師范院校本科生分子生物學(xué)教學(xué)改革與實(shí)踐

郭明欣　李蘇楠　邵培胤

【摘 要】分子生物學(xué)是以核酸、蛋白質(zhì)作為研究對(duì)象，從分子水平研究生命本質(zhì)的一門(mén)新興學(xué)科。針對(duì)分子生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容多、難點(diǎn)重點(diǎn)多、內(nèi)容抽象難以理解等特點(diǎn)，結(jié)合師范院校特點(diǎn)和本人多年從事一線分子生物學(xué)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)。對(duì)分子生物學(xué)教學(xué)改革進(jìn)行了初步的探索，包括修訂教學(xué)大綱、運(yùn)用多媒體和動(dòng)畫(huà)、透過(guò)經(jīng)典故事激發(fā)學(xué)生興趣、學(xué)生登臺(tái)講課等措施，對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力及其對(duì)分子生物學(xué)的興趣，起到了良好的促進(jìn)作用。

【關(guān)鍵詞】分子生物學(xué);師范院校;教學(xué)改革;學(xué)習(xí)興趣

中圖分類(lèi)號(hào)： G642;Q-4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）30-0085-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.30.043

Study on the Reform of Molecular Biology Teaching for Undergraduates in Normal Universities

GUO Ming-xin LI Su-nan ZHAO Pei-yin

（College of Life Science，Luoyang Normal University，Luoyang Henan 471934，China）

【Abstract】Molecular biology is a new subject that studies the nature of life at the molecular level through nucleic acids and proteins. With the characteristics of molecular biology： more teaching content， more difficult points， and difficult to understand. Combined with the characteristics of normal colleges and my experiences in molecular biology teaching. The teaching reform has carried out， including the revision of the syllabus， the use of multimedia and animation， the stimulation of students interest through classic stories， and the lectures of students on stage， These programs has improved students learning ability and their interest in molecular biology.

【Key words】Molecular biology; Normal colleges; Teaching reform; Learning interest

0 前言

分子生物學(xué)是研究核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能及其相互作用關(guān)系，以及基因表達(dá)調(diào)控機(jī)理的學(xué)科，是人類(lèi)從分子水平上真正揭開(kāi)生物世界的奧秘和生命的本質(zhì)，由被動(dòng)地適應(yīng)自然界轉(zhuǎn)向主動(dòng)地改造和重組自然界的基礎(chǔ)學(xué)科[1]。近年來(lái)分子生物學(xué)蓬勃發(fā)展，不斷完善，已成為生命科學(xué)領(lǐng)域里應(yīng)用最廣泛且最有活力的學(xué)科之一。自2001-2015年的15年間，諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)有八次將諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予生物學(xué)家，以鼓勵(lì)他們?cè)诜肿由飳W(xué)領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)（表1）。分子生物學(xué)相關(guān)理論與技術(shù)對(duì)于推動(dòng)生命科學(xué)的發(fā)展起著舉足輕重的作用。

表1 2001-2015年與生物相關(guān)的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)

分子生物學(xué)課程是我校生命科學(xué)學(xué)院生物科學(xué)、生物技術(shù)、應(yīng)用生物科學(xué)三個(gè)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)必修課。近幾年來(lái)，本人一直從事本校生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)分子生物學(xué)的教學(xué)工作。在教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，與別的課程相比，學(xué)生普遍反映該課程難度大，知識(shí)點(diǎn)多且大部分是抽象的知識(shí)，書(shū)中的內(nèi)容均是微觀世界的。對(duì)于之前很少進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生而言，分子生物學(xué)所講解的內(nèi)容確實(shí)有很大的難度，而且分子生物學(xué)發(fā)展迅速，有很多新的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生學(xué)習(xí)和記憶較為困難。目前部分教育工作者對(duì)分子生物學(xué)教學(xué)進(jìn)行了嘗試的改革，例如金波等（2018）探索了學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主的學(xué)習(xí)模式在分子生物學(xué)中的應(yīng)用[2];張國(guó)華等（2018）總結(jié)了民族院校分子生物學(xué)教學(xué)改革的方法[3];金晶等（2018）探索了醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)分子生物學(xué)教學(xué)方法的革新與實(shí)踐[4]。然而目前還沒(méi)有針對(duì)師范院校分子生物學(xué)課程教學(xué)改革的報(bào)道。本人針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)分子生物學(xué)過(guò)程中面臨的困難，結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行了系列的研究和改革，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動(dòng)性，并使課程更加通俗易懂，學(xué)生容易理解，取得了顯著的教學(xué)效果。

1 師范院校分子生物學(xué)教學(xué)存在的難點(diǎn)與問(wèn)題

1.1 分子生物學(xué)內(nèi)容多，難度大

與其他課程相比，分子生物學(xué)的教學(xué)內(nèi)容較多，既包括基礎(chǔ)的分子生物學(xué)知識(shí)，例如染色體與DNA、DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄與翻譯;也包括拔高的知識(shí)點(diǎn)，例如分子生物學(xué)的研究方法，原核和真核生物的基因表達(dá)調(diào)控。對(duì)于大學(xué)本科生而言，對(duì)于分子生物學(xué)的粗淺的認(rèn)識(shí)一般還停留在高中生物教材所教授的內(nèi)容，對(duì)于分子生物學(xué)中入突然增多的知識(shí)點(diǎn)，一時(shí)難以接受，而且該課程所教授的很多內(nèi)容均屬于微觀世界的范疇，例如DNA、RNA、蛋白質(zhì)等，學(xué)生反映太過(guò)于抽象，不像其他課程，例如植物學(xué)、動(dòng)物學(xué)等課程易于理解。

1.2 分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)條件不足

分子生物學(xué)是一門(mén)典型的實(shí)驗(yàn)學(xué)科，需要理論聯(lián)系實(shí)踐，學(xué)生多進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，這樣更容易理解課堂所講授的內(nèi)容。然而受實(shí)驗(yàn)課時(shí)、設(shè)備數(shù)量、場(chǎng)地等多方面的限制，分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)分組人數(shù)一般為4～5人，很難滿(mǎn)足每一位學(xué)生動(dòng)手操作的需求。受課題經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)室條件等因素的限制，除實(shí)驗(yàn)課之外，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的機(jī)會(huì)也相對(duì)較少。這就導(dǎo)致學(xué)生對(duì)于課程的理解僅僅停留在教材講授的層面。

1.3 師范學(xué)生學(xué)習(xí)分子生物學(xué)存在的問(wèn)題

本人近年來(lái)主要講授生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)的課程，該專(zhuān)業(yè)是師范專(zhuān)業(yè)，畢業(yè)的學(xué)生有一部分要從事中學(xué)生物學(xué)教學(xué)工作。因此，在教學(xué)中一方面注意引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)只是，另一方面本人也注意教授學(xué)生講課的方法，啟發(fā)學(xué)生在以后的教學(xué)工作中怎樣讓中學(xué)生對(duì)生物課程感興趣，更容易學(xué)懂學(xué)會(huì)。生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)分子生物學(xué)的學(xué)時(shí)僅有36學(xué)時(shí)，而教學(xué)內(nèi)容又相對(duì)較多，怎樣在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)將重要的知識(shí)點(diǎn)講完、講透徹也是一個(gè)需要認(rèn)真鉆研的課題。

2 分子生物學(xué)教學(xué)改革初探

那么如何在教師的引導(dǎo)下，將該課程深?yuàn)W難懂的、復(fù)雜的知識(shí)理論變?yōu)闇\顯易懂的、形象具體的分子生物學(xué)知識(shí)，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)奠定必要的基礎(chǔ)呢？結(jié)合我校實(shí)際情況和本人多年的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該課程的教學(xué)改革，提出如下建議：

2.1 修訂教學(xué)大綱

對(duì)于生物科學(xué)的學(xué)生來(lái)講，分子生物學(xué)是最重要的課程之一。然而由于各方面的原因，該課程的學(xué)時(shí)僅有36個(gè)學(xué)時(shí)，在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)，很難面面俱到。因此，下次修訂本科生培養(yǎng)計(jì)劃時(shí)需要將學(xué)時(shí)提高到54個(gè)或者更多個(gè)學(xué)時(shí)。目前在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，應(yīng)該重點(diǎn)講述染色體與DNA、轉(zhuǎn)錄與翻譯等即基礎(chǔ)又重要的部分，對(duì)于原核基因的表達(dá)調(diào)控則可以適當(dāng)?shù)慕档蛯W(xué)時(shí)，一方面原核基因的表達(dá)調(diào)控內(nèi)容不多（相比其他章節(jié)，例如真核基因的表達(dá)調(diào)控、分子生物學(xué)研究方法等），另一方面未來(lái)從事原核生物研究的可能性較真核生物相對(duì)較低。

2.2 運(yùn)用多媒體、動(dòng)畫(huà)

分子生物學(xué)的概念、原理較多，而且大多比較抽象，學(xué)生不容易理解，只有通過(guò)教師課堂面授，才能將枯燥的、抽象和難以理解的知識(shí)點(diǎn)變的直觀生動(dòng)。本人在教學(xué)中一直運(yùn)用PPT，將抽象的知識(shí)點(diǎn)通過(guò)圖片、視頻等形式展示出來(lái)。例如介紹DNA的半保留復(fù)制時(shí)，如果僅僅通過(guò)書(shū)本上文字的描述，學(xué)生很難理解為何通過(guò)氯化銫密度梯度離心實(shí)驗(yàn)就可以證明DNA是半保留復(fù)制。通過(guò)圖片等形式模擬DNA復(fù)制，學(xué)生就能很容易理解什么是DNA的半保留復(fù)制。比如在介紹PCR原理的時(shí)候，通過(guò)書(shū)本的知識(shí)學(xué)生知道PCR主要包括三個(gè)步驟：變性、退火和延伸。然而通過(guò)給學(xué)生播放PCR循環(huán)的視頻，加深了學(xué)生的理解和學(xué)習(xí)興趣，特別是在講到PCR前兩個(gè)循環(huán)，得不到我們想要的目標(biāo)片段時(shí)，學(xué)生基本不理解，而通過(guò)反復(fù)的觀看視頻后，學(xué)生才恍然大悟其中的道理。因此，我們制作分子生物學(xué)課件時(shí)，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，既緊扣教學(xué)大綱、突出重點(diǎn)和難點(diǎn)，又充分利用多媒體的優(yōu)勢(shì)，使學(xué)生輕松、愉快的學(xué)習(xí)。

2.3 透過(guò)經(jīng)典故事激發(fā)學(xué)生興趣

近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，分子生物學(xué)的發(fā)展從無(wú)到有，到今天的蓬勃發(fā)展，離不開(kāi)先賢們的智慧和付出，是一代又一代的先賢們，像孟德?tīng)?、摩爾根、沃森、克里克、麥克林托克、穆利斯等等。他們的汗水和璀璨的成果推?dòng)了分子生物學(xué)快速的發(fā)展。這些偉大的科學(xué)家他們對(duì)工作孜孜不倦的熱情，執(zhí)著的精神是我們值得學(xué)習(xí)的地方，透過(guò)他們的故事，明顯提高了學(xué)生們對(duì)課程的熱愛(ài)和對(duì)科研的理解。比如1983年獲得諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的麥克林托克，她一生的經(jīng)歷非常傳奇，用盡一生的時(shí)間和精力都在研究玉米遺傳學(xué)，提出了著名的轉(zhuǎn)座子學(xué)說(shuō)。然而這個(gè)學(xué)說(shuō)在1940年代提出時(shí)并不被大家認(rèn)可，在隨后的30年間也一直沒(méi)有被當(dāng)時(shí)的學(xué)術(shù)界所承認(rèn)。直到1976年，在冷泉港召開(kāi)的DNA插入因子、質(zhì)粒和游離基因”專(zhuān)題討論會(huì)上，人們才明確地承認(rèn)可用麥克林托克的術(shù)語(yǔ)“轉(zhuǎn)座因子”來(lái)說(shuō)明所有能夠插入基因組的DNA片段。這時(shí)，人們才真的對(duì)她刮目相看了。麥克林托克在密蘇里大學(xué)工作期間，卻是個(gè)被院方認(rèn)為“制造麻煩的人”。行為舉止有些瘋狂：周末到辦公室忘帶鑰匙，她爬上樓邊的建筑物，從窗子里鉆進(jìn)去;學(xué)校明令禁止晚上11點(diǎn)后學(xué)生留在實(shí)驗(yàn)室，但她總鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)干下去。同事們也不大喜歡與她相處。這個(gè)女人思路敏捷的讓人跟不上，而她又缺乏耐心，不愿跟同事解釋和爭(zhēng)辯。這讓周?chē)娜擞X(jué)得麥克林托克“自以為是。后來(lái)迫不得已離開(kāi)密蘇里大學(xué)前往位于紐約的冷泉港國(guó)家實(shí)驗(yàn)室工作，在那里通過(guò)研究玉米籽粒的色斑發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)座子現(xiàn)象。在整個(gè)近代生物學(xué)的發(fā)展歷程中，PCR的發(fā)明具有重要的里程碑意義。而PCR的發(fā)明者穆利斯博士的經(jīng)歷，也讓學(xué)生受益匪淺。穆利斯在生物技術(shù)公司Cetus任職期間，發(fā)明了PCR技術(shù)，是為數(shù)不多的在公司任職而獲得諾貝爾獎(jiǎng)的科學(xué)家。獲得諾獎(jiǎng)后，穆利斯說(shuō)，他是在從伯克利開(kāi)車(chē)去門(mén)多西諾的途中想到這一突破，在一條黑暗的路上，他“靈光一閃解決了DNA化學(xué)中最令人頭疼的問(wèn)題”。看來(lái)靈感也很重要。除了對(duì)老本行生物感興趣，穆利斯還對(duì)天文學(xué)、占星術(shù)等感興趣，平時(shí)閑暇時(shí)喜歡到大海沖浪，是一個(gè)愛(ài)好廣泛的科學(xué)家。通過(guò)對(duì)麥克林托克、穆利斯等偉大科學(xué)家軼事的介紹，即讓學(xué)生看到了在科研中堅(jiān)持的重要性，也增加了學(xué)生的興趣，看到科學(xué)家有趣的另一面。

2.4 結(jié)合師范學(xué)院特點(diǎn)，讓學(xué)生登臺(tái)講課

因?yàn)楸救酥v授的生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)是師范專(zhuān)業(yè)，部分學(xué)生畢業(yè)后要從事中學(xué)生物課程的教學(xué)工作。因此，在教學(xué)過(guò)程中，有意讓個(gè)別學(xué)生就某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，一方面督促學(xué)生認(rèn)真聽(tīng)講，另一方面鍛煉學(xué)生的講課能力，取得了較好的效果。

3 結(jié)語(yǔ)

分子生物學(xué)是整個(gè)生命科學(xué)的基礎(chǔ)理論與方法的支撐，也是大學(xué)泛生物專(zhuān)業(yè)最為重要的課程之一。因此，作為一名高校教師，在把分子生物學(xué)基礎(chǔ)理論講授好的同時(shí)，更重要的是如何提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。這樣才能更好完成教師的職責(zé)，也促使教師不斷提高自身素質(zhì)，不斷探索實(shí)踐、不斷總結(jié)體會(huì)，為把教學(xué)工作開(kāi)展的更有活力，為培養(yǎng)新時(shí)代高素質(zhì)的合格人才努力。

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