關于分子生物學教學改革的初探

◆李 璟 雷濘菲 彭書明 李 凜 陽小成 謝鴻觀

(成都理工大學材料與化學化工學院生物工程系)

關于分子生物學教學改革的初探

◆李 璟 雷濘菲 彭書明 李 凜 陽小成 謝鴻觀

(成都理工大學材料與化學化工學院生物工程系)

根據分子生物學課程和實驗教學過程中存在的問題,本文分別從分子生物學課程教學和分子生物學實驗教學的角度對該課程的教學方法改革進行了一些初探。

分子生物學 實驗教學 課程教學 改革

分子生物學自 20世紀 50年代以來就是生物學的前沿與生長點,主要研究的是生物大分子的結構和功能,并試圖根據化學和物理規律來解釋生命現象,是生命科學在發展的過程中產生的一門學科。分子生物學這門學科是高等院校生物專業開設的主干課程之一,其自身特點是:理論性強、符號名詞多、模型假說多、難懂難記。照本宣科式的教學方式很容易使學生對抽象的專業內容無法理解,教學效果不好,因此,需要我們大膽進行教學改革,采用引導,啟發,討論等教學手段,適應時代發展需要,培養學生良好的專業素質和獲取知識的能力。

一、分子生物學課程教學改革

1.分子生物學課程教學存在的問題

分子生物學的理論性很強,有一定難度,如果采用填鴨式教學的方法會大大遏制學生學習的興趣,影響學習積極性。另外,分子生物學的教材種類較多,有些是按照生物大分子的結構功能和應用等來編排的;有的是圍繞中心法則來編排的;有的是按照分子生物技術的類型來編排的,可能存在與基因工程,生物化學等課程相互重復,相互滲透的情況。

2.分子生物學課程教學改革的方案

(1)優化課程教學內容

分子生物學課程中設計生物大分子結構的內容可以適當簡化,避免課程之間的重復,分子生物學實際上是由生物化學延伸而來的,許多教材中重復了大量的生物化學中的有關內容,這部分內容講解時可以壓縮,而突出分子生物水平上的新知識,包括分子機制的原理,分子間相互作用關系,最新的分子生物學研究方法等核心內容。結合 Nature和 Science的最近研究成果,使學生了解目前國內外分子生物學最新的研究熱點。

(2)課程教學方法的改良

分子生物學的理論知識,例如 DNA復制,轉錄,翻譯;基因表達調控等內容抽象,由于這些生物大分子是看不見摸不著的,本身學生也只有一個模糊的認識,如果再加上生硬重復的轉錄復制等機制,更容易使學生聽得云里霧里,嚴重打擊其學習積極性。因此,必須結合多種教學方式,采用提問題,引出學生的思路,對一些日常生活中常見的現象,例如,父母與子女的長相為何很相似,刑偵案件通過血跡破案的原因,鐮刀型貧血病的產生機制,微生物為何生產出效果極佳的藥物等等,可以將這些內容作為一

個個的切入點,剖析其機制及理論的依據 (即教材內容),這些與生活和專業相關的話題可以激發學生的求知欲與好奇心,說明學好這門學科的實際意義。教師備課應依據教學內容要求、學生生活經驗積累,尋求有利于教學的生活案例,找到學科教學與生活教育的結合點,把學生感興趣的問題提示給學生。另外分子生物學課程中不乏經典的實驗發現和重要技術發明,此時要從探索發現的角度剖析這些重要發現和發明產生的偶然性與必然性,使學生能夠理解自然科學中的奧秘的發掘過程,學習科學家們的研究精神和方法,明白“授人以魚”不如“授人以漁”的道理。

(3)教學資料的整合

通過將每節課的主要內容整理發給學生,讓他們自己可以復習,提出問題后進行一一講解。課堂上對幻燈內容進行選擇性地研討,引發學生進行課堂討論,并安排學生組成興趣小組,擬定題目進行分組討論,最后在課堂上用幻燈講解自己的觀點,并將幻燈資料收集印發。

二、分子生物學實驗教學改革

1.分子生物學實驗教學存在的問題

分子生物學的理論性較強,如果實驗內容安排過少不利于理論知識的理解,目前理論學時與實驗學時的比例為 2.5:1,如果進行系統實驗需要更長的實驗學時,分子生物學的實驗試劑昂貴,實驗周期長,一般高校都受到實驗經費的限制,在此情況下,更需要高效地利用教學資源開展綜合性強的實驗。學生在課程實驗過程中,經常反應出內容過于單一,系統性不強的問題。

2.分子生物學實驗教學改革的方案

分子生物學實驗是解析分子生物學重要理論知識的手段。隨著社會各方面對學生動手能力、綜合素質和創新能力提出了更新、更高的要求。生物專業本科學生的實驗課程可以綜合性實驗為主,便于深入理解理論知識,在此基礎上引入一些具有設計性的實驗項目。通過開設綜合性實驗培養學生的綜合分析能力、實驗動手能力及查閱中外文資料的能力。通過開設設計性實驗的目的在于著重培養學生獨立解決實際問題的能力、創新能力、組織管理能力和科研能力。

(1)綜合性實驗教學方案改革

由于分子生物學與基因工程在實驗方面有較多重復的內容,可以結合專業特點將分子生物學實驗,基因工程實驗和其他專業課程實驗部分融合在一起,組合成有特色的生物專業綜合實驗。因為各個高校的生物專業各有側重點,包括環境,食品,植物,防疫等諸多方向,通過結合專業方向將分子生物學與其他專業方向課程實驗綜合起來,最后提交綜合實驗論文。生物專業學習的科目較多,課業較重,想要學好學精必須投入大量精力,如果教師在教學過程中結合課程的交叉性,設立系統性較強的綜合實驗,便于學生在頭腦中建立完整的專業框架。例如,食品發酵專業的綜合性試驗可以將:食品中幾種重要工業微生物的分離純化;微生物的 PCR鑒定及擴增產物的回收;克隆及轉化大腸桿菌實驗;質粒提取及定性定量分析;蛋白質SDS-PAGE電泳;利用分離純化的微生物進行發酵實驗等內容結合在一起建立系統的涵蓋分子生物學,基因工程,食品發酵的綜合性實驗課程。這部分內容主要結合的是專業基礎課程和專業課程的實驗,使學生真正體會學習到生物專業的應用性。

(2)設計性實驗教學方案改革

設計性實驗可由指導教師出題目、給方案、給實驗目的要求和實驗條件,由學生自己擬定步驟、自己選定儀器設備、自己處理數據。更進一步的設計性實驗則是在指導教師出題后,全部由學生自己組織實驗,甚至可以讓學生自己選題、自己設計,在教師的指導下進行,以最大限度發揮學生學習的主動性。例如,通過不同的方法對蠶豆進行脅迫處理,然后檢測某基因及表達水平的變化;或以原核細胞為主體,給予不同的條件處理,分析蛋白表達的變化等探究學習。雖然強調學生學習的自主性,但決不能放棄教師的指導和幫助。

綜合性實驗和設計性實驗根據具體情況進行調整,但分子生物學實驗課程與其他相關課程的結合對生物專業的學生更加系統地學習專業理論與技術是很重要的。

3.實驗教學方法的改革

如果沒有有效地利用方案,發揮方案的優勢,使學生對項目產生濃厚的興趣和主動性,實驗可能達不到理想的效果。根據具體情況,引入多種教學方式,如建立分子生物學實驗教學網絡平臺,及時交流實驗經驗體會,或者采用多媒體的教學方式,將原來死板、枯燥的實驗原理變得生動、具體、形象、逼真。這種集聲音、圖像、動畫及文字等與一體的多媒體教學方式也是生物學教學理想的教學方式之一。在實驗教學過程中,教師在講解時要有針對性地聯系相關專業理論知識,以加深學生的印象。實驗結束后不要僅僅通過實驗報告和考勤評價學生的實驗技能,而應根據其實驗思路,實驗操作,解決問題的能力,團隊協作能力等方面進行綜合評價。除此之外在暑假期間鼓勵學生從事開放實驗的訓練,提高學生的實驗技能,使實驗教學質量能夠不斷提高。

分子生物學教學改革是一項系統的改革,涉及到很多相關課程。目前我們還處于摸索和實踐的階段,教師任重道遠,需要不斷提高自身業務水平,不斷探索,不斷實踐,不斷創新,不斷總結,把教學工作開展得更生動活潑,更有效果,為國家培養出更多高素質的生物技術人才。

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