图志班分子生物学课程教学方式改革探索

李月 张桦 刘晓东 夏木斯亚·卡坎

摘要：分子生物学是生命科学类学生一门重要的专业基础课。目前分子生物学教学主要采用传统的教学模式，存在诸多弊端。本文从理论教学、实验教学、网络教学平台建设、课程考核方式等四方面对分子生物学进行教学改革，以期显著改善学生的学习效果。

关键词：分子生物学;教学改革;学习效果

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2016）36-0099-02

分子生物学是研究核酸和蛋白质等大分子物质的学科，是一门前沿性强、发展迅速、对生命科学领域各分支学科具有广泛和深入影响的学科[1]。该学科于1953年开始建立，到20世纪70年代形成了较完整的理论体系，国外高校在80年代开始在生物学课程中加设分子生物学方向的内容，自90年代后国内外高校和科研院所的生命科学方向专业逐步都开设有分子生物学课程。该课程内容的建设与生物化学密切相关，形式上又与整体高校教学改革相适应。纵观近20年分子生物学课程建设发展历程，总结有以下特点：教学形式上由传统的面授向面授与网络课堂相结合转变;教学方法上越来越注重计算机技术的运用，采用启发式教学、任务式教学、微课教学、翻转课堂教学等多种方法组合教学;实践教学方面从掌握技术和原理向科研型实践教学体系转变;教学内容上不断引入新的研究成果和研究方法，紧跟该学科研究的最新进展;考核方式上从单纯试卷或实验报告为依据向多元化考核评价体系转变[2]。分子生物学作为新疆农业大学农学院农学、生物技术、种子科学与工程等专业普遍开设的重要专业基础课程，以及本校生命科学类研究生的主干专业课程，在学生由基础课转向专业课的学习中占有重要的地位。

一、存在的问题

目前我校大部分课程包括《分子生物学》的授课采用传统的教学方法，即教师在课堂上“满堂灌”，学生被动的接受。经过几轮的教学循环，我们发现这种教学效果不佳，存在一些问题。首先，在教学过程中，学生对这门课的学习兴趣并不高甚至出现恐学的现象;其次，目前分子生物学内容理论性太强，与实际应用严重脱节，学生觉得枯燥无味，缺乏学习的动力;最后，分子生物学虽然发展迅猛，但是与其相关的产业还远远未能影响人们的生活，使得学生有一种误解，觉得这些理论知识与他们的生活、工作、事业离得太远，还不如考取各种证书来的实际。造成这种现象的原因，一方面是教师受理论教时的限制，不能给学生足够多的时间去引导，另一方面，学生也没有充分发掘自己的主观潜能，缺乏自信[3]。图志班学生是新疆农业大学面向全校招收的各个专业的优秀学生，对他们的培养目标是科研创新型人才，重点培养他们的科研能力和创新能力，为后续科学研究工作打下基础。因此，对图志班学生《分子生物学》教学方式改革迫在眉睫。

二、分子生物学改革

1.理论教学改革。分子生物学是一门介绍生命微观分子世界的学科，学习DNA为何物，以什么形式存在于生命体中，基因转录与蛋白质表达到底是一个怎样的过程。这些知识学生几乎没有任何感性认识。如果我们还是“填鸭式”的教学，没有发挥学生的主观能动性，最后这门课的讲解就变成教师的独角戏了。为了打破这种传统教学模式，我们本着以学生为主体的以研究为目的的学习方式，在教学环节中引入启发式、问题导向式和案例式相结合的教学方法，目的是使学生参与到教学中，是共同参与的过程，而不是教师的独角戏[4]。比如在课程教学之前，我们利用启发式方法教学，从学生已有的宏观认知世界出发，启发学生了解宏观的生物体是由系统器官组成，再次是组织细胞，然后到细胞器，最后展示这门课程所要研究的对象——核酸和蛋白质，逐层次地深入介绍，一步步地启发，逐步把学生带到生命的微观分子世界里，使学生大体了解核酸和蛋白质在生物体中是一种什么样的状态，在细胞中大致是怎么活动的，从而引入分子生物学的内容。此时再讲具体章节时根据不同的知识点，采用不同的教学方法相结合的授课方式，使学生最终理解何为分子生物学。比如在讲色氨酸操纵子的时候，我们采用问题导向式，结合案例，设定一个场景。“假如毕业后你们到一家跨国生物技术公司应聘，公司给你们布置了一道面试题：如何大幅提高大肠杆菌生产氨基酸的产量，以色氨酸为例，设计具体详细的工作方案。最终依据你们的方案决定你们的去留。那么这个答案就在色氨酸操纵子学说这一节的内容中。”通过情景假设，给他们一种感同身受的压力，同时引入问题，激发他们学习相关知识的积极性和主动性。通过这种方法，使学生带着问题来学习理论知识，可以大大提高学习的动力。

2.实验教学改革。分子生物学是一门实践性非常强的学科，没有科研实践，对理论知识是难以真正理解和掌握的，因此应加重实验教学，使实验教学成为分子生物学课程中非常重要的一个教学环节。对实验操作环节，主要围绕现代生物技术的核心“基因工程技术”为主要内容开展实验课对理论知识验证，主要以大肠杆菌为研究对象进行基因的克隆和转化、载体构建、基因的表达和检测实验，中间贯穿讲解以中心法则为理论主线的各个理论知识点。但具体的实验设计和操作由学生自己设计，教师负责把关。比如我们讲完DNA复制时，根据所学的理论知识，给学生布置一个开放性实验：以大肠杆菌为研究对象，在体外怎么进行大肠杆菌基因的克隆？讲完转录和翻译时又设计一个实验，在体外怎么进行基因的表达呢？讲完基因表达调控时设计一个实验：外界环境是怎么调控基因表达的？让学生自己查找资料、设计实验方案，在实验课中针对他们设计的实验进行验证。这样开展实验课的目的是，一方面使学生理论联系实际，发现所学的内容确实是有用的，激发他们学习该门课程的兴趣;另一方面，学生通过查找相关资料、设计实验方案，更加巩固所学的理论知识，达到真正理解的目的。这种边实践边学习理论的模式是用实验引发学习的动力，用理论去指导实验设计，然后再用实验加深理论知识的理解，整个教学模式遵循从感性认识到理性认识，再到感性认识的认知规律，逐步带领学生进入一个良性的认知循环中。

3.分子生物学网络教学平台建设。图志班的学生不同于其他学生，他们要在最短的时间内完成教学任务，选择导师进入实验室，进行相关的科研训练。结合现实情况，我们建立和完善分子生物学网络教学平台，在努力提高课堂授课水平的基础上，将教学课件和相关知识视频及延伸阅读资料和实验内容及试题作业上传至网站，要求学生课后主动查阅、独立完成作业，并通过网站建立互动和评价体系。这样，一方面可以有效的利用网络扩展教学空间，另一方面提高学生的主动参与性，增强学生学习分子生物学的兴趣，对今后的科研和个人发展都具有积极的推动作用。

4.考核方式的改革。传统的考核方式就是纸质化考试，结合实验报告成绩和平时成绩三部分，按照一定比例评分，综合后给出最终的考试成绩。针对图志班的理论教学改革和实验教学改革，有必要制定相对应的考核标准。图志班共20个学生，我们按照自由结合的原则，每4个学生为一个小组，从单元自测、课堂问答、实验的设计及实验技能方面给予综合评分。比如课后习题环节，每讲完一个章节，会让学生在已建好的习题集上解答对应章节的习题，巩固理论知识，然后进行网上小章自测，作为一个考核成绩。比如课堂提问环节，将课程按章节分成10个部分，每个部分结束后，都设计一次知识竞赛，每个人都是竞赛的主体，以小组为单位进行提问，各个小组抢答，如果一个成员没有回答完整，小组其他成员可以进行补充，采用游戏中的累积加分制，教师现场直接打分进行累积，以最终的成绩作为一个考核成绩;比如实验设计和实验操作环节，以小组为单位进行实验的自主设计，每个小组选派代表对设计的实验进行讲解，以最佳实验方案作为实验操作方法，结合实验操作环节，给出一个考核成绩。最后，考试时，设定一个开放课题，比如，根据我们所学的知识，制订一个基因克隆和基因表达的实验方案，在这个过程中涉及到分子生物学中的哪些知识点？这个问题的设定也是为后面《生物技术引论与实践》课程的开设奠定一个基础。他们设计的实验可能不完整，但是通过这样一个训练过程，使他们对基因工程有一个感性认识。通过后面《生物技术引论与实践》的实验技能培训，使他们全面掌握分子生物学最基本的实验技能，为他们后续进入实验室开展科研活动，奠定一个非常好的基础。最终结合以上考核环节，给出最终成绩。

三、结语

上述四者是有机的整体，网络课程中心的建设扩展了教学的时间和空间，新的教学方法和手段的运用提高了教学质量，实验教学的改进促进了理论与实践、教学和科研的结合，考核方式的改革提升了学生的综合水平，最终四者共同作用，提高了教学整体水平，为图志班学生学习打下坚实基础。

参考文献：

[1]朱玉贤，李毅.现代分子生物学[M].北京：高等教育出版社，2013.

[2]张桦，麻浩，石庆华.分子生物学原理与应用[M].北京：中国农业出版社，2013.

[3]李月，刘晓东，夏木斯亚·卡坎，张桦.由学习动机理论引发的高校分子生物学新思考[J].教育教学论坛，2015，（49）：154-155.

[4]刘晓东，李月，葛杰，张桦.高等农业院校分子生物学教学改革新探索[J].高教学刊，2015，（15）：89-90.