關于分子生物學課程教學改革的思考

周松林，劉 暢，鄭夢茹，曹倩倩

（南通大學教育部神經再生重點實驗室，江蘇 226001）

分子生物學是一門以研究核酸、蛋白等生物大分子結構、功能以及相互作用為主要內容的基礎學科[1-2]，其研究方法和技術是現代醫(yī)學和生命科學強有力的技術支撐。我國醫(yī)學院校和生命科學專業(yè)自20世紀90年代開始，逐漸在本科生和研究生中開設分子生物學課程。近年來，雖然對分子生物學課程的教學模式、教學方法和實驗課程設計等問題進行了多層次、多角度的探索和改革，也取得了一些有益的思路和寶貴經驗，但面對當前大力培養(yǎng)創(chuàng)新型人才和建設創(chuàng)新型社會的迫切需要，需要對分子生物學教學過程中凸現的問題，如教學重點、教師科研能力、課程考核方式、學生獨立操作能力及創(chuàng)新能力培養(yǎng)，進行進一步深入的思考和總結。筆者結合學科發(fā)展趨勢和專業(yè)特點，對分子生物學課程的教學改革進行了初步探索。

1 優(yōu)化課程體系，突出教學重點

分子生物學是一門理論和技術并重的學科，研究方法發(fā)展迅速，日新月異。目前高校大學生的選修課程不斷增加，必修課的學時逐漸減少。因此，如何在學時有限的情況下保證分子生物學的教學質量是迫切需要解決的問題。

1.1 選取合適的教材 教材是教學的基礎，也是教學活動的依據，教材的選擇在教學中具有十分重要的意義。根據多年的教學實踐經驗，在分子生物學中文教學中，筆者選取朱玉賢院士主編的《現代分子生物學》（第5 版），該教材經過多次修訂，內容設置合理，緊跟當前分子生物學的熱點，兼顧基礎理論和前沿進展，著重介紹分子生物學研究方法。對于部分學有余力的本科生和研究生，推薦閱讀分子生物學的圣經級巨著Lewin 的《Genes X》，作者均是生物學或醫(yī)學研究領域里專業(yè)水平極高的科學家。該書對分子生物學和分子遺傳學進行了詳細闡述，內容涵蓋基因的基本序列、結構和表達，以及分子生物學領域的最近進展。此外，新版《Genes X》增加了在線學習導航功能，學生可以利用學習導航進行自我測試，達到復習和加強學習效果的目的。

1.2 區(qū)分學習群體，突出重點 學生是教學的核心，也是教學活動的主體。根據學生學歷層次和學生自身特點，區(qū)分本科生與研究生教學的側重點和內容差異，對有的放矢教學具有重要意義。本科生主要要求掌握最基本的理論基礎和初步的科研能力，教學重點在于基礎知識、基本理論和基本實驗技術的講解。研究生要求系統(tǒng)扎實掌握基礎理論和專業(yè)知識，具備一定的獨立科研能力，教學重點在于學以致用，引導研究生將分子生物學理論和技術應用到課題研究的實驗設計和操作中。因此，在教學課時有限的情況下，本科生以掌握分子生物學的基礎理論和基本實驗技術為主，如中心法則，有關基因的復制、轉錄及翻譯過程和聚合酶鏈反應（PCR）等原理；提取DNA 和RNA、實時熒光定量PCR、蛋白質印記法和原位雜交技術等實驗操作的基本技能。在研究生教學過程中，不僅需要傳授基本理論和實驗技能，還需要結合分子生物學領域最新研究進展，向研究生普及教材未即時歸納的新知識點和技術，如基因的新型表觀遺傳乳酸化修飾、m6A 修飾等知識點、單細胞測序、空間轉錄組學等技術，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。此外，筆者結合研究生課題研究需要，以自身多年在神經科學領域的研究經驗為例，培養(yǎng)研究生應用基本理論知識解決實際問題的能力以及數據總結歸納能力。

分子生物學在知識結構上具有多學科交叉融合的特點，與生物化學、遺傳學等基礎學科有重疊的內容，難點較多。因此在教學過程中，除了區(qū)分本科生與研究生的教學側重點外，還要對知識點有所側重和取舍，對交叉重疊的重點內容采取回顧性教學方法，對非重點內容采取學生課外自學方法，在有限的課堂時間內突出教學重點內容，提高教學效果。從學生層次和教學內容兩個方面不斷優(yōu)化教學結構，針對學生情況達到“精準”教學的目的。

2 提高教師科研素養(yǎng)，激發(fā)學生求證熱情

教師是教學的靈魂，也是教學活動的引領者。教師自身的科研素養(yǎng)以及將研究前沿成果結合基本理論傳授給學生的教學能力是高校教師教學水平高低的反映，也是影響教學質量的關鍵因素。在“雙一流”、“重點學科”建設過程中，教師的科研素養(yǎng)尤其重要，因此，提高教師本身教學能力和綜合素養(yǎng)是高質量教學和建設高水平一流學科的根本保證。分子生物學在多個研究領域發(fā)展迅猛，成果豐碩，新知識和新技術層出不窮，展示極強的變革性和動態(tài)性。這就要求教師要努力提高科研實力和素養(yǎng)，緊跟研究前沿，不斷刷新自身知識結構，拓寬知識邊界。在教學過程中教師可以通過講述自己的科研經歷、體會和思考，將最新科研成果、學科發(fā)展趨勢、研究熱點、難點和爭論點引入課堂，激發(fā)學生思考和求證的興趣，引起更多學生共鳴，達到提升教學效果的目的。例如，我們在講解基本概念和技術時，引用在專業(yè)期刊上發(fā)表的具有學術影響力的論文，講解取得研究成果的由來，基因突變或者表達信號通路的改變與疾病的關系，或者引導學生思考技術轉化等問題，既有利于啟發(fā)學生思考問題，又向學生灌輸了理論聯系實際、學以致用的思想，同時也幫助學生牢固樹立科技是第一生產力、只有創(chuàng)新才有出路的觀念。此外，通過分享教師科研成果，不僅為學生樹立起學習的榜樣和目標，還會直接影響學生的學習態(tài)度，激發(fā)學生的學習熱情，有利于學生及時跟上學科的發(fā)展腳步，把握學科發(fā)展趨勢，最終有效改善教學質量[2]。

3 培養(yǎng)學生獨立思考和操作的能力

分子生物學課程教學包括理論教學和實驗教學?！笆谌艘贼~，只供一飯之需；授人以漁，則終身受益無窮”，實驗操作是驗證、質疑和尋找答案的必由之徑。傳統(tǒng)分子生物學實驗課多采用注入式教學法，教師在實驗前給學生準備好樣品、試劑及儀器，按照教材上的操作步驟講解實驗內容，最后進行操作演示。這種方式雖然有利于學生安全和有效地掌握實驗操作技能，但也限制了學生進行創(chuàng)新實驗。因此，有必要針對不同教學內容采取多元化的教學方式，逐級培養(yǎng)學生獨立操作的實驗能力，形成師生雙向交流教學模式[3]。（1）基礎型實驗教學：教師對學生操作技能進行規(guī)范化培訓，要求學生掌握簡單儀器的使用方法，如電泳儀、PCR 儀。（2）提高型實驗教學：研究生可以協(xié)助教師承擔部分實驗教學的指導工作，將一些難度較大、耗時較長的實驗作為選修項目，如RACE、蛋白質印記、Southern blot 等，教師可安排有興趣的學生跟隨研究生或助教一起動手做實驗，調動學生的實驗興趣，提高他們的實踐能力。（3）創(chuàng)新型實驗教學：目前大多數教師承擔科研項目，可吸收本科生自愿參與，擔當科研助手。實行本科生導師制，教師可以列出一些小課題，由學生自行挑選。學生利用課外時間從網絡等途經獲取知識，制定實驗方案。教師審核實驗方案后指導學生完成實驗，撰寫論文。這種創(chuàng)新型實驗教學模式能幫助學生主動學習文獻查閱及寫作方法，積攢成功經驗，總結失敗教訓，進而鍛煉了學生的實踐能力。對部分學有余力、對實驗感興趣的學生，教師可指導其申報“大學生創(chuàng)新訓練計劃項目”，這對提高學生創(chuàng)新能力、實踐動手能力和團隊協(xié)作能力有很好的助力作用。

4 改革和完善課程考核評價方式

以往課程考核是根據學生期末考試理論成績（70%）加上平時成績（30%）來確定課程成績，平時成績的構成包含課堂提問、實驗操作和實驗報告。雖然部分學生可以通過強化記憶在理論考試中獲得高分，但實際動手能力有所欠缺，未能掌握分子生物學實驗技術。因此，以往的課程考核方式未能有效評估學生對分子生物學課程的掌握程度，需要制定更科學合理和全面的評分標準。新的考評標準包括：（1）提高平時成績的比重：將考勤、課外作業(yè)、課堂提問、實驗操作等成績在課程考核中的比重提高到40%，以促進學生積極參與教學活動。課堂提問時，改被動點名為學生主動回答，教師根據回答情況打分，調動學生積極性。在實驗報告中要求學生做好原始數據記錄，增加思考和討論兩項分析內容，既培養(yǎng)其嚴謹、求實的態(tài)度，又鍛煉其實驗總結、分析失敗原因和成功經驗的能力。（2）調整期末考試的內容和題型：大幅度增加選擇題，以全面考察學生對分子生物學的理解和掌握、對具體理論和操作的判斷能力。同時，增加綜合素質問答題，盡可能結合當前分子生物學領域“卡脖子”問題，讓學生設計解決辦法，給予一定的拓展空間。

5 激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力

創(chuàng)新是社會發(fā)展和國家科技進步的不竭動力，在科技競爭日益激烈的形勢下，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才尤為重要。分子生物學作為生命科學領域的核心課程，是創(chuàng)新的源泉。在教學過程中，要不斷探索培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的方法[3]。（1）強調創(chuàng)新思維。引導學生突破課本知識和已有文獻的約束，不盲目崇拜學術權威的觀點，使用日新月異的生物學方法，挖掘新發(fā)現，敢于提出有根據的質疑。（2）利用學術報告引導創(chuàng)新。學術報告有助于學生了解前沿知識和最新科研成果，開拓學術視野，為學生的成才指引方向，對研究生和本科生的培養(yǎng)發(fā)揮重要作用。（3）綜合討論促進創(chuàng)新。適當安排一些讀書報告，讓學生對文獻進行總結，明確討論的方向和重點，歸納出創(chuàng)新點。文獻選題方面，教師盡量結合關乎人類未來或者當前生命科學領域“卡脖子”問題，如糧食種子安全問題、脊髓損傷與修復、腫瘤的基因治療與預后、氣候變化與生物多樣性、新冠病毒感染、綠色生物制氫、碳中和與碳達峰，增強學生使命感，激發(fā)學習興趣。如基因多樣性問題，通過討論在我國野生大豆“北京小黑豆”上找到的抗大豆胞囊線蟲病基因的案例，使學生對基因編輯有更深入的理解。

綜上所述，分子生物學發(fā)展十分迅速，前沿成果推陳出新，創(chuàng)新性極強。分子生物學應不斷優(yōu)化教學結構，區(qū)分不同學歷層次的教學側重點，在提升教師自身科研素養(yǎng)和完善考評標準的基礎上，激發(fā)學生的創(chuàng)新能力。