王興平, 羅仍卓么, 李 峰, 李 榮, 張建平

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分子生物學(xué)課程研究性教學(xué)改革初探

王興平*, 羅仍卓么, 李 峰, 李 榮, 張建平

(湖南文理學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院, 湖南 常德, 415000; 動(dòng)物學(xué)湖南省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖南 常德, 415000)

分子生物學(xué)是從分子水平上研究生命現(xiàn)象的學(xué)科, 已應(yīng)用到了生物科學(xué)相關(guān)的很多領(lǐng)域. 近年來, 生物科學(xué)專業(yè)相關(guān)的“理論型”人才已基本趨于飽和, 人才培養(yǎng)目標(biāo)從“理論型”向“應(yīng)用型”的轉(zhuǎn)變迫在眉睫. 基于此, 分析了分子生物學(xué)課程開展研究性教學(xué)的必要性, 并對(duì)研究性教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)方法、考核方法進(jìn)行了改革與思考, 為實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)做出了有益探索.

分子生物學(xué); 研究性教學(xué); 課程改革; 教學(xué)思考

分子生物學(xué)主要是研究核酸等生物分子的結(jié)構(gòu)與功能、遺傳信息傳遞規(guī)律及調(diào)控方式和分子生物學(xué)研究方法的一門學(xué)科, 涉及到動(dòng)植物功能基因的挖掘、基因調(diào)控、基因工程、人類疾病的基因診斷與生物治療等生物相關(guān)領(lǐng)域[1]. 在人才培養(yǎng)方案中, 開設(shè)分子生物學(xué)課程的目的是為了培養(yǎng)學(xué)生分子生物學(xué)基本知識(shí)和實(shí)踐技能, 為今后從事生物相關(guān)的教學(xué)、科研和生產(chǎn)實(shí)踐奠定基礎(chǔ).

1 分子生物學(xué)課程教學(xué)定位及研究性教學(xué)的必要性

1.1 分子生物學(xué)課程教學(xué)定位

分子生物學(xué)課程的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握遺傳物質(zhì)(DNA和RNA)的結(jié)構(gòu)與特性、遺傳信息傳遞(轉(zhuǎn)錄與翻譯)、基因表達(dá)調(diào)控、分子生物學(xué)研究方法的理論知識(shí)和實(shí)踐技能. 近年來高校的生物科學(xué)專業(yè)招生量大, 生物科學(xué)專業(yè)相關(guān)的“理論型”人才基本趨于飽和, 人才培養(yǎng)目標(biāo)由“理論型”向“應(yīng)用型”轉(zhuǎn)變迫在眉睫[2]. 因此, 我們認(rèn)為目前分子生物學(xué)課程應(yīng)定位于“應(yīng)用型”人才培養(yǎng), 即讓學(xué)生扎實(shí)的掌握分子生物學(xué)的實(shí)踐技能, 采用分子生物學(xué)技術(shù)解決生物科學(xué)、生物工程、動(dòng)物育種和動(dòng)物營養(yǎng)中的具體問題, 以提升就業(yè)的競爭力.

1.2 研究性教學(xué)的內(nèi)涵及必要性

分子生物學(xué)知識(shí)具有高度的抽象性和微觀性, 傳統(tǒng)“填鴨式”的教學(xué)方式, 可能使學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)通過了考試, 但是學(xué)習(xí)效果不一定理想, 因?yàn)楹芏鄬W(xué)生沒有全身心投入到課堂學(xué)習(xí)中, 更沒有深入的理解知識(shí)點(diǎn), 也沒有把知識(shí)點(diǎn)加以靈活運(yùn)用[2—3]. 研究性教學(xué)是以學(xué)生為核心, 以問題為載體, 充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性, 突出將傳統(tǒng)教學(xué)的老師“教什么”向現(xiàn)在的學(xué)生“學(xué)什么”、“怎么學(xué)”、“學(xué)到什么”、“怎么應(yīng)用”轉(zhuǎn)變. 同時(shí), 老師的角色從知識(shí)的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂活動(dòng)的設(shè)計(jì)者(導(dǎo)學(xué)及設(shè)計(jì)任務(wù))和答疑者, 引導(dǎo)學(xué)生完成自主學(xué)習(xí). 在研究性學(xué)習(xí)過程中, 學(xué)生從思想上和行動(dòng)上全程參與, 加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解, 提升了綜合應(yīng)用和創(chuàng)新能力. 因此, 為實(shí)現(xiàn)“應(yīng)用型”人才培養(yǎng)目標(biāo), 開展分子生物學(xué)課程研究性教學(xué)是非常必要的.

2 分子生物學(xué)課程研究性教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則

研究性教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循應(yīng)用性原則、主體性原則、過程性原則和創(chuàng)新性原則, 即在課程教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用為導(dǎo)學(xué)思想, 突出以學(xué)生為主體, 學(xué)生全程參與(包括教材閱讀、查閱資料、小組討論、課堂討論、成果展示等), 鼓勵(lì)學(xué)生在研討中大膽地提出質(zhì)疑, 充分發(fā)揮能動(dòng)性, 創(chuàng)造性地去探究, 以培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題的能力和應(yīng)用創(chuàng)新能力.

2.2 設(shè)計(jì)思路

在研究性教學(xué)過程中, 老師在導(dǎo)學(xué)環(huán)節(jié)將所涉及的相關(guān)知識(shí)、概念、原理和應(yīng)用等有機(jī)融合, 形成以問題和任務(wù)為導(dǎo)向的導(dǎo)學(xué)案, 并且引導(dǎo)學(xué)生以執(zhí)行任務(wù)和解決問題為目標(biāo), 進(jìn)行教材閱讀、資料查閱、分組討論、形成解決問題的初步方案, 再通過課堂質(zhì)疑討論、老師指導(dǎo)等形式, 獲得解決問題的最終方案.

例如, 在DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯和基因表達(dá)調(diào)控的教學(xué)內(nèi)容中, 在教學(xué)設(shè)計(jì)方面, 以“舉例說明遺傳物質(zhì)如何進(jìn)行傳遞”、“舉例說明遺傳信息相對(duì)穩(wěn)定性的保持機(jī)制”、“論述基因和蛋白質(zhì)之間的相互關(guān)系及其在生物工程中的應(yīng)用”這3個(gè)問題為導(dǎo)學(xué)內(nèi)容, 引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材; 通過網(wǎng)絡(luò)和圖書館查閱基礎(chǔ)知識(shí)資料及其科研資料, 以小組為單位在課外討論, 初步形成解決問題的方案; 課堂上各組進(jìn)行講解, 其他小組同學(xué)和老師提問, 共同探討, 最終形成正確答案, 并進(jìn)行課堂成果展示. 這樣自主性的學(xué)習(xí), 不同于傳統(tǒng)的老師講授、學(xué)生聽講、被動(dòng)接受的教學(xué)模式, 而是使學(xué)生系統(tǒng)的掌握DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯等遺傳信息的傳遞過程、生物學(xué)意義及其在生物工程中的應(yīng)用前景, 真正消化所學(xué)的知識(shí), 最終服務(wù)于應(yīng)用.

此外, 由于生物科學(xué)多門學(xué)科間相互聯(lián)系, 教學(xué)設(shè)計(jì)涉及各學(xué)科間的關(guān)系, 教師應(yīng)幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)和理解課程設(shè)置的系統(tǒng)性和各學(xué)科知識(shí)間的銜接性. 例如, 在DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程結(jié)束時(shí), 以“論述基因和蛋白質(zhì)之間的相互關(guān)系”這一問題進(jìn)行延伸討論, 引導(dǎo)學(xué)生將生物化學(xué)課程中的蛋白質(zhì)(酶)和分子生物學(xué)中的遺傳信息傳遞系統(tǒng)緊密聯(lián)系起來, 以加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的銜接性.

3 教學(xué)方法思考

3.1 合理利用教學(xué)資源, 幫助學(xué)生深入理解知識(shí)點(diǎn)

分子生物課程所涉及到的分子事件和過程比較微觀和抽象, 很難從視覺上和思維上建立系統(tǒng)的認(rèn)識(shí), 從而使得分子生物學(xué)課程的學(xué)習(xí)難度增大. 即使采用研究性教學(xué)方式, 學(xué)生也未必能夠完全搞懂其微觀分子事件. 因此, 在導(dǎo)學(xué)和小組討論時(shí), 指導(dǎo)學(xué)生將多種教學(xué)資源合理組合與有效利用, 可以起到事半功倍的效果.

常見的教學(xué)資源包含PPT課件、文本、圖片、視頻、動(dòng)畫、音頻等多種類型. 就分子生物學(xué)課程而言, 多種教學(xué)資源的結(jié)合與有效利用是非常關(guān)鍵的. 因?yàn)? 教學(xué)資源(特別是動(dòng)畫)可以描述生物分子之間相互作用以及分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)過程, 變原來的抽象思維為具體圖片與動(dòng)畫的直觀感受, 變生物信息傳遞的瞬間過程為定格畫面, 多角度調(diào)動(dòng)學(xué)生的注意力和興趣, 使得學(xué)生有“身臨其境”的感覺, 能夠全身心地投入到微觀的分子事件中, 更加深入理解掌握分子生物學(xué)中的分子事件和知識(shí)點(diǎn)[4—6]. 例如, 在肽鏈延伸的學(xué)習(xí)過程中, 核糖體上的3個(gè)座位(A位、P位和E位)、肽鍵形成、轉(zhuǎn)位以及它們在此過程中的彼此協(xié)調(diào)等知識(shí)點(diǎn)均是非常抽象的. 解決上述問題的最好辦法是, 采用一些視頻、動(dòng)畫或者通過PPT中的自定義動(dòng)畫(進(jìn)入、退出、強(qiáng)調(diào)和路徑), 分別展示蛋白質(zhì)合成過程中的氨基酸活化、翻譯起始、肽鏈延伸和肽鏈終止的具體過程, 將這些抽象的分子生物學(xué)理論變得更加直觀、具體, 從而化難為易, 并能有效地突破教學(xué)難點(diǎn), 提高教學(xué)效果.

對(duì)于分子生物學(xué)的專業(yè)教師而言, 制作美觀、合理的動(dòng)畫需要花費(fèi)很多的時(shí)間和精力. 目前, 包括像Sumanas多媒體研發(fā)公司(http://www.sumanasinc.com/webcontent/animation.html)、美國CSHL實(shí)驗(yàn)室(http://www.dnalc.org/resources/animations)、McGraw-Hill高等教育集團(tuán)(McGraw-Hill Higher Education) (http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072995246/student_view0)等在內(nèi)的很多國外分子生物學(xué)網(wǎng)站共享了分子生物學(xué)過程、實(shí)驗(yàn)原理與操作相關(guān)的動(dòng)畫[6].在分子生物學(xué)課程教學(xué)中, 教師合理應(yīng)用, 能夠提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣, 提高學(xué)習(xí)效果.

3.2 實(shí)踐教學(xué)多元化, 提高學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐和創(chuàng)新能力

傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué), 往往是“主講老師設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案→實(shí)驗(yàn)老師準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)→主講老師講解方案→學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作”這樣的固定模式, 使得部分學(xué)生沒有理解和掌握實(shí)驗(yàn)的理論知識(shí), 稀里糊涂間完成了實(shí)驗(yàn), 并且可能還得到了很好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果, 最后也得到了相應(yīng)的高分. 但是, 這樣的實(shí)踐教學(xué), 學(xué)生只是按步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作, 只是做實(shí)驗(yàn)的“機(jī)器”而已, 這無形中限制了學(xué)生的思維, 沒有充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主性和創(chuàng)造思維. 解決上述問題有如下兩個(gè)切實(shí)可行的辦法: 一是將實(shí)踐教學(xué)與理論課程有機(jī)結(jié)合, 并納入到研究性教學(xué)方案中. 分子生物學(xué)課程的分子生物學(xué)研究方法與實(shí)踐教學(xué)密切相關(guān). 在這一理論課程的研討性教學(xué)中, 以分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)在生命科學(xué)相關(guān)專業(yè)中的應(yīng)用為導(dǎo)學(xué)方向, 讓學(xué)生以小組為單位, 分別在課外自主設(shè)計(jì)能夠體現(xiàn)專業(yè)特殊性的實(shí)驗(yàn)方案; 課堂上全班討論各組方案的優(yōu)缺點(diǎn)、可行性等, 優(yōu)中選優(yōu), 選取1～2個(gè)方案, 進(jìn)行方案補(bǔ)充優(yōu)化; 由老師對(duì)這一方案進(jìn)行可行性評(píng)估, 確定為最終的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容; 然后再由學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn)操作; 老師在整個(gè)過程中答疑解惑. 通過上述過程, 既完成了理論知識(shí)的學(xué)習(xí), 又完成了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì), 更好的體現(xiàn)了學(xué)生是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備-和實(shí)驗(yàn)操作的主體這一理念, 也充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的自主性和創(chuàng)造思維, 培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)分子生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作和應(yīng)用的能力. 二是鼓勵(lì)學(xué)生參與分子生物學(xué)課程相關(guān)的大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目. 因?yàn)橥ㄟ^課堂實(shí)驗(yàn)課使學(xué)生掌握的知識(shí)有限, 特別是對(duì)前沿領(lǐng)域的了解和掌握程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠, 因此鼓勵(lì)學(xué)生可不參加分子生物學(xué)實(shí)踐教學(xué), 而是在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行與本課程相關(guān)的大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目或者直接參與老師的科研項(xiàng)目等, 在項(xiàng)目完成后, 則給予相應(yīng)學(xué)分. 以上方法也能很好的使學(xué)生更大限度的掌握本學(xué)科的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐技能, 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力[2, 5].

3.3 考核方式多樣化, 側(cè)重于學(xué)習(xí)過程和應(yīng)用能力的考核

為實(shí)現(xiàn)生物科學(xué)專業(yè)應(yīng)用技術(shù)型人才的培養(yǎng)目標(biāo), 考核方式應(yīng)多元化, 打破傳統(tǒng)的考試制度, 側(cè)重學(xué)習(xí)過程和應(yīng)用能力的考核, 引導(dǎo)學(xué)生真正地參與到實(shí)踐中來.

(1)理論課程考核. 理論課程考核分為過程考核(80%)和期末考試考核(20%)2個(gè)部分. 過程考核包含: 考勤(10%)、查閱資料情況(15%)、討論的自主性(25%)、科學(xué)問題的形成與分析能力(25%)、討論成果展示(20%)、小測驗(yàn)(5%)共6個(gè)方面分項(xiàng)記錄, 逐項(xiàng)打分, 按照加權(quán)值計(jì)算.

(2)實(shí)踐課考核. 實(shí)踐課程考核包括: 考勤(5%)、查閱資料情況(10%)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與討論(25%)、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備(10%)、實(shí)驗(yàn)操作過程(25%)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(含數(shù)據(jù)處理, 15%)、實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)交流(10%)等7個(gè)方面分項(xiàng)記錄, 逐項(xiàng)打分, 按照加權(quán)值計(jì)算總分. 該考核方法, 有利于鼓勵(lì)學(xué)生積極參與實(shí)踐操作的各個(gè)環(huán)節(jié), 并有效激發(fā)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的回憶、思考和應(yīng)用的能動(dòng)性, 培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作、分析問題和解決問題的能力.

總之, 在分子生物學(xué)理論課程、實(shí)踐課程的教學(xué)方法方面, 研究性教學(xué)可有效的突出實(shí)用性、過程性、創(chuàng)新性和應(yīng)用性, 有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力, 有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和應(yīng)用意識(shí), 可大幅度提升應(yīng)用型人才的專業(yè)素質(zhì), 為今后從事生物科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的工作奠定良好的基礎(chǔ).

[1] 朱玉賢, 李毅, 鄭曉峰. 現(xiàn)代分子生物學(xué)[M]. 3版. 北京: 高等教育出版社, 2007.

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[6] 趙新民, 夏莉, 徐玲, 等. 分子生物學(xué)教學(xué)動(dòng)畫網(wǎng)絡(luò)資源的利用[J]. 廣東化工, 2011, 38(219): 196—197.

Preliminary teaching reform of researching study for molecular biology curriculum

WANG Xing-ping, LUORENG Zhuoma, LI Feng, Li Rong, ZHANG Jian-ping

(College of Life Science, Hunan University of Arts and Science, Changde 415000, China; Zoology Key Laboratory of Hunan Higher Education, Hunan University of Arts and Science, Changde 415000, China)

Molecular biology, one of disciplines for studying life molecular phenomenon, has been applied to the field of life science. However, the theoretical type person who are engaged in life science are getting saturated, it is on time that types will be changed from the theoretical to the application. In this study, we analyzed the necessary of researching study for molecular biology curriculum, and reformed the teaching design, teaching method, and assessment method in order to realize the object of cultural applied talent.

molecular biology; researching study; curriculum reform; teaching thinking

10.3969/j.issn.1672-6146.2013.04.017

G 642.0

1672-6146(2013)04-0070-04

email: huaswxp@hotmail.com.

2013-06-28

湖南文理學(xué)院2011年教研項(xiàng)目(JGZC1110); 湖南文理學(xué)院2013年《分子生物學(xué)》研究性教學(xué)課程項(xiàng)目; 湖南省“十二五”動(dòng)物學(xué)重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目.

(責(zé)任編校:譚長貴)