科研項目趨動型課堂教學模式在生物化學和分子生物學教學中的實踐研究

李根亮 唐玉蓮 錢繪 孫麗雙 李書 李曙波

摘?要：科研型教學模式是培養學生科研素養的有效途徑，但參與科研項目是否有利于促進學生的學習成績，這有待進一步研究。我們在生物化學和分子生物學教學過程中實施了一種改進型的科研型教學模式，即科研項目趨動型課堂教學模式。在這一教學模式中，我們將教學內容分成8大模塊、9個講座、6個實驗，課程中充分結合學生的興趣和需要，讓學生學會科研數據的分析方法，讓學生有充分的獲得感。通過比較參與與不參與科研項目設計和實驗的學生的期末考試成績，分析參與科研項目對學生成績的可能影響，同時比較學習態度對學習成績的影響。結果發現，參與科研項目和學習態度好的學生的成績均明顯優于不參與科研項目和學習態度不好的學生（P<0.05）。研究結果表明，科研型課堂教學模式能很好地調動學生學習積極性，值得推廣應用。

關鍵詞：科研型課堂教學模式;生物化學;分子生物學;科研素養;學習態度

科研素養是新時代大學生的基本品質，培養學生的科研素養，是生物化學和分子生物學教學中的重要方面，傳統教學模式在能力培養和科研素質提高方面效果欠佳。為此，許多人開展了大量實踐探索，從第二課堂的角度提升學生科研素養[13]。劉志強等以核酸凝膠阻滯實驗為例培養理工科專業學生科研能力[4]。周倜等提出了在生物化學課程教學中實施課程多維度改革方案[5]。孫曉明等則從教學內容調整、儀器設備改進等方面分析了生化教學中存在的問題及解決方案[6]。科研型課堂教學已提出多年，許多教師也在教學中開展了一些相關實踐和研究。如吳永革等將課堂教學與科研興趣培養相結合總結培養大學生科研興趣的途徑[7]。赫杰等則將科研成果引入課堂教學探討創新型人才培養的手段[8]。李寧等依托“大學生創新創業訓練計劃”項目培養大學生科研思維[9]。這些研究和實踐雖然提出了科研素養培養與課堂教學的相關性，但在生物化學和分子生物學教學中的實踐和研究在深度和系統性上都有待進一步研究，尤其科研項目的參與以及學習態度是否影響學生的學習成績，這還有待進一步研究。

因此，本課題組從教學內容的系統性和模塊化、科學性和實用性的角度，充分結合學生的興趣和需要，傳授其科研數據的分析方法，讓他們在學習中充分地體驗獲得感。通過整合理論和實驗教學，開展線上學習和線下總結和測評，并將教學和實驗內容與大學生創新科研項目的申請、科研項目的參與和論文寫作相結合，實施了一種改進型的科研型教學模式，即科研項目趨動型課堂教學模式，取得了較好的效果，簡要介紹如下。

1?資料與方法

1.1?教改對象

右江民族醫學院20級臨床醫學本科1班和2班共116名學生作為本次研究的對象。根據學生的自主選擇是否參與科研項目申請和論文寫作分為2組，其中90名學生參與了科研項目申請和論文寫作，即參與科研項目趨動型課堂教學模式;26人未參與科研項目申請和論文寫作，即只進行常規課堂教學模式。

1.2?教改方法

1.2.1?教學內容的系統性和模塊化

我們從系統論的角度將教學內容整合為一個整體。根據內容分為“生化概述”“生命中的分子”“生命中的分子代謝”“基因和基因組和高通量測序”“基因表達”“基因表達調控”“信號轉導”“總結、展望及拓展”8大模塊。每一模塊的內容都通過線上（中國大學慕課平臺）學習結合線下講座及實驗開展教學活動。

1.2.2?教學內容的科學性和實用性

我們的課堂教學模式全程共分9個專題講座。在每個專題講座中，我們都融線上學習與線下融會于一體、融知識掌握與技能提升于一體、融科學前沿了解與公共平臺操作于一體、融趣味性與實用性于一體。具體如下：

講座一《生物化學及其中的科研思路》：線下教會學生系統性地看待和理解生物化學這門課程，教會學生開展科學研究的思路和常用實驗方法，線下指導學生開展科研選題和課題設計。

講座二《生物分子及其功能分析》：學生線上學習蛋白質、核酸、酶等知識，了解生物分子的常見種類、結構、功能以及生物學意義，教師線下教會學生利用線上平臺和軟件分析生物大分子結構和功能。

講座三《生物分子代謝及其調控》：學生線上學習糖代謝、脂代謝、氨基酸代謝等理論知識，教師線下教會學生利用大數據和線上平臺分析代謝通路和調控機制。

講座四《基因序列比對及其功能分析》：學生線上學習基因的結構等，教師線下教會學生利用數據庫進行基因序列比對、分析與預測基因及其編碼蛋白的結構等。

講座五《基因表達及其功能分析》：學生線上學習DNA復制、RNA轉錄、蛋白質翻譯等生物信息傳遞的基本過程和意義，教師線下教會學生利用在線資源分析復制起始復合物、拼接子等分子組成及功能結構，以及利用已有數據分析科學問題的方法。

講座六《基因表達調控的方式及其分析方法》：學生線上學習基因表達調控的主要方式、非編碼RNA、DNA和RNA修飾等表觀調控方式的意義及可能分子機制，教師線下教會學生利用公共數據庫和軟件進一步教會學生分析基因表達調控的常用手段。

講座七《信號通路的激活及效應分析》：學生線上學習信號通路的基本知識，教師線下教會學生利用公共平臺查找和分析基因和蛋白參與的生物學過程以及蛋白—蛋白互作網絡等。

講座八《生化和分子生物學科研數據分析及展望》：學生線上查找某一方向的前沿進展，教師線下教會學生多數據分析平臺的使用步驟等。

講座九《生化和分子生物學科研論文寫作和發表》：學生總結實驗、分析數據，進行論文寫作，教師線下講授論文寫作的技巧和論文發表的方法。

1.3?教學模式對教學效果影響的評價

常規期末考試后，對參與與不參與科研項目的兩組學生的成績進行分析，利用GraphPad?Prism軟件，通過t檢驗分析其期末考試卷面總成績及主觀題和客觀題成績的差異。以P<0.05作為差異有統計學意義（下同）。

1.4?學習態度對教學效果影響的評價

對第二個模塊和第六個模塊學習完后布置的練習題進行匯總。根據學生完成作業的總體情況，將得分排在前50%的和后50%的分別作為態度好和態度不好的學習表現。同樣通過t檢驗分析二者期末考試卷面總成績及主觀題和客觀題的成績差異。

2?結果

2.1?教學模式對教學效果的影響

兩組學生期末考試成績結果顯示，無論總得分還是主客觀題得分，參與科研項目趨動型課堂教學模式的學生的成績都明顯高于未參與科研項目趨動型課堂教學模式的學生（P<0.05），并且平均總得分差距7.3分（表1和表2）。

2.2?學習態度對教學效果的影響

116人中兩次作業總成績排名50%和后50%的學生各58名。t檢驗結果顯示，無論總得分還是主客觀題型的得分，態度好的學生的成績都顯著高于態度不好的學生（P<0.05），并且平均總得分差異明顯，差距7.069分（表2）。

3?討論

科研型課堂教學是培養創新人才的有效途徑[10]。我們在教學過程中通過將課堂教學和科研活動有機融合，實施了科研項目趨動型課堂教學模式。設置的6個實驗內容與學生申請的科研項目的實驗內容完全一致，這也促使學生做好、學好各實驗方法;而9個講座，更能加深學生對實驗方法和實驗原理的理解，拓展學生科研視野，提升學生科研思維、科研能力及論文寫作能力。期末考試的分析結果進一步證明了我們的想法，實踐證明，科研型課堂教學模式能很好地調動學生學習的積極性。

在教學過程中，我們老師常常忽略一個問題，那就是學生的獲得感。其實沒有獲得感，學生往往會對所學課程失去興趣或無法產生興趣[11]。因此，老師在教學過程中一定要讓學生有獲得感[12]。在實施本課堂教學模式時，我們注重將學生感興趣的知識、技能、方法和手段有機融入其中。因此，每次課后學生都會有學到了新知識、學會了新技能的獲得感。在這種獲得感的推動下，學生對自己實施或參與的科學研究充滿著期待。這促使其課前對線上學習任務做一定程度的準備，這就是科研趨動學習。因此，在學習和科研之間形成良性循環[13]。另外，我們還分析了學習態度對學生成績的影響，發現學習態度嚴重影響學生的學習成績，故引導學生樹立正確的學習觀和良好的學習態度對學生至關重要。而我們知道，學生的學習態度與教師的態度是分不開的。因此，教師如何提高自身素養、樹立榜樣作用是教學中需要考慮的問題。尤其實施科研型或科研趨動型課堂教學模式的教師，首先需要有較高的科研素養[14]。

另外，在實施本課堂教學過程中，我們發現兩個亟待解決的問題。第一個是教師科研素養的問題，第二個是經費的問題。我們在實施本課堂教學時，經費主要來自教師的科研項目，這是一個不能持續的方式，因此需要學校在鼓勵教師實施科研型課堂教學的同時，增加這方面的經費支持力度。當然，結合大學生創新計劃項目申請，也能得到一定的經費資助，這也是其中的一個重要來源。至于教師科研素養的問題，我們采取的方式是增加對教師科研素養提升的培訓力度，長期、多次反復培訓，不斷地提高其科研素養。

參考文獻：

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[7]吳永革，馬俊峰，于湘暉，等.課堂教學與大學生科研興趣培養相結合的實踐探索——以吉林大學生命科學學院“生物化學”課程為例[J].現代教育科學，2019（02）：129133.

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[11]姜姝，王建光.建構思政課“獲得感”的“有用之用”境界路向研究[J].中國農業教育，2017（05）：5256.

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[13]于濂清，黃翠翠，郭文躍.研究生教學模式改革的一種嘗試：多方位體驗式科研[J].教育與職業，2013（24）：190191.

[14]包妮沙，劉亞男，李諾，等.“雙一流”建設背景下科研與教學并重型青年教師教學能力提升途徑及策略研究[J].高教學刊，2021，7（28）：3841.

基金項目：2020年廣西高等教育本科教學改革工程立項項目（2020JGA271）;2020年研究生教育創新計劃項目教改項目（JGY2020164）

*通訊作者：李根亮（1970—?），男，江蘇連云港人，博士，右江民族醫學院教授，碩士研究生導師，主要從事生物化學與分子生物學教學與相關科學研究。