“金課”背景下“分子生物學(xué)”課程的教學(xué)改革與實(shí)踐探索

陳文波

摘要分子生物學(xué)是生命科學(xué)類專業(yè)的核心課程。在“兩性一度”的“金課”標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下，教師以學(xué)生為中心，對(duì)分子生物學(xué)課程進(jìn)行了一系列改革，包括：加工和再編輯教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)模式和實(shí)踐教學(xué)、構(gòu)建多維度多階段的考核體系以及挖掘思政元素進(jìn)課堂等。通過這些方面的教育教學(xué)改革，顯著提升了分子生物學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，達(dá)到了培養(yǎng)分子生物學(xué)人才和陶冶情操、提升素質(zhì)的“同向同行”的育人目標(biāo)。

關(guān)鍵詞 分子生物學(xué) 金課 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.22.041

Teaching Reform and Practice Exploration of Molecular Biology Course under the Background of "Golden Course"

CHEN Wenbo

（School of Medicine， Henan Polytechnic University， Jiaozuo， Henan 454000）

AbstractMolecular biology is the core course of life science majors. Under the guidance of the "Golden Course" standard， teaching reform which is characterized by the student-centered was carried out， including processing and reediting teaching content， innovating teaching mode and practice teaching， constructing multi-dimensional and multistageexamination system， and diggingideological and politicalelements into the classroom，etc.Through these aspects of education and teaching reform， the teaching quality of molecular biology has been significantly improved， the comprehensive quality and innovation ability of students have been cultivated. The educational goal of "working together" of cultivating molecular biology talents， edifying sentiment and improving quality have been achieved.

Keywordsmolecular biology； golden course； teaching reform

分子生物學(xué)是建立在生物化學(xué)、遺傳學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)上、在分子水平上探討生命活動(dòng)的一門學(xué)科，內(nèi)容主要涉及染色體與DNA、DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、修復(fù)與轉(zhuǎn)座等生命過程與機(jī)理，真核和原核生物基因表達(dá)調(diào)控的基本原理，分子生物學(xué)研究方法等。[1]目前，分子生物學(xué)已滲透到生物學(xué)幾乎所有學(xué)科，成為現(xiàn)代生命科學(xué)的共同語(yǔ)言，“分子生物學(xué)”課程也是高等院校生命科學(xué)類專業(yè)的核心理論課程。[2]

2018年11月24日，教育部高教司吳巖司長(zhǎng)在第十一屆“中國(guó)大學(xué)教學(xué)論壇”上提出金課標(biāo)準(zhǔn)為“兩性一度”，即高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度。如何建設(shè)我們的“分子生物學(xué)”“金課”呢？分子生物學(xué)具有兩個(gè)特點(diǎn)：1）分子生物學(xué)以生物大分子為中心、在分子水平上探討生命活動(dòng)；2）分子生物學(xué)的新理論和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，知識(shí)更新快。[3，4]我們基于這兩個(gè)學(xué)科特點(diǎn)為教學(xué)改革的出發(fā)點(diǎn)，創(chuàng)新教學(xué)理念，建立以學(xué)生為中心、讓學(xué)生真正成為教學(xué)中“分子”的“分子生物學(xué)”教學(xué)模式。

1加工和再編輯教學(xué)內(nèi)容，豐富知識(shí)體系

教材是一門課程的核心教學(xué)材料，是學(xué)生獲取知識(shí)的最主要源泉。[5，6]目前，我們以朱玉賢、李毅、鄭曉峰、郭紅衛(wèi)等編著的《現(xiàn)代分子生物學(xué)》（第五版）作為骨架和底色，主要介紹遺傳物質(zhì)及傳遞、基因表達(dá)與調(diào)控和分子生物學(xué)技術(shù)與前沿等三個(gè)方面的內(nèi)容。如果把教學(xué)內(nèi)容比作一個(gè)啟動(dòng)子，《現(xiàn)代分子生物學(xué)》教材就是“基本啟動(dòng)子”結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生獲得最基本的分子生物學(xué)內(nèi)容。但是，分子生物學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域中發(fā)展最為迅速的學(xué)科，知識(shí)更新快。要想讓學(xué)生獲得更新、更前沿的分子生物學(xué)知識(shí)，我們輔以英文原版書BenjaminLewin主編的《Gene》系列和Watson編著的《MolecularBiologyoftheGene》作為補(bǔ)充教材。另外，在教學(xué)過程中，適時(shí)引用各種重要學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表的最新研究成果豐富教學(xué)內(nèi)容。這些補(bǔ)充內(nèi)容相當(dāng)于啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)中的“上游啟動(dòng)子”，能夠讓學(xué)生最大限度地獲得分子生物學(xué)知識(shí)。通過教學(xué)內(nèi)容的加工和再編輯，形成有深度、有廣度，中英文結(jié)合，立足經(jīng)典、面向前沿的立體的、全方位的“分子生物學(xué)”課程知識(shí)體系。

2創(chuàng)新教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程的“正控誘導(dǎo)”

傳統(tǒng)滿堂灌、以教為主、以課堂為主陣地的教學(xué)模式無(wú)法讓學(xué)生真正融入教學(xué)過程，導(dǎo)致學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。為了讓學(xué)生參與并融入“分子生物學(xué)”課程，我們建立了“課前線上預(yù)習(xí)、課堂重點(diǎn)講解、課下小組討論和個(gè)人閱讀”的教學(xué)模式。這一模式以學(xué)生為中心，重能力、求創(chuàng)新，有挑戰(zhàn)性，既能讓學(xué)生學(xué)到分子生物學(xué)知識(shí)，又能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

2.1課前線上預(yù)習(xí)

河南理工大學(xué)近年來引進(jìn)了Sakai網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。我們也及時(shí)建立了分子生物學(xué)課程的站點(diǎn)。在該站點(diǎn)資源模塊中我們放入了課程課件、微視頻、教學(xué)視頻和動(dòng)畫資料、推薦網(wǎng)站、課堂延伸等資源供學(xué)生們課下使用，讓學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)，并隨時(shí)在此站點(diǎn)下進(jìn)行討論交流，提高學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)和思考問題的能力。

2.2課堂多種教學(xué)模式和方法融合

教學(xué)方法是實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的有效手段之一，為了更好地吸引學(xué)生參與課堂，提高教學(xué)效果，在講解過程中我們采用多種教學(xué)模式和方法相結(jié)合的形式來組織課堂。[7]

故事引入式教學(xué)法。例如在講DNA是主要的遺傳物質(zhì)這一部分內(nèi)容時(shí)，我們從DNA的發(fā)現(xiàn)、DNA組成分析到證明DNA是主要遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)（肺炎雙球菌的經(jīng)典轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)、艾弗里的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)、噬菌體侵染實(shí)驗(yàn)和煙草花葉病毒重建實(shí)驗(yàn)）等以故事的方式敘述出來。科研故事的引入，既讓學(xué)生學(xué)到了專業(yè)知識(shí)，又培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)情懷。

問題導(dǎo)向式教學(xué)法。例如著色性干皮病和遺傳性非息肉結(jié)腸直腸癌都是和DNA修復(fù)系統(tǒng)有關(guān)的疾病。在講這部分內(nèi)容時(shí)，我首先通過圖片和故事引出這兩個(gè)疾病，給大家以視覺和聽覺上的震撼，然后適時(shí)給大家引出問題：是什么原因?qū)е逻@兩個(gè)疾病的發(fā)生？具體機(jī)制如何？進(jìn)而引出相關(guān)的DNA修復(fù)系統(tǒng)，同時(shí)也讓學(xué)生首先認(rèn)識(shí)到DNA修復(fù)的重要性。

內(nèi)容比較式教學(xué)法。分子生物學(xué)大部分內(nèi)容分都分為原核生物和真核生物，例如原核和真核生物的基因組特點(diǎn)、原核和真核生物的基因表達(dá)調(diào)控等。我們緊緊抓住這一特點(diǎn)，在講授完一部分內(nèi)容之后，讓學(xué)生們分組討論、總結(jié)原核生物和真核生物的異同，在比較分析中加深對(duì)知識(shí)的理解。

以研促教式教學(xué)法。通過把自己的科研經(jīng)歷、科研經(jīng)驗(yàn)、科研項(xiàng)目和科研成果及分子生物學(xué)學(xué)科前沿進(jìn)展引入課堂，以研促教，讓學(xué)生覺得科研并不“遙遠(yuǎn)”，同時(shí)讓抽象的知識(shí)具體化。[7]例如，RNA再編碼的表現(xiàn)方式主要由三個(gè)：核糖體程序性+1/-1移位；核糖體跳躍；終止子通讀等。為了讓學(xué)生更好的理解終止子通讀這一方式，我把自己有關(guān)金魚硒蛋白W的研究成果引進(jìn)來。金魚硒蛋白W含有1個(gè)硒代半胱氨酸（被稱之為第21種氨基酸），該氨基酸由終止密碼子UGA編碼。硒代半胱氨酸進(jìn)入蛋白質(zhì)受mRNA框內(nèi)的UGA密碼子和下游鏈的硒半胱氨酸插入序列形成的莖-環(huán)結(jié)構(gòu)所控制。通過這樣一個(gè)科研實(shí)例，讓學(xué)生了解了硒代半胱氨酸利用終止子通讀摻入硒蛋白的翻譯機(jī)制，豐富了學(xué)生們的分子生物學(xué)知識(shí)，提高了學(xué)生對(duì)科研的興趣。

開展小班教學(xué)。近年來，隨著學(xué)生規(guī)模增加到三個(gè)自然班（約90人），導(dǎo)致課堂上與每個(gè)學(xué)生互動(dòng)概率減少，啟發(fā)式和研討式的教學(xué)方法也無(wú)法充分有效展開。為了提高課堂教學(xué)質(zhì)量，我們實(shí)行以自然班為教學(xué)單位進(jìn)行課堂講授。在小班教學(xué)時(shí)，可以最大程度了解學(xué)生的接受知識(shí)的程度、最大限度的與學(xué)生在課堂進(jìn)行互動(dòng)，更方便、有效地開展多維度、多階段的課程考核模式。

2.3課下文獻(xiàn)閱讀和討論

為了更好地把教學(xué)進(jìn)行延伸，在課下以小組形式開展文獻(xiàn)閱讀和討論活動(dòng)。主要有：（1）給每個(gè)小組1個(gè)與課程內(nèi)容相關(guān)的熱點(diǎn)科學(xué)問題，引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)問題查找文獻(xiàn)、閱讀文獻(xiàn)、按照學(xué)術(shù)論文的格式撰寫綜述論文。特別地，對(duì)于基礎(chǔ)比較好的同學(xué)，可以給予更多的輔導(dǎo)和鼓勵(lì)，引導(dǎo)學(xué)生寫出高水平的綜述論文，爭(zhēng)取發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊上；（2）提供最新的、與課程內(nèi)容相關(guān)重量級(jí)學(xué)術(shù)期刊論文（Nature、Science和Cell）開展“Journal Club”，讓學(xué)生對(duì)論文進(jìn)行講解、討論，拓展學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

總之，通過這些活動(dòng)的開展，鍛煉了學(xué)生的分析和解決問題的能力、培養(yǎng)了科學(xué)素養(yǎng)，把分子生物學(xué)教學(xué)從“教”到“學(xué)”，再進(jìn)一步擴(kuò)展到“研”，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

3重視實(shí)踐，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是分子生物學(xué)教學(xué)體系中一個(gè)重要組成部分，對(duì)培養(yǎng)本科生的動(dòng)手能力、科研思維和創(chuàng)新能力等發(fā)揮著重要的作用。[8]傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要采用教師先講實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟，然后學(xué)生分組后按部就班操作，實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生缺少自主的思考，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不理想。[9]為了更好地達(dá)到分子生物學(xué)“金課”“兩性一度”要求，我們從以下兩個(gè)方面進(jìn)行了改革：

增加實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ健Ｎ覀儐为?dú)設(shè)置了“分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程，從最初的24學(xué)時(shí)增加到36個(gè)學(xué)時(shí)，給學(xué)生提供了更多的實(shí)踐時(shí)間。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ胶蛯?shí)驗(yàn)項(xiàng)目，加大綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)量，在實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)行小組制，學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn)操作，在規(guī)定的時(shí)間范圍內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并撰寫完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。教師在此過程中扮演導(dǎo)師的角色，給予實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)步驟上的指導(dǎo)。通過這樣的實(shí)踐方式，提高了學(xué)生動(dòng)手能力、分析及解決問題的能力，鍛煉了科研思維。

配備學(xué)術(shù)導(dǎo)師，提高創(chuàng)新能力。從大二開始，由于學(xué)生具備了一些基本的實(shí)驗(yàn)操作能力，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，積極參與到導(dǎo)師的科研課題當(dāng)中，進(jìn)行科研思維和實(shí)踐能力的鍛煉。同時(shí)，利用學(xué)校和學(xué)院提供的實(shí)踐平臺(tái)，例如國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃、學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目以及“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等，使學(xué)生在教師指導(dǎo)下進(jìn)行較為系統(tǒng)的實(shí)踐研究。

4構(gòu)建多維度、多階段的考核體系

改變期末考試“一考定終身”的考核方式，加大過程性評(píng)價(jià)的占比，突出學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程的主體地位。[10]

過程性評(píng)價(jià)包括課堂出勤成績(jī)、課堂提問成績(jī)、隨堂測(cè)驗(yàn)成績(jī)、課程作業(yè)成績(jī)、小組討論成績(jī)、文獻(xiàn)閱讀成績(jī)等，重視學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)，對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生的思考能力、分析能力和學(xué)習(xí)能力有著重要作用。過程性評(píng)價(jià)既考查了學(xué)生在一個(gè)知識(shí)點(diǎn)、一節(jié)課、一個(gè)章節(jié)的掌握情況，又凸顯了對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

終結(jié)性評(píng)價(jià)包括期中考試成績(jī)和期末考試成績(jī)等，從整體上考核學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度及分析、解決問題的能力。過程性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合構(gòu)建多維度、多階段的考核體系，強(qiáng)化教學(xué)過程與考核過程的緊密結(jié)合，以多元化評(píng)價(jià)方式把對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)水平的考核分散在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中。

5重視立德樹人，積極開展課程思政

在授課過程中，積極凝練、深入挖掘分子生物學(xué)課內(nèi)的思政元素，將思政元素作為專業(yè)知識(shí)點(diǎn)的切入案例，融入分子生物學(xué)課程的講授中，將顯性專業(yè)知識(shí)傳授與隱性思政教育有機(jī)結(jié)合，起到“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”教學(xué)效果。[11]

哲學(xué)思維育人元素。在講授分子生物學(xué)發(fā)展史章節(jié)中，向?qū)W生全面講述核酸各組分的發(fā)現(xiàn)過程、DNA是主要的遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)歷程、Chargaff規(guī)則的問世、DNA的X射線衍射圖片的發(fā)現(xiàn)到DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的成功解析，告訴學(xué)生事物的發(fā)展總是向前的以及量變引起質(zhì)變的哲學(xué)思想。

家國(guó)情懷育人元素。在講授結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)時(shí)，特別提出我國(guó)科學(xué)家在世界上首次人工合成具有生物活性的結(jié)晶牛胰島素的偉大成就、我國(guó)參與承擔(dān)人類基因組計(jì)劃1%的任務(wù)以及目前以施一公為代表的中國(guó)結(jié)構(gòu)生物學(xué)家杰出的成果，使得我國(guó)的結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究處于世界前沿等，讓學(xué)生充分了解我國(guó)科學(xué)家在分子生物學(xué)領(lǐng)域做出的突出貢獻(xiàn)，激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)敬業(yè)精神、民族自信和文化自信。

科學(xué)精神育人元素。美國(guó)科學(xué)家芭芭拉·麥克林托克（BarbaraMcClintock，1902-1992）在1947年就提出了“跳躍因子”的概念，但由于這一理論太過超前，和當(dāng)時(shí)的經(jīng)典遺傳學(xué)理論大相徑庭，所以不被科學(xué)家認(rèn)可、接受。但是她充滿信心，堅(jiān)持了下來。直到70年代后期，隨著跳躍因子在細(xì)菌、酵母、果蠅等眾多生物中得到證明，人們才接受了她的理論，并最終在81歲高齡獲得1983年諾貝爾生理和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。通過講述科學(xué)家的實(shí)例，激勵(lì)學(xué)生汲取榜樣的力量，形成內(nèi)在的學(xué)習(xí)動(dòng)力，培養(yǎng)學(xué)生用于探求科學(xué)真理的科學(xué)精神。

6結(jié)語(yǔ)

通過上述五個(gè)主要教學(xué)改革措施，學(xué)生的參與度明顯提高，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和專業(yè)志趣，分子生物學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的綜合素質(zhì)顯著提升。但是分子生物學(xué)發(fā)展極其迅猛，且應(yīng)用性強(qiáng)，教師要不斷更新自身知識(shí)，積極接受新理論和新技術(shù)，并引入到課堂，提高授課質(zhì)量。重視實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生創(chuàng)新能力。

基金項(xiàng)目：河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目（192102110194）；河南理工大學(xué)院級(jí)教育教學(xué)改革研究重點(diǎn)項(xiàng)目

參考文獻(xiàn)

[1]朱玉賢，李毅，鄭曉峰，等.現(xiàn)代分子生物學(xué)（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2019.

[2]姜立春，游章強(qiáng)，李俊剛，等.“分子生物學(xué)”教學(xué)改革與實(shí)踐新探[J].綿陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，34（5）：131-134， 139.

[3]周青鳥，王峰，晁耐霞，等.“金課”背景下線上線下混合教學(xué)模式在生物化學(xué)與分子生物學(xué)教學(xué)改革的探索[J].廣東化工， 2020，19： 201-202.

[4]張愛利.分子生物學(xué)知識(shí)體系建設(shè)與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[J].教育教學(xué)論壇，2020，20：166-168.

[5]陳國(guó)強(qiáng).分子生物學(xué)理論教學(xué)實(shí)踐改革探索[J].高等教育，2020，37： 79-80.

[6]姚飛虹，趙麗萍，馮紀(jì)南，等.新建地方本科院校生物技術(shù)專業(yè)分子生物學(xué)教學(xué)改革探討與實(shí)踐[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2015，43 （18）： 379-380.

[7]許崇波，包英華，劉博婷.基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的“分子生物學(xué)”課程建設(shè)與教學(xué)改革[J].韶關(guān)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2020，9（41）：77-81.

[8]張慶琛，朱曉琴，韓霜，等.提高分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的探索[J].山東化工，2020，49（21）： 175-176.

[9]張欣薇，王強(qiáng)，陳明輝，等.分子生物學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革研究[J].教育教學(xué)論壇，2020，30：170-172.

[10]徐啟江，黃云彤，周波，等.基于過程評(píng)價(jià)與能力培養(yǎng)的分子生物學(xué)考試模式改革[J].高等理科教育，2019，5：85-90.

[11]馬克異，牛東紅，李文娟，等.將“課程思政”融入“分子生物學(xué)”課程教學(xué)過程的探索[J].教育教學(xué)論壇，2020，13：232-233.