《分子生物學(xué)》課程教學(xué)體系的重構(gòu)與實(shí)踐

鄭銀英，崔百明，孫黎，李鴻彬，謝全亮

（石河子大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，新疆 石河子）

一 引言

1953年，Watson和Crick解析B型雙螺旋DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)，從此生命科學(xué)邁入分子生物學(xué)時(shí)代?！斗肿由飳W(xué)》（Molecular Biology）是研究核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能及其相互作用關(guān)系的科學(xué)，從分子和細(xì)胞水平揭示生命的本質(zhì)問題，是生命科學(xué)的帶頭學(xué)科。20世紀(jì)50年代至今，《分子生物學(xué)》理論和研究方法廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、食品等眾多領(lǐng)域。

《分子生物學(xué)》是一門新興的前沿學(xué)科，也是現(xiàn)代生命科學(xué)中最具活力的帶頭學(xué)科。《分子生物學(xué)》是人類從分子水平揭示生物世界的奧秘，由被動(dòng)適應(yīng)自然界轉(zhuǎn)向主動(dòng)改造和重組自然界的基礎(chǔ)科學(xué)。21世紀(jì)人類對(duì)生物的認(rèn)識(shí)已經(jīng)從整體、個(gè)體和組織水平，向細(xì)胞和分子水平深入?！斗肿由飳W(xué)》知識(shí)體系是生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的學(xué)生繼續(xù)深造高年級(jí)課程的核心基礎(chǔ)，其教學(xué)質(zhì)量直接影響到高年級(jí)其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和生命科學(xué)類人才的培養(yǎng)質(zhì)量。因此，在《分子生物學(xué)》課程教學(xué)中，基于課程內(nèi)容理論深?yuàn)W、微觀性、前沿性、科學(xué)性強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)，通過重構(gòu)教學(xué)體系，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，組織多元化的教學(xué)方法和考核體系，在提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步著重培養(yǎng)了專業(yè)核心素養(yǎng)。

二 《分子生物學(xué)》課程教學(xué)中存在的主要問題

以往的《分子生物學(xué)》課程教學(xué)，主要采用以教師講授為主學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的教學(xué)模式?！皾M堂灌”的單一的課堂教學(xué)，缺乏課堂師生間思維的交流，學(xué)生容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒，也缺乏主動(dòng)思考、探究科學(xué)問題的訓(xùn)練，不利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣和能力。

長(zhǎng)期以來(lái)期末閉卷考試成績(jī)?yōu)橹饕u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的考核方法，雖能有效地測(cè)試學(xué)生對(duì)基本理論和研究方法的掌握情況，但易導(dǎo)致學(xué)生期末突擊“死記硬背”的做法，無(wú)法真正考核學(xué)生對(duì)知識(shí)的運(yùn)用能力。

隨著新一代信息技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的廣泛應(yīng)用和數(shù)據(jù)化課程資源的日趨完善，正在迅速滲透和改變以往教師照本宣科的單一輸出知識(shí)為主、學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的高等教育模式。

當(dāng)今，教師和學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)可自主查閱相關(guān)文獻(xiàn)，也隨時(shí)自主學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外精品課程?！斗肿由飳W(xué)》作為生命科學(xué)的核心課程，必須緊跟《分子生物學(xué)》學(xué)科的發(fā)展，及時(shí)補(bǔ)充、豐富、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，采用多元化的教學(xué)方法和考核，調(diào)動(dòng)學(xué)生潛在的學(xué)習(xí)潛能，培養(yǎng)服務(wù)于我國(guó)生命科學(xué)研究及其相關(guān)工作的研究人員。

三 優(yōu)化課程教學(xué)知識(shí)體系

《分子生物學(xué)》課程是我院生物技術(shù)、生物科學(xué)（包含菁英班和師范教育方向）本科專業(yè)的基礎(chǔ)課程。該課程知識(shí)體系具有很強(qiáng)的時(shí)代性、科學(xué)性和前沿性。

（一） 重構(gòu)優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

立足生命科學(xué)本科生的培養(yǎng)目標(biāo)，從2017級(jí)開始我院《分子生物學(xué)》課程排在本科第四學(xué)年的春季學(xué)期，課時(shí)從32學(xué)時(shí)增加到48學(xué)時(shí)。課程的教學(xué)內(nèi)容包括緒論（2學(xué)時(shí)）；基因與染色體：核酸的結(jié)構(gòu)和功能（4學(xué)時(shí)）、基因與基因組的結(jié)構(gòu)和功能（4學(xué)時(shí)）；DNA復(fù)制和重組：DNA的復(fù)制（4學(xué)時(shí)）、DNA的損傷、修復(fù)和基因突變（2學(xué)時(shí)）、DNA的重組與轉(zhuǎn)座（2學(xué)時(shí)）；遺傳信息的傳遞：轉(zhuǎn)錄（4學(xué)時(shí)）、RNA的剪接與加工（4學(xué)時(shí)）、遺傳密碼與蛋白質(zhì)的生物合成（8學(xué)時(shí)）；基因表達(dá)的調(diào)控：原核生物基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)調(diào)控（4學(xué)時(shí)）、真核生物基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)調(diào)控（4學(xué)時(shí)）；分子生物學(xué)研究方法：分子生物學(xué)常用技術(shù)（6學(xué)時(shí)）。

48學(xué)時(shí)的教學(xué)內(nèi)容涵蓋了《分子生物學(xué)》課程的基本知識(shí)體系。其中，《分子生物學(xué)研究方法》促成了理論與研究方法的統(tǒng)一，利于學(xué)生掌握分子生物學(xué)的原理和基本研究方法，也利于《分子生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)課程的組織和實(shí)施。

（二） 教學(xué)內(nèi)容注重體現(xiàn)分子生物學(xué)最新研究成果

教材是依據(jù)課程的標(biāo)準(zhǔn)編制，能夠系統(tǒng)地反映學(xué)科內(nèi)容的知識(shí)載體，也是學(xué)生用于預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、鞏固知識(shí)的主要介體。教材方面我們以朱玉賢、李毅、鄭曉峰、郭紅衛(wèi)編著的《現(xiàn)代分子生物學(xué)》（第五版）作為學(xué)生的主要參考教材，教師輔以趙亞華編著的《分子生物學(xué)教程》和Benjamin Lewin主編的Gene系列作為補(bǔ)充教材，確保分子生物學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)框架。

近幾年隨著科技的發(fā)展，不僅“中心法則”和分子生物學(xué)研究方法不斷豐富和發(fā)展，還涌現(xiàn)出全新的理論與研究方法。如高通量測(cè)序、基因組編輯、mRNA疫苗等。在教學(xué)活動(dòng)中，我們注重將分子生物學(xué)及其相關(guān)領(lǐng)域的新理論、研究方法和研究成果加入課程的教學(xué)活動(dòng)，豐富了課程的知識(shí)體系，彌補(bǔ)了教材滯后性的同時(shí)，加強(qiáng)了課程的高階性。如新型冠狀病毒（COVID-19）的基因組、結(jié)構(gòu)基因、宿主的相互作用，mRNA分子的疫苗設(shè)計(jì)。

四 優(yōu)化教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣

互聯(lián)網(wǎng)和多媒體等現(xiàn)代教學(xué)工具，徹底顛覆和改變了千百年來(lái)亙古不變的課堂上教師的單純講授和學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的傳統(tǒng)教學(xué)模式。當(dāng)今，學(xué)生由單純的被動(dòng)學(xué)習(xí)者轉(zhuǎn)變?yōu)檎麄€(gè)教學(xué)活動(dòng)的主體，教師由主動(dòng)的知識(shí)傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)活動(dòng)的組織和引導(dǎo)者，教師是促進(jìn)學(xué)生圓滿完成課程學(xué)習(xí)的領(lǐng)路人。

分子生物學(xué)理論和技術(shù)的日新月異，需要教師緊跟學(xué)科的發(fā)展及時(shí)補(bǔ)充、調(diào)整、完善和豐富教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量和水平。同時(shí)，還需緊跟時(shí)代的發(fā)展，建立以學(xué)生和教師為雙主體的教學(xué)理念和教學(xué)方法。

（一） 利用互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺(tái)

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的大范圍推廣和應(yīng)用，使教學(xué)活動(dòng)擺脫了時(shí)空的約束，增加了教學(xué)活動(dòng)的靈動(dòng)性。教師在開學(xué)0周，建立課程QQ群或微信群，向?qū)W生說(shuō)明教師對(duì)《分子生物學(xué)》課程教學(xué)計(jì)劃的安排。在實(shí)施教學(xué)活動(dòng)中，知識(shí)點(diǎn)融合前沿進(jìn)展，實(shí)時(shí)推送最新PPT課件和支撐論文的PDF文件，有效保證教學(xué)的工作效率。通過雨課堂教學(xué)平臺(tái)，在課前、課中、課后推送課程資源、作業(yè)或查看答題情況等。課堂引進(jìn)智能手機(jī)，顛覆了傳統(tǒng)教學(xué)模式，使教學(xué)活動(dòng)更加豐富和多樣化。在2020-2021學(xué)年，疫情背景下利用混合式教學(xué)軟件雨課堂、騰訊會(huì)議和釘釘?shù)染€上教學(xué)軟件發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。

（二） 利用數(shù)字化教學(xué)資源

教育資源的網(wǎng)絡(luò)化已成為線下課堂教育的有效補(bǔ)充，是高等教育中不可忽略的一部分。教師依托互聯(lián)網(wǎng)與學(xué)生實(shí)時(shí)共享課程的基本教學(xué)信息，還能夠促進(jìn)教師不斷完善和豐富教學(xué)資源。教師在開學(xué)0周，在我校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上傳電子版教材、PPT、作業(yè)、習(xí)題等，學(xué)生利用這些教學(xué)基本資料可自行安排預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

分子生物學(xué)與生物化學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等學(xué)科相互滲透、交叉、融會(huì)貫通，因此系統(tǒng)、扎實(shí)的《分子生物學(xué)》課程基礎(chǔ)是學(xué)生繼續(xù)深造遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、生物信息學(xué)、基因工程等高年級(jí)課程的基礎(chǔ)。近幾年，我國(guó)開始投放使用國(guó)家級(jí)在線數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)精品課程，如大規(guī)模開放在線課程（massive open online courses，MOOC）。我們根據(jù)我校學(xué)生學(xué)情甄選中國(guó)大學(xué)MOOC平臺(tái)的國(guó)家精品課《分子生物學(xué)》（南京大學(xué)）視頻教學(xué)資源。教學(xué)中引用《分子生物學(xué)》MOOC不僅有效地緩解了線下課時(shí)不足的現(xiàn)狀，還能使學(xué)生領(lǐng)略名校教師的風(fēng)采，從而有效鞏固、拓展和提高了學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)廣度、深度和自主學(xué)習(xí)的能力。

（三） 多元化教學(xué)方法，提升教學(xué)效果

《分子生物學(xué)》理論知識(shí)的抽象性、前沿性和科學(xué)性很強(qiáng)。如何讓學(xué)生輕松參與本課程的學(xué)習(xí)？我們?cè)诮虒W(xué)中，引用理論知識(shí)背后的科學(xué)小故事和經(jīng)典分子生物學(xué)研究方法緩解“教”與“學(xué)”的難點(diǎn)。如證明遺傳物質(zhì)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)、轉(zhuǎn)座因子理論、核酶的發(fā)現(xiàn)等科學(xué)故事以及PCR技術(shù)（DNA復(fù)制、修復(fù)）、核酸雜交技術(shù)（變性與復(fù)性）、定量PCR技術(shù)（基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)）、RNAi技術(shù)（RNA表達(dá)調(diào)控）和基因組編輯（基因、分子間相互作用）等分子生物學(xué)研究方法。學(xué)生掌握分子生物學(xué)研究的基本方法、原理和應(yīng)用，有利于相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程組織和實(shí)施。

五 植入思政要素提升教學(xué)內(nèi)涵

（一） 《分子生物學(xué)》課程融入思政教育的必要性

課程思政是一種創(chuàng)新的高校思想政治教育方式，是以“知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、價(jià)值引領(lǐng)”為一體的課堂教學(xué)新模式，在專業(yè)知識(shí)傳授的過程中培養(yǎng)有理想、有擔(dān)當(dāng)?shù)臅r(shí)代新人[1]。

思政教育以課程為載體、以各學(xué)科知識(shí)中蘊(yùn)含的思政元素為切入點(diǎn)、以課堂實(shí)施為基本途徑、以全面提高人才培養(yǎng)能力為核心點(diǎn)開展育人實(shí)踐活動(dòng)（教高[2020]3號(hào)文件）。

《分子生物學(xué)》是高等院校生命科學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)理論課，是生物類本科人才培養(yǎng)體系中專業(yè)核心課程。《分子生物學(xué)》的理論和方法已滲透和輻射生物學(xué)所有學(xué)科，是人類從細(xì)胞和分子水平探究、解答生命現(xiàn)象的“萬(wàn)能鎖”，是現(xiàn)代生命科學(xué)的共同語(yǔ)言。由此，分子生物學(xué)的知識(shí)儲(chǔ)備是求索生物學(xué)科學(xué)研究必備的科學(xué)素養(yǎng)。

在“新生科”背景下，發(fā)揮課堂教學(xué)的主渠道，充分挖掘《分子生物學(xué)》教學(xué)內(nèi)容中蘊(yùn)含的思政資源，將思想政治教育要素悄然融入教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)掌握《分子生物學(xué)》課程理論知識(shí)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)價(jià)值引領(lǐng)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)生命科學(xué)專業(yè)的認(rèn)同感。

（二） 實(shí)施思政教育致力于培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞膶I(yè)人才

四年的通識(shí)和專業(yè)化教育的基本培養(yǎng)目標(biāo)是讓本科生具有寬厚、系統(tǒng)的生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和技能。2018年，教育部提出淘汰“水課”、打造“金課”，金課標(biāo)準(zhǔn)為“兩性一度”，即高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度。

《分子生物學(xué)》是研究核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子在細(xì)胞生命過程中作用的學(xué)科[2]，其微觀性、理論性和邏輯性強(qiáng)。于是我們?cè)诮虒W(xué)活動(dòng)中，首先以傳授“中心法則”為核心的基本知識(shí)為主，確保大多數(shù)學(xué)生充分掌握分子生物科學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和基本技能。其次，結(jié)合知識(shí)點(diǎn)引入近幾年國(guó)內(nèi)外科學(xué)研究前沿理論、方法和科學(xué)故事，實(shí)時(shí)拓展和豐富教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)的認(rèn)同感，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新、探索思維能力，激發(fā)學(xué)生潛在的科學(xué)研究興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)邏輯思維和國(guó)際化視野，為從事生物學(xué)科學(xué)、教學(xué)、技術(shù)研究等方面的應(yīng)用型人才奠定了基礎(chǔ)。此外，在教學(xué)內(nèi)容中著重融入我國(guó)學(xué)者在頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表的最新研究成果作為主要的思政教育元素，豐富了學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識(shí)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了價(jià)值引領(lǐng)，堅(jiān)定了專業(yè)信念和肩負(fù)的新時(shí)代專業(yè)使命。

深度學(xué)習(xí)有利于學(xué)生利用已有的基礎(chǔ)知識(shí)，去學(xué)習(xí)構(gòu)建新知識(shí)體系，提高教學(xué)成效，讓學(xué)生成長(zhǎng)為《分子生物學(xué)》及其相關(guān)領(lǐng)域領(lǐng)軍人才打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。于是，我們通過讓學(xué)生撰寫一篇生活中與《分子生物學(xué)》相關(guān)的課程論文，鼓勵(lì)學(xué)生查閱中英文文獻(xiàn)，培養(yǎng)撰寫科學(xué)研究論文的能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的研究思路，為學(xué)生參加課外大學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)奠定基礎(chǔ)。

六 優(yōu)化考核方式

多年來(lái)我院《分子生物學(xué)》課程堅(jiān)持以自然班為單位實(shí)施小班授課，課堂上將傳統(tǒng)的講授法、多媒體演示和隨堂討論、提問相結(jié)合，加強(qiáng)過程管理，促進(jìn)學(xué)生的平時(shí)學(xué)習(xí)。

（一） 多個(gè)方面綜合評(píng)定平時(shí)成績(jī)

課程成績(jī)主要包含2個(gè)部分，分別為平時(shí)（占30%）和期末（占70%）閉卷考試成績(jī)。平時(shí)成績(jī)主要依據(jù)課堂小測(cè)、課程作業(yè)、課程論文等3個(gè)方面評(píng)定，每項(xiàng)各占10%?？记谥蛔鳛檎n程學(xué)習(xí)的基本要求從平時(shí)成績(jī)只減不加分，如出現(xiàn)無(wú)故遲到、缺課的情況按評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)減平時(shí)成績(jī)。通過鼓勵(lì)、引導(dǎo)學(xué)生撰寫課程論文，培養(yǎng)學(xué)生通過專業(yè)中英文文獻(xiàn)閱讀獲取新知識(shí)的能力和運(yùn)用查、閱、論的學(xué)習(xí)方法和綜合分析科學(xué)問題的能力。

（二） 通過考試進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生綜合分析思維

考試不僅是考核學(xué)生掌握知識(shí)和應(yīng)用能力的手段，也是加強(qiáng)和鞏固課程基礎(chǔ)知識(shí)的途徑。期末考試著重考核基本基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，考核綜合分析和研究思維能力。如結(jié)合新冠病毒疫情，讓學(xué)生分析COVID-19病毒中的分子生物學(xué)知識(shí)，如病毒基因組類型、檢測(cè)方法、測(cè)序技術(shù)等分子生物學(xué)知識(shí)。

七 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)的教育與信息技術(shù)的融合突飛猛進(jìn)，傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合線上教學(xué)的新模式已經(jīng)成為高等教育創(chuàng)新的熱點(diǎn)之一[3]。“互聯(lián)網(wǎng)+智慧教學(xué)”時(shí)代的到來(lái)，對(duì)我國(guó)的高等教育教學(xué)改革研究產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響[4]，教學(xué)依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)呈現(xiàn)出資源化、互動(dòng)化、數(shù)據(jù)化等特點(diǎn)。利用多樣化的教學(xué)方法組織更高效的教學(xué)活動(dòng)，培養(yǎng)面向未來(lái)、服務(wù)社會(huì)和國(guó)家戰(zhàn)略需求的德智體美勞全面發(fā)展的人才，需要教育者不斷探索和實(shí)踐。

分子生物學(xué)時(shí)代，本課程的發(fā)展歷史證明，分子生物學(xué)的核心知識(shí)理論體系——“中心法則”的主要理論和方法均來(lái)自于近半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)或生理學(xué)與醫(yī)學(xué)成果獎(jiǎng)。生物學(xué)學(xué)科的頂級(jí)雜志上高水平的學(xué)術(shù)研究成果是更新和發(fā)展分子生物學(xué)知識(shí)體系的源泉。

課程思政指以“立德樹人”作為所有課程基本教育目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)全面課程育人，在非思政理論課中融入思政教育，在傳授專業(yè)知識(shí)的同時(shí)傳輸思政知識(shí)[5]。課程思政是當(dāng)前高校大學(xué)生思想政治教育的新理念。2016年5月，中共中央、國(guó)務(wù)院發(fā)布的《國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略綱要》明確要求：“推動(dòng)教育創(chuàng)新，改革人才培養(yǎng)模式，把科學(xué)精神、創(chuàng)新思維、創(chuàng)造能力和社會(huì)責(zé)任感的培養(yǎng)貫穿教育全過程?！币虼?，提升大學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，既是時(shí)代發(fā)展的迫切需要，也是高等教育人才培養(yǎng)的應(yīng)有之義[6]。本世紀(jì)我國(guó)在生物學(xué)領(lǐng)域也取得了眾多令世界矚目的成果，在世界主流科學(xué)雜志上已不乏中國(guó)科學(xué)家的研究成果。在《分子生物學(xué)》教學(xué)中，注重將我國(guó)學(xué)者的科學(xué)研究成果內(nèi)化為教學(xué)內(nèi)容，由此豐富課堂、活躍課堂，落實(shí)“立德樹人”的根本任務(wù)是我們的使命和擔(dān)當(dāng)。