基于创新能力培养的分子生物学课程知识体系的构建

罗 攀

（甘肃农业大学生命科学技术学院，兰州 730070）

随着生命科学的不断进步，在日新月异的时代，作为生命科学发展的领军学科，分子生物学一直处于高水平的发展状态。目前，分子生物学已渗透到生命科学的多个领域。为了培养专业型生物技术人才，很多高校纷纷开设了分子生物学这一课程。分子生物学课程的教学目标就是让学生掌握核酸和蛋白质等生物大分子的形态、结构特征，同时学会相关的规律和特征，形成立体的感官印象，具有举足轻重的地位。创新精神是中华民族最鲜明的享赋，实验作为分子生物学课程的实践应用基础，培养学生创新思维以及激发学生的创新潜能也是课程的主要目标。分子生物学内容抽象且难以理解与掌握，针对目前课程教学中出现的问题，通过分析这些影响因素，构建适合创新能力培养的课程体系极为必要，这不仅有助于学生构建脉络清晰的知识体系，还与“新工科”人才培养的需求保持一致[1]。

1 课程建设目标

分子生物学课程教学改革应以培养学生创新思维和能力为目标，侧重遗传信息中心法则以及分子生物学实验，在教学改革与研究中，让学生高效掌握分子生物学研究方法原理，明晰基因表达调控等教学体系。在生物学实验“三模块”的过程中，既要做好教学方法、教学手段的优化，还要发挥教学方法、教学手段的优势，致力于教学改革与研究，潜移默化地提升学生的自主学习能力。分子生物学理论知识是创新能力培养的根基，为此课程建设还要做好理论知识的讲解和渗透，根据学生的兴趣和需求，力争理论学习扎实推进。在此基础上，针对实验操作技能的培养也要加大投入和作为，以提高学生分析和解决问题能力为标准，无论是教学设计还是组织形式，都应该注重课程的研究性和先进性，让学生在具备综合素养和业务能力的基础上，获取学科前沿知识，以期促进课程建设整体水平的提升，由此实现分子生物学课程的基本目标[2]。

2 构建适合培养创新能力的分子生物学教学体系

作为近年来发展最快的学科之一，分子生物学课程高深莫测，课程知识内容更新快，而且大量新的知识点和新成果不断涌出，这就要求及时补充到课堂教学中，确保学生及时了解和掌握，这样才能最大限度地激发和促进学生创新能力的培养。

2.1 优化教学内容

分子生物学课程部分内容抽象且晦涩难懂，不仅表现在教学内容多，而且呈现出知识点分散的特点。鉴于分子生物学的研究范围，结合学科自身重要性、规律性和关联性，在教材的应用上，应该更加侧重与内容前后的连贯性，确保培养创新能力的理论教学体系与学科系统性保持同步。首先，创新教育的实施要以遗传信息中心法则和基因表达调控、分子生物学研究方法原理为主线，面对新知识和新技术层出不穷，构建完整的知识体系十分必要。通过进一步优化教学内容，具体将遗传信息中心法则、基因表达调控、分子生物学研究方法原理的学时比例调整为2:1:1。一方面要强化分子生物学的实际应用案例的渗透和选用，二来充分结合分子生物学的学科前沿趋势和内涵，力求课程教学内容处于多元化，避免填鸭式教学的出现。否则空洞乏味的教学模式只会增添学生的厌倦心理，造成学生学习积极性下降。只有充分全面激起学生学习的热情，才会让学生对未知领域的探索产生强烈的欲望[3]。

在课程讲授的具体过程中，还要更注重多元化的获取方式，通过开展专题汇报的方式，表达调控教学内容的始终，以期帮助学生掌握基因工程的相关知识。此外通过拓展知识体系也是极好的选择，选择国际顶尖期刊Science，从而建构可持续发展的知识体系，激发学生科研意识和精神，这不仅会对课程学科的本质产生全新的诊释和理解，还会在学习过程中增加知识积累和课后拓展的技能。在此基础上，将传统与现代教学相结合，基于生物学课程的微观特征，结合信息化教育的优势，尽量多地引入一些优质视频，帮助学生在短时间内理解抽象问题和重难点。通过生动形象的动画和视频讲解的引入，可以更加直观地观察基因表达及终止的全过程。一旦学生对生物学过程的感官印象得到了提升，就会在课程学习中上升到一个新的层次，而且自主创新能力会得到更好的发挥，便于强化授课质量和人才培养的效果[4]。

2.2 坚持教学与实践有机融合

目前高校分子生物学实验模式存在着一些弊端和缺陷，主要表现为教学实验内容陈旧落后、实验课课时偏少、实验课考核方式比较单一。导致一些学生无法对课程实践产生完整的、清晰的理解，引发上课成形而上学的恶性循环。当然先进的生物实验耗材的确十分“烧钱”，部分高校受资金的影响，实验内容仍然选用常规的甚至落后的设备，先进的实验技术依然很少涉及。分子生物学实验是培养学生创新能力的先决要素，只有在参与实践的过程中，特别是在独立进行实验操作下，学生才会及时发现问题，激发自主探究欲望和动力。为了更好地解决上述问题，全新分子生物学课程知识体系的改革应坚持教学与实践、科研的有机融合，致力探索坚持教学与科研的有机融合机制，一方面，全面跟进和优化完善实验教学的系统性工程，确保实验经费能够最大限度地满足实验教学内容的需求，实现与最新生物学技术的有机衔接。当然教学模式要保证以学生为中心，尽可能做到小班教学，实时帮助学生解决问题。另一方面，开设了必做实验项目，包括蕴含前沿性技术方面的特色实验，时间控制在32个学时。在开展实验项目的过程中，本着科研成果转化的初衷，让学生在综合实验项目中大展拳脚。掌握表达与活性检测、RT-PCR扩增溶酶菌基因以及溶酶菌重组蛋白的活性检测等重点内容，激发学生学习的兴趣。此外整体的认识和把握分子生物学，对课程教学与实践、科研的有机融合进行全面优化，以期培养学生的综合素质[5]。

2.3 鼓励学生参与科研活动

以基因及基因工程为主线，侧重学生创新能力的培养。在科研活动中，教师要摆脱以往思维和理念，要基于学生实情，为每位学生在科研活动中安排适合的角色和任务，确保学生能够将所学知识融会贯通地用到实际科研工作中，由此增强创新思维和见解。首先，为了培养学生的创新能力，可以建立互动式教学模式，通过专题研讨的形式，鼓励学生申请创新训练计划项目，针对个人优势和研究兴趣，以产业需求为突破口，进行研究设计和实验操作，一来会更加直观和深入了解分子生物学的基础理论，二来能够提高大学生的科研思维，为后续或步入工作岗位解决实际问题奠定坚实的基础。其次，借助现代化教学平台，例如“雨课堂”和“翻转课堂”，在课题中展示科研活动的具体要求以及研究的重难点，这样不仅可以增强学生的文献查阅能力、科研思维能力，还有助于提升学生的工程实践能力以及人际交往能力，产生创新思维和提升学习同步提升的效果，了解分子生物学的最新研究进展，力促学生科研素养和创新精神的全面提高[6]。

3 构建“四结合”分子生物学课程知识新体系

为了实现教学模式和方法的最佳效应，最大限度地落实教学目标的要求，这就要求分子生物学课程应与时俱进地在课程知识新体系方面下功夫，在坚持传统板书结合现代媒体的基础上，借助教师传授结合小组讨论的方式，力争理论教学结合实践教学有机结合，以期确保基础知识能够与学科前沿同步协同。通过“四结合”教学模式的应用，不仅能够取得良好的教学效果，而且还可以在课程实践过程中强化学生自主学习能力的培养。

3.1 内容比较式教学

分子生物学是生命科学的基础学科，针对分子生物学课程的微观特征，分子生物学课程体系注重锻炼学生独立思考和解决问题的能力，在实验开展过程中，教学内容应以遗传信息中心法则为主，侧重筛选技术和基因的表达检测技术两条主线。在时间安排上，利用纵向比较和横向比较法，调动学生学习的积极性。当然内容比较式教学要坚持多接触先进研究设备的原则，加强开放型实验，为学生创设自由探索的时间与空间，鼓励学生自己提出问题，以期增强学生的实践能力。教师是教学活动的实施者，无论是进行纵向比较法教学，还是采用横向比较法，都需要重点介绍原核生物和真核生物这些内容，强化学生对乳糖操纵子是负控诱导系统的理解，确保学生在掌握蛋白质翻译的知识点的基础上，能够全面清晰地理解生物基因表达载体构建[7]。

3.2 研究讨论式教学

创新意味着对传统的颠覆，在研究讨论式教学中，首先，需要对教学设计进行改革与优化，结合分子生物学的学术地位，将科研思路融入课堂教学之中，研究探讨分子生物学的最新动态，这些科研实验结果与任务应当具有探索性。在分子生物学的教学内容中，将其与学术前沿相结合，强调科研促教学。其次，在研究讨论式教学中，还要加强多媒体技术的有效运用，将实验数据和实验结果图片以及静态的书本知识通过智能终端设备进行呈现，在建立起良好沟通平台的基础上，激发学生的科研兴趣和创新意识，以期促进教学效率的提升。运用多媒体技术不仅可以增强研究讨论式教学的效果，还可以带来更多学术前沿的知识，拓宽学生的视野。此外，为学生创设学术讲座活动的机会，组织学生积极发表自己的观点，在思考和讨论过程中，为科研成果积累原始数据和素材，确保分子生物学前沿知识能够走入课堂之中。

3.3 课程总结式教学

教师要充分利用实验教学，需要拟定一个实验方案，进行重新整合、归类，培养学生的创新思维，赋予学生最大主动权，训练学生严谨的科研作风，最大限度地激发学生的自主学习兴趣和思维空间，以期促进科研创新能力的提升。在课程教学结束后，围绕实验教学核心，采取团队协作和互相学习指导的模式，合理调节来活跃教学气氛，从而产生课堂实验的广度和深度效应。与此同时，归纳总结除了利用知识结构图法、思维导图法之外，还可以将鱼骨图法、树枝图法进行有机地穿插渗透，在凸显技术路线图法优势的基础上，力求让学生对知识点产生前后连贯性。按照教材章节内容，在分子生物学的课程总结过程中，侧重研究方法的原理总结，以期培养学生总结归纳的能力[8]。

3.4 课程资源统筹式教学

在知识输送的过程中，分子生物学的课程资源建设应该利用现有的条件，结合科研项目构思，注重培养学生的综合素质，结合专业特色，侧重于教学课件制作，建立多元评价体系，提高课程建设水平。无论是教学课件制作、网络课程建设都需要进一步强化，同时加强参考书籍购置与收集，建立各环节的评价指标，注重课件质量，尽量少用文字，提高评估和应用的公正性，鼓励学生参与教学效果评估，收集分子生物学互联网网址，深层次思考分子生物学产品及目录，避免造成整理过程中出现浪费，便于学生理解与记忆。此外进一步完善过程考核评价体系，引导学生课外研究性阅读，了解各种知识和学科发展动态，主要涉及DNA复制、端粒酶等，通过构建实例来说明创新思维过程。在创新教育方面，课件内容也制成动画模式，让师生共同参与规划、研制，描述进位过程的先后顺序，学生学习兴趣和思考能力被充分激发，促进科研创新能力的提升，从而培养学生可持续的科研创新意识和素养[9-10]。

4 考核评价体系的完善

基于专业人才培养的目标，结合社会对创新人才需求的趋势，在优化分子生物学课程知识体系的基础上，还要侧重考核评价体系的建设。一方面，改革考核方式，发挥实验考核的作用，激发他们对实验探索的兴趣，加强考核学生实验设计能力，科学地设计课考核方式和内容，考查学生运用所学理论知识及实验动手操作能力，全面凸显综合评价学习效果，为后续教学活动的开展提高保障和基础。在设计合理的考核方式后，向学生提出问题，加大对实验结果分析的考核，培养他们的独立思考能力，确保学生能够受益终生。另一方面，健全课程实验的考核方式，增加学生互相评价项目，强化实验过程，每个部分提供给分标准，根据一定的权重比加和形成最后的评价结果。此外重视评价学生科研团队合作能力以及对学科前沿的认知，加强开放型实验的考核比重，凸显实验课评价体系多层次，以期对今后科研工作的指导性和激励性作用。

总之，21世纪是生命科学的世纪，在分子生物学课程知识体系完善的过程中，一定要基于对学生多元化创新能力的培养，并将其作为人才培养的核心目标之一，不断进行实践和探索。同时让师生协同参与规划、研制、实施，不遗余力地优化设计分子生物学实验课程，建立科学的评价体系，确保学生在实践中达到高效的思维锻炼，促进教学效率的提升。当然分子生物学实验更系统复杂，创新能力培养属于系统工程，创新又是一个民族进步的灵魂。这就要求学校、教师和学生要保持高度的协同，紧扣时代命题，坚持教学与科研的有机融合，鼓励学生参与科研活动，做好探究性的课后学术能力拓展，以期达到教学相长的目标。