案例教學(xué)在專業(yè)學(xué)位研究生現(xiàn)代生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)課程中的應(yīng)用實(shí)踐

楊麗萍， 秦超彬， 楊國(guó)坤， 常緒路， 閆 瀟， 聶國(guó)興?

(河南師范大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院， 河南新鄉(xiāng)453007)

我國(guó)研究生教育經(jīng)歷了近40年發(fā)展之后，1978年取得了豐碩成果，但隨著時(shí)代發(fā)展，在新時(shí)代，人才培養(yǎng)目標(biāo)產(chǎn)生變化。因此教育部提出，研究生教育將進(jìn)行深化改革，以適應(yīng)培養(yǎng)要求[1]。研究生教育改革主要強(qiáng)化以下幾個(gè)轉(zhuǎn)變方向：首先是從培養(yǎng)數(shù)量到培養(yǎng)質(zhì)量的轉(zhuǎn)變；第二，是從學(xué)術(shù)型向?qū)W術(shù)、專業(yè)型協(xié)調(diào)發(fā)展的轉(zhuǎn)變；第三，強(qiáng)調(diào)知識(shí)學(xué)習(xí)、能力學(xué)習(xí)同等重要；第四，人才培養(yǎng)評(píng)價(jià)強(qiáng)調(diào)學(xué)校表現(xiàn)和職業(yè)發(fā)展能力并重。專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦幼⒅貙I(yè)實(shí)踐能力的培養(yǎng)及后續(xù)的個(gè)人適應(yīng)能力與個(gè)人發(fā)展?jié)摿?。為適應(yīng)這一要求，教育部又提出加強(qiáng)案例教學(xué)在專業(yè)學(xué)位研究生主干課程中實(shí)踐的若干意見(jiàn)。在這一背景下，完善專業(yè)學(xué)位研究生課程案例庫(kù)十分必要，可為后續(xù)開(kāi)展案例教學(xué)、實(shí)現(xiàn)專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)目標(biāo)提供有力支撐。

現(xiàn)代生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)是水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)研究生必修課之一，是一門以分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的綜合性課程，具有極強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性。因此，總結(jié)歸納現(xiàn)代生物學(xué)相關(guān)案例，構(gòu)建教學(xué)案例庫(kù)，并將其應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)學(xué)位研究生課程教學(xué)，將促進(jìn)專業(yè)學(xué)位研究生掌握現(xiàn)代生物學(xué)相關(guān)技術(shù)，提升執(zhí)行論文過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，有助于提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量。研究成果更有助于豐富中國(guó)專業(yè)學(xué)位教學(xué)案例庫(kù)資源。

1 國(guó)內(nèi)外建設(shè)概況

案例教學(xué)（Case-based teaching，CBT）是一種引導(dǎo)式教學(xué)方法。通過(guò)教師的引導(dǎo)，學(xué)生有目的有意識(shí)的查找、閱讀相關(guān)案例，并對(duì)案例進(jìn)行初步思考與分析，隨后通過(guò)課堂討論方式交流個(gè)人的領(lǐng)會(huì)情況。在教學(xué)過(guò)程中，將鍛煉學(xué)生的協(xié)作精神、促進(jìn)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)知識(shí)的整合、培養(yǎng)學(xué)生內(nèi)在和外在的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、鼓勵(lì)學(xué)生自我反思和批判性反思、允許學(xué)生通過(guò)整合知識(shí)與實(shí)踐進(jìn)行科學(xué)探究。案例教學(xué)是在二十世紀(jì)由哈佛法律學(xué)者克里斯托弗首創(chuàng)，根據(jù)法學(xué)提出和發(fā)展起來(lái)的。這種教學(xué)方法不同于其他教學(xué)方法的是，教師在教學(xué)中，對(duì)有關(guān)問(wèn)題不提出自己的意見(jiàn)[2]。但是，教師鼓勵(lì)學(xué)生為每個(gè)案例提出問(wèn)題和解決方案。隨后，案例教學(xué)逐漸應(yīng)用于科學(xué)、醫(yī)學(xué)、公共衛(wèi)生、商業(yè)、及人文學(xué)科等領(lǐng)域。隨著案例教學(xué)的蓬勃發(fā)展，案例庫(kù)及案例中心也逐漸增多。其中，中國(guó)專業(yè)學(xué)位教學(xué)案例中心平臺(tái)的建立，為廣大教師和學(xué)生提供了一個(gè)重要的公共交流平臺(tái)，這一平臺(tái)宗旨是“成本分擔(dān)，公益為主”。2020年，中國(guó)專業(yè)學(xué)位案例中心圍繞“新冠肺炎疫情防控”開(kāi)展了主題案例專項(xiàng)征集工作，共收集案例54個(gè)。然而在水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)中，案例教學(xué)應(yīng)用報(bào)道的比較少。西北農(nóng)林科技大學(xué)王立新開(kāi)展了“基于提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性的水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)課程教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐”研究的教改項(xiàng)目，該項(xiàng)目的宗旨體現(xiàn)了案例教學(xué)的目的，即提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。我國(guó)2013年5月建立中國(guó)專業(yè)學(xué)位教學(xué)案例中心，至今已有7年時(shí)間。以“生物”為關(guān)鍵詞進(jìn)行搜索，共有35條記錄，來(lái)源于林業(yè)大學(xué)、農(nóng)業(yè)大學(xué)、師范大學(xué)、工業(yè)大學(xué)、科技大學(xué)等多家院校。目前，尚缺乏分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)相關(guān)課程案例的建設(shè)。

2 現(xiàn)代生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)課程特點(diǎn)

現(xiàn)代生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)課程是河南師范大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院研究生的專業(yè)必修課程。該課程主要包括分子生物學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。分子生物學(xué)的基本理論的建立與發(fā)展都是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作，去理解實(shí)驗(yàn)背后的科學(xué)理論，從而促進(jìn)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的掌握。該課程主要包括實(shí)驗(yàn)室安全基本防護(hù)知識(shí)、分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、功能分區(qū)以及常用分子生物學(xué)儀器情況等?；緦?shí)驗(yàn)技術(shù)包括DNA提取、RNA提取、熒光定量PCR、蛋白質(zhì)表達(dá)與純化等。

3 現(xiàn)代生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)案例庫(kù)建設(shè)

現(xiàn)代生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)是一門以分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的綜合性實(shí)驗(yàn)課程，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科[3]。案例庫(kù)編寫過(guò)程嚴(yán)格圍繞專業(yè)研究生培養(yǎng)目標(biāo)和課程教學(xué)要求[4-5]，通過(guò)成立案例編寫小組，組內(nèi)成員交流討論，圍繞現(xiàn)代生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中的核心問(wèn)題重點(diǎn)編寫系列案例，以供水產(chǎn)專業(yè)學(xué)位研究生教學(xué)使用，并在教學(xué)中實(shí)施案例教學(xué)，取得了較好的教學(xué)效果。

本課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行按照功能模塊兒建設(shè)，分別為DNA發(fā)現(xiàn)史及其操作技術(shù)，熒光定量PCR技術(shù)，目的基因克隆及序列分析技術(shù)，核酸-蛋白相互作用，蛋白質(zhì)印跡法，蛋白的分離純化與鑒定，目的蛋白表達(dá)與純化，RNA干擾，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)研究技術(shù)與策略，細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)十部分內(nèi)容[6]。

學(xué)生搜集案例后，即進(jìn)行案例教學(xué)。具體要求如下：開(kāi)課前一周將案例材料發(fā)給學(xué)生，布置預(yù)習(xí)任務(wù)，對(duì)背景進(jìn)行資料查閱?；氐秸n程，教師將組織學(xué)生分析案例，然后針對(duì)典型案例進(jìn)行討論、交流。課堂教學(xué)中，教師梳理案例教學(xué)相關(guān)內(nèi)容，提出案例的總體思路。教師完成課程講解，隨后，學(xué)生進(jìn)行組內(nèi)討論。學(xué)生要求每人總結(jié)自己的學(xué)習(xí)成果，并提出問(wèn)題。討論環(huán)節(jié)結(jié)束后，每組選派代表對(duì)本組的討論結(jié)果進(jìn)行匯報(bào)與提問(wèn)。教師對(duì)學(xué)生提出的難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行剖析，多層次、多角度進(jìn)行解答。最后一部分是對(duì)案例教學(xué)相關(guān)知識(shí)的認(rèn)識(shí)得到深化與提升。教師對(duì)現(xiàn)代生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)和理論知識(shí)提出更深層次的問(wèn)題，學(xué)生需要作答。教師通過(guò)學(xué)生搜集案例情況、參與討論情況、總結(jié)匯報(bào)情況和回答問(wèn)題情況給予綜合評(píng)價(jià)。通過(guò)案例教學(xué)的實(shí)施，在綜合評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，教師可充分了解學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握情況及整體教學(xué)實(shí)施效果。

4 現(xiàn)代生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)案例庫(kù)應(yīng)用前景

在現(xiàn)代生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)授課過(guò)程中使用案例教學(xué)，可以解決時(shí)間、空間、人員和經(jīng)費(fèi)限制問(wèn)題，能夠?qū)?fù)雜的操作性實(shí)驗(yàn)課程轉(zhuǎn)換為模擬操作討論課程，使得該專業(yè)研究生在準(zhǔn)備案例、設(shè)計(jì)案例和研討案例過(guò)程中，充分發(fā)揮個(gè)人能動(dòng)性，搜集、分析和研討實(shí)驗(yàn)案例的每一個(gè)細(xì)節(jié)，達(dá)到教學(xué)目的。此外，建立的案例庫(kù)可以為建設(shè)專業(yè)實(shí)踐平臺(tái)提供重要資源，有助于水產(chǎn)專業(yè)學(xué)位研究生快速掌握最新生物學(xué)研究方法，并將其應(yīng)用于水產(chǎn)動(dòng)物相關(guān)研究中。案例庫(kù)有助于學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)多種終端自主學(xué)習(xí)，技能訓(xùn)練。實(shí)現(xiàn)終身學(xué)習(xí)，促進(jìn)職業(yè)成長(zhǎng)。

案例庫(kù)的建設(shè)與應(yīng)用對(duì)教師隊(duì)伍的成長(zhǎng)也有積極作用。案例教學(xué)方式是一種引導(dǎo)式教學(xué)，通過(guò)教師的引導(dǎo)，學(xué)生的參與，形成教學(xué)相長(zhǎng)的效果。通過(guò)交流學(xué)習(xí)，可提升案例教學(xué)水平，豐富案例庫(kù)建設(shè)。此外，教師在與其他高校教師開(kāi)展教學(xué)研討會(huì)議時(shí)，可就案例教學(xué)實(shí)施方案、實(shí)施效果、已收集的案例庫(kù)種類、數(shù)目、典型案例等情況進(jìn)行交流或進(jìn)行教學(xué)資源的互換，從而加強(qiáng)學(xué)校之間的教學(xué)合作，促進(jìn)教學(xué)水平的提升。

5 現(xiàn)代生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)案例庫(kù)建設(shè)的意義

5.1 有利于掌握科學(xué)發(fā)展的規(guī)律

現(xiàn)代生物學(xué)的發(fā)展歷史，是科學(xué)家對(duì)生命本質(zhì)認(rèn)識(shí)的過(guò)程。從1940年開(kāi)始，生物科學(xué)家在化學(xué)科學(xué)家、物理科學(xué)家等的幫助下，團(tuán)結(jié)奮斗，終于解析了DNA的結(jié)構(gòu)。這一發(fā)現(xiàn)開(kāi)啟了生物學(xué)研究的新時(shí)代，傳統(tǒng)生物學(xué)開(kāi)始利用這一新手段，從組織學(xué)、細(xì)胞學(xué)、解剖學(xué)、胚胎學(xué)、遺傳學(xué)及生理學(xué)等各領(lǐng)域揭秘生命的奧妙。沃森、克里克和威爾金斯因解析DNA結(jié)構(gòu)一起分享了1962年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。但對(duì)遺傳物質(zhì)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，離不開(kāi)多名科學(xué)家的集體貢獻(xiàn)。1928年，英國(guó)的細(xì)菌學(xué)家弗雷德里克·格里菲斯通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，存在于熱滅活的肺炎雙球菌中的一種遺傳物質(zhì)，可使含有它的粗糙外表的活體細(xì)菌發(fā)生遺傳性變化，他將此現(xiàn)象稱為轉(zhuǎn)化。1951年倫敦大學(xué)富蘭克林獲得了清晰B型DNA的X射線晶體衍射照片，為沃森和克里克得出DNA為雙螺旋結(jié)構(gòu)提供了直接證據(jù)。進(jìn)一步梳理DNA結(jié)構(gòu)和破譯后的遺傳密碼信息，克里克首先提出“中心法則”（1957年），生命體的遺傳信息由DNA序列中ATCG等脫氧核苷酸的排列次序決定。

DNA結(jié)構(gòu)解析案例教學(xué)的應(yīng)用，首先，可使學(xué)生掌握自然科學(xué)發(fā)展的普遍規(guī)律，實(shí)驗(yàn)的順利開(kāi)展與正確理論的提出是統(tǒng)一的；其次，使學(xué)生懂得科學(xué)的發(fā)展通過(guò)學(xué)術(shù)爭(zhēng)論、充分的交流而不斷推進(jìn)；第三，科學(xué)的發(fā)展是逐步由點(diǎn)點(diǎn)滴滴小的變化到質(zhì)的飛躍的過(guò)程；最后，讓學(xué)生明白科學(xué)是一個(gè)整體，科學(xué)發(fā)現(xiàn)離不開(kāi)多領(lǐng)域科學(xué)家的共同貢獻(xiàn)。

5.2 有利于促進(jìn)對(duì)交叉學(xué)科的認(rèn)識(shí)

現(xiàn)代生物學(xué)已全面滲透到細(xì)胞生物學(xué)和神經(jīng)生物學(xué)的發(fā)展領(lǐng)域，科學(xué)家對(duì)膜內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)、離子通道的分子結(jié)構(gòu)、功能特性及轉(zhuǎn)運(yùn)方式的認(rèn)識(shí)加深。對(duì)自然界生物的認(rèn)識(shí)、闡明改造離不開(kāi)分子遺傳學(xué)。DNA分子標(biāo)簽已被應(yīng)用于物種分類和進(jìn)化研究，結(jié)合物種形態(tài)特征、生理特征，探討生物間的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近。分子生物學(xué)的發(fā)展揭秘了生命本質(zhì)，即高度有序性和一致性，是人類在認(rèn)識(shí)論上的重大飛躍。生命活動(dòng)的一致性，決定了下一個(gè)世紀(jì)的生物學(xué)將是統(tǒng)一生物學(xué)，即所有學(xué)科進(jìn)行分子水平的研究[7]。近六年來(lái)，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)有4次發(fā)給生物學(xué)家（2020，CRISP基因組編輯方法；2018年，酶的定向進(jìn)化與多肽和抗體的噬菌體展示技術(shù)方面；2017年，冷凍顯微術(shù)領(lǐng)域；2015年，DNA修復(fù)方面所做出的卓越貢獻(xiàn)）?，F(xiàn)代生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)與生物化學(xué)、生物物理學(xué)關(guān)系十分密切。大量化學(xué)、物理工作者進(jìn)入生物學(xué)領(lǐng)域，將有力推動(dòng)生物學(xué)科的發(fā)展。

案例教學(xué)的實(shí)施，可幫助學(xué)生將現(xiàn)代生物學(xué)歷史事件的重要發(fā)現(xiàn)等概念內(nèi)化，并啟發(fā)學(xué)生思考，提出問(wèn)題和提供相應(yīng)解決方案。案例庫(kù)的建設(shè)對(duì)于研究生的培養(yǎng)和教學(xué)質(zhì)量的提高有重要意義。