《分子生物學》課程教學體系的重構與實踐

鄭銀英，崔百明，孫黎，李鴻彬，謝全亮

（石河子大學 生命科學學院，新疆 石河子）

一 引言

1953年，Watson和Crick解析B型雙螺旋DNA的二級結構，從此生命科學邁入分子生物學時代。《分子生物學》（Molecular Biology）是研究核酸、蛋白質等生物大分子的結構、功能及其相互作用關系的科學，從分子和細胞水平揭示生命的本質問題，是生命科學的帶頭學科。20世紀50年代至今，《分子生物學》理論和研究方法廣泛應用于生命科學、醫學、農業、環境、食品等眾多領域。

《分子生物學》是一門新興的前沿學科，也是現代生命科學中最具活力的帶頭學科。《分子生物學》是人類從分子水平揭示生物世界的奧秘，由被動適應自然界轉向主動改造和重組自然界的基礎科學。21世紀人類對生物的認識已經從整體、個體和組織水平，向細胞和分子水平深入。《分子生物學》知識體系是生命科學、醫學及其相關學科的學生繼續深造高年級課程的核心基礎，其教學質量直接影響到高年級其他專業課程的學習和生命科學類人才的培養質量。因此，在《分子生物學》課程教學中，基于課程內容理論深奧、微觀性、前沿性、科學性強的現實，通過重構教學體系，優化教學內容，組織多元化的教學方法和考核體系，在提升學生學習興趣的基礎上，進一步著重培養了專業核心素養。

二 《分子生物學》課程教學中存在的主要問題

以往的《分子生物學》課程教學，主要采用以教師講授為主學生被動學習的教學模式。“滿堂灌”的單一的課堂教學，缺乏課堂師生間思維的交流，學生容易產生厭學情緒，也缺乏主動思考、探究科學問題的訓練，不利于培養學生自主學習的習慣和能力。

長期以來期末閉卷考試成績為主要評價標準的考核方法，雖能有效地測試學生對基本理論和研究方法的掌握情況，但易導致學生期末突擊“死記硬背”的做法，無法真正考核學生對知識的運用能力。

隨著新一代信息技術互聯網、大數據、云計算的廣泛應用和數據化課程資源的日趨完善，正在迅速滲透和改變以往教師照本宣科的單一輸出知識為主、學生被動學習的高等教育模式。

當今，教師和學生利用網絡可自主查閱相關文獻，也隨時自主學習國內外精品課程。《分子生物學》作為生命科學的核心課程，必須緊跟《分子生物學》學科的發展，及時補充、豐富、調整教學內容，采用多元化的教學方法和考核，調動學生潛在的學習潛能，培養服務于我國生命科學研究及其相關工作的研究人員。

三 優化課程教學知識體系

《分子生物學》課程是我院生物技術、生物科學（包含菁英班和師范教育方向）本科專業的基礎課程。該課程知識體系具有很強的時代性、科學性和前沿性。

（一） 重構優化課程教學內容

立足生命科學本科生的培養目標，從2017級開始我院《分子生物學》課程排在本科第四學年的春季學期，課時從32學時增加到48學時。課程的教學內容包括緒論（2學時）；基因與染色體：核酸的結構和功能（4學時）、基因與基因組的結構和功能（4學時）；DNA復制和重組：DNA的復制（4學時）、DNA的損傷、修復和基因突變（2學時）、DNA的重組與轉座（2學時）；遺傳信息的傳遞：轉錄（4學時）、RNA的剪接與加工（4學時）、遺傳密碼與蛋白質的生物合成（8學時）；基因表達的調控：原核生物基因的轉錄表達調控（4學時）、真核生物基因的轉錄表達調控（4學時）；分子生物學研究方法：分子生物學常用技術（6學時）。

48學時的教學內容涵蓋了《分子生物學》課程的基本知識體系。其中，《分子生物學研究方法》促成了理論與研究方法的統一，利于學生掌握分子生物學的原理和基本研究方法，也利于《分子生物學》實驗課程的組織和實施。

（二） 教學內容注重體現分子生物學最新研究成果

教材是依據課程的標準編制，能夠系統地反映學科內容的知識載體，也是學生用于預習、復習、鞏固知識的主要介體。教材方面我們以朱玉賢、李毅、鄭曉峰、郭紅衛編著的《現代分子生物學》（第五版）作為學生的主要參考教材，教師輔以趙亞華編著的《分子生物學教程》和Benjamin Lewin主編的Gene系列作為補充教材，確保分子生物學基礎理論知識框架。

近幾年隨著科技的發展，不僅“中心法則”和分子生物學研究方法不斷豐富和發展，還涌現出全新的理論與研究方法。如高通量測序、基因組編輯、mRNA疫苗等。在教學活動中，我們注重將分子生物學及其相關領域的新理論、研究方法和研究成果加入課程的教學活動，豐富了課程的知識體系，彌補了教材滯后性的同時，加強了課程的高階性。如新型冠狀病毒（COVID-19）的基因組、結構基因、宿主的相互作用，mRNA分子的疫苗設計。

四 優化教學方法，培養學生自主學習的習慣

互聯網和多媒體等現代教學工具，徹底顛覆和改變了千百年來亙古不變的課堂上教師的單純講授和學生被動學習的傳統教學模式。當今，學生由單純的被動學習者轉變為整個教學活動的主體，教師由主動的知識傳授者轉變為教學活動的組織和引導者，教師是促進學生圓滿完成課程學習的領路人。

分子生物學理論和技術的日新月異，需要教師緊跟學科的發展及時補充、調整、完善和豐富教學內容，提高教學質量和水平。同時，還需緊跟時代的發展，建立以學生和教師為雙主體的教學理念和教學方法。

（一） 利用互聯網教學平臺

網絡教學平臺的大范圍推廣和應用，使教學活動擺脫了時空的約束，增加了教學活動的靈動性。教師在開學0周，建立課程QQ群或微信群，向學生說明教師對《分子生物學》課程教學計劃的安排。在實施教學活動中，知識點融合前沿進展，實時推送最新PPT課件和支撐論文的PDF文件，有效保證教學的工作效率。通過雨課堂教學平臺，在課前、課中、課后推送課程資源、作業或查看答題情況等。課堂引進智能手機，顛覆了傳統教學模式，使教學活動更加豐富和多樣化。在2020-2021學年，疫情背景下利用混合式教學軟件雨課堂、騰訊會議和釘釘等線上教學軟件發揮了關鍵的作用。

（二） 利用數字化教學資源

教育資源的網絡化已成為線下課堂教育的有效補充，是高等教育中不可忽略的一部分。教師依托互聯網與學生實時共享課程的基本教學信息，還能夠促進教師不斷完善和豐富教學資源。教師在開學0周，在我校網絡教學平臺上傳電子版教材、PPT、作業、習題等，學生利用這些教學基本資料可自行安排預習和復習，有效提高學生的學習效率。

分子生物學與生物化學、遺傳學、細胞生物學等學科相互滲透、交叉、融會貫通，因此系統、扎實的《分子生物學》課程基礎是學生繼續深造遺傳學、細胞生物學、生物信息學、基因工程等高年級課程的基礎。近幾年，我國開始投放使用國家級在線數字化網絡精品課程，如大規模開放在線課程（massive open online courses，MOOC）。我們根據我校學生學情甄選中國大學MOOC平臺的國家精品課《分子生物學》（南京大學）視頻教學資源。教學中引用《分子生物學》MOOC不僅有效地緩解了線下課時不足的現狀，還能使學生領略名校教師的風采，從而有效鞏固、拓展和提高了學生的專業基礎知識廣度、深度和自主學習的能力。

（三） 多元化教學方法，提升教學效果

《分子生物學》理論知識的抽象性、前沿性和科學性很強。如何讓學生輕松參與本課程的學習？我們在教學中，引用理論知識背后的科學小故事和經典分子生物學研究方法緩解“教”與“學”的難點。如證明遺傳物質經典實驗、轉座因子理論、核酶的發現等科學故事以及PCR技術（DNA復制、修復）、核酸雜交技術（變性與復性）、定量PCR技術（基因轉錄表達）、RNAi技術（RNA表達調控）和基因組編輯（基因、分子間相互作用）等分子生物學研究方法。學生掌握分子生物學研究的基本方法、原理和應用，有利于相關實驗課程組織和實施。

五 植入思政要素提升教學內涵

（一） 《分子生物學》課程融入思政教育的必要性

課程思政是一種創新的高校思想政治教育方式，是以“知識傳授、能力培養、價值引領”為一體的課堂教學新模式，在專業知識傳授的過程中培養有理想、有擔當的時代新人[1]。

思政教育以課程為載體、以各學科知識中蘊含的思政元素為切入點、以課堂實施為基本途徑、以全面提高人才培養能力為核心點開展育人實踐活動（教高[2020]3號文件）。

《分子生物學》是高等院校生命科學專業的基礎理論課，是生物類本科人才培養體系中專業核心課程。《分子生物學》的理論和方法已滲透和輻射生物學所有學科，是人類從細胞和分子水平探究、解答生命現象的“萬能鎖”，是現代生命科學的共同語言。由此，分子生物學的知識儲備是求索生物學科學研究必備的科學素養。

在“新生科”背景下，發揮課堂教學的主渠道，充分挖掘《分子生物學》教學內容中蘊含的思政資源，將思想政治教育要素悄然融入教學活動，讓學生在學習掌握《分子生物學》課程理論知識的同時實現價值引領，增強學生對生命科學專業的認同感。

（二） 實施思政教育致力于培養德才兼備的專業人才

四年的通識和專業化教育的基本培養目標是讓本科生具有寬厚、系統的生物學基礎知識和技能。2018年，教育部提出淘汰“水課”、打造“金課”，金課標準為“兩性一度”，即高階性、創新性、挑戰度。

《分子生物學》是研究核酸、蛋白質等生物大分子在細胞生命過程中作用的學科[2]，其微觀性、理論性和邏輯性強。于是我們在教學活動中，首先以傳授“中心法則”為核心的基本知識為主，確保大多數學生充分掌握分子生物科學的基礎理論、基本知識和基本技能。其次，結合知識點引入近幾年國內外科學研究前沿理論、方法和科學故事，實時拓展和豐富教學內容，增強學生對專業的認同感，啟發學生的創新、探索思維能力，激發學生潛在的科學研究興趣，培養學生的科學邏輯思維和國際化視野，為從事生物學科學、教學、技術研究等方面的應用型人才奠定了基礎。此外，在教學內容中著重融入我國學者在頂級學術期刊上發表的最新研究成果作為主要的思政教育元素，豐富了學生的基礎理論知識的同時實現了價值引領，堅定了專業信念和肩負的新時代專業使命。

深度學習有利于學生利用已有的基礎知識，去學習構建新知識體系，提高教學成效，讓學生成長為《分子生物學》及其相關領域領軍人才打下堅實基礎。于是，我們通過讓學生撰寫一篇生活中與《分子生物學》相關的課程論文，鼓勵學生查閱中英文文獻，培養撰寫科學研究論文的能力，培養學生發現、分析、解決問題的研究思路，為學生參加課外大學生創新、創業項目實踐活動奠定基礎。

六 優化考核方式

多年來我院《分子生物學》課程堅持以自然班為單位實施小班授課，課堂上將傳統的講授法、多媒體演示和隨堂討論、提問相結合，加強過程管理，促進學生的平時學習。

（一） 多個方面綜合評定平時成績

課程成績主要包含2個部分，分別為平時（占30%）和期末（占70%）閉卷考試成績。平時成績主要依據課堂小測、課程作業、課程論文等3個方面評定，每項各占10%。考勤只作為課程學習的基本要求從平時成績只減不加分，如出現無故遲到、缺課的情況按評分標準減平時成績。通過鼓勵、引導學生撰寫課程論文，培養學生通過專業中英文文獻閱讀獲取新知識的能力和運用查、閱、論的學習方法和綜合分析科學問題的能力。

（二） 通過考試進一步培養學生綜合分析思維

考試不僅是考核學生掌握知識和應用能力的手段，也是加強和鞏固課程基礎知識的途徑。期末考試著重考核基本基礎知識的基礎上，考核綜合分析和研究思維能力。如結合新冠病毒疫情，讓學生分析COVID-19病毒中的分子生物學知識，如病毒基因組類型、檢測方法、測序技術等分子生物學知識。

七 結語

近年來，我國的教育與信息技術的融合突飛猛進，傳統教學結合線上教學的新模式已經成為高等教育創新的熱點之一[3]。“互聯網+智慧教學”時代的到來，對我國的高等教育教學改革研究產生了深遠的影響[4]，教學依托互聯網技術呈現出資源化、互動化、數據化等特點。利用多樣化的教學方法組織更高效的教學活動，培養面向未來、服務社會和國家戰略需求的德智體美勞全面發展的人才，需要教育者不斷探索和實踐。

分子生物學時代，本課程的發展歷史證明，分子生物學的核心知識理論體系——“中心法則”的主要理論和方法均來自于近半個多世紀以來的諾貝爾化學獎或生理學與醫學成果獎。生物學學科的頂級雜志上高水平的學術研究成果是更新和發展分子生物學知識體系的源泉。

課程思政指以“立德樹人”作為所有課程基本教育目標，實現全面課程育人，在非思政理論課中融入思政教育，在傳授專業知識的同時傳輸思政知識[5]。課程思政是當前高校大學生思想政治教育的新理念。2016年5月，中共中央、國務院發布的《國家創新驅動發展戰略綱要》明確要求：“推動教育創新，改革人才培養模式，把科學精神、創新思維、創造能力和社會責任感的培養貫穿教育全過程。”因此，提升大學生創新精神和創新能力，既是時代發展的迫切需要，也是高等教育人才培養的應有之義[6]。本世紀我國在生物學領域也取得了眾多令世界矚目的成果，在世界主流科學雜志上已不乏中國科學家的研究成果。在《分子生物學》教學中，注重將我國學者的科學研究成果內化為教學內容，由此豐富課堂、活躍課堂，落實“立德樹人”的根本任務是我們的使命和擔當。