動物科學分子生物學教學改革探討

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摘要：分子生物學是浙江農林大學動物科技學院動物科學專業的專業基礎課程之一，本課程內容抽象，新技術、新理論、新方法更新較快，學生學習起來相對來說較為困難。針對本課程出現的問題，結合教學實踐，從教材選擇、網絡資源整合、教學內容調整、教學模式和教學手段等方面進行了探索和改革。

關鍵詞：分子生物學；教學改革；課程分子

生物學是研究生物體內的核酸、蛋白質等生物大分子的結構與功能、遺傳信息傳遞以及基因表達調控的一門學科，其目標是能夠從分子水平揭示生物體遺傳、發育、生長、變異等現象的機制，進而揭示生命的本質[1]。從20世紀50年代DNA雙螺旋結構的發現預示著“分子生物學”的誕生以來[2]，分子生物學技術發展迅猛，特別是近幾年來，隨著轉基因、克隆、CRISPR等生物技術的發展，更是預示著分子生物學相關技術將在以后的醫療，農業等行業中有著更為廣闊的前景。顯然，分子生物學是生物技術的理論基礎，對于一名動物科學專業的本科生來說，學好分子生物學能夠幫助其從分子水平認識動物的生長和發育，指導育種，同時又可以為其以后的科研生涯打下良好的基礎。分子生物學作為動物科學專業的基礎理論課程，其理論性較強，內容抽象，加之新技術、新理論、新方法的不斷更新，學生學習起來相對來說較為吃力[3]。筆者認為，分子生物學的教學內容與教學方法目前存在以下問題：（1）分子生物學是一門交叉學科，和遺傳學和生物化學之間的內容交叉比較多，特別是核酸結構和遺傳物種傳遞這部分內容。（2）分子生物學知識更新速度日新月異，教材的實時更新顯得尤為重要。目前國內分子生物教材較為落后，更新較慢。（3）作為一門理論性較強，知識點較為抽象的學科，傳統的以授課教師為主的“填鴨式”教學會加大學生對本課程的抵觸情緒。而在網絡高度發達的今天，如何充分利用網絡資源，整合多種教學模式，使分子生物學教學變得更為有效，值得我們進一步深思。筆者從事分子生物學理論和實驗教學多年，針對以上一些問題。從教材選擇、網絡資源整合、教學內容調整、教學模式和教學手段等方面進行了探索，并取得了一定的效果。

一、對教材選擇和教學內容進行整合優化

教材是課程的載體，所以教材的選擇就尤為重要。目前國內教材普遍更新較慢，遠落后于分子生物學知識的更新速度。國內的教材中，普及率較高的朱玉賢的《現代分子生物學》最新版本是2012年的第四版；鄭用璉的《基礎分子生物學》更新到2012年的第二版；而針對動物科學專業來說比較好的趙書紅的《動物分子生物學》是2010年的版本。相對于國內的分子生物學書籍，國外的分子生物學著作更新較快，比較著名的有HarveyLodish等編著的《分子細胞生物學》已經更新到2016年的第八版；Jocelyn等編著的分子生物學經典專著《Lewin's基因》已經更新到2017年的第十二版。當然，這些書籍都是英文原版，對大多數本科生來說，閱讀起來可能比較困難。所以在教材選擇上可以選擇一本國內的教材，然后再選擇一本國外教材作為參考教材，若有中譯本更好。在教學內容上，由于與生物化學和遺傳學有較多重復，任課教師需要相互溝通，將授課的側重點區分開，分子生物學的核心內容是中心法則和基因表達調控，這些內容只需要在遺傳學和生物化學課程中簡略介紹即可，更為詳細的內容可以放到分子生物學課程中學習。同時為了使學生能夠追蹤最新的分子生物學理論和技術，如近幾年來發展迅猛的基因編輯技術CRISPR，可適當選擇幾個課時做專題講座，邀請各專業領域的教師進行授課。分子生物學實驗是分子生物學課程重要的組成部分，在安排分子生物學實驗課時，需要結合理論課授課進程同步進行，以加深相關理論的理解以及增強學生理論聯系實際的能力。例如在理論課中當學習DNA復制的時候，可安排學生做PCR實驗，這樣就可以將理論課中關于DNA復制的原理應用到實踐當中，從而將分子生物學理論課和實驗課有機的結合起來。

二、“反轉式”教學模式將課堂的主動權交于學生

傳統的教學模式是教師站在講臺上進行“填鴨式”授課，學生在講臺下面聽得昏昏欲睡，加之手機網絡等移動通訊的普及，部分學生在課堂上玩手機。為了激起學生的學習積極性，需要把課堂的主動權交給學生。而“反轉式”教學模式可以將學習的主動權放歸于學生，針對相關知識點，讓學生在課下收集知識，然后以PPT幻燈片的方式總結出來，課堂上，教師聽，學生講，然后開始討論，討論以學生提問的方式引入，再以學生問答的方式結束，如果其中有的學生回答的有亮點，教師重點指出并加以表揚，如果有學生回答的不準確或者不知道怎么解答的時候，教師再予以詳細解答。以分子生物學其中一章“DNA的復制”中的一個知識點為例：DNA的半保留復制。先發給學生一些參考資料，比如半保留復制實驗的原始論文，也可以讓學生自己在網絡上收集和DNA的半保留復制相關的資料，然后將學生分組。小組成員課下共同研讀論文，收集資料，總結后做成PPT，推舉一名組員作為本組代表，課堂上講授相關內容，然后學生提問討論環節，這個環節要求盡量保證每個學生都能夠參與進來，提問、發表看法等。然后教師需要仔細觀察每個學生的表現，對每個學生的表現打分，把其作為考核的一部分。教師在整個環節中起到的是一個引導輔助的作用，與此同時，“反轉式”教學對學生和教師都提出了較高的要求，特別是要求學生要有一定的自控自助能力完成課下的任務，教師要適應從自身講授為主到以學生學習為主的角色轉換[4]。真正地把課堂還給了學生，這樣既激活了課堂氣氛，又能夠讓學生深入的思考，加深對知識點的理解，更重要的是通過文獻的搜索與閱讀，為學生以后開展科研工作打下了良好的基礎。

三、多種教學手段相結合進行混合拓展式授課

由于分子生物學授課課時相對有限，所以絕大部分的內容還是需要教師進行講解，但授課方式方法需要多變。由于網絡技術的快速發展與普及，所以可以結合多媒體教學，針對特定知識點，利用動畫演示的方法加之領域內專家視頻講解的方式加深學生對知識點的理解。比如國內的大學MOOC，國外的edX、Coursera等在線課程平臺都有分子生物相關課程，而且都是名校名師進行授課，在學到難點的時候可讓學生觀看國外的專家教授對知識點的解讀。如在講授真核RNA轉錄中的轉錄因子識別啟動子的過程時，由于其涉及蛋白眾多，識別過程復雜，可以借助視頻動畫演示的方式加深學生的理解。也可以收集各個大學的在線課程從不同角度比較對同一個知識點的解讀。總之，資料的搜集和知識點的拓展都需要授課教師在備課的時候花更多的時間去準備。分子生物學是一門實驗學科，許多理論的得出都來自實驗。為了拓展學生的知識面，同時加深對知識點的理解，也為幫助其打下良好的科研思維基礎，在解讀某一知識點時，可以檢索原始論文然后和學生一起去研讀，了解整個實驗的設計，用科研思維去解讀知識點，例如，證明DNA是遺傳物種的實驗，包含三個實驗，Griffith的肺炎鏈球菌轉化實驗，Avery體外遺傳轉化實驗以及Hershey和Chase做的T2噬菌體震蕩實驗。

四、小結

分子生物學是一門實踐性很強的理論學科，其發展勢頭迅猛，所以圍繞分子生物學開展的教學改革需緊跟分子生物學技術發展步伐，這樣也對授課教師提出了較高的要求。而隨著網絡技術的快速普及，授課教師應充分發揮互聯網技術在教學中的優勢，將課堂的主動權交給學生。總之，分子生物學教學改革需要授課教師不斷創新，才能不斷提高分子生物學教學效果，從而培養更多的創新研究型人才。

參考文獻：

[1]朱玉賢.現代分子生物學[M].北京:高等教育出版社,2012.

[2]秦篤烈.DNA雙螺旋結構發現50周年全球慶典巡禮[J].遺傳,2003,(25):762-765.

[3]許發芝,丁小玲.高等農業院校分子生物學教學方法改革探索[J].家畜生態學報,2018,(39):94-96.

[4]龍映宏,楊紅衛,陳明銳,宋晏.基于翻轉課堂的混合式教學探討[J].海南大學學報(自然科學版),2017,(35):195-200.

作者:楊松柏 單位:浙江農林大學動物科技學院