分子生物学课程教学改革初探

全妙华, 胡 兴, 魏 麟, 付 明

(怀化学院生命科学系,湖南怀化 418008)

分子生物学是从分子水平研究生命本质的一门新兴边缘学科,它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象,是当前生物科学中发展最快,并且正在与其它学科进行广泛交叉和渗透的前沿研究领域.分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会,也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景.《分子生物学》是各综合院校、师范院校和农林医院校生物类相关专业的一门重要的专业基础课,也是我院生命科学系生物工程和生物科学专业的一门必修的主干专业基础课.近年来,随着分子生物学发展的突飞猛进,其新理论、新方法、新技术层出不穷,知识更新快,而且内容多,抽象性、理论性强,学生普遍感到不易理解,记忆难,分子生物学教学工作者也为之头痛,从而成为教学中急需解决的问题.为此,我院分子生物学课程组针对教学中存在的主要问题,开展了课程教学改革探索与实践,在此谈几点肤浅认识.

1 《分子生物学》教学中存在的主要问题

分子生物学是20世纪中期发展起来的一门新兴边缘学科,其中细胞学、遗传学和生物化学是其发展的三大支撑学科,主要研究内容包括核酸、蛋白质等生物大分子的结构和功能、基因表达调控、基因组与功能基因组以及分子生物学方法(如DNA重组技术)等.从研究内容来看,分子生物学与这些学科之间联系紧密,相互交叉渗透,导致这些课程教学内容存在部分重复等问题.随着生物学与物理学、化学等学科之间广泛渗透,相互促进,不断深入和发展,极大地促进了分子生物学迅猛发展,分子生物学新理论、新方法、新技术不断涌现,使教学中诸多矛盾凸显.对于地方院校来说,由于开设该课程教学时间较短,课程体系设置还不够完善,缺乏经验,以及受实验条件、师资等因素限制,问题尤为突出,主要表现在以下几个方面：第一,理论课教学内容系统性不强,并且使用的教材知识明显滞后于学科发展;第二,内容抽象,教学中存在重理论轻实践等问题,使学生普遍感到不易理解,记忆难;第三,实验项目较简单,而且缺乏系统性,与专业培养目标联系不够紧密;第四,教学方式方法过于单一,教学效果不佳,等等.

2 改革的具体措施

2.1 整合与优化教学内容,体现学科知识的系统性和前瞻性

针对分子生物学与遗传学、细胞学、生物化学等多门学科相互渗透、联系,存在重复内容,基本知识系统性不强,以及新的分子生物学方法技术不断涌现,知识更新快,使“传统教材”知识明显滞后于学科发展等问题.教学中我们紧跟学科发展前沿,结合专业培养目标,精选朱玉贤主编的《现代分子生物学》(第3版)作为教材,并且参照国内其它优秀教材及国外原版教材,如《GeneⅧ》、《Molecular Biology》等资料,对部分教学内容进行了调整.特别是将生物化学与分子生物学的内容进行了整合和优化,合理取舍了一些教学内容,制定了切实可行的教学方案,有效地避免重复教学.如“染色体与DNA”章节中删除了DNA分子组成、结构与功能,染色体的压缩包装机制等,将“基因发育”章节调至遗传学,将遗传信息传递(转录与翻译)内容调至分子生物学课程讲解等.这样,使分子生物学理论课教学内容在保留遗传信息(DNA)的复制、转录、翻译、基因表达调控以及分子生物学方法技术等基本知识体系基础上,及时补充新成果、新方法、新技术,不仅使学生掌握了分子生物学系统的基本知识体系,又及时了解学科发展前沿动态.

2.2 改革教学方法,提高教学实效

教学中注重将“理论联系实际”、“讲见解讲思路”、“循序渐进”等[1,2]基本教学方法融入到课程教学的各个环节,同时重视科学发现过程,重视知识点间的相互联系,启发学生思维,培养学生获取知识及其综合分析能力,不断提高教学实效.具体措施如下：

第一,针对学生以往学习中存在眼高手低、理论联系实践能力差及综合分析问题能力不强等问题,教学中注意充分挖掘有关研究热点及应用性较强的知识点,并且注重相关知识点、章节、理论与实验实践之间的联系,以及跨学科之间的相互联系,如讲解“双向电泳技术”时,可结合生物化学、分子生物学和生物信息学等学科相关内容拟出如下研究思路：“蛋白质样品制备→等电聚焦→聚丙烯酰胺凝胶电泳→凝胶染色→挖取感兴趣的蛋白质点→胶内酶切→质谱分析确定多肽指纹图谱或部分氨基酸序列→利用数据库确定蛋白”,拓宽思维,培养学生的理论联系实际和逻辑思维能力,以及综合问题和运用知识解决问题的能力.

第二,根据教学内容特点,采用形式多样的教学方式,提高教学实效.紧跟学科发展前沿,及时补充新的研究成果,结合相关知识点穿插介绍一些新方法、新技术,开展miRNA、siRNA等RNA技术、癌基因、抑癌基因、基因治疗等相关研究热点专题讲座等.

第三,教学中重视科学发现、假说及其实验证据等方面内容,不仅讲授相关理论性知识,而且介绍前人的发现经过,以培养学生科研意识和创新思维.比如,在绪论部分讲解分子生物学发展历程时,介绍美国科学家Watson和英国科学家Crick提出“DNA双螺旋结构模型”的研究背景及实验例证等,起到了既教书又育人的教学效果.

第四,“授之以鱼并授之以渔”.在日益发展的信息时代,教学中重视学生从网络获取知识能力的培养.使学生学会利用“高校图书馆”、“CNKI期刊全文数据库”等中文期刊文献数据库和“Science Direct”、“Springer Link”等外文期刊文献数据库,还介绍了分子生物学相关网站,如分子生物学实验操作(http://www.accessex-cellence.org)、分子生物学信息网 (http://202.114.65.51/fzjx/fzswx/)、基 因 库 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/web/search/index.html)、基因信息综合数据库(http://bioinfo.weizmann.ac.il/cards)、蛋白质序列分析(http://expasy.org/tools),以及常用分析软件,如DNA序列分析软件(Lasergene 6)、系统进化树分析软件(MEGA 5.05)等.

第五,近年来,高等教育大力倡导双语教学,旨在培养一批能熟练运用英语的专业人才.结合我院生源特点与师资力量,在教学中坚持将重要的专业术语、关键词及相关重要新成果文献资料等内容均给出相应的英文,如基因表达调控(gene regulation)、cDNA末端的快速扩增(rapid amplification of cDNA ends,RACE)、可读框(open readingframe,ORF)等,即尝试“应用简单型双语教学”[3].在06-09级生物工程和生物科学专业分子生物学的期末试卷中均安排15～20分的分子生物学专业名词解释英语试题,参加考试的600余名同学平均得分率约为80%,成绩较好,为学生考研深造或相关就业工作打下了一定基础.

2.3 整合与优化实验项目,促进应用型和创新型人才培养

在以往分子生物学实验教学中,由于开设的实验项目较简单、系统性不强以及与基因工程部分实验内容存在交叉重复等原因,不仅没有充分地调动学生的实验积极性和激发创造性思维,而且使学生没有掌握分子生物学基本实验方法和操作技能,没有达到教学大纲规定的教学目标,影响了人才培养质量.针对以往实验教学中存在的突出问题,结合我院生命科学系实验条件,我们对原有实验项目进行了调整和优化,如在实验项目设置上减少验证性单一实验,开设设计性与综合性实验项目.考虑到原有基因工程实验与分子生物学实验存在部分交叉重复内容,从2010级开始将基因工程实验与分子生物学实验整合成一门“分子生物学与基因工程大实验”,使分子生物学实验技术与基因工程实验技术、整体研究思路融为一体,如开设目的基因分离、载体的构建与连接及遗传转化与鉴定等方面实验,各部分内容既相对独立性,又彼此相互联系,不仅避免了相关重复实验,节省了课时,而且提高了学生综合分析问题的能力,增强了教学实效,提高了人才培养质量.

为适应我校“三位一体”人才培养模式改革的要求,结合课程论文、学年论文及教师科研,在实验教学中让本科生根据教师给定的题目或研究方向,自主设计试验流程和开展实验研究,不仅激发了学生的研究兴趣和热情,而且培养了学生综合运用知识能力和基本科研实验研究技能,取得了较好的教学效果,提高人才培养质量.

3 结语

综上所述,在积极响应教育部推行“高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”项目下,结合我院生命科学系实验条件和专业培养目标特点,从分子生物学课程教学内容、教学方法及优化实验项目等方面进行了有益的探索和实践,积累了教学经验,提高了教学实效,不仅使学生熟练掌握了分子生物学基础理论知识,得到了较专深的专业基本技能训练,而且增强了运用知识分析问题和解决问题的能力.然而,教学改革永无止境,在分子生物学课程网站建设等方面还有待完善,我们将继续努力将工作做得更好.

[1]叶 澜.教育概论[M].北京：人民教育出版社,1995.

[2]朱德全.教育学概论[M].成都：西南师范大学出版社,2003.

[3]沈文飚,杨志敏,聂 理,等.农业院校生物化学双语教学的尝试与思考[J].高等农业教育,2003,(10)：57-59.