前言:我们精心挑选了数篇优质分子生物学论文文章,供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发,助您在写作的道路上更上一层楼。
从2002年开始,我们结合我校人才培养目标及具体情况,制定了本科生《分子生物学实践》及《基因工程实践》的教学大纲,开设了相应独立的实践课程,设计了质粒提取、PCR技术、DNA电泳、限制性内切酶技术、DN段的胶回收、外源基因的连接及重组DNA的转化、筛选和鉴定等最基本需要掌握的实践。同时,我们还自编了内容详细、操作具体的实践教材。从2002年第一次开课至今已经过去了十多年,实践课取得了一定的成绩,根据课上学生上课情况和完成的实践报告上看,学生反应良好,能积极动手动脑并提出问题,实践报告也完成得认真、仔细。学生掌握了这些基本实践的原理和操作,对将来从事中药相关领域的研究工作有一定的帮助。但是在这十多年的教学实践中,我们也发现了问题,由于该课程的实践内容全都是验证性实践,实践设计为“教师包办型”,从试剂配制到操作步骤教师都已经准备好,学生只是按照规定的步骤按部就班地做实践就行了,在这样的教学模式下学生的行为受到限制,对教师和教材依赖性强,限制了发挥学生主动思维的空间。
夜上海论坛 二、改革实践教学内容,强调综合性和连贯性
由于验证性实践限制了学生发挥主动思维的空间,因此,必须建立分子生物学实践教学创新培养新模式,从验证性实践过渡到以设计性、综合性实践为主,重点培养学生在科研中的综合思维能力及实际动手操作能力,变被动灌输为主动思考,为学生今后进实践室从事相关领域的科学研究做准备。我们在改革中强调实践的综合性和连贯性,如学习重组DNA技术时,我们安排了5个实践:重组质粒的提取,DNA的酶切,DNA凝胶电泳及片断的胶回收,外源基因的连接,重组DNA的转化、筛选及鉴定。这五个实践包括了重组DNA技术的五个核心内容“分、切、接、转、筛”。我们把这5个实践串联成一个综合实践,使其具有连贯性。每次实践结束时的样品正好是下次实践的材料,这些实践将变成一整套前后关联的有机整体,一环扣一环,只有这5个实践全部操作成功了,才能最后得到自己需要的克隆。这种综合性实践使学生在整个过程中面临着挑战,也使最终成功得到产物的学生有成就感;不仅能培养学生综合实践操作能力,还能培养学生团结协作的精神和对科学研究的兴趣。
夜上海论坛 三、开放型教学模式,提高教学质量
夜上海论坛 在传统的实践课教学中,学生除了在规定的上课时间,机械地完成规定的实践任务外,几乎没有机会进入实践室,学生的主观能动性得不到发挥。开放实践室,为学有余力的学生提供更多时间和空间显得很有必要的。但对于多数中医院校来说,由于实践室资源紧张,在开放方面一直实行得不够。这次,我们尝试对学生开放实践室,鼓励学有余力的学生进入实践室,开展相关的分子生物学实践研究,取得了一些成绩。我们首先在课堂上向学生介绍本课程组教师在课题研究中所用到分子生物学实践技术。有不少学生对教师的科研课题感兴趣,我们组织感兴趣的学生,在业余时间来课题组和教师一起进行了相关分子生物学的实践研究。通过和研究生共同实践,加强了理论课的知识。其次,我们组织学生利用所学到的分子生物学知识,以小组为单位,通过课下查阅资料,完成了科研小课题的实践设计。学生在课堂上讨论了他们设计的小课题,通过教师评价并与教师一起讨论,调动了学生的学习兴趣,激发了学生活跃的思维,通过讨论进一步修正方案,使其更加完善。同时,教师利用业余时间,组织感兴趣的学生进行了正式实践。最后,在课堂中,我们抽出15分钟,让做实践的学生讲了具体实践的体会和出现的问题,与大家分享成功的快乐和失败的经验。学生听得都非常认真,讨论得也很热烈,大家都觉得这种实践教学模式非常好,增长了很多知识,如果时间允许,希望能多些这种实践教学模式。
夜上海论坛 生物化学实验既是实践教学的课堂,又是学生理解、掌握和运用知识的重要途径。利用生物化学实验课可以进一步拓展其与理论知识相联系的空间。然而在实验课上,我们发现部分学生只会按部就班地操作,只重视实验结果正确与否,采取应付了事的做法。因此,在实验开始时我们可以采用提问等方式帮助学生复习巩固相关的理论知识,引出实验目的,这样学生就会充分认识到理论知识对于指导实验操作的重要性;而另一方面,实验结束时总结分析,通过实验操作也加深了对理论知识的进一步理解。实验过程中,应激发学生动手实践的兴趣,增强其独立完成实验的信心,注意并引导其注重观察实验现象,遇到实验结果不一致的情况,我们应鼓励他们自己寻找原因,从而培养他们敏锐的观察力和锻炼他们分析、解决问题的能力。例如在“温度影响尿素酶活性因素”的实验中,应该是55度反应的试管中颜色最深,可部分学生做出的结果不尽相同,这就要引导他们思考分析在实验操作中是否注意“预温”、“按一定顺序滴加试剂”等细节。
2实验教学应注重培养基本实验技能
熟练扎实的实验技能是能否做好一个实验的先决条件,规范操作是保证实验结果准确可信的必要前提。因此在第一次做实验时就要给学生强调实验技能在实验过程中的重要性,以便学生自主加强基本技能和基本操作的训练,如试管、烧杯的刷洗,刻度吸管、加样枪的使用等。教师要认真示范,不仅要教会学生如何使用,而且要求学生熟练掌握使用方法,对可能的错误操作进行特别的提醒。实验中不断巡视督促,及时指正学生在操作过程中出现的错误。对首次使用的仪器简要介绍其原理,严格按仪器的操作规程进行示范,让学生养成认真严谨、规范操作的实验习惯,从而提高实验课的质量。
3实验教学应积极探索新的教学模式
传统的实验教学主要是以验证性、基础性实验为主;且实验教材内容稍显陈旧,技术手段滞后,不能反映当今科学的前沿。同时由于实验预期结果较明确,容易造成学生兴趣不高、消极怠工,编造数据或是抄袭报告的现象时有发生[2]。近年来,生命科学尤其是分子生物学的发展迅速极快,应尽可能地让学生接触和了解更多的新技术、新知识。同时为了顺应医学发展的需要,培养基本功扎实、动手能力强的高素质医学人才,我们改变原有教学理念,积极探索新的实验教学模式,将实验内容分成2个实验模块,即生物化学实验和分子生物学实验,涵盖了生物化学与分子生物学的基本实验技术,锻炼了学生的动手与思考能力,体现了设计性和综合性,也促进了师资队伍学术水平和教学水平的提高。
例如我们将“影响酶活性因素”调整为设计性实验,通过设立相关的问题和讨论点,指导学生查阅文献资料、合理制定方案、自行开展实验,引导学生思考、讨论、分析和评价问题。这种提问式、引导式的实验教学新模式始终让学生处于主体地位,能激发学生的学习热情,活跃课堂气氛,有助于学生科研素养的养成和创新综合能力的培养。同时也进一步增强了教学老师的综合素质,提高了教学的品质,从而达到实践教学与理论教学互融互动的良好效果[3]。而通过综合性大实验的开设,有助于学生对于各章节理论知识的掌握和融会贯通。例如我们开设了“基因组DNA的提取、检测及PCR扩增”、“质粒DNA抽提、酶切、连接”、“感受态细胞的制备及重组质粒的转化鉴定”三个分子生物学综合性实验,构成了一个完整的基因工程的实验流程,使学生对重组DNA技术的基本原理和操作步骤有了直观的认识,并掌握了离心、电泳、分光光度技术等生化重要技术。每一个实验之间环环相扣,相辅相成,前一个实验的成功与否直接会影响接下来的实验结果。因此如果想完整地做好一个综合性大实验,学生的注意力会更加集中,而且在实验的过程中无论从理论知识方面,还是实验技能的操作方面都会得到很大程度的提高。
夜上海论坛 关键词:分子生物学;课程教学;改革研究;创新生物学人才
夜上海论坛 分子生物学的目标是在分子水平上阐明细胞活动的规律,从而揭示生命的本质[1]。虽然它在生物类专业课程体系中充当着重要角色,对生命科学的发展起着至关重要的作用,但是分子生物学的教学却因为课程内容多,学科交叉广,理解难度高,信息量大,知识更新快而使教学效果差强人意,集中表现为教师授课难和学生学习难。这种现状不但困扰着老师和同学,也与大学培养高素质创新型人才的目标不相适应。如何克服分子生物学课堂教学的“瓶颈”?本人在从事十多年的分子生物学教学过程中,努力研究和探索多种形式的教学改革,力求提升教学效果和教学质量。
一、教学内容的合理组织
夜上海论坛 分子生物学的教学除了选用好的教材,制定完善的教学大纲,如何组织教学内容是教学的一个非常重要环节[2]。教学内容呈现给学生的应该是完整、清晰的、有层次、条理的知识。我们在组织教学的过程中,首先从提高自身学科素养着手。“一本教材书,数种参考书”,除分子生物学国内、国外各类版本外,与分子生物学相互交叉和渗透的其他学科,如细胞生物学、生物化学、遗传学,我们也都进行了系统的学习和强化,不断夯实专业知识、拓展专业领域,基本构建了分子生物学完整的知识体系,具备了对教材处理的前提。既避免了教学中各学科的重复,也进一步凝练了知识。此外,我们还通过网络教学平台向全国优秀教师学习,在不断的探索中总结出了教学内容合理组织的一些思路。1.思维导学模式。在DNA复制教学环节,知识点多,并且较分散,很容易在教学中造成学习困难和知识混淆的现象,针对这章教学的特点,我们采用了思维导学模式,收到了非常好的教学效果。2.重点、难点解读。本科教学形式多样化,也更提倡学生的自主学习,但并不是淡化了教师的教学,反而对教师提出了更高的要求[3]。教师必须围绕每堂课的教学目的,合理组织和引导学生理解并掌握教学的重点和难点内容。比如在讲解染色体端粒末端修复机制中,教师首先要从教材的知识结构中梳理出重点。染色体端粒末端修复机制的知识点包括:(1)引物切除造成的遗传信息缺失;(2)端粒末端的特点;(3)体细胞和性细胞末端修复机制的不同;(4)DNA结构的变化;(5)端粒酶的修复机制。梳理知识点后,总结教学重点:一是引物切除后损伤修复在体细胞和性细胞中的不同;二是四链DNA结构;三是端粒酶的修复机制。其中端粒酶修复机制的讲授是学生学习的难点。难点集中在端粒酶的性质和修复发生的过程。经过对教学内容中重点和难点的准确把握和合理组织,教师才能在课堂教学中突出重点、突破难点,让学生的课堂学习无障碍。
二、教学方法和手段的改进
夜上海论坛 教学方法的推陈出新,是教学改革的重要内容[4]。为发挥学生作为教学主体的能动性,我们根据具体的教学内容设置了启发式、联想式、探究式等多种教学方法[5],让学生参与到教学过程中,不仅活跃了课堂气氛,而且在分享知识的同时,更注重教会学生灵活掌握学习的方法。
1.启发式教学。启发的目的在于举一反三,触类旁通。针对每一次的课堂教学,设计一些抛砖引玉的问题,供学生思考与讨论,这成为了分子生物学理论教学的重要组成部分。如进行到真核生物基因表达调控学习环节,提出甲基化修饰的生物学意义,这个问题覆盖范围广,涉及到了DNA复制的调节、蛋白质和DNA甲基化修饰对基因表达的调控,以及Epigenetic(表观遗传学)方面的知识。通过提出问题—讨论分析—不断启发—再讨论分析—归纳总结—解决问题这一系列的互动教学活动,充分调动了学生课堂学习的主动性和积极性,在不断的讨论分析中通过展示不同的思维、发表各自的观点,不但有利于促进学生在学习中发现问题、解决问题,而且有利于学生通过对基础知识的消化、理解来达到理论的升华、拓展[4]。
2.联想式教学。分子生物学是在生物化学、细胞生物学和遗传学的基础上发展而来[6],因此知识相互交叉、相互渗透。在授课的过程中,教师一方面要避免重复,一方面要通过联想知识点适时培养学生的发散性思维,提高学生对知识的迁移能力和整合能力。如在讲解化学修饰对基因的表达调控时,将细胞生物学中的信号转导有机结合,使学生了解基因表达调控对细胞信号转导的作用机制。
3.探究式教学。在分子生物学教学中,每一个理论知识的背后都是科学研究的重大突破。如确定遗传物质是DNA的两大经典实验,我们以探究的形式呈现教学内容,从实验设计,到结果显示,再经过讨论分析并得出结论,以课题研究的角度,研究人员的身份引导学生进入学习角色,将学科概念、理论产生的起因和过程展示给学生,启发学生努力探索,走近科学,让学生从中领悟知识形成的探究性和科学性,逐渐培养具有创新意识和能力的高素质研究型人才。4.多媒体多样化教学。分子生物学的教学内容具有微观性、复杂性、抽象性和动态性。传统的教学手段无法满足教学的需求,而多媒体技术则具有声像俱佳、动静皆宜的特点[7],是传统教学无法比拟的。多年来我们不断补充和完善教学手段,逐渐形成了独具特色的多媒体教学课件。多媒体图像处理清晰直观,文字表述简洁明了、主题突出。课件中的图像来源于国内外的网络数据平台。如讲述DNA半保留复制机理时[8],首先将DNA可能存在的几种复制方式用图像展现,并利用Meselson和Stahl设计的DNA复制同位素示踪实验和密度梯度离心实验来进行结果验证,引导学生明确掌握DNA半保留复制特点,并结合文字,通过图文并茂的多媒体课件,将教学内容中的背景知识、基本概念、基本理论,以及静态、抽象的微观知识清晰讲解。多媒体课件动静结合、声像互动。对于生命过程中动态的知识点,比如DNA的复制、RNA的转录、蛋白质的翻译过程,可以将这些复杂的生命过程利用多媒体手段做成动画并配以文字和声像,形象直观地展现给学生,既加深了学生对知识的理解,也提高了其学习效率。
夜上海论坛 三、知识领域的拓展
分子生物学的教学内容除包含基础理论知识外,还有大量理论应用的研究方法部分。我们在教学中不仅仅将知识局限在教材中,利用课堂教学不断引导学生去了解本学科相关领域内的研究热点、最新进展、发展趋势[8],以及生物技术在生产实践中的广泛应用。
夜上海论坛 1.专题讲座与专题讨论。专题讲座是教师根据教学内容,自己组织参考资料对教学内容的延伸与拓展。比如在讲授“SNP技术”时,先从遗传标记分析的发展着手,把一代、二代的标记分析做知识性的回顾,再将纳入教材的第三代标记分析“SNP”做详细的讲解,引导大家理解什么是单核苷酸多态性,核苷酸多态性研究的生物学意义以及在医学、农业、畜牧等多种领域的发展与应用。通过这种方式激发了学生的学习热情和求知欲,也使教师不断地进行知识的更新,及时了解本学科当前发展的趋势、研究的热点以及争论的问题。专题讨论则是以学生为主体,根据课程教学内容,组织学生就某一个专题自行查阅、组织文献资料,并在课堂上展开讨论[9]。比如在讲授基因重组的教学内容时,设计“转基因的利与弊”供学生讨论。引导学生思考基因工程药物和转基因动植物对社会产生的巨大影响,让知识离开课本走进生活,从而唤起学生学习的兴趣和探索未知领域的欲望。这不仅使学生更加深入、系统地理解所学知识,并且培养了学生灵活运用知识的能力[10]。
夜上海论坛 2.生物信息技术与数据库。生物信息技术已经发展成为分子生物学研究方法中不可分割的一部分,比如在“PCR技术”的专题讲座中,不仅要对实验目的、原理、操作以及应用进行讲解,还要特别对引物设计的生物信息技术进行补充,介绍学生对一些常规的生物信息技术软件Primer6.0、DNAman、Olig6.0、DNAS-tar、Cluster等有一个基本的认知度。在整个分子生物学的教学中,学生需要自行查阅和组织各种文献资料,因此,必须特别强调互联网资源运用的重要性。教师通过介绍中国知网、维普、清华同方、NCBI等几个常用资源库,使学生了解如何利用资源库进行查询,对互联网资源的熟练应用使学生的知识体系得以完善,学生通过自身的努力来提高信息收集和辨别的能力,培养了学生的自学能力。
夜上海论坛 四、教学改革中应该注意的问题
1.教师的专业修养与教学基本功。教师在教学中具有双重身份,既是一名导演,又是一名演员。作为导演,首先需要有最新的教学理念,整个教学过程中适时设问、适时讨论、适时启发。其次要有较强的课堂组织能力,根据学生的学习情况,把握课堂节奏,调动学生课堂学习激情,使教学有的放矢。否则会在教学中出现“启而不发”和论证条理不清的现象;作为演员,还要有良好的课程驾驭能力,通过教师扎实的专业知识、广泛的认知领域、全面的知识结构,呈现给学生的是一个丰盛的知识大餐,而不是一锅夹生饭。因此作为教师,必须从理论水平、科研水平、思维水平这3个方面提高教师自身的专业素质,此外,还要掌握适合自己的各项教学技能。
2.多媒体教学的合理应用。多媒体教学只是一种提高教学效果的辅助手段,是为教师的教学和学生的学习服务的,只有运用合理才可能达到好的效果。因此尽量避免在多媒体教学课件上出现过多的文字,否则多媒体成了教学活动中的主体,老师由照本宣科转变为扮演放映员和播音员的角色。学生的学习兴趣不高,教学效果也就适得其反。多媒体和传统教学只有合理地结合,取长补短,才能在课堂教学中体现出其真正的价值。总之,教学改革的目标是帮助学生建立学科知识体系,培养学生良好的科学素养,提升学生后继学习的能力。正如叶圣陶先生所说:“教师的教学,不在于给学生搬去可以致富的金子。而在于给学生点金的指头。”目前,我们关于分子生物学课堂教学改革还处于不断探索和实践阶段,除了需要不断地提高教师自身的学科修养和科研素质外,也以“夯实基础、拓展知识、增强能力、提高素质”[8]作为教学的目的和人才培养目标,努力在今后把教学工作开展得更加有生有色,为社会培养更多高素质创新型人才。
夜上海论坛 作者:武晓英 乔宏萍 张猛 吴丽华 郝雪峰 单位:太原师范学院
参考文献:
夜上海论坛 [1]朱玉贤,李毅,郑晓峰,等.现代分子生物学[M].第4版.北京:高等教育出版社,2012:1.
[2]戚晓利,张丽敏,薜春梅.分子生物学教学改革的探索[J].生物学杂志,2003,20(6):51-52.
[3]朱虹.《分子生物学》教学改革的实践与思考———启发式教学和论证型教学的综合运用[J].安徽农学通报,2010,16(1):190-192.
[4]许崇波.《基因工程》课程教学改革初探[J].大连大学学报,2005,26(6):41-43.
[5]文静,申玉华,赵冰.高等学校分子生物学教学改革初探[J].吉林农业,2013,305(8):92-93.
夜上海论坛 [6]王荣,刘勇,姜双林.高等师范院校分子生物学课程教学改革与实践[J].生物学杂志,2012,29(1):100-102.
[7]张金岭.浅谈多媒体教学[J].教育与职业,2009,(30):189-190.
[8]徐启江,李玉花.分子生物学教学改革与高素质人才培养[J].黑龙江高教研究,2007,158(6):159-161.
夜上海论坛 关键词:研究生培养;实际需求;分子生物学;探索
夜上海论坛 中图分类号:G643.2 ?摇文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)03-0046-02
随着生物科学技术的飞速发展,生命科学各学科之间的交叉渗透日益显著,而在生命科学领域的各项核心课程之中,分子生物学已逐渐成为联系其他学科的枢纽性课程和众多新兴学科的基础性课程。生命科学各专业的研究生,对分子生物学知识的理解和掌握程度,直接关系着后续开展研究生课题设计及进行毕业论文实验研究的质量与水平,因此,如何让学生真正做到学以致用,让分子生物学的理论和实践知识为研究生课题设计服务,已成为判断该课程教学效果好坏的关键问题[1]。分子生物学是从生物化学这门课程中独立出来的一门课程,它的核心内容是基因的表达与调控,这构成了整个课程的主干部分,与此相关的众多内容组成了课程的枝叶部分,传统的教学方法往往注重分子生物学理论机制的讲解,而将实验教学独立开来,这种教学模式对即将进入实验室开展课题设计和研究工作的研究生来讲,存在明显的缺陷。原因有以下三点:首先,生命科学相关专业的研究生与本科生相比,已具有一定的分子生物学理论和实验基础,其理解能力也更强;其次,研究生与本科生对于课程的预期不同,研究生马上面临独立地开展学位论文的课题设计,对课程学以致用的要求会更高一些;再次,由于研究生的本科背景及自己所学专业等方面存在着较大的差别,其学习的基础参差不齐,因此每个人对课程的要求也不同。因此,分子生物学的研究生教学工作需要更多地考虑研究生的实际特点,针对性地开展教学模式和教学方法改革。本教学团队,注重从研究生教育的实际需求出发,通过几年的实践探索,已初步构建好研究生分子生物学的课程体系,并在教学工作中不断改进和创新,有力地促进研究生专业能力的培养,下面就已经开展的教学新探索加以介绍。
夜上海论坛 一、教材的选择与课程内容设置的探索
我们没有指定某一本书作为课堂教材,而是向学生介绍了几本分子生物学领域的经典著作,其中包括《现代分子生物学》、《医学分子生物学》、《基因的分子生物学》、《基因VIII》及《分子克隆实验指南》等,希望学生能尽可能地阅读并参考这些著作来学习。这样有助于学生从不同的专著中获取知识,通过不同作者的讲解与叙述,增加对分子生物学的全面思考和认识。
我们通过深入了解每位学生在本科阶段的相关学习情况,发现由于专业背景差别较大,很多学生即使学过了相关课程内容,对分子生物学知识的理解仍处于较浅水平。因此,在课程内容的设置上我们进行了改革,最终确认了“一条主线,三个基本点”的格局,主线就是分子生物学的核心:基因的表达与调控,三个基本点即三大基本过程:复制、转录及翻译。在课程设置上,我们也分为三大块,即分子生物学基本理论与知识、分子生物学实验技术和分子生物学专题知识,第一部分是课程的重点部分,包含了三个基本点的内容;后两部分是在第一部分内容上的进展和深入,基因的表达与调控成为贯穿三部分的一条主线,每一部分都紧密联系该主题。因此,理论课与实验课的教学内容设计都是围绕主线与基本点展开,使学生通过本课程的学习,在脑海中形成分子生物学的最基本理论体系,奠定良好的分子生物学知识基础。
二、了解学生的学习需求,使教学更加贴近实际
夜上海论坛 针对本课程结束后,学生马上就要进入实验室开展课题研究的现状,在开课初期给学生布置了一道课外作业题,即“与导师交流,了解自己研究生论文的课题方向和内容,提出你想通过分子生物学课程学习到的内容有哪些”。因为涉及到未来自己的课题及论文,每位学生都积极参与并完成了该项作业,总结学生的作业情况,我们发现不同专业研究生对本课程的需求存在着异同点,例如,基础医学专业的研究生对分子生物学新发现和新知识方面的要求较多,而药学专业的研究生更希望对分子生物学实验技术方面了解更多一些。根据这些反馈回来的情况,我们授课老师了解到了学生以后从事专业课题研究的基本信息,因此在后续的课程设计上根据各专业特点,有选择性地安排一些专题性质的课程内容,例如,增加了RNAi专题讨论课等,这样使我们的教学可以更加贴近学生的实际需求,受到了学生的广泛好评。
夜上海论坛 三、每节课都要有亮点
夜上海论坛 分子生物学与其他生物医学类理科课程类似,理论课教学中都涉及到很多比较枯燥的概念和复杂机制过程的讲解,如何保证学生在课堂上的专注力是能否获得好的教学效果的关键因素之一。为解决上述问题,通过集体备课我们对每节课的授课内容进行细致的分析讨论,一致认为除了进行传统的教学讲解以外,每节课都必须在内容上体现出两个以上的能激发学生学习兴趣的亮点内容,这些亮点与当堂课的核心内容有密切关系,在提高学生学习兴趣的同时还能帮助对核心内容的加深理解。例如,在讲DNA复制这节课的内容时,我们选取了发现半保留复制机制和发现冈崎片段两个著名实验的科学家故事作为亮点,教导学生如何激发自我的创造性思维;在讲解PCR技术的理论章节时,选取了授课教师自己做PCR实验中遇到的几个问题作为亮点,将理论课程与实际操作结合起来,通过提出问题、分析问题和解决问题的讲授方式,使学生对该项技术的理解更加深入。
夜上海论坛 四、实验教学着重锻炼学生的实验设计及实践操作能力
本课程还包括了分子生物学的实验教学工作,本着为研究生提供一个连续性锻炼动手操作机会的目的,我们设计了一个涉及分子生物学最根本也是最重要内容的综合性实验,即目的基因的克隆及鉴定。首先在理论课教学中采用讨论式教学方法,让学生对基因克隆的基本实验设计和操作流程有了初步的认识,然后采用连续不间断的时间安排,利用晚上及周末时间,让学生亲自动手完成样本制备,RNA提取,RT-PCR,目的基因片段的酶切、回收及连接,感受态细胞制备,转化重组子及筛选鉴定的各个实验环节,并对实验过程中及时发现问题进行课堂讨论和分析,进一步加深了学生对该实验的理解和认识,也培养了实验设计的基本思维,对其后续研究生课题的开展起到了很好的促进作用[2]。
五、引导学生培养良好的科研思维能力
锻炼好的科研思维能力是以后从事科研工作的根本所在,在分子生物学的课堂上,我们也采取了形式多样的教学方法努力引导学生培养自己的科研思维能力。例如,老师在讲授完基本理论知识后,提出一些有争议性的专业知识问题,让学生分组讨论,并拿出自己的观点,然后进行课堂辩论会,通过这种方式促使学生开动脑筋运用所学的知识去解决存在的问题,有利于学生科研思维能力的锻炼;我们还开展了课堂seminar活动,让学生根据自己专业及今后课题研究的特点,选取涉及到分子生物课堂知识的高水平SCI文章,通过自己的阅读理解,制作讲演PPT上讲台进行讲解,通过这个活动提高了学生查阅和分析外文文献的能力,对今后的课题设计也是大有裨益的[3]。
夜上海论坛 本着能让学生能够学以致用的原则,分子生物学课程教学紧紧抓住研究生培养和教育的特点,在教授基本理论和实验技术知识的同时,从研究生未来课题设计的实际出发,对授课内容、课程体系及构架等做了新的探索和尝试,已获得了初步的教学成果,但仍然还有许多地方有待改进和完善,相信通过不断的努力,分子生物学能成为一门助力生命科学各专业研究生教育的必备课程。
参考文献:
夜上海论坛 [1]李敏,陈必链.硕士研究生《分子生物学》(英文)课程的改革与实践[J].福建师范大学学报(自然科学版),2011,27(3):44-47.
1制定合理的带教计划,重点明确
实习学生在本院实习分子生物学的时间为4周。由于实习时间较短,带教老师应首先制定合理的带教计划,便于学生充分利用有限的时间掌握实习内容。在制定带教计划的过程中,不仅要结合学科的大纲要求,还应结合历届学生的学习情况和实验室的基本情况,制定最合理、最贴近实际的带教计划。由于本实验室开展的检验项目较多,而学生实习时间较短,实习内容不可能面面俱到,因此在带教计划中将带教内容分为4个类别,即熟练掌握、基本掌握、熟悉和了解。例如,分子生物学实验室的分区制度、工作流程、乙型肝炎病毒DNA检测等纳入实习生应熟练掌握的内容。有侧重点的带教可以让实习学生在有限的时间内牢固掌握常用检测项目的原理、操作方法、注意事项、临床意义等,有助于学生在以后的工作中进一步由点到面地进行分子生物学检验知识的学习。
2注重岗前教育,树立整体意识
为引导实习学生转变角色,保证实习质量,岗前教育是必不可少的。分子生物学实验室对设备、环境和操作人员有较高的要求,因此在实习学生进入分子生物学实验室前,应首先对其进行岗前教育,包括分子生物学实验室基本情况、分区制度及相关工作流程等。并且要求学生实习前仔细阅读实验室管理文件和标准操作规程(SOP)文件,着重学习分子生物学实验室各区的工作制度、各项目检测操作规范、质量控制、生物安全防护及标本接收、处理和保存等内容,使学生对实验室工作有初步的认识。学生进入实验室后,带教老师应首先引导实习学生按照区域流向制度依次参观各实验分区,系统地向其介绍各检验项目的检测原理及临床意义。然后,根据带教计划的侧重点,选择常用检测项目,结合项目介绍主要相关仪器设备的工作原理、操作程序、日常保养及记录登记,让实习生树立整体意识,对实验室的工作有全面的了解。
3加强操作训练,培养质量控制理念
夜上海论坛 分子生物学的发展速度较快,学生在校园内依靠有限的教学设备和较少的实验课时难以掌握分子生物学的基本技术。因此,实习学生在进入临床实验室后,对很多仪器设备较为陌生,操作过程中难免存在不规范之处。再加上分子生物学检验对实验操作的要求比较高,因此在指导学生的过程中,应给予学生尽可能多的实践机会,使其不断进步。首先,带教老师必须从最基本的实验操作出发,边操作示范边讲解相关知识,重点强调操作要点和关键步骤,指出注意事项并说明原因。然后让学生实际操作,带教老师在旁给予指导,并当场纠正操作中出现的错误,让学生记忆深刻。通过操作示范和指导,带领学生逐步完成规定的实验操作项目。此外,带教老师应尽量多地创造机会让学生动手,加强对学生的监督,让学生能够熟练掌握各项目的检测操作步骤和操作规范,在短期内提高学生的动手能力。准确的检验结果是检验医学的生命。检验结果出现较大偏差会对患者诊治产生影响,甚至引起医疗纠纷。分子生物学检验是繁杂有序且细致的工作,从标本接收、标本前处理、DNA提取、扩增分析到报告发放的任何一个环节都不得有误。因此,带教老师应注重培养学生全面的质量控制理念。带教老师在带教过程中,需要根据岗前教育的内容,对各个操作环节的影响因素进行细致分析,并向学生讲解相应的质控措施,重点说明标本质量判断标准、实验操作规范、仪器设备校准、质控参数设定、结果处理、报告审核与签发等内容。在学生进行实际操作时,带教老师应做到“放手不放眼”,对学生严格要求、持续关注,一方面保证检验质量,另一方面也能培养学生严谨的工作作风和良好的工作习惯。
夜上海论坛 4科学考核,严把实习质量
夜上海论坛 在学生实习期满时,应按照要求对其进行考核。本实验室对实习生分子生物学检验的考核内容包括如下两方面。(1)基本操作考核:实习生需独自完成规定标本的乙型肝炎病毒DNA检测。带教老师根据学生的操作流程、操作规范程度、检测结果准确性进行打分。(2)理论考试:内容涉及分子生物学的基本理论、实验室分区、标本采集及保存、质量控制、常用检验项目的简要操作流程或项目检测的临床意义、污染预防措施等。通过考核,带教老师能了解实习学生对实习内容的掌握情况,对实习学生掌握不佳的知识点再加以指导,为保证实习质量把好关。
5引导学习前沿知识,培养科研思维
夜上海论坛 由于教材更新一般都滞后于学科的发展,因此为了弥补分子生物学教材和临床实践应用脱节的缺陷,带教老师还应尽量引导学生学习专业相关前沿知识,提倡学生广泛搜集、阅读文献和专业书籍,使学生能够了解最新的学科进展。当然,这对带教老师也提出了较高要求,需要不断加强学习,掌握新知识、新技术,为学生做好表率。此外,学生实习期间还需完成毕业论文,对于承担毕业课题指导任务的带教老师而言,还需注重培养学生的科研能力。如果条件允许,带教老师可以让学生参与相关科研课题的研究,使其能够在完成毕业论文过程中,通过搜集、整理文献巩固基础理论知识,了解新的研究进展;通过实验设计熟悉和掌握多种实验方法;通过撰写毕业论文提高科研写作水平。科研和教学相辅相成,既丰富了分子生物学带教内容,又激发了学生的科研思维和提高了学生的科研能力。
6小结
关键词:分子生物学 双语教学 全英型 中英混合型
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)04(b)-0172-02
夜上海论坛 随着我国改革开放的不断深入,既懂专业又通英语的人才需求越来越大,英语作为目前世界上最通用的语言,在国际政治、经济贸易、文化、学术交流中广泛使用英语。为应对这个时展对教育提出的新要求,为了更好地培养面向现代化、面向世界、面向未来的人才,教育部在《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》(教高[2001]4号)中的第八条专门谈到了在高等学校推进双语教学[1],该文件指出:“本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学。对高新技术领域的生物技术、信息技术等专业,以及为适应我国加入WTO后需要的金融、法律等专业,更要先行一步,力争在3年内,外语教学课程达到所开课程的5%~10%。”2005年,教育部在《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》(教高[2005]1号)文件中,再次强调继续深入进行双语教学改革[2]。所谓双语教学就是在一些非语言类课程教学中采用两种语言进行教学的教学形式,在我国现阶段的高等教育体系中,双语教学实际上是指用汉语与英语交替进行的教学模式。
分子生物学是从分子水平研究生物大分子(核酸、蛋白质)的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。这是一门生物学和化学之间跨学科的研究,其研究领域涵盖了遗传学、生物化学和生物物理学等学科。自20世纪50年代以来,分子生物学成为生物学的前沿与生长点,分子生物学及其相关技术被世界各国列为重点发展的高新技术领域[3],因此,从研究内容、课程特点以及在生命科学中的地位来看,分子生物学显然适合开展双语教学。根据笔者参与生物技术专业分子生物学双语教学工作的经验,下面谈谈自己在双语教学中积累的体会和认识。
1 《分子生物学》双语教学的必要性和可行性
1.1 必要性
如上所述,双语教学是我国高等教育国际化,应对经济全球化和科技发展的挑战、培养具有国际竞争力人才的必然要求。在《分子生物学》教学中采用双语教学能够让学生掌握获取最新分子生物学知识的能力,使学生在掌握学科前沿进展的同时,有效地提高他们实际应用英语的能力,便于学生能更有效地进行学术研究和国际交流。
1.2 可行性
《分子生物学》的语言表述和词义相对比较固定,各种语言对它们的理解、诊释比较一致。实践证明,双语教育不仅在加拿大、新西兰、美国等双语国家或多语国家获得了成功,而且在澳大利亚、日本、韩国等单语国家也获得了成功。我国近10来年的实践也有一些成功例子[4]。
1.3 《分子生物学》双语教学的目标
夜上海论坛 《分子生物学》双语教学目标是双重的,英语语言目标与专业知识目标是辩证统一的,而不是对立的。笔者认为《分子生物学》双语教学的目标,首先是以能力和素质培养为主,让学生掌握分子生物学的基础知识和基本研究方法;其次是培养学生培养学生自学,主动学习和自主解决问题的良好习惯和能力。学习国外先进的理念、思维方式和前沿的最新的科研成果;再次是让学生学习专业知识的英文表述方式,培养他们在本专业领域进行国际学术交流的能力。
夜上海论坛 2 《分子生物学》双语教学的体会
2.1 教材选择
我们选择了《Instant Notes in Molecular Biology》(第二版)及刘进元等翻译的中文版作为教材,该教材是国外优秀教材畅销榜的上榜教材,其结构新颖、重点明确;图表简练便于记忆;英文语句自然、易懂,是提高专业外语水平的较好读本,这两本教材中英对照便于提高学生的学习效率。此外,我们还选用James D.Watson等编写的《Molecular Biology of the Gene》(第六版)和朱玉贤主编的《现代分子生物学》中文教材作为参考教材。
2.2 教师
在教与学的矛盾中,教是矛盾的主要方面。选拔和培养合格的双语教师,是双语教学可持续发展的核心问题,双语教师必须具备合格教师的基本素质,比如师德高尚、学业精湛对这门课程有充分的理解与掌握等等,此外还要具备较高的外语水平,才能在教学上灵活自如,因此从事双语教学的教师在课前应该认真备课,做好每堂课的教学组织计划,不断提高自身的学术水平,吃透课程所有的知识点。这样才能在课堂上游刃有余。此外,由于双语教学需要花费教师大量精力,部分教师不愿意参与双语教学课程,为使双语教学改革能够顺利进行,各学校应完善相应政策和激励机制,重视选拔和培养合格的双语教师。
2.3 学生
夜上海论坛 学生的外语水平和接受双语教学的能力直接影响双语教学实施的效果,一个教学过程是教师和学生共同完成的,要使教学有成效,除了教师努力,还离不开学生的积极参与,否则很难保证教学活动的顺利进行。学生能否在双语课堂学到东西,直接影响其参与双语教学的热情。反过来学生参与热情的高低,也必将会影响双语教师的教学积极性。面对不同的教学对象,因材施教才能收到良好的教学效果。由于大学生已经是一个比较有自己思想的群体,不少双语教学模式还提倡要充分发挥学生学习主体的作用,让学生自主学习[5]。
2.4 教学组织
夜上海论坛 2.4.1 教学模式
夜上海论坛 卢维奇把双语教学模式分成四个等级:(1)超高级,即全英型,采用英文教材,教学过程全部在英语环境中进行;(2)高级,即中英混合型,以英文讲授为主,辅以中文,使用英文原版教材为主;(3)中级,即半英型,以中文讲授为主,穿插英语教学;(4)初级,即术语引导型,专业术语和章节标题用英文板书,其他内容用中文讲授[6]。有时人们错误地认为授课过程中英文讲授的比例越高越好。比如教学刚开始时学生的听说能力较差,如果教师一开始就用全英文讲授,学生会因听不懂而产生厌学情绪,使教学效果大打折扣。因此,首先我们应该摸清学生的实际英语水平,据此来确定初期中英文讲授的适宜比例,然后随着教学时间推移,视学生的学习情况再逐步加大英文讲授比例。我们在一学期的教学过程中根据学生学习情况和课堂教学内容的难易程度,主要采用了中英混合型及半英型两种教学模式。
夜上海论坛 2.4.2 重视安排预习与复习
分子生物学因比较抽象被学生认为是较为难学的一门课程,为了提高双语教学的效果,我们会将精心制作的PPT提前转发给学生,每次课后,在安排下一节课的教学内容和学习任务时,要求学生课后复习已学的知识点并预习相应的中文和英文内容,将整理的新内容中会涉及到的专业英语词汇发给学生,上网查询相关资料,充分发挥学生在学习中的主体作用。每次课前都会以提问讨论的形式,检查复习和预习的效果,这样还可了解学生预习时遇到的难点并有针对性的调整教学内容。
2.4.3 课堂活动的组织
夜上海论坛 在教学过程中,我们根据学习内容,组织学生进行小组讨论、论文阅读讨论,针对知识点的Presentation等课堂活动,小组讨论主要讨论学生学习过程中遇到的难点和教师点出的重要知识点,论文阅读讨论的是阅读论文的收获及教师针对论文提出的一些问题,针对知识点的Presentation是安排学生以3~5人为一个小组,针对教师列出的一些知识点选择感兴趣的内容在课堂上的演讲,让学生自己当老师,发挥学生作为学习主体的能动性,教师从中也可以换位思考,了解学生学习过程中的一些思维方式,改进教学方法。
2.4.4 教学工具的运用
由于实际教学学时的限制和分子生物学内容的繁多,我们应用丰富的网络资源,参考国外多种原版教科书及电子图书,非常系统地制作了全部教学内容的多媒体课件和模拟动画等。制作的多媒体课件信息量大、形象生动,教学内容尽可能包含分子生物学教学大纲所有知识点,并根据自己的科研及查阅最新文献的情况将分子生物学相关的前沿知识融合在其中。这些课件提高了教学效率,提高了课时利用率,解决了内容多而课时少的矛盾。在教学过程中还辅以参观分子生物学实验室和动手实验等多种方式,从而激发学生学习分子生物学的主动性和积极性。
2.5 采用多种方式考核双语教学效果
我们一致认为分子生物学双语教学最重要的目的是教会学生如何主动学习,形成自己的知识体系,因此在学生学习成绩的考核方面,我们采用多元化的考核方式,注重能力培养,考核中平时成绩占10%,小组讨论10%,论文阅读讨论占10%,听学术报告汇报5%,Presentation占15%,期末考试占50%,期末试题命题中英文形式的命题考试占50%~80%,考虑到学生英语表达及写作能力有限没有要求学生只能用英文进行回答,但是对用英文回答的学生适当加分给予鼓励。
3 结语
夜上海论坛 双语教学是我国高校教学改革的重要内容,是高校应对经济全球化和科技发展的挑战、适应现代社会发展的需要的需要,也是贯彻科教兴国战略和建设创新型国家、培养具有国际竞争力的高素质人才的客观需求。因此,高校、高校教师、大学生应该从战略的高度来认识双语教学改革的重要性。这项教学改革,高校必须有全面长期的规划,建立完善各项政策和激励机制,教师积极参与,探索更好的教学模式和方法,努力成为合格的双语教师,学生克服畏难心理,主动参与到这项对自身有利的教学改革中。
参考文献
夜上海论坛 [1] 中华人民共和国教育部.关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见[Z].2001-08-28.
[2] 中华人民共和国教育部.关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见[Z].2005-01-01.
[3] 廖静,张雯,王玉凤,等.分子生物学双语课程的教与学[J].高等函授学报:自然科学版,2010,23(4):20-22.
[4] 张淑红,刘凯,张运峰,等.八所重点院校分子生物学双语教学现状的调查与探讨[J].唐山师范学院学报,2013(2):123-125.
英文名称:Journal of Medical Molecular Biology
夜上海论坛 主管单位:中华人民共和国教育部
主办单位:华中科技大学同济学院
出版周期:双月刊
出版地址:湖北省武汉市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1672-8009
夜上海论坛 国内刊号:42-1720/R
邮发代号:38-35
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1978
期刊收录:
CA 化学文摘(美)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊:
夜上海论坛 中文核心期刊(1992)
期刊荣誉:
联系方式
关键词:分子生物学;教学内容;手段和方法;知识拓展;教学效果
夜上海论坛 中图分类号:G642.4文献标志码:A文章编号:1674-9324(2018)09-0174-03
夜上海论坛 分子生物学是自然科学中发展最迅速、最具活力的前沿学科,已经发展成为一门独立的新兴学科,又是诸多相关领域强有力的研究工具,是普通高等院校生物类专业必修的专业基础课程。分子生物学课程内容千头万绪,内容难懂。如何顺利完成教学任务,并能收到良好的教学效果,确实是一个需要认真思考的问题。本文从教学内容、手段和方法以及知识的拓展方面进行了一些探索和分析。
夜上海论坛 一、教学内容的合理组织
夜上海论坛 经典的分子生物学教材通常包括核酸的结构与功能、DNA复制与突变、RNA的转录和加工、蛋白质的生物合成、基因的表达与调控等内容。该课程内容如果安排不当,容易让学生觉得枯燥无味、抽象,容易引起学生失去自主学习的兴趣。如何通过深入浅出地讲授,让学生喜欢这门课程并主动琢磨课程内容,需要花些心思去引导。
夜上海论坛 (一)分子生物学课程的基本理论与技术
要努力讲透分子生物学的基本理论和技术,抓住学生的注意力,需注意以下几个方面。
1.前人研究的故事。在讲解重要的理论时注重介绍这些理论发现背后的人物故事等,不但能提升学生学习兴趣,还能培养科学创新精神。如以诺贝尔生理学或医学奖和化学奖为主线来讲解分子生物学的发展简史;讲DNA的双螺旋结构时,可讲述沃森、克里克和威尔金斯获得1962年诺贝尔生理学或医学奖的故事,以及无名英雄富兰克林所做的贡献;讲到转座子时,可讲述钟情科学的“玉米皇后”麦克林托克提出转座子时到获得诺贝尔奖间隔30年时间,她在此期间所受的冷遇、嘲笑以及她的坚持。
2.前人研究的理论基础。分子生物学中有许多理论十分难懂,如mRNA的发现、遗传密码的破译和操纵子理论等。在教学过程中要想将分子生物学的理论讲透,对老师具有较高的要求。因为在当时的知识背景、实验和科研条件下,研究所采用的方法与现代分子生物技术有很大的不同,需要老师学习前人的研究论文来理解研究者如何设计实验、如何对获得结果进行理性分析等。如在讲授乳糖操纵子时,教材中列举了在培养基中添加乳糖后β-半乳糖苷酶活性及其mRNA含量的变化规律图。但如何得到此图,书中只给予简单的介绍,给老师上课和学生的理解造成了较大的困难。为讲清乳糖操纵子的调控机理,给学生连续提出了2个问题:(1)如果让你设计实验如何得到此图的问题。在备课时,我给学生们列举了测定酶活性的方法,如比色法或酶联免疫法,并下载比色法检测β-半乳糖苷酶的专业论文[1]和公司检测β-半乳糖苷酶活性相关的试剂盒。对于如何测定β-半乳糖苷酶mRNA含量的变化,我列举了检测基因表达量的几种方法。这些检测mRNA表达量的前提是获得了β-半乳糖苷酶基因,于是又产生了第2个问题。(2)如何获得β-半乳糖苷酶的基因?介绍获得基因的方法后,但当时没有这些技术,于是我将当时条件下有关基因表达量检测的相关论文下载[2],并讲解了如何通过转导噬菌体获得β-半乳糖苷酶基因,通过杂交检测β-半乳糖苷酶基因mRNA含量的变化。这样引领学生沿着这些大师们的足迹,重温当年的研究过程,学习其中的科学思维和研究方法。这样的教学方式能够改变照本宣科、填鸭式教学的单一和枯燥。提升学生的学习兴趣,培养学生的科研素质。
3.社会关注的热点及日常生活常识。为了抓住学生的注意力,将分子生物学的专业知识与日常生活联系到一起。在讲到转基因植物时会与学生一起讨论转基因植物的安全性,并下载网上正反两方面的观点,引用2016年百位诺贝尔奖得主联名支持转基因,并解释转基因植物是安全的理由,让学生对转基因植物的安全性有正确的认识,并希望通过分子生物学的学习,用自己的专业知识对轉基因植物的安全性做出正确的评价。讲到微卫星DNA(SSR)时,提及利用SSR标记进行亲子鉴定,并将2016年侦破在社会上造成重大轰动的白银市连环杀人案的过程中使用人Y染色体上SSR标记,引起学生广泛的兴趣。
夜上海论坛 讲到乳糖代谢过程中,大肠杆菌要将乳糖运输到细胞中需要用透过酶。这时我又给学生提出了一个日常生活中的问题,如含胶原蛋白和超氧化物歧化酶化妆品问题。化妆品中的胶原蛋白或超氧化物歧化酶进入人体后具有抗衰老的效果,与学生讨论这些化妆品能否让人年轻,通过分子生物学的学习我们知道一个小分子的乳糖进入细胞需要一种运输酶,那么这些蛋白如何进入人体细胞?其结果是显而易见的。
4.分子生物学重点、难点解读。有些时候,书本上对有关的理论或技术介绍并不全面,学生在学习过程中难于理解。如DNA的复制原点位于遗传图谱84分钟处,这些涉及到细菌基因定位的中断杂交试验,需要讲解相关知识,帮助学生理解。又如SangerDNA测序原理,如用不同颜色的荧光物质标记ddNTP,从而实现测序的自动化。书上并没有讲到用什么作荧光标记物,如何标记等问题。下载荧光标记相关的文章[3],并将测序人员编写的测序步骤下载,与学生一起学习每一步反应的作用,有助于学生理解该技术。
夜上海论坛 (二)分子生物学前沿
分子生物学知识更新可以说是日新月异。因此在教学中老师必须关注学科的研究热点和前沿领域。在教学中可讲述一些应用相关理论开发的技术或相关技术的进一步发展。如讲到噬菌体的滚环机理时,下载利用噬菌体DNA聚合酶开发的滚环扩增试剂盒说明书,并介绍试剂盒在动植物病原物检测中的应用。讲到测序技术时,就可以向学生介绍最新发展的二代测序技术;讲到酵母双杂交系统,可以向学生介绍将荧光蛋白折分后的杂交系统以及依赖泛素(ubiquitin)的细胞质杂交系统[4]。让学生感受到分子生物学技术发展日新月异,也培养他们跟踪学科发展前沿的方法和学习习惯。
二、教学手段和方法的改进
(一)多媒体教学
夜上海论坛 多媒体技术具有信息量大、声像俱佳、动静皆宜的特点[5]。多年来我们不断补充和完善教学资料,逐渐形成了独具特色的多媒体教学课件。多媒体中大量使用图像、文字表述简洁明朗、主题突出。在多媒体教学中使用分子生物学动画,如DNA复制、转录、翻译、分子生物学技术和基因表达调控动画等。这些动画能将声、光、色结合,从而增加学生的感官刺激,能有效提高学生的注意力,激发课堂活力,从而提高教学效果。这些动画都是用英文讲解,需要老师给学生翻译。让学生掌握一些英文专业词汇,有助于提高用英文交流与阅读专业文章的能力。
(二)教学方法
夜上海论坛 为发挥学生作为教学主体的能动性,根据具体的教学内容设置了启发式、联想式、探究式等多种教学方法[6],让学生参与到教学过程中,不仅活跃了课堂气氛,而且在分享知识的同时,更注重教会学生灵活掌握学习的方法。
夜上海论坛 1.启发式教学。启发的目的在于举一反三,触类旁通。针对每一次的课堂教学,设计一些抛砖引玉的问题,供学生思考与讨论,这成为了分子生物学理论教学的重要组成部分。如前面讲到的乳糖操纵子时,所提出的两个问题就是很好的启发式教学的例子。这一系列的互动教学活动,充分调动了学生课堂学习的主动性和积极性,在不断的讨论分析中通过展示不同的思维、发表各自的观点,不但有利于促进学生在学习中发现问题、解决问题,而且有利于学生通过对基础知识的消化、理解来达到理论的升华、拓展。
夜上海论坛 2.比较法教学。在比较法方面,注重横向比较与纵向比较的结合。DNA的复制、转录和翻译以及基因表达的调控等内容均是从原核生物和真核生物两方面论述的。因此,在教学中充分利用横向比较法,对原核和真核生物DNA的DNA聚合酶、RNA聚合酶的种类和组成、mRNA的结构进行对比分析,能更好地帮助学生理解和记忆。而对DNA复制、RNA的转录、蛋白质的翻译等过程、不同操纵子的调控机制等内容的教学可以采取纵向比较法,如DNA复制、RNA的转录、蛋白质的翻译各需要一些什么样的酶,它们的过程有什么不同。以达到加强记忆的目的。
三、知识拓展
生物信息技术已经发展成为分子生物学研究方法中不可分割的一部分,必须特别强调互联网资源运用的重要性。在整个分子生物学的教学中,要求学生查阅和组织各种文献资料。因此,在教学中要逐渐向学生介绍中国知网和NCBI等常用资源库,使学生了解如何利用资源库进行查询,培养了学生的自学能力。在教學中还要介绍一些常规的生物信息技术软件,如Primer6.0、DNAMAN和DNAStar等,使学生对这些软件有一个初步的认识。如讲到rDNA为中度重复序列时,要求学生从NCBI网站上下载原核和真核的基因组序列,查找其中的rDNA的数量,并明确rDNA的结构。下载动、植物病毒的基因组序列,用DNAStar作出其结构,观察病毒的重叠基因。用DNAStar作出四膜虫rDNA的结构,并比较与其他rDNA的差异,弄清核酶的特殊性。
【关键词】分子生物学技术;实验教学;教学模式
基金项目:郑州师范学院校级课题项目(项目批准号:2012076)。
夜上海论坛 分子生物学技术是我国综合、师范、医药、农林类院校生物专业必修的一门基础课,也是生命科学的带头前沿学科,课程地位十分重要。我校是一所师范类的本科院校,在生物技术与应用专业开设了分子生物学技术课程。本课程内容主要包括分子生物学技术的基础理论、基本技术以及当前分子生物学技术研究的前沿领域。了解或掌握分子生物学技术的基础理论、基本技术及其研究方法对高级人才的培养具有重要的现实意义。然而,分子生物学技术的理论知识抽象、有深度、内容多,而且教学时间短(54学时),教学效果往往不尽人意。如何利用有限的教学时间取得良好的教学效果,是教师们最关心的问题。作为一名分子生物学技术课程的老师,就我院学生的情况在分子生物学技术课程教学方面存在的问题及教学改革的思路及对策谈几点看法。
夜上海论坛 一、分子生物学技术课程特点及存在的问题
(一)分子生物学课程特点
夜上海论坛 分子生物学是在生物化学的基础上发展、向生命科学各个领域拓展而形成的,是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构、功能及其相互间作用规律的一门实践性很强的学科。随着这门学科的飞速发展,使人类从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘,由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界[1]。另外,近年来的诺贝尔医学和生理学奖绝大多数都颁给了分子生物学相关的研究领域,这表明了分子生物学在整个生命科学中的重要地位。
(二)分子生物学技术教学存在的问题
夜上海论坛 1.过分依赖现代化教学手段
夜上海论坛 分子生物学技术内容庞杂、抽象,较难理解,并且涉及大量的实验技术和操作,在有限的时间内让学生理解和掌握大量的知识和技术是很难的,导致教学效果很不理想。随着多媒体技术进入课堂,教学效果有明显提升。该技术可将抽象的、理论的东西形象化,将空间的、难以想象的内容具体化,还可以在课件中展示自然界的直观现象、模拟实验过程和再现研究过程,提高了学生学习的兴趣[2]。但这也很容易产生一些负面效果,一是教学过程中教师和学生交流及互动的环节减少;二是学生无法及时消化吸收大量的课堂信息。
2.理论与实验教学比例失调严重
夜上海论坛 分子生物学技术课程是一门实验技术类课程,在我国师范类高校中分子生物学技术课程实验课时普遍较低,特别是处于本科发展起步阶段的师范院校,实验能力的培养得不到重视,特别是我院开设的这门课程,理论内容在一学期内都很难讲授完,几乎没有时间安排学生实验,更不要说让学生系统的掌握一项分子生物学技术了。由于实验课时很有限,很难保证学生对基本实验技能的掌握,对理论内容的理解也是一知半解,囫囵吞枣,学生的学习兴趣与积极性逐渐丧失。
夜上海论坛 3.综合型和研究型实验缺乏
综合型实验是将某几个相关的实验内容结合,培养学生运用所学知识和技能进行综合分析、解决问题的能力;研究型实验是学生在教师的指导下分析和解决实际应用问题,培养学生解决问题的能力[3];而知识验证型实验主要是验证知识、帮助学生理解分子生物学技术基本理论和实验技能,仅能够对学生的动手能力以及固定的实验操作进行培训。目前,实验课程的教学以知识验证型实验为主,缺乏综合型、研究型实验,不利于培养学生自主思考、自主设计、自主解决问题等实验能力。
4.实验教学经费匮乏
学校每年都在扩招,我院每次上学生实验课实验室内人数都在25个左右,又由于实验经费很有限,而分子生物学技术实验用的仪器设备、实验耗材和试剂都比较昂贵,根本无法让每一位学生都进行实验操作。结果导致实验课上只有几个学生经常动手操作,其他大多数学生坐等结果,这种现象严重影响了学生对实验课的兴趣,不利于学生动手能力和创新能力的培养。
夜上海论坛 二、分子生物学技术课程实验能力培养目标
分子生物学技术是一门实践性很强的课程,学生通过学习该课程不仅应掌握重要的理论知识,而且应掌握一些实验技术,更重要的是具备解决实际应用问题的能力。这种能力的培养单靠理论教学无法完成,必须将实验教学纳为课程教学的重要组成部分。通过实验教学可以将理论和实际运用结合起来,使理论内容易于被学生理解和掌握,提高学生的动手实验能力、专业应用能力,逐步建立独立的科研和工作方法,为继续深造发展和将来工作奠定良好的基础。
分子生物学技术课程的教学不仅要注重培养学生深厚的专业知识,更要注重培养学生运用专业知识和技术解决实际问题的能力,因此,本课程建设必须紧密结合教学实践。学生综合能力的提高需要通过一系列的实验项目和课程设计分阶段完成,以基础理论、基本方法和基本操作为基础,循序渐进地构建分层次的能力,由浅入深地不断提高。
夜上海论坛 三、分子生物学技术教学改革的思路与对策
1.充实理论内容,采用互动式教学法
近年来,随着分子生物学技术的迅猛发展,新知识、新理论、新成果不断涌现,这就要求我们教师必须敏锐把握学科发展前沿并及时充实到教学内容中,使学生对分子生物学技术课程有一种开放和发展的心态[4]。另外,只有与人类自身密切相关的知识,才能引起学生更大的兴趣,才能变灌输为启发,同时也才能使该课程为社会科学发展发挥更大的作用。在授课过程中,适当增加一些与疾病发生原理、药物和保健品开发、个体发育、生殖健康、生产生活和生活质量等有关的分子生物学技术研究内容,让学生觉得这门抽象的课程与自己的生活息息相关。进而能提高学生的学习兴趣,激发学生学习的独立性。
更重要的是,在教学方式上可采取课堂讨论、提问的互动式教学方法,同时与讲授教材、新进展专题系列报告的传统教学方法相结合。课堂讨论与课堂提问的互动式教学可以将分子生物学技术理论内容分成几个部分,同时将学生分成相应的组,每组同学准备一部分的内容,也可以让每一位同学准备一章理论内容或者自己感兴趣的专题报告,并选择在课堂上向全体同学讲解该部分内容,其他同学就该部分内容提出问题,所提问题由该组同学回答,不能回答的问题下一次课回答,最后由教师解答疑问并总结。
夜上海论坛 2.增加实验课时数和教学经费,充实实验内容
增加实验课时数,是进行分子生物学技术实验教学改革的前提条件。分子生物学技术发展迅速,运用广泛,是生物技术类学生进行实验和科研的重要手段。就目前的课时数而言,根本无法满足分子生物学技术实验教学需要。增加课时数,一方面可以适当增加些基础性实验,让学生学会分子生物学技术常规仪器设备的使用、试剂的配制及一些基本的实验方法,例如:基因克隆涉及的核酸提取、PCR、凝胶电泳等;另一方面教师可根据自己科研项目引导学生设置一些探究性实验,让学生查阅文献资料,自拟实验方案,制定技术路线,对实验结果进行分析讨论,撰写实验研究报告,这样有助于学生科技创新实验活动和自主能动性的发挥。
但是,由于分子生物学技术实验所需仪器设备、耗材以及试剂都比较昂贵,目前的实验教学经费不足以满足让每一位学生都能进行实验操作的需求。在这种情况下,一要积极申请实验教学经费,使学校加大对实验教学经费的投入;二每次进行实验准备前,可以通知学生,让无课并且有兴趣的学生参与到实验准备工作中来,使学生既可以熟练掌握仪器使用及试剂配制,又可增强其责任感,使其在进行实验时,能更加珍惜实验仪器和试剂,认真做好实验。
3.科研课题和实验教学紧密结合
夜上海论坛 高校要进行教学改革、提高教学质量,科研是关键。将科研课题以及科研成果应用于实验教学,能帮助学生及时了解最新科研动态及科研成果,提高学生对科研的兴趣,为其今后的发展方向提供有价值的参考[5]。本院有多位教师承担着校级、省部级及国家级科研项目,可以让有科研课题的教师带领一部分学生做科研,使学生熟练掌握与分子生物学技术课程基本实验方法的同时,建立科研思维。这样,可以真正做到实验教学紧密联系科研,以科研促教学,使学生参与到科研中,既可以让学生了解实验的全过程,又可以发挥其主观能动性,掌握实验技巧以及实验以外的其它知识技能。
4.培养学生阅读文献的习惯
查阅有关分子生物学技术研究新进展的文献,通过对学生进行重点讲解,让学生感受理论知识在实际生活中的应用,同时,也培养学生阅读文献的能力,使其了解当今生命科学发展的进展和热点问题。向学生介绍分子生物学技术研究领域一些重要的期刊,比如英文的期刊Pubmed (http: / / ncbi.nlm.gov/pumbed),Science Direct电子期刊(http: / / sciencedirect. com),Wiley Inter Science电子期刊(http: / / interscience. wiley. com/ journal finder. html)等;还有一些中文的期刊:中国知网、维普中文期刊、万方数据库等,选择代表性的数据库给学生演示一下如何查文献,尤其是自己对某方面研究感兴趣的文献,给学生提供了一个搜集学习资料的手段。通过查阅相关的文献,仔细阅读并逐渐地提炼自己的想法,本身就是一个不断学习和创新的过程,对学生以后毕业论文和进行科学研究论文的写作都是非常有帮助的。
5.构建多元化的考核方式
教师对所讲授课程进行考核是衡量学生对知识内容掌握情况的一种基本方法。考核方式多种多样,但怎样的考核方式才能真正起到衡量学生对一门课程知识的掌握情况,是值得我们每位教师思考的问题。为了减少学生在学习过程中出现平时不努力,考前突击的情况,我们增大了平时成绩的比重(30%)。平时成绩由听讲、回答问题、作业、查阅文献资料的总结报告4个方面组成;由于平时成绩所占总评成绩比重较高,学生上课听讲大都认真专注,每次理论课后学生都按时复习课堂讲授重点并按时完成作业;实验的设置也增进了学生对分子生物学技术部分理论知识的理解,从近5年的考试成绩来看,学生对本课程要求必须掌握的理论知识考试成绩有较大提升,且对基本实验技术理解更加深入。
四、结语
夜上海论坛 分子生物学技术的快速发展对教师的理论和实验教学都提出了更高的要求,理论教学可以使学生具备基本的知识内容,实验教学可以更有效地提高学生的实践、探究和创新能力,因此加强分子生物学技术实验教学是培养学生扎实的生物技术技能的立足点。本文结合本校实际情况仅对分子生物学技术课程教学改革提出了一些观点和经验,如何顺应分子生物学技术飞速发展的需要,仍需我们教师在教学过程中不断地进行总结和思考。
参考文献:
[1]朱玉贤,李毅.现代分子生物学[M].2版.北京:高等教育出版社,2002:1-3.
[2]王玲,秦永燕.分子生物学课程教学改革探索[J].当代教育论坛,2008(4):99-100.
[3]邓磊,赵文吉,胡德勇.遥感课程实践教学模式探索与教改实践[J].科技创新导报,2012 NO.07,136-137.
夜上海论坛 [4]范纯新,郭弘艺,唐文乔.细胞生物学教学存在的问题与改革思路[J].中国校外教育,10/2011,76,112.
夜上海论坛 [关键词] 分子生物学实验;教学;改革;实践
[中图分类号] R-05 [文献标识码] C [文章编号] 1674-4721(2012)07(c)-0175-01
现代分子生物学的迅猛发展,给生命科学带来日新月异的变化,而且这门以实验为主的前沿学科已经渗透到医学的各个领域。在知识经济的新形式下,努力把学生培养成具有现代意识、国际视野、创新能力和良好职业素质的医学人才是实验教学的重点[1]。临床医学七年制分子生物学实验课的目的,不仅验证理论知识,掌握基本实验技能,还应致力于学生动手、动脑能力,科研能力,创新能力等综合素质的培养。在实验过程中,培养学生对实验现象进行观察和对结果进行分析、比较、综合并做出科学的解释,是我们的最终目的。因此,如何提高实验课教学水平,把常规的科研方法以及新技术传授给学生,让学生系统掌握实验技能,提高科研素质,成了我们实验教学不断探索的内容[2]。近年来笔者在实验课中进行了一些尝试性改革,并取得了一定的成绩。
夜上海论坛 1 改革实验内容,提高科研素质
1.1 基本技能训练
夜上海论坛 针对七年制学生毕业授予硕士学位这一特点,为了使学生受到基本的技能训练,在实验课中,笔者改变以往由教师在实验课前,为学生准备好各种试剂及器材的做法,让学生自己动手计算实验中所需的药品的数量,仪器设备等,凡是实验中涉及的物品清洗、高压灭菌、菌种接种和保存以及试剂配制均由学生自己完成。这样不但培养了学生实验操作能力,而且还使学生懂得了实验中每一步骤的作用及注意事项。在实践中培养学生独立完成一些相关的实验准备,为以后的临床实践打下基础。
1.2 综合能力的培养
夜上海论坛 科研过程是一个创新的过程,许多分子生物学技术的改进和完善就是科学工作者创新的结果。为了适应医学学科的发展,加大分子生物学实验课内容改革的力度,我们开设了综合性的实验内容:从人血中基因组DNA的提取开始,通过PCR技术扩增看家基因(γ-actin)片段,经琼脂糖凝胶电泳,回收特定的PCR产物,然后进行连接、转化、筛选、工程菌的接种培养,保存以及重组质粒的提取、酶切、鉴定。这一综合性实验,是以基因工程流程为主线,一环紧扣一环。学生通过这一实验过程,不但把理论知识和实验内容有机地结合起来,而且极大地调动了学生学习的积极性,使科研思维得到了锻炼,为培养学生的创新能力奠定了基础。另外在实验课上,还安排了分子生物学基本技术、PCR技术及引物设计、DNA测序等教学内容,并根据学生的掌握情况详略讲解,并采取多媒体等技术手段,使枯燥的实验理论变成了生动有趣直观的教学形式,激发了学生学习的主动性和热情。
2 更新教学手段,激发学生的兴趣
夜上海论坛 随着科学技术的不断发展,借助电子技术的现代化教学设备,利用大型仪器,多媒体技术和计算机进行辅教学,是当今教学改革的发展趋势。为此,我们对分子生物学实验教学手段进行了大胆的改革,根据教学内容改革的需要,把学生每次实验结果的观察,由原来的紫外透射仪,改为使用凝胶成像系统进行图像处理及结果分析,使学生能够形象、直观地在屏幕上看到每组的实验结果,并进行对比,同时向学生展示标准的结果,通过分析、对比发现自己在实验过程中的许多不足,从而激发学生对实验的极大兴趣和爱好,培养从事科学研究的动手和动脑能力,同时也培养学生的创造力和分析解决问题的能力,提高学生的综合素质[3]。
夜上海论坛 3 改革考核方法,提高综合素质
为了全面提高和培养学生的科研能力,收集处理信息能力,总结分析、获取知识能力,语言文字表达能力以及解决实际问题能力,我们改变了传统的实验报告书写模式(目的、原理、步骤、结果分析等),全部实验结束后以科研论文的形式提交实验报告,而且要求学生在实验报告的最后,提出对此次实验内容安排有什么建议和意见,并用所学过的实验原理设计一个相关的实验内容。这一举措,充分调动了学生学习的积极性和主动性,培养和开拓了学生的科研思维,使学生的科研能力明显提高。实验成绩为100分,包括实验过程操作记录30分,科技论文50分,平时操作10分,课堂表现10分。
总之,通过医学分子生物学实验教学的改革,学生对分子生物学产生了浓厚的兴趣,参与实验的自觉性和积极性得到了很大提高[4-6],不仅掌握了分子生物学的基本理论与实验技能,而且也提高了学生动手动脑能力,在实验中培养了学生的综合素质,增强了创新意识。
[参考文献]
[1] 王晓霞,解军,张悦红,等. 研究生分子生物学实验教学改革探讨[J]. 山西医科大学学报:基础医学教育版,2010,12(11):1091-1092.
[2] 姚娟,隋建峰. 基础医学综合实验与实验设计考核模式的探讨[J]. 山西医科大学学报:基础医学教育版,2010,12(5):519-520.
夜上海论坛 [3] 易发平,卜友泉,马永平,等. 医学分子生物学教学模式转变的实践[J]. 基础医学教育,2011,13(7):623-625.
夜上海论坛 [4] 李美宁,张悦红,常冰梅,等. 医学七年制生物化学与分子生物学实验教学探索[J]. 山西医科大学学报:基础医学教育版,2009,11(3):301-303.
夜上海论坛 [5] 刘友勋,黄娟. 《分子生物学》课程实验教学改革的探索[J]. 读写算(教师版):素质教育论坛,2011,(7):114-115.
关键词:生物工程类 分子生物学教学 改革初探
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2014)02(a)-0053-02
在现代生物学领域,生物技术作为一种新型学科和技术得到了飞速发展并为人类社会带来了巨大影响。作为生物技术的核心学科,分子生物学,是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能,并从分子水平上阐述这些大分子之间相互作用的关系及其基因表达提供机理的科学。
夜上海论坛 分子生物学是在多个学科的基础上发展起来的,特别是生物化学和遗传学,目前已逐渐渗透到生物学科的各个领域之中,改变了或正在改变着整个生物学的面貌,被认为是现代生命科学的三大前言学科之一,也是目前高校生物类专业的重要必修专业课之一。分子生物学是一门新兴学科,在迅速发展的过程中会逐渐建立一系列新的理论和方法,知识点具有繁杂、更新快、抽象、难以掌握等特点,因此,在实际教学中必须根据专业情况做出调整,在教学内容和教学方法等方面进行改革,以突出重点,强化理论与实验的结合,帮助学生理解并掌握分子生物学的核心理论体系和实验技术方法。本文针对生物工程类专业的培养方向和教学重点,对分子生物学的教学改革进行了初步探索。
1 教学改革的基本原则和思路
夜上海论坛 我们开展分子生物学教学改革遵循两条基本原则:一是适应普通高等教学需求的基本原则;二是适应本学科发展和人才培养需要的基本原则。在坚持两个基本原则基础之上,我们提出三条改革思路:一是针对生物工程类专业特点,突出分子生物学在现代工业微生物研究和改良中的应用趋势和途径,加强学生对专业的理解和本学科的认识;二是遵循高等院校教学特点,从教学方法和教学内容等方面进行改革和探索,建立一套能够培养理论素养与实验能力并重的工程化人才的分子生物学教学体系;三是加强理论知识与实际应用实例相结合的教学方式,在理论中强调应用,在应用中引出理论,使学生在有限的教学课时内消化理论知识的同时拓展视野并加强对本学科的理解。
夜上海论坛 2 教学改革具体内容
夜上海论坛 2.1 优化教学内容
我们在进行分子生物学课程的授学时,首先针对生物工程类专业特点选择合适的教材并制定教学大纲。经过比较和分析,我们选择赵亚华编著的《分子生物学教程》(第三版)(普通高等教育“十一五”国家级规划教材)作为基础教材,该教材主要阐述的是狭义分子生物学所涵盖的范畴,编写内容具有条理清晰,语言简练,信息量大,实例丰富等特点,并且全书系统地在重要的知识点后附有简要小结,便于学生在学习和复习过程中从繁杂的信息中快速的查找和理解重点内容,比较适合于普通高校生物工程类专业教学使用。
分子生物学课时少而内容繁杂,在有限的课时之内不可能按教材内容全部讲授,学生也不可能全部能够接受。因此,在实际教学过程中,我们必须结合专业特点,对教科书内容进行取舍,并根据专业的培养目标进行补充,突出专业领域涉及的重点和难点。因此,选定教材之后,我们根据生物工程类专业特点对教学内容进行了优化:(1)弱化学科交叉重复部分,分子生物学是在多个学科的基础上发展起来的,也决定了分子生物学中有很多理论知识与其它学科具有交叉和重复,如生物化学、遗传学、酶学和微生物学等,我们在分子生物学的实际教学过程中对已经学习过的交叉部分的知识点采用复习的方式快速进行;(2)强化对与专业相关的理论知识讲解,例如DNA的重组、真核生物与原核生物基因的转录和表达调控等内容;(3)引导介绍与本专业相关性不强的知识点,学生如有兴趣可以利用课外时间进行学习,以满足求知欲望较为强烈的学生的学习要求,如噬菌体基因的表达调控、病毒的分子生物学等;(4)结合专业方向补充教学内容,加大应用实例讲解,促进学生对理论知识的理解,例如讲解特异位点重组内容时,可以结合目前研究领域应用较多的Xer/dif重组系统进行讲解,让学生理解了特异位点重组概念和过程的同时,又学习了该重组理论最新研究进展及其在微生物代谢途径工程中的应用,从而实现教学内容的理论性、专业性、实用性、学术性和前沿性并举。
2.2 改革教学方法
对大学生而言,分子生物学是一门及其抽象的学科,其中涉及的理论体系和生物过程复杂而又晦涩难懂,极其难以掌握,采用传统的填鸭式教学,学生的学习兴趣不高,学习效率有限,因此创新教学方法,改变授课方式,使抽象化的概念能够直观地呈现在学生面前,对提高学生的学习兴趣并提升学习效率尤为重要。
夜上海论坛 我们在实际教学中,对教学方法做了以下四项改革:(1)采用多媒体教学,结合大量精美图片、动画和视频,将抽象的、理论的生物过程或概念中涵盖的大量信息有效、生动、形象化地展现给学生,例如,蛋白质合成过程中涉及的起始、延生和终止三个过程以及延生过程中涉及的进位、转肽和转位三个反应实际上是一个连续的动态过程,中间涉及的概念和因子很多,通过板书无法有效地进行形象化演示和解释,而在多媒体教学方式下,借助大量图片和动画实现静态和动态相结合的方式讲授该生物过程,可使学生有效地理解并掌握该部分内容;(2)大力利用网络资源,搜寻与讲授内容相关的精美图片和科教视频,补充教材内容的不足,从不同视角、不同阶段对重点内容进行阐释,帮助学生对难点的理解和掌握,例如,RNA干扰技术是一个比较抽象的概念和过程,课堂调查中发现学生很难理解双链RNA的产生、水解以及Dicer蛋白的作用过程等概念,在我们的实际教学过程中选用一段网络公开视频(Nature系列)通过三维动画模拟,使学生轻松地“看到了”生物体内RNA干扰过程,极大地帮助了学生对相关过程的认识和理解;(3)利用生物学分析软件演示促进学生理解,在现代分子生物学研究领域,无论是简单基因的比对分析还是复杂的蛋白质定向进化模拟都离不开专业的生物学分析软件,在教学方面利用生物学分析软件也可以达到事半功倍的效果,例如,在讲授蛋白质的编码基因序列(CDS)和开放阅读框(ORF)两个概念的时候,学生短时间之内无法深刻理解,如果使用生物学分析软件对一条基因进行分析演示,学生可以一目了然地“看到”CDS与ORF之间的联系与区别;(4)结合实例对重点理论进行剖析,例如基因表达调控部分内容,在目前的科学研究领域和实际工业化应用领域研究都极为广泛,但在实际教学时,由于知识点多,过程复杂,学生在学习过程中往往感觉到枯燥而不知所以然,此时即可在教学过程中结合某个具体的相关研究项目(例如硕士研究论文、博士研究论文或科研基金研究项目)的目的、意义和方法等进行讲解,达到理论学习与实际应用相结合,在实例中引出理论概念和过程。通过大量实例的讲解,不仅促进了学生对理论知识的理解和掌握,同时加深了学生对本学科的认识,拓展了学生的视野,培养了学生在实际应用中解决问题的思维能力。
夜上海论坛 2.3 强化实验教学
夜上海论坛 分子生物学是在实验论证的基础之上建立并发展起来的对实验技能要求很强的一门实验性学科,因此,分子生物学的教学也必须有实验教学作为支撑,只有在理论教学和实验教学相结合的模式下才能使学生学以致用,达到真正理解并掌握分子生物学的教学目的。对工科的生物工程类专业,实验教学具有举足轻重、不可替代的作用,是培养学生动手能力和创新能力的基础。在我们的实验教学改革中,将每个班分为10组,每组3~4人,每个学生可以且必须单独完成实验操作,掌握本专业应用最为广泛的基因工程操作技术中常用的经典方法。实验教学时间与课堂教学时间比例设置为1∶2,保障有1/3的教学时间用于实验教学。实验内容主要围绕基因工程操作技术经典的四个步骤进行,即目的基因的获取、重组载体的构建(克隆载体)、受体细胞(大肠杆菌)转化、结果验证(限制性酶切和PCR),在此过程中连续进行染色体提取、PCR技术、连接、大肠杆菌感受态细胞制备、转化、质粒提取、限制性酶切以及琼脂糖凝胶电泳检测等基本操作,使学生掌握DNA体外重组过程中使用的基本操作方法和技术原理。在上述实验过程中,多数实验步骤中都是微升级反应体系,对学生的动手能力和分析能力要求极高,因此,通过分子生物学实验教学可以培养并强化学生的“精细化”实验操作能力,为培养动手能力强,专业素质过硬,分析能力严谨的合格大学毕业生做出贡献。
3 结语
综上所述,我们分别从教学内容、教学方法和实践教学等三个方面对分子生物学进行了教学改革和探索,在初步改革的教学过程中学生不再感觉到枯燥和晦涩难懂,学生的学习兴趣也得到了显著提高。但是,教学改革是一项需要持续进行的复杂而重要的工程,我们需要继续在教学实践中不断地进行探索并总结经验,在经验总结的基础上进行改革,在改革实践中总结经验,以期构建一套与时俱进的教学体系,为社会培养和输送高素质的合格人才做出贡献。
夜上海论坛 关键词: 分子生物学 教学内容 教学方法
分子生物学是从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。自20世纪50年代以来,分子生物学的发展日新月异,逐渐成为生物学各学科的前沿与生长点,并正在与其他学科广泛交叉与渗透,成为生物科学专业非常重要的一门专业必修课。我校是一所师范类的本科院校,在生物科学和生物工程专业都开设了分子生物学课程。本课程不仅向学生介绍分子生物学的基础理论、基本技术,而且展示了当前分子生物学研究的前沿领域,使学生对分子生物学知识建立系统、整体的认识,从而适应未来21世纪生命科学发展的需要。为了提高该课程的教学质量,培养学生的学习兴趣,实现教学目标,我们根据本校学生的情况,从教学内容、教学方法等方面进行了探索性的尝试。
夜上海论坛 1.合理选用教材,构建适合师范类生物学专业的教学内容体系
夜上海论坛 1.1精选教材。
教材是学生获得知识最主要的来源,也是任课老师上好分子生物学的第一步。教材的正确选取能够帮助学生更加容易地迈进分子生物学的大门,建立条理清晰、完整的分子生物学知识体系,也能够帮助任课老师更加有效地开展教学,设计制作多媒体课件。我校为一所师范类院校,分子生物学课程是在第三学年第二学期开设的,在此之前学生已经学习了与分子生物学有部分内容交叉的两门课程――生物化学和遗传学,因此对蛋白质、核酸,以及基因的表达都有了一定的知识基础,对于一些分子生物学名词也不再陌生,不再产生较大的排斥,这将对接下来分子生物学的学习提供极大的帮助。但由于对知识的理解和掌握能力不同,学生在分子生物学的学习之中必然会产生良莠不齐的现象。因此,精选一本适合的教材对学生更好地理解、掌握知识就显得尤为重要。分子生物学发展迅速,新知识、新技术不断涌现,国内外新版教材不断面世,如孙乃恩的《分子遗传学》、阎隆飞的《分子生物学》、郜金荣的《分子生物学》、李振刚《分子遗传学》及本杰明・卢因的《基因VIII》中译本,我们通过对这些教材的比较和分析,并针对本专业学生的特点,选择了朱玉贤等主编的《现代分子生物学》,该教材主要介绍了基因的复制、转录、表达和调节控制的过程,比较全面系统地讲解了基因的本质及其分子机制,内容紧凑、逻辑性强、图文并茂,具有鲜明的特色,同时所讲的内容也很基础,符合师范类本科生的教学要求[1]。另外,我们在完成教学大纲要求讲授的内容同时,针对一些对分子生物学具有浓厚兴趣,远远不满足于课本内容的学生,参考国内外其他优秀教材加以补充,力求使所讲授的分子生物学知识更加严谨、完整、细致,并与国际接轨。
1.2优化教学内容。
在教学内容上做到重点、难点突出,避免交叉重复。由于本课程仅有54学时,因此授课内容务求精练、易懂。对于与生物化学和遗传学中的交叉内容,如蛋白质、核酸的结构与组成,我们采取复习和提问的方式,让学生提前回顾和预习,做到温故而知新,进一步加深对这些内容的记忆和理解,为难点内容的学习打好基础。同时,可以做到由易到难、循序渐进,使学生在最初接触分子生物学这门陌生、复杂的课程时得到良好的缓冲,不会出现抵制、厌学情绪。这样一方面可以突出分子生物学是以生物化学、遗传学为基础的特点,另一方面也明确了分子生物学的教学重点,保证了课程的完整性和系统性[2]。
2.教学方法的改革
夜上海论坛 2.1充分应用现代化教学手段,使抽象内容形象化。
夜上海论坛 分子生物学内容庞大、复杂、抽象,较难理解,并且涉及大量的实验技术和操作,很难通过传统的教学方式使学生较快地理解和吸收。随着多媒体技术进入课堂,以上问题也就迎刃而解。现代化教学多媒体使高校的教学活动发生了深刻的变革,该技术利用动态画面展示事物发展的动态或推理的全过程,利用它的图画特性将抽象的、理论的东西形象化,将空间、难以想象的内容具体化,还可以在课件中展示自然界的直观现象、模拟实践过程和再现研究过程,使学生在学习中感受到乐趣[3]。为此,我们充分应用多媒体技术,通过动画、图片等制作生动的课件,并借助动画、变静态为动态、全方位、多视角、多层次地进行演示,使抽象难懂的微观生命过程具体化、可视化,便于学生理解和掌握,从而使学生产生新鲜感,提高学习热情,增强理论教学效果。例如:原核生物乳糖操纵子的调控机制,涉及很多转录因子和DNA序列的结合,学生很难理清,很容易产生枯燥、厌烦情绪。针对以上情况,我们利用Flas来演示各转录因子是如何分别与不同的DNA序列相结合,使整个调控过程更加直观化和形象化,便于学生理解和记忆,也极大地激发了学生的学习热情[4]。
夜上海论坛 2.2不实施双语教学。
所谓双语教学(Bilingual Teaching)是指同时使用两种语言――母语及一种外语(在我国主要指汉语和英语)对同一知识进行描述,从而使学生达到理解进而完全掌握并且能够熟练应用的目的[5]。虽然双语教学能够提升生物学人才的培养质量,增强学生直接利用外语从事学习和初步研究的能力,与国际高新技术领域接轨,但是由于分子生物学是生物科学最重要的专业必修课之一,也是引导学生进入崭新的分子领域的基础性课程,因此在本科教学有限的课时内强调学生对基础知识的充分理解则显得更为关键。而只有夯实了分子生物学的基础知识,才能使学生结合所学的生物化学、遗传学进行融会贯通,掌握进一步深造并通向更高学府的钥匙。所以针对师范类院校的本科教学,考虑到教师的自身水平和学生的不同层次,我们偏向于只采用母语进行讲授。
2.3理论与实践相结合,培养学生的实验操作技能。
分子生物学是一门实践性很强的学科,除理论教学外还应包括实验课,因此在分子生物学教学中开设实验课是十分必要的。实验教学相对理论教学而言具有较强的直观性、实践性、综合性和创新性,在加强学生素质教育与培养创新能力方面有着重要的、不可替代的作用[6]。我们所采用课程教材《现代分子生物学》中也花费了很大的篇幅来讲述现代常用的分子生物学实验技术,包括核酸的提取与纯化、电泳分离与鉴定、细菌的转化与目标DNA分子的增殖、PCR扩增、蛋白质印迹、噬菌体展示等。由此可见实验操作技术对于现代分子生物学的重要性。结合各种实验技术的讲解和由此发展起来的最新的分子生物学技术可激发学生的创造性,拓宽学生的视野。学生通过动手操作会增加对所学理论知识的感性认识,同时把所学理论知识运用到实践中,激发学习兴趣,主动地去学习,解决实验操作中遇到的各种问题,从而加深对分子生物学理论知识的理解、提高动手能力。我们在实验教学的内容上设置了分子生物学中最常用、最基本的实验技术,如质粒DNA的提取与酶切鉴定、大肠杆菌感受态细胞的制备及转化、基因的原核表达、蛋白质的提取与分离、PCR扩增、动物细胞的培养及传代。在实验教学的方法上,我们坚持以学生为主、教师为辅的原则,注重学生个人实验能力的培养,从试验药品、试验器材的准备到试验具体步骤的制定均由学生独立去完成。同时,我们还鼓励学生参与教师的科研工作,包括从立题、设计试验技术路线、开展科研工作、整理数据到最后撰写论文的全过程,从而培养学生把理论应用于实践中,独立思考、独立工作的能力,为今后的硕士阶段和博士阶段的学习打下良好的基础。
夜上海论坛 经过几年的教学实践,我们逐渐摸索出了分子生物学教学的一些方法和技巧,并通过教学内容和教学方法的改革提高了分子生物学的教学效果,让学生养成了独立思考的习惯,树立了理论联系实际的作风,端正了实事求是的科学态度。
参考文献:
夜上海论坛 [1]朱玉贤,李毅.现代分子生物学(第3版)[M].北京:高等教育出版社,2007.
夜上海论坛 [2]杨海灵.分子生物学实验教学改革的探索与实践[J].成都大学学报(教育科学版),2008,(4):70-71.
[3]王玲,秦永燕.分子生物学课程教学改革探索[J].当代教育论坛,2008,(4):99-100.
夜上海论坛 [4]诸葛强.改进“分子生物学”教学效果的探讨[J].中国农业教育,2004,(3).
关键词:分子生物学;多元获取;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)12-0101-02
分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子的形态、结构特征和相互关系,从分子水平阐明生命现象与生命本质的学科。自Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型标志着人类对生命现象本质的认识进入到分子水平,分子生物学已成为现代生命科学的共同语言和人类由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科,同时也使得分子生物学称为现代生物学领域里最具活力的科学。(朱玉贤,2013)上世纪90年代以来,国内各高校先后为本科生开设了分子生物学课程,目的是引导学生从分子水平认识生命本质,了解有关分子生物学的基本理论知识和研究方法,为学习生命科学相关专业的学生进一步的学习和科研打下良好的分子生物学基础。在分子生物学的教学过程中,由于分子生物学课程知识体系庞杂,知识点多而分散,我们发现,对许多抽象的概念或原理的解释和阐述一直是教师的教学和学生的理解和掌握过程中存在的难题,上完课后同学们的普遍反应是晦涩难懂,犹如听天书一般;而且,分子生物学课程对实验技能和实验条件要求较高,实验涉及的内容也较为复杂,这就要求同学们不仅具备坚实的理论基础,还需具有非常强的实验动手能力;同时,分子生物学作为一门新兴学科,新理论、新技术层出不穷,知识更新快,更新周期也越来越短,这些研究方法的不断创新和理论体系的不断更新与完善更给分子生物学教学带来了极大挑战。怎样将分子生物学中晦涩的知识点转化为直观、浅显易懂的故事呈现在同学面前?怎样将理论与实验结合,使同学们从实验过程中领会各种生物大分子形态结构与功能的关系?怎样调动同学们对微观生命奥秘探索的兴趣,激发同学们的创新潜能,从而实现对生命科学创新人才的培养?作为湖南省精品课程,《分子生物学》教学一线的老师们尝试了一系列的教学改革和课程体系优化,致力于将分子生物学知识的传播由教师的单向传授为主转变为学生对分子生物学知识的多元获取,以着重培养学生的实验动手能力并激发学生的创新意识和科研能力。
夜上海论坛 一、基础知识和学科进展的有机结合
分子生物学诞生以来,作为生命科学的带头学科,学科发展极为迅速并渗透生命学科各个领域,但主要遗传物质DNA的双螺旋结构和“中心法则”提出至今未受到质疑。(胡剑,2014)在经典核心理论的基础上,对于基因表达调控以及信息传递通路等认识的不断丰富,以及从基因组、转录组、蛋白组、代谢组等水平上对生命现象和规律的理解逐步深入,要求我们在教学中一方面满足学生掌握分子生物学基本理论的需要,另一方面要适时地更新教学内容,充分调动学生的学习积极性,通过文献阅读、专题讲座和学术报告等途径获取最新知识,了解最新动态。在基础理论知识的讲解的过程中,尽量将课本上相关的一些分散知识系统化并提炼出知识点,指导学生在理解的基础上,采用总结规律性的方式帮助记忆。文献阅读的内容则选择来自《Cell》、《Nature》、《Plant cell》、《Plant journal》、《Plant physiology》、《Science》等权威期刊的最新研究论文或研究综述,通过在线查阅,翻译和研读的方式将分子生物学领域的最新研究进展展现在大家面前,既让同学们了解了本领域的最新进展,也教会了同学们查阅文献的方法。这种“基础知识”和“学科进展”的有机整合方式,同学们的主动学习积极性被激发;文献资料搜集和自主学习能力得到提高,学生的创新意识和从事科学研究的能力得到培养,同时也形成了同学们对不断发展的分子生物学知识多方位丰富的理解。
二、讨论交流在教学中的应用
分子生物学内容与生命活动息息相关,讲到热点话题时自然会激起同学们之间的讨论与交流的兴趣。多年的教学经验证明,在分子生物学教学中应适当增加课堂讨论与交流的教学方式,既能启发学生的学习兴趣,又能提高同学们的思考能力和口头表达能力。因为这种讨论与交流教学,强调在教师的精心准备和指导下,教师作为“导演”,对学生的思维加以引导和启发,并通过预先的设计与组织,来启发学生就特定问题发表自己的见解;学生则是在教师指导下进行有意识的思维探索活动,学生的学习始终处于“问题―思考―探索―解答”的积极状态。事实上,分子生物学可供讨论的题材很多:如超级细菌是如何产生的?表观信号如何影响性状?细胞衰老死亡的调控是如何进行的?转基因食品的利与弊;癌基因,抑癌基因和癌症的发生分子机制;细胞重编码的分子机制;等等。对这些热点问题的讨论培养了学生诸多方面的能力:提高了学生的学习兴趣,培养了学生的自学能力,促进了师生交流与沟通,培养了学生的口头表达能力,增强了同学们的团队合作能力。同时,由于学生看问题的方法不同,会从各个角度、各个侧面来揭示基本概念的内涵和基本规律的实质,从而产生自主性、探索性和协同性的学习。
三、动画、微课、精品资源库等教学网络资源的整合
分子生物学是一门内容丰富、应用性超强的学科,板书、挂图、模型和幻灯片等传统的教学手段远不能传递和表达繁多而抽象的分子生物学内容,更无法让学生深入理解抽象的教学内容。而动画、微课和精品资源库等网络多媒体教学资源的应用很大程度上解决了这一难点,使得抽象复杂的内容在多媒体教学中更加简单化、直观化和具体化,同学们也更容易理解分子生物学。如DNA复制和转录、蛋白质的生物合成、乳糖操纵子模型、衰减子模型,转座位子模型,DNA重组Holliday模型都可制作成微课,以动画和微课模式展示在同学面前,利用动画和微课等直观、生动和主题鲜明的特点帮助同学理解。
夜上海论坛 四、理论与实验结合模式的运用
夜上海论坛 分子生物学是一门实验性特别强的学科,分子生物学实验是基础理论课的配套课程,是理论教学的深化和补充,与理论课密不可分,在课程设置中占有重要的地位。但是,分子生物学实验条件要求相对比较高,使得学生对于分子生物学实验内容和方法有非常大的畏惧心理。针对学生的这种恐惧心理,我们合理安排实验内容,并加大了实验课程的比重。为了让学生由浅入深逐步认识分子生物学常规技术,除了常规的每周4节课的实验课程外,我们还安排了分子生物学综合实验周、将质粒提取、电泳检测、基因克隆、载体构建、酶切鉴定等方面的实验技术集中在实验周内进行,以便更系统地将DNA重组相关的实验技术传授给学生,并在条件允许的情况下尽可能的把新的实验技术手段介绍给学生。对分子生物学课程特别感兴趣的同学,我们还鼓励学生参与到教师的科研工作中去,利用现有的科研条件,引导学生思考并完成相关的实验内容,以培养学生的创新思维和发现问题、分析问题和解决问题的能力,从而使学生的科学素养和科研能力得到较高的提升。
五、教学师资的内涵建设与发展
夜上海论坛 作为当前生命科学中发展最快并与其他学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域,分子生物学发展的突飞猛进和分子生物学技术发展的日新月异给分子生物学的课程教学带来极大的挑战。在分子生物学教学过程中,为适应时展的高层次和高素质人才培养的需要,为了使分子生物学课堂更加具有吸引力,作为教师更应该对最新的研究热点有敏锐的洞察力,因而教师自身专业素质对教学质量的提升和对学生的专业知识学习兴趣的培养起着至关重要的作用。提高教师自身素质,加强教学师资的内涵建设与发展,我们主要从三方面着手:(1)实施以老带新,为青年教师配备导师的制度和每周一次的教学讨论,通过老师之间的经验交流,相互学习和取长补短,以期共同提高授课水平和教学能力;(2)通过在职培养、外出进修和人才引进等并举的方式壮大师资力量。在职攻读博士学位的方式加强青年教师知识结构的优化;国内外访学计划则拓宽了中青年教师视野;人才引进则增强了提高教师专业素养和学术水平;(3)通过主持或参与产学研团队的各级教改和科研项目,提高教师自身的创新意识和科研素养,并渗透到教学之中,给学生以更多的启迪和思考。
夜上海论坛 2010年以来开展的《分子生物学》教学实践改革证明,多元获取教学模式在分子生物学教学中的应用,提高了教与学的效率,促进了老师和学生的互动,教与学相得益彰,取得了较好的教学效果。
参考文献:
夜上海论坛 [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]胡剑.群体性创新人才培养途径探讨――以中国农业大学“分子生物学”教学改革实践为例[J].高等农业教育,2014,(l):50-54.
夜上海论坛 [3]贾睿,蔡春尔,霍元子,何培民.讨论式教学在分子生物学教学中的应用[J].中国校外教育(理论),2011,(6):110.
夜上海论坛 进入21世纪后,分子生物学的发展迅猛,新技术新手段层出不穷并已渗透到各个学科;分子生物学理论与技术已经成为人们认识生命本质和改造生物特性的有力武器。
夜上海论坛 然而,我们在指导大学生科技创新活动中发现:大多数学生(即使考试成绩很好的学生)很难能应用所学的分子生物学理论与技术设计出科学研究的实验方案;我们调查也发现:很多硕士研究生在利用分子生物学理论与技术设计科学研究实验方案时仍困难重重,这说明我们传统的“老师讲、学生听、再考试”按部就班的生物化学与分子生物学教学模式已经很难实现“培养高素质创新性人才”的目标。那么,如何在教学中引导学生进行科技创新?
随着近年来分子生物学的飞速发展,给生物化学与分子生物学教学带来一些问题,主要体现为:教学学时的不足与教学内容的扩增;学生理论知识的学习与科学研究实验环节的严重脱离,这是造成分子生物学知识在应用中“困难重重”的主要原因。
研究型教学也称主题研究,是在美国布鲁纳的“发现式学习模式”和瑞士皮杰的“认知发展学说”基础上构建的教学模式[1],是在老师指导下有目的地相对独立地对教学内容相关的实际问题进行探索研究,从而提高学生运用知识解决实际问题的能力,从而培养出具有独立思考研究能力的创新型及应用型人才。
“开展大学生创新教育、培养高素质创新性人才”是高等教育改革与持续发展的一个重要主题。为坚持“教学以学生为本”的原则,以培养“实践能力强、综合素质高”的创新型医学人才为中心,我们以“肿瘤微环境与免疫治疗湖北省重点实验室”为平台,以教师承担的科研项目为引导,在生物化学与分子生物学理论及实验教学中探索并实践“研究型教学”模式。
1.优化和整合理论教学内容,夯实学生创新基础。生物化学与分子生物学发展快速,新技术、新方法、新成果不断涌现。我们根据教学大纲要求,优化、整合教学内容:删除淘汰的内容,合并重复的内容,增加新出现的内容。在课堂讲授中,将国内外一些最新分子生物学研究成果、发展动态及科学前沿知识充实到教学内容中;介绍分子生物学新技术在疾病诊断、治疗、预防中的最新进展,使学生明白生物化学与分子生物学在医学中的重要性。
夜上海论坛 2.利用多种现代化教学方法和手段,激发学生科技创新兴趣。生物化学与分子生物学课堂内容丰富、信息量大,而教学课时少。因此,我们在理论教学中将教学内容分为讲授和自学两部分:在讲授中,利用多媒体等多种现代化教学手段,将难点和抽象的内容以动画的形式反应出来,使教学内容直观化,增加学生对知识的掌握;在自学中,充分利用网络教学平台实现师生之间、生生之间的交流互动;同时将教师承担的科研课题设置成科研专题,让学生带着科研专题的问题开展学习。
3.加强实践教学,培养学生科技创新能力。我们在重视理论知识教学的基础上,加强实践教学与理论教学相结合。我们重新组合实验内容,实行“三型实验原则”(即将实验分为验证型实验、综合型实验、研究型实验):减少基础性验证型实验、增加设计性综合型实验、开展创新性研究型实验。
在课堂内的基础性实验部分:减少传统的验证性及临床生化指标测定的实验项目及学时数,使实验项目主要集中于基本操作、比色技术、离心技术、层析技术及电泳技术等方面的实验;对基本的规范化实验操作方法及常规实验技术(如比色、离心、层析、电泳等技术)操作流程录像后上传到课程网站中以便学生对照学习。
在课堂内的设计性综合型实验部分:我们组织学生针对教学中遇到的问题设计研究方案。例如,在肝脏生物化学中提到:白蛋白主要是由肝脏合成,而白蛋白又是临床医疗和科研中常用制剂,如何提取出有活性的白蛋白?如何利用生物技术大量生产白蛋白?通过讨论,使学生了解解决这一问题所依据的蛋白质理化性质和分离纯化、基因表达、基因重组、PCR等理论知识。通过设计白蛋白分离纯化与鉴定实验,在对蛋白质理化性质加深理解的同时,使学生掌握合理运用盐析沉淀、离子交换层析等技术操作流程;在此基础上,启发学生运用基因重组、RT-PCR等分子生物学技术设计重组表达白蛋白的实验方案。指导教师对学生设计的研究方案可行性和合理性进行点评及修改,学生在老师指导下,在课堂内开展上述设计性综合型实验。
夜上海论坛 4.在课堂外的创新性研究型实验部分:学生组成多个研究小组(3~5人/组)对教师承担的科研课题(已设置成多个科研专题)查阅文献和资料后进行创新性科研专题申请书的撰写;指导老师根据申请书质量及个人兴趣爱好挑选部分研究小组开展科研专题的实验研究;在此过程中,学生利用课余时间在老师指导下开展创新性实验研究,从而进一步培养科技创新能力。
5.研究型教学模式在生物化学与分子生物学教学中的效果:通过研究型教学模式在三峡大学医学院临床医学专业的生物化学与分子生物学教学中的探索与实践,我们发现学生的考试成绩显著高于未经过研究型教学模式的班级;学生的动手操作能力也显著高于未经过研究型教学模式训练的学生。通过研究型教学模式,学生的科研素质和创新能力得到提高,激发了学生对生物化学与分子生物学的学习兴趣,极大调动了学生的学习积极性。通过学生课外完成的科研专题研究,学生以第一作者在CSCD核心期刊发表研究论文7篇;指导老师在指导大学生科研专题的同时,圆满完成了自己所承担的科研课题的研究;同时老师通过完成科研课题,促进自己的教学水平。
总之,通过上述一系列的探索与实践,能充分调动学生学习积极性,开阔视野,增加学生对生物化学与分子生物学及科技创新活动的兴趣;更重要的是能提高学生的实践动手能力,培养学生的科技创新能力;同时,老师通过完成科研课题,带动人才培养;能使教师把教学与科研有机结合起来,以科研促进教学;使教师不断更新教学内容,不断改善教学框架,形成囊括最新知识框架的教学体系,从而使《生物化学与分子生物学》教学质量得以进一步提高;即充分证明研究型教学模式在生物化学与分子生物学教学实践中是有效和可行的。
分子生物学(molecular biology)是在分子水平上研究生命现象的科学,通过研究生物大分子(核酸、蛋白质)的结构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质。分子生物学的兴起是自然科学的一件大事,它使整个生命科学的研究上升到一个全新的阶段。在实际应用方面,它是培养造就生命科学类高级专门人才所需基本素质的重要课程。该课程在我校生物工程、生物技术等本科专业中开设,为专业核心课程。在实际教学中,因分子生物学课程体系知识点多,抽象复杂,逻辑性强,而新理论、新技术更新快,学生学习有困难,在短时间内很难掌握。针对上述课程教学中存在的突出问题,也为贯彻落实我校应用型人才培养目标,激发学生学习兴趣,提高学习效率,使其全面系统地掌握分子生物学理论和技术,近几年来本教研室从该课程师资队伍建设、教学内容、教学方法与手段、教学网站建设、实验教学、学生科研训练等方面进行了积极的改革与探索。
1引进培养优秀青年博士,推动教师队伍建设
教师队伍建设是课程建设的重要内容,关系到课程教学的质量和人才培养的水平。近几年间,分子生物学课程团队先后引进了来自中科院、“985”、“211”等全国知名科研院所的多名优秀博士。通过“传帮带”,教学指导委员会随机听课、学评教信息反馈,组织讲课竞赛,安排青年教师参加全国性高校生物教学改革研讨会等措施帮助青年教师成长,提高教学水平。
此外,每年课程团队选派1-2位青年教师出国访学,选派1-2位教师在国内外知名高校开展博士后研究。通过人才引进及培养,分子生物学课程主讲教师达8人,现有教授1人、副教授3人、讲师4人,全部具有博士学位。课程团队教师本着以科研带教研、以教研促科研、全员参与,注重实效的原则,积极申报科研项目和教研项目,目前本课程团队教师均承担多项国家级、省市级、校级研究课题和教研课题,为教学工作的不断更新和充实奠定了坚实的基础。
夜上海论坛 2加强教学内容改革、丰富教学方法和手段,提高教学质量
教材是教学思想与教学内容的重要载体,普通班选用目前生物类应用较为广泛的朱玉贤等主编的第四版《现代分子生物学》作为教学教材,“钱学森实验班”实行双语教学选用Turner等主编教材《Instant notes molecular biology》。因分子生物学章节、知识点多,将教学内容进行了模块划分,围绕中心法则,重点讲解染色体与DNA、转录、翻译、基因表达调控,将分子生物学研究技术与基因工程操作技术有机结合,此外以学术报告的形式结合授课教师的研究方向讲解分子生物学进展及重大事件。
普通本科班的教学,我们主要采用以核心知识为抓手,运用研讨式、思维导图等教学手段设计课堂教学。授课之前教师根据每章节核心知识点设计问题,布置学生预习,课堂上启发学生运用所学知识讨论解决问题的方式方法,教师在研讨过程中只起到调动、协助及课堂控制的作用。“钱学森实验班”采用渗透式混语及计算机多媒体辅助相结合的教学方法进行授课。渗透式混语即先用英文表达,然后用中文讲解、阐述,使学生听懂英文,并理解英文表达的专业知识,最后重复一遍英文表达。计算机多媒体辅助教学能将文字、图形、声音、动画、视频等多种信息加工组合在一起,把抽象难懂的书本知识转换成图文并茂、情景交融的直观形象,降低学习的难度,提高学生的理解程度和能力。
3整合资源,建立优化教学网络平台
夜上海论坛 教学团队自2012年建立校级分子生物学精品课程网站,使传统教学方式和现代化教学手段相结合,尝试开展网络教学。随着近几年的建设,精品课程网站设立课程介绍、教学大纲、教学课程录像、多媒体课件PPT、习题册、动画视频专区以及网上答疑服务区等自助学习项目,便于学生选择自己喜爱的方式进行预习、自学及复习。现代信息技术的应用,有效地实现多样化的教学互动,扩展教学的时空和教学信息量,实现因材施教的个性化教育,从而显著增强教学效果,提高教学效率。
夜上海论坛 4建立探究式的实验教学方法,培养学生创新精神
夜上海论坛 以验证性、综合性和设计性实验整合分子生物学实验课程内容,从DNA、RNA、蛋白三个水平介绍分子生物学常用实验操作技术,使学生较全面和深入理解分子生物学以DNA复制、RNA转录和蛋白质合成为核心的中心法则。此外,为学生创设一种科学研究的情境和途径,以类似科学研究的方式,指导学生查阅文献,设计实验方案,实施实验流程,分析实验结果,撰写实验报告,并整理成实验课程论文。探究式的实验教学方法使整个实验从头至尾大部分工作均由学生完成,明确突出学生的主体地位,培养学生的团队合作精神和创新精神。
夜上海论坛 5搭建专家讲座平台,提供学生科研助理岗位,培养学生科研能力