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末端端粒的长度,随着年龄的变化而变化。因此,可以用分子生物学方法准确推测年龄。
【关键词】d型/l型天冬氨酸,碱基加合物和正常碱基,端粒,分子生物学,年龄
【中图分类号】13919.2;075
【文献标识码l a
【文章编号】1007—9297(20__)01—0040—02
在法医学实践中,经常需要对无名尸体、组织碎块进行
年龄估计。一般情况下应用法医人类学方法对牙齿、骨骼
等检材估计个体年龄。而在很多情况下,现场仅有组织碎
块存在,或者有的部位的骨骼不适合精确估计年龄,在这种
情况下用分子生物学方法估计年龄,尤为重要。体内的许
多物质随着年龄的变化而发生改变,目前有几种物质随着
年龄的改变而发生变化,一种是质的变化,一种是量的变
化。
胶质原存在于人体的各种组织、器官中,胶质原含有d
型、l型天冬氨酸。尤其在牙釉质、牙本质中,d型、l型天
冬氨酸的含量随着年龄的增加会发生改变,d型天冬氨酸
随着年龄的增加而增加,而l型天冬氨酸随着年龄的增加
而发生消旋作用,转变为d型天冬氨酸而含量下降。d型/
l型天冬氨酸的比值随着年龄的增加而增加。在牙本质中
这种变化较稳定,适合于用d型/l型天冬氨酸估计个体的
年龄_1 j。国外许多学者建立了利用天冬氨酸的消旋作用
推测年龄的方法。20__年,pilin等利用此方法计算15~95
岁之间的样本,年龄与d/l型天冬氨酸的比值的关系,其
相关系数达到0.93。此方法的优点在于当牙齿的形态遭到
严重破坏时,可以利用牙本质中天冬氨酸的稳定性来估计
个体年龄。此方法在实际应用中,水解蛋白质和手性分离、
检测氨基酸的衍生物尤为重要,影响结果的准确性,可应用
gc、hplc、毛细管电泳进行手性分离和检测ll 。
随着年龄的增长,人体的体细胞线粒体产生的自由基
增多,自由基的增多会对dna产生损伤。尤其活性氧弓l起
的dna氧化性损伤,导致碱基结构的损伤,进而引起dna
在体内复制时发生突变。自由基对核dna和线粒体dna
都会产生损伤,由于线粒体dna没有组蛋白和hmg蛋白
的保护,更容易产生损伤【6-8 。活性氧对dna的损伤,表
现在dna的碱基形成加合物,在复制过程中,这些碱基产
生错配,导致突变。活性氧是结构最简单、稳定性最差、氧
化性最强、与四种碱基的反应活性最强的自由基,因此在细
胞中最多见的是活性氧导致的碱基损伤,活性氧攻击碱基
的不饱和键形成碱基加合物。人体也存在抗自由基损伤的
修复能力,但随着年龄的增加,修复能力下降。活性氧可和
碱基形成8一oh—g、5一oh—dg、5一oh—du、8一oxo
— da,dug、2一oh—da碱基加合物_6 j。通过对动物细
胞和体外培养细胞的研究,发现随着年龄的增长细胞的碱
基加合物含量会增加,其中8一oh—da、8一oh—g含量
最多。检测碱基加合物和正常碱基的含量,可用于推测个
体的年龄,但这种方法只能粗略估计年龄,适合于组织碎块
的年龄估计。
在人类染色体的末端存在端粒,端粒由蛋白质和dna
组成,真核生物的线型染色体都存在端粒。端粒dna不存
在蛋白质编码基因,端粒基本由六核苷酸核心重复单位
(111aggg)组成,其中有的重复单位存在变异,重复序列问
亦存在一些插人序列。端粒虽然不存在功能基因,但端粒
起着稳固基因组、保护染色体末端、决定核内染色体定位作
用及调控体细胞复制作用l9 。由于端粒调控着体细胞
的分裂、复制,体细胞分裂、复制有一定复制生命周期,端粒
决定体细胞分裂次数,可以说是细胞分裂的“生物钟”,因为
端粒不能进行半保留复制,其复制依赖于端粒酶的存在。
大部分体细胞不存在端粒酶,体细胞每分裂一次,端粒就丢
失一段,随着细胞分裂而不断缩短,因而端粒的长度反映细
胞复制历史。也可以说端粒长度随着个体的年龄变化而缩
短,反映生物个体的年龄变化。而端粒长度的变化不受体
法律与医学杂志20__年第1o卷(第1期)
外因素的影响。细胞每分裂一次,不同的细胞缩短的长度
不同,因此端粒长度可以作为推断年龄的一个理想标
记[1卜15]。
端粒长度的检测方法目前有trf(末端限制性片段
法)、fish(荧光原位杂交法)、 a(杂交保护法)等。这些
方法检测都是46条染色体端粒的平均长度,而不同染色体
的端粒长度存在差别,以及同一染色体的两个端粒亦存在
差别[16]。通过检测平均长度而推测年龄,误差较大。如果
能准确检测一个端粒的长度,推测年龄准确性将大大提高。
随着分子生物学和分子遗传学及相关技术的发展,用
分子生物学方法可以准确推测个体的年龄。
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关键词:分子生物学;教学改革;实验教改
中图分类号: G642.0 文献标识码: A 文章编号: 1674-0432(2013)-08-92-2
引言
分子生物学是在分子水平研究生命现象本质及其规律的一门新兴学科,它是研究核酸等生物大分子功能、形态结构特征及其重要性和规律性的学科,是人类从生物分子水平上真正揭开生物世界奥秘,由被动适应自然界转向主动地改造和重组自然界的学科[1]。近些年来分子生物学已日益渗透到生物学的各个领域之中,并产生了巨大的影响。而分子生物学实验技术也已成为生物学、医学、农学等学科站在新的高度和角度揭示生命奥秘的重要手段。分子生物学的理论掌握和实验操作是掌握分子生物学精髓的重要途径。因此,从培养学生能力出发科学地创建分子生物学理论和实验体系、选择适当的实验教学方法及客观地评定学生实验课成绩,会对分子生物学理论课理解和实验教学的效果产生重要的影响。高等学校传统的分子生物学实验教学[2]往往只是结合各自的实验室条件开展有局限的分子生物学实验教学,缺乏科学的实验体系,忽略合适实验方法的选择,缺少对实验教学效果全面、客观、系统的评估,这些都不利于学生学习兴趣和创新能力的培养。而高校是孕育和培养创新型人才的摇篮。实验教学作为高校教学体系的一个重要组成部分,是培养学生科学思维、创新意识的重要途径[3]。本文就分子生物学课程教学的改革阐述一些观点和体会,以期为提高分子生物学教学质量及培养创新型和素质型人才提供一定的参考。
1 分子生物学教学改革具体的措施
1.1 教学体系的优化
分子生物学是在生物化学和遗传学的基础上发展而来[4]。随着分子生物学研究的快速发展,分子生物学已经成为一门独立的学科。很多分子生物学教材的内容与生物化学、细胞生物学、分子遗传学、遗传学等课程重复较多,例如DNA 和染色体的结构,RNA转录和蛋白质翻译等课程内容在分子生物学、生物化学和分子遗传学方面都有一定篇幅的介绍,重复的课程内容占用了大量的教学课时。因此,为了避免课程教学的重复,通过与生物化学、遗传学,细胞生物学,分子遗传学等课程的教师交流与研讨,对相关课程内容进行了具体而系统的优化,明确课程之间的有机衔接,突出了分子生物学的教学重点。在“RNA转录和蛋白质翻译”这部分的教学内容中进行了相应的优化,生物化学注重讲述转录和翻译的基本过程、而分子生物学则注重介绍具体的分子机制,又如原核和真核转录起始复合物的形成过程及分子机制的教学内容生物化学和分子生物学也进行了相应的侧重。
1.2教材的优化选择
通过多年的教学实践过程,选取适合本科生学习的分子生物学教材,对于学生系统的掌握本课程的理论知识及最新研究动态至关重要。课程设置之初选取阎隆飞主编的《分子生物学》第二版,之后开始侧重理论课与实验课的有机结合,选用朱玉贤等主编的《现代分子生物学》,它的知识体系较为完整,内容较前沿,尤其是第三版将分子生物学研究法分为了两章,分别讲述了DNA、RNA及蛋白质操作技术和基因功能研究技术,突出强调了分子生物学实验技术和原理,同时对基因组与比较基因组学也做了较大幅度的修改和充实[5]。这些内容均体现分子生物学的最新技术和研究成果,同时也满足学生了解分子生物学最新进展和考研的需要。为避免教材单一的局限性,还为学生推荐阎隆飞编著的《分子生物学》(第二版),LewinB主编的《Gene Ⅷ》,吴乃虎主编的《基因工程原理》(第二版)等书籍作为参考教材,并在教师的指导下有针对性地学习,这样不仅满足了大多数学生考研的需求,同时也加深了学生对分子生物学学习的兴趣及教学难点和重点的理解,取得了较好的教学效果。
1.3教学方法与教学手段的改善
在教学方法上,除了采用传统的教师讲授方法之外,为发挥学生作为教学主体的能动性,根据具体的教学内容安排启发式,讨论式等多种教学方法,让学生参与到教学过程中。如在讲授分子生物学研究法时,在班级内以各个学习小组为单位进行研究讨论会,以学生为主体讨论他们感兴趣的分子生物学实验技术,鼓励学生主动思考,自由发表他们的观点,通过讨论的方式测试相应的知识,以学生乐于接受的方式完成对知识的学习。本课程通过多种教学方法的有机结合,充分调动了学生的学习兴趣,分子生物学课程也因此受到学生的好评。近几年来学生考研选择生物化学及分子生物学作为专业课的人数日益增加并且考研专业课成绩逐年上升。
在教学手段上,采用传统教学与计算机辅助教学 CAI相结合的方法。计算机辅助教学 CAI 应用于高等学校教育已成为主流趋势,它的优势在于可以通过文本、图形、动画、音频、视频、仿真软件等多种媒体最大限度地整合教学资源,形象直观地进行教学内容的呈现[6],使学生通过多种展示方法理解并掌握课程的难点。如在“DNA高级结构” 这部分教学内容中,学生对DNA的分子结构感觉很抽象,在教学过程中通过图片和视频等手段使学生对此结构有了具体的感知。又如在“DNA复制,RNA转录,翻译和真核和原核生物的基因表达调控”的教学内容中,仅通过传统课堂讲解,学生无法理解,通过多媒体的方法,利用动画、视频和图片对其涉及的微观机制进行相应的演示,使学生理解其具体过程和分子机制,提高了学生学习的积极性。
2 分子生物学实验教学的改革措施
2.1加强实验教学条件建设,构建良好的实验教学平台
分子生物学是20世纪中期随着核酸的发现及结构和功能的研究发展起来的新兴学科,研究基础较为薄弱。我校前身是师范类院校,对物理、化学、数学、计算机等传统学科侧重较多。自2004年我校升级为本科院校,由师范类院校转变为综合类院校,学校增加了对各学科的实验教学投入。分子生物学实验室先后配备了Eppendorf PCR扩增仪、Eppendorf梯度PCR扩增仪、高效制冰机、UVP凝胶成像系统、Millipore超纯水系统、Eppendorf台式高速离心机、sigma大型高速冷冻离心机、日本三洋超低温冰箱、分子杂交仪等先进仪器,满足了分子生物学基础实验和综合性实验课程的开设要求,为学生的实验教学与科研构建了一个良好的平台,为我院分子生物学实验课教学改革提供了有力的支持。通过上述平台由我院学生参与的分子生物学方向科研实验在国家级挑战杯竞赛中取得了良好的成绩。
2.2 实验教学体系的优化
之前由于实验条件的限制,我院分子生物学实验教学主要以基础性和验证性实验为主。随着实验条件的改善,逐步在实验设计上加大综合性、设计性实验、所占的比例。实验内容的选取也根据生物科学、生物技术专业的不同专业特点设置相应的实验教学内容。根据生物科学师范类专业的特点,在注重分子生物学基础验证实验的同时开设与分子生物学快速发展相结合的综合性实验。在生物技术专业的实验教学上则注重选取以实践操作为主的操作性和设计性实验。
在实验教学体系的优化中应注意各个实验内容之间的衔接与关联[7]。实验教学内容中建立好各实验之间的衔接对学生系统思维的培养具有重要意义,有利于学生对所学实验操作内容的理解和熟练掌握以及实验技术逻辑体系的建立。我院在实验课内容开设的顺序为基因组DNA的提取,聚合酶链式反应获得目的片段,电泳检测,大肠杆菌活化、感受态细胞的制备,质粒 DNA 提取,DNA 片断酶切,目的片段与载体的连接,转化等,当学生预习实验时,会注意到各实验内容之间彼此承接与关联。前面实验效果的好坏直接影响到下一个实验的正常进行,以此来培养学生在分子生物学实验操作过程中的系统性与逻辑性。
2.3分子生物学实验教学方法的探索
合理的实验教学方法可以使实验内容取得预期的实验效果,在实验教学方法上注重深入浅出的阐述原理,重点在实验环节的解析。针对学生的兴趣特点在教学方法上做了以下几点改进。一、把学生分成多个实验小组,每组选出一人辅助实验教师完成实验的准备工作。在学生准备实验的过程中发现问题。二、发现问题后,在实验课讲授的过程中,教师对问题有针对的讲解与演示,强调标准的操作方法及实验中各环节的注意事项。并将实验过程做成电子课件指导学生正确操作。三、在实验过程中注意实验操作主体的差异性指导。教师在实验课讲授和演示结束后,注意观察学生的操作过程,针对学生存在的普遍问题,给予及时纠正和指导;对于少数同学存在的个别问题个别指导。这样既保证学生实验操作的准确性,又达到在有限的时间内完成实验教学任务的要求。
2.4分子生物学实验课成绩评定方式的改进
科学、有效评价学生实验理论及操作技能是提高实验教学质量强有力的措施[8]。在分子生物学实验成绩评定中采用多样化考核手段,主要从两个方面评定:一、实验理论的评定,主要通过实验报告考察学生对实验原理和步骤的掌握和理解。通过结果分析考查学生对整个实验的理解与掌握。二、实验操作技能的评定。在实验过程中,各实验小组不同学生实验态度以及对实验教学内容的理解思考差异很大。鼓励那些大胆对实验步骤提出疑问的同学,同时激励其他的同学,在成绩评定中不同学生的评定会有所区别。
3 结语
如何教好分子生物学课程,提高学生的学习兴趣,改变学生为了考试而学习的观念,提高教学效果,是摆在所有分子生物学理论及实验教学工作者面前的一个共同问题[9-10]。通过以上的改革和探索。无论及教学,考研,科研还是就业都取得了一定的成效。为了更好地提高分子生物学的教学效果,希望能够与各高校的分子生物教师进行交流和合作,进一步优化分子生物学理论和实验教学的课程体系及教学方法和手段。从学生作为教学主体出发,发挥学生的主动性和能动性,以期培养出更高质量的高校毕业生。
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【关键词】分子生物学技术;实验教学;教学模式
基金项目:郑州师范学院校级课题项目(项目批准号:2012076)。
分子生物学技术是我国综合、师范、医药、农林类院校生物专业必修的一门基础课,也是生命科学的带头前沿学科,课程地位十分重要。我校是一所师范类的本科院校,在生物技术与应用专业开设了分子生物学技术课程。本课程内容主要包括分子生物学技术的基础理论、基本技术以及当前分子生物学技术研究的前沿领域。了解或掌握分子生物学技术的基础理论、基本技术及其研究方法对高级人才的培养具有重要的现实意义。然而,分子生物学技术的理论知识抽象、有深度、内容多,而且教学时间短(54学时),教学效果往往不尽人意。如何利用有限的教学时间取得良好的教学效果,是教师们最关心的问题。作为一名分子生物学技术课程的老师,就我院学生的情况在分子生物学技术课程教学方面存在的问题及教学改革的思路及对策谈几点看法。
一、分子生物学技术课程特点及存在的问题
(一)分子生物学课程特点
分子生物学是在生物化学的基础上发展、向生命科学各个领域拓展而形成的,是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构、功能及其相互间作用规律的一门实践性很强的学科。随着这门学科的飞速发展,使人类从分子水平上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[1]。另外,近年来的诺贝尔医学和生理学奖绝大多数都颁给了分子生物学相关的研究领域,这表明了分子生物学在整个生命科学中的重要地位。
(二)分子生物学技术教学存在的问题
1.过分依赖现代化教学手段
分子生物学技术内容庞杂、抽象,较难理解,并且涉及大量的实验技术和操作,在有限的时间内让学生理解和掌握大量的知识和技术是很难的,导致教学效果很不理想。随着多媒体技术进入课堂,教学效果有明显提升。该技术可将抽象的、理论的东西形象化,将空间的、难以想象的内容具体化,还可以在课件中展示自然界的直观现象、模拟实验过程和再现研究过程,提高了学生学习的兴趣[2]。但这也很容易产生一些负面效果,一是教学过程中教师和学生交流及互动的环节减少;二是学生无法及时消化吸收大量的课堂信息。
2.理论与实验教学比例失调严重
分子生物学技术课程是一门实验技术类课程,在我国师范类高校中分子生物学技术课程实验课时普遍较低,特别是处于本科发展起步阶段的师范院校,实验能力的培养得不到重视,特别是我院开设的这门课程,理论内容在一学期内都很难讲授完,几乎没有时间安排学生实验,更不要说让学生系统的掌握一项分子生物学技术了。由于实验课时很有限,很难保证学生对基本实验技能的掌握,对理论内容的理解也是一知半解,囫囵吞枣,学生的学习兴趣与积极性逐渐丧失。
3.综合型和研究型实验缺乏
综合型实验是将某几个相关的实验内容结合,培养学生运用所学知识和技能进行综合分析、解决问题的能力;研究型实验是学生在教师的指导下分析和解决实际应用问题,培养学生解决问题的能力[3];而知识验证型实验主要是验证知识、帮助学生理解分子生物学技术基本理论和实验技能,仅能够对学生的动手能力以及固定的实验操作进行培训。目前,实验课程的教学以知识验证型实验为主,缺乏综合型、研究型实验,不利于培养学生自主思考、自主设计、自主解决问题等实验能力。
4.实验教学经费匮乏
学校每年都在扩招,我院每次上学生实验课实验室内人数都在25个左右,又由于实验经费很有限,而分子生物学技术实验用的仪器设备、实验耗材和试剂都比较昂贵,根本无法让每一位学生都进行实验操作。结果导致实验课上只有几个学生经常动手操作,其他大多数学生坐等结果,这种现象严重影响了学生对实验课的兴趣,不利于学生动手能力和创新能力的培养。
二、分子生物学技术课程实验能力培养目标
分子生物学技术是一门实践性很强的课程,学生通过学习该课程不仅应掌握重要的理论知识,而且应掌握一些实验技术,更重要的是具备解决实际应用问题的能力。这种能力的培养单靠理论教学无法完成,必须将实验教学纳为课程教学的重要组成部分。通过实验教学可以将理论和实际运用结合起来,使理论内容易于被学生理解和掌握,提高学生的动手实验能力、专业应用能力,逐步建立独立的科研和工作方法,为继续深造发展和将来工作奠定良好的基础。
分子生物学技术课程的教学不仅要注重培养学生深厚的专业知识,更要注重培养学生运用专业知识和技术解决实际问题的能力,因此,本课程建设必须紧密结合教学实践。学生综合能力的提高需要通过一系列的实验项目和课程设计分阶段完成,以基础理论、基本方法和基本操作为基础,循序渐进地构建分层次的能力,由浅入深地不断提高。
三、分子生物学技术教学改革的思路与对策
1.充实理论内容,采用互动式教学法
近年来,随着分子生物学技术的迅猛发展,新知识、新理论、新成果不断涌现,这就要求我们教师必须敏锐把握学科发展前沿并及时充实到教学内容中,使学生对分子生物学技术课程有一种开放和发展的心态[4]。另外,只有与人类自身密切相关的知识,才能引起学生更大的兴趣,才能变灌输为启发,同时也才能使该课程为社会科学发展发挥更大的作用。在授课过程中,适当增加一些与疾病发生原理、药物和保健品开发、个体发育、生殖健康、生产生活和生活质量等有关的分子生物学技术研究内容,让学生觉得这门抽象的课程与自己的生活息息相关。进而能提高学生的学习兴趣,激发学生学习的独立性。
更重要的是,在教学方式上可采取课堂讨论、提问的互动式教学方法,同时与讲授教材、新进展专题系列报告的传统教学方法相结合。课堂讨论与课堂提问的互动式教学可以将分子生物学技术理论内容分成几个部分,同时将学生分成相应的组,每组同学准备一部分的内容,也可以让每一位同学准备一章理论内容或者自己感兴趣的专题报告,并选择在课堂上向全体同学讲解该部分内容,其他同学就该部分内容提出问题,所提问题由该组同学回答,不能回答的问题下一次课回答,最后由教师解答疑问并总结。
2.增加实验课时数和教学经费,充实实验内容
增加实验课时数,是进行分子生物学技术实验教学改革的前提条件。分子生物学技术发展迅速,运用广泛,是生物技术类学生进行实验和科研的重要手段。就目前的课时数而言,根本无法满足分子生物学技术实验教学需要。增加课时数,一方面可以适当增加些基础性实验,让学生学会分子生物学技术常规仪器设备的使用、试剂的配制及一些基本的实验方法,例如:基因克隆涉及的核酸提取、PCR、凝胶电泳等;另一方面教师可根据自己科研项目引导学生设置一些探究性实验,让学生查阅文献资料,自拟实验方案,制定技术路线,对实验结果进行分析讨论,撰写实验研究报告,这样有助于学生科技创新实验活动和自主能动性的发挥。
但是,由于分子生物学技术实验所需仪器设备、耗材以及试剂都比较昂贵,目前的实验教学经费不足以满足让每一位学生都能进行实验操作的需求。在这种情况下,一要积极申请实验教学经费,使学校加大对实验教学经费的投入;二每次进行实验准备前,可以通知学生,让无课并且有兴趣的学生参与到实验准备工作中来,使学生既可以熟练掌握仪器使用及试剂配制,又可增强其责任感,使其在进行实验时,能更加珍惜实验仪器和试剂,认真做好实验。
3.科研课题和实验教学紧密结合
高校要进行教学改革、提高教学质量,科研是关键。将科研课题以及科研成果应用于实验教学,能帮助学生及时了解最新科研动态及科研成果,提高学生对科研的兴趣,为其今后的发展方向提供有价值的参考[5]。本院有多位教师承担着校级、省部级及国家级科研项目,可以让有科研课题的教师带领一部分学生做科研,使学生熟练掌握与分子生物学技术课程基本实验方法的同时,建立科研思维。这样,可以真正做到实验教学紧密联系科研,以科研促教学,使学生参与到科研中,既可以让学生了解实验的全过程,又可以发挥其主观能动性,掌握实验技巧以及实验以外的其它知识技能。
4.培养学生阅读文献的习惯
查阅有关分子生物学技术研究新进展的文献,通过对学生进行重点讲解,让学生感受理论知识在实际生活中的应用,同时,也培养学生阅读文献的能力,使其了解当今生命科学发展的进展和热点问题。向学生介绍分子生物学技术研究领域一些重要的期刊,比如英文的期刊Pubmed (http: / / ncbi.nlm.gov/pumbed),Science Direct电子期刊(http: / / sciencedirect. com),Wiley Inter Science电子期刊(http: / / interscience. wiley. com/ journal finder. html)等;还有一些中文的期刊:中国知网、维普中文期刊、万方数据库等,选择代表性的数据库给学生演示一下如何查文献,尤其是自己对某方面研究感兴趣的文献,给学生提供了一个搜集学习资料的手段。通过查阅相关的文献,仔细阅读并逐渐地提炼自己的想法,本身就是一个不断学习和创新的过程,对学生以后毕业论文和进行科学研究论文的写作都是非常有帮助的。
5.构建多元化的考核方式
教师对所讲授课程进行考核是衡量学生对知识内容掌握情况的一种基本方法。考核方式多种多样,但怎样的考核方式才能真正起到衡量学生对一门课程知识的掌握情况,是值得我们每位教师思考的问题。为了减少学生在学习过程中出现平时不努力,考前突击的情况,我们增大了平时成绩的比重(30%)。平时成绩由听讲、回答问题、作业、查阅文献资料的总结报告4个方面组成;由于平时成绩所占总评成绩比重较高,学生上课听讲大都认真专注,每次理论课后学生都按时复习课堂讲授重点并按时完成作业;实验的设置也增进了学生对分子生物学技术部分理论知识的理解,从近5年的考试成绩来看,学生对本课程要求必须掌握的理论知识考试成绩有较大提升,且对基本实验技术理解更加深入。
四、结语
分子生物学技术的快速发展对教师的理论和实验教学都提出了更高的要求,理论教学可以使学生具备基本的知识内容,实验教学可以更有效地提高学生的实践、探究和创新能力,因此加强分子生物学技术实验教学是培养学生扎实的生物技术技能的立足点。本文结合本校实际情况仅对分子生物学技术课程教学改革提出了一些观点和经验,如何顺应分子生物学技术飞速发展的需要,仍需我们教师在教学过程中不断地进行总结和思考。
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[2]王玲,秦永燕.分子生物学课程教学改革探索[J].当代教育论坛,2008(4):99-100.
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[4]范纯新,郭弘艺,唐文乔.细胞生物学教学存在的问题与改革思路[J].中国校外教育,10/2011,76,112.
一、“分子生物学”教学内容
“分子生物学”(Molecular Biology)是从分子水平研究生命现象、生命本质、生命活动及其规律的科学。随着科学技术的发展,知识与信息日新月异,分子生物学的发展也随之突飞猛进,各种新技术不断被建立、各种新理论不断被提出。分子生物学涵盖面也非常广,与生物化学和细胞生物学等生命科学主干课程有一些交叉。为了避免重复,我们将学习内容主要集中在从生物大分子的水平来阐述从DNA到RNA到蛋白质的基因表达的重要生命过程,以及研究这些重要生命过程所使用的最基本最常用的分子生物学技术。
二、选择《分子生物学》教材
目前,国内高校《分子生物学》教材包括英文原版教材和各类医学院所使用的教材在内共有几十种之多,各高校因地制宜,因人制宜选择适合自己的教材。武汉大学生命科学学院分子生物学课程自1986年开设,1990年成为武汉大学专业基础课主干课程,自1995年开始实行双语教学至2001年,其间所使用的教材为郜金荣、叶林柏主编的《分子生物学》。
从2001年开始,我们组织了新的分子生物学教学小组,以创新教育理念为指导思想,充分考虑到学生们所面临的国际竞争形势,对“分子生物学”教学进行大胆改革。因此,2002年采用全英文教学法来讲授“分子生物学”本科课程,选用了英国利物浦大学的英文教材Instant Notes in Molecular Biology(Turner etal.)《分子生物学》精要速览。该教材具有条理清晰,非常简明,容易理解的特点,而且该教材有中文译本,可以帮助学生快速准确获得生字信息而省去了翻字典的麻烦,这对英文功底一般的学生无疑是一个极大的帮助。中文译本也是目前为止七校联合班所使用的主要教材。2005年,我们分子生物学教学组对教材进行又一次更新,选用了英文原版教材Molecular Biologyof the Gene(Watson et al)基因的分子生物学。此教材也有中文译本。该教材内容丰富全面,编入了当代分子生物学研究的最新研究成果,而且附有光盘,用彩色动画的方式细致地描述了每一章节中的学习重点和难点。是一本重点大学生命科学院较为理想的教材。
三、七校联合班教学的特殊性与挑战
武汉大学生命科学学院的“分子生物学”课程除了针对生命科学学院的本科生英文教学外,还有针对其他学院和大学的双语教学。如武汉大学药学院、武汉大学东湖分校,七校联合班包括来自华中科技大学、武汉理工大学、中南财经大学、华中师范大学、中国地质大学、华中农业大学,武汉大学化学与分子学院、医学院、水电学院等双学位本科生,影响范围覆盖整个武汉地区的高校,每年有400多人接受教育。
在七校联合班教学过程中,由于各校学生的学习基础和综合实力相差甚远,专业背景也各不相同,因此,给教学工作带来了极大的困难和挑战,所选的教材既不能太难,又不能过于简单,太难,很大一部分学生学习会跟不上,过于简单往往不能覆盖学科前沿知识。我们的解决办法是以《分子生物学》精要速览为主,以《基因的分子生物学》为辅。这样能兼顾大多数同学的需要。新教材中有许多知识点是其他教材所没有的,如介绍小分子干扰RNA(SiRNA)产生的原理和应用;描述mRNA的结构,新研究发现mRNA在细胞中大部分时间应该是环状的,而大多数教材将其错误地描述成线性结构。此外,我们也为七校联合班制定了一套行之有效的教学方法。
四、七校联合班教学方法
1.多媒体教学。因多媒体教学内容丰富、信息量大、有课堂教学中图文声并茂等优势,是目前高校教学所使用的主要方式,也是“分子生物学”多年来一直使用的主要教学手段。多媒体教学中所播放的动画和小电影能取得很好的教学效果,激发学生的听课兴趣和注意力,所学知识容易记得牢。
2.为七校联合班开辟专用《分子生物学》网盘。由于学生分别来自七个不同的学校,课件传递和课外交流不如本校学生方便,开辟专用网盘是目前为止比较有效的方法,网盘与网页不同,不需要人制作和维护,只要输入密码,老师和学生都可以登陆。老师将课件上传,学生能方便地下载。网盘也可以用于通知和不同学校间学生的交流。
3.教学互动。新教材带有电脑使用光盘,以彩色动画的方式细致地描述了每一章节中的学习重点和难点,紧接着有两种类型的知识应用题(Apply yourknowledge),用于考查学生对所学知识的理解程度和应用。共有两种题型:传统问答题(Questions),和游戏题(Games),都是由文字和图画组成,寓教于乐,学生们都很喜欢。每次下课前,预留10分钟请两位同学上台作应用题,一位负责讲解,一位负责电脑操作。这样可以提高学生的学习兴趣。
关键词:分子生物学;双语教学;教学模式
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)19-0146-02
双语教学是我国大学教育进军国际化的一个重要举措和标志,同时也是我国高等校院培养具有国际竞争能力的高端人才的战略部署和实践手段[1]。为了促进我国高等院校学生,特别是研究生能够结合自身专业知识和专业外语学习及在实际科研工作中的运用能力,从而提高他们的外语水平,广东海洋大学研究生处对有条件进行双语教学的课程设立专项资金进行资助,以积极推进双语教学模式。学校研究生双语教学因开展时间较短,经验欠缺,再加上研究生的英文底子薄弱,因此在具体工作中存在很多问题和困难,这不仅表现在双语教学实践中,学生听不懂,更体现在教师很难选择出合适的教材,备课存在一定的难度,有些教师甚至不会讲。值得肯定的是,虽然双语教学仍然是摸着石头过河,改革推进较慢,但随着教学经验的日益丰富,教师出国培训机会的增多,教师双语教学能力会得到较大提升,可以实实在在地为研究生开展双语教学活动,为他们在英语听说读写等方面进行拓展训练,从而培养出一批有专业思想和语言优势的高素质创新型科研人才。
分子生物学是现代生命科学领域中最具有活力的前沿学科之一,其理论基础知识和相关技术手段几乎已应用到水产学科的所有领域[2]。然而,因分子生物学本身具有极强的抽象性和前瞻性,其研究的分子对象看不见,摸不着,且理论与技术进展日新月异,新的概念层出不穷,几乎该学科的所有重大研究成果是以学术论文的形式发表在高水平的英文期刊上,因此,国内高等院校特别是涉海、涉农高校在分子生物学教学和科研方面与西方发达国家相比存在较大差距,这决定我们只有借助熟练阅读英文文献、英文教材,才能快速地掌握该学科的前沿知识,追踪最新发展动态[3]。在分子生物学教学中采用中英文双语教学,查阅分子生物学领域的外文资料及与国外专家直接交流学习,是使研究生快速迈向信息化、国际化的重要手段。《分子生物学》是学校水产养殖和海洋生物学专业硕士生培养方案的重要基础课,从2013年开始,该课程实行双语教学。就近年来对《分子生物学》课程进行双语教学的体会和实践,本文主要阐述对该课程进行双语教学的一些思考。
一、重视研究生英语运用能力
语言不仅仅是一个交流工具,更是一个思想、文化和知识的传播载体。目前,学校水产学科专业硕士研究生的英语水平普遍较低,特别是英语听说能力严重不足,还有部分研究生的汉语基础运用能力也较薄弱。而在现实的教学科研工作中,硕士研究生的英语听说读写能力直接影响其获取分子生物学学科最前沿知识和最新科研成果的能力,因此,在《分子生物学》双语教学中,必须首先重视研究生的英语运用能力,建立科学的学生语言和知识评价体系。该体系需要以双语教学中知识点的掌握和语言能力的提升作为双重目标,重视对研究生英文运用能力的考核。具体的考核方式和考核内容应重点放在研究生运用英文进行遣词造句、固定语法搭配及时态、科技论文惯用语等方面,力求让他们在课外阅读到地道而写作规范的分子生物学领域的英文文献,同时,教师要给出某些实验结果,让学生模仿范文进行科技论文写作,以此手段提升他们的英语读写能力,具备迅速掌握分子生物学前沿知识的能力。
在《分子生物学》双语教学过程中,强调研究生与授课教师的互动性[4]。教师用英语教学时,对不常见的单词应板书,在内容讲授过程中要经常提问,让学生用英文回答;准许研究生在课堂上随时用英文提问,教师也要用英文对问题进行解答。上课前及时了解研究生整体专业知识和英语水平的差异,及时调整教学内容,认真听取他们对教学方法的意见和看法,从而调整教学过程中的语速、板书内容等,提升学生英语听说运用能力,达到与国外分子生物学专家直接交流及学习国外先进实验方法的能力。
二、师资培训及教材选择
加强《分子生物学》双语教学任课教师的英语口语表达能力是该课程双语教学成败的关键因素之一。在该课程双语教学任课教师的遴选中,应首先以分子生物学领域、有国外留学经历及博士学位的教师为先。目前,学校担任该课程的四名教师均在广东外语外贸大学进行过为期6个月的英语脱产学习培训,然后在国家留学基金的资助下赴英语国家进行过为期一年的分子生物学领域的研究访问,他们均有较好的听说读写能力,完全能满足担任《分子生物学》双语教学任课教师所应有的素质和条件。但在该课程的双语教学过程中,我们仍发现存在一些问题,主要表现为虽然教学语言是英文的,但思维方式仍是中式的,如一些专业名词用英文解释做得不够到位时,听课学生也无法真正理解,对一些最新的专业术语或最新的发展技术就连授课教师也无法进行流利的描述,所以对《分子生物学》双语教学授课教师进行师资培训非常必要。这种培训主要以请国际上在分子生物学领域研究处于前沿的科学家来校报告、座谈或派授课教师到该领域有建树的国外实验室进行研究访问,以期让教师能及时掌握国际前沿的分子生物学领域的知识和技术[5]。
分子生物学与多个学科有交叉,涵盖内容宽,技术应用广泛。目前,学校水产学科研究生《分子生物学》双语教学选用的是由Jocelyn E. Krebs等主编的Lewin's GENES X及中国科学院研究生院教学丛书系列之《分子生物学(第3版)》(英文)作为授课教材和补充教材,但在备课和授课过程中会发现两本教材内容过多,Lewin's GENES X在教材组织体系与我们的学习思维方式不匹配,而中国科学院研究生院教学丛书系列之《分子生物学(第3版)》(英文)对分子生物学基础知识薄弱的水产学科研究生而言过于深奥。为了更紧密地与学校水产学科相结合,本课程授课教师计划在现有选用教材的基础上做调整,自编Current Molecular Biology for Aquaculture,且每年更新,以便让研究生及时了解水产学科相关的分子生物学的发展前沿。
三、存在问题和建议
目前,我国高等院校高度重视双语教学,但仅从语言的运用和教学效果的好坏来评判,使得双语教学缺乏具体、规范的参考和评价标准。根据英文在课堂上的所占比例,我国高等院校的双语教学可以分为三种类型:第一种类型是全英文授课,授课教师以少数英文水平较高的教师和相关专业的外籍教师构成。目前,学校水产学科专业研究生《分子生物学》双语教学就属于这种类型。第二种类型是授课时中英文比例大致相等。比如课程上所使用的教材是英文,讲授时以中文为主;或使用的教材是中文,讲授时以英文为主。第三种类型是课程讲授主要以中文为主,英文仅用于组织教学用语及对专业名词的翻译和解释。比较这三种类型,显示最好的是采用第一种类型,但对授课教师和学生的英文能力要求也最高,普通高等院校学生无法达到这一要求,所以目前第二种类型的双语教学模式在我国高校中占主导地位。目前,学校水产学科专业《分子生物学》双语教学课程组师资优良,不像其他许多双语教学授课教师是在非自愿或自身专业知识条件不成熟的情况下被“赶鸭子上架”[6]的。但从近年来的双语教学效果来看未能达到预计,其主要原因有两个:一是因为课程使用英文教学,导致大量的时间用于学生练习专业词汇的听说,而实际授课内容相应减少,即较之母语教学,同样的内容使用双语教学时所需的学时更长,这主要是因为师生使用外语交流不可能达到信息交流如直接传递的母语交流状态,因而使教学内容在量上被打了折扣[7]。二是课堂上师生用英文交流会阻碍师生对分子生物学重要内容或前沿技术的深入讨论,直接导致《分子生物学》双语教学中的授课内容出现介绍性多、描述性多而研究性少的弊端,阻碍学生创造性思维的发展和对解决关键科学问题的思考。因此,本课程在被设为双语教学课程的同时应相应增加课时,最好先对学生的英文能力进行测评,选择20名左右语言能力不错的研究生进行试点上课,并与整班双语教学的教学效果进行纵向比较,从而探讨本课程的最佳双语教学模式。
参考文献:
[1]贾睿,蔡春尔,何培民.双语教学在分子生物学教学中的探索和应用[J].教育教学论坛,2014,(1):202-203.
[2]赵昶灵,萧凤回.农业院校研究生分子生物学双语教学模式与方法探索[J].云南农业大学学报(社会科学版),2008,(2):82-87.
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[4]黄升谋,林淦.分子生物学双语教学方法探讨[J].黑龙江教育(高教研究与评估),2006,(8):153-155.
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