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关键词:分子生物学;多元获取;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)12-0101-02
分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子的形态、结构特征和相互关系,从分子水平阐明生命现象与生命本质的学科。自Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型标志着人类对生命现象本质的认识进入到分子水平,分子生物学已成为现代生命科学的共同语言和人类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,同时也使得分子生物学称为现代生物学领域里最具活力的科学。(朱玉贤,2013)上世纪90年代以来,国内各高校先后为本科生开设了分子生物学课程,目的是引导学生从分子水平认识生命本质,了解有关分子生物学的基本理论知识和研究方法,为学习生命科学相关专业的学生进一步的学习和科研打下良好的分子生物学基础。在分子生物学的教学过程中,由于分子生物学课程知识体系庞杂,知识点多而分散,我们发现,对许多抽象的概念或原理的解释和阐述一直是教师的教学和学生的理解和掌握过程中存在的难题,上完课后同学们的普遍反应是晦涩难懂,犹如听天书一般;而且,分子生物学课程对实验技能和实验条件要求较高,实验涉及的内容也较为复杂,这就要求同学们不仅具备坚实的理论基础,还需具有非常强的实验动手能力;同时,分子生物学作为一门新兴学科,新理论、新技术层出不穷,知识更新快,更新周期也越来越短,这些研究方法的不断创新和理论体系的不断更新与完善更给分子生物学教学带来了极大挑战。怎样将分子生物学中晦涩的知识点转化为直观、浅显易懂的故事呈现在同学面前?怎样将理论与实验结合,使同学们从实验过程中领会各种生物大分子形态结构与功能的关系?怎样调动同学们对微观生命奥秘探索的兴趣,激发同学们的创新潜能,从而实现对生命科学创新人才的培养?作为湖南省精品课程,《分子生物学》教学一线的老师们尝试了一系列的教学改革和课程体系优化,致力于将分子生物学知识的传播由教师的单向传授为主转变为学生对分子生物学知识的多元获取,以着重培养学生的实验动手能力并激发学生的创新意识和科研能力。
一、基础知识和学科进展的有机结合
分子生物学诞生以来,作为生命科学的带头学科,学科发展极为迅速并渗透生命学科各个领域,但主要遗传物质DNA的双螺旋结构和“中心法则”提出至今未受到质疑。(胡剑,2014)在经典核心理论的基础上,对于基因表达调控以及信息传递通路等认识的不断丰富,以及从基因组、转录组、蛋白组、代谢组等水平上对生命现象和规律的理解逐步深入,要求我们在教学中一方面满足学生掌握分子生物学基本理论的需要,另一方面要适时地更新教学内容,充分调动学生的学习积极性,通过文献阅读、专题讲座和学术报告等途径获取最新知识,了解最新动态。在基础理论知识的讲解的过程中,尽量将课本上相关的一些分散知识系统化并提炼出知识点,指导学生在理解的基础上,采用总结规律性的方式帮助记忆。文献阅读的内容则选择来自《Cell》、《Nature》、《Plant cell》、《Plant journal》、《Plant physiology》、《Science》等权威期刊的最新研究论文或研究综述,通过在线查阅,翻译和研读的方式将分子生物学领域的最新研究进展展现在大家面前,既让同学们了解了本领域的最新进展,也教会了同学们查阅文献的方法。这种“基础知识”和“学科进展”的有机整合方式,同学们的主动学习积极性被激发;文献资料搜集和自主学习能力得到提高,学生的创新意识和从事科学研究的能力得到培养,同时也形成了同学们对不断发展的分子生物学知识多方位丰富的理解。
二、讨论交流在教学中的应用
分子生物学内容与生命活动息息相关,讲到热点话题时自然会激起同学们之间的讨论与交流的兴趣。多年的教学经验证明,在分子生物学教学中应适当增加课堂讨论与交流的教学方式,既能启发学生的学习兴趣,又能提高同学们的思考能力和口头表达能力。因为这种讨论与交流教学,强调在教师的精心准备和指导下,教师作为“导演”,对学生的思维加以引导和启发,并通过预先的设计与组织,来启发学生就特定问题发表自己的见解;学生则是在教师指导下进行有意识的思维探索活动,学生的学习始终处于“问题―思考―探索―解答”的积极状态。事实上,分子生物学可供讨论的题材很多:如超级细菌是如何产生的?表观信号如何影响性状?细胞衰老死亡的调控是如何进行的?转基因食品的利与弊;癌基因,抑癌基因和癌症的发生分子机制;细胞重编码的分子机制;等等。对这些热点问题的讨论培养了学生诸多方面的能力:提高了学生的学习兴趣,培养了学生的自学能力,促进了师生交流与沟通,培养了学生的口头表达能力,增强了同学们的团队合作能力。同时,由于学生看问题的方法不同,会从各个角度、各个侧面来揭示基本概念的内涵和基本规律的实质,从而产生自主性、探索性和协同性的学习。
三、动画、微课、精品资源库等教学网络资源的整合
分子生物学是一门内容丰富、应用性超强的学科,板书、挂图、模型和幻灯片等传统的教学手段远不能传递和表达繁多而抽象的分子生物学内容,更无法让学生深入理解抽象的教学内容。而动画、微课和精品资源库等网络多媒体教学资源的应用很大程度上解决了这一难点,使得抽象复杂的内容在多媒体教学中更加简单化、直观化和具体化,同学们也更容易理解分子生物学。如DNA复制和转录、蛋白质的生物合成、乳糖操纵子模型、衰减子模型,转座位子模型,DNA重组Holliday模型都可制作成微课,以动画和微课模式展示在同学面前,利用动画和微课等直观、生动和主题鲜明的特点帮助同学理解。
四、理论与实验结合模式的运用
分子生物学是一门实验性特别强的学科,分子生物学实验是基础理论课的配套课程,是理论教学的深化和补充,与理论课密不可分,在课程设置中占有重要的地位。但是,分子生物学实验条件要求相对比较高,使得学生对于分子生物学实验内容和方法有非常大的畏惧心理。针对学生的这种恐惧心理,我们合理安排实验内容,并加大了实验课程的比重。为了让学生由浅入深逐步认识分子生物学常规技术,除了常规的每周4节课的实验课程外,我们还安排了分子生物学综合实验周、将质粒提取、电泳检测、基因克隆、载体构建、酶切鉴定等方面的实验技术集中在实验周内进行,以便更系统地将DNA重组相关的实验技术传授给学生,并在条件允许的情况下尽可能的把新的实验技术手段介绍给学生。对分子生物学课程特别感兴趣的同学,我们还鼓励学生参与到教师的科研工作中去,利用现有的科研条件,引导学生思考并完成相关的实验内容,以培养学生的创新思维和发现问题、分析问题和解决问题的能力,从而使学生的科学素养和科研能力得到较高的提升。
五、教学师资的内涵建设与发展
作为当前生命科学中发展最快并与其他学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域,分子生物学发展的突飞猛进和分子生物学技术发展的日新月异给分子生物学的课程教学带来极大的挑战。在分子生物学教学过程中,为适应时展的高层次和高素质人才培养的需要,为了使分子生物学课堂更加具有吸引力,作为教师更应该对最新的研究热点有敏锐的洞察力,因而教师自身专业素质对教学质量的提升和对学生的专业知识学习兴趣的培养起着至关重要的作用。提高教师自身素质,加强教学师资的内涵建设与发展,我们主要从三方面着手:(1)实施以老带新,为青年教师配备导师的制度和每周一次的教学讨论,通过老师之间的经验交流,相互学习和取长补短,以期共同提高授课水平和教学能力;(2)通过在职培养、外出进修和人才引进等并举的方式壮大师资力量。在职攻读博士学位的方式加强青年教师知识结构的优化;国内外访学计划则拓宽了中青年教师视野;人才引进则增强了提高教师专业素养和学术水平;(3)通过主持或参与产学研团队的各级教改和科研项目,提高教师自身的创新意识和科研素养,并渗透到教学之中,给学生以更多的启迪和思考。
2010年以来开展的《分子生物学》教学实践改革证明,多元获取教学模式在分子生物学教学中的应用,提高了教与学的效率,促进了老师和学生的互动,教与学相得益彰,取得了较好的教学效果。
参考文献:
[1]朱玉贤,李毅.现代分子生物学[M].北京:高等教育出版社,2013.
[2]胡剑.群体性创新人才培养途径探讨――以中国农业大学“分子生物学”教学改革实践为例[J].高等农业教育,2014,(l):50-54.
[3]贾睿,蔡春尔,霍元子,何培民.讨论式教学在分子生物学教学中的应用[J].中国校外教育(理论),2011,(6):110.
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
分子生物学是一门新兴的前沿学科,以分子生物学为基础的克隆重组技术已成为现代生物技术的核心。医学领域分子生物学研究日新月异的发展,使人类对疾病的认识、预防、诊断和治疗发生深刻的变革,医学科学已从整体、细胞水平逐步深入到分子水平。所以分子生物学理论与技术的应用已成为医学院校考核研究生质量的本文由收集整理一个重要指标。为此,本文就如何在医学分子生物学实验教学过程中培养研究生的创新思维和实践能力,如何培养研究生在分子生物学技术方面的动手能力,加强对理论知识的理解,锻炼学生分析问题、解决问题的能力,深入了解分子生物学的内涵等方面进行了一些探索。
1 解放思想,培养创新思维
通过教学实践我们认为,要取得良好的教学效果,必须要对“分子生物学”实验教学进行一个正确的目标定位。从课程性质来看,分子生物学是从分子水平探讨生命变化的规律。研究生开设分子生物学这门课程的目标是在掌握分子生物学基本理论的基础上,培养其在分子生物学技术方面的动手能力。因此,我们在分子生物学实验课教学过程中以“精”和“新”为原则确立教学内容,讲清基本理论,注重相关学科知识点之间的相互联系;紧跟学科前沿,介绍最新的研究动向和方法;结合教师自身的研究课题,引导学生积极思维,调动学生的学习兴趣;设置启发思维情景,着重培养学生的创新性思维和创新能力。希望学生通过这门课的学习,发挥学生参与课堂教学的主观能动性,激发学生独立思考问题的意识和能力。
2 优化教学内容,培养创新能力
分子生物学领域发展迅速,知识更新快。为了紧跟学科前沿,提高学生的学习兴趣,达到最佳的教学效果,我们没有选用固定教材,而是以《分子克隆实验指南》为览本,围绕分子生物学几大基本技术及一些最新的技术方法,结合教师的在研课题,安排了质粒的小量提取、酶切实验、pcr实验、mtt、western bolt五个实验内容,使整个实验过程内容环环相扣,每一部分实验都承上启下,而且整个实验过程全部由学生自己独立完成。在整个教学过程中,教师通过启发式教学,引导学生对实验过程、结果进行分析、综合归纳各种可能影响因素,培养了学生的科研素质和独立进行科研工作的能力。使学生产生强烈的学习欲望,理解和掌握了医学研究中常用的分子生物学技术和科研思路,充分调动学生学习的主动性,提高学生的动手能力和思考能力,为完成学位课题研究以及将来从事科研工作打下良好的基础。
3 改革实验教学,培养实践能力
按本院分子生物学的课程设置,计划学时仅18个学时,如按照传统的教学方法,在有限的学时内很难完成医学分子生物学实验的教学内容。并且不同的实验内容,所需时间存在差异。因此,我们在实验教学过程中,根据不同的实验内容存在时间的差异以及不同实验存在很多等待时间的特点,灵活组织教学过程。如在酶切实验过程中,由于有前面质粒提取的经验,在实验开始首先安排配制反应体系,在酶切反应过程等待的时间中讲解酶切原理、步骤、注意事项以及酶切分类等延伸知识部分,这样使整个实验课的时间充分利用,游刃有余。pcr实验中,学生利用课余时间进行电泳,得到实验结果,通过查阅相关资料分析,得出结论。这样教师由“传授型”转为“指导型”,学生由“被动接受验证型”转为“主动参与探索型”。这样不仅提高了学生查阅文献的能力和实验操作的能力,同时也激发了学生科研的主动性,培养了学生的创新实践能力。
4 严谨的科研态度,培养良好实验习惯
分子生物学实验对实验试剂和实验设备要求非常严格,对接触分子生物学实验的学生需要让其了解实验常规设备的使用方法和用途,正确掌握实验操作手段,如移液器的使用、培养液的配制、高压灭菌消毒、无菌操作、离心机使用等。这就要求教师在实验教学过程中引导学生养成良好的实践操作习惯和学习习惯,通过合理的组织安排,尽最大可能确保人人参与实验,培养学生动手能力、独立科研能力,培养学生团结协作意识。另外,每次实验课,要求学生对每次实验课的内容,实验前的准备工作以及实验后的收尾工作都有很好的了解,做到有始有终。教师在整个实验过程中,除了对每个实验的步骤和原理进行必要的讲解外,更侧重于对实验技巧、注意事项的提示。通过实验,学生的分子生物学实验技能得到很好的锻炼,有利于其今后独立开展科研工作。
5 结语
关键词:研究型教学;生物化学与分子生物学;大学生科技创新
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)18-0146-02
进入21世纪后,分子生物学的发展迅猛,新技术新手段层出不穷并已渗透到各个学科;分子生物学理论与技术已经成为人们认识生命本质和改造生物特性的有力武器。然而,我们在指导大学生科技创新活动中发现:大多数学生(即使考试成绩很好的学生)很难能应用所学的分子生物学理论与技术设计出科学研究的实验方案;我们调查也发现:很多硕士研究生在利用分子生物学理论与技术设计科学研究实验方案时仍困难重重,这说明我们传统的“老师讲、学生听、再考试”按部就班的生物化学与分子生物学教学模式已经很难实现“培养高素质创新性人才”的目标。那么,如何在教学中引导学生进行科技创新?
随着近年来分子生物学的飞速发展,给生物化学与分子生物学教学带来一些问题,主要体现为:教学学时的不足与教学内容的扩增;学生理论知识的学习与科学研究实验环节的严重脱离,这是造成分子生物学知识在应用中“困难重重”的主要原因。
研究型教学也称主题研究,是在美国布鲁纳的“发现式学习模式”和瑞士皮杰的“认知发展学说”基础上构建的教学模式[1],是在老师指导下有目的地相对独立地对教学内容相关的实际问题进行探索研究,从而提高学生运用知识解决实际问题的能力,从而培养出具有独立思考研究能力的创新型及应用型人才。
“开展大学生创新教育、培养高素质创新性人才”是高等教育改革与持续发展的一个重要主题。为坚持“教学以学生为本”的原则,以培养“实践能力强、综合素质高”的创新型医学人才为中心,我们以“肿瘤微环境与免疫治疗湖北省重点实验室”为平台,以教师承担的科研项目为引导,在生物化学与分子生物学理论及实验教学中探索并实践“研究型教学”模式。
1.优化和整合理论教学内容,夯实学生创新基础。生物化学与分子生物学发展快速,新技术、新方法、新成果不断涌现。我们根据教学大纲要求,优化、整合教学内容:删除淘汰的内容,合并重复的内容,增加新出现的内容。在课堂讲授中,将国内外一些最新分子生物学研究成果、发展动态及科学前沿知识充实到教学内容中;介绍分子生物学新技术在疾病诊断、治疗、预防中的最新进展,使学生明白生物化学与分子生物学在医学中的重要性。
2.利用多种现代化教学方法和手段,激发学生科技创新兴趣。生物化学与分子生物学课堂内容丰富、信息量大,而教学课时少。因此,我们在理论教学中将教学内容分为讲授和自学两部分:在讲授中,利用多媒体等多种现代化教学手段,将难点和抽象的内容以动画的形式反应出来,使教学内容直观化,增加学生对知识的掌握;在自学中,充分利用网络教学平台实现师生之间、生生之间的交流互动;同时将教师承担的科研课题设置成科研专题,让学生带着科研专题的问题开展学习。
3.加强实践教学,培养学生科技创新能力。我们在重视理论知识教学的基础上,加强实践教学与理论教学相结合。我们重新组合实验内容,实行“三型实验原则”(即将实验分为验证型实验、综合型实验、研究型实验):减少基础性验证型实验、增加设计性综合型实验、开展创新性研究型实验。
在课堂内的基础性实验部分:减少传统的验证性及临床生化指标测定的实验项目及学时数,使实验项目主要集中于基本操作、比色技术、离心技术、层析技术及电泳技术等方面的实验;对基本的规范化实验操作方法及常规实验技术(如比色、离心、层析、电泳等技术)操作流程录像后上传到课程网站中以便学生对照学习。
在课堂内的设计性综合型实验部分:我们组织学生针对教学中遇到的问题设计研究方案。例如,在肝脏生物化学中提到:白蛋白主要是由肝脏合成,而白蛋白又是临床医疗和科研中常用制剂,如何提取出有活性的白蛋白?如何利用生物技术大量生产白蛋白?通过讨论,使学生了解解决这一问题所依据的蛋白质理化性质和分离纯化、基因表达、基因重组、PCR等理论知识。通过设计白蛋白分离纯化与鉴定实验,在对蛋白质理化性质加深理解的同时,使学生掌握合理运用盐析沉淀、离子交换层析等技术操作流程;在此基础上,启发学生运用基因重组、RT-PCR等分子生物学技术设计重组表达白蛋白的实验方案。指导教师对学生设计的研究方案可行性和合理性进行点评及修改,学生在老师指导下,在课堂内开展上述设计性综合型实验。
4.在课堂外的创新性研究型实验部分:学生组成多个研究小组(3~5人/组)对教师承担的科研课题(已设置成多个科研专题)查阅文献和资料后进行创新性科研专题申请书的撰写;指导老师根据申请书质量及个人兴趣爱好挑选部分研究小组开展科研专题的实验研究;在此过程中,学生利用课余时间在老师指导下开展创新性实验研究,从而进一步培养科技创新能力。
5.研究型教学模式在生物化学与分子生物学教学中的效果:通过研究型教学模式在三峡大学医学院临床医学专业的生物化学与分子生物学教学中的探索与实践,我们发现学生的考试成绩显著高于未经过研究型教学模式的班级;学生的动手操作能力也显著高于未经过研究型教学模式训练的学生。通过研究型教学模式,学生的科研素质和创新能力得到提高,激发了学生对生物化学与分子生物学的学习兴趣,极大调动了学生的学习积极性。通过学生课外完成的科研专题研究,学生以第一作者在CSCD核心期刊发表研究论文7篇;指导老师在指导大学生科研专题的同时,圆满完成了自己所承担的科研课题的研究;同时老师通过完成科研课题,促进自己的教学水平。
总之,通过上述一系列的探索与实践,能充分调动学生学习积极性,开阔视野,增加学生对生物化学与分子生物学及科技创新活动的兴趣;更重要的是能提高学生的实践动手能力,培养学生的科技创新能力;同时,老师通过完成科研课题,带动人才培养;能使教师把教学与科研有机结合起来,以科研促进教学;使教师不断更新教学内容,不断改善教学框架,形成囊括最新知识框架的教学体系,从而使《生物化学与分子生物学》教学质量得以进一步提高;即充分证明研究型教学模式在生物化学与分子生物学教学实践中是有效和可行的。
教材要因人施教。一般农业院校学生学习的一个基本事实是对理论知识的学习动力不足,而对实用性知识的学习,相对更加有动力和兴趣。而目前高校分子生物学教材太过偏重理论知识的介绍,缺乏这些理论知识在农业方面具体应用的阐述。学生不清楚自己学的这些知识到底有什么实用价值。随着分子生物学理论知识在农业方面的应用日益深入,对相关农业科研人员掌握分子生物学理论、技术及应用的知识体系要求越来越高。因此,选择一本符合农林院校学生的教材非常重要。在教学过程中,要力求在分子生物学课程讲授基本理论的同时,还要适当与这些知识在农业实际生产中的应用进行有机地结合、如与品种鉴定相关的分子生物学实验技术、基因工程、分子标记技术等知识体系。因此,我们选择全国高等农林院校“十二五”规划教材,由张桦等主编的《分子生物原理与应用》。该教材分为两部分,第一部分为基础理论篇,主要介绍分子生物学的原理,第二部分为应用篇,介绍分子生物学理论的应用技术,整个教材理论联系实际,教学结合科研和生产应用。因此,比较适合作为农林院校学生的教材[2]。限于篇幅限制,对于有志于科研深造的学生可以同时选读,如朱玉贤等主编的《现代分子生物学》(第四版)等作为参考教材。同时,为大学生推荐一些生物学论坛网站,如丁香园论坛(/bbs)、中国生命科学论坛(),通过论坛讨论激活他们对微观生命世界的好奇心,激发学习分子生物学的兴趣。
二、教学模式改革
分子生物学是一门实践性非常强的学科,没有科研实践,对理论知识是难以真正理解和掌握的。因此,实验教学应该成为分子生物学课程中非常重要的一个教学环节。通过教学实践发现,理论知识反复讲解多遍,不如一次实验实践给学生的印象深刻。因此,对于有条件的学校可以考虑,在教学中进一步凝练理论知识体系,压缩理论学习的时间,延长实验实践的周期,采用边实践边学习理论的模式,用实验引发学习的动力,用理论去指导实验设计,然后再用实验加深理论知识的理解,整个教学模式遵循从感性认识到理性认识,再到感性认识的认知规律,逐步带领学生进入一个良性的认知循环中。对于没有条件的学校,实验实践可以采用视频播放的形式去模拟。在具体操作时,可以主要围绕以现代生物技术的核心“基因工程技术”为主要内容开展实验课,以大肠杆菌为研究对象进行、基因的克隆和转化,载体构建,基因的表达和检测实验,中间贯穿讲解以中心法则为理论主线的各个理论知识点。
三、教学方法改革
分子生物学是一门介绍生命微观分子世界的学科,学生对DNA为何物,以什么形式存在于生命体中,基因转录与蛋白质表达到底是一个怎样的过程?学生几乎没有任何感性认识。由于与学生以往的世界认知体系没有建立联系,如果直接讲解这些微观世界,学生很难理解。因此,有必要在课程教学之前,从学生已有的宏观认知世界出发,先简要讲解宏观的生物个体,然后是系统器官,再次是组织细胞,然后到细胞器,最后展示这门课程所要研究的对象-核酸和蛋白质,逐层次地深入介绍,最终把学生身临其境地带到生命的微观分子世界里,使学生大体了解核酸和蛋白质在生物体中到底是一种什么样的状态,在细胞中大致是怎么活动的,这一过程用视频的方式展示效果最好。在学习具体的理论细节前先给学生一个整体的轮廓印象,这个学习过程就好像直接给一个人看一张校园街景图,一般人不会有什么特别的概念印象,但如果先看一张世界地图,然后逐次放大到中国、新疆、乌鲁木齐、新疆农业大学校园,最后是这张街景图。那么此时人一般就会有清晰的概念了,原来是新疆农业大学校园的一角。在具体的课程教学时,传统的分子生物学教学主要是以教师向学生讲授灌输知识为主,学生只是被动地接受,大脑中没有积极主动学习接受知识的状态,所以造成学习效果差[3]。最后导致学生完全听不懂,彻底放弃。因此,如何增强学生学习知识的积极主动性,对于课程学习的效果非常关键。比如,我们在讲授理论课之前会给学生设置一个场景:你们到一家跨国生物技术公司应聘,公司给你们布置了一个考题,如何创制出一个抗虫的转基因烟草,以Bt基因为例,设计具体详细的工作方案,最终依据你们的方案决定你们的去留,显然这个问题学生是无法回答的,但是你可以告诉他们,答案就在这门课程的学习中。这种方法的目的是通过这样一个场景的假设,给他们一个感同身受的压力,进而激活他们学习相关知识的积极性和主动性。操作时可通过将整个方案分解成多个问题,再从每个问题的回答中去学习相关理论知识。如基因克隆时要用到PCR技术,由此可以引出DNA的复制,进而引出PCR技术原理、从而又引出DNA的变性和复性、DNA合成校正等知识点;构建基因表达载体时可以引出转录、翻译和基因的表达调控等知识点。这样就可以把分散的知识点用一个具体案例串联起来,而且还联系了生产实际,使学生产生学习效能感,不再觉得所学知识离他们的工作遥不可及。通过这种方法,使学生带着问题来学习理论知识,可以大大提高学习的动力和积极性[4]。
四、加强教学师资内涵
应用上述教学模式和方法,要取得较好的教学效果,对教师的科研和理论联系实践的水平提出了很高的要求,因此合格的师资队伍是关键。分子生物学发展日新月异,应用范围广泛而深入。如果一个老师只是单纯地教课,而缺乏科研和生产实践,那么任凭他有多丰富的教学技巧和经验,其教学也将是一潭死水,学生很难从中获得学习热情[5]。所以教师应加强科学素养和科研经验,老师通过申请课题,查阅大量资料,参与课题研究,从而扩充知识体系,提升自己的科学素养,并将它们融入到教学中,从而使应用案例教学更加具体生动,给学生以更多的启迪和思考[6]。另外,学校还应大力引进高素质人才,让更多的老师有常态化的机会能接触和学习到外面先进的教学理念和思想,从而拓宽视野来提高教师专业素养和学术水平。
五、结束语