張 迪，王 榮

（阜陽師范學院 生物與食品工程學院，安徽 阜陽 236037）

分子生物學是現(xiàn)代生命科學的核心基礎。是在分子水平研究生物的結(jié)構(gòu)、功能、發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律，以及生物與環(huán)境的關系等。在我國大學本科教育教學中，生命科學相關課程大致可以分為基礎課程、專業(yè)課程和拓展課程。分子生物學作為核心專業(yè)基礎課覆蓋面寬，同時兼具理論性與技術性專業(yè)知識結(jié)構(gòu)特點。還承載著生物學專業(yè)的所有專業(yè)課程的學習基礎。分子生物學更是從分子水平上闡明一切生命活動發(fā)生過程和機制的研究性學科，是現(xiàn)代生物科學的核心。創(chuàng)新時代要求一切要以創(chuàng)新為目的，采用創(chuàng)新的手段和思維。下面，就以師范院校生物學專業(yè)的分子生物學課程的教學改革論證研究型教學在當今教改大潮下的核心角色。

1 現(xiàn)狀及存在的問題

近年來，生命科學的各個學科發(fā)展均表現(xiàn)出了加速的趨勢。以基因組等組學研究為代表的新的研究領域、新的視角和新技術的結(jié)合，使得眾多長期令我們充滿興趣但無法解答的問題得以突破。例如：在生物表型的決定中，基因表達的改變更多的是表觀的非遺傳性因素導致的；單細胞分析技術的建立；動物胚胎發(fā)育中體細胞重編程；生物體內(nèi)的微生物群落的存在意義和作用等。但當前的分子生物學課程的教學內(nèi)容和教學模式嚴重滯后。這主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1.1 塑造學生的科學和創(chuàng)新精神方面存在缺失

當今社會尤其倡導科學和創(chuàng)新精神。在生命科學研究中，存在著很多關鍵的但難以解決的問題。長期的研究和大量的投入并未使問題真正解決。這部分是由于技術瓶頸導致我們無法在更深層次的水平上開展研究。但同時也是由于我們思考問題的路徑過于僵化，角度過于單一?？茖W發(fā)展史告訴我們，生命科學乃至整個自然科學的歷次重大進展，均是建立在思想上發(fā)生巨大轉(zhuǎn)變基礎上的。如，達爾文進化論的產(chǎn)生就是建立在仔細的科學觀察、嚴謹?shù)臄?shù)據(jù)分析、大膽的假設和科學證明基礎上的。近年來，在分子生物學研究中，有關表觀遺傳學的研究方興未艾。一些突破性發(fā)現(xiàn)就是建立在對原有僵化思想上的突破，進而改進研究設計并取得突破性成果的。

1.2 新時代特色未能充分體現(xiàn)在教學過程中

科學研究日益體現(xiàn)出不同學科間的交叉和不同技術間的結(jié)合特點。在這方面最典型的例子就是冷凍電鏡技術的發(fā)展對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析工作的巨大推動。作為分子生物學中重要的研究領域，對蛋白大分子的空間結(jié)構(gòu)和功能關系的研究一直是研究熱點。但現(xiàn)有的建模理論始終無法被大量的超顯微結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)所證實。冷凍電鏡技術的出現(xiàn)，使分子成像極大地簡單化，并于2017年獲得諾貝爾獎。施一公等學者運用冷凍電鏡技術對蛋白結(jié)構(gòu)的分析，進一步推動了對相關生物學過程和蛋白功能的研究。因此，在講授蛋白功能及蛋白與DNA和RNA相互作用時，不能僅提及已知的結(jié)論。應當就功能與分子結(jié)構(gòu)的關系，及利用包括基因工程技術改造蛋白的結(jié)構(gòu)，進而影響蛋白正常功能的一系列連續(xù)過程加以講述。這里既包含了研究方法，也呈現(xiàn)了不同學科和技術的交叉與融合。

1.3 新技術和新理論無法及時地傳導給學生

分子生物學發(fā)展到今天，已形成了完整的知識體系。但由于培養(yǎng)學生的定位等原因，在普通師范院校中使用的教材的主要內(nèi)容變化很小。在靜態(tài)部分，主要包括各種生物分子的介紹、經(jīng)典的遺傳定律和部分核心的分子生物學實驗的原理。在動態(tài)的部分，主要介紹有關DNA復制和轉(zhuǎn)錄，蛋白質(zhì)的翻譯過程與機制。盡管這些內(nèi)容早已形成較為完善的知識體系，并且成為現(xiàn)代生物學的基石。但近年來的大量基礎研究依然發(fā)現(xiàn)了許多極為重要的發(fā)現(xiàn)。如，在DNA復制研究方面發(fā)現(xiàn)：半保留復制里每條單鏈的復制高度獨立，具有隨機性。先導鏈和滯后鏈的復制速度與步調(diào)并不同步。由此就會引起一系列的連鎖問題，如為什么會這樣，控制機制是什么，它的生物學意義是什么等。這些新的進展并未引起教師的足夠重視。又如關于非編碼RNA在基因的表達調(diào)控中的作用正不斷被發(fā)現(xiàn)，并改變著原有的知識體系。因此，新知識體系的快速形成與原有的教學間產(chǎn)生了突出的矛盾。即要做到保持學科內(nèi)容知識體系的穩(wěn)定性，又要及時地體現(xiàn)出學科發(fā)展的動態(tài)性，對于能否勝任分子生物學這門快速發(fā)展的學科課程來說是有較高的挑戰(zhàn)性的。

2 造成問題的主要原因

當今社會與科學的快速發(fā)展都對生物學相關專業(yè)的教育和教學都提出了時代的新要求。即課程的設置和教學該如何滿足當前形勢的要求。分子生物學課程從內(nèi)容看，兼具知識的記憶性和理論理解與推理相結(jié)合的特點。因此，在教學中，往往出現(xiàn)只強調(diào)其知識內(nèi)容的記憶性，忽略了知識的產(chǎn)生過程和邏輯關系問題。作者認為，目前本科生物學專業(yè)的分子生物學教學中存在問題有以下的原因。

學生學習動機發(fā)生偏移和教師的認識不到位。目前，在高等教育體系中，普通師范院校的定位決定了它以培養(yǎng)中小學教師為主。生物專業(yè)的絕大多數(shù)學生的學習目的呈現(xiàn)出短期性和現(xiàn)實性。如為了取得好成績、為考研、考編及其它的短期目標。在現(xiàn)實社會的滾滾洪流之中，學生為了尋找一條自己的人生之路，是可以理解的。但必然導致學習目的偏離，對科學和科學精神的追求失去原動力，無法做到真正追尋科學知識和對科學精神的實質(zhì)理解。學習行為流于表面，也更無法談及積極主動的學習動機。與此相關的，則體現(xiàn)在教學模式方面依然是以灌輸知識為主，以記憶性學習為主。學生缺乏應有的思考性學習，邏輯思維得不到鍛煉。教師知識體系僵化陳舊，無法及時跟蹤科技飛速發(fā)展的步伐。教師在教學中缺少誘導式，啟發(fā)式和探究式教學，注重形式而忽視分子生物學教學的精神實質(zhì)。

教學評價環(huán)節(jié)是回顧教學效果，發(fā)現(xiàn)問題、評判學生學習成績和督促學生有效學習的重要步驟。是整個教學環(huán)節(jié)中不可缺少的一環(huán)。而當前在教學評價環(huán)節(jié)上，應試化傾向也非常嚴重。這必然與上面談到的原因有直接的因果關系，也與教師惰性心理和教學內(nèi)容安排失當有關。此外，評價體系中，過于注重紙筆測驗，缺少研究性報告和實驗技能評價。可以說，僅以考試為導向的教學，不可能實現(xiàn)教育的根本目的。

3 研究型教學模式在分子生物學課程中的應用探索

為響應新時代的創(chuàng)新性發(fā)展要求，向?qū)W生傳導（生命）科學的本質(zhì)，適應社會的需要。使學生能較好地掌握基礎理論和解決問題的能力，應從制定新的教學大綱入手，擺脫理論與實驗課的傳統(tǒng)教學模式，優(yōu)化教學結(jié)構(gòu)，降低單純記憶性的知識內(nèi)容比率，積極探索研究型教學模式的應用。打破在師范與非師范學生專業(yè)培養(yǎng)中的劃分問題，適應國家在師范教育上新的改革要求?？傮w講，應在以下幾方面做出認真思考。

3.1 優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)

綜合性大學與師范大學（學院）的分子生物學課程，在教學內(nèi)容涵蓋范圍和難易程度上基本類似。但在歷史悠久，學術氣氛濃厚的國家級重點大學和主要面向中小學師資培養(yǎng)的地方性師范大學（學院）間，由于所培養(yǎng)的學生今后發(fā)展定位不同，教師在教學模式和內(nèi)在驅(qū)動力上存在著明顯的差異。明確專業(yè)教育教學目標是當前最首要的任務。分子生物學課程不能被簡單地被看成為一門專業(yè)學科課程，更應作為揭示生命活動根本機制，乃至整個自然科學的核心基礎課程。應該被作為探索跨越生命與非生命物質(zhì)的分子性質(zhì)和生命活動獨有特質(zhì)的關鍵學科開展教學活動。由于不存在統(tǒng)一教學大綱等指導性文件，在教學中，如何根據(jù)實際情況，制定可行的教學指導文件，將對具體的教學模式，教學過程和教學評價等各教學環(huán)節(jié)起到指引作用。具體說，將分子生物學中與生物化學，細胞生物學和遺傳學等相關課程的教學內(nèi)容進行綜合分析。將其中的生物大分子等涉及到以分子屬性和分子結(jié)構(gòu)為主的靜態(tài)知識體系盡量剝離出來，把這些內(nèi)容作為生物化學課程的重點授課內(nèi)容。分子生物學課程應該以動態(tài)知識體系為主，著重于揭示潛藏在生物活動現(xiàn)象下面的分子機制過程分析。

3.2 增加研究性教學內(nèi)容

態(tài)度是學習的傾向，是通過多年的學習發(fā)展來的經(jīng)驗[1]。它可以分為面對科學的態(tài)度和科學態(tài)度。前者是指對科學知識、科學研究及科學與社會關系在態(tài)度、情感和價值觀方面的體現(xiàn)。后者主要指在開展科學活動時表現(xiàn)出來的技能和思維方式[2]。學習態(tài)度決定了學習的成效，決定了他們解決問題的能力。以問題為導向的研究活動不是一般的生物實驗課所能比擬的。國外的研究已經(jīng)表明，通過積極的參與科研活動，學生在科學課程上的學習態(tài)度都得到了極大的發(fā)展[3]。從事研究實踐活動的學生在學習過程中會感到更好的適應，并且在各方面取得更好的成績[4-5]。

在我國，985高校的生命科學專業(yè)對本科生早已有此要求，即在四年的學習中必須至少有一年的科研經(jīng)歷才能允許畢業(yè)。從學生完成相關訓練后的綜合表現(xiàn)看，這種模式的學習決不是只通過理論學習，考試獲得高分成績所能相比的。因此，在分子生物學教學中，可選擇適合的內(nèi)容，設定研究課題，引導學生思考以問題為導向的科學研究是如何開展的。例如，針對分子生物學中基因的轉(zhuǎn)錄啟動這部分內(nèi)容，教師在講解基礎理論內(nèi)容后，可以請學生開展“分離特定物種基因組具有啟動子功能序列”的研究。由教師提出研究目標和實驗設計基本原則，學生提出具體的研究方案和細節(jié)。在我院，也已開始提倡本科生參加相關專業(yè)領域的科研活動。學生參加的態(tài)度是積極踴躍的。盡管這種提議還未形成規(guī)定性要求，但無疑方向是正確的[6]。

3.3 優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)布局

特定的教學策略可以促進學生的學習和理解。例如“類推法”和“互動演示法[7-8]。教師在教學中應更著重于對復雜的學科知識的教學把握。在教學中特別要重視對關鍵核心概念的理解與把握，使學生對知識架構(gòu)上關鍵的節(jié)點概念掌握是正確和牢固的。例如，該如何使學生理解表觀遺傳學這個概念。教學中，就要對基因表達調(diào)控和生物性狀這兩個基礎概念進行深入講解。使學生深刻領會表觀遺傳學的核心在于強調(diào)一切非遺傳物質(zhì)改變所造成的生物表型（性狀）改變。這樣，學生就不會再把具體的轉(zhuǎn)錄、翻譯和各種環(huán)境因素導致的基因表達變化割裂開來，可以用統(tǒng)一的觀點分析問題。此外，新的教學手段的應用有其必要性，但對分子生物學的教學更應重視使學生在掌握基礎理論后，在實驗設計、實驗執(zhí)行和資料分析及交流方面得到鍛煉。另外，圖形資料是科學語言的重要組成部分，可以高度精煉壓縮需要文字表達的內(nèi)容，在分子生物學知識體系中有著廣泛的存在和不可替代的作用。在訓練學生開展研究的同時，要特別強調(diào)幫助學生掌握收集數(shù)據(jù)和展示結(jié)論技能的重要性[9]。

此外，加強生物專業(yè)課程與物理、化學和數(shù)學等學科課程的交叉聯(lián)系，有助于加深對分子生物學基本概念的理解，包括對物理學科中“過程”和“能量”等的重視。在理論模型、難題的解決和實驗設計等方面，這些在傳統(tǒng)生物學教學中不太強調(diào)的概念在生命科學中也應被重視。正如沃特金斯等人認為的那樣，通過不同學科間互相滲透協(xié)調(diào)，發(fā)現(xiàn)它們共同關注的問題，可以激勵學生，幫助理解生物學中的基本物理原則及其對生命的控制和調(diào)節(jié)[10]。而這最終也將有助于學生理解生命與非生命物質(zhì)的終極統(tǒng)一，更好地理解生命形態(tài)與非生命形態(tài)的區(qū)別在于能量維持的有序性。在對客觀世界的認識方面建立自己的合理觀念[11]。

3.4 提出適應新趨勢的教學評價模式

在分子生物學課程評價方面，實作評價是值得考慮的候選方案?？梢陨钊胩接懜淖冊u價考核方式和內(nèi)容，建立新的以概念元素為核心的支持和評估分子生物學核心概念學習的詳細框架[12]。以評價方式轉(zhuǎn)變作為改變學生學習行為模式的主要手段，可以更有效地促進學生學習的積極性和學習目標的達成。在具體考核中，可分為以生物核心概念和知識框架為考試內(nèi)容的筆試部分，以設計研究性小課題為解決問題的綜合能力評價部分，其中包含實驗技能考核。

4 小結(jié)

今天，我們面臨著前所未有的局面。學習已經(jīng)變成每個人終身發(fā)展的需要。大學教育對個人的長期發(fā)展具有關鍵影響。它不僅僅是學科專業(yè)知識的獲得過程，更重要的是在于獲得適應當今和未來知識噴涌而出，社會高度復雜化的局面。而對教育工作者，思考這個問題更具有必要性和緊迫性。