植物保護專業(yè)研究生分子生物學研究技術(shù)課程教學探索

蒙姣榮 李界秋

摘要?分子生物學研究技術(shù)是廣西大學植物保護專業(yè)碩士研究生的專業(yè)學位課程。分析了植保專業(yè)研究生掌握分子生物學知識的現(xiàn)狀，在此基礎上闡明該課程的體系、教學方法及成績評價體系，并指出課程教學過程中存在的問題及其對策，為推進和提高研究生分子生物學研究技術(shù)課程的教學水平提供借鑒。

關鍵詞?分子生物學;研究技術(shù);植物保護專業(yè);課程構(gòu)建

中圖分類號?S-01文獻標識碼 A文章編號?0517-6611（2018）33-0130-02

分子生物學是一門從分子水平研究生命現(xiàn)象、本質(zhì)、活動及其規(guī)律的科學，其研究方法和技術(shù)已廣泛應用于生命科學各類專業(yè)的教學和科研工作中， 部分國內(nèi)外院校也將分子生物學作為研究生的必修或選修課程[1-3]。2015年起廣西大學將分子生物學研究技術(shù)列為農(nóng)學院植物保護專業(yè)碩士研究生的專業(yè)學位課程，旨在通過該課程的教學使學生掌握分子生物學研究技術(shù)相關理論知識和實踐技能，為今后利用分子生物學研究技術(shù)進行畢業(yè)論研究及相關科研工作奠定基礎。筆者連續(xù)3年承擔了分子生物學課程的主講任務，構(gòu)建了其課程體系，并在實踐過程中不斷優(yōu)化。筆者介紹課程構(gòu)建的思路及主要的教學方法，以期為從事分子生物學教學工作的同行提供參考，共同提高研究生的分子生物學及相關課程的教學水平。

1?植保專業(yè)研究生掌握分子生物學知識的現(xiàn)狀

分子生物學研究技術(shù)是本學位點新開設的課程，為了解學生的先修課程及其對一些基本概念的理解程度，以便在備課時更加有的放矢，在正式上課之前，筆者均進行一次問卷調(diào)查。在先修課程方面，詢問學生在入學前是否選修過分子生物學、遺傳學、分子遺傳學和基因工程或基因工程原理等相關課程;在基本的概念方面，主要涉及“基因、基因組、基因工程、蛋白組、轉(zhuǎn)錄組、基因編輯、載體、復制、分子克隆、分子標記”的基本含義;在基本實驗操作方面，主要了解學生是否接觸過DNA的酶切、DNA的連接、DNA的轉(zhuǎn)化 、感受態(tài)細胞的制備、總DNA的提取（植物、動物或微生物）、質(zhì)粒DNA的提取、瓊脂糖凝膠電泳、總RNA的提取、反轉(zhuǎn)錄及PCR技術(shù)等基本分子生物學研究技術(shù)。調(diào)查結(jié)果顯示，3屆75名學生中，能夠準確或較準確回答上述概念的學生僅有8人（占比達9.0%）;除2名學生了解并操作過上述相關實驗技術(shù)外，僅有5位同學了解超過3項的相關技術(shù)。2016—2017年補充了2016年廣西高考理綜卷中與基因工程原理相關的測試題，涉及同尾酶、啟動子、T4連接酶等方面的知識，能夠正確回答其中2個問題以上的同學也是寥寥無幾（2016級2名和2017級各3名）。此外，為了解學生對該門課程的學習意愿及其對當前與分子生物學研究技術(shù)相關熱點問題的了解情況，設計了3道問答題，“你是否支持轉(zhuǎn)基因技術(shù)，你所了解的轉(zhuǎn)基因制品有哪些（舉出2個轉(zhuǎn)基因制品或品種的例子，農(nóng)業(yè)領域、醫(yī)學領域或工業(yè)領域均可）”“美籍華裔錢永健教授于2008年獲得諾貝爾化學獎，他的主要貢獻是什么”和“你期望從分子生物學研究技術(shù)課程中學到哪些知識，認為該課程有必要開設實驗課嗎”。調(diào)查結(jié)果顯示，僅有少數(shù)同學能舉出1～2個轉(zhuǎn)基因制品的例子，而對于錢永健教授的研究工作，僅有一位同學提到“與發(fā)光蛋白質(zhì)有關”，多數(shù)同學對上述問題答不出個所以然，只能答曰“不了解”。大多數(shù)同學課程學習具有較強烈的意愿，但由于分子生物學理論知識相對缺乏，并不能提出明確的相關技術(shù)名稱或內(nèi)容。

由于不同學校本科課程設置的差異以及辦學條件的限制，大多數(shù)學生分子生物學的理論知識均較薄弱，缺乏實踐操作的經(jīng)歷。此外，由于知識面及關注度具有局限性，有的同學對分子生物學技術(shù)的應用有很大誤解，甚至認為轉(zhuǎn)基因技術(shù)是“邪惡的”。基于以上原因，合理的課程體系及恰當?shù)慕虒W方式，同時配合合理的成績評價體系，才能最大激發(fā)學生的學習興趣，最終獲得較好的教學效果，達到課程設置的要求。

2?課程體系的構(gòu)建

分子生物學研究技術(shù)課程包含理論課教學、實驗課教學和前沿研究（或?qū)ｎ}報告）3部分。在理論教學方面，依據(jù)課前問卷調(diào)查結(jié)果，在保證課程內(nèi)容完整性和連續(xù)性的基礎上，優(yōu)化理論教學內(nèi)容，既保證基礎薄弱的同學理解相關研究技術(shù)理論知識，又能讓學生了解本學科的前沿理論與技術(shù)，啟發(fā)學生的創(chuàng)新思維，拓寬學生的知識面。每一章的內(nèi)容包含基礎知識、主要內(nèi)容和延伸閱讀等，其中基礎知識部分講授相關技術(shù)的基本原理，通常課前提問，依據(jù)同學的回答進行補充糾正，以介紹基本概念為主，增加必要的基礎知識點或一些技術(shù)發(fā)明過程中的思路，幫助基礎薄弱的同學理解技術(shù)要點，或啟發(fā)學生的創(chuàng)新思路;延伸閱讀以引導文獻閱讀為主，并介紹一些較好的綜述性論文及一些原創(chuàng)性研究論文，增進學生對課程內(nèi)容的理解，并了解相關技術(shù)在本學科中的應用思路。

實驗課教學則是在課程結(jié)束選擇周末或晚上的空閑時間完成，加強學生對課程內(nèi)容的理解和應用能力。實驗內(nèi)容涉及瓊脂糖凝膠電泳、核酸的提取（含質(zhì)粒DNA提取）、反轉(zhuǎn)錄、PCR、DNA連接與轉(zhuǎn)化、重組蛋白的誘導表達和SDS-PAGE 電泳等，以綜合性實驗的形式構(gòu)建，讓學生更好構(gòu)架課程的知識體系并能應用于今后的研究工作中。

由于分子生物學知識發(fā)展快，新的研究熱點和前沿的知識更新快，課程知識體系也需要不斷的補充和更新，課程教學中充分利用任課教師在進行課題申報等科研活動中獲得的前沿研究進展，以專題報告的形式給學生介紹相關內(nèi)容，或者在給學生引導文獻閱讀時適時介紹，同時時刻關注學校學術(shù)報告通告， 有校內(nèi)外專家進行大型匯報會時，督促學生積極參與，及時了解本專業(yè)及相關學科在分子生物學研究領域的最新動態(tài)和研究手段， 拓寬學生視野， 提高學習興趣。

3?多種教學方式相結(jié)合，提高教學質(zhì)量

3.1?將科研成果融入課程教學，確保課程內(nèi)容的前瞻性

科研與教學是高校培養(yǎng)師生創(chuàng)新能力的基本過程，高質(zhì)量的教學是基礎知識與前沿科學研究的有機結(jié)合[4]，科學研究的前沿進展和研究成果可為課程教學內(nèi)容的充實和更新提供豐富的教學資源[5]。在課程教學中堅持將科研成果融入課程教學的各個環(huán)節(jié)，確保學生在學習基礎理論知識的基礎上，及時了解前沿研究技術(shù)，確保課程內(nèi)容的前瞻性。

在課堂理論教學方面，將科研立項及論文寫作過程中查閱到的前沿研究及時補充到課堂授課內(nèi)容中。如申報“與病毒互作寄主基因功能研究”時，需要全面了解當前進行植物基因功能研究所涉及的研究技術(shù)或方法及其優(yōu)缺點，因此在講授“基因功能研究策略”時，除介紹反義RNA技術(shù)和RNAi技術(shù)等早期使用的一些經(jīng)典方法，同時將近年新發(fā)展并得以廣泛應用的基因編輯技術(shù)如CRISPR/Cas9技術(shù)，加以介紹，在講授其原理的同時，將查閱到的文獻推薦給學生，讓學生自主學習拓寬知識面并提高其文獻閱讀能力。實驗實踐在分子生物學研究技術(shù)課程教學方面極為重要，科研成果在該課程的實驗課教學中的促進作用尤為突出，主要體現(xiàn)在實驗材料的儲備及實驗課內(nèi)容的構(gòu)建。筆者近年主要研究桑樹脈帶病毒的致病機制，搜集保存有桑樹脈帶病毒的全長基因組克隆及多種原核表達載體。課程利用該項目相關的成果及材料構(gòu)建以“桑樹脈帶病毒N蛋白原核表達載體的構(gòu)建”為題的綜合性實驗，實驗內(nèi)容涉及多種分子生物學基本實驗技能，包括瓊脂糖凝膠電泳、植物總RNA的提取、反轉(zhuǎn)錄、PCR、DNA連接與轉(zhuǎn)化、質(zhì)粒DNA提取、重組質(zhì)粒的鑒定、重組蛋白的誘導表達和SDS-PAGE 電泳等，實驗內(nèi)容既獨立又相互關聯(lián)。此外，桑樹脈帶病毒是危害桑樹的一種重要病毒，在自然條件下可能依靠昆蟲進行傳播[6]。所選實驗材料與植物保護一級學科的植物病理學和農(nóng)業(yè)昆蟲學專業(yè)等都有聯(lián)系，對提高實驗教學的效果發(fā)揮了積極作用。

3.2?充分利用網(wǎng)絡資源，引導學生自主學習

隨著現(xiàn)代化教育的發(fā)展及各院校教育環(huán)境的改善，網(wǎng)絡課程課程資源極為豐富，同時平板電腦和智能手機已得到高度普及，充分利用網(wǎng)絡教學資源已成為提高課程教學效果的主要途徑之一[7-8]。在課程教學過程中，給學生提供分子生物學教學資源數(shù)據(jù)庫、在線分析工具等的網(wǎng)頁等，一方面讓學生可以隨時隨地進行學習，另一方面讓學生自主學習，補充完善分子生物學的知識體系，全面提升課程學習效果。

3.3?引入社會熱點問題的討論，激發(fā)學生學習興趣

多數(shù)學生對社會熱點問題具有濃厚的興趣，如果把熱點問題引入教學環(huán)節(jié)，組織學生開展課堂討論，可以讓學生在爭辯中理解科學知識并中掌握理論精髓[9]。轉(zhuǎn)基因技術(shù)是關鍵的分子生物學研究技術(shù)之一，隨著轉(zhuǎn)基因生物商品化的迅速發(fā)展與應用，轉(zhuǎn)基因生物及其安全性已逐漸成為社會普遍關注的焦點[9]。但公眾對于轉(zhuǎn)基因生物及其安全性缺乏基本的了解，所持的態(tài)度較消極[10]。2015年，中共中央、國務院印發(fā)的《關于加大改革創(chuàng)新力度加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設的若干意見》，在“強化農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新驅(qū)動作用”中提到，“加強農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)研究、安全管理、科學普及”，明確提出了“要加強轉(zhuǎn)基因科學普及”。為了讓學生客觀地看待轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品，正確面對轉(zhuǎn)基因生物安全性的爭議，正確了解生物安全相關法規(guī)和政策，在講授“轉(zhuǎn)基因生物安全”的內(nèi)容后，發(fā)起題為“你支持轉(zhuǎn)基因技術(shù)并接受轉(zhuǎn)基因食品嗎，說出你的觀點及理由”的討論課。依據(jù)自己查閱的文獻及其他同學展示的證據(jù)，學生均表示通過課堂討論課，對轉(zhuǎn)基因生物的優(yōu)缺點及其在植保領域中的應用有了更加深刻的認識，并進一步了解到目前在社會上關于轉(zhuǎn)基因技術(shù)的說法哪些是謠言，哪些是真相，增進了同學們對“轉(zhuǎn)基因生物安全”這一章節(jié)內(nèi)容的理解。此外，原先表示轉(zhuǎn)基因技術(shù)是“邪惡”的同學也轉(zhuǎn)變了最初的想法，對進行轉(zhuǎn)基因方面的科普和宣傳具有積極的意義。

4?建立合理的學生成績評價體系

通過理論考試、實驗報告（含實驗操作）、實驗記錄和出勤率等對學生進行多方面考核與評價。理論考試主要考核學生對基本概念及原理理解及應用情況，是學生在實踐過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的理論依據(jù)，占40%;考試設置開卷考試和閉卷考試兩大類型，閉卷考試部分重點考核學生對基本概念的理解并要求熟記，而開卷考試部分，重點考核學生對研究技術(shù)的應用，以實驗設計題為主。實驗報告以綜合實驗報告的形式提交，重點考核學生整理、歸納實驗數(shù)據(jù)/結(jié)果以及分析問題和解決問題的能力，占35%。科學

研究記錄是科研工作中極為重要的檔案資料，在分析科研實踐中的成敗得失、進行科研工作的歸納和總結(jié)以及提供科研重復的依據(jù)等方面均具有重要意義，也是預防學術(shù)不端和解決學術(shù)爭端的重要依據(jù)，因此，將撰寫規(guī)范實驗記錄納入實驗課考核內(nèi)容，要求學生認真撰寫實驗記錄，力求做到“原始性、及時性、完整性、系統(tǒng)性和客觀性”，以培養(yǎng)學生良好的科研習慣，占15%。“沒有規(guī)矩，何以成方圓”，為了培養(yǎng)學生良好行為規(guī)范和責任感，嚴格執(zhí)行考勤制度并納入期末考核，占10%。3年來，嚴格執(zhí)行上述評價體系，對課程教學起到了巨大的促進作用，教學效果良好。

5?存在的問題及對策

通過課程的學習，多數(shù)學生均對分子生物學基本概念有了較深入的了解，對相關研究技術(shù)原理也有較深刻的認識，也掌握了基本的實驗技能，達到課程學習的要求。但由于有些分子生物學概念比較抽象，短時間內(nèi)難于理解，嚴重影響部分學生對課程內(nèi)容的理解及應用。今后教學過程中注意引導分子生物學基礎知識較薄弱的研究生，充分利用網(wǎng)絡資源，自行學習分子生物學基本的概念原理并進行必要的網(wǎng)絡虛擬實驗，讓他們通過網(wǎng)絡自學，對分子生物學基礎知識有直接感知并最終能通過該課程的學習真正理解分子生物學研究技術(shù)并加以應用。同時，由于課程安排課時少，多數(shù)實驗課操作需要利用周末或晚上的空閑時間完成，加上基礎薄弱及其他課業(yè)比較繁重等方面的原因，學生并不能全身心投入，部分學生甚至在實驗課中充當看客走過場，通過參考其他學生可以寫出較為漂亮的實驗報告，卻不能完全了解實驗原理，因而不能在隨后的畢業(yè)論文研究中自如運用相關技術(shù)。此外，由于針對研究生的實驗教學經(jīng)費投入相對較少，本學科僅有少量分生生物學研究相關的儀器設備，但數(shù)量少且不齊全，遠未達到開設研究生分子生物學研究技術(shù)課程實驗課的基本要求。盡管在課程教學過程中盡量整合并充分利用植保專業(yè)教師通過科研經(jīng)費購置的儀器設備，完成了課程設置的實驗內(nèi)容，但由于儀器的數(shù)量少且存放位置不集中等方面的原因，影響了學生的實驗課效率，也直接影響了課程的教學效果。今后，將在植物保護一級學科建設的過程中爭取更多的經(jīng)費，力爭建立研究生的分子生物學研究技術(shù)儀器平臺，為一流學科研究生的培養(yǎng)提供支持和基本保障。

參考文獻

[1] 崔喜艷，陳艷慧，楊雪，等.農(nóng)業(yè)院校研究生“分子生物學及實驗技術(shù)”教學改革與實踐[J].長春師范大學學報，2016，35（12）：143-145，161.

[2] 崔金騰， 張克中， 李月華.園林植物與觀賞園藝專業(yè)研究生分子生物學實驗室建設與教學改革[J].教育教學論壇， 2015（8）：244-246.

[3] 胡劍.群體性創(chuàng)新人才培養(yǎng)途徑探討：以中國農(nóng)業(yè)大學“分子生物學”教學改革實踐為例[J].高等農(nóng)業(yè)教育，2014（1）：50-54.

[4] 劉潤進， 梁晨， 趙洪海.構(gòu)建科研教學共生體， 提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量的實踐[J].高等農(nóng)業(yè)教育， 2016（2）：85-89.

[5] 段德君， 金安江， 鄭用璉.分子生物學系列課程國家教學團隊建設的科研主導模式探索[J].高等農(nóng)業(yè)教育，2011（1）：56-57.

[6] MENG J R， LIU P P，ZHU L L，et al.Complete genome sequence of mulberry vein banding associated virus， a new tospovirus infecting mulberry[J].PLoS One，2015， 10：1-7.

[7] 劉向華， 袁櫟， 劉志軍， 等.醫(yī)學分子生物學網(wǎng)絡課程的構(gòu)建及探討[J].教育教學論壇，2017（37）：56-57.

[8] 朱自強.互聯(lián)網(wǎng)時代研究生“植物分子生物學”課程教學探索[J].生命的化學，2016，36（2）：263-265.

[9] 吳根福， 吳科杰.在課程教學中引入社會熱點問題的討論：以轉(zhuǎn)基因作物安全性教學討論為例[J].微生物學雜志，2016，36（6）：108-112.

[10] 曲瑛德， 陳源泉， 侯云鵬， 等.我國轉(zhuǎn)基因生物安全調(diào)查Ⅰ.公眾對轉(zhuǎn)基因生物安全與風險的認知[J].中國農(nóng)業(yè)大學學報， 2011， 16（6）：1-10.