茶学硕士研究生分子生物学课程设计

瞿娇娇 曹威 邹晓 周叶鸣

摘 要： 随着分子生物学在各个学科之间的广泛应用，其基本理论及操作技术已经成为茶科学研究中必不可少的方法之一，如茶树种质资源研究、茶树植物保护、茶叶加工及功能成分保健机理研究等各领域。为使茶学硕士研究生更系统地掌握分子生物学理论和方法，能熟练地将分子技术应用于具体的科研试验，以贵州大学茶学院茶学硕士点为例，针对当前开设的分子生物学课程中普遍存在的理论课程结构体系松散、与茶产业应用联系不紧密、实验课程比例严重不足等实际问题，有针对性地开展课程的教学内容改革探索。基础理论知识部分，通过基础知识结构重组、设置主题教学、小组自主学习等灵活的教学方式吸引学生的学习兴趣，逐步夯实学生的理论基础知识。围绕分子生物学在茶叶生产、加工等方面的具体应用，突出实验教学内容和实践项目设计，注重学生知识运用和创新能力的培养。通过多方面的课程改革措施来综合提升该课程的教学质量和效果，促进茶学硕士培养的高质量发展。

关键词：茶学；分子生物学；课程设计；教学改革

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：2095-1795（2024）01-0137-05

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.01.024

0 引言

20 世纪中期以来，分子生物学正在各个学科之间快速广泛渗透，相互促进，不断深入和发展，从微观尺度、分子水平和细胞水平等不同层次深入探索各种生物学现象，为生物的起源和发展研究提供了有力工具[1]。茶学也不例外，随着科学技术的进步及农业可持续性发展的需要，茶树分子生物学显现出越来越强的支撑作用[2-3]。目前，茶树分子生物学研究已成为茶学研究中最活跃和进展最快的一个领域[4]。如利用分子技术构建茶樹育种的新技术平台、充分挖掘丰富的优异茶树种质资源、研究茶树抗性特性、分析茶树功能基因的作用机理、阐明茶叶和人类健康的关系等。这些研究是提升茶产业核心竞争力、促进茶产业结构高质量发展的必要前提。目前，分子生物学理论和技术的进展日新月异，这也为茶学在茶树品种的筛选鉴定、生产、机理研究和绿色防控等方面带来新的发展契机。因此，分子生物学课程被很多高等院校的园艺学、林学及茶学等相关专业列为基础课程，对学生从事科学研究、创新创业等工作具有显著的支撑和促进作用[5]。

研究生教育是茶学教育体系中最高层次的教育，是茶学创新体系中最重要的创新执行主体[6]。但随着近年来我国研究生招生教育规模的不断扩大，使得茶学研究生的生源更广，不同学科交叉、专业背景不同造成了研究生的基础水平参差不齐；加之研究生的培养方案没有针对性，制约着高质量茶学研究生教育的发展[7]。目前国内外高校开设的茶学研究生培育方案中，分子生物学课程或植物分子生物学课程通常是作为学位课程设置的，但只是通识性常规教学，没有突出茶学专业特色和学科特点。如贵州大学的茶学硕士点包含3 个专业：园艺学、农艺与种业及生物与医药，开设的分子学课程为现代分子生物学课程，教学大纲参照生物学专业进行编制，共54 个学时、3 个学分。这也导致了课程内容较为艰深复杂、与茶学专业相关性较少，基础薄弱的学生经常反馈理解困难或是与实际应用联系不紧密。同时，实践教学仅开展前沿文献解读，并没有设置开放实验课程及茶学研究的相关科研训练项目，这使得学生进入研二学习后，其科研内容涉及分子生物学课程时不能很好地根据具体的选题内容来制定合理的实验方案并予以执行，经常在论文开题环节中出现分子方法和技术的常识性错误。主要原因是由于分子生物学课程没有达到教学目标。另一方面，为适应茶产业的快速发展，茶学硕士研究生人才培养质量的要求也向创新创业型的高级专业人才转变[8]。因此，现行的茶学分子生物学课程急需进行调整和改革，从而提升教学质量和学生综合素质，以满足新形势下茶产业对人才知识和能力的客观需求。

为了凸显分子生物学课程在茶生产过程中的实际应用作用，打造茶学硕士研究生的特色课程，将分子生物学基础知识与茶科学研究的相关内容进行创新融合，从2020 级开始设计贵州大学茶学硕士研究生的现代分子生物学课程方案和实验项目。通过课程改革，希望培养学生扎实的分子生物学理论基础、熟练掌握相关实验技能，从而对分子生物学与茶产业之间的关联及在该学科中的创新应用有更深入地认识，培养解决实际问题的能力和创新思维。

1 课程存在问题

1.1 与学科专业联系不强

根据教学大纲，目前分子生物学课程使用的主要参考教材是朱玉贤主编的《现代分子生物学》（第5 版）[8]。教材内容对染色体结构、DNA 复制形式与特点、DNA 转座、遗传密码的破译、蛋白质合成和运转、基因表达调控原理、癌症与癌基因活化、癌症主要现代疗法、人类免疫缺陷病毒分子机制及基因组与比较基因组学等现代分子生物学中的重大问题作了全面系统的分析；侧重点及案例分析均是以微生物、动物或人为主，与茶学关联极少，学生学习时往往找不到落脚点。另外，分子生物学课程知识点较多、过程比较抽象，知识点相对精深而且容易混淆；加之很多学生在本科阶段并未选修分子生物学，前期基础较薄弱[9]。因此，仅参考生物学方向的分子生物学教材，没有根据茶学研究特色重新对教学内容进行大纲编制和课程内容重组，会使课程结构变得松散而艰深（如真核生物基因表达的调控），调动不了学生的积极性，导致教师花了大力气去讲授，但学生把握不了知识框架和重点，将知识点进行实践应用比较困难。

1.2 实践教学占比不足

分子生物学课程是一门实践操作性极强的学科，故课程还应该包含有系列配套的分子实验教学。但目前茶学院设置的分子生物学课程的常规教学模式主要是以理论教学为主，实践教学比例相对不足。课程设计缺乏与茶学相关的核心实践内容的综合设计、案例解析中知识的扩展延伸没有体现高阶性等。如随着研究生规模的扩大，茶学研究生招生跨学科、跨专业现象普遍[10]。尽管跨学科的人才具有交叉的知识背景，知识面更宽泛，但对于分子生物学相关知识体系的掌握相对欠缺，特别是茶学的基础知识更是薄弱。因此，很有必要增加实践教学的比例。

目前分子生物学技术主要应用于茶学的热点方向：探讨茶树特别是新梢中特征性次级代谢产物的合成代谢途径、功能结构及在茶叶加工及贮藏过程中的转化规律；茶树基因组、特异性茶树种质资源代谢组、茶叶加工过程代谢谱及茶叶品质功能基因挖掘等领域[11-13]。在相关的理论章节和实验设计过程中，可先系统讲授基础知识，再与学生各自导师相关的科研工作相结合，可以针对性地引导学生了解目标领域的研究概况及所涉及的分子生物学技术。另外，通过有针对性的实验设计和实施，学生既能加深对基础知识的理解，掌握后期论文实施所需相关的分子生物学技术，同时进一步明确分子生物学在茶产业中的具体运用。这样的课程设置既拓展了学科领域的发展动向，又使得与专业知识之间的关联更加顺畅。

2 课程改革主要内容

2.1 课程定位

通过课程学习，使学生掌握系统的现代分子生物学知识及技术体系、分子生物学研究思路和方法，以及学科整体发展趋势，加强学习过程管理和学生创新能力的培养。为使学生快速开展科研工作，在着力构建学生的分子生物学基础理论知识体系的同时，还应将分子生物学的经典理论和前沿进展融入茶学专业，合理引入实际科研案例进行教学，保证学生所学知识与茶学的关联性，着重培养学生的创新意识和跨学科应用理念。除此之外，还应将分子生物学在茶叶深加工与生物活性、茶叶生物化学、茶树生理生态和病虫害研究等方面发挥的作用作为教学主线贯穿整个教学环节，加强知识体系的逻辑构建。教学模式上突出学生的自主学习，以学生为主体，加重实践教学模块的比例，灵活利用导师引导学习、突出模块化学习及个性化学习方案的制定等先进教学方法，着力提高学生个体学习的侧重点，充分调动学生的积极主动性，从而提高学习效率[14]。

2.2 教学内容重组

遵循研究生系统知识体系的构建和创新能力培养的规律，根据实际需要设计教学大纲，将本课程原有的包括染色体与DNA、生物信息的传递（上、下）、分子生物学研究法（上、下）、原核基因表达调控、真核基因调控、基因与比较基因组学共8 章的大纲教学内容整合为4 个部分，如表1 所示。

2.2.1 基础知识部分

包括染色体与DNA、生物信息的传递（从DNA到RNA）、生物信息的传递（从mRNA 到蛋白质），构建分子生物学的基础知识框架。教学内容全部以课堂教学形式进行讲授，大纲中所涉及的案例均以茶树栽培和茶叶加工过程进行展示。加重平时成绩的权重、灵活使用翻转课堂、启发性问题讨论、随堂思维导图的绘制及布置思考型作业等方式帮助学生构建基础知识的逻辑框架，启发学生的“探究意识”。

2.2.2 综合知识部分

包括分子生物学研究法（DNA、RNA 及蛋白质操作技术）、基因功能研究技术、基因组和其他组学研究及原核和真核基因的表达调控。教学内容以案例展示、问题驱动的文献解读教学为主，注重经典知识的更新，并引入茶学前沿领域发展最新研究热点和趋势动向（如茶树植物保护的分子技术进展等），拓展学生的视野，激发学生将知识进行实际应用的兴趣。

2.2.3 操作方法训练部分

主要围绕目前茶学院正在开展的研究项目内容设置6 个分子生物学开放实验项目，包括常规分子操作、茶学主要研究方法，如常见的基因克隆、生物信息学分析、质粒构建和基因表达量测定等实验内容。材料均与茶树相关，难度从易到难进行设计，以教师进行原理讲解和操作演示为辅，学生通过分组操作，并对具体实验结果进行总结分析为主。注重引导学生掌握基础理论知识与实验技术之间的联系，思考科学研究的方法与内在逻辑，培养实践创新能力。

2.2.4 个性化学习部分

要求学生与导师事先进行未来研究方向的讨论，根据研究方向与内容列出需要掌握的分子生物学知识点、重要文献和所需的分子技术清单。根据学习清单，鼓励学生自主选择学习主题并进行相关知识点的查新、总结、汇报和评比，培养学生的语言表达、逻辑思维、组织能力等。此外还鼓励学生结合学习主题开展研究生创新训练项目申请练习，培养研究生的科研思维、训练科学写作和提升创新能力。

2.3 教学实施设计

2.3.1 基础知识教学

本课程的基础知识和综合知识部分教学均体现以学生为主的理念。根据茶学研究生的培养方案，参考生物学、农学和林学等方向的多种教材，充分利用茶学院的科研素材，制定教学目标和大纲。通过对课程设计、教案和教学内容进行革新，提高茶学研究生分子生物学的教学质量。课堂讲授综合应用BOPPPS、翻转课堂等多种教学方式展开，充分利用慕课、移动教学平台等丰富线上教学资源引导学生自主学习[15]。另外，讲授的内容全部联系茶学研究，提升学生对分子生物学与本专业联系的直观感受。建立良好的课程教学评价体系，积极通过课堂评价软件及时对教学内容和教学方式进行讨论和评估，不断根据教学效果和学生反馈进行调整，改进教学质量[16]。

2.3.2 实践教学

实践教学包括基础分子技术操作训练部分教学和综合科研能力培养，进一步培养学生动手能力和创新能力，便于学生后期快速开展科研实验。整合之后的基础实验技能训练部分共包含6 组实验，以茶树为材料，涵盖DNA、RNA 和蛋白质操作技术，包括PCR技术、DNA 和RNA 的提取、基因克隆、cDNA 的合成及载体构建，均是为了加强分子生物学理论在实践中的应用，并巩固和加深对基础知识的理解。另外，为提高研究生的科研素养，具有一定文献研读、总结分析问题的能力，课程设置个性化学习部分，充分利用导师指导、教师团答疑及学习汇报、讨论等多种途径开展。着力培养学生自主学习、团结协作、语言表达等综合素质。

2.4 课程评价体系

通常研究生的课程考核均比较灵活，是检验学生对专业知识掌握程度的主要手段，包括理论知识考试、课程论文提交、小组讨论考核等。但任何单一的考核方式远不能达到教学目的，如理论考试不能体现研究生的综合能力水平，课程论文提交方式存在学生为应付考核、随意从文献上复制拼凑论文、甚至一篇论文同时应付几门课程考核等问题。为了全面评估教师的教学效果和学生的学习成效，促使学生灵活应用该学科技术解决茶产业中的实际问题，并培养学生探索科学研究的兴趣，茶学研究生的分子生物学课程增加了平时学习情况和实践能力方面的考核比例，课程考核指标包括课堂参与度、实验技能表现、实验设计和项目申请书撰写等多個方面，如表2 所示。

3 课程改革实施后效果与评价

课程改革的效果并不能立竿见影，而是会延伸到整个研究生阶段，但教学效果还是有所改观。目前的课程改革只覆盖了两届研究生，对教改实施后年级的期末分数进行了统计。由表3 可知，自从2020 级开始实施课程全面改革以来，茶学相关专业学生的平时成绩和期末成绩有所提升；总成绩一项中，2021 级与2019 级之间达到了显著性差异。考核体系中，平时成绩占比提升至60%，这使得学生的课堂参与性和积极性均有提高。在平时授课过程中，学生对于自己即将要用到的知识和方法更感兴趣，往往讨论也更加热烈。另外，课程改革的效果还体现在研究生的论文开题培养环节。在学生的开题报告中研究方法这部分，有关分子生物学方法和技术的应用和表述的错误率明显下降，其严谨性也大有改观。这从侧面证明了研究生对分子生物学中经典理论和实验技术的掌握均有了很大程度的提升，课程改革对于研究生的高质量培养很有必要性。

4 结束语

分子生物学课程一直是茶学相关专业研究生培养方案中的重要学位课程。贵州大学茶学硕士点设立时间不长，茶学研究的学术水平与科研能力与国内具有重要影响力的茶叶教学或科研单位还存在一定差距。因此研究生的基础能力与素质培养是提升学校茶学科影响力的关键因素之一。从前期分子生物学课程的教学调研结果来看，问题主要集中在：学生前期基础薄弱、基础知识比较抽象、学习难度较大；教学没有针对性和茶学特色，学生对分子技术的实际应用难以建立联系；没有充分掌握专业所需的分子生物学技术等。为加强茶学硕士研究生分子生物学课程的建设，解决教学过程中的突出问题，以茶学研究生为研究对象，对分子生物学课程及时进行改革和优化，联系研究生科研工作的实际需求，教学方式由原来的单纯讲授式教学向综合教学方式转变。

培养研究生的科研创新能力是分子生物学课程的核心目标。通过重新编排优化后的课程设计，可以夯实研究生的分子生物学基础知识，循序渐进地引导学生建立分子生物学技术与各自研究内容的联系。使学生明晰课程目的，进而重视课程学习、产生学科兴趣，为后续的学习和研究工作奠定坚实基础，促进学生知识、能力和素质的全面提高，以满足茶产业的创新发展需求。