現(xiàn)代遺傳學(xué)課程模塊化教學(xué)的改革與思考

李玉暉，劉業(yè)好

（1.合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系，安徽合肥230601；2.安徽醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，安徽合肥230032）

現(xiàn)代遺傳學(xué)課程是從分子水平研究基因的結(jié)構(gòu)和功能、生物遺傳和變異規(guī)律、探索生命起源和生物進(jìn)化機(jī)制的科學(xué)，是生物學(xué)科中十分重要的基礎(chǔ)科學(xué)之一。本課程系統(tǒng)地講授普通遺傳學(xué)和分子生物學(xué)研究領(lǐng)域的研究內(nèi)容、研究方法和已經(jīng)取得的研究成果，讓學(xué)生全面系統(tǒng)掌握普通遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的基本知識、基本概念、基本原理和方法、遺傳物質(zhì)及其傳遞過程、遺傳物質(zhì)和環(huán)境的關(guān)系、基因表達(dá)與調(diào)控的模式，正確理解生物的遺傳和變異的規(guī)律、分子基礎(chǔ)及辨證關(guān)系，了解現(xiàn)代遺傳學(xué)的發(fā)展趨勢及應(yīng)用前景。并通過實(shí)驗(yàn)課訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和啟發(fā)學(xué)生的研究思維，使學(xué)生能夠運(yùn)用遺傳變異理論和分子生物學(xué)技術(shù)分析和解決生產(chǎn)實(shí)踐中的實(shí)際問題。

本課程主要在《普通生物學(xué)》《生物化學(xué)》《細(xì)胞生物學(xué)》《微生物學(xué)》等課程之后開設(shè)，這樣才能使學(xué)生具備足夠的生物專業(yè)基礎(chǔ)知識，能夠理解生物在細(xì)胞或分子水平的遺傳、變異的規(guī)律及特征，更好地把理論知識和實(shí)踐應(yīng)用聯(lián)系在一起，提高學(xué)生將現(xiàn)代遺傳學(xué)知識和技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐的能力。本課程總學(xué)時(shí)為160學(xué)時(shí)，其中理論課時(shí)64學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課時(shí)24學(xué)時(shí)，自主學(xué)習(xí)課時(shí)72學(xué)時(shí)。然而，由于本課程所涉及的知識面較廣，要求學(xué)生具有一定的生物學(xué)基礎(chǔ)。同時(shí)它又是一門注重實(shí)踐性的學(xué)科，理論知識和生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系緊密。此外，本課程講授的知識發(fā)展迅猛，新理論和新技術(shù)層出不窮，如何對新進(jìn)展與基礎(chǔ)知識進(jìn)行選擇和加工，然后傳授給學(xué)生，使其牢固掌握本課程的基礎(chǔ)知識，為今后進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)及在生產(chǎn)實(shí)踐中解決問題打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，是擺在我們現(xiàn)代遺傳學(xué)教育工作者面前的一項(xiàng)艱巨任務(wù)[1]。現(xiàn)針對當(dāng)前存在的問題，作者以自己在教學(xué)工作中的體會提出一些建議及思考。

一、傳統(tǒng)課程教學(xué)中存在的問題

傳統(tǒng)的遺傳學(xué)課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)過程和考核方式等方面都存在一些問題。（圖1）

圖1 傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題示意圖

（一）教學(xué)內(nèi)容與其它課程有重復(fù)并且銜接性不強(qiáng)

《現(xiàn)代遺傳學(xué)》有一部分內(nèi)容與《生物化學(xué)》和《細(xì)胞生物學(xué)》重復(fù)，生物類專業(yè)課之間雖然有一定的聯(lián)系，但都各成體系，往往過于強(qiáng)調(diào)本門專業(yè)課程知識的系統(tǒng)性，導(dǎo)致授課內(nèi)容的重復(fù)和課程先后順序不夠合理。依據(jù)人才培養(yǎng)方案的要求，各專業(yè)課之間要有緊密的聯(lián)系。但是由于當(dāng)前的教學(xué)模式存在一定的局限性，導(dǎo)致一些明顯有先后順序的課程很難根據(jù)實(shí)際安排，只能平行甚至顛倒順序排課，導(dǎo)致不同課程間有緊密聯(lián)系的知識無法有效地銜接。

（二）理論與實(shí)踐脫節(jié)，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ写岣?/h3>

本課程內(nèi)容偏重基礎(chǔ)理論、原理、概念，缺乏對生物工程專業(yè)實(shí)際應(yīng)用的內(nèi)容。同時(shí)，傳統(tǒng)的課程教學(xué)方式主要是以教材為主導(dǎo)進(jìn)行單一的理論知識的傳授，而且教學(xué)手段單一，所以理論教學(xué)相對比較枯燥，對學(xué)生來說是一門非常頭疼的課程，學(xué)生普遍有厭學(xué)心理。此外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容安排不合理、綜合性不強(qiáng)等問題，致使基礎(chǔ)性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)比例過高。學(xué)生缺乏實(shí)驗(yàn)熱情，只能按部就班地操作，主動(dòng)分析問題并解決問題的能力欠缺，特別是一旦在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)異常結(jié)果，則直接廢棄并重新開始。因此，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課不利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決問題的能力。

（三）課程考核方式僵化，過于側(cè)重理論知識

學(xué)生的最終成績通常采用平時(shí)考核（出勤率5%，課堂表現(xiàn)5%，實(shí)驗(yàn)課成績30%，合計(jì)40%）和筆試成績（60%）組成。學(xué)生雖然憑借考前死記硬背都能基本過關(guān)，但高分考生所占比例較少，考過之后很快就忘記，無法真正在后續(xù)各專業(yè)課的學(xué)習(xí)和實(shí)踐中應(yīng)用本學(xué)科的知識。

基于以上存在的問題，傳統(tǒng)的《遺傳學(xué)》和《分子生物學(xué)》教學(xué)已經(jīng)不能很好的培養(yǎng)學(xué)生在專業(yè)實(shí)踐中應(yīng)用本學(xué)科各知識點(diǎn)的能力，不能滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，故而對授課手段及考核方式的改革勢在必行。

有鑒于此，我校從2011年開始，引入模塊化教學(xué)，通過建立模塊化教學(xué)體系，并根據(jù)課程的特點(diǎn)優(yōu)化教學(xué)方法，將該課程的教學(xué)改革逐步深化。

二、模塊化教學(xué)建設(shè)的目標(biāo)

首先，構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容使其滿足“地方性、應(yīng)用型”人才培養(yǎng)目標(biāo)要求，建設(shè)體系新、特色鮮明的課程內(nèi)容體系；其次，形成“通俗易懂、易教易學(xué)、解決問題”的生物工程素質(zhì)教學(xué)模式；再次，優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，引進(jìn)新的教學(xué)研究成果，合理安排理論體系，克服教學(xué)內(nèi)容的局限性和不適應(yīng)性；最后，推進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革并積極開展考試方式的探索與實(shí)踐。

三、模塊化教學(xué)內(nèi)容和方法的改革

（一）調(diào)整課堂教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容體系

本課程模塊屬于生物工程專業(yè)模塊化人才培養(yǎng)方案的第二模塊——生物學(xué)基礎(chǔ)模塊中的一部分，旨在拓寬學(xué)生的遺傳學(xué)和分子生物學(xué)基礎(chǔ)，使學(xué)生具有本學(xué)科較好的遺傳學(xué)和分子生物學(xué)基礎(chǔ)知識結(jié)構(gòu)體系，將現(xiàn)代分子生物技術(shù)與原有的普通遺傳學(xué)內(nèi)容、生產(chǎn)實(shí)踐內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，為適應(yīng)企業(yè)需求，培養(yǎng)掌握生物遺傳工程及其產(chǎn)業(yè)化的科學(xué)原理、工藝技術(shù)過程和工程設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)理論、基本技能，具備能在生物技術(shù)與工程領(lǐng)域從事設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理和新技術(shù)研究、新產(chǎn)品開發(fā)能力的應(yīng)用型人才。

通過調(diào)研，確定現(xiàn)行課程內(nèi)容和教材體系；修訂教學(xué)大綱，改革傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容。先后到安徽華恒生物工程有限公司、安徽江淮園藝種業(yè)股份有限公司等企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，了解社會上對生物工程專業(yè)人才現(xiàn)代遺傳學(xué)知識背景的要求（圖2）；并與國內(nèi)同類院校遺傳學(xué)和分子生物學(xué)課程的設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容要求進(jìn)行比較；另外，還收集了學(xué)生對現(xiàn)代遺傳學(xué)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的建議。

圖2 企業(yè)需求與模塊化的對應(yīng)關(guān)系示意圖

鑒于理論教學(xué)學(xué)時(shí)非常有限，我們在實(shí)際教學(xué)中將內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)組合，大膽地刪減相關(guān)專業(yè)課程中重復(fù)的內(nèi)容。考慮到本課程模塊授課之前該專業(yè)學(xué)生已經(jīng)主修過《普通生物學(xué)》《生物化學(xué)》《細(xì)胞生物學(xué)》《微生物學(xué)》等課程模塊，以及在本課程模塊授課之后該專業(yè)學(xué)生還將主修《基因工程》課程模塊，故本模塊進(jìn)行了課程內(nèi)容的調(diào)整，把與已修模塊及后續(xù)模塊中重疊的內(nèi)容刪除掉（圖3）。例如，染色體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和數(shù)目及其在細(xì)胞有絲分裂、減數(shù)分裂過程中的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律幾部分在《細(xì)胞生物學(xué)》模塊中講述，在本模塊中不再講授；DNA的結(jié)構(gòu)、DNA的復(fù)制、RNA的轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)的翻譯過程，以及轉(zhuǎn)座子的分類、結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)座機(jī)理和遺傳學(xué)效應(yīng)幾部分內(nèi)容在《生物化學(xué)》模塊中講授過，細(xì)菌和噬菌體的遺傳和轉(zhuǎn)導(dǎo)內(nèi)容在《微生物學(xué)》模塊中講授過，DNA重組技術(shù)相關(guān)內(nèi)容在《基因工程》模塊中將詳細(xì)講述，在本模塊中均不再講授。

（二）開展教學(xué)方法和教學(xué)手段的革新與實(shí)踐，提高教學(xué)效果

圖3 現(xiàn)代遺傳學(xué)模塊化課程設(shè)置示意圖

本課程模塊理論課授課在多媒體教室中進(jìn)行，在教學(xué)方法上，逐步改變傳統(tǒng)的以理論知識傳授為主、滿堂灌、單一測試等方式，借鑒翻轉(zhuǎn)課堂以及PBL(Problem-based learning)教學(xué)等先進(jìn)教學(xué)理念[2,3]，引入案例討論法、練習(xí)法、基于問題學(xué)習(xí)法、互動(dòng)法、自助法等一系列動(dòng)態(tài)性的、開放性的、師生互動(dòng)的教學(xué)方法和手段，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考和創(chuàng)新能力[4]。在理論課的講授過程中，在講解完各模塊后，預(yù)留一部分時(shí)間先提出與該模塊相關(guān)的問題（實(shí)例），再將班級分成若干個(gè)小組，讓每組學(xué)生對本模塊的問題進(jìn)行探究，在老師的協(xié)助下開展討論，共同尋找解決問題的方法，創(chuàng)造出一套能解決問題的可行性方案，最后老師對提出的方案進(jìn)行總結(jié)和點(diǎn)評。在實(shí)驗(yàn)課授課過程中，將實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)模塊、提高模塊和綜合設(shè)計(jì)模塊，三大模塊依次遞進(jìn)，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的連貫性和漸進(jìn)性。在實(shí)驗(yàn)前教師根據(jù)模塊內(nèi)容制作講義和幻燈片，錄制微視頻并布置學(xué)習(xí)任務(wù)清單，通過建立微信群或QQ群將上述內(nèi)容讓學(xué)生共享。在實(shí)驗(yàn)過程中讓學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中起主導(dǎo)作用，教師起輔導(dǎo)作用，只在學(xué)生遇到困難時(shí)才施以幫助。在實(shí)驗(yàn)課后讓學(xué)生再次復(fù)習(xí)教師共享的課程資源，讓學(xué)生與教師以及其他學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)交流，分享各自在實(shí)驗(yàn)中遇到的問題及解決方法和心得，最后動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過以上措施，讓學(xué)生直接地體會到這些模塊是很實(shí)用和有效的，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的濃厚興趣。

（三）改革課程模塊考核方法，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣

采取“N+2”考核方式，總成績（100%）=期終筆試（40%）+筆記（10%）+實(shí)驗(yàn)成績（20%）+過程考核N（30%），其中過程考核N包括三項(xiàng)考核內(nèi)容：1次過程測試（采用開卷筆試，測試題目類型為名詞解釋題+填空題+判斷題+選擇題+計(jì)算題，時(shí)間為50分鐘），1篇綜述論文（讓學(xué)生查閱文獻(xiàn)，了解近三年現(xiàn)代遺傳學(xué)各研究領(lǐng)域的進(jìn)展情況，就自己感興趣的領(lǐng)域?qū)懸黄C述論文）和1次專題匯報(bào)（針對教師給定的關(guān)于PCR及其衍生技術(shù)、核酶、人類基因組中轉(zhuǎn)座子、基因治療手段在癌癥臨床治療上的應(yīng)用、模式生物基因組測序等專題內(nèi)容，全班同學(xué)分成若干小組討論，每組任選一題，查閱文獻(xiàn)，討論并完成小組專題匯報(bào)）。通過課后習(xí)題訓(xùn)練及測試，督促學(xué)生深入學(xué)習(xí)現(xiàn)代遺傳學(xué)知識，鍛煉學(xué)生應(yīng)用現(xiàn)代遺傳學(xué)知識分析、解決實(shí)際問題的能力。通過小論文和專題匯報(bào)的考核方式，指導(dǎo)學(xué)生查閱科技文獻(xiàn)，促使學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，拓寬學(xué)生的學(xué)術(shù)視野，使其了解現(xiàn)代遺傳學(xué)領(lǐng)域研究的新進(jìn)展，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生通過團(tuán)隊(duì)合作解決問題和學(xué)術(shù)交流的能力。羅培高等認(rèn)為，在本科教學(xué)中應(yīng)注重提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力，以提高學(xué)生自學(xué)能力和邏輯思維能力，為培養(yǎng)具有一定競爭力的復(fù)合型人才奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[5,6]。

四、結(jié)語

以打好基礎(chǔ)，專業(yè)夠用為原則，通過一段時(shí)間的現(xiàn)代遺傳學(xué)課程模塊化建設(shè)，我們已制定出適合生物工程專業(yè)的《現(xiàn)代遺傳學(xué)》模塊；確立了“少教多學(xué)、精講多練”的教學(xué)策略，研究實(shí)施了“案例導(dǎo)入式”“小組討論式”“聯(lián)想比喻式”等多種形式的教學(xué)方法；加強(qiáng)學(xué)習(xí)方法的研究和指導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行合作式學(xué)習(xí)和討論式學(xué)習(xí)；同時(shí)積極申報(bào)各類教、科研項(xiàng)目，以科研推動(dòng)教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生參與教師科研實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。實(shí)踐表明，《現(xiàn)代遺傳學(xué)》模塊化教學(xué)克服了傳統(tǒng)教學(xué)的缺點(diǎn)，精簡了課程內(nèi)容，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，顯著提升了教學(xué)質(zhì)量，對促進(jìn)學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)具有積極的意義。