分子生物學課程教學改革初探

全妙華, 胡 興, 魏 麟, 付 明

(懷化學院生命科學系,湖南懷化 418008)

分子生物學是從分子水平研究生命本質的一門新興邊緣學科,它以核酸和蛋白質等生物大分子的結構及其在遺傳信息和細胞信息傳遞中的作用為研究對象,是當前生物科學中發展最快,并且正在與其它學科進行廣泛交叉和滲透的前沿研究領域.分子生物學的發展為人類認識生命現象帶來了前所未有的機會,也為人類利用和改造生物創造了極為廣闊的前景.《分子生物學》是各綜合院校、師范院校和農林醫院校生物類相關專業的一門重要的專業基礎課,也是我院生命科學系生物工程和生物科學專業的一門必修的主干專業基礎課.近年來,隨著分子生物學發展的突飛猛進,其新理論、新方法、新技術層出不窮,知識更新快,而且內容多,抽象性、理論性強,學生普遍感到不易理解,記憶難,分子生物學教學工作者也為之頭痛,從而成為教學中急需解決的問題.為此,我院分子生物學課程組針對教學中存在的主要問題,開展了課程教學改革探索與實踐,在此談幾點膚淺認識.

1 《分子生物學》教學中存在的主要問題

分子生物學是20世紀中期發展起來的一門新興邊緣學科,其中細胞學、遺傳學和生物化學是其發展的三大支撐學科,主要研究內容包括核酸、蛋白質等生物大分子的結構和功能、基因表達調控、基因組與功能基因組以及分子生物學方法(如DNA重組技術)等.從研究內容來看,分子生物學與這些學科之間聯系緊密,相互交叉滲透,導致這些課程教學內容存在部分重復等問題.隨著生物學與物理學、化學等學科之間廣泛滲透,相互促進,不斷深入和發展,極大地促進了分子生物學迅猛發展,分子生物學新理論、新方法、新技術不斷涌現,使教學中諸多矛盾凸顯.對于地方院校來說,由于開設該課程教學時間較短,課程體系設置還不夠完善,缺乏經驗,以及受實驗條件、師資等因素限制,問題尤為突出,主要表現在以下幾個方面：第一,理論課教學內容系統性不強,并且使用的教材知識明顯滯后于學科發展;第二,內容抽象,教學中存在重理論輕實踐等問題,使學生普遍感到不易理解,記憶難;第三,實驗項目較簡單,而且缺乏系統性,與專業培養目標聯系不夠緊密;第四,教學方式方法過于單一,教學效果不佳,等等.

2 改革的具體措施

2.1 整合與優化教學內容,體現學科知識的系統性和前瞻性

針對分子生物學與遺傳學、細胞學、生物化學等多門學科相互滲透、聯系,存在重復內容,基本知識系統性不強,以及新的分子生物學方法技術不斷涌現,知識更新快,使“傳統教材”知識明顯滯后于學科發展等問題.教學中我們緊跟學科發展前沿,結合專業培養目標,精選朱玉賢主編的《現代分子生物學》(第3版)作為教材,并且參照國內其它優秀教材及國外原版教材,如《GeneⅧ》、《Molecular Biology》等資料,對部分教學內容進行了調整.特別是將生物化學與分子生物學的內容進行了整合和優化,合理取舍了一些教學內容,制定了切實可行的教學方案,有效地避免重復教學.如“染色體與DNA”章節中刪除了DNA分子組成、結構與功能,染色體的壓縮包裝機制等,將“基因發育”章節調至遺傳學,將遺傳信息傳遞(轉錄與翻譯)內容調至分子生物學課程講解等.這樣,使分子生物學理論課教學內容在保留遺傳信息(DNA)的復制、轉錄、翻譯、基因表達調控以及分子生物學方法技術等基本知識體系基礎上,及時補充新成果、新方法、新技術,不僅使學生掌握了分子生物學系統的基本知識體系,又及時了解學科發展前沿動態.

2.2 改革教學方法,提高教學實效

教學中注重將“理論聯系實際”、“講見解講思路”、“循序漸進”等[1,2]基本教學方法融入到課程教學的各個環節,同時重視科學發現過程,重視知識點間的相互聯系,啟發學生思維,培養學生獲取知識及其綜合分析能力,不斷提高教學實效.具體措施如下：

第一,針對學生以往學習中存在眼高手低、理論聯系實踐能力差及綜合分析問題能力不強等問題,教學中注意充分挖掘有關研究熱點及應用性較強的知識點,并且注重相關知識點、章節、理論與實驗實踐之間的聯系,以及跨學科之間的相互聯系,如講解“雙向電泳技術”時,可結合生物化學、分子生物學和生物信息學等學科相關內容擬出如下研究思路：“蛋白質樣品制備→等電聚焦→聚丙烯酰胺凝膠電泳→凝膠染色→挖取感興趣的蛋白質點→膠內酶切→質譜分析確定多肽指紋圖譜或部分氨基酸序列→利用數據庫確定蛋白”,拓寬思維,培養學生的理論聯系實際和邏輯思維能力,以及綜合問題和運用知識解決問題的能力.

第二,根據教學內容特點,采用形式多樣的教學方式,提高教學實效.緊跟學科發展前沿,及時補充新的研究成果,結合相關知識點穿插介紹一些新方法、新技術,開展miRNA、siRNA等RNA技術、癌基因、抑癌基因、基因治療等相關研究熱點專題講座等.

第三,教學中重視科學發現、假說及其實驗證據等方面內容,不僅講授相關理論性知識,而且介紹前人的發現經過,以培養學生科研意識和創新思維.比如,在緒論部分講解分子生物學發展歷程時,介紹美國科學家Watson和英國科學家Crick提出“DNA雙螺旋結構模型”的研究背景及實驗例證等,起到了既教書又育人的教學效果.

第四,“授之以魚并授之以漁”.在日益發展的信息時代,教學中重視學生從網絡獲取知識能力的培養.使學生學會利用“高校圖書館”、“CNKI期刊全文數據庫”等中文期刊文獻數據庫和“Science Direct”、“Springer Link”等外文期刊文獻數據庫,還介紹了分子生物學相關網站,如分子生物學實驗操作(http://www.accessex-cellence.org)、分子生物學信息網 (http://202.114.65.51/fzjx/fzswx/)、基 因 庫 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/web/search/index.html)、基因信息綜合數據庫(http://bioinfo.weizmann.ac.il/cards)、蛋白質序列分析(http://expasy.org/tools),以及常用分析軟件,如DNA序列分析軟件(Lasergene 6)、系統進化樹分析軟件(MEGA 5.05)等.

第五,近年來,高等教育大力倡導雙語教學,旨在培養一批能熟練運用英語的專業人才.結合我院生源特點與師資力量,在教學中堅持將重要的專業術語、關鍵詞及相關重要新成果文獻資料等內容均給出相應的英文,如基因表達調控(gene regulation)、cDNA末端的快速擴增(rapid amplification of cDNA ends,RACE)、可讀框(open readingframe,ORF)等,即嘗試“應用簡單型雙語教學”[3].在06-09級生物工程和生物科學專業分子生物學的期末試卷中均安排15～20分的分子生物學專業名詞解釋英語試題,參加考試的600余名同學平均得分率約為80%,成績較好,為學生考研深造或相關就業工作打下了一定基礎.

2.3 整合與優化實驗項目,促進應用型和創新型人才培養

在以往分子生物學實驗教學中,由于開設的實驗項目較簡單、系統性不強以及與基因工程部分實驗內容存在交叉重復等原因,不僅沒有充分地調動學生的實驗積極性和激發創造性思維,而且使學生沒有掌握分子生物學基本實驗方法和操作技能,沒有達到教學大綱規定的教學目標,影響了人才培養質量.針對以往實驗教學中存在的突出問題,結合我院生命科學系實驗條件,我們對原有實驗項目進行了調整和優化,如在實驗項目設置上減少驗證性單一實驗,開設設計性與綜合性實驗項目.考慮到原有基因工程實驗與分子生物學實驗存在部分交叉重復內容,從2010級開始將基因工程實驗與分子生物學實驗整合成一門“分子生物學與基因工程大實驗”,使分子生物學實驗技術與基因工程實驗技術、整體研究思路融為一體,如開設目的基因分離、載體的構建與連接及遺傳轉化與鑒定等方面實驗,各部分內容既相對獨立性,又彼此相互聯系,不僅避免了相關重復實驗,節省了課時,而且提高了學生綜合分析問題的能力,增強了教學實效,提高了人才培養質量.

為適應我校“三位一體”人才培養模式改革的要求,結合課程論文、學年論文及教師科研,在實驗教學中讓本科生根據教師給定的題目或研究方向,自主設計試驗流程和開展實驗研究,不僅激發了學生的研究興趣和熱情,而且培養了學生綜合運用知識能力和基本科研實驗研究技能,取得了較好的教學效果,提高人才培養質量.

3 結語

綜上所述,在積極響應教育部推行“高等教育面向21世紀教學內容和課程體系改革計劃”項目下,結合我院生命科學系實驗條件和專業培養目標特點,從分子生物學課程教學內容、教學方法及優化實驗項目等方面進行了有益的探索和實踐,積累了教學經驗,提高了教學實效,不僅使學生熟練掌握了分子生物學基礎理論知識,得到了較專深的專業基本技能訓練,而且增強了運用知識分析問題和解決問題的能力.然而,教學改革永無止境,在分子生物學課程網站建設等方面還有待完善,我們將繼續努力將工作做得更好.

[1]葉 瀾.教育概論[M].北京：人民教育出版社,1995.

[2]朱德全.教育學概論[M].成都：西南師范大學出版社,2003.

[3]沈文飚,楊志敏,聶 理,等.農業院校生物化學雙語教學的嘗試與思考[J].高等農業教育,2003,(10)：57-59.