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本教材适合七年制和长学制临床医学专业学生用,也可作为医学各专业研究生的选用教材。分子生物学的理论与技术已在医学领域广泛应用。学习医学分子生物学这门课程,既要较系统地了解分子生物学的基础理论知识和技术理论知识,同时也要了解分子生物学在医学领域的应用和相关研究进展。本书介绍的医学分子生物学知识包括5个方面的内容。第2章至第10章介绍与医学密切相关的分子生物学基本知识,主要介绍基因和基因组的基本概念和基本特点,基因组核酸的复制与损伤修复、基因表达和功能蛋白质的形成与降解、基因表达的调控、细胞间通讯与信号转导的基本概念和基本理论,细胞增殖与凋亡的相关分子生物学机制。第11章至第13章介绍基因操作的基本知识,主要介绍基因分析、基因功能研究和基因克隆与表达的有关基本知识和研究策略,这些知识是从事医学科学研究、掌握医学各学科研究进展、了解分子生物学在临床医学中的应用所必备的基础知识。第14章至第18章介绍疾病相关的分子生物学机制,主要介绍基因和基因组、细胞间通讯和信号转导与人类健康和疾病之间的关系。
【医学分子生物学主要栏目】专家述评、论著、综述、研究快报。
获奖情况:1990年《国外医学》系列第一次质量评比中获三等奖
国外数据库收录:中国科学引文数据库、《化学文摘(网络版)》、《剑桥科学文摘》、剑桥科学文摘社ProQeust数据库、本刊MARC数据、本刊DC数据、国家图书馆馆藏、上海图书馆馆藏。
摘要:简要介绍生物工程专业分子生物学学科特点及学生学习中遇到的困惑,对分子生物学教学改革进行了探讨,并取得了较好的教学效果。
关键词:分子生物学;生物工程;教学改革
生物工程专业是以生物学基本原理为理论基础,以工程学的方法研究并解决生物技术和生命科学中的技术问题。从人才培养的行业要求看,作为生物工程专业的应用型人才,在知识的储备方面,应具有一定的专业基础知识、宽广的人文社会知识、较强的实践管理知识以及相关的其它知识;在实际能力培养方面,应该具备较强的社会生存适应能力、知识更新能力、工程管理实践能力、创新能力;在素质要求方面,应具有良好的思想道德素质、科学文化素质和身体素质[1]。分子生物学是前沿性很强的一门基础课,目前,分子生物学已经深入到生物学科的各个领域,我们应当适应学科发展的实际情况,开拓思路,与时俱进,使分子生物学课程教学为实现培养应用型生物工程专业人才目标服务。
一、分子生物学课程教学改革的必要性
(一)分子生物学课程的重要性。
分子生物学是生物工程专业的专业基础课,是现代生物学综合发展的最高水平。现代分子生物学以跃入学科高速发展期,以渗透到生物的各个学科并作为深入研究的工具和平台。由于分子生物学是在分子水平上对生物进行探究和改造,其研究成果能够从生物的本质上认识和利用生物,因此,分子生物学对生物工程本科是非常重要的课程。
(二)分子生物学在生物工程专业本科学生未来发展中的作用。
分子生物学对进一步深造的学生奠定了专业基础,对生物工程本科就业的学生来说也有重要的作用。就业在与分子生物学间接有关岗位上的学生,可能在其某些环节上与该学科有关;对在分子生物学直接有关岗位上就业的学生,作用当然会更大,其就业情况详见调查表。
(三)分子生物学课程教学改革的必要性。
分子生物学内容繁杂、发展迅猛。针对学生在该课程学习中反映的理解困难,为了帮助学生掌握分子生物学基础理论知识和提高实验技能,激发学生学习的主动性和积极性,亟需对目前的分子生物学课程教学进行改革。
二、教学改革的实施方法与效果
(一)选择好教材, 重视知识更新。
教材是学生获取知识的首要途径。对于首次接触分子生物学的学生来说,选择一本合适的教材,既可以使学生克服畏难情绪,也有助于学生理解抽象概念与规律,建立起对该门课程的兴趣和信心,顺利地迈进分子生物学的大门。首先,我校生物工程专业分子生物学课程安排在第三学年第一学期,学生虽然已经学过了生物化学和遗传学,分子生物学的大部分概念、内容对学生而言仍是晦涩难懂,导致学生产生畏难情绪。其次,由于分子生物学发展日新月异, 新知识新技术不断涌现, 新版教材不断推出,给教材的选择带来了一定的困难。只要我们能够把握该课程的基本脉络并对更新的知识作适当的补充,就能又快又好地掌握该门课程。我们积极收集最新的教材和资料,不断更新教学内容。通过比对各种教材内容、体系设计和风格特点, 我们选用了朱玉贤等主编的《现代分子生物学》,该教材综合了生命科学在分子水平上所取得的研究成果、基本规律、原理与技术,全面完整地反映了分子生物学各领域的最新进展[2],符合生物工程本科教学的要求。
(二)制定科学合理的教学方案。
目前分子生物学理论课中,有三个比较突出的问题:一是课时少内容多;二是内容较抽象;三是教学内容与很多学科相互联系、相互渗透。为了使本学科与其它课程的知识紧密衔接而又避免重复, 合理取舍教学内容, 制定切实可行的教学方案, 教学内容选择时把握三个原则:第一,侧重学科的基本理论和基本技能;第二,注意一些趣味性的动画和模具等的使用;第三,注意和相关科目教师的教学交流,淡化与其它学科重复的内容。对于学过的知识只做简单的复习, 而在此基础上将知识向纵深、向高层次扩展。
(三)把握学科特点, 激发学生学习兴趣。
实践证明, 培养学生学习兴趣是开发学生创造性思维能力、提高教学效率的必要措施之一。在教学中合理地穿插具有趣味性、新颖性、启发性和热点问题的知识。例如在学习逆转录时,我们可以穿插讲解AIDS病毒的复制转录机制,这样通过理论和实践结合,不仅可以加深学生对该知识点的理解和记忆,而且学生听后兴趣盎然,视野开拓,将有利于激发学生的求知欲和培养学生的创造力。
(四)改进教学方法与手段。
分子生物学是一个抽象繁杂的知识体系,传统的“填鸭式”教学方法很难使学生深入理解和掌握,因此迫切需要改进教学方法和丰富教学手段。
1.采用现代化多媒体手段。多媒体教学利用动画展示事物发展的动态或推理的全过程,将抽象的理论的东西形象化具体化,能给学生创造更生动的实际情境,更多样地体验理论的实用性,并充分激发学生的学习兴趣和潜能,能够有效的克服传统教学方式的缺陷。对于分子生物学这类信息量大图文并茂的课程来说,采用多媒体教学特别适合,可使学生产生新鲜感,激起学习热情,提高教学效果。
2.强化教学互动。在教学中,要加强教与学的互动,使学生融入到课堂教学中,最大限度地调动学生的学习积极性。老师详细说明各章节的重点和难点,鼓励学生结合教材主动进行学习,带着问题进入课堂,同时在讲课时,有意识地穿插一些具有趣味性和启发性的热点问题,引导学生积极思考,激发学生探索知识的兴趣,将抽象的分子生物学知识理解透彻,有利于培养学生的创新思维能力。
3.培养科研创新能力。根据教师自身的研究项目充实课堂教学内容,把相关的知识融入到教学中,从项目的立题依据、研究方法、科研成果等方面进行阐述,使学生领悟分子生物学的研究思路和意义,开拓学生的思维,激发求知欲,逐步培养学生的科研兴趣,提高学生的基本科研素质。
(五)重视分子生物学实验,培养学生的实践操作能力
分子生物学是一门以实验为基础的课程。因此,在分子生物学教学中开设实验课是十分必要的。分子生物学技术内容丰富,学生通过动手操作,不仅可以增加对所学理论知识的感性认识,而且可以把所学理论运用到实践中解决实际问题。因此,开设分子生物学实验是加深学生对理论知识的理解,培养学生独立思考和独立工作能力以及创造能力的良好途径。
实验课作为理论知识的“现实版”,也是培养学生动手能力和科研能力的实践课。在实验课教学工作中,应加强所选实验内容的针对性、完整性和先进性。在实验过程中,应注意对学生分析解决问题能力、实验设计能力以及思维能力的培养和锻炼[3]。
(六)利用网络资源,提高学生获取知识的能力
互联网上的信息资料和研究成果可以共享,掌握互联网资源的查询和利用是了解学科发展动态和获得已有研究成果的有效途径。
三、总结与展望
通过我们的教学改革,生物工程专业分子生物学教学效果得到明显改善,学生的出勤率增加,课堂气氛活跃,自主学习能力、思考能力和分析解决问题能力均明显提高。为了进一步提高生物工程专业大学生的实践和创新能力,尚需在以下三个方面加强改革:第一,鼓励学生参加教师的科研项目,使教学和科研相互促进,在科研中提高综合素质;第二,进一步提高任课教师的教学水平,大力发展计算机辅助教学,以更加灵活多样的方式完成教学;第三,结合分子生物学学科特点和学生学习时的困惑,应寓教于乐,夯实基础,开拓视野,培养喜欢学科、热爱专业、认真学习和综合素质高的生物工程专业本科应用型人才。
参考文献:
[1]刘迎春,熊志卿.应用型人才培养目标定位及其知识、能力、素质结构的研究[J].中国大学教学,2004(10):56-57.
[2朱玉贤,李毅,郑晓峰等.现代分子生物学第三版[M]北京: 高等教育出版社,2007
【关键词】医学硕士研究生 实验教学 改革 实践
分子生物学是研究核酸等生物大分子的功能、形态结构特征及其重要性和规律性的科学,是人类从分子水平真正揭开生物世界的奥秘,由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科[1]。分子生物学技术被认为是20世纪生物学一项最伟大的成就,也是当今新技术革命的重要组成部分。目前这项新技术已经渗透到生命科学的各个领域,尤其是在医学科学中已广泛应用于基础研究、疾病诊断与临床治疗中。一位医学相关专业的硕士研究生学好、学通、学精分子生物学,是作为硕士研究生必须走好的一个阶段,才能把本科阶段学习的基础知识与临床研究和科学研究的最新进展联系好[2]。
分子生物学是一门实践性很强的学科,但相对于其他学科的实验而言,分子生物学实验复杂而理论难以理解,技术性很强,是理论和实践相结合的典型课程,而且要求学生在实验中感受、理解知识的产生和发展过程,培养学生独立思考的能力和创新精神[3]。这就对实验教学提出了更高的要求和目标,因此建立科学合理的分子生物学实验教学体系,将对生命科学研究的思维方法带进课堂,激发学生对分子生物学及科学研究的兴趣和潜能,并可提高学生实验的主动性和积极性,提升研究生实际操作能力,发现问题解决问题的能力。
研究生的培养更应侧重于独立从事科学研究工作能力的培养,为使研究生一年级的学生尽快转换角色,逐渐顺利地进入真正的研究领域,并为了与现代技术接轨,提高教学质量和培养学生科学研究的能力。我们结合本实验室的实验条件、实验设备以及实验教学人员的素质能力,对分子生物学实验进行了改革与探索。
(一)结合实验内容编写相关的实验教材
我们对医学硕士研究生的分子生物学理论部分选用的教材是朱玉贤《现代分子生物学》(第三版),本版教材有二章介绍分子生物学技术,但不能作为实验教材。我们根据实验课教学目的进行合理组合,力求使该实验体系内容新颖、实用、注重创新、体现素质教育和能力培养。编写教材的主要参考书为萨姆布鲁克《分子克隆实验指南》,是分子生物学实验教学比较好的教材和参考书[4]。我们在教材中主要介绍常见的各种分子生物学技术及其原理, 并精心挑选了相关实验。其中重点介绍了基因工程技术的常用到的质粒提取、核酸电泳、技术、酶切、转化、重组体的筛选、蛋白电泳等实验。
(二)合理按排分子生物学理论与实验课教学
我们将分子生物学分为理论和实验,分别采用的教材为《现代分子生物学》和自编的《分子生物学技术》,学时都为36学时。理论课在实验课之前进行,让学生先了解部分基础理论。在上实验课时,还须讲解实验的基本原理,这部分知识尤其重要。它是实验内容的理论基础,有利于指导学生更好地理解实验内容、了解实验目的,有助于增加学生对分子生物学的学习兴趣,锻炼学生的实验思维。只有理论与实践相结合,才能使学生真正掌握理论中抽象的知识。 灵活按排实验课时间,并控制班级规模。
我们将2010级180名硕士研究分为6个班,每班30个学生。根据分子生物学实验的特点将实验集中安排在一段时间里,保证实验的连续性,将实验课全部按排在周末2天时内。这样,改变了传统实验教学时间安排过于死板,时间过少且不连贯的现象。我们在实验授课上主要是以基因工程的内容为主线,顺序是基因分离克隆,载体选择、酶切,片段与载体的连接,重组质粒的转化,重组子的鉴定、表达。这样的安排有助于增加学生的学习兴趣,使学生主动探索未知的知识,最重要的一点是有利于培养学生的科研思维。课程周期为3个星期,每周完成一项实验内容,在这3个星期里,学生刚好能完成一个基因工程的流程,形成一个完整的实验概念,同时又有充足的时间让学生思考和解决问题,加深了对实验的印象。
充分做好实验前的准备工作,以二人为1小组,精心准备每组使用的器材,如枪头、离心管、镊子、一次性手套,微量离心机、电泳仪、电泳槽、染色缸等。为了保证实验结果的真实稳定,实验课老师和实验人员反复对实验进行了多次预实验,并取得较理想的实验结果。
录像是良好的视听媒体,其直观性好,不受实验条件和实验材料的限制。在学生进行实验之前,观看我们实验教师亲自录制的实验演示。演示的内容不仅所有的同学都能看清楚,而且能给同学们实验过程的真实感受。同时还具有很强的表现力和感染力,能激发学生们的兴趣,集中他们的注意力。
(三)双语教学
在实际科研中,由于目前商品化的试剂盒应用广泛以及大部分使用的仪器、药品、试剂都是进口的,其说明书以英文多见,实验步骤也多是采用英文。而刚入学的研究生们掌握的专业词汇少,不能准确翻译与实验相关的英文资料和说明书,更不用说阅读专业文献。我们精心组织备课,用英文制作课件、书写教案和讲稿,同时要求学生用英文写实验报告。
(四)实践总结
本次实验课改革探索,使分子生物学实验课环环相扣,而且全部操作由学生自己完成,每一部分实验都承上启下,要求学生态度认真、思路清楚、操作仔细、相互协作才能完成。这样的实验课过程完整、结果明显、教学效果良好。不仅使学生得到了分子生物学技术操作的训练,也提高了教师的实验技术能力,对相关技术和知识有了更深入的了解和认识。
参 考 文 献
[1]朱玉贤,李毅,郑晓峰.现代分子生物学.高等教育出版社. 2007.
[2]宁启兰,马捷,李冬民等.研究生实验教学改革中的分子生物学教学实验设计.西北医学教育.2009, 17: 693-694.
分子生物学是一门在分子水平研究核酸和蛋白质等生物大分子的形态、结构、遗传信息传递规律及基因表达调控的科学。它是21世纪生命科学领域发展最迅速的学科之一,极大地推动着整个生命科学的发展[1]。目前,分子生物学是我国高等院校生物、医学类学生的专业必修课,也是化学、物理、材料等专业的选修课。
然而,从中国西部高校—塔里木大学生物类专业学生的分子生物学成绩,以及每年报考研究生的考试科目选择看,学生对分子生物学的学习效果和质量并不好。该校生物类专业学生每年分子生物学平均成绩均在70分左右,在他们报考研究生时,无论是否选择分子生物学相关专业,常常避开分子生物学考试科目。这对学生今后无论是在生物领域进一步深造,或在工作岗位应用分子生物学知识解决实际问题,都带来了极大的问题和困难。
因此,为了解导致塔里木大学本科生物类专业学生学习分子生物学效果差的原因,也为今后教师更好地开展分子生物学教学工作和提高教学质量,本论文采用调查问卷的形式,对学生分子生物学的学习动机、学习兴趣、学习主动性、学习方式以及教学内容和方式等问题进行调查,在分析调查结果的基础上,为更好地进行分子生物学课程的教育教学改革提供有益思路和借鉴。
塔里木大学是一所偏重农业的综合性大学,分子生物学是该校生物技术和应用生物科学本科专业学生的必修课程,在第三学年第一学期开设,总学时为60学时,教学周期为16周,每周上4节课。此前学生已经学习了分子生物学的先导课程—生物化学、细胞生物学和遗传学,对核酸和蛋白质的结构具备一定的知识基础。本次问卷调查采用不记名方式,对象为塔里木大学生命科学学院生物技术专业(简称生技)和应用生物科学专业(简称生科)2014届本科生,共4个班级97人。其中生技2个班,共51人,男生占64.7%,女生占35.3%,新疆生源占60%,疆外生源占40%;生科2个班,共46人,男生占52.2%,女生占47.8%,新疆生源占70%,疆外生源占30%。
一、学习动机
学习动机作为一种非智力因素,是引发和维持个体学习活动,并将学习活动引向一定学习目标的动力机制,通过学习兴趣和态度等间接地影响学习效果和学业成就[2]。调查发现,在对分子生物学重要性的认识方面,分别有97.1%和95.6%生技和生科的学生认为该课程对本专业重要或非常重要,分别只有2.9%和4.4%认为不重要。可以看出,这两个专业的绝大多数学生在学完分子生物学的先导课程后,对开设分子生物学的重要性有足够认识,说明他们具备学好分子生物学的潜质和基础,这为他们提供潜在的学习动力,只是由于其他因素这种动力尚未被激发出来。此外,个别学生对分子生物学的重要性认识尚有不足,这必然会导致他们学习动力的缺乏。因此,需要教师在开始讲授分子生物学绪论时,通过课程介绍以及列举实例等形式,详细讲述这门学科对整个生命科学的发展、生命奥秘的揭示、前沿技术的研发以及现代社会的影响,提高学生对分子生物学重要性的认识。由此看来,绝大多数生技和生科专业的学生虽然肯定了分子生物学课程的重要性,但总体成绩仍然较差,或不愿选择其作为自己喜好学科,说明对分子生物学重要性的认识并不是导致学生学习效果差的主要原因。
二、学习兴趣
兴趣是最好的导师,是一种积极探究的倾向,也是创新能力的源泉[3]。学生对某一学科感兴趣,就会持之以恒地专心致志钻研它,也会提高学习效果。调查显示,生技和生科对分子生物学感兴趣的学生分别占44.1%和42.3%,而超过一半的学生则没兴趣或不喜欢。进一步探究其不感兴趣的原因,两个专业分别有21.7%和22.1%的学生认为内容枯燥,28.3%和25.2%认为记忆内容多,21.7%和23.3%不知道如何学习,还有28.3%和29.4%觉得自己基础差,学不会。由此看出,没有兴趣是塔里木大学生技和生科专业学生对分子生物学学习效果差的主要原因,而该课程本身的内容枯燥、理论抽象、庞杂、不易记忆等特点是导致学生丧失学习兴趣的一个主要因素。兴趣是学习过程中最积极的因素,也是学生走向成才之路的最有效方法。然而分子生物学除上述特点外,随着现代科技的飞速发展,其新理论和新技术还在层出不穷,容易使学生产生畏惧心理,难以接受和掌握微观和抽象知识。另外,这门课程不但自身逻辑性很强,而且与其先导课程的连贯性也很强。若其先导课程没有学好,直接影响后续课程知识的理解和掌握。例如,如果对生物化学中DNA和蛋白质结构没有理解的话,学生就很难掌握分子生物学中生物体如何通过DNA-蛋白质互作方式调控基因的表达,并由此产生恶性循环,久而久之最终导致学生对该课程丧失学习兴趣,甚至达到放任自流的程度。因此,想要学生学好分子生物学,就要充分激发学生的学习兴趣,建立其自信心是关键,这也是提高分子生物学教学质量的有效途径。教师可在讲好绪论、采用恰当的教学方法和注重理论与实践等方面,在今后的教学中充分调动学生学习分子生物学的兴趣和积极性。
三、学习主动性
学习主动性是影响学生学习效果和教师教学质量的另一关键因素[4]。本次调查学生的学习主动性包括学习习惯和作业处理两个方面。在学习习惯调查中,生技有22.8%的学生能主动自学(其中17.1%为看书学习,5.7%为上网学习),40%是自学结合教师授课,37.1%只听教师授课;生科有19.9%能主动自学(其中15.7%为看书学习,4.2%为上网学习),37.3%为自学结合教师授课,42.8%只听教师授课。
调查结果说明这两个专业学生的学习习惯均较差,大部分学生的主动学习意识不强,仍然依赖中学阶段教师授课为主的学习习惯,其中生科的学生主动学习意识更差。在对待不会做的作业时,生技有27.8%的学生通过自己看书解决,52.8%是向其他同学请教和讨论,13.9%则是抄袭他人的作业,5.6%是请教老师;生科专业学生的上述比例依次为25.2%、48.1%、23.4%和3.3%。显然,当遇到不会的作业时,两个专业的大多数学生主要是与同学讨论甚至抄袭作业方式解决,只有少数是通过自己看书或请教老师方式解决,说明大多数学生对待作业抱着消极和应付的态度,没有很好地利用作业对知识进行及时复习和巩固,日积月累,不会的问题越积越多,最终导致学生对该课程丧失信心、兴趣和学好的勇气,这是导致学生学习成绩差的一个重要因素。
一般来讲,如果学生对所学内容感兴趣,就会兴致勃勃地学习,当遇到困难时表现出顽强的钻研精神。否则,只是表面地、形式地去应付所学知识,一旦遇到困难则往往会丧失信心,不能坚持学习。因此,要使学生由被动学习变为主动学习,就必须激发和培养学生的学习兴趣,改变学习习惯,这是学好分子生物学和提高学习成绩的可靠保障。
四、学习方式
学习方式是学生在学习过程中为完成学习任务,达到学习目标采取的方法、策略和途径的总称,直接影响着学生的学习效果和成绩[5]。本次调查学生的学习方式包括课堂笔记、课前预习和课后复习三个方面。在课堂笔记调查中,生技和生科分别有73.5%和70.2%的学生能主动记下教师授课要点,11.8%和12.7%是记下教师授课的部分内容,14.7%和17.1%是教师让记就记或从不记笔记。说明两个专业的大部分学生在课堂中均能做好笔记,其中生技学生记笔记的主动性高于生科专业学生。在对课前预习和课后复习的调查中,生技和生科分别有7.4%和6.1%的学生能进行课前预习和课后复习,60.3%和57.2%偶尔会进行预习和复习,26.5和31.8%%则从不预习和复习,5.9%和4.9%在教师要求时会进行预习和复习。表明两个专业仅有少数学生能够积极进行课前预习和课后复习,而绝大多数学生则缺乏这种学习方式。
然而进一步调查显示,两个专业都又有超过53%的学生认为“课前预习—课堂学习—课后复习”的学习方式更有利于对知识的掌握,学生在课前进行预习,带着问题课堂听教师讲解,逐渐使问题得到解决,再通过课后复习来巩固学习成果。但这与学生实际在分子生物学学习中的做法自相矛盾,原因可能由于学生对本课程不感兴趣,不愿意或不主动以这种方式学习。因此,培养和增强学生对本课程的学习兴趣或许是提高学习成绩和学习效果的根本途径。
五、教学内容
分子生物学是一门实践性很强的学科,除理论教学外,实验课程也占有重要的地位。在教学内容调查中,生技和生科都有超过68%的学生认为分子生物学的理论课和实验课应紧密结合,希望通过实际动手操作来验证和巩固理论知识。而塔里木大学分子生物学的理论课和实验课被安排在不同学期进行,学生在学习理论知识后,不能及时通过实验课的实践环节进行验证和巩固,只能靠死记硬背来记忆枯燥的概念和原理,学习效果自然不好。
因此,在制定教学大纲时,应尽可能安排分子生物学的理论课和实验课同步进行,或使学生进入实验室进行科研锻炼,这样不仅使其从枯燥的理论学习中解脱出来,在实验中的新发现和创新大大提高他们对本课程的学习兴趣,而且学生在获得一定技能后也能增强其将来走上社会的自信心,这种措施不失为提高学生对分子生物学学习兴趣和学习效果的最简单途径。另外,目前国内大多数高校所使用的分子生物学教材内容与其先导课程重复性较大,如DNA复制、RNA转录和蛋白质翻译等,这些重复内容占用了分子生物学很多教学课时,导致其最精华和最核心的内容(如基因表达调控等)课时较少。因此,在教学大纲修订时,还应对课程体系进行优化[6],强调重复内容在分子生物学和其先导课程各自的教学重点,这样既可有效避免课程间内容的重复,又可使课程体系间建立有机衔接,从而有效地突出了分子生物学的教学重点。
六、教学方式
合理的教学方式有利于促进学生的良好发展,是提高课堂实效性的关键,在学生获得知识、提高能力、获取学习方法的过程中,教师采用的教学方式直接影响着学生的学习兴趣和效果[7]。调查发现,生技和生科分别有67.6%和72.5%的学生希望每章讲完后教师能帮其进行归纳和总结,便于他们理解和记忆。表明学生对教师的依赖很强,对所学知识梳理和总结的主动性和积极性不高。为此,教师在今后教学过程中应注重引导学生自己及时对知识进行归纳和总结,必要时应教会他们归纳和总结的方法,如思维导图法[8],这样一方面使学生对所学知识加深记忆和巩固,另一方面他们养成良好的学习习惯,成为走上社会的一项潜在本领。另外,生技和生科分别有47%和41.6%的学生希望教师上课时引入课堂讨论。
课堂讨论是一种很好的教学组织形式,学生可以在轻松的氛围中达到对知识的理解和掌握[9]。对此,教师在今后的教学中可采用恰当的讨论方式,如“三明治”教学模式[10],这样一方面可以激发学生的学习兴趣,提高学习效果,另一方面使学生在讨论中不但可以锻炼自己的口才,发挥个人魅力,而且学会尊重别人意见,接受别人批评,培养他们的团队合作精神。调查还发现,生技和生科分别有50.1%和69.3%的学生希望能结合生产生活,多举实例。说明多数学生希望通过实际生活的例子形象地理解和掌握抽象的分子生物学知识,特别是生科专业的学生,由于这部分学生大多来自于新疆本地,更希望通过联系当地生产生活的实际,以便将来应用分子生物学知识和技术为本地发展服务。
总之,上述调查问卷说明,处于我国西部边陲的塔里木大学的分子生物学教学目前仍然面临着许多问题,如学生的学习兴趣不高、主动性积和极性较低、学习方式不当等。造成这些问题的原因一方面是分子生物学本身知识枯燥难懂,学生难以理解和掌握,另一方面也可能与生源有关,生技和生科两个专业的学生大部分来自于新疆本地,中学阶段的整体教育水平低于疆外地区,造成学生的知识基础较差,这对需要具备雄厚知识基础的分子生物学来说更为困难。如何教好分子生物学,如何提高学生对本课程的学习兴趣和学习效果,是摆在所有分子生物学课程教师面前的一个共同问题[11]。
针对这种现状,必需进行分子生物学教学改革,教师在实际教学工作中,针对学生的特点和兴趣,结合当地生产生活实际,运用恰当的教学方式,引导学生及时总结和整理知识,同步配以相应的实验课,相信这样不仅能极大提高学生对分子生物学的学习热情和兴趣,而且也能使学生把该课程真正运用到以后的科研、生产和生活实际,为国家和新疆地方发展培养更多、更高素质的高级应用型人才。
关键词:高等师范院校;分子生物学;课程改革
作者简介:梁卫红(1968-),女,山西祁县人,河南师范大学生命科学学院,副教授;杨献光(1980-),男,河北邯郸人,河南师范大学生命科学学院,讲师。(河南 新乡 453007)
基金项目:本文系河南省高等教育教学改革研究省级研究项目(项目编号:2012SJGLX134)、河南师范大学教学研究基金重点项目(项目编号:521751)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)01-0110-02
分子生物学是一门从分子水平研究生命现象、生命本质及其规律的科学,以1953年Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型为标志,分子生物学作为一门独立的学科诞生。该学科的最大特点是发展迅速,并在生命科学领域与其他学科融合交叉,对现代生物学发展的影响越来越广泛和深刻,因此分子生物学在生物学基础理论的学习中占有重要地位。目前很多高校的生物科学、生物技术、生物制药、生物工程、药学、环境科学等专业,都将“分子生物学”作为本科生的必修专业基础课或专业主干课,重视“分子生物学”教学已成为生物专业广大师生的共识。本文结合近年来河南师范大学本科分子生物学的教学实践,就分子生物学的课程体系安排、教学模式等方面进行了探索和分析。
一、课程教学内容体系改革
“分子生物学”的主要内容包括生物大分子的结构与功能、基因表达与调控以及技术方法等。通过对本课程的学习,要求学生掌握核酸、蛋白质等生物大分子的结构和功能,理解遗传物质的复制、转录和翻译过程及其分子机制、基因表达调控的基本模式、遗传物质突变、修复和重组的机理,了解分子生物学基础实验原理和应用。为在有限的学时和条件下,使学生理解抽象的分子生物学理论和基础实验原理,笔者从以下方面进行了改革和尝试:
1.课程在培养方案中的定位
从学科角度来讲,分子生物学涵盖面广、学科内容更新快,与“细胞生物学”、“生物化学”和“遗传学”等生命科学主干课程有一些交叉,所以在开设该课程时,需要充分考虑学生的接受能力。在本校生物专业2005年的本科生培养方案中,该课程为36学时,在大四第一学期开设,设定为生物技术和生物科学专业的必修课,水产养殖专业的选修课,实际开设时间是在学生教育实习之后11月到来年的1月,共9周,每周4学时。在教学中,笔者发现虽然在大四开设时,学生已经具备了预修课程的专业基础知识,但是由于95%以上的大四学生在这学期复习考研,而“分子生物学”又是许多生物专业硕士生入学考试的必修课,学生普遍反映该课程开设晚,学起来感觉时间紧、压力大。鉴于此,在2010年的本科生培养方案中,分子生物学改在大三第一学期,以每周2学时的方式面向生物科学、生物技术和水产养殖三个专业开设,这样学生可以在一个完整的学期内学习这门课,拥有了较为充裕的时间,系统掌握“分子生物学”基础理论,从反馈意见上看,学生非常认同这样的改革。
2.课程体系的制定和完善
本校生物专业本科“分子生物学”的教学体系自2005年以来进行了三次调整,第一次是从2005年起,采用了双语教学的模式,主要原因是当年本校面临本科教学评估,双语教学已经列为本科教学质量评估的观测指标之一,为使生物技术专业的课程的双语教学授课率达到15%,综合各方面因素,“分子生物学”双语教学成为一个试点。为开展人才培养模式的改革创新,“分子生物学”课程尝试采用双语授课形式,旨在提高大学生专业英语水平和直接使用英语从事科研的能力。但是当时适合高等师范院校本科生使用的原版分子生物学教材很少,几经筛选,本校最终将《Instant Notes in Molecular Biology》作为学生的教材。该书以24个专题的形式讲述细胞与大分子,蛋白质和核酸的特点,染色体结构,DNA的复制、损伤修复和重组,基因表达调控,分子生物学常规技术,每个专题相对独立,简洁易懂,但是系统性和深度尚有欠缺,难以适应学生考研的需求,所以在教学中,教师需要补充大量内容,因此无论教还是学,这本教材在使用中的缺陷都比较明显。鉴于此,自2009年起,本院选择了《现代分子生物学》作为教材,首先考虑该书由著名学者朱玉贤等编写,是“十一五”国家级规划教材,其次该书也是多所学校分子生物学考研复习的推荐参考书。该书在编排上分11章,从染色体与DNA,生物信息的传递,分子生物学方法,基因表达调控,疾病与人类健康,基因与发育,基因组与比较基因组学等方面介绍分子生物学基础理论和技术,在教学中,结合学生的实际情况,笔者并未完全按照该书的内容讲授,有些与生物化学、细胞生物学重叠的内容采用略讲方式,而有些内容则在教学中进行了补充或删减,例如:本教材中DNA修复和转座部分的内容薄弱,脉络不清晰,笔者主要依据《基因的分子生物学》进行了补充,而该书中一些与分子生物学主线关联不紧密的部分,则进行了删减,2012年,本校在多年教学经验积累的基础上,结合本科生的特点,出版了《普通分子生物学》一书,以易教易学作为编书的出发点,参考了多部目前国内外主流的分子生物学教材,构建了一个重在基础、兼顾前沿、简洁明了的体系,全书分6章,介绍了DNA的结构和复制,RNA的结构和转录,蛋白质的生物合成,基因表达的调控,分子生物学研究方法。该书在结构上分为三个模块,即基因组的维持、基因组的表达和调控、分子生物学技术,方便学生对学科体系的整体认识。
3.课程内容的优化
分子生物学是从生物化学分化延伸出来的一门独立的学科,一些内容和生物化学有较多的联系或重叠。但是分子生物学有自身的学科特点,突出对生命现象分子本质的解析。由于本校生物专业的“分子生物学”课程是在“生物化学”之后开设的,在课程教学中,任课教师通过讨论,对教学内容进行了分析,确定了两门课的侧重内容,在注意系统性的前提下,着重讲解教材的重点与难点,例如:在“生物化学”中已经有较大的篇幅讲述生物大分子的结构,在“分子生物学”课程中将略讲,教师在讲解复制、转录和翻译等过程分子机制时,以温故知新的方式,将基础知识和基本概念进行要点概括,借此为下一步的教学做铺垫,并检测学生的背景知识掌握情况,这种教学方法不仅得到了学生的广泛好评,而且使学科特点在教学中更加突出,专业课教学学时分配更加合理,起到了引导学生关注专业基础知识关联性的作用。
4.课程设置的调整
鉴于本校生物专业学生普遍有考研的需求,学生对“分子生物学”的教学要求高,希望能更贴近考研的要求,所以在2010年的培养方案中,分子生物学采取了分级、分段开设的方法,在大三面向所有专业开设的“分子生物学”,教学重点放在系统性和基础性上;在大四以选修课的形式开设的“高级分子生物学”,旨在通过教学促进学生提高专业基础理论的综合能力,在学科的深度和广度上做进一步的扩展,不仅补充了最新的国内外分子生物学前沿和热点内容,而且选择一些重点科研院所的考研真题进行剖析,引导学生完成拓展和提高。调查显示,学生普遍赞同这一课程改革方式。
二、课程实践环节与理论环节的有效衔接
实践教学是“分子生物学”课程的重要部分,但是由于条件所限,目前本校生物专业的“分子生物学”课程仅开设了理论课,实验课尚未开设。为解决这一问题,在理论教学中通过对教学内容的分析,尽最大可能的将基础理论的讲授和分子生物学基础实验相结合,坚持既要使教学沿着课程的主线进行,又要努力使实验技术的介绍与理论课教学合理的衔接的原则,一定程度上弥补了实验教学的不足,旨在通过课堂教学,使理论和实验教学融为一个有机的整体,一些代表性的分子生物学技术的原理和方法按照表1所示的安排在基础理论部分的讲解中进行了介绍。
作为任课教师,要使课堂教学精彩,还应深入科研第一线,这样才能利用科研和生产实践中的例子丰富课堂教学内容。[1]尤其是分子生物学这样更新快的学科,教师必须了解和准确把握学科发展方向和前沿热点,将自身科研实践中的经验、体会和感悟传递给学生,激发学生的对科学研究的热情,调动学生学习积极性。值得注意的是,专业课教学要充分发挥学生在学习过程中的主体作用,努力提高他们的分析能力、综合能力和创新能力,引导学生将理论知识和实验技术内容有效的融合,在教学中采用了一些方法来激发学生的学习兴趣和主动性,例如:每节课之后有要点回顾和知识链接提示,留给学生较为宽松的时间进行复习和延伸学习;设置一些与本节课内容有关的基础题、提高题、实验分析题,安排学生课下自行选择完成,以便学生检测学习掌握的情况,及时将知识梳理归纳,增加了学习过程的开放性和自主性。
三、教学模式的探索和实践
双语教学作为一种的新的教学模式,顺应了国家培养复合型人才的要求,也是考评学校教学质量和水平的一个重要指标。[2]2005年本校生物专业的“分子生物学”课程作为第一批教学模式改革的课程,率先采用了双语教学形式授课,一方面是出于本科教学评估的要求,另一方面也是专业课教学模式的一种尝试和探索。从2005至2008年的实践和学生反馈意见上看,双语教学作为教学改革的一种探索是值得肯定的,调查显示,92%的学生认同和赞成双语教学,认为通过使用原版英文教材和全英文课件,感觉学习“分子生物学”并没有开课前想象中的那么困难,通过学习,理解和掌握了学科知识体系,专业英文的阅读能力得到较大的提高,对专业词汇有一定的积累,很有成就感,对这门课更有兴趣了。从任课教师的反馈意见上看,由于难以找到合适的教材,所以在备课上需要下更大的力气,充实教学内容,不少教师在教学中信心不足,担心由于缺乏专业英文口语训练,造成专业术语的发音错误等问题。所以实际上,本校生物专业分子生物学开设的动因主要来自学校本科教学评估的要求。[3]笔者认为,双语教学的有效实施尚需从课程体系、师资培训、评价机制等多方面予以保证。[4]双语教学并没有固定的模式可循,需要从实际出发。
鉴于目前双语教学可用教材有限,选择适合的原版教材存在较大的困难,而分子生物学课程内容更新快,内容多,为适应绝大多数学生的考研难度需要,2009年以来,本校生物专业“分子生物学”选择了中文教材授课,将教学的重点放在系统性、基础性和前瞻性上,每年的授课内容至少更新30%,从学生的反馈意见上看,这一调整更加贴近学生的需要。这些年来的“分子生物学”课程改革实践也使本校认识到无论是常规教学还是双语教学形式,从学科特点、学生基础、师资条件等因素出发,制定合理的教学方案,提高教学质量,服务于人才培养这一目标才是课程改革的出发点和最终归宿。
参考文献:
[1]郑用琏.课堂的“磁力”来自哪里[J].中国高等教育,2004,(8):36-38.
[2]教育部“关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见”[Z].2007.