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关键词:分子生物学;教学改革;经验介绍
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)31-0176-02
分子生物学主要研究DNA的复制、转录、蛋白质的翻译及其相关调控规律的学科,它是高等学校生物相关专业开设的核心课程之一。虽然分子生物学是近二十年才被写入高校生物类及相关专业本科及研究生培养大纲,但是分子生物学已成为生物类等很多专业的核心专业课程之一。分子生物学理论和实验结合最紧密的课程之一,不但是生物科学和其他生物技术专业的基础课,而且广泛应用于生命科学实验的各个领域。分子生物学这门课程内容繁杂,微观概念繁多,并且其理论体系演变发展很快,也对其课程教学带来了巨大的挑战。
笔者长期从事分子生物学课程的理论和实验技术的教学工作。在教学过程中,结合该课程微观概念繁多、抽象性强等特点,从教材的选用、内容、以及教学方法等几个方面进行了探索研究,并取得了一些成效。以下对教学改革的几点措施以及体会和认识进行具体的描述。
夜上海论坛 一、精心选择有关教材和参考书
教材是学生“学”和教师“教”的过程中的基本资料,市面上关于分子生物学的夜上海论坛教材十分多。由于分子生物学所包涵的知识面十分广,在编写教材时有不同的侧重点,因此选用一本合适的教材十分重要。通常要求教材既能涵盖分子生物学基本概念与基础知识,同时又能反映学科的发展动态,体现学校的办学特色。分子生物学是我校较早实行双语教学的课程之一,根据学生的实际水平选择了科学出版社影印出版的英国经典分子生物学教材《Molecular Biology》(Turner)。本教材按主题,采用言简意赅的语言和简明清晰的图表,系统概括了分子生物学的核心内容、主要技术及前沿动态。而且,此教材有中文译本,可以帮助学生快速准确获得信息,十分适合作为双语课程的教材。
二、优化教学内容
由于目前大多数生物学课程,如遗传学、生物化学、细胞生物学等都进入了微观分子时代,因此均增加了蛋白质、核酸、基因表达调控等基础知识的讲解。这使得学生对开设在高年级的分子生物学有一些似曾相识的感觉。这虽然有助于学生对分子生物学的理解,但是也会使学生感觉好多内容是对前面的复习,出现厌学情绪。针对这种情况,我们邀请遗传学、生物化学、细胞生物学等可能涉及分子生物学内容课程的主要负责人,认真讨论,优化了各自的教学大纲,在保证课程内容完整性的前提下,尽量压缩分子生物学的相关内容。对于教学过程中,生物化学、遗传学和遗传学中必须出现的分子生物学内容,如蛋白质核酸的结构与组成,采用分组讨论的方式进行自学,调动学生的学习积极性,因势利导,使学生对所学知识能够更加理解,对所学知识的记忆和理解能够进一步加深,为以后对相关知识点的学习打下良好基础。与此同时,这既节约了教学时间,又不会再出现与遗传学和生物化学有相同内容的重复教学问题。这样,一方面对分子生物学的教学重点进行了明确,另一方面又突出了分子生物学的教学特点,即以遗传学和分子生物学为基础,保证了教学课程的系统性和完整性。
三、合理使用多媒体课件
夜上海论坛 分子生物学理论课教学内容多,而且抽象,因此学生很难熟练掌握和理解。另外,分子生物学又有着很强的技术性。其原理十分复杂、难度高,很难进行试验操作且成本很高,这样可以利用教学课件中的相关图像及动画来进行演示,提高学生的学习兴趣。教师还可根据学生的个性特点以及接受能力来选择合适的多媒体课件配合内容的讲解,文、声、图、像并茂的新闻课件能够从多个角度分层次地展现教学内容,使学生更加容易理解相关知识,从而提高教学质量。美观清晰的多媒体界面,逼真的动画模拟更加方便教师在教学过程中的使用。通过多媒体向学生提供信息,是对学生进行多种感官的综合刺激,在获取信息的过程中,学生通过听觉、视觉等多方面的并用,更加容易使学生在学习中进行想象和创新,提高学生的学习积极性和创新能力。
夜上海论坛 但是,在教学过程中使用多媒体时,应注意它只是一种教学手段,是为教师的教和学生的学服务的。教师不能一味地让学生时刻跟着多媒体,只是做一个多媒体的操作员。所以,在多媒体教学过程中,教师要把多媒体当一种教学辅助手段,同时要注意给学生思考和讨论的机会和时间,培养学生的创新思维,重视学生的主体地位。
四、剖析经典实验
夜上海论坛 分子生物学是所有生物学学科相关课程中,最注重实验研究的课程之一。目前,现代分子生物学的理论发展的过程,实际上是前人大量实验发现的科学阐述集合,比如转座子的发现、RNA干扰现象及其机制的发现等。这些设计巧妙的实验,有着严谨的论述,其中的一些研究方法如今仍然在分子生物学的研究中广泛应用,如RNA干扰。这些经典实验过程本身就是一个科学故事,在很大程度上提高学生对相关领域的兴趣,其实验设计可以启发学生寻找解决问题的方法,也可以帮助学生在专业课程的学习中了解研究方法,从而加深对相关理论知识的理解和掌握。
夜上海论坛 同时,分子生物学本身仍在不断地完善当中。相关的知识内容、发现和研究方式方法日新月异。如对非编码RNA的研究已经成为目前对分子生物学进行研究的特点。将用故事的相识对非编码RNA的研究历史进行讲述,进而采用启发的方式对学生进行引导,讨论在研究中对这一作用的应用。这样的起发过程,可以增加学生对现代生物学研究中理论与技术相互促进发展的理解,激励他们对已学知识的充分思考,建立基础研究与社会应用之间的联系,提高学生的创新能力和学习积极性。
夜上海论坛 五、利用科研实例剖析重点难点问题
分子生物学虽然理论很高深,但是它却被广泛应用于各种领域。特别值得一提的,如今各高校的教师有着较高的学历和丰富的科研经历,能够在教学过程中融入实际的科研案例。在教学中对书本知识进行传授的同时,为学生讲解讲授一些在实际工作中应用理论知识的实例,对学生知识的灵活运用能力的提高有很大帮助,可以为他们今后的工作和实践奠定基础。从课堂教学效果来说,有助于激发学生的学习积极性,并增强他们对重点知识的掌握理解。除此之外,也有助于提高学生对所学知识的应用能力,为以后的工作和实践奠定基础。
如可能的话,教师可以介绍自己研究团队的一些有趣的研究。比如笔者所在的团队,是搞泌乳调控机制的研究的。首先,向学生简单介绍研究泌乳调控机制的背景(泌乳对母亲和婴儿的重要作用)。我们在研究过程中发现一个小RNA对泌乳调控有重要作用,它可以影响乳蛋白的合成。进一步向学生介绍这个实验的设计思路,研究过程中所采用的试验方法。这种讲解,可以使学生对小RNA有深刻的印象,大大激发他们的科研兴趣。
六、实行双语教学
分子生物学,可以说是发展最快的生物学领域,因此分子生物学课程内容相应地也在迅速更新。大多数分子生物学的新发现,主要以英文论文形式发表在各种期刊杂志及其他媒体上。这要求教师不光要给学生讲授分子生物学的理论内容,同时还要培养学生通过英文杂志媒体了解、掌握分子生物学的前沿进展。双语教学在分子生物学教学过程中体现了很大的优势。我校分子生物学课程组自2004年起开始了双语教学的尝试,积累了一些经验。首先,在教材方面,我们选用了内容简洁的英国经典分子生物学教材《Molecular Biology》(Turner)。该教材涵盖了分子生物学绝大多数的基本知识点,且篇幅较短,特别适合本科生使用。第二,在教学方法方面,采用循序渐进、分步实施的办法。即开始是中英文对照,逐渐改为全英文,让学生逐步适应,减少因畏惧产生厌学。教学过程中,采用多媒体教学手段,教学课件中尽量多选用形象、精美的图片,将高深的抽象概念转变成直观的图像、动画,调动学生的学习积极性。注意搜集国外分子生物学视频,特别是一些标准英文配音的动画视频。这些动画视频形象地把一些分子生物学过程展示给同学,极大引起学生的兴趣。视频所配的标准英文介绍,可以帮助学生纠正一些专业词汇的正确读音,演示后,教师加以中文解释可进一步加深学生对相关知识的理解。
参考文献:
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夜上海论坛 [3]谢兆辉.小RNAs作用机制的研究进展[J].遗传,2009,31(12):1205-1213.
关键词: 分子生物学 教学内容 教学方法
夜上海论坛 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
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。
夜上海论坛 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。
夜上海论坛 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。
夜上海论坛 2.3理论与实践相结合,培养学生的实验操作技能。
夜上海论坛 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:
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关键词:分子生物学;教学改革;实验教改
夜上海论坛 中图分类号: G642.0 文献标识码: A 文章编号: 1674-0432(2013)-08-92-2
引言
分子生物学是在分子水平研究生命现象本质及其规律的一门新兴学科,它是研究核酸等生物大分子功能、形态结构特征及其重要性和规律性的学科,是人类从生物分子水平上真正揭开生物世界奥秘,由被动适应自然界转向主动地改造和重组自然界的学科[1]。近些年来分子生物学已日益渗透到生物学的各个领域之中,并产生了巨大的影响。而分子生物学实验技术也已成为生物学、医学、农学等学科站在新的高度和角度揭示生命奥秘的重要手段。分子生物学的理论掌握和实验操作是掌握分子生物学精髓的重要途径。因此,从培养学生能力出发科学地创建分子生物学理论和实验体系、选择适当的实验教学方法及客观地评定学生实验课成绩,会对分子生物学理论课理解和实验教学的效果产生重要的影响。高等学校传统的分子生物学实验教学[2]往往只是结合各自的实验室条件开展有局限的分子生物学实验教学,缺乏科学的实验体系,忽略合适实验方法的选择,缺少对实验教学效果全面、客观、系统的评估,这些都不利于学生学习兴趣和创新能力的培养。而高校是孕育和培养创新型人才的摇篮。实验教学作为高校教学体系的一个重要组成部分,是培养学生科学思维、创新意识的重要途径[3]。本文就分子生物学课程教学的改革阐述一些观点和体会,以期为提高分子生物学教学质量及培养创新型和素质型人才提供一定的参考。
1 分子生物学教学改革具体的措施
夜上海论坛 1.1 教学体系的优化
夜上海论坛 分子生物学是在生物化学和遗传学的基础上发展而来[4]。随着分子生物学研究的快速发展,分子生物学已经成为一门独立的学科。很多分子生物学教材的内容与生物化学、细胞生物学、分子遗传学、遗传学等课程重复较多,例如DNA 和染色体的结构,RNA转录和蛋白质翻译等课程内容在分子生物学、生物化学和分子遗传学方面都有一定篇幅的介绍,重复的课程内容占用了大量的教学课时。因此,为了避免课程教学的重复,通过与生物化学、遗传学,细胞生物学,分子遗传学等课程的教师交流与研讨,对相关课程内容进行了具体而系统的优化,明确课程之间的有机衔接,突出了分子生物学的教学重点。在“RNA转录和蛋白质翻译”这部分的教学内容中进行了相应的优化,生物化学注重讲述转录和翻译的基本过程、而分子生物学则注重介绍具体的分子机制,又如原核和真核转录起始复合物的形成过程及分子机制的教学内容生物化学和分子生物学也进行了相应的侧重。
夜上海论坛 1.2教材的优化选择
通过多年的教学实践过程,选取适合本科生学习的分子生物学教材,对于学生系统的掌握本课程的理论知识及最新研究动态至关重要。课程设置之初选取阎隆飞主编的《分子生物学》第二版,之后开始侧重理论课与实验课的有机结合,选用朱玉贤等主编的《现代分子生物学》,它的知识体系较为完整,内容较前沿,尤其是第三版将分子生物学研究法分为了两章,分别讲述了DNA、RNA及蛋白质操作技术和基因功能研究技术,突出强调了分子生物学实验技术和原理,同时对基因组与比较基因组学也做了较大幅度的修改和充实[5]。这些内容均体现分子生物学的最新技术和研究成果,同时也满足学生了解分子生物学最新进展和考研的需要。为避免教材单一的局限性,还为学生推荐阎隆飞编著的《分子生物学》(第二版),LewinB主编的《Gene Ⅷ》,吴乃虎主编的《基因工程原理》(第二版)等书籍作为参考教材,并在教师的指导下有针对性地学习,这样不仅满足了大多数学生考研的需求,同时也加深了学生对分子生物学学习的兴趣及教学难点和重点的理解,取得了较好的教学效果。
夜上海论坛 1.3教学方法与教学手段的改善
在教学方法上,除了采用传统的教师讲授方法之外,为发挥学生作为教学主体的能动性,根据具体的教学内容安排启发式,讨论式等多种教学方法,让学生参与到教学过程中。如在讲授分子生物学研究法时,在班级内以各个学习小组为单位进行研究讨论会,以学生为主体讨论他们感兴趣的分子生物学实验技术,鼓励学生主动思考,自由发表他们的观点,通过讨论的方式测试相应的知识,以学生乐于接受的方式完成对知识的学习。本课程通过多种教学方法的有机结合,充分调动了学生的学习兴趣,分子生物学课程也因此受到学生的好评。近几年来学生考研选择生物化学及分子生物学作为专业课的人数日益增加并且考研专业课成绩逐年上升。
在教学手段上,采用传统教学与计算机辅助教学 CAI相结合的方法。计算机辅助教学 CAI 应用于高等学校教育已成为主流趋势,它的优势在于可以通过文本、图形、动画、音频、视频、仿真软件等多种媒体最大限度地整合教学资源,形象直观地进行教学内容的呈现[6],使学生通过多种展示方法理解并掌握课程的难点。如在“DNA高级结构” 这部分教学内容中,学生对DNA的分子结构感觉很抽象,在教学过程中通过图片和视频等手段使学生对此结构有了具体的感知。又如在“DNA复制,RNA转录,翻译和真核和原核生物的基因表达调控”的教学内容中,仅通过传统课堂讲解,学生无法理解,通过多媒体的方法,利用动画、视频和图片对其涉及的微观机制进行相应的演示,使学生理解其具体过程和分子机制,提高了学生学习的积极性。
夜上海论坛 2 分子生物学实验教学的改革措施
夜上海论坛 2.1加强实验教学条件建设,构建良好的实验教学平台
分子生物学是20世纪中期随着核酸的发现及结构和功能的研究发展起来的新兴学科,研究基础较为薄弱。我校前身是师范类院校,对物理、化学、数学、计算机等传统学科侧重较多。自2004年我校升级为本科院校,由师范类院校转变为综合类院校,学校增加了对各学科的实验教学投入。分子生物学实验室先后配备了Eppendorf PCR扩增仪、Eppendorf梯度PCR扩增仪、高效制冰机、UVP凝胶成像系统、Millipore超纯水系统、Eppendorf台式高速离心机、sigma大型高速冷冻离心机、日本三洋超低温冰箱、分子杂交仪等先进仪器,满足了分子生物学基础实验和综合性实验课程的开设要求,为学生的实验教学与科研构建了一个良好的平台,为我院分子生物学实验课教学改革提供了有力的支持。通过上述平台由我院学生参与的分子生物学方向科研实验在国家级挑战杯竞赛中取得了良好的成绩。
夜上海论坛 2.2 实验教学体系的优化
夜上海论坛 之前由于实验条件的限制,我院分子生物学实验教学主要以基础性和验证性实验为主。随着实验条件的改善,逐步在实验设计上加大综合性、设计性实验、所占的比例。实验内容的选取也根据生物科学、生物技术专业的不同专业特点设置相应的实验教学内容。根据生物科学师范类专业的特点,在注重分子生物学基础验证实验的同时开设与分子生物学快速发展相结合的综合性实验。在生物技术专业的实验教学上则注重选取以实践操作为主的操作性和设计性实验。
夜上海论坛 在实验教学体系的优化中应注意各个实验内容之间的衔接与关联[7]。实验教学内容中建立好各实验之间的衔接对学生系统思维的培养具有重要意义,有利于学生对所学实验操作内容的理解和熟练掌握以及实验技术逻辑体系的建立。我院在实验课内容开设的顺序为基因组DNA的提取,聚合酶链式反应获得目的片段,电泳检测,大肠杆菌活化、感受态细胞的制备,质粒 DNA 提取,DNA 片断酶切,目的片段与载体的连接,转化等,当学生预习实验时,会注意到各实验内容之间彼此承接与关联。前面实验效果的好坏直接影响到下一个实验的正常进行,以此来培养学生在分子生物学实验操作过程中的系统性与逻辑性。
夜上海论坛 2.3分子生物学实验教学方法的探索
合理的实验教学方法可以使实验内容取得预期的实验效果,在实验教学方法上注重深入浅出的阐述原理,重点在实验环节的解析。针对学生的兴趣特点在教学方法上做了以下几点改进。一、把学生分成多个实验小组,每组选出一人辅助实验教师完成实验的准备工作。在学生准备实验的过程中发现问题。二、发现问题后,在实验课讲授的过程中,教师对问题有针对的讲解与演示,强调标准的操作方法及实验中各环节的注意事项。并将实验过程做成电子课件指导学生正确操作。三、在实验过程中注意实验操作主体的差异性指导。教师在实验课讲授和演示结束后,注意观察学生的操作过程,针对学生存在的普遍问题,给予及时纠正和指导;对于少数同学存在的个别问题个别指导。这样既保证学生实验操作的准确性,又达到在有限的时间内完成实验教学任务的要求。
夜上海论坛 2.4分子生物学实验课成绩评定方式的改进
夜上海论坛 科学、有效评价学生实验理论及操作技能是提高实验教学质量强有力的措施[8]。在分子生物学实验成绩评定中采用多样化考核手段,主要从两个方面评定:一、实验理论的评定,主要通过实验报告考察学生对实验原理和步骤的掌握和理解。通过结果分析考查学生对整个实验的理解与掌握。二、实验操作技能的评定。在实验过程中,各实验小组不同学生实验态度以及对实验教学内容的理解思考差异很大。鼓励那些大胆对实验步骤提出疑问的同学,同时激励其他的同学,在成绩评定中不同学生的评定会有所区别。
3 结语
如何教好分子生物学课程,提高学生的学习兴趣,改变学生为了考试而学习的观念,提高教学效果,是摆在所有分子生物学理论及实验教学工作者面前的一个共同问题[9-10]。通过以上的改革和探索。无论及教学,考研,科研还是就业都取得了一定的成效。为了更好地提高分子生物学的教学效果,希望能够与各高校的分子生物教师进行交流和合作,进一步优化分子生物学理论和实验教学的课程体系及教学方法和手段。从学生作为教学主体出发,发挥学生的主动性和能动性,以期培养出更高质量的高校毕业生。
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关键词:生物化学与分子生物学;教学改革
夜上海论坛 生物化学与分子生物学是医学生的一门基础学科,是必修课,但大多数学生反映生物化学与分子生物学晦涩难懂,理论性强,抽象,不好理解,针对这种情况,本文结合目前互联网+时代的形式,浅谈互联网模式下的生物化学与分子生物学改革。生物化学与分子生物学在生物学以及医学中的重要性众所周知,它为医学生后续的基础医学以及临床医学相关课程的学习提供了重要的理论和技术支持,但由于这门课程内容繁多,理论复杂,抽象难懂,是历来广大师生不得不面对的一个重要问题和难题。加之生物化学与分子生物学发展日新月异,各种新知识,新技术迅猛发展,因此有关这门课程的教学就有必要根据社会的发展做出相应的改革。
夜上海论坛 一、生物化学与分子生物学的特点
生物化学与分子生物学是生命的化学,是研究生物体(动物、植物、微生物及人类)的化学组成、化学反应及其变化规律的科学,从分子角度用化学语言来揭示生命现象的本质(即研究生物体的分子结构与功能、物质代谢与调节,以及遗传信息传递的分子基础与调控规律)。
夜上海论坛 二、互联网时代下的教育
夜上海论坛 现在社会发展日新月异,特别是互联网发展迅速,已经渗透到了社会生活的方方面面,一所学校、一位老师、一间教室,这是传统教育。一张网、一个移动终端,几百万学生,学校任你挑、老师由你选,这就是“互联网+教育”。“互联网+不会取代传统教育,而且会让传统教育焕发出新的活力。那么在这种新形势下,生物化学与分子生物学教学可以结合传统教育从以下几方面进行深度改革。
(一)加强师资队伍建设,构建高素质教学团队
夜上海论坛 教学队伍的质量,直接关系到课程的教学质量和人才培养(1),因此,要想取得良好的教学效果,教师自身素质的提高必不可少。各生物化学与分子生物学教研室可根据实际情况对青年教师进行系统培养,可在老教授的带领下,提高青年教师的教学水平和授课技巧,比如开展集体备课,开设公开课等,在此基础上构建一支高素质教学团队。
(二)优化更新教学内容,构建全面知识体系
社会在发展,作为科技前沿的生物化学与分子生物学的发展尤为迅速,因此,知识在不断更新,这就需要作为教师的我们时刻关注科技前沿,紧跟科技发展,将新的知识,新的技术引入到现有的教学内容中,不断完善知识体系,使学生能够接触更广更前沿的知识,使课本永不落后!
夜上海论坛 (三)改革教学方法,优化教学手段
现代社会发展迅速,尤其在互联网信息时代,这就要求作为教师的我们,紧跟时展,在传统教学模式下,运用新的教学方法进行授课,根据生物化学与分子生物学的特点,有针对性的使用教学方法,目的是让学生能够听懂,学会,会用!下面就根据教师上课时遇到的问题以及学生们课后的反馈,再结合社会信息化的发展,总结出几种贴合学生需求的教学方法。(1)制作精品课程。根据学生的课后反馈,学生希望能够在课下提前有目的的预习新内容,复习学过的内容,并希望能够进行自测检查自己的学习效果,鉴于此情况,可以制作精品课程,将课堂上所讲内容制作视频,并上传PPT课件和自测题,并且把最新科技动态以及相关临床案件放在精品课程里面,方面学生进行课下学习和联系实际运用所学知识。(2)开展临床讨论课。根据生物化学与分子生物学的特点,这门课程是属于一门基础学科,其他专业课的学习无一不用到生物化学与分子生物学的理论和技术,而且现在很多疾病的发生,诊断和治疗也都用到生物化学与分子生物学的技术,所以有必要将生物化学与分子生物学和实际临床联系起来,这样既加深了理论课上知识的理解,又联系了实际临床,将知识转化为实际的应用,同时,这也要求授课老师平时多注意临床案例的收集,以便能够在临床讨论课上和学生进行讨论分析。(3)制作微课。教师可以根据教学大纲以及学生们的反馈,将课堂上所涉及到的重点、难点知识制作成微视频的方式,让学生有针对性的进行学习,根据自身情况来学习课堂上的重点难点知识,把一个大课堂分解为若干个小课堂,方便学生学习,以期达到理想的教学效果。(4)制作动画图片等。生物化学与分子生物学理论知识抽象难懂,根据这个特点,教师可以将课堂上难理解的知识制作成动画形式,形象的展示在学生面前,方便学生理解,另外也可将抽象的知识制作成图片,帮助学生理解内容。(5)开设创新性实验。生物化学与分子生物学不仅是一门理论课程,还有一些实验内容,传统的实验都是一些验证性实验,在提高学生动手能力的同时,加深了对理论知识的理解,但这是不够,我们要培养的是创新性人才,因此,可以通过开设创新性实验,提高学生的创新能力,让学生根据自己已有的知识储备,自己设计实验,然后动手操作,遇到问题自己查阅文献解决,开动大脑,进行创新性实验。(6)增设移动终端。教师教学的目的就是要教会学生,让学生学会,会用,所以教师要根据时代的要求不断更新教学方式,目前智能手机已经普及,学生获取知识的途径更多,为了更贴近学生的要求,可以制作一些课程的相关移动终端,比如现在普及的微信,那就可以开设生物化学与分子生物学微信公共号,让学生关注公共号,然后定时推送一些课堂重点难点知识,也可以推送课程相关的课外知识以及科技前沿动态,拓宽学生的知识面。生物化学与分子生物学教学任重而道远,在新形势下我们作为教育工作者一定要跟上时代前进的步伐,根据学生的特点,加强师资队伍建设,完善知识体系,改进教学方法。
作者:王亚娟 王斌 单位:新乡医学院三全学院
关键词: 分子生物学 理论教学 教学效果
夜上海论坛 分子生物学是研究核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用,即从分子水平上认识生命本质的一门新兴边缘学科。分子生物学也是一门开放性的学科,随着生物学研究的发展,其理论和技术体系也在不断地更新和完善。作为当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿学科,分子生物学已经成为高等院校生物科学、生物技术和生物工程专业的专业必修课和主干课程。如何根据这门学科的特点,激发学生的学习兴趣,培养学生的创新思维,是每个高校分子生物学授课教师都深切关注的教研难题。现就自己对分子生物学课程执教三年来的体会,将提高分子生物学理论教学效果的几点措施总结如下。
1.关注学科前沿研究进展,及时补充和更新教学内容,开阔学生知识面
生命系统的复杂性决定了研究生命本质的分子生物学的发展是一个漫长的过程。在这漫长的研究历程中,随着新知识、新理论的不断涌现,新问题也不断被提出;新问题的提出又促进了研究技术的不断更新。所有这些都决定了分子生物学研究的快速发展,也使分子生物学这门课程具有了前沿性的特点。而作为知识载体的教材,其编写需要一个过程,加上编者知识面的局限性,学科前沿研究成果不可能被及时、全面地编入其中。例如关于真核生物基因组中的转座子的种类,目前,几乎所有版本的分子生物学教材,包括近年来新编的一些版本[1],都只将其分成“DNA transposons”(DNA转座子)和“retrotransposons”(反转座子)两大类,而没有提到第三类“Polintons”(自我合成的DNA转座子);事实上,第三类转座子是在2006年报道出来的一种新类型,其无论从DNA大小、结构,还是转座机制等方面都与前两类有很大的不同[2]。这就要求教师的讲课内容不能局限于教材,而应该关注学科前沿,经常查阅文献资料,及时地补充和更新教学内容,例如肿瘤的基因治疗、生物芯片、后基因组计划、RNAi等分子生物学的新进展[3],从而使学生能够及时、全面地了解和掌握分子生物学的新知识,拓展知识面。当然,新内容的补充与有限的学时数会有冲突,这就需要根据学时数灵活压缩基础理论内容,如在许多生物化学教材中都有的DNA结构、蛋白质翻译等内容。
2.根据学科特点,灵活运用多媒体教学手段,激发学生的学习兴趣,培养学生的创新思维
夜上海论坛 爱因斯坦说“兴趣是最好的老师。”如何根据学科特点激发学生学习的兴趣是提高分子生物学教学效率、开发学生的创造性思维能力的关键。分子生物学是人类从分子水平研究生命的本质,彻底认识自己,了解自己,深入探索生命与自然的奥秘,全面改造和改良人类生存环境与生存质量的自然科学,是生物学科最具活力的科学,在推动社会生活各领域的持续高速发展方面具有重要的影响。分子生物学的这种影响力,如果单凭教师口头上的讲述,显得有点轻描淡写,是很难在学生心目中留下深刻印象的。多媒体教学方式的运用,通过把书本知识转换为直观形象的、图文并茂的、情景交融的计算机辅助教学课件,使理论知识的表达更加形象、直观,从而激发学生学习的主动性和积极性;甚至可以播放一些与生命热点问题相关的科幻影片来激发学生的学习兴趣和加深学生对这些问题的理解。例如,关于基因工程的安全性与伦理道德问题,一直都是很有争议的问题,可以在课堂上提出来讨论,也可以播放一些相关的科幻影片,如“侏罗纪公园”、“逃出克隆岛”等,让学生自己判断。这样等于给了学生一个独立思考的空间,使学生的脑筋都开动起来,对培养学生的创新思维是非常有益的。此外,多媒体教学方式的使用,还可以增加单位学时的授课信息量,提高课时利用率,解决内容多而课时少的矛盾。
3.采用动画式教学,加深学生对复杂分子机理的理解和掌握
分子生物学是在分子水平上对生命机制的一个诠释,而生命机制又是由很多错综复杂的微观过程综合体现的,如基因的转座、表达与调控等。这些微观的过程都是肉眼无法观察到的;口头讲述也是比较抽象的;即使是对照课本或黑板上所画的静态图讲解,也很难细致地描述一个复杂的连续过程,不容易让学生理解。动画式教学,借助多媒体技术,可以将声音、文本、图片等组合制作成课件,变静态为动态、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,可以提高学生的学习热情,从而有助于提高理论教学效果。
4.应用双语教学,避免概念混淆,提高英文文献阅读能力
夜上海论坛 目前的分子生物学教材的编写内容大多都是根据英文教材、英文文献资料翻译而来的;对于同一个专业词汇的翻译,不同的编者可能翻译的结果略有差异,这样就会造成一定的概念混淆。例如,“operator”一词,有的教材将其译为“操纵序列”[4],有的教材将其译为“操纵基因”[5],有的教材将其译为“操纵区”[1],这样就容易造成混乱,给“教”和“学”都带来不便。另外,分子生物学也是一门发展迅速的前沿科学,新知识、新技术在不断地涌现,而且这些研究成果的报道绝大多数都是用英文撰写。学生要想了解、吸收和借鉴学科前沿知识的最新动态,就要具备良好的阅读英文文献的习惯和能力。鉴于以上情况,在教学过程中就需要灵活运用汉语与英语交替进行的双语教学模式。当然,考虑到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,这里所说的双语教学并不是追求严格意义上的双语教学的形式[6],而是在课堂上尽量创造较多的使用英语的语言环境。
参考文献:
夜上海论坛 [1]朱玉贤,李毅,郑晓峰.现代分子生物学(第3版)[M].北京:高等教育出版社,2007:59,237.
夜上海论坛 [2]Vladimir V.Kapitonov and Jerzy Jurka.Self-synthesizing DNA transposons in eukaryotes[J].PNAS,2006,103,(12):4540-4545.
夜上海论坛 [3]戚晓利,张丽敏,薛春梅.分子生物学教学改革的探索[J].生物学杂志,2003,20,(6):51-52.
[4]特纳等著.刘进元等译.分子生物学(第2版)[M].科学出版社,2001:221.
摘要:简要介绍生物工程专业分子生物学学科特点及学生学习中遇到的困惑,对分子生物学教学改革进行了探讨,并取得了较好的教学效果。
关键词:分子生物学;生物工程;教学改革
夜上海论坛 生物工程专业是以生物学基本原理为理论基础,以工程学的方法研究并解决生物技术和生命科学中的技术问题。从人才培养的行业要求看,作为生物工程专业的应用型人才,在知识的储备方面,应具有一定的专业基础知识、宽广的人文社会知识、较强的实践管理知识以及相关的其它知识;在实际能力培养方面,应该具备较强的社会生存适应能力、知识更新能力、工程管理实践能力、创新能力;在素质要求方面,应具有良好的思想道德素质、科学文化素质和身体素质[1]。分子生物学是前沿性很强的一门基础课,目前,分子生物学已经深入到生物学科的各个领域,我们应当适应学科发展的实际情况,开拓思路,与时俱进,使分子生物学课程教学为实现培养应用型生物工程专业人才目标服务。
一、分子生物学课程教学改革的必要性
(一)分子生物学课程的重要性。
分子生物学是生物工程专业的专业基础课,是现代生物学综合发展的最高水平。现代分子生物学以跃入学科高速发展期,以渗透到生物的各个学科并作为深入研究的工具和平台。由于分子生物学是在分子水平上对生物进行探究和改造,其研究成果能够从生物的本质上认识和利用生物,因此,分子生物学对生物工程本科是非常重要的课程。
夜上海论坛 (二)分子生物学在生物工程专业本科学生未来发展中的作用。
夜上海论坛 分子生物学对进一步深造的学生奠定了专业基础,对生物工程本科就业的学生来说也有重要的作用。就业在与分子生物学间接有关岗位上的学生,可能在其某些环节上与该学科有关;对在分子生物学直接有关岗位上就业的学生,作用当然会更大,其就业情况详见调查表。
(三)分子生物学课程教学改革的必要性。
分子生物学内容繁杂、发展迅猛。针对学生在该课程学习中反映的理解困难,为了帮助学生掌握分子生物学基础理论知识和提高实验技能,激发学生学习的主动性和积极性,亟需对目前的分子生物学课程教学进行改革。
二、教学改革的实施方法与效果
夜上海论坛 (一)选择好教材, 重视知识更新。
夜上海论坛 教材是学生获取知识的首要途径。对于首次接触分子生物学的学生来说,选择一本合适的教材,既可以使学生克服畏难情绪,也有助于学生理解抽象概念与规律,建立起对该门课程的兴趣和信心,顺利地迈进分子生物学的大门。首先,我校生物工程专业分子生物学课程安排在第三学年第一学期,学生虽然已经学过了生物化学和遗传学,分子生物学的大部分概念、内容对学生而言仍是晦涩难懂,导致学生产生畏难情绪。其次,由于分子生物学发展日新月异, 新知识新技术不断涌现, 新版教材不断推出,给教材的选择带来了一定的困难。只要我们能够把握该课程的基本脉络并对更新的知识作适当的补充,就能又快又好地掌握该门课程。我们积极收集最新的教材和资料,不断更新教学内容。通过比对各种教材内容、体系设计和风格特点, 我们选用了朱玉贤等主编的《现代分子生物学》,该教材综合了生命科学在分子水平上所取得的研究成果、基本规律、原理与技术,全面完整地反映了分子生物学各领域的最新进展[2],符合生物工程本科教学的要求。
(二)制定科学合理的教学方案。
夜上海论坛 目前分子生物学理论课中,有三个比较突出的问题:一是课时少内容多;二是内容较抽象;三是教学内容与很多学科相互联系、相互渗透。为了使本学科与其它课程的知识紧密衔接而又避免重复, 合理取舍教学内容, 制定切实可行的教学方案, 教学内容选择时把握三个原则:第一,侧重学科的基本理论和基本技能;第二,注意一些趣味性的动画和模具等的使用;第三,注意和相关科目教师的教学交流,淡化与其它学科重复的内容。对于学过的知识只做简单的复习, 而在此基础上将知识向纵深、向高层次扩展。
夜上海论坛 (三)把握学科特点, 激发学生学习兴趣。
夜上海论坛 实践证明, 培养学生学习兴趣是开发学生创造性思维能力、提高教学效率的必要措施之一。在教学中合理地穿插具有趣味性、新颖性、启发性和热点问题的知识。例如在学习逆转录时,我们可以穿插讲解AIDS病毒的复制转录机制,这样通过理论和实践结合,不仅可以加深学生对该知识点的理解和记忆,而且学生听后兴趣盎然,视野开拓,将有利于激发学生的求知欲和培养学生的创造力。
(四)改进教学方法与手段。
分子生物学是一个抽象繁杂的知识体系,传统的“填鸭式”教学方法很难使学生深入理解和掌握,因此迫切需要改进教学方法和丰富教学手段。
1.采用现代化多媒体手段。多媒体教学利用动画展示事物发展的动态或推理的全过程,将抽象的理论的东西形象化具体化,能给学生创造更生动的实际情境,更多样地体验理论的实用性,并充分激发学生的学习兴趣和潜能,能够有效的克服传统教学方式的缺陷。对于分子生物学这类信息量大图文并茂的课程来说,采用多媒体教学特别适合,可使学生产生新鲜感,激起学习热情,提高教学效果。
2.强化教学互动。在教学中,要加强教与学的互动,使学生融入到课堂教学中,最大限度地调动学生的学习积极性。老师详细说明各章节的重点和难点,鼓励学生结合教材主动进行学习,带着问题进入课堂,同时在讲课时,有意识地穿插一些具有趣味性和启发性的热点问题,引导学生积极思考,激发学生探索知识的兴趣,将抽象的分子生物学知识理解透彻,有利于培养学生的创新思维能力。
3.培养科研创新能力。根据教师自身的研究项目充实课堂教学内容,把相关的知识融入到教学中,从项目的立题依据、研究方法、科研成果等方面进行阐述,使学生领悟分子生物学的研究思路和意义,开拓学生的思维,激发求知欲,逐步培养学生的科研兴趣,提高学生的基本科研素质。
(五)重视分子生物学实验,培养学生的实践操作能力
夜上海论坛 分子生物学是一门以实验为基础的课程。因此,在分子生物学教学中开设实验课是十分必要的。分子生物学技术内容丰富,学生通过动手操作,不仅可以增加对所学理论知识的感性认识,而且可以把所学理论运用到实践中解决实际问题。因此,开设分子生物学实验是加深学生对理论知识的理解,培养学生独立思考和独立工作能力以及创造能力的良好途径。
夜上海论坛 实验课作为理论知识的“现实版”,也是培养学生动手能力和科研能力的实践课。在实验课教学工作中,应加强所选实验内容的针对性、完整性和先进性。在实验过程中,应注意对学生分析解决问题能力、实验设计能力以及思维能力的培养和锻炼[3]。
(六)利用网络资源,提高学生获取知识的能力
互联网上的信息资料和研究成果可以共享,掌握互联网资源的查询和利用是了解学科发展动态和获得已有研究成果的有效途径。
三、总结与展望
通过我们的教学改革,生物工程专业分子生物学教学效果得到明显改善,学生的出勤率增加,课堂气氛活跃,自主学习能力、思考能力和分析解决问题能力均明显提高。为了进一步提高生物工程专业大学生的实践和创新能力,尚需在以下三个方面加强改革:第一,鼓励学生参加教师的科研项目,使教学和科研相互促进,在科研中提高综合素质;第二,进一步提高任课教师的教学水平,大力发展计算机辅助教学,以更加灵活多样的方式完成教学;第三,结合分子生物学学科特点和学生学习时的困惑,应寓教于乐,夯实基础,开拓视野,培养喜欢学科、热爱专业、认真学习和综合素质高的生物工程专业本科应用型人才。
参考文献:
夜上海论坛 [1]刘迎春,熊志卿.应用型人才培养目标定位及其知识、能力、素质结构的研究[J].中国大学教学,2004(10):56-57.
夜上海论坛 [2朱玉贤,李毅,郑晓峰等.现代分子生物学第三版[M]北京: 高等教育出版社,2007
[关键词]分子生物学 实验教学 课程教学 改革
分子生物学自20世纪50年代以来就是生物学的前沿与生长点,主要研究的是生物大分子的结构和功能,并试图根据化学和物理规律来解释生命现象,是生命科学在发展的过程中产生的一门学科。分子生物学这门学科是高等院校生物专业开设的主干课程之一,其自身特点是:理论性强、符号名词多、模型假说多、难懂难记。照本宣科式的教学方式很容易使学生对抽象的专业内容无法理解,教学效果不好,因此,需要我们大胆进行教学改革,采用引导,启发,讨论等教学手段,适应时展需要,培养学生良好的专业素质和获取知识的能力。
夜上海论坛 一、分子生物学课程教学改革
1.分子生物学课程教学存在的问题
分子生物学的理论性很强,有一定难度,如果采用填鸭式教学的方法会大大遏制学生学习的兴趣,影响学习积极性。另外,分子生物学的教材种类较多,有些是按照生物大分子的结构功能和应用等来编排的;有的是围绕中心法则来编排的;有的是按照分子生物技术的类型来编排的,可能存在与基因工程,生物化学等课程相互重复,相互渗透的情况。
夜上海论坛 2.分子生物学课程教学改革的方案
夜上海论坛 (1)优化课程教学内容
夜上海论坛 分子生物学课程中设计生物大分子结构的内容可以适当简化,避免课程之间的重复,分子生物学实际上是由生物化学延伸而来的,许多教材中重复了大量的生物化学中的有关内容,这部分内容讲解时可以压缩,而突出分子生物水平上的新知识,包括分子机制的原理,分子间相互作用关系,最新的分子生物学研究方法等核心内容。结合Nature和Science的最近研究成果,使学生了解目前国内外分子生物学最新的研究热点。
夜上海论坛 (2)课程教学方法的改良
夜上海论坛 分子生物学的理论知识,例如DNA复制,转录,翻译;基因表达调控等内容抽象,由于这些生物大分子是看不见摸不着的,本身学生也只有一个模糊的认识,如果再加上生硬重复的转录复制等机制,更容易使学生听得云里雾里,严重打击其学习积极性。因此,必须结合多种教学方式,采用提问题,引出学生的思路,对一些日常生活中常见的现象,例如,父母与子女的长相为何很相似,刑侦案件通过血迹破案的原因,镰刀型贫血病的产生机制,微生物为何生产出效果极佳的药物等等,可以将这些内容作为一
个个的切入点,剖析其机制及理论的依据(即教材内容),这些与生活和专业相关的话题可以激发学生的求知欲与好奇心,说明学好这门学科的实际意义。教师备课应依据教学内容要求、学生生活经验积累, 寻求有利于教学的生活案例,找到学科教学与生活教育的结合点, 把学生感兴趣的问题提示给学生。另外分子生物学课程中不乏经典的实验发现和重要技术发明,此时要从探索发现的角度剖析这些重要发现和发明产生的偶然性与必然性,使学生能够理解自然科学中的奥秘的发掘过程,学习科学家们的研究精神和方法,明白“授人以鱼”不如“授人以渔”的道理。
夜上海论坛 (3)教学资料的整合
通过将每节课的主要内容整理发给学生,让他们自己可以复习,提出问题后进行一一讲解。课堂上对幻灯内容进行选择性地研讨,引发学生进行课堂讨论,并安排学生组成兴趣小组,拟定题目进行分组讨论,最后在课堂上用幻灯讲解自己的观点,并将幻灯资料收集印发。
夜上海论坛 二、分子生物学实验教学改革
1.分子生物学实验教学存在的问题
夜上海论坛 分子生物学的理论性较强,如果实验内容安排过少不利于理论知识的理解,目前理论学时与实验学时的比例为2.5:1,如果进行系统实验需要更长的实验学时,分子生物学的实验试剂昂贵,实验周期长,一般高校都受到实验经费的限制,在此情况下,更需要高效地利用教学资源开展综合性强的实验。学生在课程实验过程中,经常反应出内容过于单一,系统性不强的问题。
夜上海论坛 2.分子生物学实验教学改革的方案
分子生物学实验是解析分子生物学重要理论知识的手段。随着社会各方面对学生动手能力、综合素质和创新能力提出了更新、更高的要求。生物专业本科学生的实验课程可以综合性实验为主,便于深入理解理论知识,在此基础上引入一些具有设计性的实验项目。通过开设综合性实验培养学生的综合分析能力、实验动手能力及查阅中外文资料的能力。通过开设设计性实验的目的在于着重培养学生独立解决实际问题的能力、创新能力、组织管理能力和科研能力。
夜上海论坛 (1)综合性实验教学方案改革
由于分子生物学与基因工程在实验方面有较多重复的内容,可以结合专业特点将分子生物学实验,基因工程实验和其他专业课程实验部分融合在一起,组合成有特色的生物专业综合实验。因为各个高校的生物专业各有侧重点,包括环境,食品,植物,防疫等诸多方向,通过结合专业方向将分子生物学与其他专业方向课程实验综合起来,最后提交综合实验论文。生物专业学习的科目较多,课业较重,想要学好学精必须投入大量精力,如果教师在教学过程中结合课程的交叉性,设立系统性较强的综合实验,便于学生在头脑中建立完整的专业框架。例如,食品发酵专业的综合性试验可以将:食品中几种重要工业微生物的分离纯化;微生物的PCR鉴定及扩增产物的回收;克隆及转化大肠杆菌实验;质粒提取及定性定量分析;蛋白质SDS-PAGE电泳;利用分离纯化的微生物进行发酵实验等内容结合在一起建立系统的涵盖分子生物学,基因工程,食品发酵的综合性实验课程。这部分内容主要结合的是专业基础课程和专业课程的实验,使学生真正体会学习到生物专业的应用性。
夜上海论坛 (2)设计性实验教学方案改革
设计性实验可由指导教师出题目、给方案、给实验目的要求和实验条件,由学生自己拟定步骤、自己选定仪器设备、自己处理数据。更进一步的设计性实验则是在指导教师出题后,全部由学生自己组织实验,甚至可以让学生自己选题、自己设计,在教师的指导下进行,以最大限度发挥学生学习的主动性。例如,通过不同的方法对蚕豆进行胁迫处理,然后检测某基因及表达水平的变化;或以原核细胞为主体,给予不同的条件处理,分析蛋白表达的变化等探究学习。虽然强调学生学习的自主性,但决不能放弃教师的指导和帮助。
综合性实验和设计性实验根据具体情况进行调整,但分子生物学实验课程与其他相关课程的结合对生物专业的学生更加系统地学习专业理论与技术是很重要的。
3.实验教学方法的改革
如果没有有效地利用方案,发挥方案的优势,使学生对项目产生浓厚的兴趣和主动性,实验可能达不到理想的效果。根据具体情况,引入多种教学方式,如建立分子生物学实验教学网络平台,及时交流实验经验体会,或者采用多媒体的教学方式,将原来死板、枯燥的实验原理变得生动、具体、形象、逼真。这种集声音、图像、动画及文字等与一体的多媒体教学方式也是生物学教学理想的教学方式之一。在实验教学过程中,教师在讲解时要有针对性地联系相关专业理论知识,以加深学生的印象。实验结束后不要仅仅通过实验报告和考勤评价学生的实验技能,而应根据其实验思路,实验操作,解决问题的能力,团队协作能力等方面进行综合评价。除此之外在暑假期间鼓励学生从事开放实验的训练,提高学生的实验技能,使实验教学质量能够不断提高。
分子生物学教学改革是一项系统的改革,涉及到很多相关课程。目前我们还处于摸索和实践的阶段,教师任重道远,需要不断提高自身业务水平,不断探索,不断实践,不断创新,不断总结,把教学工作开展得更生动活泼,更有效果,为国家培养出更多高素质的生物技术人才。
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夜上海论坛 [3]郑鸣,王永芬.分子生物学教学改革初探[J].郑州牧业工程高等专科学校学报,2008.
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夜上海论坛 关键词: 高等师范院校 分子生物学 教学改革
分子生物学是高等师范院校在生物学、生命科学、基础医学等学科开设的核心课程之一。本学科理论研究深,前沿性强,不但是生物学研究与教学的基础课,而且广泛应用于生物实验的各个领域。分子生物学主要研究蛋白质、核酸等生物大分子形态、结构及其相关性与变化规律的学科。分子生物学的理论体系演变发展步伐很快,也对高校的教学与科研带来了巨大的挑战。
高等师范院校的教学与一般高校不同,在科学研究与科学教育的同时还肩负着培养教师的任务。因此,各学科在教学过程中,不仅仅要把知识传授给学生,还要让学生掌握研究方法与教学技巧。高等师范院校在教学中更要重视学生知识的传承转向能力的培养。我国很多的高等师范院校都在推行教学改革,在分子生物学教学方面如何联系科学发展的实际应用与理论教学是高等师范学院在分子生物学教学改革方面所要研究的课题。高师院分子生物学教学改革实践要做好以下几点。
夜上海论坛 1.选好教材,加强专业英语教学
教材是学生学习与教师备课的基本资料,分子生物学在市面上的教材有很多,由于分子生物学的知识涵盖面广,不同的教材编写的侧重点不同。其中赵亚华老师编写的《分子生物学教程》,陈启民等主编的《分子生物学》,朱玉贤等主编的《现代分子生物学技术》在大学比较常见,这些都比较适合本科教育。各种各样的教材要求老师在选择教材时要根据时展特点、师范学校办学风格来综合考虑。很多学校在未经开会探讨的情况下,根据个别人的观点来购买教材,这是不合理的。在选教材方面也不能一味求新,新同学没有专业基础,选择既理论基础深厚,又能反映分子生物学新进展的教材是有效教学的前提。
分子生物学是门基础理论与科技前沿结合紧密的学科,在大学推行双语教学的今天,选择教材也应该搭配一本外文教材。开设一门分子生物的专业英语是必要的。如果师范院校学生的专业英语水平提高了,当走向社会,对提高我国的基础教育水平也有很大的帮助。在外文教材的选择上,各高校一般选择Gkarp的Cell and Molecular Biology,Robert Weaver的Molecular Biology,P.C.Turner的Molecular Biology。教材的选择也要根据学生的实际水平,选择与中文教材近似的外文教材,不能脱离实际,否则不但起不到提高学生专业英语水平的目的,反而会严重挫伤学生的学习积极性。
夜上海论坛 2.教学大纲的革新
进入了二十一世纪,教学设施已经有了明显的改善,很多学校仍然没有摆脱旧的讲学模式,经常是教师在讲台一味照课本或者讲义讲课,学生拼命地记笔记,有的老师甚至省去了板书。有的学校的多媒体教学设施甚至成了迎接教学评估的形式。这样的现象在高等师范院校更严重。在课程内容安排上,不仅要做到重点突出专业性,而且要与其他课程结合穿插,与生物化学、微生物遗传学、遗传学、基因工程等课程相互渗透、相互联系。在课堂上要把多媒体教学作为主要教学手段,可以制作课件,也可以留下几章让学生自学制作,课件可以在下课后拷贝给学生。这样既可以提高学生的学习积极性,又可以避免学生上课只顾记录笔记,而不注重听课与理解的传统教学弊病。老师在编写课件时还要做好与教育学理论的结合,并配合视频、图片、新闻等形象的、有时代感的元素,与学生互动。比如原核生物和真核生物的染色体结构、原核生物的转录、DNA的复制、蛋白质的合成、基因克隆等,用形象的图片与视频效果要比看教材好得多。
夜上海论坛 3.加强教师的定期培训
高等师范院校肩负着培养教师的责任,所以师范学校的教师既是老师又是学生。教师在教书育人的同时还要加强自身的学习,不但要学习专业知识,而且要加强教学方法与水平的学习。教学改革在现实层面首先改革的是教师,加强对教师的专业培训,提高政治思想水平,强化对教师的科学管理,这些都是高等师范院校要重视的。分子生物学领域知识更新快,发展迅速,而且分子生物学最突出的科研成果一般都发表在外文期刊上。教师提高英语水平与计算机应用水平,加强随时关注分子生物学领域发展动向的意识,并将本学科相关的新概念、新思路和新成果等内容引入课堂,给学生提供一些能够接受的,难度适中的文献,可以与学生一起开阔视野、一起提高。另外,教师人格与教学风格对学生影响也很大,不但能影响到学生对分子生物学的理解,而且能影响到学生以后的教学风格的成型,注意语言与修养的培养,也是高等师范院校在教学中要注重的。
夜上海论坛 4.改革教学模式,强化实验教学
在继承传统的教学方式严谨的优点的同时,在课程上到一定阶段,学生对分子生物学有所了解后,在教学方式上可采取课堂讨论等互动教学方式,同时将新知识、新进展作为专题让学生自己研究了解,并作出总结在课堂讨论。互动式教学可以将分子生物学理论细分,让学生分组作深入探讨,以提问回答的形式由老师引导完成学习,彻底改变传统教学模式枯燥的特点。
高等师范院校教学改革是提高教学质量的关键,也是培养优秀教师的前提,不仅体现在分子生物学课程中,而且涵盖了教学的各个方面。不断地改革意味着不断地突破,这样才能培养出符合时代要求的教师。
参考文献:
夜上海论坛 [1]诸葛强.改进《分子生物学》教学效果的探讨[J].中国农业教育,2004.3:37-38.
关键词:生物工程类 分子生物学教学 改革初探
夜上海论坛 中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2014)02(a)-0053-02
夜上海论坛 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。
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
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
2.1 优化教学内容
夜上海论坛 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。
夜上海论坛 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。
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
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
夜上海论坛 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。
关键词:高等师范院校;分子生物学;课程改革
作者简介:梁卫红(1968-),女,山西祁县人,河南师范大学生命科学学院,副教授;杨献光(1980-),男,河北邯郸人,河南师范大学生命科学学院,讲师。(河南 新乡 453007)
基金项目:本文系河南省高等教育教学改革研究省级研究项目(项目编号:2012SJGLX134)、河南师范大学教学研究基金重点项目(项目编号:521751)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)01-0110-02
夜上海论坛 分子生物学是一门从分子水平研究生命现象、生命本质及其规律的科学,以1953年Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型为标志,分子生物学作为一门独立的学科诞生。该学科的最大特点是发展迅速,并在生命科学领域与其他学科融合交叉,对现代生物学发展的影响越来越广泛和深刻,因此分子生物学在生物学基础理论的学习中占有重要地位。目前很多高校的生物科学、生物技术、生物制药、生物工程、药学、环境科学等专业,都将“分子生物学”作为本科生的必修专业基础课或专业主干课,重视“分子生物学”教学已成为生物专业广大师生的共识。本文结合近年来河南师范大学本科分子生物学的教学实践,就分子生物学的课程体系安排、教学模式等方面进行了探索和分析。
夜上海论坛 一、课程教学内容体系改革
“分子生物学”的主要内容包括生物大分子的结构与功能、基因表达与调控以及技术方法等。通过对本课程的学习,要求学生掌握核酸、蛋白质等生物大分子的结构和功能,理解遗传物质的复制、转录和翻译过程及其分子机制、基因表达调控的基本模式、遗传物质突变、修复和重组的机理,了解分子生物学基础实验原理和应用。为在有限的学时和条件下,使学生理解抽象的分子生物学理论和基础实验原理,笔者从以下方面进行了改革和尝试:
夜上海论坛 1.课程在培养方案中的定位
从学科角度来讲,分子生物学涵盖面广、学科内容更新快,与“细胞生物学”、“生物化学”和“遗传学”等生命科学主干课程有一些交叉,所以在开设该课程时,需要充分考虑学生的接受能力。在本校生物专业2005年的本科生培养方案中,该课程为36学时,在大四第一学期开设,设定为生物技术和生物科学专业的必修课,水产养殖专业的选修课,实际开设时间是在学生教育实习之后11月到来年的1月,共9周,每周4学时。在教学中,笔者发现虽然在大四开设时,学生已经具备了预修课程的专业基础知识,但是由于95%以上的大四学生在这学期复习考研,而“分子生物学”又是许多生物专业硕士生入学考试的必修课,学生普遍反映该课程开设晚,学起来感觉时间紧、压力大。鉴于此,在2010年的本科生培养方案中,分子生物学改在大三第一学期,以每周2学时的方式面向生物科学、生物技术和水产养殖三个专业开设,这样学生可以在一个完整的学期内学习这门课,拥有了较为充裕的时间,系统掌握“分子生物学”基础理论,从反馈意见上看,学生非常认同这样的改革。
2.课程体系的制定和完善
本校生物专业本科“分子生物学”的教学体系自2005年以来进行了三次调整,第一次是从2005年起,采用了双语教学的模式,主要原因是当年本校面临本科教学评估,双语教学已经列为本科教学质量评估的观测指标之一,为使生物技术专业的课程的双语教学授课率达到15%,综合各方面因素,“分子生物学”双语教学成为一个试点。为开展人才培养模式的改革创新,“分子生物学”课程尝试采用双语授课形式,旨在提高大学生专业英语水平和直接使用英语从事科研的能力。但是当时适合高等师范院校本科生使用的原版分子生物学教材很少,几经筛选,本校最终将《Instant Notes in Molecular Biology》作为学生的教材。该书以24个专题的形式讲述细胞与大分子,蛋白质和核酸的特点,染色体结构,DNA的复制、损伤修复和重组,基因表达调控,分子生物学常规技术,每个专题相对独立,简洁易懂,但是系统性和深度尚有欠缺,难以适应学生考研的需求,所以在教学中,教师需要补充大量内容,因此无论教还是学,这本教材在使用中的缺陷都比较明显。鉴于此,自2009年起,本院选择了《现代分子生物学》作为教材,首先考虑该书由著名学者朱玉贤等编写,是“十一五”国家级规划教材,其次该书也是多所学校分子生物学考研复习的推荐参考书。该书在编排上分11章,从染色体与DNA,生物信息的传递,分子生物学方法,基因表达调控,疾病与人类健康,基因与发育,基因组与比较基因组学等方面介绍分子生物学基础理论和技术,在教学中,结合学生的实际情况,笔者并未完全按照该书的内容讲授,有些与生物化学、细胞生物学重叠的内容采用略讲方式,而有些内容则在教学中进行了补充或删减,例如:本教材中DNA修复和转座部分的内容薄弱,脉络不清晰,笔者主要依据《基因的分子生物学》进行了补充,而该书中一些与分子生物学主线关联不紧密的部分,则进行了删减,2012年,本校在多年教学经验积累的基础上,结合本科生的特点,出版了《普通分子生物学》一书,以易教易学作为编书的出发点,参考了多部目前国内外主流的分子生物学教材,构建了一个重在基础、兼顾前沿、简洁明了的体系,全书分6章,介绍了DNA的结构和复制,RNA的结构和转录,蛋白质的生物合成,基因表达的调控,分子生物学研究方法。该书在结构上分为三个模块,即基因组的维持、基因组的表达和调控、分子生物学技术,方便学生对学科体系的整体认识。
3.课程内容的优化
分子生物学是从生物化学分化延伸出来的一门独立的学科,一些内容和生物化学有较多的联系或重叠。但是分子生物学有自身的学科特点,突出对生命现象分子本质的解析。由于本校生物专业的“分子生物学”课程是在“生物化学”之后开设的,在课程教学中,任课教师通过讨论,对教学内容进行了分析,确定了两门课的侧重内容,在注意系统性的前提下,着重讲解教材的重点与难点,例如:在“生物化学”中已经有较大的篇幅讲述生物大分子的结构,在“分子生物学”课程中将略讲,教师在讲解复制、转录和翻译等过程分子机制时,以温故知新的方式,将基础知识和基本概念进行要点概括,借此为下一步的教学做铺垫,并检测学生的背景知识掌握情况,这种教学方法不仅得到了学生的广泛好评,而且使学科特点在教学中更加突出,专业课教学学时分配更加合理,起到了引导学生关注专业基础知识关联性的作用。
夜上海论坛 4.课程设置的调整
鉴于本校生物专业学生普遍有考研的需求,学生对“分子生物学”的教学要求高,希望能更贴近考研的要求,所以在2010年的培养方案中,分子生物学采取了分级、分段开设的方法,在大三面向所有专业开设的“分子生物学”,教学重点放在系统性和基础性上;在大四以选修课的形式开设的“高级分子生物学”,旨在通过教学促进学生提高专业基础理论的综合能力,在学科的深度和广度上做进一步的扩展,不仅补充了最新的国内外分子生物学前沿和热点内容,而且选择一些重点科研院所的考研真题进行剖析,引导学生完成拓展和提高。调查显示,学生普遍赞同这一课程改革方式。
二、课程实践环节与理论环节的有效衔接
夜上海论坛 实践教学是“分子生物学”课程的重要部分,但是由于条件所限,目前本校生物专业的“分子生物学”课程仅开设了理论课,实验课尚未开设。为解决这一问题,在理论教学中通过对教学内容的分析,尽最大可能的将基础理论的讲授和分子生物学基础实验相结合,坚持既要使教学沿着课程的主线进行,又要努力使实验技术的介绍与理论课教学合理的衔接的原则,一定程度上弥补了实验教学的不足,旨在通过课堂教学,使理论和实验教学融为一个有机的整体,一些代表性的分子生物学技术的原理和方法按照表1所示的安排在基础理论部分的讲解中进行了介绍。
作为任课教师,要使课堂教学精彩,还应深入科研第一线,这样才能利用科研和生产实践中的例子丰富课堂教学内容。[1]尤其是分子生物学这样更新快的学科,教师必须了解和准确把握学科发展方向和前沿热点,将自身科研实践中的经验、体会和感悟传递给学生,激发学生的对科学研究的热情,调动学生学习积极性。值得注意的是,专业课教学要充分发挥学生在学习过程中的主体作用,努力提高他们的分析能力、综合能力和创新能力,引导学生将理论知识和实验技术内容有效的融合,在教学中采用了一些方法来激发学生的学习兴趣和主动性,例如:每节课之后有要点回顾和知识链接提示,留给学生较为宽松的时间进行复习和延伸学习;设置一些与本节课内容有关的基础题、提高题、实验分析题,安排学生课下自行选择完成,以便学生检测学习掌握的情况,及时将知识梳理归纳,增加了学习过程的开放性和自主性。
夜上海论坛 三、教学模式的探索和实践
夜上海论坛 双语教学作为一种的新的教学模式,顺应了国家培养复合型人才的要求,也是考评学校教学质量和水平的一个重要指标。[2]2005年本校生物专业的“分子生物学”课程作为第一批教学模式改革的课程,率先采用了双语教学形式授课,一方面是出于本科教学评估的要求,另一方面也是专业课教学模式的一种尝试和探索。从2005至2008年的实践和学生反馈意见上看,双语教学作为教学改革的一种探索是值得肯定的,调查显示,92%的学生认同和赞成双语教学,认为通过使用原版英文教材和全英文课件,感觉学习“分子生物学”并没有开课前想象中的那么困难,通过学习,理解和掌握了学科知识体系,专业英文的阅读能力得到较大的提高,对专业词汇有一定的积累,很有成就感,对这门课更有兴趣了。从任课教师的反馈意见上看,由于难以找到合适的教材,所以在备课上需要下更大的力气,充实教学内容,不少教师在教学中信心不足,担心由于缺乏专业英文口语训练,造成专业术语的发音错误等问题。所以实际上,本校生物专业分子生物学开设的动因主要来自学校本科教学评估的要求。[3]笔者认为,双语教学的有效实施尚需从课程体系、师资培训、评价机制等多方面予以保证。[4]双语教学并没有固定的模式可循,需要从实际出发。
鉴于目前双语教学可用教材有限,选择适合的原版教材存在较大的困难,而分子生物学课程内容更新快,内容多,为适应绝大多数学生的考研难度需要,2009年以来,本校生物专业“分子生物学”选择了中文教材授课,将教学的重点放在系统性、基础性和前瞻性上,每年的授课内容至少更新30%,从学生的反馈意见上看,这一调整更加贴近学生的需要。这些年来的“分子生物学”课程改革实践也使本校认识到无论是常规教学还是双语教学形式,从学科特点、学生基础、师资条件等因素出发,制定合理的教学方案,提高教学质量,服务于人才培养这一目标才是课程改革的出发点和最终归宿。
参考文献:
[1]郑用琏.课堂的“磁力”来自哪里[J].中国高等教育,2004,(8):36-38.
[2]教育部“关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见”[Z].2007.
关键词:生物工程专业;分子生物学;双语教学
夜上海论坛 中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)38-0181-02
夜上海论坛 在生物学领域推广双语教学,这是面对日趋激烈的国际竞争和教育全球化趋势、提高我国高等教育竞争力和全面提升素质教育的必然要求,也是贯彻科教兴国战略和培养具有国际竞争力的创新性生物学人才的客观需要。为了适应这一新形势的需要,我们近年来在生物工程专业开展了分子生物学双语教学的探索,取得了一些成绩,并积累了一定的双语教学经验。
夜上海论坛 一、分子生物学适合开展双语教学
目前,普通院校的多媒体等教学条件有了较大改善,网络教学资源也变得日渐丰富,这些都为分子生物学的双语教学提供了有力的硬件支持。同时,随着生物学的快速发展,越来越多的高层次生物学人才走上了普通院校的讲台,一定程度上为普通院校分子生物学的双语教学提供了师资保障。
夜上海论坛 根据教学大纲的要求,我校《分子生物学》课程的双语教学开设时间为大三第二学期,但统计表明此前仅50%的学生通过国家大学英语四级考试,学生总体英语水平偏低,尚未满足全英文教学的要求。如果这时对《分子生物学》课程进行全英文教学,会让相当一部分学生难以接受复杂的分子生物学知识,使得学生不仅英语没长进,专业知识也是一知半解,最终导致全英文课堂教学流于形式而达不到应有的教学效果。
夜上海论坛 采用全中文讲授分子生物学课程显然不能满足当今社会对分子生物学尖端人才的要求。试想,在分子生物学飞速发展的今天,如果学习者只懂母语而不懂英语报道的学科发展、学术成果等,又如何跟踪学科的最新进展呢?总的来说,教学师资、学生的英语水平以及分子生物学发展的需要,都决定了《分子生物学》课程符合开展双语教学的学科和课程特征。
夜上海论坛 二、分子生物学双语教学的初步实践
我校生物工程专业是湖南省重点资助专业,笔者自2012年开始对本专业的分子生物学进行了双语教学尝试,现将初步教学实践分述如下:
1.教学大纲的调整和教材的选用。鉴于分子生物学双语教学与全中文授课的差异,我们首先重新修订了《分子生物学》双语教学大纲,并对教学内容和教学进度做了适当调整。在绪论中增加了分子生物学常用专业英语词汇介绍,以弥补学生专业英语词汇量的不足。同时,分子生物学双语教学的关键问题之一是要选用一本合适的英文版教材,因为原版英文分子生物学教材常常令学生感到晦涩难懂。因此,笔者编写了对原版教材加以注释的讲义,以保持英文的“原汁原味”,兼容中英文教材的优点,对分子生物学专业术语和词汇增加中文注释,书后辅以中英文词汇对照表,每章开始部分增加中文概要,以方便学生理解和掌握教学要点。从多年的分子生物学双语教学实践来看,使用效果比较理想。
夜上海论坛 2.循序渐进的教学过程和多样化的教学方法相结合。在进行分子生物学双语教学过程中,鉴于刚开始时大部分学生都感觉有一定的难度,我们在最先常采用英文板书与中文讲授为主相结合的方法,用英文讲授那些较为浅显易懂的内容,而重点和难点以及那些用英语解释太复杂而汉语解释又显得简洁明了的内容,则用中文讲解。当学生的专业词汇量逐渐扩大和英语水平慢慢提高,尤其是待学生逐步适应以后,再不断提高英语讲授的比重,最后过渡到以英文教学为主。对于分子生物学的一些实验技术等案例教学一般也采用中文的方式。通过循序渐进的教学过程和多样化的教学方法,能有效提高分子生物学双语教学的实际效果,进而避免双语教学流于形式。
3.运用多媒体等现代教学手段加大课堂信息量。我校《分子生物学》总共56学时,采用双语教学后并没有增加学时,全英文版的书面材料和中英文双语讲授使得教学进度缓慢,不仅让教师的课堂授课量受到影响,难以按时完成教学任务,也常常让学生接受的信息量偏少。对此,本人在钻研教材和相关教学参考资料的基础上,精心制作好多媒体英文课件,课堂上借助于PPT的使用,不仅让课堂教学内容变得丰富与生动,也可大大增加课堂教学的信息量;同时,还可以节省大量的板书时间,适当加快课堂教学节奏,保证按时完成教学进度和教学任务。课后将PPT课件及时传到班级QQ群共享,以方便学生课后学习使用。
4.注重课后双语练习,改革考核方式。分子生物学双语教学实践既是对教师的挑战,要敢于担当,同样对学生亦是一种挑战,要勇于面对。由于受教学大纲的要求限制了双语教学的课堂教学时数,这必然要求师生在课内外都要多花时间和精力。一方面教师课后要精心备课答疑,构建习题库上传到班级QQ群,供学生课后复习交流使用;另一方面学生课后要及时预习、复习巩固课堂所学知识。我们经常要求学生课后阅读或翻译教师指定的英文参考资料来巩固复习专业术语以及一些相关的专业知识。每次上课前,教师安排一定时间对上次作业情况进行检查点评,由复习旧课要点导入新课的教学内容。我们不仅注重课内外的双语练习,还结合分子生物学双语教学的特点调整了课程考试形式,如采用中英文结合制定期考试卷(英文占40%以上),其中,填空、名词解释及选择等题型部分用英文制卷,并要求部分题目用英文解答。
夜上海论坛 三、加强分子生物学双语教学的有效措施
夜上海论坛 综上所述,目前分子生物学双语教学中普遍存在的问题主要表现在:高素质双语教学师资队伍欠缺,教学方法陈旧;学生对双语教学方式的兴趣不浓厚,不及时熟悉英文教材;双语教学管理欠科学、教学考核手段传统单一。总之,分子生物学双语教学的质量有待进一步提高,具体措施如下:
夜上海论坛 1.加强分子生物学双语教学师资队伍建设,不断提高授课教师英语水平。要想取得分子生物学双语教学的预期教学效果,首先就要有一支专业能力和英语水平都较强的教师队伍。为了分子生物学双语教学教师的英语水平,一方面现有双语教学主讲教师要积极主动参与外语培训,可以由学校有计划地安排相关教师到双语教学经验丰富的学校参加教学观摩,或分批选派双语教学教师到相关外语学院进修,或聘请教学经验丰富的外语教师进行口语训练,有条件的学校还可以把教师送到国外培训,以提高其英语授课水平。另一方面学校要积极创造条件引进双语教学师资,如采取相对优惠的政策以吸引国外留学人员来校任教,或邀请相关国外专家学者承担部分双语教学课程,如我校在2013年邀请湖南省海外名师、美国卫生研究院研究员肖调江教授为生物工程专业2010级本科生讲授遗传学课程,相关双语教学教师通过全程观摩教学,较大地提高了双语教学能力。
夜上海论坛 2.加强分子生物学双语教学用教材的管理,保障双语教学因材施教。针对普通院校目前双语教学存在的主要问题,分子生物学主讲教师应该尽可能选择通俗易懂与国际同步的最新教材,条件允许的尽可能结合学生实际编写双语配套教材,如与原版英文教材配套的讲义,辅以相应习题讲解,并上传至班级QQ群以及教师教学空间,以方便学生课后随时参考和学习。同时,针对地方本科院校学生英语基础普遍较差的现象,主讲教师还可以制作授课视频和收集相关音像资料等辅助教学材料,并将课题组成员的上课过程进行录像,方便学生课后自学,进一步提高学生的英语听说能力。
3.改革传统教学方法,实现分子生物学双语教学手段的多样化。同母语教学一样,教学方法和手段也是实现分子生物学双语教学教学目的的重要保障。教学方法的发展变化主要体现在教学方法的综合化、教学手段的媒体化和主体化。鉴于目前分子生物学双语教学的课时严重不足,一方面,双语教学的主讲老师要努力提高传统课堂教学的效果,如及时与学生交流、沟通,了解他们的学习兴趣、效果以及学习过程中所遇到的主要困难和相关要求,以提高双语教学效果。另一方面,主讲老师还应该充分利用QQ、微信等网络资源,与学生及时开展网络答疑等教学互动,这样既可以及时掌握学生的课堂学习效果,也有利于教师及时把握教学方法,对于教学过程中的共性问题进行分析总结,进一步提高双语教学效果。
夜上海论坛 4.加强分子生物学双语教学的管理与支持,为双语教学提供制度保障。为有效提高分子生物学双语教学的教学效果,普通院校尽管师资等多方面条件受到一定限制,也应该创造条件保障双语教学的顺利开展。首先,加强双语教学管理,制定切实可行的教学制度,及时检查督促双语教学主讲教师按双语教学大纲完成相关教学任务,教学过程不“缩水”,不流于形式;其次,适当加大双语教学课程学时,保障双语教学主讲教师有相对充裕的时间完成教学任务;再次,建立激励机制,如适当提高双语教学的工作量、支持和鼓励制作双语教学多媒体英文课件、在业绩考核等方面给予政策倾斜、加强对双语教学教师的调查评估与沟通,以充分调动双语教学教师的积极性。
提高普通院校生物工程专业分子生物学双语教学任重而道远,我们将通过不断学习提高自身的理论认知水平、掌握新的知识和教学方法,为学生提供更好的教材,在学校与系部的大力支持和鼓励下,在教学实践中不断改进课程教学体系,进一步提高分子生物学双语教学质量。
参考文献:
[1]教育部.关于印发《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》的通知(教高[2001]4号)[S].
夜上海论坛 [2]潘家祯.“双语教学”的内涵及其思考[J].化工高等教育,2003,(3):48.
运用分子生物学实验技术探索生命科学的奥秘,构建完善的实验教学体系是分子生物实验学教学的重要任务,在传统的教学模式下,分子生物学实验教学需要配合实验室的建设以及实验资源的配置情况,既缺乏有效的实验教学方法,又没有形成独立的分子生物学实验教学体系,对分子生物学实验教学的效率也产生了较大的影响,所以需要通过有效的途径促进分子生物实验教学体系的完善,促进其教学效率的提升。
夜上海论坛 一、分子生物实验教学存在的问题
夜上海论坛 1.实验室以及实验资源有限
夜上海论坛 分子生物学是一门新兴学科,因此在高校教育活动的开展方面仍然会受到诸多因素的影响,其中最重要的就是资金的投入。当前,高校在分子生物学实验室的建设方面投入的资金十分有限,与其他经典学科相比显然更少,但是分子生物学实验对于实验室以及实验设备都有较高的要求,很多设备都需要从国外进口,价格十分昂贵,很多高校在资金的负担方面都有很大的压力,因此也影响了分子生物学实验教学的效率。
夜上海论坛 2.缺乏足够的实验技术人员
分子生物学在我国教育体系中的起步时间相对较晚,所以相关的教学人员和技术人员的数量十分有限,很多高校在分子生物学实验教学方面都需要聘请专门的技术人员,而人员的缺乏也成为了限制分子生物学实验教学的另一个重要因素。虽然我国教育机构也在积极培养分子生物学的专业技术人员,但是人员的数量以及其成长速度,都无法满足当前分子生物学实验教学的需求,不能保证分子生物学实验教学的有效开展。
夜上海论坛 3.教学内容的设置缺乏科学性
夜上海论坛 分子生物学是一门跨学科的综合性教育课程,因此其教学内容涉及到生物、医学以及药学等多个领域,这就涉及到知识的连接性与渗透性,因此在分子生物学实验教学的内容设置方面,需要考虑其综合性。但是从当前分子生物学实验教学的内容设置方面来看,显得较为单一,往往只是集中在某个领域,缺乏对实验教学系统的考虑,而且没有形成科学的实验教学评价体系,对于分子生物学实验教学的效果无法做出准确、科学的评价,无法为后续教学活动的开展提供必要的依据。
二、分子生物学实验教学的改进策略
夜上海论坛 1.加大实验室和实验设备的资金投入
高校现有的实验室设备和资源无法满足分子生物学实验教学的需求,因此需要加大实验室以及实验设备的资金投入,积极引进国外先进的实验设备,提高分子生物学实验的精准性,才能提高分子生物学实验教学的有效性。同时,为了保证分子生物学实验教学的有效开展,需要加大相关技术人员和实验教学人员的素质培养,为分子生物学实验教学的有效开展提供足够保障。
夜上海论坛 2.完善分子生物学实验教学的内容
根据分子生物学的特点以及教学大纲的要求,在注重分子生物学常规实验内容的基础上,适当加入更多可以凸显专业特色的实验教学内容,如大肠杆菌活化、质粒DNA提取等,注重分子生物学与其他相关学科的结合。同时在实验教学的选取方面,要考虑到学生对于知识的掌握程度,由浅入深、循序渐进,使学生可以参与到实验中,并且感受分子生物学的神奇,才能激发学生求知的欲望,获得良好的学习效果。
夜上海论坛 3.创新实验教学方法
为了提高分子生物学实验教学的有效性,需要改进传统的教学方法。分子生物学实验教学中包含很多复杂的实验,学生理解和记忆的难度都较大,如果教师仅仅采用示范和讲解的方法,显然无法给学生留下深刻的记忆,因此要对现有的实验教学方法进行必要的调整,使每个学生都可以参与到实验中,亲自操作和演示,也可以在教师的指导下由学生自行设计实验方案,这种方法可以激发学生的兴趣,同时也有利于培养学生的自主学习能力和研究能力,对于提高学生的综合实验能力有较大的帮助。
夜上海论坛 4.构建科学的实验教学评价体系
夜上海论坛 对实验教学的结果做出准确、客观的评价,可以了解学生的学习情况以及对知识的掌握情况,同时也可以为后续教学活动的调整提供必要的依据,有利于提高实验教学的针对性和可操作性,促进分子生物实验教学改革的不断深化。
夜上海论坛 关键词:分子生物学;课程设计;教学评价;探索
分子生物学是在分子水平上研究生命现象与生命本质的科学。作为生命科学的共同语言,主要阐明生物大分子的结构、代谢途径、调控机制以及人体各种生理和病理状态的分子机制,是推动新的诊断、治疗和预防方法。对于中西医结合医学生而言,学习医学分子生物学,不仅是为未来的专业课的学习打下基础,也为将来的工作和继续深造学习提供知识储备。学生在学习时靠死记硬背,缺乏对知识的思考,不能将分子生物学的知识和临床学科的内容进行横向联系,导致基础理论知识和临床实际应用严重脱节。这无疑更不利于优秀的中西医结合人才的培养。因此,针对目前社会对高素质中西医结合人才的要求,必然需要我们针对中西医结合专业的特点,优化分子生物学的教学内容,探索有效的教学方法,以激发学生的学习兴趣,强化学生对知识的记忆,培养学生将理论知识应用到其他课程学习及今后临床工作中的能力,真正发挥分子生物学在医学研究领域的重要作用。
一分子生物学课程教学的总体设计
分子生物学作为医学临床和科学研究的基本工具,发展速度快、应用广泛。根据中西医结合人才培养的目标与要求,以“理论适度,突出应用”为原则,优化教学内容,对教材内容进行更新、精简和重组。同时对教学学时加以调整,做到重点主要讲,拓展自学为主,并且改变教学模式,采用多种教学方法。
(一)教学内容整合和优化
夜上海论坛 分子生物学内容改革主要是以基础知识为主体,积极反映本学科发展的新动向、新进展,力求做到“少而精”,由浅入深,循序渐进,既注意层次分明,又注意知识的连贯性及实用性。拟对教学内容包括以下几点更新和优化。目前我校采用的《分子生物学》教材是第八版《生物化学与分子生物学》,之前采用过新世界中医药院校创新教材《分子生物学》第一版。中西医结合专业分子生物学大纲要求授课内容包括绪论、基因与基因组、DNA的生物合成、RNA的生物合成、蛋白质的生物合成、基因表达与调控、基因工程与癌基因。在培养设计中,《分子生物学》一般在《生物化学》之后学习。为了增强知识的连贯性和整体性将原来基因与基因组这章的内容与基因表达调控内容进行整合,重点介绍基因的结构,病毒、原核和真核生物基因组的特点。原癌基因和癌基因这章的内容,适度减少,原因是为了适应当前知识的更新,在此处只做基本概念的介绍,同时,提醒学生要紧跟科学发展,追踪相关知识的更新。其他章节适度增加科学研究的新进展,而教学内容基本不变。除此之外,需要对一些章节的知识进行更新。例如基因表达牵涉到遗传学和表观遗传学的内容,尤其是表观遗传学是近几年生命科学研究的热点,其对基因表达的调控涉及生殖发育、环境适应和疾病的产生。而目前《分子生物学》的“基因表达调控”一章只介绍了“原核生物的表达调控”和“真核生物表达的调控”两节内容,没有表观遗传学的内容,应予以适当添加,考虑到学时的限制,我们拟在表观遗传学的基本概念、调控方式和研究策略上做简单的概括性的介绍。另外,在目前的分子生物学研究中,常常牵涉到基因组学的研究,其内容涉及海量的生物学信息的推导和计算。例如引物设计、测序比对、同源分析、表观遗传位点分析和组学研究分析等等。这就牵涉到一个重要的工具学科—生物信息学的学习。但是目前许多中医类院校忽视对此内容的学习。考虑到此学科的难度,我们拟简单介绍生物信息学的基本内容和常用的生物软件的用途及使用方法,为他们在以后的工作和研究中打下基础。再而,细胞通讯和信号转导是目前中医药科学研究重点强调的内容,但目前本章的学习内容主要在强调基础知识,忽视了与科研和临床实际问题相结合。因此在本章中,我们拟整合和提炼基础知识,重点讲授与常见生理病理(例如糖尿病、细胞凋亡等)密切相关的信号转导通路。
夜上海论坛 (二)课时的合理分配
分子生物学是从分子水平探索生命现象、生命活动的规律和本质的一门学科。因此,学习的内容牵涉到蛋白质、核酸等分子。本科阶段的教学目标是通过本课程的学习,使学生掌握分子生物学的基本理论、基本技能和最新进展,并特别注重与基础医学和临床医学的结合,从而为学生进一步学习其他专业课程和开展医学研究工作奠定医学分子生物学基础。因而,在课时分配上注重对基本理论和基本技能的侧重。安徽中医药大学中西医结合专业分子生物学的总学时是36学时,其中理论27学时,实验时。理论学时中,绪论1学时,基因与基因组2学时,DNA的生物合成•4学时,RNA的生物合成4学时,蛋白质的生物合成4学时,基因表达与调控4学时,基因工程6学时和癌基因2学时将原来的DNA生物合成的4学时变为5学时,原癌基因与抑癌基因由2学时变为1学时。原来的基因表达调控由4学时变为6学时(将基因与基因组的内容整合到基因表达调控章节之前)。实验学时的分配没有变化,PCR技术应用3学时,核酸的制备和测定6学时。
夜上海论坛 二教学方法的革新
在教学过程中我们要根据教学内容采用一定的教学方法,这主要是由于不同的教学方法都有其适用性,而教学方法本身不存在绝对的优劣。《分子生物学》各章内容都有其关键知识点,而每一知识点都有其特点,任何单一的教学方法对每一关键知识点而言并不总是最适合的。学生有了实际的参考的物质加以想象后就很容易理解这些抽象的知识要点,再进行理解记忆就变得相对简单了。且有了这样的类比经验可以启发学生产生更多的想象,让这个分子生物学的某些知识变得简单易懂。归纳和总结一直是医学基础课学习的重要方法。分子生物学的许多概念、分子结构特点和反应过程比较相近,学生易于混淆。例如,重叠基因与重复序列、启动子与增强子等。诸如这类概念或化学过程相近的知识点,关键是使学生掌握两者的相同和不同点,因此对比归纳式教学方法就有其优越性。教师通过对有联系的知识点的对照归纳分析,有助于突出重点、易化难点,有助于将知识条理化、系统化,使学生把握住知识点内在的联系和区别,达到认识其本质的目的。基于上述原因,对优化后的各章关键知识点,采用不同教学方法如类比联想、归纳比较、引导启发和理论联系实际等方法进行讲授,比较各教学方法在此知识点的适用性和优劣性,最终优化出一套适合中西医结合临床专业多元教学方法体系。
三紧密联系临床实际应用
夜上海论坛 分子生物学学习的目的是为临床服务的,因此在教学上需要多联系实际的医学问题,即理论联系实际的教学方法。例如,在讲授DNA是遗传信息载体的时候,可以将DNA指纹联系到实际医学的基因诊断和基因治疗;在基因表达调控中,将遗传学(单基因与多基因遗传病)和表观遗传学调控,如DNA甲基化(组蛋白修饰)的表观遗传调控与心血管等疾病联系在一起;在癌基因与抑癌基因内容时,可以将临床实际遇到的癌症的遗传特点和检测方式中加以引入。通过这种和实际的医学诊断和治疗相结合的方法使学生认识到学习内容可以直接解决实际的健康问题,将极大地调动学习热情和兴趣,提高学习效果。四建立科学合理的评价体系为了提高学生的质量,使其更能适应社会需求,安徽中医药大学积极进行教学改革,要求转变教育思想,改变以前课堂教学的形式和对学生的评价体系。为此,在中西医结合专业分子生物学的评价体系中,初步建立形成性评价。评价体系主要包括考勤(10%)、课堂问题(20%)、每章科学问题讨论(20%)和试卷成绩(50%)课堂提问主要是每次课教师准备三个问题,让学生回答,根据回答情况,进行评分。每章科学问题讨论采用PBL形式,分组完成,最后给于评价。这种方式实施极大的调动学生的积极性,根本上改变之前仅依靠期末试卷带来的学生惰性式学习习惯,培养了学生的学习兴趣,课堂气氛活跃,学生课下投入的时间大大提高,学习的自主性和能动性都得到大大增强。和一些形成性评价相似,课时、场地的限制和教师与学生比例失调限制了这种评价体系的实施。五结语分子生物学是生命科学的分支,是中西医结合临床医学生必须熟练的基本知识和基本技能。在分子生物学的教学过程中,要密切联系临床的实际应用,及时联系科学研究动态,才能激发学生的学习兴趣,培养学习的积极性和调动学生自主学习的能力,使他们不仅能现在掌握分子生物学的基本知识,还能在未来工作中继续跟踪医学分子生物学的发展,适应社会对新型中西医结合专门医疗人才的要求。
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关键词:医学分子生物学 实验教学 教学改革 综合性实验
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2014)02(a)-0037-03
夜上海论坛 21世纪以来,随着人类基因组计划的完成,医学分子生物学作为分子生物学的重要分支得以迅猛发展,其理论与技术早已广泛渗透到生命科学的各领域,同时也成为横跨基础医学与临床医学的桥梁课程。我校于2003年为医学本科生开设了医学分子生物学理论课的教学,实验课的教学由于经费、场地、仪器等因素的限制,仅针对检验专业学生开设,其教学任务由医学基础研究中心医学分子生物学实验室承担。通过多年的教学实践和摸索,我们在现有的条件和办学特色定位下及实验教学基础上,针对检验专业本科生教育的特点,于2011年起,我们对医学分子生物学实验课教学改革进行了初步探索,以期促进本学科实验教学工作的发展,达到提高教学质量和培养学生综合实践能力的目的。
夜上海论坛 1 医学分子生物学实验教学的重要性
夜上海论坛 医学分子生物学主要致力于阐明生物大分子结构、功能、调控机制以及人体各种生理和病理状态的分子机制[1]。这些内容十分抽象而无直观的实体,其中所涉及到的生理、生化过程,学生仅从书面上是无法进行形象化的观察和认知。因此,作为一门实践性和应用性很强的学科,实验教学在医学分子生物学整个教学过程中占有重要地位。通过实验课的学习,不仅能验证课堂上所学到的理论基础,增强学生对知识的理解和掌控能力,而且能够激发学生的学习兴趣,培养学生发现问题、分析问题和解决问题的实际能力。
2 对医科生全面推行医学分子生物学实验课教学的改革势在必行
医学分子生物学是生命科学发展中最重要的前沿学科之一,其发展依赖于反复的实验验证,故具有实验性强的特点,分子生物学实验技术正深刻地影响着医学的各个分支领域。因此,对省属医学院校各专业的本科生来说,掌握分子生物学技术的基础理论和基本的实验方法非常重要。提高学生的动手能力、培养应用型人才,对广大医科本科学生、研究生和青年教师而言显得越来越重要。培养应用型人才成为目前教育教学改革的趋势[2]。因此,实验课的教学内容应该更加结合临床实际,除了基本的分子生物学技术,注重增加医学应用和前沿的内容。
夜上海论坛 特别是从2012年起,国家对大学本科教育经费的投入大幅度增加,体现了国家对高等教育的高度重视。大幅度提高对教育的投入,对于医学生来说,主要体现在对教学成本高的实验课教学的重视和投入,理论课教学的成本毕竟相对较低。因此,对医学院校本科生进行医学分子生物学实验课教学改革,加强分子医学教学,全面推行医学分子生物学实验课教学改革的时机成熟、势在必行。
3 我校医学分子生物学实验教学中存在的问题
泸州医学院是培养医学本科生最大的省属地方医学院校之一。学校现有17个二级院系,在校全日制本专科学生、研究生、留学生15000余人(http:///html/xygk/xyjj/)。医学基础研究中心成立于1999年,通过十多年的发展,目前拥有多名高学历、高职称的专职教师、实验技术人员及先进的实验仪器和设备,建立了“医学分子生物学”省高校重点实验室,“肿瘤表观遗传学”省高校重点实验室和“表观遗传与肿瘤”省医学重点实验室,形成了分子生物学、细胞生物学、肿瘤生物学、实验动物模型、形态学等研究平台,可开展蛋白质组学、基因组学与个体化医药、表观遗传学等方面多学科交叉的科学研究工作,是我校一个重要的开放性实验中心,为医学分子生物学实验教学提供了强大的师资队伍力量和科研技术支持,但在实验教学过程中仍存在诸多问题。
首先,实验教学课时不足。众所周知,医学院校学生由于专业的特殊性所学课程繁多,各门课程的课时非常有限,就我校检验专业本科生而言,医学分子生物学理论教学36学时,实验教学18学时,理论与实验的比例为2∶1。由于课时安排不充分,许多实验项目无法开展,导致学生与许多医学分子生物学的经典实验失之交臂。而教师为了完成教学任务,被迫加快教学进度,甚至为了节约时间,提前准备好实验所用试剂,学生没有亲自动手的机会,无法真正达到实验教学的效果。
其次,实验教学经费紧张。医学分子生物学实验项目多,所涉及的知识面广泛,许多仪器和试剂都十分昂贵,需要大量的资金投入[3]。本中心作为全院重要的科研平台和人才培养基地,拥有许多先进的仪器和设备,如基因扩增仪、各种电泳系统、各种离心机、凝胶成像系统、流式细胞仪等,但数量有限仅用于日常科研工作的开展,无法完全满足实验教学的需求,使得学生只能减少分组,不仅动手机会减少,而且实验内容选择也受到限制。
夜上海论坛 最后,传统的教学模式影响了教学质量。长期以来,医学分子生物学实验教学模式都遵循着一个基本流程进行:教师简单讲解实验目的和原理,学生按照实验操作步骤进行实验,学生观察结果写实验报告。并且在实验过程中,教师会提前将实验结果告知学生,学生只需要验证结果是否相符,完全没有独立思考的时间和空间,成了被动的接受者,时间一长,学生失去了学习的热情,严重影响了教学质量。
4 检验医学专业的医学分子生物学实验教学改革探索
夜上海论坛 实验教学的设计思想是通过有限数目的实验,加上实验原理与方法导论的讲授,使学生从实验技能和实验理论上能全面掌握医学分子生物学的整体实验体系、基本技术和方法。通过实验教学改革,特别是设计性、探索性和综合性实验的开展,一方面加深了对理论知识的理解和掌握;另一方面培养了学生的动手能力,独立分析问题和解决问题的能力,以及创造性思维的能力,从而为今后从事富于创造性的实际工作奠定良好的基础[4~5]。
夜上海论坛 (1)实验教材改革。
夜上海论坛 尽管实验教学学时有限,开展的实验项目较少,但为了让学生能全面了解医学分子生物学这门学科所涉及的各方面知识,本中心组织了一批有经验的教师和实验技术人员共同编写了可供医学本科生和研究生使用的《精编医学分子生物学实验指导》[2],全书共分五章四十余个具体的实验操作。按照实验目的、原理、仪器材料、步骤及注意事项等结构介绍每一项实验技术。其内容大致分为五部分,包括基本分子生物学实验技术、基因操作技术、基因诊断技术、表观遗传学和蛋白质分析技术、细胞培养与分析技术。该教材不仅保留了一些经典的实验内容,如质粒DNA的提取,大肠杆菌感受态细胞的制备等外,新增了关于临床基因诊断以及形态学与功能学的实验内容。在具体实验教学过程中,我们可以根据不同专业,不同层次灵活教学。该实验指导既有原理又有实验结果,图文并茂、简洁精炼。同时附有医学分子生物学实验课程简介和医学分子生物学教学大纲。这样,我们保证了实验课教学内容的知识性、系统性和权威性。
(2)教学内容改革。
由于教学学时和实验条件的限制,原有的教学内容仅开展了三个实验项目,分别为动物外周血全血DNA的提取实验、琼脂糖凝胶电泳实验和血清蛋白SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳实验。这些实验虽然是医学分子生物学基础及经典的实验技术,重要性很强,但是它们之间相对独立,关联度不够,缺乏实验的连贯性和综合性,且与临床联系不大,学生兴趣缺乏。为了节约教学成本,实验准备均由教师提前完成,学生只需提取样品,最后电泳上样,观察实验结果,完成实验报告。因此,学生根本没有充分的时间对整个实验进行思考和探索,可能实验做完,他们完全没有理解这些实验的目的和意义,只是照搬照抄,应敷了事,完全违背了设置实验课的初衷,没有达到锻炼学生独立思考,独立操作的目的。
夜上海论坛 针对这些问题,为了培养学生的学习兴趣,提高学生的动手能力和创新性思维,根据医学检验专业的特点,我们创新性地重新设计了一个综合性实验――DNA指纹分析[2,6~8](见图1),包括人外周血DNA的提取、分光光度法(Nanodrop法)测定DNA的浓度和纯度、以所提取的DNA为模板进行PCR扩增D1S80短串联重复序列、琼脂糖凝胶及聚苯稀酰胺凝胶电泳、DNA染色(EB染色和银染)、凝胶成像系统下观察结果和照相,最后进行分析[2]。
同时将学生分为4人一组,每4个组为一个班,每个班由两位教师负责。学生之间相互抽取血样进行DNA的提取,所有实验步骤均由学生独立操作完成,教师只是从旁协助和指导,尽量争取每位学生都有动手的机会。这样改革的优点在于,我们将研究对象由模式动物转化为人类自己,从核酸技术以及基因工程技术两条主线展开,并且选用了基因诊断中的一个重要内容―DNA指纹分析这个能引发学生兴趣的内容,使得整个实验过程更加贴近临床实践,更能促进学生的积极性和参与度。而且实验具有连续性和系统性,使学生对实验内容有了更深刻的认识,提高了学生的动手能力,巩固了课堂教学所学的理论知识。
(3)教学方式改革。
夜上海论坛 我们摒弃了传统的教学方式,不再是单一的教师讲,学生听的模式,而是结合PBL法、充分利用现代教学手段,巧妙运用计算机多媒体作为实验教学的辅助工具,合理利用多媒体系统的音频和视频信息,在实验课里将一些未开展的实验项目自然生动的展现在学生面前,方便了学生学习,提高了学生的学习兴趣,为学生今后的毕业实习及工作奠定良好的基础。同时教师带习学生数量相对减少,有更多时间与学生进行面对面交流和沟通,启发学生发现问题、分析和解决问题,使学生由被动的接受者转变为主动参与者,培养学生的科研思维和创新能力。
(4)教学效果反馈。
为了了解实验教学改革的效果,我们对参与实验的同学进行了问卷调查(见表1)。调查表的内容主要涉及实验开设是否具有创新性,是否能提高学生的学习兴趣和动手能力,对学生今后的工作是否有帮助等等。调查结果显示,实验教学改革后,学生对医学分子生物学这门课程有了更深的认识和理解,而且学习积极性明显增加,对知识掌握更加具有完整性和系统性,达到了培养学生科研素质和创新思维、提高动手能力的目的。
5 结语
总之,经过医学分子生物学实验教学的改革,其实验内容将理论基础与临床实践完整地结合在一起,学生普遍反映教学效果良好,学习积极性明显提高,实验操作能力显著增强。通过医学分子生物学实验教学激发了学生的潜在能力,培养了学生的创新思维,为学生今后从事科学研究和临床工作打下了坚实的基础。适应社会发展需要,由培养单一临床技能型人才向培养具有临床科研和动手能力强的复合型人才转变。但本次改革仍有不足之处,学生普遍反映实验教学学时不够,以及实验教学经费不足,导致实验项目相对较少。
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关键词:分子生物学实验;工科院校;教学
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)07-0189-02
分子生物学是研究核酸、蛋白质等所有大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学。随着分子生物学新理论和技术的大量出现,其应用已渗透到生命科学的各个领域,不再是神秘、难以操作的实验技术,而成为生命科学相关教学和科研过程中的一项基础技术。例如,许多本科课程教学中以及毕业论文实验过程中都涉及分子生物学技术,同时,工业上进行菌株选育工作,也多采用了分子生物学技术,并已形成了一种发展趋势。因此,开设本科分子生物学实验课程,让学生掌握基础分子生物学操作,培养学生分析问题和解决实际问题的能力,可促使学生在毕业论文环节快速开展实验并获得结果,对于完成本科阶段学习具有重要作用,也为学生在毕业后快速投入和开展有关的科研和实际生产工作打下坚实的基础。
工科院校的培养目标就是为社会和工程应用培养工程师,培养具有坚实的基础知识和较强应用能力的人才。针对这一培养目标并结合发酵工程学科专业特色,在实际教学中不但要让学生充分理解实验的原理,对其实验操作的技术能力也提出较高的要求,同时还需要培养学生分析和解决实际应用问题的能力,以应用于未来科研和生产工作中。本文结合实际教学经历,浅谈对工科学校分子生物学实验课教学改革的探索。
一、改进教学组织方式,提高教学效率
(一)培养学生自学能力,提高课堂效率
在以往的实验课上,学生等、靠、要的思想严重泛滥,一切都等着老师传授,一旦离开老师就不知所措,不能形成良好的自学能力。针对这一问题,并根据分子生物学实验的特点,我们将实验集中安排在一段时间内完成。制定了详细的时间表,并注明每天实验的操作内容,让学生充分了解每节课要进行的内容,形成连贯的思路。同时,将详细的讲义提前发给学生,督促学生进行充分的预习,查阅有关文献资料,了解最新研究进展。在课堂上通过提问和分析式的讲解让学生理解每步操作的原理和目的。这样可激发学生的研究兴趣,不仅知道应该怎样去操作实验,还可以达到知其所以然的目的。对于不理解的知识,也可以在课堂上询问老师,问题的解决可以激发学生的兴趣,变被动学习为主动学习,形成良性循环,这不仅可提高课堂效率,还有助于培养学生形成良好的学习习惯。在课程完成后,有兴趣的同学还可在课余时间加入研究室的课题研究中,巩固实验操作能力,让抽象的理论变为可见的事物,培养学生的科研精神,丰富学生的课余生活,尤其是对于参加各种本科生科技竞赛活动的同学有极大的帮助,同时也可辅助研究生的研究,减轻研究生的工作负担。
(二)对必要操作进行演示
由于多数同学完全没有接触过分子生物学实验,实验的操作步骤又较为烦琐,难免操作失误,使后续实验受阻。而上课的时间有限,几乎没有重复操作的可能性。因此,需要对必要的操作步骤进行演示,让学生由抽象的想象转变为具体认识,减少了学生实验操作出错的概率。
夜上海论坛 (三)尽量增加每位同学的操作机会
由于分子生物学实验试剂通常较昂贵,以往实验常以小组为单位进行,不能充分锻炼学生的动手能力,也为那些有偷懒思想的同学提供了置身于实验之外的机会。我们在实验条件容许的情况下,尽量增加每个同学的动手机会,将以小组为单位进行的实验改为每人一次的实验。例如,让每个同学都进行PCR操作,并亲自将自己扩增的PCR产物加入琼脂糖凝胶中,使他们能够充分体会到分子生物学实验操作是微量的,需要准、稳。然后,从琼脂糖凝胶电泳中确定扩增出目的DN段的PCR样品,用以进行下一步实验。这样,不但可以提高同学参与实验的热情和兴趣,而且可以避免以小组为单位实验时操作失败导致后续实验受影响的现象。
二、改进课堂讲授方式,培养工科学生分析和解决问题能力
夜上海论坛 (一)培养学生分析和解决实际问题的能力
夜上海论坛 分子生物学是一项精巧的技术,其发展速度快,大量新技术不断涌现,而课堂上时间有限,仅能实践学习一些基础的分子生物学实验技术。在这有限的过程中,让学生形成分析问题和解决问题的能力,以应用于未来的科研或者生产过程中,这对于学生的发展更有长足发展意义。分子生物学实验操作需要“心灵手巧”。“心灵手巧”则可一次操作成功,否则多次重复操作仍不能获得理想结果。所谓“心灵”是指学生需要充分理解实验原理,掌握操作注意事项。例如,让学生懂得分子生物学操作要注意避免环境以及人所携带的酶类对操作对象(如DNA、RNA)的降解作用;同时,实验过程中用到的试剂极为微量,多一点、少一点可能就导致成倍数的误差。这不仅可避免他们课堂上实验的失败,在未来进行其他实验时还可以事先设想出操作的注意事项,形成分析问题的习惯和能力。即使在不能获得理想实验结果时,引导其分析实验操作过程失误的原因,提出改进的办法,可培养他们独立思考和解决问题的能力。这正可达到“授人以鱼,不如授人以渔”的效果。所谓“手巧”则要求学生有较高的动手能力。我们将操作要领总结成口诀的形式,并对口诀进行详细的解释。例如,在进行感受态细胞制备的实验中,用“冷”、“轻”两个字概括其操作的要领,也就是所有操作尽量在冰上进行,并轻柔操作防止这种处于脆弱状态的细胞破碎,以充分保证细胞的活性。这样既容易让学生理解,又方便他们记忆。此外,第一次操作过程难免出现各种问题,鼓励学生多加练习,熟能生巧,在实践中掌握真知。这对于培养同学的耐心和毅力,在未来胜任更为复杂的工作同样重要。
夜上海论坛 (二)培养学生具有“量”的工程概念
工科学校有为企业提供工程人才的义务。工业上追求高产量、高转化率、高生产速率,利用分子生物学改造生物体,也是为了追求这三高。因此,我们在教学过程中应为学生灌输“量”的概念。例如,让学生懂得所获得的重组酶,酶活越高越有应用价值,而所应用的底物价格越低越有利于工业应用。此外,让同学懂得生命体是复杂的,在不同环境下表现出的性能也不一样,经过实验摸索可获得一个最优的实验条件,从而将产量提高。进一步通过提问和布置课后思考题的方式,引导学生利用已学知识并通过查阅文献,设计、改进实验方案,展望未来可进行研究的方向,这也有助于学生在未来快速适应企业科研、生产等工作。
三、改进考核机制,综合评价学习效果
夜上海论坛 以往教学多以实验报告形式进行实验课的考核,但往往发现多份同一版本的实验报告。这些抄袭别人实验报告的同学显然不能完全掌握实验内容。另一方面,有的同学实验报告写的非常仔细、全面,但实验操作过程并不理想。因此,仅凭实验报告的质量不能够综合评价同学对实验的掌握程度。
夜上海论坛 针对上述问题,我们对实验考核机制进行了改进,增加以下考核方式:首先,在课堂上进行提问,考察学生的预习情况和对以往知识的掌握情况,并进行评分。其次,实验过程中为每个学生对操作注意事项的理解程度、操作的熟练程度以及获得结果的好坏程度进行评分,避免了不动手、靠同组同学做实验的现象,提高了学生实验的积极性。再次,对实验报告中实验数据处理、分析清晰以及对思考题讨论详尽、有创新思路的同学给予加分。促使学生通过查阅资料解决问题,增强其学习主动性和分析问题的能力,也可减少实验报告抄袭的现象。
总之,通过分子生物学实验的教学过程,引导、鼓励学生通过网络资源、图书馆资源进行扩展学习,促进学生开阔思路,形成创新性思维,形成连贯、有序的研究思路。同时,引导学生形成产量意识和工业化的思维方式,对其今后在科研和工程领域的发展都有帮助。
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