分子生物学课程研究性教学改革初探

王兴平, 罗仍卓么, 李 峰, 李 荣, 张建平



分子生物学课程研究性教学改革初探

王兴平*, 罗仍卓么, 李 峰, 李 荣, 张建平

(湖南文理学院 生命科学学院, 湖南 常德, 415000; 动物学湖南省高校重点实验室, 湖南 常德, 415000)

分子生物学是从分子水平上研究生命现象的学科, 已应用到了生物科学相关的很多领域. 近年来, 生物科学专业相关的“理论型”人才已基本趋于饱和, 人才培养目标从“理论型”向“应用型”的转变迫在眉睫. 基于此, 分析了分子生物学课程开展研究性教学的必要性, 并对研究性教学的教学设计、教学方法、考核方法进行了改革与思考, 为实现应用型人才培养目标做出了有益探索.

分子生物学; 研究性教学; 课程改革; 教学思考

分子生物学主要是研究核酸等生物分子的结构与功能、遗传信息传递规律及调控方式和分子生物学研究方法的一门学科, 涉及到动植物功能基因的挖掘、基因调控、基因工程、人类疾病的基因诊断与生物治疗等生物相关领域[1]. 在人才培养方案中, 开设分子生物学课程的目的是为了培养学生分子生物学基本知识和实践技能, 为今后从事生物相关的教学、科研和生产实践奠定基础.

1 分子生物学课程教学定位及研究性教学的必要性

1.1 分子生物学课程教学定位

分子生物学课程的主要任务是使学生掌握遗传物质(DNA和RNA)的结构与特性、遗传信息传递(转录与翻译)、基因表达调控、分子生物学研究方法的理论知识和实践技能. 近年来高校的生物科学专业招生量大, 生物科学专业相关的“理论型”人才基本趋于饱和, 人才培养目标由“理论型”向“应用型”转变迫在眉睫[2]. 因此, 我们认为目前分子生物学课程应定位于“应用型”人才培养, 即让学生扎实的掌握分子生物学的实践技能, 采用分子生物学技术解决生物科学、生物工程、动物育种和动物营养中的具体问题, 以提升就业的竞争力.

1.2 研究性教学的内涵及必要性

分子生物学知识具有高度的抽象性和微观性, 传统“填鸭式”的教学方式, 可能使学生在短时间内通过了考试, 但是学习效果不一定理想, 因为很多学生没有全身心投入到课堂学习中, 更没有深入的理解知识点, 也没有把知识点加以灵活运用[2—3]. 研究性教学是以学生为核心, 以问题为载体, 充分调动学生学习的主观能动性, 突出将传统教学的老师“教什么”向现在的学生“学什么”、“怎么学”、“学到什么”、“怎么应用”转变. 同时, 老师的角色从知识的传授者转变为课堂活动的设计者(导学及设计任务)和答疑者, 引导学生完成自主学习. 在研究性学习过程中, 学生从思想上和行动上全程参与, 加深学生对知识点的理解, 提升了综合应用和创新能力. 因此, 为实现“应用型”人才培养目标, 开展分子生物学课程研究性教学是非常必要的.

2 分子生物学课程研究性教学设计

2.1 设计原则

研究性教学设计应遵循应用性原则、主体性原则、过程性原则和创新性原则, 即在课程教学设计时应以知识点的应用为导学思想, 突出以学生为主体, 学生全程参与(包括教材阅读、查阅资料、小组讨论、课堂讨论、成果展示等), 鼓励学生在研讨中大胆地提出质疑, 充分发挥能动性, 创造性地去探究, 以培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力和应用创新能力.

2.2 设计思路

在研究性教学过程中, 老师在导学环节将所涉及的相关知识、概念、原理和应用等有机融合, 形成以问题和任务为导向的导学案, 并且引导学生以执行任务和解决问题为目标, 进行教材阅读、资料查阅、分组讨论、形成解决问题的初步方案, 再通过课堂质疑讨论、老师指导等形式, 获得解决问题的最终方案.

例如, 在DNA复制、转录、翻译和基因表达调控的教学内容中, 在教学设计方面, 以“举例说明遗传物质如何进行传递”、“举例说明遗传信息相对稳定性的保持机制”、“论述基因和蛋白质之间的相互关系及其在生物工程中的应用”这3个问题为导学内容, 引导学生阅读教材; 通过网络和图书馆查阅基础知识资料及其科研资料, 以小组为单位在课外讨论, 初步形成解决问题的方案; 课堂上各组进行讲解, 其他小组同学和老师提问, 共同探讨, 最终形成正确答案, 并进行课堂成果展示. 这样自主性的学习, 不同于传统的老师讲授、学生听讲、被动接受的教学模式, 而是使学生系统的掌握DNA复制、转录和翻译等遗传信息的传递过程、生物学意义及其在生物工程中的应用前景, 真正消化所学的知识, 最终服务于应用.

此外, 由于生物科学多门学科间相互联系, 教学设计涉及各学科间的关系, 教师应帮助学生认识和理解课程设置的系统性和各学科知识间的衔接性. 例如, 在DNA复制、转录和翻译过程结束时, 以“论述基因和蛋白质之间的相互关系”这一问题进行延伸讨论, 引导学生将生物化学课程中的蛋白质(酶)和分子生物学中的遗传信息传递系统紧密联系起来, 以加强学生学习知识的衔接性.

3 教学方法思考

3.1 合理利用教学资源, 帮助学生深入理解知识点

分子生物课程所涉及到的分子事件和过程比较微观和抽象, 很难从视觉上和思维上建立系统的认识, 从而使得分子生物学课程的学习难度增大. 即使采用研究性教学方式, 学生也未必能够完全搞懂其微观分子事件. 因此, 在导学和小组讨论时, 指导学生将多种教学资源合理组合与有效利用, 可以起到事半功倍的效果.

常见的教学资源包含PPT课件、文本、图片、视频、动画、音频等多种类型. 就分子生物学课程而言, 多种教学资源的结合与有效利用是非常关键的. 因为, 教学资源(特别是动画)可以描述生物分子之间相互作用以及分子生物学实验的动态过程, 变原来的抽象思维为具体图片与动画的直观感受, 变生物信息传递的瞬间过程为定格画面, 多角度调动学生的注意力和兴趣, 使得学生有“身临其境”的感觉, 能够全身心地投入到微观的分子事件中, 更加深入理解掌握分子生物学中的分子事件和知识点[4—6]. 例如, 在肽链延伸的学习过程中, 核糖体上的3个座位(A位、P位和E位)、肽键形成、转位以及它们在此过程中的彼此协调等知识点均是非常抽象的. 解决上述问题的最好办法是, 采用一些视频、动画或者通过PPT中的自定义动画(进入、退出、强调和路径), 分别展示蛋白质合成过程中的氨基酸活化、翻译起始、肽链延伸和肽链终止的具体过程, 将这些抽象的分子生物学理论变得更加直观、具体, 从而化难为易, 并能有效地突破教学难点, 提高教学效果.

对于分子生物学的专业教师而言, 制作美观、合理的动画需要花费很多的时间和精力. 目前, 包括像Sumanas多媒体研发公司(http://www.sumanasinc.com/webcontent/animation.html)、美国CSHL实验室(http://www.dnalc.org/resources/animations)、McGraw-Hill高等教育集团(McGraw-Hill Higher Education) (http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072995246/student_view0)等在内的很多国外分子生物学网站共享了分子生物学过程、实验原理与操作相关的动画[6].在分子生物学课程教学中, 教师合理应用, 能够提升学生的学习兴趣, 提高学习效果.

3.2 实践教学多元化, 提高学生的专业实践和创新能力

传统的实践教学, 往往是“主讲老师设计实验方案→实验老师准备实验→主讲老师讲解方案→学生进行实验操作”这样的固定模式, 使得部分学生没有理解和掌握实验的理论知识, 稀里糊涂间完成了实验, 并且可能还得到了很好的实验结果, 最后也得到了相应的高分. 但是, 这样的实践教学, 学生只是按步骤进行实验操作, 只是做实验的“机器”而已, 这无形中限制了学生的思维, 没有充分调动学生的自主性和创造思维. 解决上述问题有如下两个切实可行的办法: 一是将实践教学与理论课程有机结合, 并纳入到研究性教学方案中. 分子生物学课程的分子生物学研究方法与实践教学密切相关. 在这一理论课程的研讨性教学中, 以分子生物学实验技术在生命科学相关专业中的应用为导学方向, 让学生以小组为单位, 分别在课外自主设计能够体现专业特殊性的实验方案; 课堂上全班讨论各组方案的优缺点、可行性等, 优中选优, 选取1～2个方案, 进行方案补充优化; 由老师对这一方案进行可行性评估, 确定为最终的实践教学内容; 然后再由学生自主进行实验准备和实验操作; 老师在整个过程中答疑解惑. 通过上述过程, 既完成了理论知识的学习, 又完成了实验设计, 更好的体现了学生是实验设计、实验准备­和实验操作的主体这一理念, 也充分调动了学生的自主性和创造思维, 培养了学生对分子生物学的实验设计、实验操作和应用的能力. 二是鼓励学生参与分子生物学课程相关的大学生研究性学习和创新性实验项目. 因为通过课堂实验课使学生掌握的知识有限, 特别是对前沿领域的了解和掌握程度还远远不够, 因此鼓励学生可不参加分子生物学实践教学, 而是在指导教师的指导下进行与本课程相关的大学生研究性学习和创新性实验项目或者直接参与老师的科研项目等, 在项目完成后, 则给予相应学分. 以上方法也能很好的使学生更大限度的掌握本学科的专业知识和实践技能, 培养学生的创新意识、创新能力和应用能力[2, 5].

3.3 考核方式多样化, 侧重于学习过程和应用能力的考核

为实现生物科学专业应用技术型人才的培养目标, 考核方式应多元化, 打破传统的考试制度, 侧重学习过程和应用能力的考核, 引导学生真正地参与到实践中来.

(1)理论课程考核. 理论课程考核分为过程考核(80%)和期末考试考核(20%)2个部分. 过程考核包含: 考勤(10%)、查阅资料情况(15%)、讨论的自主性(25%)、科学问题的形成与分析能力(25%)、讨论成果展示(20%)、小测验(5%)共6个方面分项记录, 逐项打分, 按照加权值计算.

(2)实践课考核. 实践课程考核包括: 考勤(5%)、查阅资料情况(10%)、实验设计与讨论(25%)、实验准备(10%)、实验操作过程(25%)、实验报告(含数据处理, 15%)、实验经验交流(10%)等7个方面分项记录, 逐项打分, 按照加权值计算总分. 该考核方法, 有利于鼓励学生积极参与实践操作的各个环节, 并有效激发学生对知识点的回忆、思考和应用的能动性, 培养学生动手操作、分析问题和解决问题的能力.

总之, 在分子生物学理论课程、实践课程的教学方法方面, 研究性教学可有效的突出实用性、过程性、创新性和应用性, 有利于培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力, 有利于培养学生的创新意识和应用意识, 可大幅度提升应用型人才的专业素质, 为今后从事生物科学相关领域的工作奠定良好的基础.

[1] 朱玉贤, 李毅, 郑晓峰. 现代分子生物学[M]. 3版. 北京: 高等教育出版社, 2007.

[2] 罗仍卓么, 王兴平, 李峰, 等. 地方本科院校《分子生物学》教学改革探讨[J]. 湖南文理学院学报: 自然科学版, 2012, 24(4): 73—75.

[3] 杨东英, 郑世英, 焦传珍,等. 分子生物学理论教学改革的探索[J]. 科技信息(科学教研), 2007(27): 327.

[4] 李红梅, 周波, 许凤. 多媒体教学软件建设和在课堂教学应用实践中的思考[J]. 中国医学教育技术, 2006, 20(2): 131—132.

[5] 欧阳乐军, 袁长春, 黄真池,等. 北方高师院校生物化学与分子生物学课程教学整合浅谈[J]. 当代教育理论与实践, 2011, 3(9): 76—77.

[6] 赵新民, 夏莉, 徐玲, 等. 分子生物学教学动画网络资源的利用[J]. 广东化工, 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

湖南文理学院2011年教研项目(JGZC1110); 湖南文理学院2013年《分子生物学》研究性教学课程项目; 湖南省“十二五”动物学重点学科建设项目.

(责任编校:谭长贵)