梁珍珍，張建鵬，孫銘娟，王梁華，盧小玲

（海軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 上海 200433)

“生物化學(xué)與分子生物學(xué)”是從分子水平研究生命現(xiàn)象及本質(zhì)規(guī)律的一門學(xué)科。近年來，隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)的迅速發(fā)展，其理論和技術(shù)在疾病預(yù)防、診斷和治療中的作用日益凸顯，極大地推動著醫(yī)學(xué)的發(fā)展?！吧锘瘜W(xué)與分子生物學(xué)”作為高等醫(yī)學(xué)院校各專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，既是醫(yī)學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，又是未來從事臨床及科研工作的重要理論支撐，在醫(yī)學(xué)生培養(yǎng)中的地位舉足輕重。如何通過教學(xué)實(shí)踐培養(yǎng)具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、較高的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力、優(yōu)良的品德修養(yǎng)等真正適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的高素質(zhì)醫(yī)學(xué)人才，是亟須每位教師思考的現(xiàn)實(shí)問題[1-2]。下面筆者簡要介紹本科室近年來的具體教學(xué)實(shí)踐，希望為醫(yī)學(xué)院?！吧锘瘜W(xué)與分子生物學(xué)”教學(xué)改革提供一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與啟示。

1 采用多種教學(xué)手段，夯實(shí)理論基礎(chǔ)

“生物化學(xué)與分子生物學(xué)”研究的范疇是微觀分子層面，具有抽象、深奧、繁雜、難以理解等特點(diǎn)，是公認(rèn)最難學(xué)的基礎(chǔ)課程之一。如何在有限的時(shí)間內(nèi)幫助學(xué)生高效、系統(tǒng)地內(nèi)化基本理論知識，夯實(shí)理論基礎(chǔ)，一直以來都是我們致力于解決的現(xiàn)實(shí)難題。本科室在多年的教學(xué)實(shí)踐中，注重采取直觀形象化教學(xué)手段[3]、引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)知識內(nèi)在規(guī)律、注重知識的結(jié)構(gòu)化與系統(tǒng)化傳授等，在幫助學(xué)生建立正確學(xué)科思維的基礎(chǔ)上，促進(jìn)他們系統(tǒng)地掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識。

1.1 直觀形象化教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生理解

針對“生物化學(xué)與分子生物學(xué)”理論知識微觀抽象、難以理解的難題，采取多種教學(xué)手段化抽象為直觀形象，以促進(jìn)學(xué)生對復(fù)雜機(jī)制的理解。①運(yùn)用動畫、視頻等展示復(fù)雜的分子過程。例如DNA復(fù)制、DNA損傷修復(fù)、轉(zhuǎn)錄、翻譯等過程，涉及眾多酶和蛋白因子的參與，通過動畫、視頻播放等方式形象地展示動態(tài)的生物學(xué)過程，促進(jìn)學(xué)生的理解掌握。②使用模型、實(shí)物等直觀教具突破教學(xué)難點(diǎn)。例如DNA正負(fù)超螺旋的形成以及原核生物DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ、Ⅱ的作用機(jī)制，一直是教學(xué)的難點(diǎn)，通過模型演示，可促進(jìn)學(xué)生的理解，有助于教學(xué)難點(diǎn)的突破。③直觀通俗易懂地講解。例如，用“欲要取之，必先予之”概括糖酵解、脂肪酸的-氧化等先耗能再產(chǎn)能的規(guī)律；用“近朱者赤”“近墨者黑”來分別形容分子伴侶的功能和朊病毒的傳染機(jī)制；用開車過程中的“松剎車與踩油門”描述乳糖操縱子的調(diào)節(jié)機(jī)制；以“幕后王者”形容正鏈、有意義鏈、編碼鏈；以“同一起跑線”揭示SDS-PAGE中濃縮膠的作用；以“水輪發(fā)電機(jī)”類比ATP合酶的原理等。通過運(yùn)用各種手段，使微觀抽象知識直觀形象化，不僅能深化學(xué)生對知識的理解，還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效果。

1.2 挖掘規(guī)律和哲學(xué)思想，助力學(xué)生高效內(nèi)化理論知識

“生物化學(xué)與分子生物學(xué)”知識雖然零散、繁雜，但其中不乏“代謝的生化邏輯”[4]“結(jié)構(gòu)決定功能”“高效與簡約”等基本規(guī)律，以及“內(nèi)因與外因”[5]的哲學(xué)思想，通過引導(dǎo)學(xué)生立足基本規(guī)律和哲學(xué)思想進(jìn)行思考，不僅能促進(jìn)學(xué)生對繁雜抽象專業(yè)知識的高效內(nèi)化，還有助于發(fā)展學(xué)生的學(xué)科思維。例如，在講授物質(zhì)代謝時(shí)，注意挖掘“代謝的生化邏輯”，以代謝途徑中各代謝物的結(jié)構(gòu)為明線，以能量的消耗與生成為暗線，講解每一步反應(yīng)發(fā)生的目的和意義，從而幫助學(xué)生更好地內(nèi)化代謝途徑中的每步化學(xué)反應(yīng)；在講授生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能時(shí)，以“結(jié)構(gòu)決定功能”的基本規(guī)律統(tǒng)領(lǐng)教學(xué)：比如DNA作為遺傳物質(zhì)決定于其獨(dú)特的反向互補(bǔ)的雙螺旋結(jié)構(gòu)、原核生物DNA聚合酶Ⅲ作為真正的復(fù)制酶決定于其不對稱異源二聚體結(jié)構(gòu)、肌紅蛋白和血紅蛋白分別適于利用和儲存氧氣亦決定于其各自獨(dú)特的結(jié)構(gòu)等；適當(dāng)引入生命在長期的演化中所具有的“高效、簡約”特點(diǎn)，以促進(jìn)學(xué)生對生命規(guī)律的認(rèn)識：原核生物基因組結(jié)構(gòu)的簡約與操縱子結(jié)構(gòu)功能上的高效、免疫球蛋白結(jié)構(gòu)基因的簡約與經(jīng)DNA重組后產(chǎn)生無數(shù)專一性免疫球蛋白的高效等都體現(xiàn)了這一特點(diǎn)。此外，還注重挖掘教學(xué)內(nèi)容中所蘊(yùn)含的哲學(xué)思想，以促進(jìn)學(xué)生對知識的內(nèi)化與掌握。例如，在講授遺傳信息傳遞時(shí)，引入哲學(xué)上的“內(nèi)因與外因”：復(fù)制從固定復(fù)制起點(diǎn)起始、轉(zhuǎn)錄起始、前體RNA的精確剪接、翻譯起始等，都決定于“內(nèi)因”——獨(dú)特的核苷酸序列以及“外因”——各種蛋白因子之間的精確識別。通過引入這些基本規(guī)律和哲學(xué)思想，引導(dǎo)學(xué)生以專業(yè)的思維和開闊的視角學(xué)習(xí)理論知識，有助于加深學(xué)生對抽象復(fù)雜生化反應(yīng)和分子機(jī)制的理解與內(nèi)化。

1.3 引入思維導(dǎo)圖，幫助學(xué)生系統(tǒng)構(gòu)建知識體系

在教學(xué)實(shí)踐中，引入可視化思維工具——思維導(dǎo)圖，直觀立體式呈現(xiàn)整體理論知識框架，以幫助學(xué)生厘清知識內(nèi)在的邏輯關(guān)系，系統(tǒng)構(gòu)建課程知識體系，有助于學(xué)生系統(tǒng)整體地把握課程內(nèi)容，夯實(shí)理論基礎(chǔ)。例如，在授課伊始，向?qū)W生展示整章節(jié)內(nèi)容的思維導(dǎo)圖全貌，讓學(xué)生系統(tǒng)地把握知識整體框架，而在授課過程中充分利用PPT的鏈接功能，逐級展開進(jìn)行講解，在每個(gè)知識點(diǎn)講解結(jié)束后再返回章節(jié)思維導(dǎo)圖。通過這種方式，能不斷強(qiáng)化學(xué)生對知識內(nèi)在邏輯和整體框架的系統(tǒng)認(rèn)識。此外，我們還鼓勵學(xué)生在歸納總結(jié)的基礎(chǔ)上自行繪制思維導(dǎo)圖，比如在講授了糖、脂、蛋白質(zhì)的等三大物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)后，讓學(xué)生根據(jù)這幾章內(nèi)容之間的關(guān)系自行繪制整體代謝的思維導(dǎo)圖，學(xué)生在自主構(gòu)建知識體系的過程中，既加深了對物質(zhì)代謝的整合與調(diào)節(jié)的理解，同時(shí)也能提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，極大地提高了學(xué)習(xí)效率。

2 改進(jìn)教學(xué)方法，提高學(xué)生能力

在教學(xué)實(shí)踐中，囿于課程內(nèi)容繁雜、課時(shí)量少等因素，傳統(tǒng)的理論講授法在大班授課制中仍具有不可替代的優(yōu)勢，比如能向?qū)W生高效地傳遞系統(tǒng)完備的基礎(chǔ)理論知識，有助于完整知識體系的搭建。但這種教學(xué)方法也存在著局限性：學(xué)生缺乏參與感，教學(xué)節(jié)奏快導(dǎo)致學(xué)生缺乏思考時(shí)間，不利于學(xué)生創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。因此，我們在吸取理論講授教學(xué)法優(yōu)勢的前提下，堅(jiān)持“教師主導(dǎo)、學(xué)生主體”的教學(xué)原則，適當(dāng)引入啟發(fā)式、案例式教學(xué)法，并加強(qiáng)綜合性、創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力[5-6]。

2.1 啟發(fā)式教學(xué)

課堂教學(xué)不僅是向?qū)W生系統(tǒng)傳授科學(xué)知識的過程，更是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的過程。在教學(xué)中我們注意進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，通過創(chuàng)設(shè)一定的問題情景，引導(dǎo)學(xué)生自主思考，不僅能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，還有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。例如，在講解驗(yàn)證DNA半保留復(fù)制的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)時(shí)，先引入James Watson和Francis Crick在Nature論文[7]中所提出的半保留式復(fù)制，引導(dǎo)學(xué)生思考“是否還存在其他的復(fù)制方式”；待學(xué)生回答后，接著提問“你認(rèn)同哪種復(fù)制方式？依據(jù)是什么？”“你認(rèn)為驗(yàn)證時(shí)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是什么？”待學(xué)生回答出“區(qū)分母鏈和子鏈”后進(jìn)一步提問“怎樣區(qū)分？需要借助于什么技術(shù)手段？”通過這一系列的提問，不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維，還能將經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的研究思路外化，幫助學(xué)生建立正確的科研思維模式，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科研思維能力。又如，在講解原核基因表達(dá)調(diào)控——乳糖操縱子模型時(shí)，先以科研工作中應(yīng)用廣泛的IPTG誘導(dǎo)蛋白質(zhì)表達(dá)導(dǎo)入，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；接著從“原核基因組特點(diǎn)”“基因表達(dá)調(diào)控的分子機(jī)制”等方面，引導(dǎo)學(xué)生分析操縱子的結(jié)構(gòu)；在此基礎(chǔ)上，以乳糖操縱子為例，引導(dǎo)學(xué)生分析大腸桿菌操縱子在不同碳源培養(yǎng)條件下的具體調(diào)控機(jī)制；最后，讓學(xué)生思考并回答：當(dāng)利用IPTG誘導(dǎo)蛋白質(zhì)表達(dá)時(shí)，重組表達(dá)載體需要具備哪些調(diào)控元件。通過啟發(fā)式教學(xué)，一方面能深化學(xué)生對操縱子結(jié)構(gòu)及調(diào)控機(jī)制的理解，另一方面還能讓學(xué)生體驗(yàn)到“從現(xiàn)象—問題—本質(zhì)—應(yīng)用”這一科學(xué)探究過程，從而培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新思維。再如，在講授DNA復(fù)制的高度保真性時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生從復(fù)制的模板、復(fù)制方式、各種酶與蛋白的協(xié)調(diào)作用以及DNA損傷修復(fù)等多角度進(jìn)行分析，既能深化學(xué)生對知識的深刻理解，又能培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的思維能力。實(shí)踐表明，進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能能夠促進(jìn)學(xué)生積極主動地思考，幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

2.2 案例式教學(xué)

在保證教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)性和完整性的前提下，注重將生活實(shí)例、臨床病例、社會熱點(diǎn)等引入教學(xué)內(nèi)容，不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能提高學(xué)生綜合分析問題、解決問題的能力。①引入生活實(shí)例。例如，在講授物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)時(shí)，引入學(xué)生感興趣的減肥話題，引導(dǎo)學(xué)生利用物質(zhì)代謝相關(guān)知識解釋肥胖產(chǎn)生的原因，并分析“2，4-二硝基苯酚”“左旋肉堿”“生酮飲食”“節(jié)食”“有氧運(yùn)動”等一系列減肥法背后所蘊(yùn)含的生物化學(xué)原理，讓學(xué)生自行查閱文獻(xiàn)資料，對上述減肥方法的可行性及弊端做出理性科學(xué)的評價(jià)，最后引導(dǎo)學(xué)生樹立“合理營養(yǎng)膳食+適量有氧運(yùn)動”的科學(xué)減肥觀。又如，在講解代謝的整合與調(diào)節(jié)時(shí)，引入地震后的黃金救援期（3天內(nèi)）和拯救生命期（一般4-7天），引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識分析這兩個(gè)時(shí)期存在的理論依據(jù)。②引入臨床病例。例如，在講授蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系時(shí)，引入鐮狀紅細(xì)胞貧血、阿爾茲海默癥等；在講授物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)時(shí)，引入代謝異常引發(fā)的糖尿病、高脂血癥、肝性腦病、痛風(fēng)、萊施-奈恩綜合征（Lesch-Nyhan syndrome）等；在講授DNA損傷修復(fù)時(shí)，引入損傷修復(fù)系統(tǒng)缺陷導(dǎo)致的著色性干皮?。▁eroderma pigmentosum，XP）、人類遺傳性非息肉性結(jié)腸癌（Herediary Nonpolyposis Colorectal Cancer，HNPCC）等。通過聯(lián)系臨床病例，不僅能深化學(xué)生對理論知識的理解，還能幫助學(xué)生建立初步的臨床思維，培養(yǎng)其運(yùn)用所學(xué)知識分析解決臨床實(shí)際問題的能力。③引入社會熱點(diǎn)。例如，引入SARS-CoV-2快速檢測所用到的RT-PCR技術(shù)，使學(xué)生切實(shí)認(rèn)識到理論與技術(shù)在解決實(shí)際問題中的應(yīng)用，激發(fā)其自覺學(xué)好理論知識的熱情；引入“轉(zhuǎn)基因食品安全問題”“基因編輯嬰兒事件”等，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行綜合分析，以培養(yǎng)其科學(xué)理性分析問題的能力。

2.3 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)

“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”?！吧锘瘜W(xué)與分子生物學(xué)”是一門實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科[8]，實(shí)踐教學(xué)作為該課程的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。通過加強(qiáng)綜合性、創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)，不僅能深化學(xué)生對抽象理論的理解，還能提高學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。在實(shí)踐教學(xué)中，一方面，注重教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性、關(guān)聯(lián)性以及生物化學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù)體系的完整性，引入以“基因的克隆、表達(dá)和鑒定”以及“酶的分離、純化、酶活性及米氏常數(shù)Km值的測定”為主線的綜合性實(shí)驗(yàn)。通過開展綜合性、連續(xù)性實(shí)驗(yàn)，不僅能深化學(xué)生對相關(guān)理論知識的理解，系統(tǒng)地訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，增強(qiáng)實(shí)踐能力，還能幫助學(xué)生了解基礎(chǔ)科學(xué)研究的設(shè)計(jì)思路，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。另一方面，注意將前沿技術(shù)引入課堂。分子生物學(xué)技術(shù)日新月異、發(fā)展迅速，但部分教學(xué)內(nèi)容相對陳舊，學(xué)生難以“學(xué)以致用”，導(dǎo)致學(xué)習(xí)積極性不高。利用網(wǎng)絡(luò)資源將全自動生化分析儀、高通量測序技術(shù)等引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生體驗(yàn)到經(jīng)典理論基礎(chǔ)所帶來的技術(shù)革新，以激發(fā)其自覺學(xué)好理論知識的熱情。此外，依托學(xué)校設(shè)立的大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)計(jì)劃和孵化基地項(xiàng)目[9]，指導(dǎo)學(xué)員自行設(shè)計(jì)課題并開展科研活動，極大地推動了學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)踐能力的發(fā)展。

3 注重思政教育，踐行教書育人

2020年教育部印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》中明確提出“全面推進(jìn)課程思政建設(shè)，就是要寓價(jià)值觀引導(dǎo)于知識傳授和能力培養(yǎng)之中，幫助學(xué)生塑造正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀”[10]，因此，在“生物化學(xué)與分子生物學(xué)”教學(xué)實(shí)踐中，注重挖掘思政元素進(jìn)行思政教育，真正踐行教學(xué)的育人功能。

例如，在緒論教學(xué)中，從吳憲先生的首個(gè)生命科學(xué)領(lǐng)域以中國人命名的Folin-Wu血糖測定法及其子吳瑞創(chuàng)建的首個(gè)DNA核苷酸序列分析法——引物延伸法，到中國首次人工合成結(jié)晶牛胰島素、酵母丙酰-tRNA以及作為唯一的發(fā)展中國家參與人類基因組計(jì)劃，再到施一公教授團(tuán)隊(duì)在結(jié)構(gòu)生物學(xué)中的國際領(lǐng)先地位，還有我國共享SARSCoV-2全基因組序列及其特異性引物集和標(biāo)準(zhǔn)操作程序等，著重向?qū)W生介紹我國的重大科研成果，培養(yǎng)其民族自豪感和家國情懷。又如，通過講解“DNA是遺傳物質(zhì)的研究歷程”“逆轉(zhuǎn)錄機(jī)制的發(fā)現(xiàn)”“核酶的發(fā)現(xiàn)”“天然反義RNA的存在”“DNA聚合酶的從頭合成”等創(chuàng)造性成果，以培養(yǎng)學(xué)生理性質(zhì)疑、敢于創(chuàng)新的精神。此外，通過介紹James Watson和Francis Crick共同發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)、M.Meselson和F.Stahl共同設(shè)計(jì)了“分子生物學(xué)上最美麗的實(shí)驗(yàn)”、Francois Jacob和Jacques Monod提出了操縱子模型等故事，強(qiáng)化學(xué)生的合作意識。另外，從“韓國黃禹錫造假案”到“日本小保方晴子事件”，從“NgAgo-gDNA相關(guān)文章撤稿”再到頻頻暴露的“論文買賣、造假”等，以這些不端案例警示學(xué)生要時(shí)刻注重科研誠信。最后，從諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲得者屠呦呦教授的親身人體實(shí)驗(yàn)到鐘南山院士的臨危受命奔赴抗疫前線以及陳薇院士領(lǐng)導(dǎo)科研小組的新冠病毒疫苗攻關(guān)等，著力培養(yǎng)學(xué)生的醫(yī)者仁心情懷。

4 結(jié)語

生物化學(xué)與分子生物學(xué)作為醫(yī)學(xué)專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程，在醫(yī)學(xué)生培養(yǎng)中占據(jù)著重要地位。如何提高教育教學(xué)質(zhì)量是我們需要思考的重要課題。近年來，本科室秉持“厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、重育人”的教育教學(xué)思想，致力于夯實(shí)學(xué)生基本的理論基礎(chǔ)、提高學(xué)生能力、發(fā)展學(xué)生品德等教育教學(xué)工作，為培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代的高素質(zhì)醫(yī)學(xué)人才而努力。教育教學(xué)工作是一項(xiàng)與時(shí)俱進(jìn)、永無止境的系統(tǒng)工程，探索成功的教學(xué)實(shí)踐，我們永遠(yuǎn)在路上。