高校基因組學研究型教學改革的探索

◆劉騰飛 馬珊珊

(鄭州大學生命科學學院)

一、引言

基因組學的發展可分為前基因組時代、基因組時代和后基因組時代。前基因組時代也稱為分子生物學時代，其開啟的標志是DNA雙螺旋結構的發現；人類基因組計劃的實施則標志著基因組學時代的開始；而功能基因組學、蛋白質組學的興起則標志著后基因組學時代的到來。基因組學的內容包括基因的結構、組成、存在方式、表達調控模式、基因的功能和相互作用等，其研究涉及到當今生命科學的熱點與前沿，對于培養學生的創新意識和能力有著重要影響。目前，許多高校已經將《基因組學》列入本科生的專業課程。自從鄭州大學生命科學學院(以下簡稱“我院”)2011年開設生物信息學專業以來，《基因組學》一直是該專業學生的必修課程，共設置了32學時。實踐證明，基因組學課程的開設有助于學生了解當今生命科學發展的前沿，為學生畢業后從事基因組學方面的工作奠定了堅實基礎，還能為繼續研究生階段的學生開展相關課題研究提供良好的知識背景和實驗思路。本文從研究型教學的角度出發，結合傳統教學方法，對基因組學的教學內容和方式、教學方法以及考核方式等進行探索，為尋找高校基因組學教學改革的有效措施奠定基礎。

二、基因組學教學中存在的問題

結合本校學生的教學大綱和實際授課情況，我們選擇宋方洲教授主編的《基因組學》作為教材，同時利用多本參考書，授課內容將基因組學基本理論、實驗操作、技術進展及其應用相結合。經過兩三年的教學和實踐，我們的教學改革取得了良好的效果，但是仍然存在較多問題。主要表現在：(1)基因組學具有發展快、內容多、難點多、對英文基礎和先修專業知識的綜合性要求高等特點，這會使一部分學生由于基礎薄弱而對一些內容難以理解。(2)DNA重組技術、分子雜交技術和RNAi技術等原理抽象、枯燥，雖然使用多媒體教學盡可能生動、形象，但是由于缺少實踐教學，學生對實驗技術沒有直觀認識，因此理解起來相對困難。

三、創新教學內容和方式

1.突出教學重點，避免重復教學

基因組學與其他學科相互聯系、相互滲透。基因組學涉及到遺傳學、分子生物學、生物信息學等課程內容。我院安排的基因組學的授課時間大多是在這些課程之后，或者是同時講授。因此，在授課過程中既要避免與現行課程的內容重復，又要突出本學科的特有內容，為此我們進行了基因組學授課內容的優化。總結基因組學的主要教學內容包括基因組學概論、基因組多態性、基因組作圖、基因組序列的詮釋、基因組的進化與分子系統學、重組DNA技術及其應用、分子雜交與印跡技術、PCR技術及其應用、轉基因動物技術的應用與發展、生物芯片的應用與發展、新基因功能研究的策略與方法和RNAi技術的應用與發展。

2.實施“多媒體+板書”教學

板書教學在邏輯推導過程中可以啟發學生思維，引領學生理解教學內容，但比較耗時，加上基因組學課程本身具有內容多、難點多等特點，所以完全采用板書會影響其教學的進度。多媒體教學具有圖像、文字、聲音并茂的效果， 可以把抽象的、枯燥的、微觀的、復雜的內容形象展示出來，但如果學生的思維速度和思維水平無法跟上多媒體的講解速度，則也會大大地降低教學效果。因此，我們采用“多媒體+板書”的授課方式。具體做法是：授課提綱在黑板上保留，使學生課后能有一個總體印象。多媒體課件解釋不清楚的問題，要用板書解釋說明，以及重點難點內容，也使用板書進行詳細講解。

3.組織學生參與科學研究

基因組學課程涉及許多研究方法和技術，有些技術原理深奧、難以理解，最佳的學習方法是讓學生親自參與實驗。因此，我們組織學生建立了基因組學科研興趣小組，讓學生利用課余時間參與老師的課題研究。學生通過親自參與并完成基因組學相關實驗，可以牢固掌握這些技術的原理和具體操作方法，以達到將所學理論知識與實踐相結合的目的，同時也可幫助教師完成科研工作。

四、多種教學方法相結合

我們在基因組學的教學實踐中，所采用的教學方法應根據每一節課程的特點、每一個學生的基礎和學習能力的差別、課堂規模等因素具體而論，在使用教學方法上，應盡量避免為了方法而使用方法的教條主義，要真正做到具體問題具體分析。下面我們介紹兩種比較常用的教學方法——啟發式教學和互助式教學。

1.啟發式教學

啟發式教學是中國具有古老傳統和現代生命力的教學方法，它與傳統的注入式、灌輸式教學相對立。有研究者認為它源自《論語·述而》中的“不憤不啟，不悱不發”。這也是一種教學哲學思想，既具有“教是為了不教”的境界，又具有現代建構主義教學思想中“學生主體”的意味。在基因組學的教學實踐中，我們應抓住學生的心理，從學生的立場出發，引導學生的興趣，使得學生們從自己心里喜歡這門學科，激發學生的積極性。例如，對于基因組多態性這一教學內容，我們可以先讓學生思考什么是人與人差異的根源，什么決定了發育成某一個具體的人，讓學生帶著這些問題去聽講、思考和分析討論，然后教師再進一步講解有關知識，這樣一來就可以促進學生更加積極主動地思考，還可以進一步加深學生對相關知識的理解。

2.互動式教學

互動式教學是指在教學過程中充分發揮教師和學生雙方的主觀能動性，形成師生之間相互對話、相互討論、相互觀摩、相互交流和相互促進的一種教學方法。基因組學的教學強調對課程內容和前續知識的活學活用，僅僅靠課堂講授是不能達到的，和啟發式教學一樣，教師也需要積極調動學生自主學習的積極性。因此，我們在教學大綱中設計了許多啟發性思考題，要求學生以小組為單位并通過查閱文獻和背景資料進行自學和討論，然后制作和展示PPT，以此來增強教學互動。此舉不但加深了學生對知識的理解，而且鍛煉了學生站在講臺上講話的能力。

五、應用靈活多樣的考核辦法

考試是保證教學質量的重要環節，通過考試可以督促學生全面、系統的復習，鞏固所學的知識。傳統的考試客觀題較多，主要檢測學生的學習能力，不能真實體現學生對這門課的理解和應用。改革后的基因組學考核方式分為理論考試和平時成績兩部分，其中理論課占60%(其中主觀題占20%，客觀題占40%)；平時成績占40%(其中課堂討論占25%，實驗實踐占15%)。這種安排既提高學生平時課堂學習的積極性，又培養學生的創新意識，還很好地鍛煉了學生有關基因組學實驗的動手能力。

六、結束語

基因組學是一門新興的熱門學科，其內容新穎、發展迅速、技術手段先進、應用范圍廣而且與其他課程交叉性強。因此，教師在教學過程中應不斷跟蹤學科發展動態，創新教學內容和方式，采用多種教學方法，鍛煉和培養學生的學習能力、思維能力和科研能力，努力提高教學水平和本科人才培養質量。

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