師范院校本科生分子生物學教學改革與實踐

郭明欣　李蘇楠　邵培胤

【摘 要】分子生物學是以核酸、蛋白質作為研究對象，從分子水平研究生命本質的一門新興學科。針對分子生物學教學內容多、難點重點多、內容抽象難以理解等特點，結合師范院校特點和本人多年從事一線分子生物學教學的經驗。對分子生物學教學改革進行了初步的探索，包括修訂教學大綱、運用多媒體和動畫、透過經典故事激發學生興趣、學生登臺講課等措施，對提高學生的學習能力及其對分子生物學的興趣，起到了良好的促進作用。

【關鍵詞】分子生物學;師范院校;教學改革;學習興趣

中圖分類號： G642;Q-4文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）30-0085-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.30.043

Study on the Reform of Molecular Biology Teaching for Undergraduates in Normal Universities

GUO Ming-xin LI Su-nan ZHAO Pei-yin

（College of Life Science，Luoyang Normal University，Luoyang Henan 471934，China）

【Abstract】Molecular biology is a new subject that studies the nature of life at the molecular level through nucleic acids and proteins. With the characteristics of molecular biology： more teaching content， more difficult points， and difficult to understand. Combined with the characteristics of normal colleges and my experiences in molecular biology teaching. The teaching reform has carried out， including the revision of the syllabus， the use of multimedia and animation， the stimulation of students interest through classic stories， and the lectures of students on stage， These programs has improved students learning ability and their interest in molecular biology.

【Key words】Molecular biology; Normal colleges; Teaching reform; Learning interest

0 前言

分子生物學是研究核酸、蛋白質等生物大分子的結構與功能及其相互作用關系，以及基因表達調控機理的學科，是人類從分子水平上真正揭開生物世界的奧秘和生命的本質，由被動地適應自然界轉向主動地改造和重組自然界的基礎學科[1]。近年來分子生物學蓬勃發展，不斷完善，已成為生命科學領域里應用最廣泛且最有活力的學科之一。自2001-2015年的15年間，諾貝爾獎委員會有八次將諾貝爾化學獎授予生物學家，以鼓勵他們在分子生物學領域的杰出貢獻（表1）。分子生物學相關理論與技術對于推動生命科學的發展起著舉足輕重的作用。

表1 2001-2015年與生物相關的諾貝爾化學獎

分子生物學課程是我校生命科學學院生物科學、生物技術、應用生物科學三個專業的專業必修課。近幾年來，本人一直從事本校生物科學專業分子生物學的教學工作。在教學過程中發現，與別的課程相比，學生普遍反映該課程難度大，知識點多且大部分是抽象的知識，書中的內容均是微觀世界的。對于之前很少進入實驗室的學生而言，分子生物學所講解的內容確實有很大的難度，而且分子生物學發展迅速，有很多新的知識點，學生學習和記憶較為困難。目前部分教育工作者對分子生物學教學進行了嘗試的改革，例如金波等（2018）探索了學生自主學習為主的學習模式在分子生物學中的應用[2];張國華等（2018）總結了民族院校分子生物學教學改革的方法[3];金晶等（2018）探索了醫學專業分子生物學教學方法的革新與實踐[4]。然而目前還沒有針對師范院校分子生物學課程教學改革的報道。本人針對學生在學習分子生物學過程中面臨的困難，結合自己的教學經驗，進行了系列的研究和改革，提高了學生學習的積極性和主觀能動性，并使課程更加通俗易懂，學生容易理解，取得了顯著的教學效果。

1 師范院校分子生物學教學存在的難點與問題

1.1 分子生物學內容多，難度大

與其他課程相比，分子生物學的教學內容較多，既包括基礎的分子生物學知識，例如染色體與DNA、DNA的復制、轉錄與翻譯;也包括拔高的知識點，例如分子生物學的研究方法，原核和真核生物的基因表達調控。對于大學本科生而言，對于分子生物學的粗淺的認識一般還停留在高中生物教材所教授的內容，對于分子生物學中入突然增多的知識點，一時難以接受，而且該課程所教授的很多內容均屬于微觀世界的范疇，例如DNA、RNA、蛋白質等，學生反映太過于抽象，不像其他課程，例如植物學、動物學等課程易于理解。

1.2 分子生物學實驗條件不足

分子生物學是一門典型的實驗學科，需要理論聯系實踐，學生多進入實驗室進行實驗操作，這樣更容易理解課堂所講授的內容。然而受實驗課時、設備數量、場地等多方面的限制，分子生物學實驗分組人數一般為4～5人，很難滿足每一位學生動手操作的需求。受課題經費、實驗室條件等因素的限制，除實驗課之外，學生進入實驗室進行實驗操作的機會也相對較少。這就導致學生對于課程的理解僅僅停留在教材講授的層面。

1.3 師范學生學習分子生物學存在的問題

本人近年來主要講授生物科學專業的課程，該專業是師范專業，畢業的學生有一部分要從事中學生物學教學工作。因此，在教學中一方面注意引導學生學習專業只是，另一方面本人也注意教授學生講課的方法，啟發學生在以后的教學工作中怎樣讓中學生對生物課程感興趣，更容易學懂學會。生物科學專業分子生物學的學時僅有36學時，而教學內容又相對較多，怎樣在有限的學時內將重要的知識點講完、講透徹也是一個需要認真鉆研的課題。

2 分子生物學教學改革初探

那么如何在教師的引導下，將該課程深奧難懂的、復雜的知識理論變為淺顯易懂的、形象具體的分子生物學知識，為學生進一步學習和掌握相關專業知識奠定必要的基礎呢？結合我校實際情況和本人多年的教學實踐經驗，對該課程的教學改革，提出如下建議：

2.1 修訂教學大綱

對于生物科學的學生來講，分子生物學是最重要的課程之一。然而由于各方面的原因，該課程的學時僅有36個學時，在有限的教學時間內，很難面面俱到。因此，下次修訂本科生培養計劃時需要將學時提高到54個或者更多個學時。目前在有限的學時內，應該重點講述染色體與DNA、轉錄與翻譯等即基礎又重要的部分，對于原核基因的表達調控則可以適當的降低學時，一方面原核基因的表達調控內容不多（相比其他章節，例如真核基因的表達調控、分子生物學研究方法等），另一方面未來從事原核生物研究的可能性較真核生物相對較低。

2.2 運用多媒體、動畫

分子生物學的概念、原理較多，而且大多比較抽象，學生不容易理解，只有通過教師課堂面授，才能將枯燥的、抽象和難以理解的知識點變的直觀生動。本人在教學中一直運用PPT，將抽象的知識點通過圖片、視頻等形式展示出來。例如介紹DNA的半保留復制時，如果僅僅通過書本上文字的描述，學生很難理解為何通過氯化銫密度梯度離心實驗就可以證明DNA是半保留復制。通過圖片等形式模擬DNA復制，學生就能很容易理解什么是DNA的半保留復制。比如在介紹PCR原理的時候，通過書本的知識學生知道PCR主要包括三個步驟：變性、退火和延伸。然而通過給學生播放PCR循環的視頻，加深了學生的理解和學習興趣，特別是在講到PCR前兩個循環，得不到我們想要的目標片段時，學生基本不理解，而通過反復的觀看視頻后，學生才恍然大悟其中的道理。因此，我們制作分子生物學課件時，充分利用網絡資源，既緊扣教學大綱、突出重點和難點，又充分利用多媒體的優勢，使學生輕松、愉快的學習。

2.3 透過經典故事激發學生興趣

近一個世紀以來，分子生物學的發展從無到有，到今天的蓬勃發展，離不開先賢們的智慧和付出，是一代又一代的先賢們，像孟德爾、摩爾根、沃森、克里克、麥克林托克、穆利斯等等。他們的汗水和璀璨的成果推動了分子生物學快速的發展。這些偉大的科學家他們對工作孜孜不倦的熱情，執著的精神是我們值得學習的地方，透過他們的故事，明顯提高了學生們對課程的熱愛和對科研的理解。比如1983年獲得諾貝爾生理或醫學獎的麥克林托克，她一生的經歷非常傳奇，用盡一生的時間和精力都在研究玉米遺傳學，提出了著名的轉座子學說。然而這個學說在1940年代提出時并不被大家認可，在隨后的30年間也一直沒有被當時的學術界所承認。直到1976年，在冷泉港召開的DNA插入因子、質粒和游離基因”專題討論會上，人們才明確地承認可用麥克林托克的術語“轉座因子”來說明所有能夠插入基因組的DNA片段。這時，人們才真的對她刮目相看了。麥克林托克在密蘇里大學工作期間，卻是個被院方認為“制造麻煩的人”。行為舉止有些瘋狂：周末到辦公室忘帶鑰匙，她爬上樓邊的建筑物，從窗子里鉆進去;學校明令禁止晚上11點后學生留在實驗室，但她總鼓勵學生繼續干下去。同事們也不大喜歡與她相處。這個女人思路敏捷的讓人跟不上，而她又缺乏耐心，不愿跟同事解釋和爭辯。這讓周圍的人覺得麥克林托克“自以為是。后來迫不得已離開密蘇里大學前往位于紐約的冷泉港國家實驗室工作，在那里通過研究玉米籽粒的色斑發現了轉座子現象。在整個近代生物學的發展歷程中，PCR的發明具有重要的里程碑意義。而PCR的發明者穆利斯博士的經歷，也讓學生受益匪淺。穆利斯在生物技術公司Cetus任職期間，發明了PCR技術，是為數不多的在公司任職而獲得諾貝爾獎的科學家。獲得諾獎后，穆利斯說，他是在從伯克利開車去門多西諾的途中想到這一突破，在一條黑暗的路上，他“靈光一閃解決了DNA化學中最令人頭疼的問題”。看來靈感也很重要。除了對老本行生物感興趣，穆利斯還對天文學、占星術等感興趣，平時閑暇時喜歡到大海沖浪，是一個愛好廣泛的科學家。通過對麥克林托克、穆利斯等偉大科學家軼事的介紹，即讓學生看到了在科研中堅持的重要性，也增加了學生的興趣，看到科學家有趣的另一面。

2.4 結合師范學院特點，讓學生登臺講課

因為本人講授的生物科學專業是師范專業，部分學生畢業后要從事中學生物課程的教學工作。因此，在教學過程中，有意讓個別學生就某一個知識點進行講解，一方面督促學生認真聽講，另一方面鍛煉學生的講課能力，取得了較好的效果。

3 結語

分子生物學是整個生命科學的基礎理論與方法的支撐，也是大學泛生物專業最為重要的課程之一。因此，作為一名高校教師，在把分子生物學基礎理論講授好的同時，更重要的是如何提升學生的學習興趣，培養學生學習的主觀能動性。這樣才能更好完成教師的職責，也促使教師不斷提高自身素質，不斷探索實踐、不斷總結體會，為把教學工作開展的更有活力，為培養新時代高素質的合格人才努力。

【參考文獻】

[1]朱玉賢，李毅，鄭曉峰.現代分子生物學[M].北京：高等教育出版，2016.

[2]金波，陳鈮鈹，錢朝東，高承賢，邵鐵娟.分子生物學自主學習為主的教學模式改革初探[J].教育現代化，2018（45）： 55-57.

[3]張國華，盧建雄，劉麗霞.民族院校分子生物學課程教學改革研究與實踐[J].科教文匯，2018（437）：53-54.

[4]金晶，王紅勝，歐田苗，杜軍，畢惠嫦.藥學分子生物學教學改革實踐[J].基礎醫學教育，2018（20）：1060-1061.