关于分子生物学课程教学改革的思考

周松林，刘 畅，郑梦茹，曹倩倩

（南通大学教育部神经再生重点实验室，江苏 226001）

分子生物学是一门以研究核酸、蛋白等生物大分子结构、功能以及相互作用为主要内容的基础学科[1-2]，其研究方法和技术是现代医学和生命科学强有力的技术支撑。我国医学院校和生命科学专业自20世纪90年代开始，逐渐在本科生和研究生中开设分子生物学课程。近年来，虽然对分子生物学课程的教学模式、教学方法和实验课程设计等问题进行了多层次、多角度的探索和改革，也取得了一些有益的思路和宝贵经验，但面对当前大力培养创新型人才和建设创新型社会的迫切需要，需要对分子生物学教学过程中凸现的问题，如教学重点、教师科研能力、课程考核方式、学生独立操作能力及创新能力培养，进行进一步深入的思考和总结。笔者结合学科发展趋势和专业特点，对分子生物学课程的教学改革进行了初步探索。

1 优化课程体系，突出教学重点

分子生物学是一门理论和技术并重的学科，研究方法发展迅速，日新月异。目前高校大学生的选修课程不断增加，必修课的学时逐渐减少。因此，如何在学时有限的情况下保证分子生物学的教学质量是迫切需要解决的问题。

1.1 选取合适的教材 教材是教学的基础，也是教学活动的依据，教材的选择在教学中具有十分重要的意义。根据多年的教学实践经验，在分子生物学中文教学中，笔者选取朱玉贤院士主编的《现代分子生物学》（第5 版），该教材经过多次修订，内容设置合理，紧跟当前分子生物学的热点，兼顾基础理论和前沿进展，着重介绍分子生物学研究方法。对于部分学有余力的本科生和研究生，推荐阅读分子生物学的圣经级巨著Lewin 的《Genes X》，作者均是生物学或医学研究领域里专业水平极高的科学家。该书对分子生物学和分子遗传学进行了详细阐述，内容涵盖基因的基本序列、结构和表达，以及分子生物学领域的最近进展。此外，新版《Genes X》增加了在线学习导航功能，学生可以利用学习导航进行自我测试，达到复习和加强学习效果的目的。

1.2 区分学习群体，突出重点 学生是教学的核心，也是教学活动的主体。根据学生学历层次和学生自身特点，区分本科生与研究生教学的侧重点和内容差异，对有的放矢教学具有重要意义。本科生主要要求掌握最基本的理论基础和初步的科研能力，教学重点在于基础知识、基本理论和基本实验技术的讲解。研究生要求系统扎实掌握基础理论和专业知识，具备一定的独立科研能力，教学重点在于学以致用，引导研究生将分子生物学理论和技术应用到课题研究的实验设计和操作中。因此，在教学课时有限的情况下，本科生以掌握分子生物学的基础理论和基本实验技术为主，如中心法则，有关基因的复制、转录及翻译过程和聚合酶链反应（PCR）等原理；提取DNA 和RNA、实时荧光定量PCR、蛋白质印记法和原位杂交技术等实验操作的基本技能。在研究生教学过程中，不仅需要传授基本理论和实验技能，还需要结合分子生物学领域最新研究进展，向研究生普及教材未即时归纳的新知识点和技术，如基因的新型表观遗传乳酸化修饰、m6A 修饰等知识点、单细胞测序、空间转录组学等技术，培养学生的创新思维。此外，笔者结合研究生课题研究需要，以自身多年在神经科学领域的研究经验为例，培养研究生应用基本理论知识解决实际问题的能力以及数据总结归纳能力。

分子生物学在知识结构上具有多学科交叉融合的特点，与生物化学、遗传学等基础学科有重叠的内容，难点较多。因此在教学过程中，除了区分本科生与研究生的教学侧重点外，还要对知识点有所侧重和取舍，对交叉重叠的重点内容采取回顾性教学方法，对非重点内容采取学生课外自学方法，在有限的课堂时间内突出教学重点内容，提高教学效果。从学生层次和教学内容两个方面不断优化教学结构，针对学生情况达到“精准”教学的目的。

2 提高教师科研素养，激发学生求证热情

教师是教学的灵魂，也是教学活动的引领者。教师自身的科研素养以及将研究前沿成果结合基本理论传授给学生的教学能力是高校教师教学水平高低的反映，也是影响教学质量的关键因素。在“双一流”、“重点学科”建设过程中，教师的科研素养尤其重要，因此，提高教师本身教学能力和综合素养是高质量教学和建设高水平一流学科的根本保证。分子生物学在多个研究领域发展迅猛，成果丰硕，新知识和新技术层出不穷，展示极强的变革性和动态性。这就要求教师要努力提高科研实力和素养，紧跟研究前沿，不断刷新自身知识结构，拓宽知识边界。在教学过程中教师可以通过讲述自己的科研经历、体会和思考，将最新科研成果、学科发展趋势、研究热点、难点和争论点引入课堂，激发学生思考和求证的兴趣，引起更多学生共鸣，达到提升教学效果的目的。例如，我们在讲解基本概念和技术时，引用在专业期刊上发表的具有学术影响力的论文，讲解取得研究成果的由来，基因突变或者表达信号通路的改变与疾病的关系，或者引导学生思考技术转化等问题，既有利于启发学生思考问题，又向学生灌输了理论联系实际、学以致用的思想，同时也帮助学生牢固树立科技是第一生产力、只有创新才有出路的观念。此外，通过分享教师科研成果，不仅为学生树立起学习的榜样和目标，还会直接影响学生的学习态度，激发学生的学习热情，有利于学生及时跟上学科的发展脚步，把握学科发展趋势，最终有效改善教学质量[2]。

3 培养学生独立思考和操作的能力

分子生物学课程教学包括理论教学和实验教学。“授人以鱼，只供一饭之需；授人以渔，则终身受益无穷”，实验操作是验证、质疑和寻找答案的必由之径。传统分子生物学实验课多采用注入式教学法，教师在实验前给学生准备好样品、试剂及仪器，按照教材上的操作步骤讲解实验内容，最后进行操作演示。这种方式虽然有利于学生安全和有效地掌握实验操作技能，但也限制了学生进行创新实验。因此，有必要针对不同教学内容采取多元化的教学方式，逐级培养学生独立操作的实验能力，形成师生双向交流教学模式[3]。（1）基础型实验教学：教师对学生操作技能进行规范化培训，要求学生掌握简单仪器的使用方法，如电泳仪、PCR 仪。（2）提高型实验教学：研究生可以协助教师承担部分实验教学的指导工作，将一些难度较大、耗时较长的实验作为选修项目，如RACE、蛋白质印记、Southern blot 等，教师可安排有兴趣的学生跟随研究生或助教一起动手做实验，调动学生的实验兴趣，提高他们的实践能力。（3）创新型实验教学：目前大多数教师承担科研项目，可吸收本科生自愿参与，担当科研助手。实行本科生导师制，教师可以列出一些小课题，由学生自行挑选。学生利用课外时间从网络等途经获取知识，制定实验方案。教师审核实验方案后指导学生完成实验，撰写论文。这种创新型实验教学模式能帮助学生主动学习文献查阅及写作方法，积攒成功经验，总结失败教训，进而锻炼了学生的实践能力。对部分学有余力、对实验感兴趣的学生，教师可指导其申报“大学生创新训练计划项目”，这对提高学生创新能力、实践动手能力和团队协作能力有很好的助力作用。

4 改革和完善课程考核评价方式

以往课程考核是根据学生期末考试理论成绩（70%）加上平时成绩（30%）来确定课程成绩，平时成绩的构成包含课堂提问、实验操作和实验报告。虽然部分学生可以通过强化记忆在理论考试中获得高分，但实际动手能力有所欠缺，未能掌握分子生物学实验技术。因此，以往的课程考核方式未能有效评估学生对分子生物学课程的掌握程度，需要制定更科学合理和全面的评分标准。新的考评标准包括：（1）提高平时成绩的比重：将考勤、课外作业、课堂提问、实验操作等成绩在课程考核中的比重提高到40%，以促进学生积极参与教学活动。课堂提问时，改被动点名为学生主动回答，教师根据回答情况打分，调动学生积极性。在实验报告中要求学生做好原始数据记录，增加思考和讨论两项分析内容，既培养其严谨、求实的态度，又锻炼其实验总结、分析失败原因和成功经验的能力。（2）调整期末考试的内容和题型：大幅度增加选择题，以全面考察学生对分子生物学的理解和掌握、对具体理论和操作的判断能力。同时，增加综合素质问答题，尽可能结合当前分子生物学领域“卡脖子”问题，让学生设计解决办法，给予一定的拓展空间。

5 激发学生的创新思维和创造能力

创新是社会发展和国家科技进步的不竭动力，在科技竞争日益激烈的形势下，培养具有创新能力的人才尤为重要。分子生物学作为生命科学领域的核心课程，是创新的源泉。在教学过程中，要不断探索培养学生创新思维的方法[3]。（1）强调创新思维。引导学生突破课本知识和已有文献的约束，不盲目崇拜学术权威的观点，使用日新月异的生物学方法，挖掘新发现，敢于提出有根据的质疑。（2）利用学术报告引导创新。学术报告有助于学生了解前沿知识和最新科研成果，开拓学术视野，为学生的成才指引方向，对研究生和本科生的培养发挥重要作用。（3）综合讨论促进创新。适当安排一些读书报告，让学生对文献进行总结，明确讨论的方向和重点，归纳出创新点。文献选题方面，教师尽量结合关乎人类未来或者当前生命科学领域“卡脖子”问题，如粮食种子安全问题、脊髓损伤与修复、肿瘤的基因治疗与预后、气候变化与生物多样性、新冠病毒感染、绿色生物制氢、碳中和与碳达峰，增强学生使命感，激发学习兴趣。如基因多样性问题，通过讨论在我国野生大豆“北京小黑豆”上找到的抗大豆胞囊线虫病基因的案例，使学生对基因编辑有更深入的理解。

综上所述，分子生物学发展十分迅速，前沿成果推陈出新，创新性极强。分子生物学应不断优化教学结构，区分不同学历层次的教学侧重点，在提升教师自身科研素养和完善考评标准的基础上，激发学生的创新能力。