王 霞,李 昉,梁成偉,王秀丹,王曉琨,魏曼曼
(青島科技大學(xué) 海洋科學(xué)與生物工程學(xué)院,山東 青島 266042)
分子生物學(xué)是在生物化學(xué)和遺傳學(xué)的基礎(chǔ)上誕生并迅速發(fā)展的一門學(xué)科,它的興起標(biāo)志著生物學(xué)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代。分子生物學(xué)主要從分子水平研究核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu),及其在遺傳信息和細(xì)胞信息傳遞中的作用等生命本質(zhì)問(wèn)題[1]。分子生物學(xué)學(xué)科日漸成熟,已經(jīng)滲入到生命科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域,尤其是在生物工程技術(shù)應(yīng)用比較廣泛的農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品和環(huán)保等領(lǐng)域提供了重要的理論基礎(chǔ),分子生物學(xué)課程也被列入高等院校生物工程專業(yè)的基礎(chǔ)必修課程。該門課程設(shè)立的目的是建立一個(gè)系統(tǒng)性強(qiáng)、能與國(guó)際接軌的分子生物學(xué)知識(shí)體系,使學(xué)生對(duì)該學(xué)科產(chǎn)生興趣,為今后投身生命科學(xué)的研究奠定基礎(chǔ),同時(shí)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行融會(huì)貫通的能力,培養(yǎng)具有誠(chéng)信品格和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)秀工程應(yīng)用型人才。不過(guò),分子生物學(xué)知識(shí)點(diǎn)較多,內(nèi)容較抽象,實(shí)踐性較強(qiáng),涉及技術(shù)面較廣[2],導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效果不是很理想,無(wú)法完全達(dá)到開(kāi)設(shè)分子生物學(xué)課程的目的。因此,開(kāi)展教學(xué)改革,制定行之有效的教學(xué)方案,是分子生物學(xué)專業(yè)課老師亟需解決的問(wèn)題。筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐,剖析了當(dāng)前分子生物學(xué)教學(xué)過(guò)程中存在的顯著問(wèn)題,提出了相應(yīng)的解決方案,期望在今后分子生物學(xué)課程的教學(xué)過(guò)程中取得更好的效果。
傳統(tǒng)教學(xué)方法是指針對(duì)應(yīng)試教育采用的“填鴨式”教學(xué)方式,這種教學(xué)模式雖然可以讓教師在較短時(shí)間內(nèi)灌輸給學(xué)生更多信息,從而滿足學(xué)校的考試和修滿畢業(yè)學(xué)分的要求。但需要注意的是,當(dāng)今社會(huì)是創(chuàng)新型社會(huì),社會(huì)發(fā)展更加迅速、知識(shí)結(jié)構(gòu)更加精細(xì)和具體,當(dāng)代大學(xué)生作為社會(huì)發(fā)展的中堅(jiān)力量,必須具備足夠的創(chuàng)新能力和扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)才能滿足社會(huì)發(fā)展的需求,從而成為一名合格的社會(huì)主義建設(shè)者。分子生物學(xué),作為生物學(xué)發(fā)展最前沿的課程之一,教學(xué)目的應(yīng)該是更加注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性,提高學(xué)生的綜合素質(zhì),而傳統(tǒng)教學(xué)方式越來(lái)越不能滿足這樣的要求,這就需要我們找出當(dāng)前教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題,從而有針對(duì)的進(jìn)行改革,這樣才能提升教學(xué)質(zhì)量??偨Y(jié)起來(lái),主要存在以下幾方面的問(wèn)題。
分子生物學(xué)是所有生物學(xué)科中最抽象的一門課程,不僅內(nèi)容抽象,信息量龐雜,而且新理論以及新技術(shù)也層出不窮[3]。從教學(xué)內(nèi)容上來(lái)看,分子生物學(xué)的授課以中心法則為主線,知識(shí)點(diǎn)主要包括細(xì)胞、蛋白、核酸、DNA 復(fù)制、RNA 轉(zhuǎn)錄、翻譯、基因表達(dá)與調(diào)控等。其中復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯以及基因表達(dá)與調(diào)控是重點(diǎn)難點(diǎn)[4]。因此,分子生物學(xué)包含的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)非常龐雜、零散,內(nèi)容抽象且知識(shí)點(diǎn)邏輯性較強(qiáng),學(xué)生比較難理解,如果前面知識(shí)不能及時(shí)消化,后續(xù)知識(shí)就更加難以接受。授課的另外一個(gè)特點(diǎn)是,內(nèi)容上與生物化學(xué)、遺傳學(xué)以及細(xì)胞生物學(xué)甚至是基因工程等課程存在很多的交叉,教學(xué)過(guò)程中在講授某些知識(shí)點(diǎn)時(shí),不可避免的要與這些課程關(guān)聯(lián)甚至重復(fù),這導(dǎo)致學(xué)生覺(jué)得這些知識(shí)點(diǎn)好像在其它課程中已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)了,屬于重復(fù)學(xué)習(xí),從而讓學(xué)生感到重點(diǎn)不夠明確。但實(shí)際上,同樣的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)在不同課程的教學(xué)過(guò)程中所強(qiáng)調(diào)的側(cè)重點(diǎn)是不一樣的,要求掌握程度也不一樣[5]。
所謂興趣是學(xué)習(xí)最好的老師,如果對(duì)一門課程不感興趣,只是機(jī)械刻板地接受信息,那么就無(wú)法真正地深入理解并掌握知識(shí)[6],所以,培養(yǎng)學(xué)生的興趣對(duì)分子生物學(xué)課程改革非常重要。分子生物學(xué)作為生物專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,與其它普修的基礎(chǔ)課程有著明顯的不同。首先,學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備存在很大的差異,普修的基礎(chǔ)課都是從高中甚至初中開(kāi)始學(xué)習(xí),學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備非常充足,知識(shí)點(diǎn)連貫,所以能夠很快的進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài),學(xué)習(xí)興趣也很濃厚,有利于接受新的知識(shí)。而分子生物學(xué)作為一門專業(yè)課程,內(nèi)容更加精細(xì)和具體,很多知識(shí)點(diǎn)是學(xué)生們以前沒(méi)有接觸到的,這就使得學(xué)習(xí)難度加大,很多學(xué)生在上課過(guò)程中會(huì)逐漸喪失學(xué)習(xí)興趣。其次,因?yàn)榉肿咏Y(jié)構(gòu)是“看不見(jiàn)摸不到”的,所以,分子生物學(xué)內(nèi)容非常抽象,比如在講授PCR反應(yīng)時(shí),學(xué)生就會(huì)因?yàn)橄胂蟛怀鼍唧w的反應(yīng)過(guò)程而難以理解,從而導(dǎo)致很多學(xué)生漸漸的對(duì)學(xué)科知識(shí)望文生畏。加之分子生物學(xué)理論內(nèi)容龐大復(fù)雜,要想使學(xué)生一直保持較高的學(xué)習(xí)興趣就更難了。
分子生物學(xué)課程專業(yè)性較強(qiáng),教師在授課過(guò)程中如何把抽象的知識(shí)點(diǎn)更加淺顯易懂地教授給學(xué)生,就顯得非常重要。分子生物學(xué)是研究微觀世界知識(shí)的一門學(xué)科,像基因的結(jié)構(gòu)和功能、遺傳信息的傳遞等知識(shí)點(diǎn),借助顯微鏡及實(shí)驗(yàn)操作也很難理解。傳統(tǒng)授課模式下,大部分都是照本宣科,教師寫(xiě)板書(shū),學(xué)生記筆記,即使有些教師借助圖片講述,學(xué)生也較難理解,這樣的模式不僅抽象,而且雙方缺乏互動(dòng),學(xué)生在這樣的教學(xué)活動(dòng)中只是被動(dòng)接收,完全體會(huì)不到參與感,這也是導(dǎo)致分子生物學(xué)教學(xué)效果不佳的重要因素。舉個(gè)例子,比如蛋白質(zhì)合成過(guò)程中氨基酸的進(jìn)位、轉(zhuǎn)位及肽鏈的延伸等過(guò)程,如果不借助圖片、錄像或者視頻等教學(xué)手段,教師很難講清楚,學(xué)生就很難理解。
分子生物學(xué)的發(fā)展日新月異,很多教材上面的內(nèi)容或者技術(shù)已經(jīng)落后,雖然能夠很好的傳遞基礎(chǔ)知識(shí),但是會(huì)與社會(huì)發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié),應(yīng)用性欠缺。舉例來(lái)說(shuō),像DNA測(cè)序技術(shù),很多教材里面還是Sanger DNA 測(cè)序法原理,在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)逐漸被二代、三代高通量測(cè)序技術(shù)替代。所以,在講述基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí),還要闡述新的技術(shù)和應(yīng)用,使得學(xué)生更能適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的需求。
實(shí)驗(yàn)操作是分子生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分,它與理論知識(shí)教授相輔相成,共同構(gòu)成了分子生物學(xué)的主體內(nèi)容[7]。理論知識(shí)是實(shí)驗(yàn)操作的指導(dǎo)要領(lǐng),而實(shí)驗(yàn)操作是理論知識(shí)的具體應(yīng)用,通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作,學(xué)生可以更加深入的了解課程內(nèi)容,促進(jìn)對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和吸收??偟膩?lái)講,分子生物學(xué)整個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)包括實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備,實(shí)驗(yàn)操作,實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交四個(gè)部分。通常在分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,學(xué)生往往只是參與實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交這兩個(gè)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備主要由主課老師和實(shí)驗(yàn)師完成,學(xué)生基本不參與,再加上缺乏有效的預(yù)習(xí),學(xué)生們?cè)趯?shí)驗(yàn)開(kāi)始前不能熟練的掌握整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作。在實(shí)驗(yàn)課上,學(xué)生會(huì)對(duì)所用的設(shè)備儀器感到很陌生,老師講解之后,學(xué)生會(huì)照著操作步驟機(jī)械式地完成實(shí)驗(yàn),但仍然不能深刻的記住整個(gè)過(guò)程,更不能將所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)過(guò)程結(jié)合起來(lái),從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果不佳。所以,學(xué)生在得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果之后也很難對(duì)自身實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出正確合理的分析。通常是做完實(shí)驗(yàn)后不知道自己做的什么,分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)又成為學(xué)生學(xué)習(xí)的一個(gè)難點(diǎn)。
教學(xué)以教材為基礎(chǔ),參照教學(xué)大綱的要求,結(jié)合科技發(fā)展現(xiàn)狀,加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)的收集力度,并將其有效融入教學(xué)體系內(nèi),優(yōu)化知識(shí)體系,擴(kuò)充教學(xué)內(nèi)容[8]。在向?qū)W生傳授更多的理論知識(shí)的同時(shí),確保教學(xué)內(nèi)容能夠一直符合時(shí)代的發(fā)展需求。教師要時(shí)刻關(guān)注本學(xué)科領(lǐng)域的最新的發(fā)展動(dòng)態(tài),對(duì)學(xué)生講述近期我國(guó)在生物學(xué)相關(guān)研究領(lǐng)域工作中取得的顯著性成果,比如針對(duì)新冠肺炎疫情新研發(fā)的核酸檢測(cè)技術(shù),可以在適當(dāng)?shù)恼鹿?jié)引入相應(yīng)的介紹,這樣的授課內(nèi)容更迎合現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展需求。又比如講基因敲除技術(shù)時(shí),可講授目前分子生物學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)-CRISP/Cas 9系統(tǒng)基因修飾技術(shù),這是極有可能獲得諾貝爾獎(jiǎng)的一項(xiàng)技術(shù)。向?qū)W生介紹這項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展前景會(huì)激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)勇于創(chuàng)新的熱情。在傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容中加入這些時(shí)代前沿的內(nèi)容,使學(xué)生產(chǎn)生更高的興趣的同時(shí),也間接告訴學(xué)生科學(xué)創(chuàng)新性的重要性和從事相關(guān)工作的重要價(jià)值。可按照OBE理念的要求重新制定教學(xué)大綱,有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科研能力。類似這樣的教學(xué)內(nèi)容的融入可以賦予課堂生動(dòng)的特點(diǎn),可向能力強(qiáng)的學(xué)生傳授更多的理論知識(shí),符合時(shí)代要求,有利于其多方面成長(zhǎng),向?qū)W生充分見(jiàn)證了分子生物學(xué)技術(shù)對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的重大貢獻(xiàn),為學(xué)生將來(lái)選擇職業(yè)提供一定的理論參考。
按照OBE理念[9],在課堂中利用不同的教學(xué)形式鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和提高團(tuán)隊(duì)合作的能力。傳統(tǒng)教學(xué)模式以教師講課為主,學(xué)生參與度不高,可嘗試將教學(xué)大綱內(nèi)容分為兩部分,教師講授教材中較難理解的部分,學(xué)生以小組為單位將教材中的較易理解的內(nèi)容在課外進(jìn)行材料收集和知識(shí)匯總,將相關(guān)的內(nèi)容做成PPT,在課堂上講授。每個(gè)小組講授一個(gè)專題,報(bào)告結(jié)束后,全班同學(xué)及授課教師可提問(wèn)題、提建議,報(bào)告同學(xué)就自己的理解進(jìn)行回答,授課教師會(huì)對(duì)各生的報(bào)告情況,如內(nèi)容的完整性、準(zhǔn)確性、答疑等項(xiàng)目進(jìn)行講評(píng)、補(bǔ)充。通過(guò)這種形式可使學(xué)生更好的理解知識(shí)點(diǎn),在問(wèn)答過(guò)程中也可讓授課教師更好的了解學(xué)生的掌握情況。
當(dāng)然,課堂交流的內(nèi)容不僅局限于教學(xué)大綱的內(nèi)容,還可以鼓勵(lì)學(xué)生介紹某一個(gè)科學(xué)問(wèn)題的最新的前沿技術(shù),這樣可以讓學(xué)生了解到分子生物學(xué)在實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用中發(fā)揮的巨大作用,從而使得學(xué)生加深對(duì)分子生物學(xué)的理解。這種課堂開(kāi)展討論的教學(xué)方式不僅能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,而且可以增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能動(dòng)性,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的掌握。除此之外,教師也可以結(jié)合自己的相關(guān)研究方向,在課堂上講述最新的研究成果,給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶入新鮮內(nèi)容,以期獲得更好的教學(xué)效果,從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。教師在講解某個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)可以結(jié)合自己的科研成果,具體講解自己科研過(guò)程中用到了哪些理論知識(shí),遇到了哪些問(wèn)題以及如何運(yùn)用理論知識(shí)解決這些問(wèn)題等。教師通過(guò)講解自己的親身經(jīng)歷,既可以讓學(xué)生更容易理解相關(guān)理論知識(shí),又能提高他們運(yùn)用這些知識(shí)去解決問(wèn)題的能力,從而使學(xué)生加深對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。
分子生物學(xué)內(nèi)容較抽象,多媒體信息技術(shù)發(fā)展迅速,可有針對(duì)性、有選擇地利用科研動(dòng)畫(huà)進(jìn)行輔助教學(xué)。例如PCR反應(yīng)過(guò)程、信使RNA剪切、ELISA技術(shù)等內(nèi)容單靠教師講解和圖片展示不能使學(xué)生完全掌握,可以利用動(dòng)畫(huà)的形式輔助講解。動(dòng)畫(huà)不僅可以清晰明了地展示原本抽象的反應(yīng)過(guò)程,調(diào)動(dòng)學(xué)生參與分子生物學(xué)課程學(xué)習(xí)的積極性,還可以組織學(xué)生結(jié)合課程內(nèi)容自主參與動(dòng)畫(huà)、視頻的搜索。動(dòng)畫(huà)教學(xué)已經(jīng)逐漸成為分子生物學(xué)教學(xué)的重要輔助手段,使學(xué)生由被動(dòng)的學(xué)習(xí)變成主動(dòng)地參與,從而豐富了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的資源。
隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的出現(xiàn),微課和雨課堂混合式教學(xué)模式逐漸在高校教學(xué)中廣泛應(yīng)用。微型視頻網(wǎng)絡(luò)課程簡(jiǎn)稱微課。微課與完整的在線教學(xué)視頻不一樣,它相對(duì)較短,時(shí)間通常控制在 8~12 min,內(nèi)容一般是對(duì)課程重點(diǎn)、難點(diǎn)和考點(diǎn)的詳細(xì)講解。例如DNA復(fù)制過(guò)程這個(gè)知識(shí)點(diǎn),可以設(shè)計(jì)成視頻,將原本抽象的知識(shí)具體化和形象化,以更加直觀的方式展示出來(lái),能夠使學(xué)生加深印象。雨課堂是由學(xué)堂在線與清華大學(xué)在線教育辦公室共同研發(fā)的智慧教學(xué)工具[10],可以安裝到計(jì)算機(jī)、移動(dòng)設(shè)備等各種設(shè)備上,協(xié)助教師完成教學(xué)活動(dòng)。教師在使用雨課堂的同時(shí)可以選擇搭配各種功能,使得課前—課上—課后可以有機(jī)聯(lián)系起來(lái)。相比其它的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)形式,雨課堂具有顯著的優(yōu)勢(shì),教師可以隨時(shí)發(fā)布公告,課前推送重要知識(shí)點(diǎn)和最新科研研究進(jìn)展,例如新冠肺炎核酸檢測(cè)原理和相關(guān)最新研究進(jìn)展,可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,也更好的將學(xué)生帶入所學(xué)知識(shí)點(diǎn)中。課上學(xué)生可利用彈幕功能隨時(shí)提問(wèn),教師可以開(kāi)啟隨堂測(cè)驗(yàn),及時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況,還可以對(duì)整個(gè)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和評(píng)估。課后教師可以布置作業(yè),學(xué)生可在電腦上完成,方便教師隨時(shí)了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。我們也可以將微課融入雨課堂教學(xué)過(guò)程中,在課前和課后進(jìn)行推送,便于學(xué)生在預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)時(shí)觀看,這樣的學(xué)習(xí)更直觀,也可以達(dá)到合理利用和分配學(xué)習(xí)時(shí)間的目的。所以,將微課和雨課堂相結(jié)合應(yīng)用于內(nèi)容較為抽象的分子生物學(xué)課程中,會(huì)大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,拓展學(xué)生的知識(shí)面,更重要的是增加學(xué)生學(xué)習(xí)的效率和加深學(xué)生的記憶,從而使得整個(gè)教學(xué)效果有所提升。
分子生物學(xué)教學(xué)通常是課堂教學(xué)搭配實(shí)驗(yàn)教學(xué)一起進(jìn)行,通過(guò)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生更好的理解基礎(chǔ)知識(shí),乃至做到融會(huì)貫通。要讓學(xué)生充分參與到實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作中和操作過(guò)程中,以了解整個(gè)實(shí)驗(yàn)的來(lái)龍去脈。可以嘗試使用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室,讓學(xué)生充分利用虛擬教學(xué)系統(tǒng)預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)。例如,在進(jìn)行分子實(shí)驗(yàn)如提取DNA、RNA,基因克隆,酶切,載體構(gòu)建等實(shí)驗(yàn)時(shí),可制作相應(yīng)的模擬場(chǎng)景,實(shí)驗(yàn)課之前教師指導(dǎo)下組織學(xué)生觀看虛擬實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)錄像,運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件進(jìn)行模擬訓(xùn)練。通過(guò)這種方式,學(xué)生可以提前預(yù)習(xí)并獲得直觀的感受,從而使得學(xué)生對(duì)復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)流程記憶深刻,也能理解抽象的概念。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,盡量做到讓學(xué)生們獨(dú)立完成自己的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)設(shè)置要盡量使學(xué)生們體會(huì)到實(shí)驗(yàn)成功的喜悅和成就感,從而達(dá)到提高學(xué)生的動(dòng)手能力和科技創(chuàng)新能力的目的。
課程教學(xué)質(zhì)量事關(guān)人才培養(yǎng)質(zhì)量,分子生物學(xué)是生物工程專業(yè)最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一,因此,提高分子生物學(xué)的教學(xué)質(zhì)量對(duì)于培養(yǎng)高質(zhì)量生物工程專業(yè)人才至關(guān)重要。分子生物學(xué)的課程教學(xué),需要改變傳統(tǒng)的課程模式,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性,從而提高分子生物學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。因此,教師們?nèi)沃囟肋h(yuǎn),要去不斷探索學(xué)科教學(xué)理念,不斷提高自身業(yè)務(wù)素質(zhì),不斷探索、實(shí)踐、總結(jié),把課程教學(xué)工作開(kāi)展的更生動(dòng)、更有效,為社會(huì)培養(yǎng)更多高素質(zhì)的專業(yè)人才。