圖志班分子生物學課程教學方式改革探索

李月 張樺 劉曉東 夏木斯亞·卡坎

摘要：分子生物學是生命科學類學生一門重要的專業基礎課。目前分子生物學教學主要采用傳統的教學模式，存在諸多弊端。本文從理論教學、實驗教學、網絡教學平臺建設、課程考核方式等四方面對分子生物學進行教學改革，以期顯著改善學生的學習效果。

關鍵詞：分子生物學;教學改革;學習效果

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）36-0099-02

分子生物學是研究核酸和蛋白質等大分子物質的學科，是一門前沿性強、發展迅速、對生命科學領域各分支學科具有廣泛和深入影響的學科[1]。該學科于1953年開始建立，到20世紀70年代形成了較完整的理論體系，國外高校在80年代開始在生物學課程中加設分子生物學方向的內容，自90年代后國內外高校和科研院所的生命科學方向專業逐步都開設有分子生物學課程。該課程內容的建設與生物化學密切相關，形式上又與整體高校教學改革相適應。縱觀近20年分子生物學課程建設發展歷程，總結有以下特點：教學形式上由傳統的面授向面授與網絡課堂相結合轉變;教學方法上越來越注重計算機技術的運用，采用啟發式教學、任務式教學、微課教學、翻轉課堂教學等多種方法組合教學;實踐教學方面從掌握技術和原理向科研型實踐教學體系轉變;教學內容上不斷引入新的研究成果和研究方法，緊跟該學科研究的最新進展;考核方式上從單純試卷或實驗報告為依據向多元化考核評價體系轉變[2]。分子生物學作為新疆農業大學農學院農學、生物技術、種子科學與工程等專業普遍開設的重要專業基礎課程，以及本校生命科學類研究生的主干專業課程，在學生由基礎課轉向專業課的學習中占有重要的地位。

一、存在的問題

目前我校大部分課程包括《分子生物學》的授課采用傳統的教學方法，即教師在課堂上“滿堂灌”，學生被動的接受。經過幾輪的教學循環，我們發現這種教學效果不佳，存在一些問題。首先，在教學過程中，學生對這門課的學習興趣并不高甚至出現恐學的現象;其次，目前分子生物學內容理論性太強，與實際應用嚴重脫節，學生覺得枯燥無味，缺乏學習的動力;最后，分子生物學雖然發展迅猛，但是與其相關的產業還遠遠未能影響人們的生活，使得學生有一種誤解，覺得這些理論知識與他們的生活、工作、事業離得太遠，還不如考取各種證書來的實際。造成這種現象的原因，一方面是教師受理論教時的限制，不能給學生足夠多的時間去引導，另一方面，學生也沒有充分發掘自己的主觀潛能，缺乏自信[3]。圖志班學生是新疆農業大學面向全校招收的各個專業的優秀學生，對他們的培養目標是科研創新型人才，重點培養他們的科研能力和創新能力，為后續科學研究工作打下基礎。因此，對圖志班學生《分子生物學》教學方式改革迫在眉睫。

二、分子生物學改革

1.理論教學改革。分子生物學是一門介紹生命微觀分子世界的學科，學習DNA為何物，以什么形式存在于生命體中，基因轉錄與蛋白質表達到底是一個怎樣的過程。這些知識學生幾乎沒有任何感性認識。如果我們還是“填鴨式”的教學，沒有發揮學生的主觀能動性，最后這門課的講解就變成教師的獨角戲了。為了打破這種傳統教學模式，我們本著以學生為主體的以研究為目的的學習方式，在教學環節中引入啟發式、問題導向式和案例式相結合的教學方法，目的是使學生參與到教學中，是共同參與的過程，而不是教師的獨角戲[4]。比如在課程教學之前，我們利用啟發式方法教學，從學生已有的宏觀認知世界出發，啟發學生了解宏觀的生物體是由系統器官組成，再次是組織細胞，然后到細胞器，最后展示這門課程所要研究的對象——核酸和蛋白質，逐層次地深入介紹，一步步地啟發，逐步把學生帶到生命的微觀分子世界里，使學生大體了解核酸和蛋白質在生物體中是一種什么樣的狀態，在細胞中大致是怎么活動的，從而引入分子生物學的內容。此時再講具體章節時根據不同的知識點，采用不同的教學方法相結合的授課方式，使學生最終理解何為分子生物學。比如在講色氨酸操縱子的時候，我們采用問題導向式，結合案例，設定一個場景。“假如畢業后你們到一家跨國生物技術公司應聘，公司給你們布置了一道面試題：如何大幅提高大腸桿菌生產氨基酸的產量，以色氨酸為例，設計具體詳細的工作方案。最終依據你們的方案決定你們的去留。那么這個答案就在色氨酸操縱子學說這一節的內容中。”通過情景假設，給他們一種感同身受的壓力，同時引入問題，激發他們學習相關知識的積極性和主動性。通過這種方法，使學生帶著問題來學習理論知識，可以大大提高學習的動力。

2.實驗教學改革。分子生物學是一門實踐性非常強的學科，沒有科研實踐，對理論知識是難以真正理解和掌握的，因此應加重實驗教學，使實驗教學成為分子生物學課程中非常重要的一個教學環節。對實驗操作環節，主要圍繞現代生物技術的核心“基因工程技術”為主要內容開展實驗課對理論知識驗證，主要以大腸桿菌為研究對象進行基因的克隆和轉化、載體構建、基因的表達和檢測實驗，中間貫穿講解以中心法則為理論主線的各個理論知識點。但具體的實驗設計和操作由學生自己設計，教師負責把關。比如我們講完DNA復制時，根據所學的理論知識，給學生布置一個開放性實驗：以大腸桿菌為研究對象，在體外怎么進行大腸桿菌基因的克隆？講完轉錄和翻譯時又設計一個實驗，在體外怎么進行基因的表達呢？講完基因表達調控時設計一個實驗：外界環境是怎么調控基因表達的？讓學生自己查找資料、設計實驗方案，在實驗課中針對他們設計的實驗進行驗證。這樣開展實驗課的目的是，一方面使學生理論聯系實際，發現所學的內容確實是有用的，激發他們學習該門課程的興趣;另一方面，學生通過查找相關資料、設計實驗方案，更加鞏固所學的理論知識，達到真正理解的目的。這種邊實踐邊學習理論的模式是用實驗引發學習的動力，用理論去指導實驗設計，然后再用實驗加深理論知識的理解，整個教學模式遵循從感性認識到理性認識，再到感性認識的認知規律，逐步帶領學生進入一個良性的認知循環中。

3.分子生物學網絡教學平臺建設。圖志班的學生不同于其他學生，他們要在最短的時間內完成教學任務，選擇導師進入實驗室，進行相關的科研訓練。結合現實情況，我們建立和完善分子生物學網絡教學平臺，在努力提高課堂授課水平的基礎上，將教學課件和相關知識視頻及延伸閱讀資料和實驗內容及試題作業上傳至網站，要求學生課后主動查閱、獨立完成作業，并通過網站建立互動和評價體系。這樣，一方面可以有效的利用網絡擴展教學空間，另一方面提高學生的主動參與性，增強學生學習分子生物學的興趣，對今后的科研和個人發展都具有積極的推動作用。

4.考核方式的改革。傳統的考核方式就是紙質化考試，結合實驗報告成績和平時成績三部分，按照一定比例評分，綜合后給出最終的考試成績。針對圖志班的理論教學改革和實驗教學改革，有必要制定相對應的考核標準。圖志班共20個學生，我們按照自由結合的原則，每4個學生為一個小組，從單元自測、課堂問答、實驗的設計及實驗技能方面給予綜合評分。比如課后習題環節，每講完一個章節，會讓學生在已建好的習題集上解答對應章節的習題，鞏固理論知識，然后進行網上小章自測，作為一個考核成績。比如課堂提問環節，將課程按章節分成10個部分，每個部分結束后，都設計一次知識競賽，每個人都是競賽的主體，以小組為單位進行提問，各個小組搶答，如果一個成員沒有回答完整，小組其他成員可以進行補充，采用游戲中的累積加分制，教師現場直接打分進行累積，以最終的成績作為一個考核成績;比如實驗設計和實驗操作環節，以小組為單位進行實驗的自主設計，每個小組選派代表對設計的實驗進行講解，以最佳實驗方案作為實驗操作方法，結合實驗操作環節，給出一個考核成績。最后，考試時，設定一個開放課題，比如，根據我們所學的知識，制訂一個基因克隆和基因表達的實驗方案，在這個過程中涉及到分子生物學中的哪些知識點？這個問題的設定也是為后面《生物技術引論與實踐》課程的開設奠定一個基礎。他們設計的實驗可能不完整，但是通過這樣一個訓練過程，使他們對基因工程有一個感性認識。通過后面《生物技術引論與實踐》的實驗技能培訓，使他們全面掌握分子生物學最基本的實驗技能，為他們后續進入實驗室開展科研活動，奠定一個非常好的基礎。最終結合以上考核環節，給出最終成績。

三、結語

上述四者是有機的整體，網絡課程中心的建設擴展了教學的時間和空間，新的教學方法和手段的運用提高了教學質量，實驗教學的改進促進了理論與實踐、教學和科研的結合，考核方式的改革提升了學生的綜合水平，最終四者共同作用，提高了教學整體水平，為圖志班學生學習打下堅實基礎。

參考文獻：

[1]朱玉賢，李毅.現代分子生物學[M].北京：高等教育出版社，2013.

[2]張樺，麻浩，石慶華.分子生物學原理與應用[M].北京：中國農業出版社，2013.

[3]李月，劉曉東，夏木斯亞·卡坎，張樺.由學習動機理論引發的高校分子生物學新思考[J].教育教學論壇，2015，（49）：154-155.

[4]劉曉東，李月，葛杰，張樺.高等農業院校分子生物學教學改革新探索[J].高教學刊，2015，（15）：89-90.