“分子生物學”課程教學創新成果研究

摘要：“分子生物學”是生命科學領域中研究生物大分子的基礎學科，在生物技術專業的學習中起著基礎和支撐的作用。為了改變內容多且枯燥、抽象，知識體系復雜，學生學習興趣不高的局面，我們采用“課前線上布置預習任務—以問題導入—課堂深入討論—學生分享—教師引導和總結—課后線上完成作業及思維導圖”的新模式，充分利用線上線下資源結合，進行了教學內容、教學評價、實踐教學等改革，并大力發展第二課堂，并在學生的創新思維培訓、實驗動手能力等方面取得了一系列成效，獲得了用人單位、學生的肯定和好評。

關鍵詞：分子生物學；教學創新；課程改革

一、問題的提出

“分子生物學”是從分子水平研究生物大分子的結構與功能從而闡明生命現象本質的科學［1］。自20世紀50年代以來，“分子生物學”成為生物學的前沿與生長點，并成為高等院校生命科學及醫學相關專業本科生的必修課程，在農、林、牧等多個專業也有廣泛應用［2］。

本課程主要目標在于使學生掌握基本的“分子生物學”理論及實驗技術，從基因展開，圍繞DNA復制、轉錄、表達和調控、醫學生物學等方面給予論述，主要講授對象為大一下學期學生。在學習該門課程前，學生學習了普通生物學、有機化學、生物化學等基礎知識，對于核酸等基本概念有一定的了解。在高等教育階段，學生具備了一定的學習能力，能夠自主地學習，但對于“分子生物學”這門生命科學領域重要的專業主干課程來說，因其課程內容抽象、涵蓋范圍較廣，研究內容更新發展較快，大部分同學反饋難學［3］。而且，在傳統課堂上，由于講授內容為分子水平，學生缺乏現實事物的主觀認識，教學內容相對枯燥，教師僅依靠講授無法激發學生學習興趣，學生普遍缺乏學習的積極性［4］。例如，在學習DNA復制、RNA轉錄、翻譯時，這些都是看不見摸不著的東西，并且表面上脫離生活實踐。因此，如何把枯燥的知識具體化？如何讓學生被動學習轉變為主動學習？如何讓理論知識與日常生活結合變得鮮活起來？如何使學生在學習知識的過程中創新能力和應用能力得到提高？這些問題都有待通過教師教學的創新與改革得到解決［5］。

為了解決以上問題，我們教學團隊進行了大膽的教學改革，組織進行了一系列教學創新活動，改變以往學生聽、教師講的狀態，轉變成“課前線上布置預習任務—以問題導入—課堂深入討論—學生分享—教師引導和總結—課后線上完成作業及思維導圖”的新模式；改變以往課程內容陳舊的狀態，變成緊跟學科發展前沿；改變以往局限于課堂的狀態，鼓勵學生發展第二課堂，充分利用科研反哺教學；改變課程教學管理方式；改變教學評價方式，增加形成性評價比例；協同發展實驗教學改革。

圍繞學生創新創業能力培養，以提高學生對課程掌握度為目標，我們不斷從理論和實踐進行多角度、分層次、有益的探索和實踐。既要學生能認真扎實學習、掌握更多知識，也要提高創新與實踐能力，加強大學生對這門學科的最新進展和應用的把握，提高綜合素質和創新能力，對于大學生參與社會競爭具有很強的現實意義。

二、成果的實施

（一）教學模式創新

采取的方式為課前線上布置預習任務（提前將討論題與分享的資料公布，學生查閱文獻）—以問題導入（以最新的研究進展或者事例導入）—課堂深入討論（將課堂重點分解成為幾道討論題）—學生分享（請學生上臺分享預習內容）—教師引導和總結（討論和分享過程中引導學生從原理上理解，并進行對比及總結）—課后線上完成作業及思維導圖（在線上完成作業，繪制思維導圖進行知識的梳理）。在整個過程中，學生不再作為旁觀者被動地進行知識的灌輸，而是轉變為參與者，以學生為中心、以問題為基礎，學生通過討論、查資料等多種方式獲得解決問題的方法和答案，使學生的學習由被動變為主動，由盲目變為有目的地探尋問題的答案和實質的主動探索的過程，提高學習的探索性和主動性。例如，在講授《逆轉錄復制》這一章節時，我們會提出這么幾個問題：（1）是不是所有生物的遺傳物質都是DNA？（2）遺傳信息的傳遞是不是只是從DNA到RNA？此時，我們再深入講解逆轉錄過程，學生的積極性和熱情會大大地提高。

（二）教學內容創新

教師在確定授課內容時，緊跟學科發展前沿，激發學生對科研的興趣和對未知領域的探索，也會請學生分享最新相關內容的研究進展，并從簡單原理上引申，從而進行創新思維培訓。例如，在學習《轉錄》這一章節時，教師發布課前任務，請學生分享真核生物轉錄后加工最新研究進展。到授課階段，教師會重點介紹教材上mRNA前體轉錄后加工的方式，如剪切、剪接、RNA編輯、5’端加帽、3’端加尾，然后進入討論分享階段，有學生介紹了甲基化修飾，擴展了大量前沿內容。N6甲基腺嘌呤（N6methyladenosine，m6A）是發生在RNA腺嘌呤（A）堿基第6位氮原子上的甲基化，也是哺乳動物信使RNA（mRNA）最為普遍的修飾之一。此外，m6A對于包括RNA前體剪接、3’端修飾處理、RNA出核、翻譯以及自身穩定性等RNA的生物學過程調節至關重要。m6A主要通過甲基轉移酶復合體（MTC）完成催化修飾過程，后者由METTL3、METTL14、WTAP、VIRMA、HAKAI、ZC3H13和RBM15組成。MTC與具有抑制作用的外顯子連接復合體共同勾勒了m6A的分布特征：m6A在基因體上廣泛分布，并在終止密碼子臨近區域特異性富集，這種分布模式在共轉錄階段建立，并保持穩定狀態。然而m6A在新生成的轉錄本的穩定過程的調節機制還有待深入研究，這是目前熱門的研究領域。學生可以通過查閱文獻，找到自己感興趣的科研方向。

（三）教學管理方式創新

課前，教師完成在線課程建設，學生線上自主預習并完成視頻觀看、隨堂測驗、拓展資源查閱等。期間，學生之間及師生之間可隨時交流討論，教師可根據平臺后臺的大數據分析掌控學生的學習情況，并可根據測驗結果及討論互動情況提前了解學生的知識掌握情況，制定好課中—線下課堂的時間安排和教學內容，有的放矢。

課中，教師為主導，學生為主體，圍繞教學重難點和學生疑惑問題，以翻轉課堂模式，進行“任務驅動”“主題討論”“小組展示”等交互式學習，變沉悶“滿堂灌”課堂為鮮活“頭腦風暴”課堂，從而激發學生潛能，帶動學生熱情，讓課堂充滿思考和探索，切實利用好面對面的時間，提高教學效率。課后，學生自主線上復習，完成單元測驗，完善小組成果，師生繼續交流互動，查缺補漏，夯實課程知識。充分發展線上簽到、在線搶答、線上完成作業、學生小組內互評等方法，進行課堂紀律管理。

（四）教師團隊創新

我們吸納了“分子生物學”領域的優秀科研人才進入我們教師團隊，充分發揮“科教融合”的優勢。此外，老教師對新教師傳授教學經驗，指導教學實踐，新教師為我們教師團隊注入新鮮血液，帶來內容和管理上的創新。例如，在講授《分子生物學相關技術》這一章節時，我們不僅介紹經典的DNA提取、電泳、免疫蛋白印跡法等，還引入前沿的基因編輯技術，由長期耕耘這一領域的優秀人才負責講解，并且可以吸納學生課后進入科研團隊，深入了解科學前沿動態。

（五）教學評價方式創新

擺脫了過去“期末考試定成績”的局面，增設多種評價方式，如課堂表現、線上表現、作業完成情況、平時章節測驗等。課程成績由平時成績和期末考試成績2個部分組成，以往平時成績一般從出勤、提問、作業等方面考量，具有很大的隨機性和不確定性，較難評價，所以往往僅用期末考試成績作為最后的課程成績。考核評價方式單一，不利于學生綜合素質的提高。在創新教學中，利用超星學習通平臺，課程考核貫穿整個教學過程，“課前—課中—課后”“自學—協作—探究—互動”，每個環節都進行多元評價，實現了考核的過程性、科學性，極大地提高了學生學習的積極性，更能全方位地培養學生。

（六）教學組織形式創新

大力改革相應的“分子生物學”實踐教學，無論從學時上還是從內容上更加體現現代“分子生物學”重要技術；鼓勵學生走入第二課堂，進入授課教師科研隊伍，更近距離接觸“分子生物學”，更符合時代發展潮流。從多方面入手，積極為學生尋求有效的手段和方式，幫助學生對“分子生物學”理論知識深入理解，提高“分子生物學”實驗技能。校內外結合、理論與實踐相結合，全員參與，鼓勵學生積極投入和參與到有關的賽事和項目中。教師積極指導學生參加校級、省級或國家級創新創業項目，爭取立項獲得經費資助；在獲取部分科研數據之后，學生利用預實驗數據可以參加實驗設計等類型比賽；而在獲得大量數據之后，學生按照完整課題思路參加創新論壇等類型比賽；學生在發表文章之后，可以參加挑戰杯等賽事。通過全方位的實踐，更好地提高了學生的科研能力，并取得了一定的實踐成果。

三、取得的成效

創新教學成果的具體內容包括顯性成果（理論成果和實踐成果）和隱性成果兩部分。主要體現在：

（一）教師教學能力明顯提升

教學團隊對于“分子生物學”課程教學內容和學生能力培養重新制定了明確的目標，并進行了充分的理論研究，完成相關教改課題2項，發表相關論文3篇。教師參加授課比賽，獲得省級教學比賽二等獎1項。

（二）學生創新能力顯著提高

在實踐中不斷深化課程建設和課程改革，注重對于學生興趣和能力的培養，將創新創業融入日常教學，強化學生的創新創業意識。與校結合，師生結合，校企結合，改革傳統的教學模式，采用靈活多樣的教學方式方法，在系統掌握理論知識的基礎上，強化能力培養，注重對學生創新創業精神的培養，帶動學生創新創業素質的提高。

通過不同形式的實踐形式，取得了一定的實踐成果。以賽代練、以項目代練，以利于學生能夠學以致用，學生通過參加相關賽事和相關項目的實施取得了一定的實踐成果和獎項，近三年來，學生在“分子生物學”領域獲得國家級或省級科研項目立項數目顯著增多，于2020年獲得廣東省大學生創新創業項目5項；獲得全國大學生生命科學大賽二等獎1項，三等獎1項，優勝獎1項。

（三）學生與實習單位持續好評

學生表示上課不再是枯燥無味地聽課，他們有了發言及鍛煉的機會，感覺有挑戰、有趣味。學生打破了以往教師上完課就“退還”給教師的狀態，不再是單純地死記硬背，更加從原理上理解了相關的基礎知識，知其然還知其所然，在實際應用上更加得心應手。實習單位對學生的實踐動手能力和分析能力表示滿意，反映學生學校期間所受訓練能滿足實習技能的要求。

四、成果的應用和推廣

該創新教學成果目前僅在生物技術專業運行，通過師生共同參與，進行了多方面的理論和學術研究，形成了一系列的理論成果，在實踐教學、教學改革、學生創新創業能力的提高、人才培養和促進學生就業等方面具有一定的價值，產生了良好的應用效果。今后計劃將此成果推廣應用到各個專業的“分子生物學”課程的教學，將涉及13個專業、50多個班級，并將進一步對此創新教學形成良好的補充和效果。

在學院范圍內形成了創新教學的良好氛圍，科學研究與實踐有機結合，通過實踐效果的實施，使得更多的教師和同學受益，學院有更多的課程開始嘗試進行創新教學，帶動并形成了全院師生共同發展的良好格局。

參考文獻：

［1］王文義.分子生物學課程教學改革與實踐探索：以基因編輯教學為例［J］.科教文匯，2024（04）：6770.

［2］劉寧，張權，婁金麗.分子生物學實驗課線上線下混合教學模式的探索［J］.繼續醫學教育，2023，37（12）：8588.

［3］李彩麗，李永泉.醫學生物化學與分子生物學課程教學改革的探索與研究［J］.甘肅醫藥，2023，42（12）：11131115.

［4］程雪妮，田廣文，雷忠萍.分子生物學實驗線上線下混合教學模式探索［J］.安徽農學通報2024，30（06）：124127.

［5］李坤，曾常茜，王科斯.翻轉課堂模式在生物化學與分子生物學教學中的應用研究［J］.創新創業理論研究與實踐，2024，7（05）：151154.

基金資助：廣州市教育科學規劃2024年度重點課題（202315792）

作者簡介：戴婷（1986—），女，漢族，湖南婁底人，博士，副教授，主要從事《生物化學》及《分子生物學》的教學工作，研究方向：腫瘤復發轉移中的關鍵基因及其分子機制。