分子生物学精品课程改革探索

摘 要：分子生物学是从分子水平研究生物大分子结构与功能，从而阐明生命现象本质的科学，中南大学分子生物学研究方法与技术已开设多年，且已被列为精品课程。笔者结合该课程多年的教学经验，从讲义与教材建设、课件优化、课堂教学、考试方式等方面进行改革，旨在为进一步课程改革探索提供新思路。

关键词：分子生物学；课件优化：考试改革；教学改革

分子生物学研究方法与技术课程的开设，为高校相关专业的研究生顺利进入论文设计和课题实施奠定了基础。2013年教育部、国家发展和改革委、财政部联合印发了《关于深化研究生教育改革的意见》中明确指出加快形成个性化和更加灵活的研究生培养模式，促进课程学习和科研训练的有机结合，培养树立科学的研究生教育质量观。

湖南省教育厅关于进一步加强普通高等学校教学工作提高教学质量的若干意见中指出“强化教学质量意识，建立健全教学工作责任制”，教育部副部长杜占元在2018年度省级学位委员会、学科评议组和教指委工作会议上的讲话中指示“深化研究生教育改革，推动内涵发展再上新水平”，为了贯彻落实国务院学位委员会第三十四次会议精神，进一步深化研究生教育综合改革，笔者结合传统的教学理念、教学内容、教学模式和教学手段已远不能满足现代分子生物学研究方法与技术课程的需要，本人根据分子生物学精品课程的特點以及对中南大学资源加工与生物工程学院的学生进行调查问卷，对分子生物学精品课程从教材更新、课件优化、课堂教学、考试方式等方面进行改革。

一、 讲义与教材建设

教材是学生学习的最基本材料，是学生获取知识的最主要源泉，做好教材建设是分子生物学课程教学改革的核心内容。分子生物学的发展日新月异，新的知识和实验技术更是不断更新，因此对授课教材的更新刻不容缓。

原有讲义有8个章节，分别为Safety in the Laboratory、Research Methods for Nucleic Acid Structure、Enzymatic Manipulation of DNA and RNA、PCR and Related Applications、Mutagenesis、Microarray Technology and Applications、Gene expression detection technology-protein level、Gene knockout technology.这些实验理论和技术相对比较基础，已经不能满足现代分子生物学高速发展的需求。例如，对肠道菌群或矿山菌群的分析，需要用到大量的基因测序，之前的SANGER测序已不能满足要求。

因此现在新潮的ILLUMINA以及纳米孔高通量测序就可以解决这些实际问题。与之前的SANGER测序相比新的测序方法具有成本低、通量大、准确性高、测序时间短等优点。又比如构建重组质粒时，验证构建的重组质粒是否成功，之前采用的方式是对质粒进行琼脂糖凝胶电泳。

此方法有很大的弊端，只可验证插入载体的片段大小是否正确，但不能验证插入载体片段的碱基是否有突变，或者所插入载体的片段是否为所需要的目的片段。而现在的测序技术能够快速地解决这些问题。通过现在测序技术能够快速验证所插入载体的片段长度是否正确，碱基是否存在突变等问题，具有准确、快速的优点。

因此在原有教材上进行新的实验技术和原理的更新是必要的。更新的内容均为当下应用最为广泛且能够快速解决实际应用问题的。新的更新内容包括基因芯片的原理及应用，ILLUMINA 测序、纳米孔测序的原理及应用，CRISPR CAS9基因编辑技术的原理及应用，蛋白质组学等，这些内容不但能够让学生与时俱进，开拓视野，了解现代分子生物学的发展状况，而且还能够学习并掌握新的分子生物学方法与技术。

二、 课件优化

计算机作为现代化教学媒体已经普及于高校课堂，分子生物学教学注重直观性、实践性和研究性。好的课件展示能够让学生更好地接受和掌握所讲述的内容。因此，对原有课件进行优化是非常必要的，且本人荣获2015年湖南省普通高校教师信息化教学竞赛二等奖。

例如在第二章节Research Methods for Nucleic Acid Structure中，本人将核酸结构通过运用计算机软件将其设计为空间立体模型，化抽象为具体、化复杂为简单，更为形象、更为生动，学生能够更直观地学习和掌握。

又如本章中DNA Sequencing中的illumina基因测序原理，本人运用计算机将其测序过程用视频以及图片的形式展示，更直观易懂，使学生印象深刻。

优化后的课件更加详细、生动、具体。例如第4章PCR and Related Applications中介绍了PCR原理、引物设计、不同类型的PCR之间的区别以及应用范围等都做了十分充分的介绍。

再比如第8章Gene knockout technology中的Western Blot实验。包含了从蛋白质定量、实验器材选择、样品上样、样品跑胶、样品转膜、样品显影等实验步骤，甚至包括一些实验器材的型号、所用试剂的名称及所购买的公司等都做了详细的介绍，能够做到让学生身临其境，牢牢掌握。其余的章节也同样运用简单易懂的语言表达、直观的图片以及模型进行了详细的讲解，让学生更加容易领悟。

英语已经成为当今世界最通用的语言，且做科学研究所阅读的世界顶级杂志也都是英文的。由此看来尽可能多地接触英语对学生来说是非常必要的。通过这个启发本人将课件由常规的中文教学模式改为中英双语的教学模式。

这种模式能够在课堂上给学生提供更好的英语学习氛围，让学生能够更多地接触英语，还能培养学生学好英语的意识，为以后文献阅读与学习及科研均打下良好基础。

三、 课堂教学改革

传统的课堂教学模式一般为本人在课堂上讲，学生在下面听，偶尔会有提问环节。这种模式不能调动学生的主观能动性，很难提高学生的学习热忱，教学效果不明显。由此可见课堂教学改革旨在调动学生的主观能动性和学习热忱。

新的课堂教学模式是由本人布置一些探究性问题，学生可以根据自己的兴趣和擅长的领域，由学生自己或者感兴趣的几个学生组成小组，带着这些问题去阅读文献和查阅资料，从而制作PPT进行汇报，然后由班级剩余学生和教师本人根据其讲述内容及表現等方面进行打分。

最终全班同学进行评比，选出第一、第二、第三名老师给予奖品以示鼓励，比如这学期第一名奖品是硬盘，第二名奖品是移动电源，第三名奖品是保温杯。这种模式能够调动学生自主学习的积极性，极大地激发学生的学习兴趣，养成学生之间团结合作的能力，让学生带着感兴趣的问题查阅文献和资料，逐步养成自主学习、团结合作、分析及解答问题的能力。

学生分享的PPT涉及到分子生物学实验技术与方法的方方面面，例如有同学对基因编辑技术从第一代到目前新潮的CRISPR CAS9技术进行讲解，对其每一代的测序原理及应用，每一代的优缺点都进行了较为详细的对比分析。

其余同学由于要对讲解的PPT进行打分，且还需在PPT讲解结束后对讲解的PPT进行提问以及对不足之处提出合理的改进意见，因此每位同学都会认真对待。通过这种课堂模式使同学们的学习热情高涨，听讲更加认真，掌握更加牢固。

同时，学生根据自己的兴趣和特长制作的PPT也是各具特色、生动形象，使学生之间能够互相交流、互相学习，可以让学生在快乐中掌握知识。

四、 考试方式改革

考试是学习的指挥棒，学生学习的目的不是为了考试，传统的试卷考试模式只会让学生死记硬背，而对知识的掌握能力很差，灵活运用更是无从谈起。这样就造成考试时记住，考后忘记的情况，综上所得要对这种考试方式进行改革。

改革后的考试方式是采用考核制，不再运用原来的试卷考试模式。而是由教师本人布置题目，学生选择自己感兴趣的题目，查阅文献和资料准备PPT汇报，讲完后班里其他学生对所讲的PPT内容进行提问。其次由学生和教师本人根据其讲的效果和回答问题的情况进行打分，最后根据所讲的PPT以及查阅资料及内容写一篇论文，由教师本人打分。对于写得比较出众的文章，我鼓励学生投稿发表，且发表所需的花销由本人支付。

这种考核模式学生可以选择自己感兴趣和擅长的领域，可以极大地激发学生的积极性，同时这种模式还可以提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，帮助学生养成独立思考、查阅资料、归纳总结以及文献汇报的好习惯。

一些对分子生物学研究方法与技术感兴趣的同学在本人的指导下得到启发，写了很多论文。例如，胡婷婷同学的《生物技术在煤炭清洁化中的利用》论文发表在煤炭加工与综合利用杂志上；高宇同学的《基因敲除技术研究进展》论文发表在农业技术与装备杂志上；朱振宇同学的《微生物金属响应蛋白研究进展》论文发表在微生物学通报上；徐挺亮同学的《探讨多组学技术对微生物研究的影响》论文发表在农业技术与设备上。

五、 结语

中南大学分子生物学本是资源加工与生物工程学院的主修课程之一，因其上课取得明显成绩并获得一致好评，还有很多其他学院的同学如中南大学基础医学院的同学选修这门课程，又因这门课程是双语教学，很多外国友人也选修这门课程，受益颇多。

对于高校来说，培养人才是根本任务，教学工作是中心工作，教学改革是各项改革的核心，提高质量是永恒的主题。经过几年的教学改革实践，本人健全了分子生物学教学的规章制度，积累了教学经验，提高了教学质量。因此将分子生物学精品课程改革探索撰写成文，供国内其他兄弟院校开设分子生物学课程的教学同行参考。分子生物学课程改革任重道远，永无止境。只有不断进行课程的改革才能跟上时代发展的步伐，才能满足当代分子生物学学科发展的需要，为国家培养更多高素质的21世纪合格人才。

参考文献：

[1]龚莉，周多奇.分子生物学教学改革初探[J].赤峰学院学报（自然版），2010，26（6）：210-211.

[2]王袆玲，秦永燕.分子生物学课程教学改革探索[J].当代教育论坛：学科教育研究，2008（11）：99-100.

[3]高宇，程潜，张梦君，等.基因敲除技术研究进展[J].农业技术与装备，2017（8）.

[4]徐挺亮，杨宇，朱振宇，等.探讨多组学技术对微生物研究的影响[J].农业技术与装备，2017（7）：53-55.

[5]袁俊.分子生物学教学改革探索[J].中国科技信息，2008（14）：295-296.

作者简介：

杨宇，湖南省长沙市，中南大学资源加工与生物工程学院。