基因組學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)課程教學(xué)實(shí)踐與體會

廖明幟

(西北農(nóng)林科技大學(xué)生命學(xué)院，陜西楊凌 712100)

自從2001年人類基因組計劃初步完成，生物學(xué)的研究進(jìn)入了后基因組時代。在人類基因組計劃的影響下，分子生物學(xué)已經(jīng)從傳統(tǒng)的對單個基因的低通量研究轉(zhuǎn)向?qū)θ蚪M的高通量系統(tǒng)研究階段。因此，21世紀(jì)生物學(xué)方向的大學(xué)生了解和掌握生物組學(xué)相關(guān)知識是必不可少的?；蚪M學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)正是為了響應(yīng)這個需求而產(chǎn)生的一門新課程。其人才培養(yǎng)目標(biāo)是“培養(yǎng)具有較強(qiáng)的生命科學(xué)應(yīng)用基礎(chǔ)研究及生物信息處理能力，并兼?zhèn)淞己玫目茖W(xué)素質(zhì)、較強(qiáng)的創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力的生物組學(xué)分析人才”。因此該課程的教學(xué)改革思路以培養(yǎng)目標(biāo)為指導(dǎo)思想，以“學(xué)習(xí)中實(shí)踐，實(shí)踐中學(xué)習(xí)”為教學(xué)理念，多方法、多渠道、多途徑地提高學(xué)生的生物組學(xué)理論水平和實(shí)踐能力?；蚪M學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)還是一門交叉性很強(qiáng)的學(xué)科，因而課程的教學(xué)內(nèi)容安排和設(shè)置應(yīng)注意避免與先修知識的重復(fù)，重點(diǎn)突出課程特色?？紤]到該課程是大學(xué)四年級開設(shè)，這對教師在授課過程中避免與先修課程內(nèi)容的重復(fù)及系統(tǒng)完整地教學(xué)提出了更高的要求。如何使課程教學(xué)緊跟學(xué)科發(fā)展步伐，使學(xué)生在有限的學(xué)時中既能掌握基因組學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)的基礎(chǔ)知識，又能及時了解最新的生物組學(xué)發(fā)展技術(shù)和應(yīng)用，成為該課程教學(xué)中待解決的問題。經(jīng)過幾年的教學(xué)實(shí)踐，筆者對課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和方法等方面進(jìn)行了合理的調(diào)整和優(yōu)化改革，以期全面提高教學(xué)質(zhì)量，以適應(yīng)新形勢下素質(zhì)教育的需要。

1 構(gòu)建系統(tǒng)完整的教學(xué)內(nèi)容

1.1教材的合理選用由于基因組學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)屬于前沿學(xué)科，與其他學(xué)科有較大交叉性，目前尚無有統(tǒng)一規(guī)范的覆蓋完整的教材。因此，為了細(xì)化教學(xué)內(nèi)容而不失重點(diǎn)，筆者采取了雙教材方針，分別針對基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)各自推薦一本教材。在基因組學(xué)方面，國內(nèi)廣泛使用的基因組學(xué)教材主要有2本，即英國曼徹斯特大學(xué)理工學(xué)院TA. Brown教授編著，袁建剛譯的《基因組》(2009年第3版)[1]和國內(nèi)復(fù)旦大學(xué)楊金水教授編著的《基因組學(xué)》(2012年第3版)[2]。在蛋白質(zhì)組學(xué)方面，由于學(xué)科發(fā)展程度不及基因組學(xué)，在教材市場上的體現(xiàn)則是更為多樣繁雜，內(nèi)容體系相差也較大。最后根據(jù)課時數(shù)等教學(xué)需要，選取結(jié)構(gòu)體系比較完整、內(nèi)容相對簡潔的楊金水編著的《基因組學(xué)》以及更適合西北農(nóng)林科技大學(xué)實(shí)際的由李維平主編的《蛋白質(zhì)組學(xué)》(2009年，中國農(nóng)業(yè)出版社出版，全國高等農(nóng)林院?！笆晃濉币?guī)劃教材)[3]作為主要教材。

1.2加強(qiáng)“寬口徑、厚基礎(chǔ)、重能力”的教學(xué)內(nèi)容改革近年來，我國高校尤其是“985工程”、“211工程”等高校更加注重學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，相應(yīng)地在教學(xué)體系上提出了“寬口徑、厚基礎(chǔ)、重能力”的新型教學(xué)模式，即普遍采用課程多、學(xué)時少的教學(xué)培養(yǎng)方案。這種教學(xué)模式使學(xué)生能夠?qū)I(yè)知識形成更系統(tǒng)全面的了解的同時對教師提出了更高的要求?；蚪M學(xué)與蛋白蛋質(zhì)組學(xué)課程的多數(shù)內(nèi)容是生命科學(xué)研究的前沿與熱點(diǎn)，且較為抽象、微觀，這對于在有限學(xué)時內(nèi)讓多數(shù)學(xué)生理解和掌握知識并不容易。這就需要教師根據(jù)學(xué)生已經(jīng)學(xué)過的相關(guān)課程，在保證課程知識體系不被破壞的前提下，對課程內(nèi)容進(jìn)行精選，制訂詳細(xì)的教學(xué)計劃，同時采取以多媒體輔助教學(xué)為主、板書為輔的教學(xué)手段。在課堂講解中對重點(diǎn)內(nèi)容(如基因組作圖，DNA測序以及新一代測序等)以講授法為主，重要知識點(diǎn)以案例教學(xué)法、觀看視頻錄像法、討論法以及課后作業(yè)等多種方法加強(qiáng)學(xué)生對知識的掌握，同時使學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識得到鍛煉和提高。

1.3及時更新與優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容受學(xué)時的限制，為了在較短的教學(xué)時間內(nèi)讓學(xué)生掌握生物組學(xué)的核心、精華，按照分子生物學(xué)從基因組到轉(zhuǎn)錄組到蛋白質(zhì)組學(xué)的經(jīng)典中心法則過程，將課程內(nèi)容集中在3個組成部分：①基因組學(xué)；②轉(zhuǎn)錄組學(xué)；③蛋白質(zhì)組學(xué)。課程的3個組成部分中，基因組學(xué)部分是重點(diǎn)，是該課程的主要內(nèi)容，轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)與其緊密聯(lián)系，是基因組學(xué)的延伸和擴(kuò)展，屬于功能基因組學(xué)的范疇。這對課程內(nèi)容進(jìn)行了精選而且課程骨架知識體系未被破壞，3個組成部分的有機(jī)聯(lián)系共同構(gòu)成了相對完整的課程體系。

基因組學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)是一門新興學(xué)科，發(fā)展迅速，很多新思路、新技術(shù)和新應(yīng)用尚未被編入教材。這就要求教師在依托于教材的同時，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，以適應(yīng)學(xué)科的發(fā)展。教師要站在學(xué)科發(fā)展的前沿，掌握最新研究動態(tài)，吸收國內(nèi)外重大的新理論和新成果，結(jié)合生命科學(xué)研究應(yīng)用實(shí)踐，及時更新教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建完整的課程內(nèi)容體系，努力把課程建設(shè)成一門緊密聯(lián)系學(xué)科發(fā)展和研究應(yīng)用實(shí)踐的課程。這樣，不僅可及時將最新研究成果在教學(xué)內(nèi)容中反映出來，拓展學(xué)生的視野，還能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性。

2 多種教學(xué)方法相結(jié)合

2.1多媒體與板書相結(jié)合傳統(tǒng)的教學(xué)是“粉筆+講解”的板書式教學(xué)，這種教學(xué)方法既利于師生間的互動交流，又可將知識更加系統(tǒng)地呈現(xiàn)給學(xué)生。尤其是在邏輯推導(dǎo)、公式演算等過程中，板書教學(xué)更能調(diào)動學(xué)生思維，幫助學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容。但是板書教學(xué)比較耗時，難以直觀地呈現(xiàn)圖像或圖形。而多媒體教學(xué)圖文并茂，可以直觀、形象地把抽象、枯燥、微觀和復(fù)雜的教學(xué)內(nèi)容展示出來。多媒體教學(xué)授課速度快，如果學(xué)生的思維速度和思維水平跟不上，則會對教學(xué)效果起負(fù)面作用。因此，在教學(xué)中應(yīng)充分利用多媒體教學(xué)與板書教學(xué)的優(yōu)缺點(diǎn)，精心制作圖文并茂、信息量豐富、條理清晰、重點(diǎn)突出的教學(xué)課件，并在教學(xué)中將多媒體教學(xué)與板書演示有機(jī)結(jié)合。這種教學(xué)方法不僅可以加深學(xué)生的理解，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。

2.2案例教學(xué)法由于學(xué)科的快速發(fā)展，在教學(xué)中很多生物組學(xué)檢測分析知識與應(yīng)用尚未有系統(tǒng)的介紹。為了加深學(xué)生對生物組學(xué)理論和技術(shù)的理解，提升學(xué)生對所學(xué)知識的應(yīng)用能力，利用案例教學(xué)，通過對案例所涉及的實(shí)際問題進(jìn)行分析，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。筆者根據(jù)課程內(nèi)容搜集經(jīng)典的生物組學(xué)檢測與分析案例，在深入分析的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生圍繞案例進(jìn)行探討和辯論。鼓勵學(xué)生獨(dú)立思考，充分表達(dá)自己的觀點(diǎn)，大膽發(fā)表個人的創(chuàng)新想法，最后由教師適時指出問題、答疑解惑。這種教學(xué)方式不僅為師生之間搭建了互動平臺，還能開展個性化指導(dǎo)和教學(xué)，使學(xué)生通過案例討論更深刻地理解所學(xué)知識，提高思辨能力和口頭表達(dá)能力，為今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)工作奠定良好基礎(chǔ)。

2.3錄像教學(xué)法缺乏實(shí)踐動手經(jīng)驗(yàn)是大學(xué)生存在的重要問題，也是基因組學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)課程教學(xué)中所面臨的棘手問題。為了彌補(bǔ)生物組學(xué)檢測分析大平臺難以與本科生面對面的實(shí)際情況，提高學(xué)生對教學(xué)知識的感性認(rèn)識，著力培養(yǎng)學(xué)生參與科研實(shí)踐的自覺性和主動性，結(jié)合講授內(nèi)容積極組織學(xué)生觀看經(jīng)典生物組學(xué)相關(guān)錄像片。特別是在講授“基因組前后三代測序平臺”時，從多方渠道收集視頻錄像資料，組織學(xué)生在課堂上或課后進(jìn)行觀看。這對于學(xué)生形象地理解基因組測序原理起到了很好的效果，有效地對講授為主的教學(xué)方法進(jìn)行了補(bǔ)充。

2.4啟發(fā)式教學(xué)法由于基因組學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)課程是在四年級開設(shè)，面對考研就業(yè)的壓力，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性對于順利地開展教學(xué)變得至關(guān)重要。為了改變教師“滿堂灌”及學(xué)生被動學(xué)習(xí)的狀況，在教學(xué)過程中采用啟發(fā)式教學(xué)法，按照“提出問題-分析問題-解決問題”的思路，適度地將某一個課程問題交給學(xué)生分析討論，最后由教師進(jìn)行適當(dāng)評講總結(jié)。這種方法適應(yīng)了高年級本科生的教學(xué)特點(diǎn)，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的精神，提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，體現(xiàn)了素質(zhì)教育的要求。

2.5網(wǎng)絡(luò)教學(xué)法基因組學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)學(xué)科發(fā)展迅速，導(dǎo)致成型規(guī)范教材內(nèi)容較為缺乏，學(xué)生對相關(guān)的問題疑惑也較多。為了全方位地為學(xué)生學(xué)習(xí)提供授業(yè)解惑服務(wù)，在關(guān)注課堂教學(xué)改革實(shí)踐活動的同時，教師還應(yīng)注意利用信息技術(shù)的成果。充分利用學(xué)校提供的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，推出網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式，設(shè)置包括“教學(xué)材料”“課程作業(yè)”和“教學(xué)郵箱”等子項目，建立網(wǎng)上課程教學(xué)基地，使課程的教學(xué)和學(xué)習(xí)活動超越了課堂教學(xué)的時空限制。

3 結(jié)語

基因組學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)是在新的教學(xué)方針指導(dǎo)下，面對快速發(fā)展的學(xué)科需要所開設(shè)的針對高年級本科生的一門課程。在教學(xué)中，既要求授課教師不斷完善課程知識體系，又要求授課教師及時更新教學(xué)策略，凝練教學(xué)內(nèi)容，抓住教學(xué)重點(diǎn)。只有這樣才能立足學(xué)生實(shí)際，緊跟國內(nèi)外發(fā)展前沿，切實(shí)做好課程教學(xué)工作，提高該課程的教學(xué)質(zhì)量，以滿足我國對生物組學(xué)檢測分析人才的迫切需要，培養(yǎng)具有一定的實(shí)踐操作能力和較強(qiáng)創(chuàng)新能力的本科畢業(yè)生。

[1] BROWN T.基因組[M].3版. 北京: 科學(xué)出版社,2009.

[2] 楊金水.基因組學(xué)[M].3版. 北京: 高等教育出版社,2012.

[3] 李維平.蛋白質(zhì)組學(xué)[M].北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社,2009.