淺談分子生物學課程教學改革

趙歡

(西華師范大學 生命科學學院，四川 南充 637009)

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淺談分子生物學課程教學改革

趙歡

(西華師范大學 生命科學學院，四川 南充 637009)

分子生物學是從分子水平研究生命本質(zhì)的一門新興邊緣學科，是高等師范院校生物科學及相關本科專業(yè)的專業(yè)基礎課。為了提高分子生物學的教學質(zhì)量，筆者結(jié)合自身的教學經(jīng)驗，從理論課教學、實驗課教學和考核內(nèi)容等方面對分子生物學課程進行了教學改革，以期為完善課堂教學提供參考依據(jù)。

高等師范院校；分子生物學；教學改革

分子生物學是研究核酸等生物大分子的功能、形態(tài)結(jié)構(gòu)特征及其重要性和規(guī)律性的科學，是人類從分子水平上真正揭示生物世界的奧秘，由被動地適應自然界轉(zhuǎn)向主動地改造和重組自然界的基礎學科[1]。分子生物學是高等師范院校生物科學及相關本科專業(yè)的專業(yè)基礎課，它發(fā)展迅速，覆蓋知識面廣，理論性強，且與遺傳學、生物化學、細胞生物學等學科關系密切，在生物學基礎理論的學習中占重要地位。學好該門課程，有助于學生今后從事分子生物學相關工作，或為研究生階段的學習奠定基礎。結(jié)合我院申報建設的四川省省級精品課程分子生物學，筆者分別從理論課、實驗課和考核方式三方面對分子生物學課程的教學改革進行了一些探索和分析，以期為完善課堂教學提供參考依據(jù)。

1　理論課的改革與方法

1.1做好課前準備

經(jīng)典的分子生物學教學內(nèi)容主要以“基因”為主線，圍繞基因的復制、RNA的轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)的翻譯與基因的表達調(diào)控等基礎理論依次展開，還包含分子生物學研究方法及原理(DNA、RNA、蛋白質(zhì)操作技術及基因功能研究技術)等內(nèi)容。教師在備課的過程中應注意在重點強調(diào)基本概念和理論的基礎上，進一步將教學內(nèi)容系統(tǒng)化。同時，還應查閱其他國內(nèi)外的參考教材和參考其他高校的精品課程視頻, 博眾家之長使教學過程更豐富。此外，分子生物學課程具有內(nèi)容抽象、不易理解等特點，備課過程中還考慮到不同專業(yè)的學生對新知識的接受程度，為課堂教學做好充分準備。

1.2教學過程的改革

分子生物學課程課時有限且部分知識已在遺傳學、生物化學、細胞生物學等課程中有所涉及，如染色體、DNA的結(jié)構(gòu)、修復等章節(jié)，故教學過程中應重難點突出，簡單復習已學過的知識，重點講述新知識并進行歸納總結(jié)，并引導學生將分子生物學的教學內(nèi)容和各學科知識進行有效銜接，以加強學生學習知識的系統(tǒng)性。在教改過程中，還應對DNA和RNA基本操作技術、基因芯片及數(shù)據(jù)分析、酵母雙雜交系統(tǒng)、轉(zhuǎn)錄組測序、蛋白質(zhì)質(zhì)譜分析、轉(zhuǎn)基因技術等內(nèi)容進行適當?shù)臄U展細化，便于學生的理解掌握。同時還應注重理論與實踐相結(jié)合，適當補充分子生物學與疫苗生產(chǎn)、疾病的預防和診斷、基因治療及動植物發(fā)育調(diào)控等內(nèi)容，提高學生的學習興趣。

教學過程中盡量采用雙語教學，講述專業(yè)名詞時應在其后附上相應的英文，擴大學生的專業(yè)詞匯量，如轉(zhuǎn)錄(transcription)、翻譯(translation)、基因捕獲(gene trapping)等；部分內(nèi)容應采用英文原版教材授課，英文教材可以參閱Phil Terner的《分子生物學》(第三版)、Jocelyn E. Krebs的GenesⅩ和James D. Waston的《基因分子生物學》(影印版)等。開展分子生物學的雙語教學，教學內(nèi)容與國際接軌，有助于開闊學生的視野與思路，更準確地理解掌握教學重難點，提高英語水平。此外，確定相關的國內(nèi)外雜志如《Nature》《Science》《Cell》《The Plant Cell》《Molecular Biology》《中國生物化學與分子生物學報》和《中國農(nóng)業(yè)科學》等為參考資料，擴大學生的知識面，激發(fā)其對本門課程的學習熱情。

針對分子生物學知識更新較快等特點，可采用講座或?qū)ｎ}的形式介紹分子生物學的新趨向和新進展，以便學生及時了解學科前沿。例如，自2006年Andrew Fire和Craig Mello因“基因沉默”技術獲得諾貝爾醫(yī)學生理學獎以來，近10年對miRNA和siRNA的研究持續(xù)升溫，在講述相關章節(jié)時，任課教師除應講解其基本概念及作用機制外，還可通過查閱國內(nèi)外發(fā)表的高水平文章，補充近年來取得的科研進展，同時設定相關的課題，讓學生課后分組討論、設計實驗方案，并進行課堂展示，培養(yǎng)學生的興趣和創(chuàng)新能力。

1.3多種教學手段與教學方法結(jié)合

傳統(tǒng)的灌輸型教學方法呆板單一，課堂氣氛沉悶，教學效果不理想，學生未能深入理解和靈活運用知識點。在教改過程中，應以教師為主導，以學生為主體，采用啟發(fā)型教學引導學生思考，主動地獲取知識[2]。如在介紹《原核基因表達調(diào)控》章節(jié)中的色氨酸操縱子調(diào)控模型時，通常的教學模式是先介紹色氨酸操縱子的結(jié)構(gòu)，然后介紹操縱子的阻遏系統(tǒng)，最后是弱化子與前導肽。筆者嘗試對教學過程進行了改進：首先，介紹有關色氨酸操縱子研究中發(fā)現(xiàn)的科學現(xiàn)象，提出問題，激發(fā)學生的好奇心；然后，通過介紹色氨酸操縱子的負阻遏系統(tǒng)，讓學生探討理論是否完整及存在的問題；隨后介紹弱化子與前導肽的內(nèi)容，讓學生自主從中提煉色氨酸操縱子模型的調(diào)控機理；最后以圖的形式將整個過程進行歸納總結(jié)。通過這樣的教學方式，不僅可增加教學互動，同時學生學會了如何從科學現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題，如何從實驗結(jié)果中分析總結(jié)，對已經(jīng)總結(jié)出的理論或假說，提出質(zhì)疑，設計方案進一步驗證。

組合式的教學法是指將兩種或兩種以上的教學方法綜合應用[3]。在分子生物學教學過程中，宜采用比較法和歸納法三者相結(jié)合，在課堂教學中引導學生比較學習并歸納結(jié)論, 鍛煉學生的思維能力。如講述RNA剪接時，首先可回顧斷裂基因的定義，然后分別詳述3類自剪接內(nèi)含子的特點，再結(jié)合書本知識將它們的異同制成簡表進行比較分析，加深學生的理解(如表1所示)。

表1　RNA剪接的3種類型

分子生物學教學涉及諸多大分子空間結(jié)構(gòu)、相互作用與功能等方面，內(nèi)容抽象難懂，教師在教學過程中可綜合運用板書、課件和動畫等多種教學手段全方位、多視角、多層次地演示，突破教學難點，提高教學效果[4]。如講述肽鏈延伸時，可采用課件結(jié)合視頻、動畫等方法展示蛋白質(zhì)合成過程中的氨基酸活化(AA-tRNA的形成)、翻譯的起始、肽鏈的延伸(AA-tRNA)與核糖體的結(jié)合、肽鍵的生成和移位)和肽鏈的終止等過程，可使抽象的教學內(nèi)容變得直觀、生動、形象，便于學生理解。讓學生自制視頻或音頻，寓教于樂，調(diào)動學生學習的積極性和主動性，如在講述轉(zhuǎn)基因動植物時，學生通過多渠道獲取相關信息，并采訪不同年齡、性別、專業(yè)、學歷、生活背景的人對轉(zhuǎn)基因動植物的看法自制視頻，進行課堂展示，再分組討論，從而擴寬學生的視野并增強其自主學習的興趣。

目前，互聯(lián)網(wǎng)已累積了海量的生物信息資源，包括生物信息數(shù)據(jù)庫、在線工具以及免費下載的生物軟件，主要涉及基因克隆、識別與定位，信號通路及蛋白質(zhì)序列、結(jié)構(gòu)預測與功能分析等多個方面[5]。其中，最常用的分子生物學網(wǎng)絡信息資源包括 GenBank、EMBL、DDBJ 三大核酸序列數(shù)據(jù)庫及瑞士生物信息學研究所的蛋白質(zhì)分析數(shù)據(jù)庫(Expert Protein Analysis System，簡稱 ExPASy)。在教學過程中，合理有效地運用這些資源，有助于提高學生信息收集和分析的能力。如在講授基因克隆時，通過一個具體實例說明GenBank的查詢方法，并將查詢出的核苷酸序列上傳至ExPASy進行氨基酸的翻譯，序列的特征分析，結(jié)構(gòu)域及蛋白質(zhì)二級、三維結(jié)構(gòu)的預測等，取得了良好的課堂教學效果。

2　實驗課的改革與方法

分子生物學是建立在實驗基礎上的一門科學，學生除了應具有的理論知識，還應掌握一定的實驗操作技能。由于分子生物學實驗課的學時、設備和經(jīng)費有限，實驗課教學一般將幾個學生分為一個小組，或個別毒害性大的實驗只由實驗教師演示，對學生動手能力的培養(yǎng)不夠，實驗教學效果不夠理想。

為了提高實驗教學效果，我院在現(xiàn)已開設的動物和植物基因組DNA提取、DNA濃度測定、PCR擴增及瓊脂糖電泳等基本實驗的基礎上，開設高性實驗供學生選做，如未知真菌種屬的鑒定、功能基因的原核表達及特定基因在動(植)物不同組織器官中表達差異性的檢測等，使學生能靈活運用多種實驗手段解決問題，培養(yǎng)學生的科研興趣和積極性。此外，動員科研能力相對較強、經(jīng)費充足的中青年骨干教師實施帶教，學生積極主動地查閱國內(nèi)外相關的參考文獻，設計實驗方案，實驗過程由教師全程把關，教學效果較為明顯。

3　考核方式的改革與方法

分子生物學課程建設的目的在于培養(yǎng)學生良好的學習和實驗習慣，鍛煉他們分析和解決問題的能力，提高他們的分子生物學科學素養(yǎng)及創(chuàng)新能力。僅依據(jù)期末考試的卷面成績進行評定具有一定的局限性，考核方法應側(cè)重對學生綜合素質(zhì)的考察。一是理論課程考核，占期末總成績的70%，包括考勤(5%)、查閱資料情況(15%)、科學問題的分析能力(15%)、討論成果展示(25%)、期末考試卷面成績(40%)5個方面，按照加權(quán)值計算總分。二是實踐課程考核，占期末總成績的30%，包括考勤(5%)、環(huán)境衛(wèi)生(5%)、實驗預習(15%)、實驗操作(30%)、實驗報告(含結(jié)果分析與討論，45%)5個方面，按照加權(quán)值計算總分。

4　結(jié)語

分子生物學課程的教學改革是一項長期而艱巨的任務，一方面，教師應通過不斷學習，自我提升，及時更新學科前沿，加強和全省師范類兄弟院校分子生物學教師的交流與合作；另一方面，還應注重將理論教學與實踐相結(jié)合，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、自主學習能力和實驗操作技能，為培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才奠定基礎。

[1] 朱玉賢,李毅,鄭曉峰,等.現(xiàn)代分子生物學(第四版)[M].北京：高等教育出版社,2013.

[2] 陸海.分子生物學理論課程教學模式改革初探[J].教育與教學研究,2010(1):102-103.

[3] 謝安邦.高等教育學[M].北京：高等教育出版社，1996.

[4] 王榮,劉勇,姜雙林.高等師范院校分子生物學課程教學改革與實踐[J].生物學雜志，2012(1):100-102.

[5] 許偉,王益群.工科《分子生物學》教學改革探索與實踐[J].中國科教創(chuàng)新導刊,2009(19):24-26.

(責任校對王小飛)

10.13582/j.cnki.1674-5884.2016.10.001

20160418

西華師范大學青年教師資助專項項目(14D012)

趙歡(1982-)，女，四川雅安人，講師，博士，主要從事生物化學與分子生物學研究。

G642.3

A

1674-5884(2016)10-0082-03