案例小組討論在分子生物學教學中的應用與學生獲得感調查

石 犇,姬俊華

(洛陽理工學院 環境工程與化學學院，河南 洛陽 471023)

把高校專業課建設成“金課”是新時代高校教育改革的重要主題。《分子生物學》是生物技術專業本科生的專業基礎課程，是在分子水平上研究生命現象的前沿科學。通過本課程的學習可以使學生掌握復制、轉錄等生命過程中重要生物大分子的作用機制，掌握遺傳信息的表達及調節控制等內容。使學生能夠開展基礎分子生物學實驗，了解分子生物學的發展方向和應用前景，為學生進一步學習其它專業課打下基礎。增加授課內容的導向性、前沿性和實踐性是提高學生獲得感、打造金課的路徑之一。本研究使用的案例小組討論教學法將案例教學與小組教學結合起來，培養學生以案例為中心分析和解決問題的能力。

1 教學對象與方法

1.1 教學對象

洛陽理工學院2015、2016級統招大學三年級生物技術專業學生137人，入校隨機分班。其中對照組82人，實驗組55人。

1.2 教學方法

選擇科學出版社出版，趙亞華主編的《分子生物學精要》作為課本，按照大綱要求進行授課。對照組按照課本的結構順序和知識點的邏輯順序進行授課，中間穿插提問和答疑，對重點知識留作業進行鞏固和加強。實驗組在此基礎上要求學生查找案例資料，進行無組長小組討論，記錄討論結果并進行陳述，小組間互相補充完善討論結果和理由。老師對討論進行補充并引申相關知識點，指導學生根據相關知識分析實驗流程和關鍵技術。小組成員的組成隨機決定，使每個小組存在觀點的多樣性和能力的差異。同時通過"學習通"軟件對學生自主學習的過程進行監督，對案例相關的問題進行答疑。通過和學生的互動對教學內容及時改進。實驗組的討論案例包括：PCR檢測HCV病毒含量、擬南芥RPK激酶的原核表達、OsMPK6基因敲除、腫瘤的基因靶向治療等[1]。下面以擬南芥RPK激酶原核表達案例進行說明：

由于分子生物學實驗的重點是核酸實驗和蛋白實驗，原核表達是核酸和蛋白實驗的綜合體，涵蓋了很多基本實驗內容，是學生學習在復雜實驗中應用分子生物學原理的較好案例。擬南芥RPK基因原核表達包括流程規劃、引物設計、核酸提取、PCR、連接、轉化、陽性克隆篩選、提質粒、誘導表達和純化蛋白等多項內容。首先需要使用Primer等軟件設計正確的的引物，提取核酸，克隆并獲得含重組表達質粒的菌種。然后誘導RPK激酶基因表達，純化蛋白，跑膠。案例的步驟環環相扣，內容相互遞進。原核表達的蛋白質是很多實驗的基礎材料，可以進一步做出抗體，檢測免疫原性，檢測蛋白表達水平。

在以上案例的討論過程中，教師引導學生根據原核生物和真核生物基因結構的特點，分析不同生物基因轉錄和翻譯的方式，結合所學的其它分子生物學知識，分組討論核酸提取、引物擴增、酶切連接、誘導表達等階段應該采取的策略和需要注意的事項。比如提RNA還是DNA？引物如何引入酶切位點？進行一次克隆還是二次克隆？基因兩端酶切位點類型是否應該統一？如何選取限制性內切酶能夠方便實驗進行？大腸桿菌的密碼子偏好對實驗會有什么影響？誘導表達溫度控制的要點是什么？學生發言、討論后進行總結，并寫成案例分析報告。

1.3 考核方式和效果評估

按照教學大綱的規劃和要求，考核講授過的重點內容。課程綜合成績包括形成性評價(平時成績)和結果性評價(期末成績)，形成性評價(平時成績)占40%，結果性評價(期末考試)占60%。形成性評價主要包括作業(20%)和研討提問(20%)。期末考試采用閉卷方式，題型包括：填空題、選擇題、判斷題、簡答題和論述題。滿分100分，折算60%計入綜合成績。

調查采用的是自編的《分子生物學課程獲得感問卷》，共有10個問題，對應10個章節的學習獲得感，章節分別為核酸的結構與功能、基因與基因組的結構和功能、DNA的復制、DNA的損傷修復和基因突變、DNA的重組與轉座、RNA的轉錄、RNA轉錄后的剪接和加工、蛋白質翻譯、原核生物基因表達調控、真核生物基因表達調控。學生需要回答每個問題的獲得感。有獲得感的回答記1分，無獲得感記0分。

對照組和實驗組綜合成績、論述類題目成績和獲得感評價用t檢驗，及格率、優良率用χ2檢驗，采用SPSS16統計軟件進行計算，檢驗水平P<0.05。

2 教學結果

2.1 綜合平均成績比較

對照組和實驗組平均綜合成績為75.4分和82.6分。t測驗顯示，對照組和實驗組的差異達到顯著性水平。結果見表1。

表1 對照組和實驗組平均成績Table 1 The average score obtained by control group and experimental group

2.2 成績及格率比較

對照組73人及格，及格率為89.0%；實驗組及格人數51，及格率為92.7%。χ2檢驗顯示，對照組和實驗組的差異未達到顯著性水平。結果見表2。

表2 對照組和實驗組及格率Table 2 The pass rate of control group and experimental group

2.3 成績優良率比較

考試成績在80分以上為優良，對照組成績優良人數為36人，優良率為43.9%；實驗組成績優良人數為32人，優良率為58.2%。χ2檢驗顯示，對照組和實驗組的差異達到顯著性水平。結果見表3。

表3 對照組和實驗組優良率Table 3 The rate of excellent and good of control group and experimental group

2.4 論述類題目學生平均成績比較

以“通過基因敲除手段如何研究G-6PD引起的小鼠急性血管溶血”為論述題，分析案例小組討論教學法是否有助于學生使用分子生物學基本原理解決復雜實驗問題。論述題滿分20分，對照組和實驗組平均分結果為11.3分和16.9分。t測驗顯示，對照組和實驗組的差異達到顯著性水平。結果見表4。

表4 論述類題目學生平均成績Table 4 The average score of essay questions obtained by control group and experimental group

2.5 學生各章獲得感比較

案例小組討論教學法應用后，調查了學生各章學習內容的獲得感。t測驗顯示，對照組和實驗組對6個章的學習獲得感差異達到顯著性水平。這6章分別為： DNA的復制、DNA的損傷修復和基因突變、RNA的轉錄、RNA轉錄后的剪接和加工、蛋白質翻譯、原核生物的基因表達調控。對于核酸的結構與功能、基因與基因組的結構和功能、DNA的重組與轉座、真核生物的基因表達調控這4個章，對照組和實驗組的差異未達到顯著性水平。結果見表5。

表5 學生各章獲得感得分Table 5 Students' sense of acquisition of each chapter

3 討論

分子生物學是生物技術專業學生的專業基礎課程，是在分子水平上研究生命現象的前沿科學。通過本課程的學習可以使學生掌握基因組和基因的結構功能、基因的復制、表達、調控等基礎知識和基本規律；掌握基因擴增、連接、轉化、陽性克隆鑒定等基本分子生物學實驗技術；能夠運用分子生物學知識解釋實驗現象并分析實驗數據。分子生物學課程可以使學生了解分子生物學的發展方向和應用前景，了解分子生物學基本原理和技術在復雜實驗中的應用。也為學生從事核酸、蛋白相關的流程設計、產品開發、質量控制、分析檢驗和診斷等工作，積累理論基礎和實踐經驗。由于課程本身具有較強的理論難度，對學生來說需要積極參與才能有較好的學習效果。通過案例小組討論的方式改革分子生物學的教學方法可以幫助學生對知識點進行充分討論，及時解決學習過程中的困難，保持學習的熱情，培養學習興趣。本次研究結果顯示：實驗組的平均成績和優良率顯著優于對照組，不及格率低于對照組，但處于同一水平。說明案例討論教學法的效果主要體現在使學生學習更加深入和在原有水平上進行提高。案例討論教學法也提高了學生論述類大題的成績，幫助學生掌握需要分情況討論、綜合考慮的知識難點。案例小組討論式教學法將知識點轉變為學習案例，將聽教師講授轉變為思考后討論，將老師為中心轉變為學生為中心[2]，提高了學生的學習主動性和學習積極性，也進一步向教師傳導壓力，驅動教師積極迅速地對學生的討論、意見進行反應，更加充分完善地備課。

獲得感評價體現了學生學習的滿意度，實現了從學生的角度出發對教學效果進行評價，也體現了課程成績以外看不見的“收獲”。本研究中獲得感提高的章節內容大多在案例中有所體現，學生們在討論的過程中用心思考，反復討論，顯著提高了知識點掌握的牢固程度，增強了提高自己專業能力的信心。說明了案例小組討論教學法有助于以學生為中心開展教學活動。

小組討論的過程盡量使所有同學都能參與其中，培養學生協調溝通的能力也是專業能力培養的重要目的。每個學生都需要積極參加，每組陳述后隨機挑選其它小組成員補充，使安靜不語者也有表達的機會，使每個同學的表現和其他小組成員聯系在一起，和小組成績聯系在一起。在討論的過程中明確說明同學們既要在“幕后”——收集資料、整理資料，也要在“臺前”——進行陳述和發言[3]。案例小組討論教學對學生團隊意識的培養也起到較好的促進作用[4-5]。案例小組討論教學中學生討論的結果和提出的問題經過記錄，可以反饋給學生和老師作為參考，對長期提高教學水平也將起到促進作用。

案例小組討論教學法適用于有一定知識儲備的高校學生，可以促進他們搜集資料、獨立思考、對問題進行綜合分析。高校教師視野寬廣，經驗豐富，具備幫助學生、指導學生的能力。案例小組討論教學法順應了以學生為中心的教學模式改革，有利于教學活動的持續改進，也顯著提高了學生學習效果，同時對其它專業課的教學方式改革也有一定的借鑒意義。