《分子生物学》课程教学体系的重构与实践

郑银英，崔百明，孙黎，李鸿彬，谢全亮

（石河子大学 生命科学学院，新疆 石河子）

一 引言

1953年，Watson和Crick解析B型双螺旋DNA的二级结构，从此生命科学迈入分子生物学时代。《分子生物学》（Molecular Biology）是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构、功能及其相互作用关系的科学，从分子和细胞水平揭示生命的本质问题，是生命科学的带头学科。20世纪50年代至今，《分子生物学》理论和研究方法广泛应用于生命科学、医学、农业、环境、食品等众多领域。

《分子生物学》是一门新兴的前沿学科，也是现代生命科学中最具活力的带头学科。《分子生物学》是人类从分子水平揭示生物世界的奥秘，由被动适应自然界转向主动改造和重组自然界的基础科学。21世纪人类对生物的认识已经从整体、个体和组织水平，向细胞和分子水平深入。《分子生物学》知识体系是生命科学、医学及其相关学科的学生继续深造高年级课程的核心基础，其教学质量直接影响到高年级其他专业课程的学习和生命科学类人才的培养质量。因此，在《分子生物学》课程教学中，基于课程内容理论深奥、微观性、前沿性、科学性强的现实，通过重构教学体系，优化教学内容，组织多元化的教学方法和考核体系，在提升学生学习兴趣的基础上，进一步着重培养了专业核心素养。

二 《分子生物学》课程教学中存在的主要问题

以往的《分子生物学》课程教学，主要采用以教师讲授为主学生被动学习的教学模式。“满堂灌”的单一的课堂教学，缺乏课堂师生间思维的交流，学生容易产生厌学情绪，也缺乏主动思考、探究科学问题的训练，不利于培养学生自主学习的习惯和能力。

长期以来期末闭卷考试成绩为主要评价标准的考核方法，虽能有效地测试学生对基本理论和研究方法的掌握情况，但易导致学生期末突击“死记硬背”的做法，无法真正考核学生对知识的运用能力。

随着新一代信息技术互联网、大数据、云计算的广泛应用和数据化课程资源的日趋完善，正在迅速渗透和改变以往教师照本宣科的单一输出知识为主、学生被动学习的高等教育模式。

当今，教师和学生利用网络可自主查阅相关文献，也随时自主学习国内外精品课程。《分子生物学》作为生命科学的核心课程，必须紧跟《分子生物学》学科的发展，及时补充、丰富、调整教学内容，采用多元化的教学方法和考核，调动学生潜在的学习潜能，培养服务于我国生命科学研究及其相关工作的研究人员。

三 优化课程教学知识体系

《分子生物学》课程是我院生物技术、生物科学（包含菁英班和师范教育方向）本科专业的基础课程。该课程知识体系具有很强的时代性、科学性和前沿性。

（一） 重构优化课程教学内容

立足生命科学本科生的培养目标，从2017级开始我院《分子生物学》课程排在本科第四学年的春季学期，课时从32学时增加到48学时。课程的教学内容包括绪论（2学时）；基因与染色体：核酸的结构和功能（4学时）、基因与基因组的结构和功能（4学时）；DNA复制和重组：DNA的复制（4学时）、DNA的损伤、修复和基因突变（2学时）、DNA的重组与转座（2学时）；遗传信息的传递：转录（4学时）、RNA的剪接与加工（4学时）、遗传密码与蛋白质的生物合成（8学时）；基因表达的调控：原核生物基因的转录表达调控（4学时）、真核生物基因的转录表达调控（4学时）；分子生物学研究方法：分子生物学常用技术（6学时）。

48学时的教学内容涵盖了《分子生物学》课程的基本知识体系。其中，《分子生物学研究方法》促成了理论与研究方法的统一，利于学生掌握分子生物学的原理和基本研究方法，也利于《分子生物学》实验课程的组织和实施。

（二） 教学内容注重体现分子生物学最新研究成果

教材是依据课程的标准编制，能够系统地反映学科内容的知识载体，也是学生用于预习、复习、巩固知识的主要介体。教材方面我们以朱玉贤、李毅、郑晓峰、郭红卫编著的《现代分子生物学》（第五版）作为学生的主要参考教材，教师辅以赵亚华编著的《分子生物学教程》和Benjamin Lewin主编的Gene系列作为补充教材，确保分子生物学基础理论知识框架。

近几年随着科技的发展，不仅“中心法则”和分子生物学研究方法不断丰富和发展，还涌现出全新的理论与研究方法。如高通量测序、基因组编辑、mRNA疫苗等。在教学活动中，我们注重将分子生物学及其相关领域的新理论、研究方法和研究成果加入课程的教学活动，丰富了课程的知识体系，弥补了教材滞后性的同时，加强了课程的高阶性。如新型冠状病毒（COVID-19）的基因组、结构基因、宿主的相互作用，mRNA分子的疫苗设计。

四 优化教学方法，培养学生自主学习的习惯

互联网和多媒体等现代教学工具，彻底颠覆和改变了千百年来亘古不变的课堂上教师的单纯讲授和学生被动学习的传统教学模式。当今，学生由单纯的被动学习者转变为整个教学活动的主体，教师由主动的知识传授者转变为教学活动的组织和引导者，教师是促进学生圆满完成课程学习的领路人。

分子生物学理论和技术的日新月异，需要教师紧跟学科的发展及时补充、调整、完善和丰富教学内容，提高教学质量和水平。同时，还需紧跟时代的发展，建立以学生和教师为双主体的教学理念和教学方法。

（一） 利用互联网教学平台

网络教学平台的大范围推广和应用，使教学活动摆脱了时空的约束，增加了教学活动的灵动性。教师在开学0周，建立课程QQ群或微信群，向学生说明教师对《分子生物学》课程教学计划的安排。在实施教学活动中，知识点融合前沿进展，实时推送最新PPT课件和支撑论文的PDF文件，有效保证教学的工作效率。通过雨课堂教学平台，在课前、课中、课后推送课程资源、作业或查看答题情况等。课堂引进智能手机，颠覆了传统教学模式，使教学活动更加丰富和多样化。在2020-2021学年，疫情背景下利用混合式教学软件雨课堂、腾讯会议和钉钉等线上教学软件发挥了关键的作用。

（二） 利用数字化教学资源

教育资源的网络化已成为线下课堂教育的有效补充，是高等教育中不可忽略的一部分。教师依托互联网与学生实时共享课程的基本教学信息，还能够促进教师不断完善和丰富教学资源。教师在开学0周，在我校网络教学平台上传电子版教材、PPT、作业、习题等，学生利用这些教学基本资料可自行安排预习和复习，有效提高学生的学习效率。

分子生物学与生物化学、遗传学、细胞生物学等学科相互渗透、交叉、融会贯通，因此系统、扎实的《分子生物学》课程基础是学生继续深造遗传学、细胞生物学、生物信息学、基因工程等高年级课程的基础。近几年，我国开始投放使用国家级在线数字化网络精品课程，如大规模开放在线课程（massive open online courses，MOOC）。我们根据我校学生学情甄选中国大学MOOC平台的国家精品课《分子生物学》（南京大学）视频教学资源。教学中引用《分子生物学》MOOC不仅有效地缓解了线下课时不足的现状，还能使学生领略名校教师的风采，从而有效巩固、拓展和提高了学生的专业基础知识广度、深度和自主学习的能力。

（三） 多元化教学方法，提升教学效果

《分子生物学》理论知识的抽象性、前沿性和科学性很强。如何让学生轻松参与本课程的学习？我们在教学中，引用理论知识背后的科学小故事和经典分子生物学研究方法缓解“教”与“学”的难点。如证明遗传物质经典实验、转座因子理论、核酶的发现等科学故事以及PCR技术（DNA复制、修复）、核酸杂交技术（变性与复性）、定量PCR技术（基因转录表达）、RNAi技术（RNA表达调控）和基因组编辑（基因、分子间相互作用）等分子生物学研究方法。学生掌握分子生物学研究的基本方法、原理和应用，有利于相关实验课程组织和实施。

五 植入思政要素提升教学内涵

（一） 《分子生物学》课程融入思政教育的必要性

课程思政是一种创新的高校思想政治教育方式，是以“知识传授、能力培养、价值引领”为一体的课堂教学新模式，在专业知识传授的过程中培养有理想、有担当的时代新人[1]。

思政教育以课程为载体、以各学科知识中蕴含的思政元素为切入点、以课堂实施为基本途径、以全面提高人才培养能力为核心点开展育人实践活动（教高[2020]3号文件）。

《分子生物学》是高等院校生命科学专业的基础理论课，是生物类本科人才培养体系中专业核心课程。《分子生物学》的理论和方法已渗透和辐射生物学所有学科，是人类从细胞和分子水平探究、解答生命现象的“万能锁”，是现代生命科学的共同语言。由此，分子生物学的知识储备是求索生物学科学研究必备的科学素养。

在“新生科”背景下，发挥课堂教学的主渠道，充分挖掘《分子生物学》教学内容中蕴含的思政资源，将思想政治教育要素悄然融入教学活动，让学生在学习掌握《分子生物学》课程理论知识的同时实现价值引领，增强学生对生命科学专业的认同感。

（二） 实施思政教育致力于培养德才兼备的专业人才

四年的通识和专业化教育的基本培养目标是让本科生具有宽厚、系统的生物学基础知识和技能。2018年，教育部提出淘汰“水课”、打造“金课”，金课标准为“两性一度”，即高阶性、创新性、挑战度。

《分子生物学》是研究核酸、蛋白质等生物大分子在细胞生命过程中作用的学科[2]，其微观性、理论性和逻辑性强。于是我们在教学活动中，首先以传授“中心法则”为核心的基本知识为主，确保大多数学生充分掌握分子生物科学的基础理论、基本知识和基本技能。其次，结合知识点引入近几年国内外科学研究前沿理论、方法和科学故事，实时拓展和丰富教学内容，增强学生对专业的认同感，启发学生的创新、探索思维能力，激发学生潜在的科学研究兴趣，培养学生的科学逻辑思维和国际化视野，为从事生物学科学、教学、技术研究等方面的应用型人才奠定了基础。此外，在教学内容中着重融入我国学者在顶级学术期刊上发表的最新研究成果作为主要的思政教育元素，丰富了学生的基础理论知识的同时实现了价值引领，坚定了专业信念和肩负的新时代专业使命。

深度学习有利于学生利用已有的基础知识，去学习构建新知识体系，提高教学成效，让学生成长为《分子生物学》及其相关领域领军人才打下坚实基础。于是，我们通过让学生撰写一篇生活中与《分子生物学》相关的课程论文，鼓励学生查阅中英文文献，培养撰写科学研究论文的能力，培养学生发现、分析、解决问题的研究思路，为学生参加课外大学生创新、创业项目实践活动奠定基础。

六 优化考核方式

多年来我院《分子生物学》课程坚持以自然班为单位实施小班授课，课堂上将传统的讲授法、多媒体演示和随堂讨论、提问相结合，加强过程管理，促进学生的平时学习。

（一） 多个方面综合评定平时成绩

课程成绩主要包含2个部分，分别为平时（占30%）和期末（占70%）闭卷考试成绩。平时成绩主要依据课堂小测、课程作业、课程论文等3个方面评定，每项各占10%。考勤只作为课程学习的基本要求从平时成绩只减不加分，如出现无故迟到、缺课的情况按评分标准减平时成绩。通过鼓励、引导学生撰写课程论文，培养学生通过专业中英文文献阅读获取新知识的能力和运用查、阅、论的学习方法和综合分析科学问题的能力。

（二） 通过考试进一步培养学生综合分析思维

考试不仅是考核学生掌握知识和应用能力的手段，也是加强和巩固课程基础知识的途径。期末考试着重考核基本基础知识的基础上，考核综合分析和研究思维能力。如结合新冠病毒疫情，让学生分析COVID-19病毒中的分子生物学知识，如病毒基因组类型、检测方法、测序技术等分子生物学知识。

七 结语

近年来，我国的教育与信息技术的融合突飞猛进，传统教学结合线上教学的新模式已经成为高等教育创新的热点之一[3]。“互联网+智慧教学”时代的到来，对我国的高等教育教学改革研究产生了深远的影响[4]，教学依托互联网技术呈现出资源化、互动化、数据化等特点。利用多样化的教学方法组织更高效的教学活动，培养面向未来、服务社会和国家战略需求的德智体美劳全面发展的人才，需要教育者不断探索和实践。

分子生物学时代，本课程的发展历史证明，分子生物学的核心知识理论体系——“中心法则”的主要理论和方法均来自于近半个多世纪以来的诺贝尔化学奖或生理学与医学成果奖。生物学学科的顶级杂志上高水平的学术研究成果是更新和发展分子生物学知识体系的源泉。

课程思政指以“立德树人”作为所有课程基本教育目标，实现全面课程育人，在非思政理论课中融入思政教育，在传授专业知识的同时传输思政知识[5]。课程思政是当前高校大学生思想政治教育的新理念。2016年5月，中共中央、国务院发布的《国家创新驱动发展战略纲要》明确要求：“推动教育创新，改革人才培养模式，把科学精神、创新思维、创造能力和社会责任感的培养贯穿教育全过程。”因此，提升大学生创新精神和创新能力，既是时代发展的迫切需要，也是高等教育人才培养的应有之义[6]。本世纪我国在生物学领域也取得了众多令世界瞩目的成果，在世界主流科学杂志上已不乏中国科学家的研究成果。在《分子生物学》教学中，注重将我国学者的科学研究成果内化为教学内容，由此丰富课堂、活跃课堂，落实“立德树人”的根本任务是我们的使命和担当。