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[关键词]生物化学与分子生物夜上海论坛学;临床医学;学习兴趣
夜上海论坛 生物化学与分子生物学是医学科学中重要的基础学科之一[1,2]。在多年的教学中,我们发现大部分医科大学学生认为生物化学与分子生物学是医科大学中最难的一门课程,比较难学。经过多年的教学观察和问卷调查,觉得学生之所以对生物化学与分子生物学习的兴趣不高及产生畏难情绪的原因主要有以下几点:
一、学生的相关背景知识薄弱
生物化学与分子生物学是化学与生物学结合的一门交叉学科。医科大学学生的化学和生物学基础一般都较弱,特别是有些专业招生是文理兼收的,如护理专业,卫管专业等。他们的理科基础就更薄弱。而在生物化学与分子生物学代谢章节的学习过程中涉及大量的有机化合物和有机反应。这些化合物和反应的名称是学生很少见到过的,在这种情况下要记住并理解这些化合物及化学反应对学生来说是十分困难的一件事。在遗传信息传递的内容中,不仅涉及复杂的高分子化合物和复杂的反应,也会涉及生物学的内容,比如病毒、线虫、细菌等等,而学生对这些物种都不太熟悉。在生物化学与分子生物学中出现了一系列新的领域,比如:表观遗传学、生物信息学等。尤其是生物信息学更需要一些计算机、数学和统计学等知识。因此,学生在学习中会感到格外的困难。此外还有复杂的生物化学与分子生物学实验技术,都让学生感到生物化学与分子生物学的学习十分困难。
二、学生对生物化学与分子生物学学习的重要性认识不够
我们通过调查发现,部分临床专业的学生认为,生物化学与分子生物学这门课只是基础课。他们将来毕业主要是做医生和护士,而不是从事科学研究,并且生物化学与分子生物学与临床医学的关系不大,不象专业课那么重要,片面的认为只要专业课好就行,把基础课放在一个不重要的位置,因此,对生化学习的积极性不高。
夜上海论坛 三、教学方法单一,理论与临床脱节
夜上海论坛 随着招生人数的增加,教师的教学任务繁重,教学课时减少,尤其是实验课时的减少较为明显,这些都使得教师没有时间进行基础知识与临床疾病关系的讨论。结果使学生觉得生化和分子是化学课程或者是生物学科的课程,与医学科学关系不大。长此以往丧失了对生物化学与分子生物学的兴趣。
然而,生物化学与分子生物学是一门重要的医学基础课,教师在教学中应该加强学生对其重要性的认识,并且在教学中结合临床医学培养学生学习该学科的兴趣和动力。如何做好临床和该学科的结合?可以从以下几个方面着手:
一、在回顾历史中激发学生的兴趣
在医学发展史上,生物化学与分子生物学对医学的发展发挥了巨大的作用。从历年来的诺贝尔获奖情况中可以知道,许多重大的医学发现都是与生物化学与分子生物学领域的研究成果。比如:蛋白质、核酸方面的研究、维生素B1、维生素K等的发现、肌肉中氧消耗和乳酸代谢阐述、染色体理论的建立、胰岛素的发现、糖代谢的研究、DNA双螺旋结构的发现、蛋白质测序技术、DNA测序技术、PCR技术、基因定点突变技术、真核基因表达调控的分子机制、RNA干扰现象的发现等等都被授予了诺贝尔生理学医学奖[3]。这些重大发现为医学科学的发展奠定了基础。从而使医学科学进入了一个崭新的一页――分子医学时代。通过这些重大事件的讲解,使学生更清楚地认识到生物化学与分子生物学在医学科学中的重要性,并且激起学生利用生物化学与分子生物学知识探讨生命现象的兴趣。
夜上海论坛 二、生物化学与分子生物学与疾病的发病机制
夜上海论坛 几乎所有的疾病发病都能追寻到其发病的分子机制,而这一点正是生物化学与分子生物学研究内容之一。教师可以在授课是结合这一点,利用学科知识来解释一些常见病的发病机制,从而加强学生对课程内容的理解、学科重要性的认识以及培养其学习兴趣。对于学生觉得最难学习的代谢来说,可以用生物化学与分子生物学所学的代谢知识来解释糖尿病的发病机理来激发学生的兴趣。糖尿病是胰岛素缺乏引起的血糖升高,进而导致代谢紊乱,出现多饮、多食、多尿和消瘦为主要临床表现的疾病。那么为什么胰岛素缺乏会出现这些情况呢?我们可以从刚刚学过的胰岛素对糖代谢、脂代谢和蛋白质代谢的调节及三大物质代谢的相互联系来解释其发病。胰岛素缺乏时,机体不能利用葡萄糖供能,只能利用脂肪和蛋白质分解供能。这样就导致血糖水平升高,高血糖导致饥渴感渗透性利尿,因而多饮、多食和多尿;脂肪和蛋白质的分解加强导致消瘦[4]。尽管学生没有学习过糖尿病的知识,但通过简单临床背景知识的介绍,然后运用所学习的物质代谢知识,很容易使学生理解糖尿病的发病机制,这既加强了学生对所学内容的理解,也激发了其学习兴趣。
三、生物化学与分子生物学与疾病的诊断和治疗
生物化学与分子生物学的知识不仅能够解释疾病的发病机制,也在疾病的诊断和治疗中得到体现。在教学中,我们可以通过对一些常见疾病诊断和治疗介绍,使学生能够认识到本学科在医学科学中的重要性及培养其应用本学科知识解决问题的兴趣。比如常见的乙型肝炎诊断,乙型肝炎病毒可以通过本学科最常用的技术荧光定量PCR(real-timePCR)技术来检测乙型肝炎病毒的DNA含量,而血清谷丙转氨酶可以判断患者肝脏是否收到损害。因为谷丙转氨酶在干肝脏细胞中的含量最高,当肝脏细胞受损伤时,该酶就释放入学,从而导致血清谷丙转氨酶升高[3]。这样学生就能够认识到PCR技术及一些基本知识在医学诊断中是非常有用的,同时也加强了学生对这些知识的理解和记忆。生物化学与分子生物学知识还用于理解疾病的治疗措施。随着现代科技的发展,建立了许多新的治疗手段,基因治疗就是最好的例证。基因治疗包括很多种,涉及许多生物化学与分子生物学的知识,包括:基因矫正、基因置入、基因敲除、反义DNA及RNA干扰等许多新技术。
四、通过病例讨论增加和激发学生对生物化学与分子生物学的兴趣
在实验教学或理论教学进行到一个阶段,我们可以采取课堂讨论的形式,利用一个阶段学习的知识来认识一种或一类疾病,这样既能够加强学生对学过知识的理解和记忆,也能够学会如何应用所学的知识来解决问题,同时也激发了学生的学习兴趣和主动性。我们在学期结束曾经讨论癌症这一疾病。从癌症的发病机制、诊断到治疗都涉及到生物化学与分子生物学的知识。目前关于肿瘤发病机制的学说,主要是癌基因和抑癌基因的理论,即癌基因的过度表达或者抑癌基因低表达可能是肿瘤发病的基本原因。这样我们就能够熟悉癌基因和抑癌基因的内容并能够用于实践。再如肿瘤的化学治疗,许多抗肿瘤药物,比如5-氟尿嘧啶、阿糖胞苷等,都是碱基或核苷酸等的类似物。那么这些类似物为什么能够治疗肿瘤或者说杀死肿瘤细胞呢?这些药物结构上与碱基或核苷酸类似可以通过酶的竞争性抑制作用的来抑制核苷酸的合成或干扰DNA和RNA的功能[3]。这样学生就能够了解酶竞争性抑制、核苷酸的合成、DNA的复制和RNA转录以及细胞的生长繁殖等知识很好地运用在疾病的治疗中。所有这些涉及了很多生物化学与分子生物学知识。这样我们能够运用生物化学与分子生物学的知识来认知肿瘤的发病机理及诊断治疗等等。
五、临床医学贯穿生物化学与分子生物学教学始终
夜上海论坛 从生物化学与分子生物学的发展史到蛋白质与核酸、从物质代谢到遗传信息传递、从分子生物学技术到细胞信号转导都与临床医学有关。比如从乙醇能够是蛋白质变性,认识到临床使75%乙醇消毒的原理;从核酸的代谢,我们认识到核酸没有营养价值;从胆固醇代谢,我们认识到动脉粥样硬化的发病机理;从基因突变认识到遗传性疾病。我们在教学中充分认识到学生的目标是学习医学科学,始终把临床和生物化学与分子生物学联系起来不仅使学生认识到临床医学是一个庞大的知识体系,而且学生的学习兴趣就会越来越浓。
在多年的教学中,学生一直反应生物化学与分子生物学是较为难懂、并且枯燥无味的一门科。通过不断改进教学方法、教学理念及不断实践、总结、提高,我们认识到生物化学与分子生物学的教学中通过与临床医学的形式多样的结合,不仅能够使学生认识到生物化学与分子生物学在医学科学中的重要性,并且培养了学生对本学科的极大兴趣。我们希望在今后的教学中,通过不断的摸索实践提高教学效果、培养学生的兴趣,为我国的医学教学做出贡献。
参考文献:
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[3]查锡良主编.生物化学[M].第七版,人民卫生出版社.2008年.
[4]高谷,马建华.代谢组学的研究进展及在糖尿病中的应用.国际内分泌代谢杂志[J].2010;30(2):126-128.
夜上海论坛 关键词 分子生物学 儿科 基因工程
夜上海论坛 中图分类号:Q7文献标识码:A
1 分子生物学为儿科的发展提供了新的驱动力
儿科这种称谓源自于欧洲,在15至16世纪之后,受到欧洲文艺复兴运动的影响,整个科学技术获得了极大的发展,医学也不例外,但是这一时期的儿科是包含在产科以及内科里的,产科与内科依据病儿的年龄分别诊断,也就是说这一时期,儿科并没有获得独立的研究与发展。世界上第一个儿童医院于1820年在法国巴黎诞生,14年之后的1834年俄国建立了世界上第二个儿童医院。此后,儿科作为一个独立学科进入人们的研究视野。早期的儿科研究内容主要针对的是小儿疾病的诊治。儿科疾病的诊治也主要是依据成人疾病诊治。对于儿童不同年龄所不同的生理、病理现象及其特点认识不足,对于儿童成长的环境、膳食、营养、卫生、保健等影响因素的认识也并不多。此后随着营养学、免疫学、细菌学等一些学科的快速发展,学术界对于上述问题也有进一步的认识。到了21世纪,物质代谢、免疫学等学科以前所未有的速度发展,抗菌素、激素、预防接种等获得极大发展,儿科领域的研究也突飞猛进,儿童的营养性以及感染性疾病有了新的控制方法,发病率与死亡率不断下降。尤其值得一提的是,以费明翰调查作为典型的第二次流行学革命对于学者们研究儿童的生活方式、心理-行为对疾病模式的意义产生了极大影响,甚至可以说是革命性的,这也是儿科首次对医学革命做出的巨大贡献。
夜上海论坛 不可否认的是,在分子生物学出现之前,儿科的研究基本上都局限在传统的疾病诊治的经验桎梏中。分子生物学虽然在20世纪50年代产生之后就是生物学研究的前沿,其深度和广度是人类有史以来从未达到过的。分子生物学的成果给儿科医学的发展提供了极其广阔的空间。在传统儿科研究的主要驱动力中主要包括三个驱动力,也即科学驱动、技术驱动与技巧驱动。在分子生物学产生以前,这些驱动力是分割的,但是分子生物学产生之后为儿科研究的这些驱动力进行了整合,分子生物学在针对儿科研究里的发现、分析以及解决问题等方面都展现出强劲的展动力。可以说在很大程度上,分子生物学为解决儿科发展所遇到的一些特殊性、个案性、疑难性问题时提供了清晰的思路、犀利的灵感以及独特的视角,为儿科的发展提供了全新的驱动力,从而大大促进了儿科的发展。
2 分子生物学拓展了儿科研究范围提高了发展质量
分子生物学理论主要包括DNA结构、中心法则、基因调控等方面的研究,分子生物学里基因工程的发展对于传统的病毒学、生物学以及遗传学都产生了革命性影响。众多常见儿科疾病的病原学诊断也获得了极大的发展。举例而言,目前已分离出的呼吸道病毒已超过百种、肠道病毒近百种。这些病毒参与了从呼吸道到消化道以及神经系统疾病的发生。疫苗和化学治疗的发展使过去的难治性疾病得到了较好的控制。有关遗传性疾病(染色体疾病、遗传代谢性疾病)诊断和治疗的理论、方法和技术使从前无法认识和处理的上百种疾病有了正确的解释与治疗手段。分子生物学的诊断方法以令人眩晕的速度遍及儿科各个疾病。分子生物学研究所带来的各种变化极大拓展了传统儿科学的研究领域,对于儿科学知识的丰富也起了很大作用,尤其是在阿波罗登月以及人类基因组计划等活动之后,分子生物学的发展也明显加速。这也使得人们更进一步的对儿科的疾病、健康以及生命现象本质的研究上达到的一个高峰。人们不再像传统的儿科研究,只关注儿童疾病的诊治了,对于儿童的健康以及生命质量也作为关注的重中之重。对于儿童成长的环境,研究已经不仅仅局限于自然物质环境,对于儿童成长的心理精神环境关注增多。分子生物学的产生及其发展,在很大程度上使得新一代的儿科研究工作者们所面临的任务、机遇以及(下转第53页)(上接第11页)挑战与前辈们发生了改变,前辈儿科研究工作者的重点在于通过儿童疾病诊治降低儿童死亡率和发病率,当前的研究者重点在于保持这一局面并提高儿童生活和生命的质量。如传统的研究对于儿童的孤独症抑郁症关注不够,但是分子生物学产生之后,人们的关注明显提高了,如北京大学医学遗传中心的钟南、张茜医生在其《儿童孤独症的分子生物学研究进展》中专门论述了分子生物学对儿童孤独症的影响。分子生物学的产生与发展也在很大程度上拓展了儿科研究的范围,大大提高了研究的质量,这种质量的提高主要是通过提供新的途径与方法来实现的,如朱汝南、钱渊、王芳、刘成贵等人的《分子生物学方法在儿童流行性感冒监测中的应用》一问中就认为流行性感冒(流感)病毒是引起急性呼吸道感染的重要病原,它可在短期内突然发生,起病急,蔓延快,往往造成不同程度的流行,甚至造成世界性大流行。儿科呼吸道感染病人的突然大量增加往往是流感流行的晴雨表,因此儿童中的流感监测有着特殊重要的意义。在他们的研究中,充分利用了经典病毒学方法(病毒分离和血凝 (HA)试验)对儿童中流感流行情况进行监测的同时,还建立了分子生物学方法检测和鉴定流感病毒,并对近年A3型流感病毒分离株的血凝素基因进行了序列分析。又如,著名遗传学家吴希如在20世纪90年代就逐步建立并开展了儿科分子生物学及分子遗传学研究。对于分子生物学在小儿惊厥、癫痫及其相关遗传病机制等领域的影响与作用进行了大量的研究,并取得了丰富的成果。
参考文献
[1]钟南,张茜.儿童孤独症的分子生物学研究进展[J].中国实用儿科杂志,2008(3).
[2]龙华.分子生物学前沿[A].全国首届动物生物技术学术研讨会论文集[C].2004.
关键词:分子生物学;分子影像学;医师;学习
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)41-0186-02
夜上海论坛 分子生物学的诞生拓展了人们对于疾病的认识,分子生物学的研究内容涉及到生命的本质,它的出现对生命科学有着巨大的冲击,尤其是对医学有着重要的影响[1,2]。现代医学条件下,从分子水平认识疾病并寻找对策已成为医学发展的重要途径之一。分子生物学的方法和技术被广泛的应用于影像医学的基础和临床研究中,与之交叉产生的新兴学科――分子影像学,已然成为影像医学的前沿与热点[3,4],学习和利用分子生物学的知识对于广大医生,特别是影像科医生来说有重要的意义,有助于我们了解行业研究的前沿和热点,提高科学研究和临床诊疗水平。然而广大医生,特别是影像科医师在实际工作中常常面临知识缺乏或老化的问题,原来掌握的理论和技能在疾病诊断、发病机制的研究、疗效的跟踪和评估等方面越来越受到制约。因此,随着分子影像学的出现和医学分子生物学的交叉与发展,今后的影像临床和科研中要求影像医师能够掌握与其工作相关的理论知识和技能,从而有效地为临床工作及科学研究服务。
夜上海论坛 一、分子生物学在影像医学发展中的意义
夜上海论坛 近20年来,分子生物学在理论和应用上都取得了重要进展,其理论与技术已渗透到生命科学的诸多领域,而影像医学与其结合产生的新型学科――分子影像学更是走在影像医学发展的最前沿。分子影像学的出现和发展将从根本上改变未来的医学模式,引领整个医学影像学发展的方向[5]。与传统的影像诊断学不同,分子影像学借助于分子探针应用医学影像成像设备非侵入性地对活体的生理病理过程进行观察,其优点是在器官或组织结构的形态变化之前,从分子水平进行定量或定性的可视化观察[6]。例如通过标记肿瘤产生过程的关键分子然后进行影像学检查,既可以显示出肿瘤发生发展过程中的解剖改变,也可以追踪观察疾病发生、发展过程中的病理生理变化,有助于疾病的早期明确诊断和发生机制等的研究。在药物开发和作用机制研究中,通过标记药物本身或者其作用靶点可以直接显示药物在体内的变化或靶点的改变,从而为药物的筛选和作用机制的研究提供直观的实验依据。分子影像学技术不仅为生命科学相关的基础研究提供了重要方法,而且也在临床研究和转化医学等领域中发挥重要的作用[7]。在未来的个体化医学模式中,分子成像技术可能会同时融合疾病的分子诊断和治疗跟踪系统,在早期诊断疾病的同时进行治疗并跟踪其治疗后的变化,从而实现疾病诊疗的一体化。
夜上海论坛 二、影像医师学习分子生物学知识的必要性
夜上海论坛 分子影像学是分子生物学和医学影像技术相结合的产物,分子影像学利用现有的一些医学影像技术,如核医学、核磁共振和光学成像方法等,通过特异性的分子探针的设计和应用,能够对人体内部的生理或病理过程中在分子水平上发生的变化进行在体成像,安全无创,可重复行强,在疾病的诊断、治疗以及疗效评价、发病机制等的方面发挥着不可估量的作用。分子影像学是一门新的交叉学科,作为影像医师要想掌握并应用好,除了原有的影像学知识外,还要学习和掌握分子探针的制备原理和技术、信号通道及相关机制、肿瘤靶点的筛选和定位等相关知识和技术,而这些都属于分子生物学的范畴。分子影像学使影像检查从原来单纯观察解剖结构转向功能性分析,从主观诊断转向客观的定量分析,因此影像医生必然要整合分子生物学、细胞生物学或合成化学等方面的知识,在研发分子探针、筛选基因靶点等方面不断努力,借助于先进的影像学成像手段早期、直观的显示疾病的发生发展、治疗效果及转归等,实现分子影像学的长远发展。而且随着相关技术的兴起,分子影像学越来越注重对个体化表型差异的分析,这也为实现个性化医疗,即精准医疗,提供了重要的条件。未来,分子影像学将推进个体化治疗的发展进程,例如许多肿瘤的诊断靶点,也可作为治疗靶点,通过筛选关键靶点,定制对应的特异性分子探针,应用分子影像的个体化分析为病人“量身定做”最佳治疗方案,并能予以跟踪、评价,从而实现诊断治疗的一体化。总之,掌握分子生物学知识对提高影像科医师综合诊疗水平具有极大的指导意义。目前我国普通高等医学院校都已开设了分子生物学课程及其相关的实验教学,也有相应的规划教材和实验教材,因此毕业于医学院的影像医师大多具备了一定的医学分子生物学知识基础,但分子生物学的理论和技术不断地更新,这就迫使影像医师仍需要不断地学习,以便了解分子生物学的最新进展。而对于没有学校学习基础的高年资医师而言,分子生物学是个崭新的领域,需在重新学习[8]。
夜上海论坛 三、影像医师加强分子生物学知识学习的途径
影像医师应认识到加强分子生物学知识学习的重要性,并积极主动地加强分子生物学知识的学习。除了医院、学科或科室有组织的进行学习外,更重要的方法还是自主学习,通过有效地继续教育获取必要的理论及技能。在继续教育的过程中,影像医师应根据自身的需要选择学习的深度和广度。如实际工作中需要对疾病的发病机制、药物作用机制、疗效评估等研究较多,还必须全面地学习医学分子生物学的最新理论和相关技术,才能更好服务于实际工作中。影像医师获取分子生物学知识的途径有很多:
1.全面系统的学习基础知识。影像医师应根据自身的基础选择相应的教科书或参考资料,可以优先选择国家规划教材,以便由浅入深的掌握分子生物学的理论,明晰各种常用名词、术语,了解分子生物学涉及的研究领域。近年来大学的网络公开课程建设日趋完善,还可以通过慕课等进行在线的视听学习[9],有助于知识的理解与掌握。在有一定基础的前提下,再通过专业杂志和文献,了解最新的进展和研究动态。
夜上海论坛 2.明确方向,学习相关的专业技术。分子影像学的研究涉及到多个学科的知识,因此在学习中,影像医师应明确自身的研究方向,有针对性的学习。应用互联网学习操作简单、便捷,易于被广大医生接受,而且其内容全面、检索便捷等优势也已在医学继续教育中发挥着不可替代的重要作用。可以通过维普、知网、同方等专业网站,有针对性的筛选文献和资源进行学习。另外和可以进入到分子生物学的网站、论坛等进行浏览、搜索等,既能紧跟前沿动态,还可以与他人互动交流、进行讨论。
3.注重学术交流与合作研究。参加专题学术讲座或会议,尤其是国家级或国际性学术交流活动是十分必要的。通过学术交流,可以较快的了解分子生物学在影像医学中的应用和最新动态,而且在交流过程中,可以与同行及专家进行直接的沟通,交流并获得必要的指导和帮助[10]。在科学技术飞速发展的今天,单单依靠影像科医师无法发展分子影像学,唯有与分子生物学等交叉学科的专家精诚合作,才能更好的推动分子影像学的发展和临床应用。哈佛大学分子影像中心Weissleder教授曾指出影像医师应该切实肩负起开展分子影像研究工作的任务,要与基础学科相互沟通,发挥各自的优势,协同合作。因此加强合作与交流能够更好地解决分子影像学发展中所涉及的问题,有效的促进影像医师分子生物学的学习和研究。
夜上海论坛 总之,分子生物学是目前公认的最具活力的医学带头学科。分子影像学的出现是分子生物学的理论和技术推动影像医学发展的直接表现。作为新时代的影像医师,必须重视分子影像学的研究,学习和应用好与之相关的分子生物学等基础知识和技术,才能适应现代医学发展的需要,更好的服务于科研与临床医疗工作。
参考文献:
夜上海论坛 [1]冯作化.医学分子生物学[M].人民卫生出版社,北京,2001.
夜上海论坛 [2]方福德.医学分子生物学的发展历程和展望[M].医学与哲学,1999,20,(1):17-20.
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[7]申宝忠,王维.分子影像学2011年度进展报告[J].中国继续医学教育,2011,(8):132-166.
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
夜上海论坛 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。
二教学方法的革新
夜上海论坛 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
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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夜上海论坛 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。
一、精心选择有关教材和参考书
夜上海论坛 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。
夜上海论坛 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
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。
夜上海论坛 四、剖析经典实验
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。
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
夜上海论坛 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。
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关键词 农业院校;分子生物学;综合性实验;教学改革;成效
中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2014)21-0332-02
分子生物学是目前农林院校生物专业及涉农专业的主干课程,是从分子水平研究生命本质的一门新兴学科。它以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为主要研究内容,在当前生命科学中发展较快,并正在与其他学科广泛交叉与渗透。分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会,也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。学好分子生物学,学会运用基本的实验技术对遗传物质进行实验操作,对于培养和训练学生的研究性思维很有帮助[1-2]。目前,各个院校生物专业均开设了分子生物学与分子生物学实验课,分子生物学实验课程是一门年轻的课程,从20世纪90年代初期开始,随着分子生物学日新月异的发展,分子生物学实验技术已逐渐成为生命科学各学科重要的研究工具。但是目前分子生物学实验课存在着知识更新慢,实验内容单一[3],实验内容更新速度慢等问题,难以满足分子生物学发展的需要。本文针对目前分子生物学实验课现状,结合笔者自身体会,提出综合性实验的内容和可行性,进行实验课的改革和创新。安徽农业大学生命科学学院实验教学中心把科学研究中较成熟的科研项目逐步运用于实验教学中,通过开展综合性、设计性实验的探索,取得了理想的效果。
1 农业院校分子生物学实验课程现状
目前各个高校均开设了分子生物学实验课,从20学时至60学时都有。但是目前各个高校的分子生物学实验内容大同小异,验证性实验多,知识点少,综合性不强。主要内容一般包括基因组DNA提取、琼脂糖凝胶电泳、PCR反应、质粒DNA提取、感受态细胞制备、DNA的分子杂交等[4-5],目前分子生物学实验课的开设基本采用集中教学的方法,因为分子生物学实验一般需要的时间较长,一个实验项目短则连续1 d完成,长则连续3 d完成。但是在目前分子生物学的实验课程安排上每个项目基本是单独存在的,而且基本是一些验证性的实验。但目前分子生物学技术往往实际使用的是连贯的技术体系,目前的分子生物学实验课只能训练学生的基本技能,无法进行综合能力的培养[6]。学生学习了实验课内容后,记忆不强,印象不深,且在毕业论文及以后学习中,难以综合应用分子生物学实验技术。但在实际应用中分子生物学需要与其他学科相交叉,才能更好地发挥作用。基于分子生物学实验课程现状分析,提出了合理确定课程内容,培养学生创新能力,训练扎实的基本功,利用现代化教学手段使实验内容更加生动形象、丰富多彩,并严格要求,以科研促进实验教学改革,自主设计综合性实验以及实行开放式教学等若干合理对策。
2 综合性实验实施案例
夜上海论坛 综合性实验重点体现“综合”二字,本综合性实验名称为《水稻愈伤组织诱导及转GUS基因鉴定》,涉及的实验技术比较多,而且每个环节都有联系,最终达到一个实验目的,解决一个问题。本实验以水稻种子为材料,从愈伤组织诱导、农杆菌的培养、GUS基因载体的转化、GUS基因的染色等方面,学习农杆菌导入方法,熟悉水稻转基因的全部流程,掌握GUS基因作为标记基因的优点,从而掌握植物转基因的各个环节,为以后的功能基因组学研究打下基础。实验目的为使学生明确实验流程(图1),熟悉科研课题的设计,并且训练学生的科研素养。实验内容主要包括:①水稻胚性愈伤组织诱导;②农杆菌感受态细胞的制备;③液氮冻融法把重组子导入农杆菌;④农杆菌与水稻愈伤组织的共培养和筛选;⑤水稻转基因抗性植株的获得和鉴定;⑥水稻愈伤组织和叶片的GUS染色[7-8]。然后根据实验内容撰写论文,论文的格式同格式,要求图文并茂。
夜上海论坛 水稻愈伤组织诱导实验需要学生结合前期组织培养技术的学习,回顾学过的实验技术。农杆菌感受态细胞的制备也是分子生物学实验中的内容,同时结合了微生物培养的实验技术[9]。液氮冻融法把重组子导入农杆菌是植物转基因中常用的实验技术,与上一个内容相连接,同时对阳性菌株的检验又会使用质粒提取、PCR等技术。农杆菌与水稻愈伤组织的共培养和筛选综合运用了植物转基因的知识,使学生认识到植物转基因的步骤和原理[10]。水稻转基因抗性植株的获得和鉴定又结合了植物基因组提取、PCR等分子生物学实验技术。水稻愈伤组织和叶片的GUS染色实验使学生熟悉了标记基因在转基因中的应用,基本实验过程见图2。总之在本综合性实验技术中,不仅包含了普通分子生物学实验中大部分实验技术,且与其他学科实验技术融会贯通,更重要的是整个实验室成为一个有机的整体,有一个明确的实验目的。学生在实验中不仅要观察实验现象,进行拍照,同时要进行数据统计,优化实验参数。
3 综合性实验实施效果分析
3.1 实验时间灵活,周期长
根据分子生物学实验的特点和各校教学时间设计情况,在时间上对分子生物学实验进行灵活而又合理的安排。该综合实验持续2~3个月的时间,学生可利用空余时间进行实验,而不一定要在固定时间进行,且实验周期长,学生能学会更多知识内容。
3.2 实验内容丰富,综合性知识多
该实验不仅涉及到分子生物学的实验技术,细胞学、微生物学等实验技术也有涉及,起到了综合运用多种实验技术的目的,同时也是对原来实验技术的复习和回顾。比如本实验中使用了组织培养技术,属于细胞工程实验的内容,农杆菌培养属于微生物学实验内容,再结合分子生物学实验内容,体现了该实验的综合性。
3.3 考核方式灵活,重过程,轻结果
夜上海论坛 以往的分子生物学实验报告,每位同学的报告内容基本相同,抄袭现象严重,因为每位同学的实验步骤、方法,甚至结果都基本相同。综合性实验要求按照科研论文的形式上交,每位同学都要收集图片、统计数据,因此每个人的实验图表各不相同,通过图和表以及文字的叙述来衡量学生的技能掌握情况,比用单纯的实验报告效果更好。
夜上海论坛 3.4 培养了学生的动手能力,教师起到辅导作用
以往的实验课中教师授课时间基本占1/3,学生按照固定的模式去做实验,基本都是一些重复性的结果,学生往往是机械性地操作,实验内容枯燥乏味。综合性实验教师起到的是导师作用,进行实验的指导,学生往往需要自己查阅文献、配制试剂,并把实验作为一个课题来研究,提高了学生的思考意识和能力。此外,安排研究生进行助教工作,将综合性实验与研究生实验进行有效结合[11]。同时也减少了实验教师的工作量,从传统机械性的教学模式转变为实验性的辅导。
4 结语
农业院校生物学专业必须结合实际要求,植物转基因和基因工程是生物专业必须要了解的知识。但是目前分子生物学实验教学中,往往进行的都是分子生物学基本技能的培养,缺乏深层次和系统性的实验,学生学习兴趣不大。本文从多方面阐述了综合性实验在分子生物学实验教学中的必要性,同时以《水稻愈伤组织诱导及转GUS基因鉴定》综合性实验为例,列举了该实验集合了多项实验技能,能够通过这样的实验项目锻炼学生的实验技能,同时进行了科研能力的训练,在今后农业院校分子生物学实验教学中应该多采用综合性实验教学的模式。
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夜上海论坛 关键词 工科院校 分子生物学实验 改革
中图分类号:G640 文献标识码:A
夜上海论坛 On Biological Students' Individualized Practice
Education in Engineering College
――Take Molecular Biology Laboratory as an example
XIE Hui, SHEN Xiaomin
(School of Life Science and Technology, Xidian University, Xi'an, Shaanxi 710126)
夜上海论坛 Abstract In this paper, the author of the engineering colleges features, combined with years of experience in the course professor of molecular biology experiments, analysis of some of the drawbacks of traditional molecular biology lesson exist now leads aspects of molecular biology experiment teaching system in need of reform. Try to open innovation experiments, increasing the comprehensive design experiment, the introduction of the experimental research of teachers and teaching aspects reforms to achieve significance in molecular biology experiment teaching.
Key words engineering college; molecular biology experiment; reform
1 工科院校分子生物学实验教学存在的问题
夜上海论坛 1.1 课时紧张,实验项目大同小异
分子生物学实验课广泛存在于全国多数具有生命科学学院的专业实验课程中,一般均为专业必修实验课程。但由于多数工科院校对于理科课程分配的课时有限, 如本校分子生物学实验课程学期课时仅30学时。因此,教师要在有限的时间内达到大纲规定的培养目标和要求就直接导致了传统分子生物学实验教学内容上往往是选择一些基础实验进行讲授。这样实验课程往往成了走过场,使得学生不能真正认识到分子生物学实验在他们专业领域中的实际作用,进而会严重影响学生对分子生物学实验的学习积极性和学习兴趣。
1.2 压制学生的创造性
现在高校中绝大多数学生均为90后,由于接触到更多的新事物,他们对于事物的认知和渴望是非常强烈的。但是在传统分子生物学实验教学过程中,很多内容都是由实验教师提前做好充分的准备,学生进入实验室一般只会做一些老师设定好的简单操作就可以完成整个实验,对于很多重要实验原理具体技术路线,实际应用均不知晓。这样机械化的实验教学形式,不能激发现代大学生对实验动手操作的兴趣, 同时会影响他们对分子生物学实验教学的积极性,更为严重者还会导致学生对自己所学专业的失望。
夜上海论坛 2 个性化分子生物学实验教学改革分析
2.1 针对工科实践性特点安排实验
由于本校是一所工科院校,多数学生最终都要进入生产第一线,因此,一方面我们申请增加了分子生物学实验课程课时量,另一方面我们增加了分子生物学技术在尖端科研、疾病检测及环保领域应用的创新性、综合性实验,使学生能够直观地了解到自己所学的知识及实验技能能够学以致用。整个实验课教学体系分为三个主要部分进行:第一部分为五个基本实验,是所有学习分子生物学的工科学生必须掌握的最基本的基础实验技能,其中包括三个核酸提取实验、一个电泳检测实验、一个PCR反应实验。第二个部分为分子生物学基本实验技能应用、提高的实验内容,包括学生选做的三个实验。这些实验的目的在于培养学生能够应用分子生物学的基本实验技能解决一些实际问题,例如:聚合酶链式反应对疾病的检测、引物设计合成和功能性基因扩增、分子生物学方法高精度检测环境微生物种类及分布。第三个部分为综合性、设计性实验,主要是针对学生的不同特点,分组选择课题进行研究,完成后撰写并提交研究报告,该部分主要是学生根据所学知识和技能自主进行完成。
夜上海论坛 2.2 设立分子生物学实验开放性实验
夜上海论坛 首先在分子生物实验课程中尝试了开放式的教学模式,包括实验内容的开放(分子生物学实验教学改革中第三个部分的综合性、设计性实验)及实验时间的开放。在分子生物实验教学内容中,第三部分的内容为开放式的,学生可以根据自己的专业方向、兴趣自主选择研究课题,任课教师也可给出部分开放式研究题目供学生选择。此外,在分子生物学教学实验时间上也实行开放式,即学生可以在规定周次内的具体时间来实验室进行试验项目研究。通过开放式的实验教学模式,提高了学生自己动手做实验的兴趣,同时,方便了学生实验时间的安排。
2.3 科研转化分子生物学实验教学
夜上海论坛 通过近年来分子生物学实验教学的实践,将教师的科研课题转化为实验教学内容是一种很好的实验教学改革模式。首先,由于生命科学领域进展很快,甚至超越了电子信息技术,所以在一般的教师科研项目中,会有大量全新的内容补充到实验教学内容中,从而使实验教学内容能够不断更新;其次,教师的科研课题一般代表了该领域全新的研究内容和研究方法,这就使我们的分子生物学实验教学内容能够紧跟该领域的研究步伐,不至于过于陈旧、落后。同时,使得当代个性化发展的90后学生能在分子生物学实验教学过程中了解并掌握生产实践中的实用技术,为日后实践工作或继续深造奠定了扎实的基础。
3 结语
本文通过实践调研、教学经验、综合各工科高校优势培养理念后认为:新形势下分子生物学实践教育应以90后高校大学生为主体、生命科学学院专职、专业实验教师为主导力量。另外,辅以专业基础实验室、探究性学习实验室、本科生开放性实验、各类高端互动实验、创新性课题实验、生产实习与调研的全方位、立体化、多层次、高效率的分子生物学实验教育教学模式,有利于培养90后大学生分子生物学综合实验技能、创新能力、严谨精神、逻辑思维和科研素养以及90后生物专业学生分子生物学实验个性化实践教育的全面培养。
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夜上海论坛 关键词:高等师范院校;分子生物学;课程改革
夜上海论坛 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
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。
夜上海论坛 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。
夜上海论坛 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。
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。
夜上海论坛 二、课程实践环节与理论环节的有效衔接
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
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.
1.基本概念很重要
分子生物学中有很多名词会让初学者感到不可理喻,有的学生即使对其有专业感觉也很难把它说清楚,这直接导致学生分子生物学学习障碍的产生。所以老师要做的第一件事就是向学生教授概念,澄清概念和鉴别概念。(1)教授概念如果这个概念是学生在其他科目中没有接触到的全新概念,老师就需要对其给出一个鲜明准确的定义,这点是每个老师都应该做到的,比较常规,此略。(2)澄清概念主要指的是帮助学生理顺概念间的相互关系。例如:染色体,染色质,核小体,螺线管,超螺线管,DNA(RNA),蛋白质这一组名词,我们应该掌握他们的内在联系。染色体是由DNA(RNA)和蛋白质组成的。染色体的基本组成单位是核小体,一个个核小体成串排列在染色质细丝上。核小体是DNA(RNA)缠绕在八聚体蛋白被压缩成1/7的结果,核小体缠绕成螺线管又压缩了1/6,进一步压缩成1/40的超螺线管,超螺线管再压缩到1/5成为染色单体。可以看到染色体,染色质,核小体,螺线管,超螺线管的组成都是DNA(RNA)和蛋白质,只不过在不同情况下存在不同形态而对应不同名称而已。对于很多同学来讲,这种概念的澄清是非常必要的。(3)鉴别概念刚才说的是同一物质不同形态的名称问题,这里指的就是完全一样的内涵对应不同名字的问题。例如:在真核生物基因表达调控内容中,通用型转录因子与一般辅助因子,同源域与同源盒等等,虽然说法不同但表示相同的内容。这些情况如果老师对学生缺乏交待,会造成大部分学生概念认识上的混乱。如果在分子生物学授课过程中能够使学生对基本概念有一个清晰明确地认识,后续的教学任务才有望顺利完成。
2.建立知识体系
以比较权威的分子生物学教材——北京大学教授朱玉贤的《现代分子生物学》——为例,分子生物学的教学内容分以下章节:染色体与DNA;从DNA到RNA;从mRNA到蛋白质;分子生物学研究法;原核基因表达调控模式;真核基因表达调控规律;疾病与人类健康;基因与发育;基因组与比较基因组学。分子生物学的核心基础知识集中体现在前六部分,后面内容更多的是前面知识的综合运用。当课程进行到真核基因表达调控规律一般内容的时候,笔者会帮助学生回首前面的所有内容,并将其纳入到此为止揭示出的理论框架中来,即真核基因表达调控的核心内容是顺式作用元件与反式调控因子之间相互作用的过程。这说明什么呢?DNA经过转录和翻译生成蛋白质,真核基因表达调控是蛋白质因子与DNA序列间作用,原核生物虽以操纵子为模型来讲述其调控过程,但实际上也是通过蛋白质因子与DNA的作用来完成的。虽然真核生物与原核生物各个方面存在很多不同,但我们看到了其大同的一面,这样我们就可以把有关DNA,蛋白质以及一切从不同角度对真原核生物表达调控进行描述或分类的内容都镶嵌到这个框架相应的位置上。如果学生做到了这一点,他会有豁然开朗,别有洞天之感,分子生物学理论学习道路上的一切阴霾就此消散。至于基因治疗,发育生物学,免疫学等是在此基础上结合其他课程内容,对分子生物学知识的综合运用,研究方向相对独立,只要学生有了前面的知识框架基础,再来看这些内容,会多少找到用公式原理解应用题的感觉。在笔者的分子生物学理论教学过程中,一直把知识体系的建立放在重中之重的位置,这比要求学生掌握很多细节知识更重要。
3.培养学生用哲学方式看问题
夜上海论坛 1制定合理的带教计划,重点明确
夜上海论坛 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。
夜上海论坛 2注重岗前教育,树立整体意识
夜上海论坛 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
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。
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;教授;应用性
【中图分类号】G633.91
引言:
我国的生命学科建立相比于其他学科来说比较晚,经过半个多世纪的教学内容和教学方式的探索,在分子生物学教学中取得了很大的进步和成就。同时,分子生物学科也成为我国比较重要的前沿学科之一,为我国的生命学科作出了巨大的贡献。对于生物学科的学生来说,掌握这么学科是十分重要的,对于后续的其他学科学习也有着很大帮助。作为很多专业的必修科目,学生在学习分子生物学时一定程度上会感觉到这门学科的困难性。所以在教学技巧上我们要讨论如何提高学生对这门学科的理解,同时怎样才能提高学生对这么学科的兴趣,这样才能让我们的教学质量得以提高。
夜上海论坛 1. 教学中存在的主要问题
夜上海论坛 由于属于生物学科中比较重要的位置,同时也是比较难理解的一门课程,所以学生在学习中以及教师在教授这门课程中都存在着很多问题,主要表现在以下几个方面:
夜上海论坛 1) 思想认识:很多学生对于分子生物学科的认识度不高,认为这门课程比较难懂,而不去学习,没有认识到这是一门作为后续学科的基础学科,没有给予足够的重视。
夜上海论坛 2) 教学内容:现在很多国内开设分子生物学的院校在教学内容的选取以及主线的确定上都没有达成一致,存在很多种类型的主线编排模式,层次不齐。
3) 教学方法:教学方法上,主要都是采取填鸭式教育方式,没有给学生更生动、形象地描述出这门课程的精彩所在,让学生没有足够的兴趣去学习,教学方法也显得很单调,导致教学质量严重下降。
夜上海论坛 4) 其他问题:还有诸如实验设备不能满足教学需求、师资水平有限以及给予学生的实训机会较少等诸多问题,这些都直接影响着教学的质量以及教学的效果。
夜上海论坛 2. 采取的教学改进措施
夜上海论坛 针对这些问题,我们在经过长时间的调研基础之上,分别提出了应对以及改进的措施,这些措施对于我们分子生物学教学有着很大的帮助。
2.1合理选取教学内容以及制定教学方式
分子生物学是一门专业性很强的学科,所以在教材的选取中一定要有明确的目的性。很多学生在接触分子生物学之前并没有太多的预备知识,所以考虑到这一点,在教材的选取中,一定要做到难易适中,教材的难易程度直接影响着学生对该课程的兴趣以及学习的信心。
夜上海论坛 在教学内容的安排上要做到科学化。本门课程最开始面临的比较晦涩的问题就是教学学时和实验学时的安排以及教学内容的安排。随着科技的不断进步,分子生物学与越来越多的学科产生相互融合、相互渗透的现象,这也导致很多学科与分子生物学科在内容上有一定的重复性。针对这个问题,我们只要把握两个要点就能够将教学内容合理进行安排:
夜上海论坛 其一是重点内容要突出。尽管很多学科与分子生物学科在内容上有所重合,但是在重点内容上还没有其他学科渗透进来,所以突出重点是主要应对策略,而分子生物学中很多基础问题,譬如"核酸结构"、"生物大分子相互作用"等问题上在很多生物相关学科中都有涉及,在本门课程中只需要简单复习即可。
夜上海论坛 其二就是要求教师提炼出与其他学科紧密联系的知识点,将学科知识的重复点淡化,而在有限的学时内,要多介绍本学科的发展动态和一部分新概念,提高课程的授课质量。
夜上海论坛 2.2培养学生的学习兴趣
夜上海论坛 兴趣是学习的最好老师,尤其是对这些专业性很强的学科来说,兴趣甚至堪比一把打开学科的万能钥匙。从表面形式上来看,我们只是给学生传授一门新的学科,但是从深层次来看,我们培养的其实是学生的科研兴趣,激发他们的学习欲望。只有兴趣使然才能够让学生更好地投入到科研中,取得一定的成果。
2.3提高教学效率
为了提高授课的质量,我们就要采取一定的手段在有限的学时中提高教师的授课效率以及学生的学习效率。多媒体教学是现在提高教学效率比较普遍使用的一种方法。
分子生物学是一门内容丰富、应用性强的学科,在亚显微分子水平上有着很大的运用。而在教学中不能让学生很直观地看到,可以教学起来比较抽象,单凭教师一张嘴是无法让学生深入理解。而多媒体教学的应用很大程度上解决了这一难点,能够让抽象复杂的内容在多媒体课件中更加具体化和简单化,让学生更容易理解。我们举一个简单的例子。
夜上海论坛 同时,建立相关的网络资源库,让学生在课后可以拓展自己对本课程知识范围的拓展,也能帮助学生对一些知识点的理解。
2.4科研带动教学
夜上海论坛 实战是对我们所学技能最好的考验,而科研就是分子生物学科中的实战。对于学生来讲,课本的知识理解地再深刻,与实际操作都有着一定差异,而分子生物学科作为一门应用性很强的学科,一定要通过让学生参与科研任务让学生把所学的知识,通过自己发散思维的加工应用到实践中去,才能体现学生对本门课程的掌握程度。
我们教授分子生物学给学生最终的木笔是要培养出有着娴熟操作能力以及具有创新思维的科研工作者,所以分子生物学科的科研任务,教师要选择一些简单但是能够将学生所学知识运用的来让学生参与进来。同时,也可以通过拨出一定科研经费,由教师带领学生,让学生体验整个科研的过程,包括立项、试验阶段以及到最后的答辩。教师在这个过程中起到一个引导帮助的作用。同时,科研带动教学的方法也能够提高学生对本门课程的学习兴趣。
2.5改革实验教学
实验教学是分子生物学一个重要组成部分,是对课堂理论教学成果的延伸,而作为一门应用型学科,实验教学部分尤为重要。
在实验前的课堂教学中,教师尽量只是教给学生基本的实验过程,而实际的操作过程由学生自己去动手实现。学生在这个实验过程中能够体验到获得成果的乐趣以及通过实验掌握一项操作技能,提高学生解决实际问题的能力。对实验中的突发问题,教师也可以交由学生自行解决,这样才能够让学生更加记忆犹新。
3. 结语
夜上海论坛 对于国内各大院校在分子生物学中表现出来的若干问题,上述办法通过在部分试点院校的改革实践,取得了不错的效果。尽管如此,我们依然要明白分子生物学作为一门专业性很强以及基础性很强的学科,其理论性和实践性的联系上需要更加紧密。所以在今后的教学过程中,我们的教师还需要通过自身的经验不断去改进本门课程的教学策略和方法,把我国分子生物学的教学水平提到一个新的高度。
参考文献:
夜上海论坛 [1]秦新民,多种教学方法相结合的分子生物学教学改革初探[J],科技信息,2010(13):531-532
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《InstantNotesinMolecularBiology》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。
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 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。
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 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。
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。
夜上海论坛 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。
夜上海论坛 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
《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。
2 《分子生物学》双语教学的体会
2.1 教材选择
夜上海论坛 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
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
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。
2.4.2 重视安排预习与复习
夜上海论坛 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。
夜上海论坛 2.4.3 课堂活动的组织
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
夜上海论坛 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
夜上海论坛 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
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.
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夜上海论坛 [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.
夜上海论坛 [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.
夜上海论坛 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
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。
夜上海论坛 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。
夜上海论坛 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。
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]。
(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。
夜上海论坛 (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。
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]。
夜上海论坛 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。
夜上海论坛 (3)教学方式改革。
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
夜上海论坛 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。
参考文献
夜上海论坛 [1] 药立波.医学分子生物学[M].3版.北京:人民卫生出版社,2008.
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[6] Kseler A,ztürk O,Atalay A. Allele frequency of VNTR locus D1S80 observed in Hb D-Los Angeles carrires[J].Molecular Biology Reports 2012,39(12):10747.
关键词: 分子生物学实验教学 教学模式 实验内容 评价体系
夜上海论坛 21世纪是生命科学的时代,分子生物学理论与基本技术渗透到生命科学的各个领域,成为生命科学中最具活力的学科,并且得到越来越广泛的发展和应用,呈现出生机勃勃的发展趋势[1]。
分子生物学实验是一门集分子生物学和基因工程理论为一体的操作性极强的实验性课程。因此,对实验教学内容的设置会影响学生对分子生物学和基因工程的学习和理解,合理地设置分子生物学实验教学内容对于培养学生的科学作风和科学思维能力,形成研究问题的科学方法和实际动手操作能力都具有十分重要的意义。
夜上海论坛 由于分子生物学实验对操作技能和实验条件要求较高,同时本科教学又具有学时少和学生人数多等特点,给分子生物学实验教学带来了极大的挑战[2]。针对我院学生的特点,我们也在不断思考,在实践中总结经验,以期更好地利用分子生物学实验教学让学生掌握其基本实验技术和规范化操作,为进一步深入学习打下基础。本文就此课程的实验教学进行了探讨。
1.教学模式
1.1从基本操作入手,培养基本技能。
夜上海论坛 在实验课中对每个仪器设备使用方法都给学生清晰地讲述,并多做示范动作,每个仪器上都简明扼要地给出仪器使用操作步骤和方法,保证仪器的安全使用,尤其是微量移液器的使用及保养。在学生动手操作过程中及时指出不规范的地方,并予以纠正。实验空隙给学生集中讲解学生提出的问题,对实验中的学生多提问几个为什么,让他们思考和回答,既活跃了课堂气氛,又奠定了做好实验的理论基础。
夜上海论坛 1.2学生自主动手,培养实验兴趣。
为提高学生操作技能,对实验的前期准备工作,如分子生物学实验试剂配制、器皿清洗和灭菌等工作,在教师指导下由学生完成。带领参与准备实验的学生完成预备实验,全程监督,严格要求,在具体操作方面,从试剂的配制、分装到保存,仪器的使用及养护等都给予精心指导,实验过程中出现的问题给予分析和指导。通过学生参与实验准备,有助于理解和掌握整个实验,同时可激发学生参与实验的兴趣和欲望。
1.3向学生开放实验室。
夜上海论坛 实验室的开放不仅是指仪器设备与时间概念上的开放,是实验课程、实验项目的开放,更重要的是让学生投入到教师的研究课题中,让学生在实际科研活动中得到锻炼。承担科研项目的教师鼓励学生参与老师的科研活动并有计划地安排实验,根据学生的实际情况,分配给学生适当的实验任务,在科研活动中锻炼学生独立完成实验的能力,大大提高实验技能。
2.依据能力培养,制定实验内容
2.1精选实验内容。
夜上海论坛 我院分子生物学实验相对课时较少,本科生物技术和生物科学专业实验课仅为18学时,在有限的学时内,我们选择实验内容时应尽量避免重复,还要兼顾实验方法的完整性,充分体现分子生物学实验与其他实验的异同。我们选择了大肠杆菌质粒DNA的提取、琼脂糖凝胶电泳检测DNA、分光光度计检测DNA的浓度和纯度、大肠杆菌质粒DNA的转化及聚合酶链式反应。通过对质粒DNA的提取、检测、转化、扩增使学生掌握分子生物学的基本操作。我们选用北京师范大学魏群教授主编的《分子生物学实验指导》教材,由于实验材料不同,有关老师共同编制了每一个实验的方法步骤,简明清晰,增强可操作性,尽量保证每个实验都有实验结果,让学生观察到自己所做的实验结果,增强学生对实验的信心。同时对我们无法开设的实验,学生也可通过实验教材的学习有一定的了解和认识。
夜上海论坛 2.2适当补充创新性实验。
夜上海论坛 在实验教学中,一定要重视培养学生自身的创新精神和科研能力[3]。学生可以选择相应的指导教师,由学生选择研究题目作为自己的课题,除了分子生物学基础实验以外,对于学生还要求系统学习创新实验或生物技术综合实验,探索分子生物学实验的多样性,为培养不同层次的人才提供实验教学模式的多样性。
在实验的开设上要注意实验内容与专业相结合,使学生学到的实验技术对今后的工作产生实质性帮助,这样的实验既符合本科教育的目标,又有利于激发学生学习的兴趣。
夜上海论坛 3.建立科学、有效的评价体系
夜上海论坛 客观公正地评价学生的学习效果是教学过程的一个重要环节。我们在分子生物学实验成绩的评定中,主要采用实验考核包括平时考核和期末考核两部分。平时考核的内容包括实验预习、实验操作、实验报告等环节,各环节考核分数比例为:预习报告10%、实验操作40%、实验报告50%,这部分成绩占该实验课总成绩的80%;期末考试(包括实验操作、技能、实验理论等)占该实验课总成绩的20%。
4.结语
分子生物学实验课经过几年的教学探索,取得了一定的成效,使学生认识到了本课程的重要性,激发了学生上好实验课的热情,牢固地掌握了分子生物学基本方法和规范化的操作,为后续相关课程的学习提供了有力保障。但也存在一些问题,如教学体系需要不断进行适时的调整与更新,注意与相关学科的衔接。此外实验室开放大大增加了教师的工作量,各种试剂、耗材增加;仪器设备的规范管理和使用等都有待完善和解决。
参考文献:
[1]李林,张宇辉,李云峰.构建新的生物化学与分子生物学实验教学模式[J].山西医科大学学报:基础医学教育版,2004,6(6):630-631.