核心課程。在“兩性一度”的“金課”標準指導下，教師以學生為中心，對分子生物學課程進行了一系列改革，包括：加工和再編輯教學內容、創(chuàng)新教學模式和實踐教學、構建多維度多階段的考核體系以及挖掘思政元素進課堂等。通過這些方面的教育教學改革，顯著提升了分子生物學課程的教學質量，提高了學生的綜合素質和創(chuàng)新能力，達到了培養(yǎng)分子生物學人才和陶冶情操、提升素質的“同向同行”的育人目標。

關鍵詞 分子生物學 金課 教學改革

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.22.041

Teaching Reform and Practice Exploration of Molecular Biology Course under the Background of "Golden Course"

CHEN Wenbo

（School of Medicine， Henan Polytechnic University， Jiaozuo， Henan 454000）

AbstractMolecular biology is the core course of life science majors. Under the guidance of the "Golden Course" standard， teaching reform which is characterized by the student-centered was carried out， including processing and reediting teaching content， innovating teaching mode and practice teaching， constructing multi-dimensional and multistageexamination system， and diggingideological and politicalelements into the classroom，etc.Through these aspects of education and teaching reform， the teaching quality of molecular biology has been significantly improved， the comprehensive quality and innovation ability of students have been cultivated. The educational goal of "working together" of cultivating molecular biology talents， edifying sentiment and improving quality have been achieved.

Keywordsmolecular biology； golden course； teaching reform

分子生物學是建立在生物化學、遺傳學等學科基礎上、在分子水平上探討生命活動的一門學科，內容主要涉及染色體與DNA、DNA復制、轉錄、翻譯、修復與轉座等生命過程與機理，真核和原核生物基因表達調控的基本原理，分子生物學研究方法等。[1]目前，分子生物學已滲透到生物學幾乎所有學科，成為現(xiàn)代生命科學的共同語言，“分子生物學”課程也是高等院校生命科學類專業(yè)的核心理論課程。[2]

2018年11月24日，教育部高教司吳巖司長在第十一屆“中國大學教學論壇”上提出金課標準為“兩性一度”，即高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度。如何建設我們的“分子生物學”“金課”呢？分子生物學具有兩個特點：1）分子生物學以生物大分子為中心、在分子水平上探討生命活動；2）分子生物學的新理論和新技術不斷涌現(xiàn)，知識更新快。[3，4]我們基于這兩個學科特點為教學改革的出發(fā)點，創(chuàng)新教學理念，建立以學生為中心、讓學生真正成為教學中“分子”的“分子生物學”教學模式。

1加工和再編輯教學內容，豐富知識體系

教材是一門課程的核心教學材料，是學生獲取知識的最主要源泉。[5，6]目前，我們以朱玉賢、李毅、鄭曉峰、郭紅衛(wèi)等編著的《現(xiàn)代分子生物學》（第五版）作為骨架和底色，主要介紹遺傳物質及傳遞、基因表達與調控和分子生物學技術與前沿等三個方面的內容。如果把教學內容比作一個啟動子，《現(xiàn)代分子生物學》教材就是“基本啟動子”結構，讓學生獲得最基本的分子生物學內容。但是，分子生物學是生命科學領域中發(fā)展最為迅速的學科，知識更新快。要想讓學生獲得更新、更前沿的分子生物學知識，我們輔以英文原版書BenjaminLewin主編的《Gene》系列和Watson編著的《MolecularBiologyoftheGene》作為補充教材。另外，在教學過程中，適時引用各種重要學術期刊上發(fā)表的最新研究成果豐富教學內容。這些補充內容相當于啟動子結構中的“上游啟動子”，能夠讓學生最大限度地獲得分子生物學知識。通過教學內容的加工和再編輯，形成有深度、有廣度，中英文結合，立足經典、面向前沿的立體的、全方位的“分子生物學”課程知識體系。

2創(chuàng)新教學模式，實現(xiàn)教學過程的“正控誘導”

傳統(tǒng)滿堂灌、以教為主、以課堂為主陣地的教學模式無法讓學生真正融入教學過程，導致學生缺乏學習興趣和動力。為了讓學生參與并融入“分子生物學”課程，我們建立了“課前線上預習、課堂重點講解、課下小組討論和個人閱讀”的教學模式。這一模式以學生為中心，重能力、求創(chuàng)新，有挑戰(zhàn)性，既能讓學生學到分子生物學知識，又能培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。

2.1課前線上預習

河南理工大學近年來引進了Sakai網絡教學平臺。我們也及時建立了分子生物學課程的站點。在該站點資源模塊中我們放入了課程課件、微視頻、教學視頻和動畫資料、推薦網站、課堂延伸等資源供學生們課下使用，讓學生進行預習，并隨時在此站點下進行討論交流，提高學生的主動學習和思考問題的能力。

2.2課堂多種教學模式和方法融合

教學方法是實現(xiàn)教學目標的有效手段之一，為了更好地吸引學生參與課堂，提高教學效果，在講解過程中我們采用多種教學模式和方法相結合的形式來組織課堂。[7]

故事引入式教學法。例如在講DNA是主要的遺傳物質這一部分內容時，我們從DNA的發(fā)現(xiàn)、DNA組成分析到證明DNA是主要遺傳物質的實驗（肺炎雙球菌的經典轉化實驗、艾弗里的轉化實驗、噬菌體侵染實驗和煙草花葉病毒重建實驗）等以故事的方式敘述出來?？蒲泄适碌囊耄茸寣W生學到了專業(yè)知識，又培養(yǎng)了學生的科學情懷。

問題導向式教學法。例如著色性干皮病和遺傳性非息肉結腸直腸癌都是和DNA修復系統(tǒng)有關的疾病。在講這部分內容時，我首先通過圖片和故事引出這兩個疾病，給大家以視覺和聽覺上的震撼，然后適時給大家引出問題：是什么原因導致這兩個疾病的發(fā)生？具體機制如何？進而引出相關的DNA修復系統(tǒng)，同時也讓學生首先認識到DNA修復的重要性。

內容比較式教學法。分子生物學大部分內容分都分為原核生物和真核生物，例如原核和真核生物的基因組特點、原核和真核生物的基因表達調控等。我們緊緊抓住這一特點，在講授完一部分內容之后，讓學生們分組討論、總結原核生物和真核生物的異同，在比較分析中加深對知識的理解。

以研促教式教學法。通過把自己的科研經歷、科研經驗、科研項目和科研成果及分子生物學學科前沿進展引入課堂，以研促教，讓學生覺得科研并不“遙遠”，同時讓抽象的知識具體化。[7]例如，RNA再編碼的表現(xiàn)方式主要由三個：核糖體程序性+1/-1移位；核糖體跳躍；終止子通讀等。為了讓學生更好的理解終止子通讀這一方式，我把自己有關金魚硒蛋白W的研究成果引進來。金魚硒蛋白W含有1個硒代半胱氨酸（被稱之為第21種氨基酸），該氨基酸由終止密碼子UGA編碼。硒代半胱氨酸進入蛋白質受mRNA框內的UGA密碼子和下游鏈的硒半胱氨酸插入序列形成的莖-環(huán)結構所控制。通過這樣一個科研實例，讓學生了解了硒代半胱氨酸利用終止子通讀摻入硒蛋白的翻譯機制，豐富了學生們的分子生物學知識，提高了學生對科研的興趣。

開展小班教學。近年來，隨著學生規(guī)模增加到三個自然班（約90人），導致課堂上與每個學生互動概率減少，啟發(fā)式和研討式的教學方法也無法充分有效展開。為了提高課堂教學質量，我們實行以自然班為教學單位進行課堂講授。在小班教學時，可以最大程度了解學生的接受知識的程度、最大限度的與學生在課堂進行互動，更方便、有效地開展多維度、多階段的課程考核模式。

2.3課下文獻閱讀和討論

為了更好地把教學進行延伸，在課下以小組形式開展文獻閱讀和討論活動。主要有：（1）給每個小組1個與課程內容相關的熱點科學問題，引導學生針對問題查找文獻、閱讀文獻、按照學術論文的格式撰寫綜述論文。特別地，對于基礎比較好的同學，可以給予更多的輔導和鼓勵，引導學生寫出高水平的綜述論文，爭取發(fā)表在學術期刊上；（2）提供最新的、與課程內容相關重量級學術期刊論文（Nature、Science和Cell）開展“Journal Club”，讓學生對論文進行講解、討論，拓展學生的知識面，培養(yǎng)學生的科學思維。

總之，通過這些活動的開展，鍛煉了學生的分析和解決問題的能力、培養(yǎng)了科學素養(yǎng)，把分子生物學教學從“教”到“學”，再進一步擴展到“研”，提高了學生的創(chuàng)新能力。

3重視實踐，創(chuàng)新實驗項目

分子生物學實驗是分子生物學教學體系中一個重要組成部分，對培養(yǎng)本科生的動手能力、科研思維和創(chuàng)新能力等發(fā)揮著重要的作用。[8]傳統(tǒng)的實驗教學主要采用教師先講實驗原理和實驗步驟，然后學生分組后按部就班操作，實驗過程中學生缺少自主的思考，導致實驗教學效果不理想。[9]為了更好地達到分子生物學“金課”“兩性一度”要求，我們從以下兩個方面進行了改革：

增加實驗課學時，創(chuàng)新實驗模式。我們單獨設置了“分子生物學實驗”課程，從最初的24學時增加到36個學時，給學生提供了更多的實踐時間。創(chuàng)新實驗模式和實驗項目，加大綜合性實驗項目數(shù)量，在實驗過程中實行小組制，學生自主進行實驗設計、實驗準備和實驗操作，在規(guī)定的時間范圍內完成實驗項目并撰寫完整的實驗報告。教師在此過程中扮演導師的角色，給予實驗設計和關鍵實驗步驟上的指導。通過這樣的實踐方式，提高了學生動手能力、分析及解決問題的能力，鍛煉了科研思維。

配備學術導師，提高創(chuàng)新能力。從大二開始，由于學生具備了一些基本的實驗操作能力，引導學生進入實驗室，積極參與到導師的科研課題當中，進行科研思維和實踐能力的鍛煉。同時，利用學校和學院提供的實踐平臺，例如國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃、學院大學生科技創(chuàng)新項目以及“互聯(lián)網+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等，使學生在教師指導下進行較為系統(tǒng)的實踐研究。

4構建多維度、多階段的考核體系

改變期末考試“一考定終身”的考核方式，加大過程性評價的占比，突出學生在課程學習過程的主體地位。[10]

過程性評價包括課堂出勤成績、課堂提問成績、隨堂測驗成績、課程作業(yè)成績、小組討論成績、文獻閱讀成績等，重視學生在課程學習過程中的表現(xiàn)，對提高學生的學習主動性、創(chuàng)造性，培養(yǎng)學生的思考能力、分析能力和學習能力有著重要作用。過程性評價既考查了學生在一個知識點、一節(jié)課、一個章節(jié)的掌握情況，又凸顯了對學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)。

終結性評價包括期中考試成績和期末考試成績等，從整體上考核學生對基礎知識的掌握程度及分析、解決問題的能力。過程性評價和終結性評價相結合構建多維度、多階段的考核體系，強化教學過程與考核過程的緊密結合，以多元化評價方式把對學生學習水平的考核分散在整個學習過程中。

5重視立德樹人，積極開展課程思政

在授課過程中，積極凝練、深入挖掘分子生物學課內的思政元素，將思政元素作為專業(yè)知識點的切入案例，融入分子生物學課程的講授中，將顯性專業(yè)知識傳授與隱性思政教育有機結合，起到“潤物細無聲”教學效果。[11]

哲學思維育人元素。在講授分子生物學發(fā)展史章節(jié)中，向學生全面講述核酸各組分的發(fā)現(xiàn)過程、DNA是主要的遺傳物質的發(fā)現(xiàn)歷程、Chargaff規(guī)則的問世、DNA的X射線衍射圖片的發(fā)現(xiàn)到DNA雙螺旋結構的成功解析，告訴學生事物的發(fā)展總是向前的以及量變引起質變的哲學思想。

家國情懷育人元素。在講授結構分子生物學時，特別提出我國科學家在世界上首次人工合成具有生物活性的結晶牛胰島素的偉大成就、我國參與承擔人類基因組計劃1%的任務以及目前以施一公為代表的中國結構生物學家杰出的成果，使得我國的結構生物學研究處于世界前沿等，讓學生充分了解我國科學家在分子生物學領域做出的突出貢獻，激發(fā)學生的愛國敬業(yè)精神、民族自信和文化自信。

科學精神育人元素。美國科學家芭芭拉·麥克林托克（BarbaraMcClintock，1902-1992）在1947年就提出了“跳躍因子”的概念，但由于這一理論太過超前，和當時的經典遺傳學理論大相徑庭，所以不被科學家認可、接受。但是她充滿信心，堅持了下來。直到70年代后期，隨著跳躍因子在細菌、酵母、果蠅等眾多生物中得到證明，人們才接受了她的理論，并最終在81歲高齡獲得1983年諾貝爾生理和醫(yī)學獎。通過講述科學家的實例，激勵學生汲取榜樣的力量，形成內在的學習動力，培養(yǎng)學生用于探求科學真理的科學精神。

6結語

通過上述五個主要教學改革措施，學生的參與度明顯提高，激發(fā)了學生的學習動力和專業(yè)志趣，分子生物學課程教學質量和學生的綜合素質顯著提升。但是分子生物學發(fā)展極其迅猛，且應用性強，教師要不斷更新自身知識，積極接受新理論和新技術，并引入到課堂，提高授課質量。重視實踐教學，提高學生創(chuàng)新能力。

基金項目：河南省科技攻關項目（192102110194）；河南理工大學院級教育教學改革研究重點項目

參考文獻

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