环境分子生物学教学模式改革初探

吕红+周集体+王竞

摘要：环境分子生物学是为环境专业高年级学生开设的一门前沿特色课程，具有知识量大，发展迅速的特点。为提高该课程的教学质量，本文在教学的理念、内容、手段和考核方式等方面进行了改革探索。

关键词：环境分子生物学；教学模式；改革实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）03-0083-02

环境分子生物学是分子生物学与环境问题紧密结合而形成的新型交叉学科，是环境科学、环境工程和市政工程等专业的前沿特色课程。在技术日新月异的今天，随着环境问题的深入研究，我们会经常借助分子生物学技术来揭示和阐明污染治理的基本原理或监测污染物的处理效果。可见，分子生物学技术的应用可为环境污染的防治提供新的思路和方法。并且随着分子生物学技术的新方法、新理论和新成果的涌现，必将带动环境生物技术的快速发展。因此，在高校环境专业开设环境分子生物学课程具有重要意义。笔者结合环境专业课程设置及学生的特点，在该课程的教学过程中提出了以下几方面的改进。

一、优化教学内容

我校设定的环境分子生物学课程的教学目标是为环境专业的学生介绍生物大分子、前沿知识和热点问题，使学生对分子生物学技术在环境污染防治及环境监测方面的应用有全面的了解和认识。因此，如何做到在较短的课时内让学生既能掌握分子生物学基本知识又能做到和环境专业相结合，是本课程教学的关键。与生物技术专业的学生相比，环境专业的学生仅对生物方面的知识有初步认识，但缺乏对生物大分子及其功能的理解和掌握。因此，我们在教学内容上进行了改革。优化后的教学内容，一方面要体现课程的基础性，也要注重学科的前沿性；另一方面要注意内容的深度更要注重知识点的涵盖广度。为了激发学生的学习热情和求知欲，在教学内容的编排中，更加贴近环境专业学生的实际情况。为了做到这一点，我们对教学内容做了一系列的优化。例如，在讲授DNA相关知识点时，除了讲授DNA复制、转录和表达等技术方法，介绍其在环境保护中的科研成果及应用外，还广泛地介绍与之相关的工农业生产，甚至日常生活中的应用，使学生不仅能够听懂，还能够认识到课程的重要性。再例如，在讲授基因转化时，除了告诉该技术的原理，还应让学生了解这项技术所带来的科技成果，如降解多种污染物新菌株的构建和日常生活中所接触到的转基因食品等。当然这对授课教师就提出了更高的要求。平时要大量阅读科学文献和新闻报道，了解学科发展动态及前沿，并及时丰富自己讲课的内容。这样既能提升学生对本课程的理解与兴趣，又能促进教师水平的提高。

二、改革课堂教学模式

传统的分子生物学课程往往以分子生物学基础知识为切入点，直接灌输给学生，学生往往感到枯燥乏味，提不起学习兴趣。因此，针对传统注入式教学的种种弊端，我们对对课堂的教学模式进行了改革。首先，我们开展了引导式教学改革。我们以当下的热点环境问题为切入点，然后展开讲解所涉及的分子生物学技术及原理，从而引导学生能够积极主动的去探究分子生物学技术在环境污染治理中的应用方法。在课堂教学过程中，主要采取以“拓宽学生视野、促进知识融合、激发学生兴趣和创新思维”为主要特征的启发式教学方式为主。在授课的过程中，我们十分注意将本次内容与环境专业课程的相关知识有机结合起来，通过串联知识点激发学生思考知识点之间的相互联系，以求温故知新，前呼后应，触类旁通，提高学生的知识迁移能力。比如在讲解原核生物DNA复制时，可首先通过问答的方式让学生回顾在环境工程微生物学中已经学到的微生物生长特性的知识点，然后提出问题：从分子水平上解释微生物生长繁殖的原理？这样自然而然的引入DNA复制这个知识点。并进一步的介绍DNA复制原理带给我们的启发-聚合酶链式反应的发明及其应用。并可以与学生探讨这项技术的延伸和发展。这种授课方式不仅使学生重温了微生物学的基础知识，而且使学生学会了如何从现象中提出问题，如何从实验研究中总结理论或假说。最终，学生的学习与运用能力得到了提高。其次，我们实行了专题讲座教学。总的来讲，学科的发展是不断的认知和革新的过程，随着研究的一步步深入，当前认为正确的有益的观点可能会被逐渐否定。因此，对于环境分子生物学这样一门新兴的前沿性较强的学科，更应该有不断学习并勇于创新的精神，更应引导学生时时关注学科前沿进展和发展动向。专题学术讲座，便能够方便学生第一时间了解学科的新问题、新理论和新猜想。结合当前教学过程中存在的问题以及环境学科学生的基本情况，开展专题讲座教学是十分有必要的。从一方面讲，分子生物学是一门时刻在迅猛发展着的前沿性学科，其时效性的特点尤为显著。而课本上知识内容知识容量有限，完全达不到与时俱进的效果。从另外一方面来讲，相比生命专业的学生，环境专业的学生对于分子生物学这门课程的基础相对薄弱。如果一开始就深入到分子层面讲解这些知识，学生接受起来相对吃力。因此，针对以上两点问题，我们在各个章节之间开展了专题知识点讲座，其内容在注重新技术新知识的传授的同时更兼顾环境学科的特色。在讲座中提出与大家息息相关的环境问题，这些环境问题有哪些还是有待于进一步解决的？当前的课程讲述的新知识新技术能不能够用于这些环境问题的解决？如果能够解决，有没有具体可实施的方案？虽然分子生物学的课程内容相对来说较深，但这样的方式也能够让环境专业的学生参与其中，并且启发他们自主思考。这样不仅开阔了学生的视野，拓宽了学生的知识面，也激发了他们学习的积极性。当然这种教学方法对教师的要求也很高，它首先要求教师的学科视野相对宽广，知识贮备较为丰富才能更好地去开展专题讲座报告。这也要求教师在教学的过程中要不断提高自身修养，同时拓展环境学科和分子生物学学科的知识，在教授学生的同时自身实力也得到提高，真正做到了“教学相长”。

三、多媒体协助教学

随着科学技术的日新月异，传统的板书教学逐渐被多媒体教学所取代。针对环境学科而言，生物大分子、核糖体以及基因等专业名词对学生来说较为抽象，多媒体技术可以把图片、动画带进课堂，使这些抽象的概念以另一种直观的形式呈现。例如在讲解DNA双螺旋结构和半保留复制时，可以分别制作三维立体图片和动画来讲解DNA的结构及其复制的过程。这样一个由静到动的过程，大大提高了学生对知识点的认知和理解，多媒体教学的优势尽显无疑。进一步的，我们可以充分利用多媒体教学快速、信息量大、形式多变这些特点，将启发式教学与多媒体教学相结合。我们可以通过文字特效抛出一个与当前环境热点相关的话题，逐步引导学生利用本课程所学知识去解决问题，将答案隐藏在幻灯片中间，待“由环境问题引出课程知识”和“引导学生自主解决”的步骤结束后，把要点突显出来，以达到解惑和强调的目的。例如在讲授“聚合酶链式反应”这一知识点时，可以预先设置一系列的环境问题：（1）土壤受污染之后，如何判断受污染土壤微生物种群的结构变化？（2）近年来，水环境中内分泌干扰物含量进一步增加，如何实时定量检测其浓度？（3）可否用本课程相关知识解决上述问题？前两个问题引导学生发现环境问题，最后这个问题直接将本课程知识与环境问题联系起来，激发了学生的发散思维。通过灵活多变的问题设置，大大激发了学生的求知欲和好奇心，培养他们分析问题和解决问题的能力。再例如，在介绍基因表达的调控模式时，传统的教学多是照本宣科，而运用多媒体教学可以遵循以下讲授思路：首先，通过幻灯片插入大量图片来呈现是由哪些科学现象让科学家发现了操纵子；然后，通过大量的实验数据传达原核表达模式如何被证明的；最后以动画的模式阐释其表达调控机理。分子层面的知识十分抽象，通过这种方式的学习，学生可以更直观的学习，有利于他们对基础理论的掌握。

四、全方位的考核方式

学生对知识的掌握情况及灵活运用能力需要通过结课考核来验收。然而传统的考核方式更注重最终的笔试成绩，对学生平时的学习情况以及对知识灵活运用能力没有一个客观全面的评价。我们设置了多种考核方法相结合的全方位考核方式，一方面更注重考核学生的学习过程，而不单单侧重于最终的笔试成绩；另一方面也着重考核了学生运用所学知识解决相关问题尤其是环境相关问题的能力。为此学生的最终成绩都由下述三个部分构成：（1）课堂表现（如课堂发言情况等）。（2）小组课堂报告，我们将学生分成不同的小组，每个小组分到一到两个当前的环境热点思考问题，小组成员自己分工合作将问题解决并以报告的形式在课堂上进行汇报。（3）开卷考试。从实际情况来看，小组课堂汇报极大地激发了学生对本课程的兴趣，也能够促使他们运用所学知识解决身边的问题，学生们的表现非常好，出乎我们的意料，这也充分说明全方位的评价方式能够更加客观地评价学生对所学知识的掌握情况，值得进一步推广。

五、总结与展望

环境分子生物学作为一门新型交叉学科，对教师来讲如何高效完整的将学科内容传达给学生是一个巨大的挑战。通过我们的改革实践，环境分子生物学教学效果得到明显改善。学生的综合能力得到增强，自主学习能力、思考能力和解决问题的能力有了明显提高。为了进一步提高教学效果，我们准备增加开放性实验课，让学生更多地参与到科研问题的解决中来，使教学和科研相互促进。

参考文献：

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