高校蛋白质组学研究型教学改革的探索

2014-08-15马珊珊关方霞

中国校外教育 2014年3期

◆马珊珊关方霞

(郑州大学生命科学学院)

一、引言

蛋白质组学是一门极富辐射能力的前沿学科，综合了生命科学、医学、数学、计算机及网络技术等多学科的技术方法。蛋白质组学是在整体水平上对生物体的蛋白质进行定性鉴定、定量检测、细胞内定位和相互作用的研究，最终揭示全部蛋白质功能，建立基因组序列与基因功能之间的桥梁。如今，蛋白质组分析已成为专门的技术体系广泛用于生物、医学等众多领域的研究，蛋白质组学相关的基础研究和应用正以飞快的速度增长。所以，面向高校学生开设《蛋白质组学》，介绍蛋白质组学的背景、掌握相关的原理和技术、了解国内外现状和前沿问题，有利于综合培养学生的学习能力、动手能力和思维能力。本文从研究型教学的角度出发，结合传统教学方法，对蛋白质组学的教学内容和思路、教学手段和方法以及考核方式等进行探索，为寻找高校蛋白质组学教学改革的有效措施奠定基础。

二、蛋白质组学教学中存在的问题

结合本校学生的教学大纲和实际授课情况，我们选择钱小红与贺福初院士主编的《蛋白质组学:理论与方法》作为教材，同时利用多本参考书。授课内容将蛋白质组学基本理论、实验操作、技术进展及其应用相结合。经过两三年的教学和实践，取得一定的效果，学生好评不断，但是仍然存在较多问题。主要表现在:(1)蛋白质组学是生命科学、数学、计算机及网络技术等多学科的交叉，部分学生由于基础问题对一些内容难以理解。(2)双向电泳、色谱、质谱和蛋白质芯片等技术原理抽象、枯燥，虽然使用多媒体教学尽可能生动、形象，但是由于缺少实践教学，学生对实验技术没有直观认识，因此学生理解起来非常困难。

三、教学思路和内容的改革

1.优化教学内容，与时俱进

当今世界科技发展日新月异，蛋白质组学相关的理论知识、实验技术和仪器设备的更新非常迅速。然而，高校教学普遍存在教学内容陈旧的问题。因此，完全按照已有的教材已不能掌握更多的前沿知识和理论体系，传统的照本宣科、填鸭式的教学已不能适应时代需要。因此，教师在教学中应结合国内外现状、紧跟学科发展、把握学科方向，在有限的授课时间尽量把该领域的热点知识、前沿技术介绍给学生。例如，在讲授“多能干细胞定向分化的蛋白质组学研究”这一章时就可以增加多种来源干细胞的研究热点、定向分化与组织工程、干细胞疗法及其应用前景等。

2.突出教学重点，合理取舍

蛋白质组学是一门综合性学科，也是一门工具学科，与生物化学、分子生物学、遗传学等学科的部分内容相互关联、渗透。这就要求教师结合本课程的优势突出教学重点，合理取舍教学内容。为解决这一问题，各学科教师之间应多多交流，定期跨学科听课，注重知识的精选，尽量避免教学内容的简单重复。同时，各科老师注意教学内容上的整合和衔接，在授课时间上有前有后，在教学内容上有主有次，为后续课程留下余地，突出学科特色，以期从整体上对学科知识进行优化。

3.注重基础知识，提高综合能力

蛋白质组学是一门交叉学科，要求学生在具有基本的生物学知识前提下进一步学习。一方面，蛋白质组学课程是实验性很强的课程，除了讲授理论知识，更主要的是抓住基本的技术、实验设计和操作过程详细讲解。另一方面，在上述讲解的基础上，结合大量的研究实例，建立学生对这门课的全面认识、加深学习记忆。

基于上述原因，蛋白质组学的教学应该强调整体性知识体系的构建和了解。主要教学内容分为几点:第一，简单介绍蛋白质组学的背景和历史、研究方法和蛋白质生物信息学，让学生建立蛋白质组学的整体知识框架;第二，以双向电泳分离、生物质谱鉴定和生物信息处理这三大支撑技术为主线，详细讲解蛋白质的分离、鉴定和翻译后修饰，尤其是蛋白质相互作用研究的实验技术和操作，以及生物信息学在此过程中的广泛应用，帮助学生把理论知识框架和网络信息资源有机结合;第三，根据国内外现状和最新的文献报道，总结归纳蛋白质组学在生命科学、医学、农学等方面的应用。比如，干细胞定向分化的蛋白质组学和肿瘤蛋白质组学研究。总之，蛋白质组学的教学内容应紧紧围绕学生的专业特点和知识结构展开，务必让学生从整体上把握课程知识、技术原理和实验操作，熟悉其基础内容和研究热点。

四、教学手段和方法的改进

1.利用多媒体教学，促进理论学习

蛋白质组学涉及的概念抽象，技术繁琐，学生难以理解。因此，授课过程中以多媒体教学为主，传统的教学方法为辅。PPT 课件字体清晰，图片清楚直观，将多媒体技术运用到教学中可以使综合性、复杂性和抽象性的理论概念更加直观、具体，图文并茂的刺激学生学习，调动课堂气氛，提高教学效率。然而，多媒体教学也存在缺点，比如，多媒体教学信息量大、授课速度快、思考时间少。因此，多媒体教学中应避免文字的简单堆砌和“读课件式”教学，教师应用简洁、易懂的语言进行讲解并结合传统的板书，一方面，将实验原理等重点和难点进一步阐述，同时给学生思考消化的时间，引导学生思考、想象和理解。另一方面，注重原理讲解与实验演示相结合。蛋白质组学涉及的多种技术，操作步骤多、时间跨度长、仪器昂贵，再加上课程安排很难在教学的同时配套相关实验课。教师可以利用多媒体软件和网络资源，自己制作或下载相关视频和动画，在教学过程中播放，边看边讲，尤其是把操作过程的一些注意事项、细节或者实验体会与学生分享，有利于学生进一步理解抽象的概念。比如，在讲解完双向电泳的原理之后采用视频教学，把整个实验以视频形式呈现给大家，增强学生的感观认识，加深理解和记忆，达到知识性、趣味性和视听享受的完美结合。总之，在具体教学工作中，多媒体只是技术，不是教学目的，教师应该及时更新和完善多媒体教学的内容，有利于优化教学效果，提高教学质量。

2.重视交流互动，提高教学效果

课堂教学中，教师是引导者，学生是学习者，要想达到理想的教学效果，还必须重视师生的交流互动。课堂上，教师尽可能制造活跃的课堂气氛，通过问题引导学生思考，鼓励学生积极提问，提高学生的参与度，使教师的“教”和学生的“学”相互适应，取得预期的效果。另外，通过网上教学日历和评教评学系统、公共邮箱、电话等多种方式与学生沟通，解答学生问题，鼓励学生对教学提出建议和意见，及时调整教学方式，提高教学质量。

3.以科研结果为例，提高教学质量

科研与教学相辅相成，以科研促进教学是提高教学质量、培养高水平人才的重要途径。因此，教师应与时俱进为学生介绍学科的最新发展动态以及自己的科研体会和成果。这样不仅可以丰富教学内容，加深学生对教学内容的理解和认识，而且有利于培养学生的兴趣和科研素质，激发学生的学习、创新和科研能力。比如，将课题组间充质干细胞神经分化的蛋白质组学研究成果展示给学生，让学生了解一些蛋白质组学的进展和应用，更重要的是让学生对蛋白质组学研究的整体思路、实验设计和方法有一个清晰的认识，为以后的科研道路指引方向。

4.鼓励学生的创新思维，促进创新意识

教师在理论讲解的同时给学生安排一些课题，让学生以分组讨论的形式自主选择方向和题目，利用课余时间检索文献、收集资料、自学相关知识、了解课题背景并设计相应的研究方案，在课堂上以文献报告或者开题报告的形式与大家探讨和学习。这种课堂讨论以启发式教育引导学生主动思考，增强团队协作能力，加深对知识的理解，更主要的是激发他们的创新思维和创新意识。

五、教学考核方式的改革

考试是保证教学质量的重要环节，通过考试可以督促学生全面、系统的复习，巩固所学的知识。传统的考试客观题较多，主要检测学生的学习能力，不能真实体现学生对这门课的理解和应用。改革后的考核方式分为理论考试和平时成绩两部分，其中理论课占60%(其中主观题占20%)，平时成绩占40%(课堂讨论占30%)。这种方式增加了对学生课题设计能力和创新思维能力的考核，能更加客观实际地反映学生对课程的学习和掌握程度，受到学生的好评。