分子生物學課程教學改革初探

武曉英 喬宏萍 張猛 吳麗華 郝雪峰

摘要：文章總結(jié)了在十余年分子生物學教學過程中，不斷開展的對教師自身綜合素質(zhì)和能力、教學內(nèi)容、教學方法和教學手段的改革探索，旨在提高分子生物學的教學效果。實踐證實，新的教學模式，在傳授學生專業(yè)知識的同時，激發(fā)了學生的學習興趣，改進了學生的學習方法，也逐步提高了學生的自主學習能力，從而滿足了社會對高素質(zhì)創(chuàng)新型生物人才的需求。

關鍵詞：分子生物學；課程教學；改革研究；創(chuàng)新生物學人才

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）26-0128-03

前言：

分子生物學的目標是在分子水平上闡明細胞活動的規(guī)律，從而揭示生命的本質(zhì)[1]。雖然它在生物類專業(yè)課程體系中充當著重要角色，對生命科學的發(fā)展起著至關重要的作用，但是分子生物學的教學卻因為課程內(nèi)容多，學科交叉廣，理解難度高，信息量大，知識更新快而使教學效果差強人意，集中表現(xiàn)為教師授課難和學生學習難。這種現(xiàn)狀不但困擾著老師和同學，也與大學培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的目標不相適應。如何克服分子生物學課堂教學的“瓶頸”？本人在從事十多年的分子生物學教學過程中，努力研究和探索多種形式的教學改革，力求提升教學效果和教學質(zhì)量。

一、教學內(nèi)容的合理組織

分子生物學的教學除了選用好的教材，制定完善的教學大綱，如何組織教學內(nèi)容是教學的一個非常重要環(huán)節(jié)[2]。教學內(nèi)容呈現(xiàn)給學生的應該是完整、清晰的、有層次、條理的知識。我們在組織教學的過程中，首先從提高自身學科素養(yǎng)著手。“一本教材書，數(shù)種參考書”，除分子生物學國內(nèi)、國外各類版本外，與分子生物學相互交叉和滲透的其他學科，如細胞生物學、生物化學、遺傳學，我們也都進行了系統(tǒng)的學習和強化，不斷夯實專業(yè)知識、拓展專業(yè)領域，基本構(gòu)建了分子生物學完整的知識體系，具備了對教材處理的前提。既避免了教學中各學科的重復，也進一步凝練了知識。此外，我們還通過網(wǎng)絡教學平臺向全國優(yōu)秀教師學習，在不斷的探索中總結(jié)出了教學內(nèi)容合理組織的一些思路。

1.思維導學模式。在DNA復制教學環(huán)節(jié)，知識點多，并且較分散，很容易在教學中造成學習困難和知識混淆的現(xiàn)象，針對這章教學的特點，我們采用了思維導學模式，收到了非常好的教學效果。

2.重點、難點解讀。本科教學形式多樣化，也更提倡學生的自主學習，但并不是淡化了教師的教學，反而對教師提出了更高的要求[3]。教師必須圍繞每堂課的教學目的，合理組織和引導學生理解并掌握教學的重點和難點內(nèi)容。

比如在講解染色體端粒末端修復機制中，教師首先要從教材的知識結(jié)構(gòu)中梳理出重點。染色體端粒末端修復機制的知識點包括：（1）引物切除造成的遺傳信息缺失；（2）端粒末端的特點；（3）體細胞和性細胞末端修復機制的不同；（4）DNA結(jié)構(gòu)的變化；（5）端粒酶的修復機制。梳理知識點后，總結(jié)教學重點：一是引物切除后損傷修復在體細胞和性細胞中的不同；二是四鏈DNA結(jié)構(gòu)；三是端粒酶的修復機制。其中端粒酶修復機制的講授是學生學習的難點。難點集中在端粒酶的性質(zhì)和修復發(fā)生的過程。

經(jīng)過對教學內(nèi)容中重點和難點的準確把握和合理組織，教師才能在課堂教學中突出重點、突破難點，讓學生的課堂學習無障礙。

二、教學方法和手段的改進

教學方法的推陳出新，是教學改革的重要內(nèi)容[4]。為發(fā)揮學生作為教學主體的能動性，我們根據(jù)具體的教學內(nèi)容設置了啟發(fā)式、聯(lián)想式、探究式等多種教學方法[5]，讓學生參與到教學過程中，不僅活躍了課堂氣氛，而且在分享知識的同時，更注重教會學生靈活掌握學習的方法。

1.啟發(fā)式教學。啟發(fā)的目的在于舉一反三，觸類旁通。針對每一次的課堂教學，設計一些拋磚引玉的問題，供學生思考與討論，這成為了分子生物學理論教學的重要組成部分。如進行到真核生物基因表達調(diào)控學習環(huán)節(jié)，提出甲基化修飾的生物學意義，這個問題覆蓋范圍廣，涉及到了DNA復制的調(diào)節(jié)、蛋白質(zhì)和DNA甲基化修飾對基因表達的調(diào)控，以及Epigenetic（表觀遺傳學）方面的知識。通過提出問題—討論分析—不斷啟發(fā)—再討論分析—歸納總結(jié)—解決問題這一系列的互動教學活動，充分調(diào)動了學生課堂學習的主動性和積極性，在不斷的討論分析中通過展示不同的思維、發(fā)表各自的觀點，不但有利于促進學生在學習中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，而且有利于學生通過對基礎知識的消化、理解來達到理論的升華、拓展[4]。

2.聯(lián)想式教學。分子生物學是在生物化學、細胞生物學和遺傳學的基礎上發(fā)展而來[6]，因此知識相互交叉、相互滲透。在授課的過程中，教師一方面要避免重復，一方面要通過聯(lián)想知識點適時培養(yǎng)學生的發(fā)散性思維，提高學生對知識的遷移能力和整合能力。如在講解化學修飾對基因的表達調(diào)控時，將細胞生物學中的信號轉(zhuǎn)導有機結(jié)合，使學生了解基因表達調(diào)控對細胞信號轉(zhuǎn)導的作用機制。

3.探究式教學。在分子生物學教學中，每一個理論知識的背后都是科學研究的重大突破。如確定遺傳物質(zhì)是DNA的兩大經(jīng)典實驗，我們以探究的形式呈現(xiàn)教學內(nèi)容，從實驗設計，到結(jié)果顯示，再經(jīng)過討論分析并得出結(jié)論，以課題研究的角度，研究人員的身份引導學生進入學習角色，將學科概念、理論產(chǎn)生的起因和過程展示給學生，啟發(fā)學生努力探索，走近科學，讓學生從中領悟知識形成的探究性和科學性，逐漸培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和能力的高素質(zhì)研究型人才。

4.多媒體多樣化教學。分子生物學的教學內(nèi)容具有微觀性、復雜性、抽象性和動態(tài)性。傳統(tǒng)的教學手段無法滿足教學的需求，而多媒體技術(shù)則具有聲像俱佳、動靜皆宜的特點[7]，是傳統(tǒng)教學無法比擬的。多年來我們不斷補充和完善教學手段，逐漸形成了獨具特色的多媒體教學課件。

多媒體圖像處理清晰直觀，文字表述簡潔明了、主題突出。課件中的圖像來源于國內(nèi)外的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)平臺。如講述DNA半保留復制機理時[8]，首先將DNA可能存在的幾種復制方式用圖像展現(xiàn)，并利用Meselson和Stahl設計的DNA復制同位素示蹤實驗和密度梯度離心實驗來進行結(jié)果驗證，引導學生明確掌握DNA半保留復制特點，并結(jié)合文字，通過圖文并茂的多媒體課件，將教學內(nèi)容中的背景知識、基本概念、基本理論，以及靜態(tài)、抽象的微觀知識清晰講解。

多媒體課件動靜結(jié)合、聲像互動。對于生命過程中動態(tài)的知識點，比如DNA的復制、RNA的轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)的翻譯過程，可以將這些復雜的生命過程利用多媒體手段做成動畫并配以文字和聲像，形象直觀地展現(xiàn)給學生，既加深了學生對知識的理解，也提高了其學習效率。

三、知識領域的拓展

分子生物學的教學內(nèi)容除包含基礎理論知識外，還有大量理論應用的研究方法部分。我們在教學中不僅僅將知識局限在教材中，利用課堂教學不斷引導學生去了解本學科相關領域內(nèi)的研究熱點、最新進展、發(fā)展趨勢[8]，以及生物技術(shù)在生產(chǎn)實踐中的廣泛應用。

1.專題講座與專題討論。專題講座是教師根據(jù)教學內(nèi)容，自己組織參考資料對教學內(nèi)容的延伸與拓展。比如在講授“SNP技術(shù)”時，先從遺傳標記分析的發(fā)展著手，把一代、二代的標記分析做知識性的回顧，再將納入教材的第三代標記分析“SNP”做詳細的講解，引導大家理解什么是單核苷酸多態(tài)性，核苷酸多態(tài)性研究的生物學意義以及在醫(yī)學、農(nóng)業(yè)、畜牧等多種領域的發(fā)展與應用。通過這種方式激發(fā)了學生的學習熱情和求知欲，也使教師不斷地進行知識的更新，及時了解本學科當前發(fā)展的趨勢、研究的熱點以及爭論的問題。

專題討論則是以學生為主體，根據(jù)課程教學內(nèi)容，組織學生就某一個專題自行查閱、組織文獻資料，并在課堂上展開討論[9]。比如在講授基因重組的教學內(nèi)容時，設計“轉(zhuǎn)基因的利與弊”供學生討論。引導學生思考基因工程藥物和轉(zhuǎn)基因動植物對社會產(chǎn)生的巨大影響，讓知識離開課本走進生活，從而喚起學生學習的興趣和探索未知領域的欲望。這不僅使學生更加深入、系統(tǒng)地理解所學知識，并且培養(yǎng)了學生靈活運用知識的能力[10]。

2.生物信息技術(shù)與數(shù)據(jù)庫。生物信息技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為分子生物學研究方法中不可分割的一部分，比如在“PCR技術(shù)”的專題講座中，不僅要對實驗目的、原理、操作以及應用進行講解，還要特別對引物設計的生物信息技術(shù)進行補充，介紹學生對一些常規(guī)的生物信息技術(shù)軟件Primer6.0、DNAman、Olig6.0、DNAStar、Cluster等有一個基本的認知度。

在整個分子生物學的教學中，學生需要自行查閱和組織各種文獻資料，因此，必須特別強調(diào)互聯(lián)網(wǎng)資源運用的重要性。教師通過介紹中國知網(wǎng)、維普、清華同方、NCBI等幾個常用資源庫，使學生了解如何利用資源庫進行查詢，對互聯(lián)網(wǎng)資源的熟練應用使學生的知識體系得以完善，學生通過自身的努力來提高信息收集和辨別的能力，培養(yǎng)了學生的自學能力。

四、教學改革中應該注意的問題

1.教師的專業(yè)修養(yǎng)與教學基本功。教師在教學中具有雙重身份，既是一名導演，又是一名演員。作為導演，首先需要有最新的教學理念，整個教學過程中適時設問、適時討論、適時啟發(fā)。其次要有較強的課堂組織能力，根據(jù)學生的學習情況，把握課堂節(jié)奏，調(diào)動學生課堂學習激情，使教學有的放矢。否則會在教學中出現(xiàn)“啟而不發(fā)”和論證條理不清的現(xiàn)象；作為演員，還要有良好的課程駕馭能力，通過教師扎實的專業(yè)知識、廣泛的認知領域、全面的知識結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)給學生的是一個豐盛的知識大餐，而不是一鍋夾生飯。因此作為教師，必須從理論水平、科研水平、思維水平這3個方面提高教師自身的專業(yè)素質(zhì)，此外，還要掌握適合自己的各項教學技能。

2.多媒體教學的合理應用。多媒體教學只是一種提高教學效果的輔助手段，是為教師的教學和學生的學習服務的，只有運用合理才可能達到好的效果。因此盡量避免在多媒體教學課件上出現(xiàn)過多的文字，否則多媒體成了教學活動中的主體，老師由照本宣科轉(zhuǎn)變?yōu)榘缪莘庞硢T和播音員的角色。學生的學習興趣不高，教學效果也就適得其反。多媒體和傳統(tǒng)教學只有合理地結(jié)合，取長補短，才能在課堂教學中體現(xiàn)出其真正的價值。

總之，教學改革的目標是幫助學生建立學科知識體系，培養(yǎng)學生良好的科學素養(yǎng)，提升學生后繼學習的能力。正如葉圣陶先生所說：“教師的教學，不在于給學生搬去可以致富的金子。而在于給學生點金的指頭。”目前，我們關于分子生物學課堂教學改革還處于不斷探索和實踐階段，除了需要不斷地提高教師自身的學科修養(yǎng)和科研素質(zhì)外，也以“夯實基礎、拓展知識、增強能力、提高素質(zhì)”[8]作為教學的目的和人才培養(yǎng)目標，努力在今后把教學工作開展得更加有生有色，為社會培養(yǎng)更多高素質(zhì)創(chuàng)新型人才。

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