茶學(xué)碩士研究生分子生物學(xué)課程設(shè)計

瞿嬌嬌 曹威 鄒曉 周葉鳴

摘 要： 隨著分子生物學(xué)在各個學(xué)科之間的廣泛應(yīng)用，其基本理論及操作技術(shù)已經(jīng)成為茶科學(xué)研究中必不可少的方法之一，如茶樹種質(zhì)資源研究、茶樹植物保護(hù)、茶葉加工及功能成分保健機理研究等各領(lǐng)域。為使茶學(xué)碩士研究生更系統(tǒng)地掌握分子生物學(xué)理論和方法，能熟練地將分子技術(shù)應(yīng)用于具體的科研試驗，以貴州大學(xué)茶學(xué)院茶學(xué)碩士點為例，針對當(dāng)前開設(shè)的分子生物學(xué)課程中普遍存在的理論課程結(jié)構(gòu)體系松散、與茶產(chǎn)業(yè)應(yīng)用聯(lián)系不緊密、實驗課程比例嚴(yán)重不足等實際問題，有針對性地開展課程的教學(xué)內(nèi)容改革探索。基礎(chǔ)理論知識部分，通過基礎(chǔ)知識結(jié)構(gòu)重組、設(shè)置主題教學(xué)、小組自主學(xué)習(xí)等靈活的教學(xué)方式吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，逐步夯實學(xué)生的理論基礎(chǔ)知識。圍繞分子生物學(xué)在茶葉生產(chǎn)、加工等方面的具體應(yīng)用，突出實驗教學(xué)內(nèi)容和實踐項目設(shè)計，注重學(xué)生知識運用和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。通過多方面的課程改革措施來綜合提升該課程的教學(xué)質(zhì)量和效果，促進(jìn)茶學(xué)碩士培養(yǎng)的高質(zhì)量發(fā)展。

關(guān)鍵詞：茶學(xué)；分子生物學(xué)；課程設(shè)計；教學(xué)改革

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1795（2024）01-0137-05

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.01.024

0 引言

20 世紀(jì)中期以來，分子生物學(xué)正在各個學(xué)科之間快速廣泛滲透，相互促進(jìn)，不斷深入和發(fā)展，從微觀尺度、分子水平和細(xì)胞水平等不同層次深入探索各種生物學(xué)現(xiàn)象，為生物的起源和發(fā)展研究提供了有力工具[1]。茶學(xué)也不例外，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的需要，茶樹分子生物學(xué)顯現(xiàn)出越來越強的支撐作用[2-3]。目前，茶樹分子生物學(xué)研究已成為茶學(xué)研究中最活躍和進(jìn)展最快的一個領(lǐng)域[4]。如利用分子技術(shù)構(gòu)建茶樹育種的新技術(shù)平臺、充分挖掘豐富的優(yōu)異茶樹種質(zhì)資源、研究茶樹抗性特性、分析茶樹功能基因的作用機理、闡明茶葉和人類健康的關(guān)系等。這些研究是提升茶產(chǎn)業(yè)核心競爭力、促進(jìn)茶產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高質(zhì)量發(fā)展的必要前提。目前，分子生物學(xué)理論和技術(shù)的進(jìn)展日新月異，這也為茶學(xué)在茶樹品種的篩選鑒定、生產(chǎn)、機理研究和綠色防控等方面帶來新的發(fā)展契機。因此，分子生物學(xué)課程被很多高等院校的園藝學(xué)、林學(xué)及茶學(xué)等相關(guān)專業(yè)列為基礎(chǔ)課程，對學(xué)生從事科學(xué)研究、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等工作具有顯著的支撐和促進(jìn)作用[5]。

研究生教育是茶學(xué)教育體系中最高層次的教育，是茶學(xué)創(chuàng)新體系中最重要的創(chuàng)新執(zhí)行主體[6]。但隨著近年來我國研究生招生教育規(guī)模的不斷擴大，使得茶學(xué)研究生的生源更廣，不同學(xué)科交叉、專業(yè)背景不同造成了研究生的基礎(chǔ)水平參差不齊；加之研究生的培養(yǎng)方案沒有針對性，制約著高質(zhì)量茶學(xué)研究生教育的發(fā)展[7]。目前國內(nèi)外高校開設(shè)的茶學(xué)研究生培育方案中，分子生物學(xué)課程或植物分子生物學(xué)課程通常是作為學(xué)位課程設(shè)置的，但只是通識性常規(guī)教學(xué)，沒有突出茶學(xué)專業(yè)特色和學(xué)科特點。如貴州大學(xué)的茶學(xué)碩士點包含3 個專業(yè)：園藝學(xué)、農(nóng)藝與種業(yè)及生物與醫(yī)藥，開設(shè)的分子學(xué)課程為現(xiàn)代分子生物學(xué)課程，教學(xué)大綱參照生物學(xué)專業(yè)進(jìn)行編制，共54 個學(xué)時、3 個學(xué)分。這也導(dǎo)致了課程內(nèi)容較為艱深復(fù)雜、與茶學(xué)專業(yè)相關(guān)性較少，基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生經(jīng)常反饋理解困難或是與實際應(yīng)用聯(lián)系不緊密。同時，實踐教學(xué)僅開展前沿文獻(xiàn)解讀，并沒有設(shè)置開放實驗課程及茶學(xué)研究的相關(guān)科研訓(xùn)練項目，這使得學(xué)生進(jìn)入研二學(xué)習(xí)后，其科研內(nèi)容涉及分子生物學(xué)課程時不能很好地根據(jù)具體的選題內(nèi)容來制定合理的實驗方案并予以執(zhí)行，經(jīng)常在論文開題環(huán)節(jié)中出現(xiàn)分子方法和技術(shù)的常識性錯誤。主要原因是由于分子生物學(xué)課程沒有達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。另一方面，為適應(yīng)茶產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，茶學(xué)碩士研究生人才培養(yǎng)質(zhì)量的要求也向創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型的高級專業(yè)人才轉(zhuǎn)變[8]。因此，現(xiàn)行的茶學(xué)分子生物學(xué)課程急需進(jìn)行調(diào)整和改革，從而提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生綜合素質(zhì)，以滿足新形勢下茶產(chǎn)業(yè)對人才知識和能力的客觀需求。

為了凸顯分子生物學(xué)課程在茶生產(chǎn)過程中的實際應(yīng)用作用，打造茶學(xué)碩士研究生的特色課程，將分子生物學(xué)基礎(chǔ)知識與茶科學(xué)研究的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新融合，從2020 級開始設(shè)計貴州大學(xué)茶學(xué)碩士研究生的現(xiàn)代分子生物學(xué)課程方案和實驗項目。通過課程改革，希望培養(yǎng)學(xué)生扎實的分子生物學(xué)理論基礎(chǔ)、熟練掌握相關(guān)實驗技能，從而對分子生物學(xué)與茶產(chǎn)業(yè)之間的關(guān)聯(lián)及在該學(xué)科中的創(chuàng)新應(yīng)用有更深入地認(rèn)識，培養(yǎng)解決實際問題的能力和創(chuàng)新思維。

1 課程存在問題

1.1 與學(xué)科專業(yè)聯(lián)系不強

根據(jù)教學(xué)大綱，目前分子生物學(xué)課程使用的主要參考教材是朱玉賢主編的《現(xiàn)代分子生物學(xué)》（第5 版）[8]。教材內(nèi)容對染色體結(jié)構(gòu)、DNA 復(fù)制形式與特點、DNA 轉(zhuǎn)座、遺傳密碼的破譯、蛋白質(zhì)合成和運轉(zhuǎn)、基因表達(dá)調(diào)控原理、癌癥與癌基因活化、癌癥主要現(xiàn)代療法、人類免疫缺陷病毒分子機制及基因組與比較基因組學(xué)等現(xiàn)代分子生物學(xué)中的重大問題作了全面系統(tǒng)的分析；側(cè)重點及案例分析均是以微生物、動物或人為主，與茶學(xué)關(guān)聯(lián)極少，學(xué)生學(xué)習(xí)時往往找不到落腳點。另外，分子生物學(xué)課程知識點較多、過程比較抽象，知識點相對精深而且容易混淆；加之很多學(xué)生在本科階段并未選修分子生物學(xué)，前期基礎(chǔ)較薄弱[9]。因此，僅參考生物學(xué)方向的分子生物學(xué)教材，沒有根據(jù)茶學(xué)研究特色重新對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行大綱編制和課程內(nèi)容重組，會使課程結(jié)構(gòu)變得松散而艱深（如真核生物基因表達(dá)的調(diào)控），調(diào)動不了學(xué)生的積極性，導(dǎo)致教師花了大力氣去講授，但學(xué)生把握不了知識框架和重點，將知識點進(jìn)行實踐應(yīng)用比較困難。

1.2 實踐教學(xué)占比不足

分子生物學(xué)課程是一門實踐操作性極強的學(xué)科，故課程還應(yīng)該包含有系列配套的分子實驗教學(xué)。但目前茶學(xué)院設(shè)置的分子生物學(xué)課程的常規(guī)教學(xué)模式主要是以理論教學(xué)為主，實踐教學(xué)比例相對不足。課程設(shè)計缺乏與茶學(xué)相關(guān)的核心實踐內(nèi)容的綜合設(shè)計、案例解析中知識的擴展延伸沒有體現(xiàn)高階性等。如隨著研究生規(guī)模的擴大，茶學(xué)研究生招生跨學(xué)科、跨專業(yè)現(xiàn)象普遍[10]。盡管跨學(xué)科的人才具有交叉的知識背景，知識面更寬泛，但對于分子生物學(xué)相關(guān)知識體系的掌握相對欠缺，特別是茶學(xué)的基礎(chǔ)知識更是薄弱。因此，很有必要增加實踐教學(xué)的比例。

目前分子生物學(xué)技術(shù)主要應(yīng)用于茶學(xué)的熱點方向：探討茶樹特別是新梢中特征性次級代謝產(chǎn)物的合成代謝途徑、功能結(jié)構(gòu)及在茶葉加工及貯藏過程中的轉(zhuǎn)化規(guī)律；茶樹基因組、特異性茶樹種質(zhì)資源代謝組、茶葉加工過程代謝譜及茶葉品質(zhì)功能基因挖掘等領(lǐng)域[11-13]。在相關(guān)的理論章節(jié)和實驗設(shè)計過程中，可先系統(tǒng)講授基礎(chǔ)知識，再與學(xué)生各自導(dǎo)師相關(guān)的科研工作相結(jié)合，可以針對性地引導(dǎo)學(xué)生了解目標(biāo)領(lǐng)域的研究概況及所涉及的分子生物學(xué)技術(shù)。另外，通過有針對性的實驗設(shè)計和實施，學(xué)生既能加深對基礎(chǔ)知識的理解，掌握后期論文實施所需相關(guān)的分子生物學(xué)技術(shù)，同時進(jìn)一步明確分子生物學(xué)在茶產(chǎn)業(yè)中的具體運用。這樣的課程設(shè)置既拓展了學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展動向，又使得與專業(yè)知識之間的關(guān)聯(lián)更加順暢。

2 課程改革主要內(nèi)容

2.1 課程定位

通過課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握系統(tǒng)的現(xiàn)代分子生物學(xué)知識及技術(shù)體系、分子生物學(xué)研究思路和方法，以及學(xué)科整體發(fā)展趨勢，加強學(xué)習(xí)過程管理和學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為使學(xué)生快速開展科研工作，在著力構(gòu)建學(xué)生的分子生物學(xué)基礎(chǔ)理論知識體系的同時，還應(yīng)將分子生物學(xué)的經(jīng)典理論和前沿進(jìn)展融入茶學(xué)專業(yè)，合理引入實際科研案例進(jìn)行教學(xué)，保證學(xué)生所學(xué)知識與茶學(xué)的關(guān)聯(lián)性，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和跨學(xué)科應(yīng)用理念。除此之外，還應(yīng)將分子生物學(xué)在茶葉深加工與生物活性、茶葉生物化學(xué)、茶樹生理生態(tài)和病蟲害研究等方面發(fā)揮的作用作為教學(xué)主線貫穿整個教學(xué)環(huán)節(jié)，加強知識體系的邏輯構(gòu)建。教學(xué)模式上突出學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，以學(xué)生為主體，加重實踐教學(xué)模塊的比例，靈活利用導(dǎo)師引導(dǎo)學(xué)習(xí)、突出模塊化學(xué)習(xí)及個性化學(xué)習(xí)方案的制定等先進(jìn)教學(xué)方法，著力提高學(xué)生個體學(xué)習(xí)的側(cè)重點，充分調(diào)動學(xué)生的積極主動性，從而提高學(xué)習(xí)效率[14]。

2.2 教學(xué)內(nèi)容重組

遵循研究生系統(tǒng)知識體系的構(gòu)建和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的規(guī)律，根據(jù)實際需要設(shè)計教學(xué)大綱，將本課程原有的包括染色體與DNA、生物信息的傳遞（上、下）、分子生物學(xué)研究法（上、下）、原核基因表達(dá)調(diào)控、真核基因調(diào)控、基因與比較基因組學(xué)共8 章的大綱教學(xué)內(nèi)容整合為4 個部分，如表1 所示。

2.2.1 基礎(chǔ)知識部分

包括染色體與DNA、生物信息的傳遞（從DNA到RNA）、生物信息的傳遞（從mRNA 到蛋白質(zhì)），構(gòu)建分子生物學(xué)的基礎(chǔ)知識框架。教學(xué)內(nèi)容全部以課堂教學(xué)形式進(jìn)行講授，大綱中所涉及的案例均以茶樹栽培和茶葉加工過程進(jìn)行展示。加重平時成績的權(quán)重、靈活使用翻轉(zhuǎn)課堂、啟發(fā)性問題討論、隨堂思維導(dǎo)圖的繪制及布置思考型作業(yè)等方式幫助學(xué)生構(gòu)建基礎(chǔ)知識的邏輯框架，啟發(fā)學(xué)生的“探究意識”。

2.2.2 綜合知識部分

包括分子生物學(xué)研究法（DNA、RNA 及蛋白質(zhì)操作技術(shù)）、基因功能研究技術(shù)、基因組和其他組學(xué)研究及原核和真核基因的表達(dá)調(diào)控。教學(xué)內(nèi)容以案例展示、問題驅(qū)動的文獻(xiàn)解讀教學(xué)為主，注重經(jīng)典知識的更新，并引入茶學(xué)前沿領(lǐng)域發(fā)展最新研究熱點和趨勢動向（如茶樹植物保護(hù)的分子技術(shù)進(jìn)展等），拓展學(xué)生的視野，激發(fā)學(xué)生將知識進(jìn)行實際應(yīng)用的興趣。

2.2.3 操作方法訓(xùn)練部分

主要圍繞目前茶學(xué)院正在開展的研究項目內(nèi)容設(shè)置6 個分子生物學(xué)開放實驗項目，包括常規(guī)分子操作、茶學(xué)主要研究方法，如常見的基因克隆、生物信息學(xué)分析、質(zhì)粒構(gòu)建和基因表達(dá)量測定等實驗內(nèi)容。材料均與茶樹相關(guān)，難度從易到難進(jìn)行設(shè)計，以教師進(jìn)行原理講解和操作演示為輔，學(xué)生通過分組操作，并對具體實驗結(jié)果進(jìn)行總結(jié)分析為主。注重引導(dǎo)學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論知識與實驗技術(shù)之間的聯(lián)系，思考科學(xué)研究的方法與內(nèi)在邏輯，培養(yǎng)實踐創(chuàng)新能力。

2.2.4 個性化學(xué)習(xí)部分

要求學(xué)生與導(dǎo)師事先進(jìn)行未來研究方向的討論，根據(jù)研究方向與內(nèi)容列出需要掌握的分子生物學(xué)知識點、重要文獻(xiàn)和所需的分子技術(shù)清單。根據(jù)學(xué)習(xí)清單，鼓勵學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)主題并進(jìn)行相關(guān)知識點的查新、總結(jié)、匯報和評比，培養(yǎng)學(xué)生的語言表達(dá)、邏輯思維、組織能力等。此外還鼓勵學(xué)生結(jié)合學(xué)習(xí)主題開展研究生創(chuàng)新訓(xùn)練項目申請練習(xí)，培養(yǎng)研究生的科研思維、訓(xùn)練科學(xué)寫作和提升創(chuàng)新能力。

2.3 教學(xué)實施設(shè)計

2.3.1 基礎(chǔ)知識教學(xué)

本課程的基礎(chǔ)知識和綜合知識部分教學(xué)均體現(xiàn)以學(xué)生為主的理念。根據(jù)茶學(xué)研究生的培養(yǎng)方案，參考生物學(xué)、農(nóng)學(xué)和林學(xué)等方向的多種教材，充分利用茶學(xué)院的科研素材，制定教學(xué)目標(biāo)和大綱。通過對課程設(shè)計、教案和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行革新，提高茶學(xué)研究生分子生物學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。課堂講授綜合應(yīng)用BOPPPS、翻轉(zhuǎn)課堂等多種教學(xué)方式展開，充分利用慕課、移動教學(xué)平臺等豐富線上教學(xué)資源引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)[15]。另外，講授的內(nèi)容全部聯(lián)系茶學(xué)研究，提升學(xué)生對分子生物學(xué)與本專業(yè)聯(lián)系的直觀感受。建立良好的課程教學(xué)評價體系，積極通過課堂評價軟件及時對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式進(jìn)行討論和評估，不斷根據(jù)教學(xué)效果和學(xué)生反饋進(jìn)行調(diào)整，改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量[16]。

2.3.2 實踐教學(xué)

實踐教學(xué)包括基礎(chǔ)分子技術(shù)操作訓(xùn)練部分教學(xué)和綜合科研能力培養(yǎng)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力，便于學(xué)生后期快速開展科研實驗。整合之后的基礎(chǔ)實驗技能訓(xùn)練部分共包含6 組實驗，以茶樹為材料，涵蓋DNA、RNA 和蛋白質(zhì)操作技術(shù)，包括PCR技術(shù)、DNA 和RNA 的提取、基因克隆、cDNA 的合成及載體構(gòu)建，均是為了加強分子生物學(xué)理論在實踐中的應(yīng)用，并鞏固和加深對基礎(chǔ)知識的理解。另外，為提高研究生的科研素養(yǎng)，具有一定文獻(xiàn)研讀、總結(jié)分析問題的能力，課程設(shè)置個性化學(xué)習(xí)部分，充分利用導(dǎo)師指導(dǎo)、教師團答疑及學(xué)習(xí)匯報、討論等多種途徑開展。著力培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、團結(jié)協(xié)作、語言表達(dá)等綜合素質(zhì)。

2.4 課程評價體系

通常研究生的課程考核均比較靈活，是檢驗學(xué)生對專業(yè)知識掌握程度的主要手段，包括理論知識考試、課程論文提交、小組討論考核等。但任何單一的考核方式遠(yuǎn)不能達(dá)到教學(xué)目的，如理論考試不能體現(xiàn)研究生的綜合能力水平，課程論文提交方式存在學(xué)生為應(yīng)付考核、隨意從文獻(xiàn)上復(fù)制拼湊論文、甚至一篇論文同時應(yīng)付幾門課程考核等問題。為了全面評估教師的教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，促使學(xué)生靈活應(yīng)用該學(xué)科技術(shù)解決茶產(chǎn)業(yè)中的實際問題，并培養(yǎng)學(xué)生探索科學(xué)研究的興趣，茶學(xué)研究生的分子生物學(xué)課程增加了平時學(xué)習(xí)情況和實踐能力方面的考核比例，課程考核指標(biāo)包括課堂參與度、實驗技能表現(xiàn)、實驗設(shè)計和項目申請書撰寫等多個方面，如表2 所示。

3 課程改革實施后效果與評價

課程改革的效果并不能立竿見影，而是會延伸到整個研究生階段，但教學(xué)效果還是有所改觀。目前的課程改革只覆蓋了兩屆研究生，對教改實施后年級的期末分?jǐn)?shù)進(jìn)行了統(tǒng)計。由表3 可知，自從2020 級開始實施課程全面改革以來，茶學(xué)相關(guān)專業(yè)學(xué)生的平時成績和期末成績有所提升；總成績一項中，2021 級與2019 級之間達(dá)到了顯著性差異。考核體系中，平時成績占比提升至60%，這使得學(xué)生的課堂參與性和積極性均有提高。在平時授課過程中，學(xué)生對于自己即將要用到的知識和方法更感興趣，往往討論也更加熱烈。另外，課程改革的效果還體現(xiàn)在研究生的論文開題培養(yǎng)環(huán)節(jié)。在學(xué)生的開題報告中研究方法這部分，有關(guān)分子生物學(xué)方法和技術(shù)的應(yīng)用和表述的錯誤率明顯下降，其嚴(yán)謹(jǐn)性也大有改觀。這從側(cè)面證明了研究生對分子生物學(xué)中經(jīng)典理論和實驗技術(shù)的掌握均有了很大程度的提升，課程改革對于研究生的高質(zhì)量培養(yǎng)很有必要性。

4 結(jié)束語

分子生物學(xué)課程一直是茶學(xué)相關(guān)專業(yè)研究生培養(yǎng)方案中的重要學(xué)位課程。貴州大學(xué)茶學(xué)碩士點設(shè)立時間不長，茶學(xué)研究的學(xué)術(shù)水平與科研能力與國內(nèi)具有重要影響力的茶葉教學(xué)或科研單位還存在一定差距。因此研究生的基礎(chǔ)能力與素質(zhì)培養(yǎng)是提升學(xué)校茶學(xué)科影響力的關(guān)鍵因素之一。從前期分子生物學(xué)課程的教學(xué)調(diào)研結(jié)果來看，問題主要集中在：學(xué)生前期基礎(chǔ)薄弱、基礎(chǔ)知識比較抽象、學(xué)習(xí)難度較大；教學(xué)沒有針對性和茶學(xué)特色，學(xué)生對分子技術(shù)的實際應(yīng)用難以建立聯(lián)系；沒有充分掌握專業(yè)所需的分子生物學(xué)技術(shù)等。為加強茶學(xué)碩士研究生分子生物學(xué)課程的建設(shè)，解決教學(xué)過程中的突出問題，以茶學(xué)研究生為研究對象，對分子生物學(xué)課程及時進(jìn)行改革和優(yōu)化，聯(lián)系研究生科研工作的實際需求，教學(xué)方式由原來的單純講授式教學(xué)向綜合教學(xué)方式轉(zhuǎn)變。

培養(yǎng)研究生的科研創(chuàng)新能力是分子生物學(xué)課程的核心目標(biāo)。通過重新編排優(yōu)化后的課程設(shè)計，可以夯實研究生的分子生物學(xué)基礎(chǔ)知識，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生建立分子生物學(xué)技術(shù)與各自研究內(nèi)容的聯(lián)系。使學(xué)生明晰課程目的，進(jìn)而重視課程學(xué)習(xí)、產(chǎn)生學(xué)科興趣，為后續(xù)的學(xué)習(xí)和研究工作奠定堅實基礎(chǔ)，促進(jìn)學(xué)生知識、能力和素質(zhì)的全面提高，以滿足茶產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展需求。