案例小组讨论在分子生物学教学中的应用与学生获得感调查

石 犇,姬俊华

(洛阳理工学院 环境工程与化学学院，河南 洛阳 471023)

把高校专业课建设成“金课”是新时代高校教育改革的重要主题。《分子生物学》是生物技术专业本科生的专业基础课程，是在分子水平上研究生命现象的前沿科学。通过本课程的学习可以使学生掌握复制、转录等生命过程中重要生物大分子的作用机制，掌握遗传信息的表达及调节控制等内容。使学生能够开展基础分子生物学实验，了解分子生物学的发展方向和应用前景，为学生进一步学习其它专业课打下基础。增加授课内容的导向性、前沿性和实践性是提高学生获得感、打造金课的路径之一。本研究使用的案例小组讨论教学法将案例教学与小组教学结合起来，培养学生以案例为中心分析和解决问题的能力。

1 教学对象与方法

1.1 教学对象

洛阳理工学院2015、2016级统招大学三年级生物技术专业学生137人，入校随机分班。其中对照组82人，实验组55人。

1.2 教学方法

选择科学出版社出版，赵亚华主编的《分子生物学精要》作为课本，按照大纲要求进行授课。对照组按照课本的结构顺序和知识点的逻辑顺序进行授课，中间穿插提问和答疑，对重点知识留作业进行巩固和加强。实验组在此基础上要求学生查找案例资料，进行无组长小组讨论，记录讨论结果并进行陈述，小组间互相补充完善讨论结果和理由。老师对讨论进行补充并引申相关知识点，指导学生根据相关知识分析实验流程和关键技术。小组成员的组成随机决定，使每个小组存在观点的多样性和能力的差异。同时通过"学习通"软件对学生自主学习的过程进行监督，对案例相关的问题进行答疑。通过和学生的互动对教学内容及时改进。实验组的讨论案例包括：PCR检测HCV病毒含量、拟南芥RPK激酶的原核表达、OsMPK6基因敲除、肿瘤的基因靶向治疗等[1]。下面以拟南芥RPK激酶原核表达案例进行说明：

由于分子生物学实验的重点是核酸实验和蛋白实验，原核表达是核酸和蛋白实验的综合体，涵盖了很多基本实验内容，是学生学习在复杂实验中应用分子生物学原理的较好案例。拟南芥RPK基因原核表达包括流程规划、引物设计、核酸提取、PCR、连接、转化、阳性克隆筛选、提质粒、诱导表达和纯化蛋白等多项内容。首先需要使用Primer等软件设计正确的的引物，提取核酸，克隆并获得含重组表达质粒的菌种。然后诱导RPK激酶基因表达，纯化蛋白，跑胶。案例的步骤环环相扣，内容相互递进。原核表达的蛋白质是很多实验的基础材料，可以进一步做出抗体，检测免疫原性，检测蛋白表达水平。

在以上案例的讨论过程中，教师引导学生根据原核生物和真核生物基因结构的特点，分析不同生物基因转录和翻译的方式，结合所学的其它分子生物学知识，分组讨论核酸提取、引物扩增、酶切连接、诱导表达等阶段应该采取的策略和需要注意的事项。比如提RNA还是DNA？引物如何引入酶切位点？进行一次克隆还是二次克隆？基因两端酶切位点类型是否应该统一？如何选取限制性内切酶能够方便实验进行？大肠杆菌的密码子偏好对实验会有什么影响？诱导表达温度控制的要点是什么？学生发言、讨论后进行总结，并写成案例分析报告。

1.3 考核方式和效果评估

按照教学大纲的规划和要求，考核讲授过的重点内容。课程综合成绩包括形成性评价(平时成绩)和结果性评价(期末成绩)，形成性评价(平时成绩)占40%，结果性评价(期末考试)占60%。形成性评价主要包括作业(20%)和研讨提问(20%)。期末考试采用闭卷方式，题型包括：填空题、选择题、判断题、简答题和论述题。满分100分，折算60%计入综合成绩。

调查采用的是自编的《分子生物学课程获得感问卷》，共有10个问题，对应10个章节的学习获得感，章节分别为核酸的结构与功能、基因与基因组的结构和功能、DNA的复制、DNA的损伤修复和基因突变、DNA的重组与转座、RNA的转录、RNA转录后的剪接和加工、蛋白质翻译、原核生物基因表达调控、真核生物基因表达调控。学生需要回答每个问题的获得感。有获得感的回答记1分，无获得感记0分。

对照组和实验组综合成绩、论述类题目成绩和获得感评价用t检验，及格率、优良率用χ2检验，采用SPSS16统计软件进行计算，检验水平P<0.05。

2 教学结果

2.1 综合平均成绩比较

对照组和实验组平均综合成绩为75.4分和82.6分。t测验显示，对照组和实验组的差异达到显著性水平。结果见表1。

表1 对照组和实验组平均成绩Table 1 The average score obtained by control group and experimental group

2.2 成绩及格率比较

对照组73人及格，及格率为89.0%；实验组及格人数51，及格率为92.7%。χ2检验显示，对照组和实验组的差异未达到显著性水平。结果见表2。

表2 对照组和实验组及格率Table 2 The pass rate of control group and experimental group

2.3 成绩优良率比较

考试成绩在80分以上为优良，对照组成绩优良人数为36人，优良率为43.9%；实验组成绩优良人数为32人，优良率为58.2%。χ2检验显示，对照组和实验组的差异达到显著性水平。结果见表3。

表3 对照组和实验组优良率Table 3 The rate of excellent and good of control group and experimental group

2.4 论述类题目学生平均成绩比较

以“通过基因敲除手段如何研究G-6PD引起的小鼠急性血管溶血”为论述题，分析案例小组讨论教学法是否有助于学生使用分子生物学基本原理解决复杂实验问题。论述题满分20分，对照组和实验组平均分结果为11.3分和16.9分。t测验显示，对照组和实验组的差异达到显著性水平。结果见表4。

表4 论述类题目学生平均成绩Table 4 The average score of essay questions obtained by control group and experimental group

2.5 学生各章获得感比较

案例小组讨论教学法应用后，调查了学生各章学习内容的获得感。t测验显示，对照组和实验组对6个章的学习获得感差异达到显著性水平。这6章分别为： DNA的复制、DNA的损伤修复和基因突变、RNA的转录、RNA转录后的剪接和加工、蛋白质翻译、原核生物的基因表达调控。对于核酸的结构与功能、基因与基因组的结构和功能、DNA的重组与转座、真核生物的基因表达调控这4个章，对照组和实验组的差异未达到显著性水平。结果见表5。

表5 学生各章获得感得分Table 5 Students' sense of acquisition of each chapter

3 讨论

分子生物学是生物技术专业学生的专业基础课程，是在分子水平上研究生命现象的前沿科学。通过本课程的学习可以使学生掌握基因组和基因的结构功能、基因的复制、表达、调控等基础知识和基本规律；掌握基因扩增、连接、转化、阳性克隆鉴定等基本分子生物学实验技术；能够运用分子生物学知识解释实验现象并分析实验数据。分子生物学课程可以使学生了解分子生物学的发展方向和应用前景，了解分子生物学基本原理和技术在复杂实验中的应用。也为学生从事核酸、蛋白相关的流程设计、产品开发、质量控制、分析检验和诊断等工作，积累理论基础和实践经验。由于课程本身具有较强的理论难度，对学生来说需要积极参与才能有较好的学习效果。通过案例小组讨论的方式改革分子生物学的教学方法可以帮助学生对知识点进行充分讨论，及时解决学习过程中的困难，保持学习的热情，培养学习兴趣。本次研究结果显示：实验组的平均成绩和优良率显著优于对照组，不及格率低于对照组，但处于同一水平。说明案例讨论教学法的效果主要体现在使学生学习更加深入和在原有水平上进行提高。案例讨论教学法也提高了学生论述类大题的成绩，帮助学生掌握需要分情况讨论、综合考虑的知识难点。案例小组讨论式教学法将知识点转变为学习案例，将听教师讲授转变为思考后讨论，将老师为中心转变为学生为中心[2]，提高了学生的学习主动性和学习积极性，也进一步向教师传导压力，驱动教师积极迅速地对学生的讨论、意见进行反应，更加充分完善地备课。

获得感评价体现了学生学习的满意度，实现了从学生的角度出发对教学效果进行评价，也体现了课程成绩以外看不见的“收获”。本研究中获得感提高的章节内容大多在案例中有所体现，学生们在讨论的过程中用心思考，反复讨论，显著提高了知识点掌握的牢固程度，增强了提高自己专业能力的信心。说明了案例小组讨论教学法有助于以学生为中心开展教学活动。

小组讨论的过程尽量使所有同学都能参与其中，培养学生协调沟通的能力也是专业能力培养的重要目的。每个学生都需要积极参加，每组陈述后随机挑选其它小组成员补充，使安静不语者也有表达的机会，使每个同学的表现和其他小组成员联系在一起，和小组成绩联系在一起。在讨论的过程中明确说明同学们既要在“幕后”——收集资料、整理资料，也要在“台前”——进行陈述和发言[3]。案例小组讨论教学对学生团队意识的培养也起到较好的促进作用[4-5]。案例小组讨论教学中学生讨论的结果和提出的问题经过记录，可以反馈给学生和老师作为参考，对长期提高教学水平也将起到促进作用。

案例小组讨论教学法适用于有一定知识储备的高校学生，可以促进他们搜集资料、独立思考、对问题进行综合分析。高校教师视野宽广，经验丰富，具备帮助学生、指导学生的能力。案例小组讨论教学法顺应了以学生为中心的教学模式改革，有利于教学活动的持续改进，也显著提高了学生学习效果，同时对其它专业课的教学方式改革也有一定的借鉴意义。