案例小組討論在分子生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用與學(xué)生獲得感調(diào)查

石 犇,姬俊華

(洛陽理工學(xué)院 環(huán)境工程與化學(xué)學(xué)院，河南 洛陽 471023)

把高校專業(yè)課建設(shè)成“金課”是新時代高校教育改革的重要主題?！斗肿由飳W(xué)》是生物技術(shù)專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是在分子水平上研究生命現(xiàn)象的前沿科學(xué)。通過本課程的學(xué)習(xí)可以使學(xué)生掌握復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等生命過程中重要生物大分子的作用機(jī)制，掌握遺傳信息的表達(dá)及調(diào)節(jié)控制等內(nèi)容。使學(xué)生能夠開展基礎(chǔ)分子生物學(xué)實驗，了解分子生物學(xué)的發(fā)展方向和應(yīng)用前景，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)其它專業(yè)課打下基礎(chǔ)。增加授課內(nèi)容的導(dǎo)向性、前沿性和實踐性是提高學(xué)生獲得感、打造金課的路徑之一。本研究使用的案例小組討論教學(xué)法將案例教學(xué)與小組教學(xué)結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生以案例為中心分析和解決問題的能力。

1 教學(xué)對象與方法

1.1 教學(xué)對象

洛陽理工學(xué)院2015、2016級統(tǒng)招大學(xué)三年級生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生137人，入校隨機(jī)分班。其中對照組82人，實驗組55人。

1.2 教學(xué)方法

選擇科學(xué)出版社出版，趙亞華主編的《分子生物學(xué)精要》作為課本，按照大綱要求進(jìn)行授課。對照組按照課本的結(jié)構(gòu)順序和知識點(diǎn)的邏輯順序進(jìn)行授課，中間穿插提問和答疑，對重點(diǎn)知識留作業(yè)進(jìn)行鞏固和加強(qiáng)。實驗組在此基礎(chǔ)上要求學(xué)生查找案例資料，進(jìn)行無組長小組討論，記錄討論結(jié)果并進(jìn)行陳述，小組間互相補(bǔ)充完善討論結(jié)果和理由。老師對討論進(jìn)行補(bǔ)充并引申相關(guān)知識點(diǎn)，指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)相關(guān)知識分析實驗流程和關(guān)鍵技術(shù)。小組成員的組成隨機(jī)決定，使每個小組存在觀點(diǎn)的多樣性和能力的差異。同時通過"學(xué)習(xí)通"軟件對學(xué)生自主學(xué)習(xí)的過程進(jìn)行監(jiān)督，對案例相關(guān)的問題進(jìn)行答疑。通過和學(xué)生的互動對教學(xué)內(nèi)容及時改進(jìn)。實驗組的討論案例包括：PCR檢測HCV病毒含量、擬南芥RPK激酶的原核表達(dá)、OsMPK6基因敲除、腫瘤的基因靶向治療等[1]。下面以擬南芥RPK激酶原核表達(dá)案例進(jìn)行說明：

由于分子生物學(xué)實驗的重點(diǎn)是核酸實驗和蛋白實驗，原核表達(dá)是核酸和蛋白實驗的綜合體，涵蓋了很多基本實驗內(nèi)容，是學(xué)生學(xué)習(xí)在復(fù)雜實驗中應(yīng)用分子生物學(xué)原理的較好案例。擬南芥RPK基因原核表達(dá)包括流程規(guī)劃、引物設(shè)計、核酸提取、PCR、連接、轉(zhuǎn)化、陽性克隆篩選、提質(zhì)粒、誘導(dǎo)表達(dá)和純化蛋白等多項內(nèi)容。首先需要使用Primer等軟件設(shè)計正確的的引物，提取核酸，克隆并獲得含重組表達(dá)質(zhì)粒的菌種。然后誘導(dǎo)RPK激酶基因表達(dá)，純化蛋白，跑膠。案例的步驟環(huán)環(huán)相扣，內(nèi)容相互遞進(jìn)。原核表達(dá)的蛋白質(zhì)是很多實驗的基礎(chǔ)材料，可以進(jìn)一步做出抗體，檢測免疫原性，檢測蛋白表達(dá)水平。

在以上案例的討論過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)原核生物和真核生物基因結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，分析不同生物基因轉(zhuǎn)錄和翻譯的方式，結(jié)合所學(xué)的其它分子生物學(xué)知識，分組討論核酸提取、引物擴(kuò)增、酶切連接、誘導(dǎo)表達(dá)等階段應(yīng)該采取的策略和需要注意的事項。比如提RNA還是DNA？引物如何引入酶切位點(diǎn)？進(jìn)行一次克隆還是二次克隆？基因兩端酶切位點(diǎn)類型是否應(yīng)該統(tǒng)一？如何選取限制性內(nèi)切酶能夠方便實驗進(jìn)行？大腸桿菌的密碼子偏好對實驗會有什么影響？誘導(dǎo)表達(dá)溫度控制的要點(diǎn)是什么？學(xué)生發(fā)言、討論后進(jìn)行總結(jié)，并寫成案例分析報告。

1.3 考核方式和效果評估

按照教學(xué)大綱的規(guī)劃和要求，考核講授過的重點(diǎn)內(nèi)容。課程綜合成績包括形成性評價(平時成績)和結(jié)果性評價(期末成績)，形成性評價(平時成績)占40%，結(jié)果性評價(期末考試)占60%。形成性評價主要包括作業(yè)(20%)和研討提問(20%)。期末考試采用閉卷方式，題型包括：填空題、選擇題、判斷題、簡答題和論述題。滿分100分，折算60%計入綜合成績。

調(diào)查采用的是自編的《分子生物學(xué)課程獲得感問卷》，共有10個問題，對應(yīng)10個章節(jié)的學(xué)習(xí)獲得感，章節(jié)分別為核酸的結(jié)構(gòu)與功能、基因與基因組的結(jié)構(gòu)和功能、DNA的復(fù)制、DNA的損傷修復(fù)和基因突變、DNA的重組與轉(zhuǎn)座、RNA的轉(zhuǎn)錄、RNA轉(zhuǎn)錄后的剪接和加工、蛋白質(zhì)翻譯、原核生物基因表達(dá)調(diào)控、真核生物基因表達(dá)調(diào)控。學(xué)生需要回答每個問題的獲得感。有獲得感的回答記1分，無獲得感記0分。

對照組和實驗組綜合成績、論述類題目成績和獲得感評價用t檢驗，及格率、優(yōu)良率用χ2檢驗，采用SPSS16統(tǒng)計軟件進(jìn)行計算，檢驗水平P<0.05。

2 教學(xué)結(jié)果

2.1 綜合平均成績比較

對照組和實驗組平均綜合成績?yōu)?5.4分和82.6分。t測驗顯示，對照組和實驗組的差異達(dá)到顯著性水平。結(jié)果見表1。

表1 對照組和實驗組平均成績Table 1 The average score obtained by control group and experimental group

2.2 成績及格率比較

對照組73人及格，及格率為89.0%；實驗組及格人數(shù)51，及格率為92.7%。χ2檢驗顯示，對照組和實驗組的差異未達(dá)到顯著性水平。結(jié)果見表2。

表2 對照組和實驗組及格率Table 2 The pass rate of control group and experimental group

2.3 成績優(yōu)良率比較

考試成績在80分以上為優(yōu)良，對照組成績優(yōu)良人數(shù)為36人，優(yōu)良率為43.9%；實驗組成績優(yōu)良人數(shù)為32人，優(yōu)良率為58.2%。χ2檢驗顯示，對照組和實驗組的差異達(dá)到顯著性水平。結(jié)果見表3。

表3 對照組和實驗組優(yōu)良率Table 3 The rate of excellent and good of control group and experimental group

2.4 論述類題目學(xué)生平均成績比較

以“通過基因敲除手段如何研究G-6PD引起的小鼠急性血管溶血”為論述題，分析案例小組討論教學(xué)法是否有助于學(xué)生使用分子生物學(xué)基本原理解決復(fù)雜實驗問題。論述題滿分20分，對照組和實驗組平均分結(jié)果為11.3分和16.9分。t測驗顯示，對照組和實驗組的差異達(dá)到顯著性水平。結(jié)果見表4。

表4 論述類題目學(xué)生平均成績Table 4 The average score of essay questions obtained by control group and experimental group

2.5 學(xué)生各章獲得感比較

案例小組討論教學(xué)法應(yīng)用后，調(diào)查了學(xué)生各章學(xué)習(xí)內(nèi)容的獲得感。t測驗顯示，對照組和實驗組對6個章的學(xué)習(xí)獲得感差異達(dá)到顯著性水平。這6章分別為： DNA的復(fù)制、DNA的損傷修復(fù)和基因突變、RNA的轉(zhuǎn)錄、RNA轉(zhuǎn)錄后的剪接和加工、蛋白質(zhì)翻譯、原核生物的基因表達(dá)調(diào)控。對于核酸的結(jié)構(gòu)與功能、基因與基因組的結(jié)構(gòu)和功能、DNA的重組與轉(zhuǎn)座、真核生物的基因表達(dá)調(diào)控這4個章，對照組和實驗組的差異未達(dá)到顯著性水平。結(jié)果見表5。

表5 學(xué)生各章獲得感得分Table 5 Students' sense of acquisition of each chapter

3 討論

分子生物學(xué)是生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是在分子水平上研究生命現(xiàn)象的前沿科學(xué)。通過本課程的學(xué)習(xí)可以使學(xué)生掌握基因組和基因的結(jié)構(gòu)功能、基因的復(fù)制、表達(dá)、調(diào)控等基礎(chǔ)知識和基本規(guī)律；掌握基因擴(kuò)增、連接、轉(zhuǎn)化、陽性克隆鑒定等基本分子生物學(xué)實驗技術(shù)；能夠運(yùn)用分子生物學(xué)知識解釋實驗現(xiàn)象并分析實驗數(shù)據(jù)。分子生物學(xué)課程可以使學(xué)生了解分子生物學(xué)的發(fā)展方向和應(yīng)用前景，了解分子生物學(xué)基本原理和技術(shù)在復(fù)雜實驗中的應(yīng)用。也為學(xué)生從事核酸、蛋白相關(guān)的流程設(shè)計、產(chǎn)品開發(fā)、質(zhì)量控制、分析檢驗和診斷等工作，積累理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗。由于課程本身具有較強(qiáng)的理論難度，對學(xué)生來說需要積極參與才能有較好的學(xué)習(xí)效果。通過案例小組討論的方式改革分子生物學(xué)的教學(xué)方法可以幫助學(xué)生對知識點(diǎn)進(jìn)行充分討論，及時解決學(xué)習(xí)過程中的困難，保持學(xué)習(xí)的熱情，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。本次研究結(jié)果顯示：實驗組的平均成績和優(yōu)良率顯著優(yōu)于對照組，不及格率低于對照組，但處于同一水平。說明案例討論教學(xué)法的效果主要體現(xiàn)在使學(xué)生學(xué)習(xí)更加深入和在原有水平上進(jìn)行提高。案例討論教學(xué)法也提高了學(xué)生論述類大題的成績，幫助學(xué)生掌握需要分情況討論、綜合考慮的知識難點(diǎn)。案例小組討論式教學(xué)法將知識點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)案例，將聽教師講授轉(zhuǎn)變?yōu)樗伎己笥懻摚瑢⒗蠋煘橹行霓D(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生為中心[2]，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和學(xué)習(xí)積極性，也進(jìn)一步向教師傳導(dǎo)壓力，驅(qū)動教師積極迅速地對學(xué)生的討論、意見進(jìn)行反應(yīng)，更加充分完善地備課。

獲得感評價體現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的滿意度，實現(xiàn)了從學(xué)生的角度出發(fā)對教學(xué)效果進(jìn)行評價，也體現(xiàn)了課程成績以外看不見的“收獲”。本研究中獲得感提高的章節(jié)內(nèi)容大多在案例中有所體現(xiàn)，學(xué)生們在討論的過程中用心思考，反復(fù)討論，顯著提高了知識點(diǎn)掌握的牢固程度，增強(qiáng)了提高自己專業(yè)能力的信心。說明了案例小組討論教學(xué)法有助于以學(xué)生為中心開展教學(xué)活動。

小組討論的過程盡量使所有同學(xué)都能參與其中，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)調(diào)溝通的能力也是專業(yè)能力培養(yǎng)的重要目的。每個學(xué)生都需要積極參加，每組陳述后隨機(jī)挑選其它小組成員補(bǔ)充，使安靜不語者也有表達(dá)的機(jī)會，使每個同學(xué)的表現(xiàn)和其他小組成員聯(lián)系在一起，和小組成績聯(lián)系在一起。在討論的過程中明確說明同學(xué)們既要在“幕后”——收集資料、整理資料，也要在“臺前”——進(jìn)行陳述和發(fā)言[3]。案例小組討論教學(xué)對學(xué)生團(tuán)隊意識的培養(yǎng)也起到較好的促進(jìn)作用[4-5]。案例小組討論教學(xué)中學(xué)生討論的結(jié)果和提出的問題經(jīng)過記錄，可以反饋給學(xué)生和老師作為參考，對長期提高教學(xué)水平也將起到促進(jìn)作用。

案例小組討論教學(xué)法適用于有一定知識儲備的高校學(xué)生，可以促進(jìn)他們搜集資料、獨(dú)立思考、對問題進(jìn)行綜合分析。高校教師視野寬廣，經(jīng)驗豐富，具備幫助學(xué)生、指導(dǎo)學(xué)生的能力。案例小組討論教學(xué)法順應(yīng)了以學(xué)生為中心的教學(xué)模式改革，有利于教學(xué)活動的持續(xù)改進(jìn)，也顯著提高了學(xué)生學(xué)習(xí)效果，同時對其它專業(yè)課的教學(xué)方式改革也有一定的借鑒意義。