案例教學在專業學位研究生現代生物學實驗技術課程中的應用實踐

楊麗萍， 秦超彬， 楊國坤， 常緒路， 閆 瀟， 聶國興?

(河南師范大學水產學院， 河南新鄉453007)

我國研究生教育經歷了近40年發展之后，1978年取得了豐碩成果，但隨著時代發展，在新時代，人才培養目標產生變化。因此教育部提出，研究生教育將進行深化改革，以適應培養要求[1]。研究生教育改革主要強化以下幾個轉變方向：首先是從培養數量到培養質量的轉變；第二，是從學術型向學術、專業型協調發展的轉變；第三，強調知識學習、能力學習同等重要；第四，人才培養評價強調學校表現和職業發展能力并重。專業學位研究生培養轉變為更加注重專業實踐能力的培養及后續的個人適應能力與個人發展潛力。為適應這一要求，教育部又提出加強案例教學在專業學位研究生主干課程中實踐的若干意見。在這一背景下，完善專業學位研究生課程案例庫十分必要，可為后續開展案例教學、實現專業學位研究生培養目標提供有力支撐。

現代生物學實驗技術是水產養殖專業研究生必修課之一，是一門以分子生物學實驗為主的綜合性課程，具有極強的實踐性和應用性。因此，總結歸納現代生物學相關案例，構建教學案例庫，并將其應用于水產養殖專業學位研究生課程教學，將促進專業學位研究生掌握現代生物學相關技術，提升執行論文過程中的實驗能力，有助于提高研究生培養質量。研究成果更有助于豐富中國專業學位教學案例庫資源。

1 國內外建設概況

案例教學（Case-based teaching，CBT）是一種引導式教學方法。通過教師的引導，學生有目的有意識的查找、閱讀相關案例，并對案例進行初步思考與分析，隨后通過課堂討論方式交流個人的領會情況。在教學過程中，將鍛煉學生的協作精神、促進學生對學習知識的整合、培養學生內在和外在的學習動機、鼓勵學生自我反思和批判性反思、允許學生通過整合知識與實踐進行科學探究。案例教學是在二十世紀由哈佛法律學者克里斯托弗首創，根據法學提出和發展起來的。這種教學方法不同于其他教學方法的是，教師在教學中，對有關問題不提出自己的意見[2]。但是，教師鼓勵學生為每個案例提出問題和解決方案。隨后，案例教學逐漸應用于科學、醫學、公共衛生、商業、及人文學科等領域。隨著案例教學的蓬勃發展，案例庫及案例中心也逐漸增多。其中，中國專業學位教學案例中心平臺的建立，為廣大教師和學生提供了一個重要的公共交流平臺，這一平臺宗旨是“成本分擔，公益為主”。2020年，中國專業學位案例中心圍繞“新冠肺炎疫情防控”開展了主題案例專項征集工作，共收集案例54個。然而在水產養殖專業中，案例教學應用報道的比較少。西北農林科技大學王立新開展了“基于提高學生學習主動性的水產養殖專業課程教學設計與實踐”研究的教改項目，該項目的宗旨體現了案例教學的目的，即提高學生分析問題和解決問題的能力。我國2013年5月建立中國專業學位教學案例中心，至今已有7年時間。以“生物”為關鍵詞進行搜索，共有35條記錄，來源于林業大學、農業大學、師范大學、工業大學、科技大學等多家院校。目前，尚缺乏分子生物學實驗技術相關課程案例的建設。

2 現代生物學實驗技術課程特點

現代生物學實驗技術課程是河南師范大學水產學院研究生的專業必修課程。該課程主要包括分子生物學相關實驗內容。分子生物學的基本理論的建立與發展都是以實驗為基礎，通過實驗操作，去理解實驗背后的科學理論，從而促進對實驗原理的掌握。該課程主要包括實驗室安全基本防護知識、分子生物學實驗室設計標準、功能分區以及常用分子生物學儀器情況等?；緦嶒灱夹g包括DNA提取、RNA提取、熒光定量PCR、蛋白質表達與純化等。

3 現代生物學實驗技術案例庫建設

現代生物學實驗技術是一門以分子生物學實驗為主的綜合性實驗課程，是一門實踐性很強的學科[3]。案例庫編寫過程嚴格圍繞專業研究生培養目標和課程教學要求[4-5]，通過成立案例編寫小組，組內成員交流討論，圍繞現代生物學實驗中的核心問題重點編寫系列案例，以供水產專業學位研究生教學使用，并在教學中實施案例教學，取得了較好的教學效果。

本課程實驗項目進行按照功能模塊兒建設，分別為DNA發現史及其操作技術，熒光定量PCR技術，目的基因克隆及序列分析技術，核酸-蛋白相互作用，蛋白質印跡法，蛋白的分離純化與鑒定，目的蛋白表達與純化，RNA干擾，信號轉導研究技術與策略，細胞培養技術十部分內容[6]。

學生搜集案例后，即進行案例教學。具體要求如下：開課前一周將案例材料發給學生，布置預習任務，對背景進行資料查閱?；氐秸n程，教師將組織學生分析案例，然后針對典型案例進行討論、交流。課堂教學中，教師梳理案例教學相關內容，提出案例的總體思路。教師完成課程講解，隨后，學生進行組內討論。學生要求每人總結自己的學習成果，并提出問題。討論環節結束后，每組選派代表對本組的討論結果進行匯報與提問。教師對學生提出的難點問題進行剖析，多層次、多角度進行解答。最后一部分是對案例教學相關知識的認識得到深化與提升。教師對現代生物學實驗技術相關實驗和理論知識提出更深層次的問題，學生需要作答。教師通過學生搜集案例情況、參與討論情況、總結匯報情況和回答問題情況給予綜合評價。通過案例教學的實施，在綜合評價環節，教師可充分了解學生對知識掌握情況及整體教學實施效果。

4 現代生物學實驗技術案例庫應用前景

在現代生物學實驗技術授課過程中使用案例教學，可以解決時間、空間、人員和經費限制問題，能夠將復雜的操作性實驗課程轉換為模擬操作討論課程，使得該專業研究生在準備案例、設計案例和研討案例過程中，充分發揮個人能動性，搜集、分析和研討實驗案例的每一個細節，達到教學目的。此外，建立的案例庫可以為建設專業實踐平臺提供重要資源，有助于水產專業學位研究生快速掌握最新生物學研究方法，并將其應用于水產動物相關研究中。案例庫有助于學習者實現多種終端自主學習，技能訓練。實現終身學習，促進職業成長。

案例庫的建設與應用對教師隊伍的成長也有積極作用。案例教學方式是一種引導式教學，通過教師的引導，學生的參與，形成教學相長的效果。通過交流學習，可提升案例教學水平，豐富案例庫建設。此外，教師在與其他高校教師開展教學研討會議時，可就案例教學實施方案、實施效果、已收集的案例庫種類、數目、典型案例等情況進行交流或進行教學資源的互換，從而加強學校之間的教學合作，促進教學水平的提升。

5 現代生物學實驗技術案例庫建設的意義

5.1 有利于掌握科學發展的規律

現代生物學的發展歷史，是科學家對生命本質認識的過程。從1940年開始，生物科學家在化學科學家、物理科學家等的幫助下，團結奮斗，終于解析了DNA的結構。這一發現開啟了生物學研究的新時代，傳統生物學開始利用這一新手段，從組織學、細胞學、解剖學、胚胎學、遺傳學及生理學等各領域揭秘生命的奧妙。沃森、克里克和威爾金斯因解析DNA結構一起分享了1962年諾貝爾醫學獎。但對遺傳物質本質的認識，離不開多名科學家的集體貢獻。1928年，英國的細菌學家弗雷德里克·格里菲斯通過實驗發現，存在于熱滅活的肺炎雙球菌中的一種遺傳物質，可使含有它的粗糙外表的活體細菌發生遺傳性變化，他將此現象稱為轉化。1951年倫敦大學富蘭克林獲得了清晰B型DNA的X射線晶體衍射照片，為沃森和克里克得出DNA為雙螺旋結構提供了直接證據。進一步梳理DNA結構和破譯后的遺傳密碼信息，克里克首先提出“中心法則”（1957年），生命體的遺傳信息由DNA序列中ATCG等脫氧核苷酸的排列次序決定。

DNA結構解析案例教學的應用，首先，可使學生掌握自然科學發展的普遍規律，實驗的順利開展與正確理論的提出是統一的；其次，使學生懂得科學的發展通過學術爭論、充分的交流而不斷推進；第三，科學的發展是逐步由點點滴滴小的變化到質的飛躍的過程；最后，讓學生明白科學是一個整體，科學發現離不開多領域科學家的共同貢獻。

5.2 有利于促進對交叉學科的認識

現代生物學已全面滲透到細胞生物學和神經生物學的發展領域，科學家對膜內信號傳導、離子通道的分子結構、功能特性及轉運方式的認識加深。對自然界生物的認識、闡明改造離不開分子遺傳學。DNA分子標簽已被應用于物種分類和進化研究，結合物種形態特征、生理特征，探討生物間的親緣關系遠近。分子生物學的發展揭秘了生命本質，即高度有序性和一致性，是人類在認識論上的重大飛躍。生命活動的一致性，決定了下一個世紀的生物學將是統一生物學，即所有學科進行分子水平的研究[7]。近六年來，諾貝爾化學獎有4次發給生物學家（2020，CRISP基因組編輯方法；2018年，酶的定向進化與多肽和抗體的噬菌體展示技術方面；2017年，冷凍顯微術領域；2015年，DNA修復方面所做出的卓越貢獻）。現代生物學實驗技術與生物化學、生物物理學關系十分密切。大量化學、物理工作者進入生物學領域，將有力推動生物學科的發展。

案例教學的實施，可幫助學生將現代生物學歷史事件的重要發現等概念內化，并啟發學生思考，提出問題和提供相應解決方案。案例庫的建設對于研究生的培養和教學質量的提高有重要意義。