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[关键词]医学分子生物;实验教学;教学改革;医学检验
21世纪是生命科学的世纪,生命科学的发展伴随着探究技术的提升和人才的培养。在科学发展过程中,分子生物学的理论和技术已与生物学,医学和药学等众多领域交叉、融合,是提高探究技术水平和人才质量的一门重要学科[1],因此,作为医学人才培养的医学院校,医学分子生物学是不可缺少的一门学科。目前,我校仅对医学检验专业和医学实验技术专业开设医学分子生物学的理论和实验教学。本文总结了一些在医学分子生物学实验课教学过程中的心得和体会,希望通过不断的反思和改进培养出满足社会和人民需要的高素质人才。
1医学分子生物学实验课的主要特点
医学分子生物学是一门理论与实践相结合的医学基础学科,以核酸和蛋白质为研究对象,利用先进的分子生物学实验技术对临床疾病进行诊断,特别是进入21世纪后的短短几年,无论是疾病发生、发展机制的阐明,患病风险的预测与评价,还是疾病的早期诊断和个体化医疗的开展,都愈来愈依靠和依赖分子生物学[2],常见检测内容包括微生物检验[3]、肿瘤诊断[4-5]、遗传病诊断[6-8]和人体各类免疫疾病[9]等。
临床中应用医学分子生物学技术的項目很多,但目前学院针对医学生开设的分子生物学实验项目有限,例如小鼠肝组织DNA提取和保存,琼脂糖凝胶电泳检测核酸,PCR技术等。然而,医学分子生物学技术发展迅速,传统的医学分子生物学实验室仅结合学院现有的条件开展分子生物学实验教学项目,内容陈旧,技术简单,缺乏临床结合,不利于学生动手能力和创新能力的培养。随着分子生物学的不断发展,越来越多的高等学校将分子生物学设为必修课和选修课。我们作为国家医学人才培养的摇篮,随着技术的更新和发展,国家和社会对医学分子生物学重视程度的增加,这对老师和学生提出了更高的要求,教师应不断更新教学内容和实验技术,学生应掌握理论知识和实验技术,设计实验紧密结合临床,紧跟科学技术发展的步伐。
2目前医学分子生物学实验教学面临的问题
2.1分子生物学实验室建设不足
医学分子生物学是21世纪研究的新兴学科,主要以核酸和蛋白质分子为研究对象,对实验室的条件和设备的投入要求较高,然而目前学院对分子实验室建设的重视程度不高,通常与其他学科共用实验室,实验环境达不到标准,仪器共用、陈旧且破损,使得分子实验不能顺利开展;分子实验的目的是通过将理论知识应用于实践进而培养学生的动手能力、结果分析能力和创新能力,但分子实验试剂和耗材均需进口,价钱昂贵,在实验试剂和耗材使用方面不能满足人人均有,导致大部分学生没有参与实验,降低了学生对分子生物学实验课的积极性。分子生物实验均需要低温高速离心,为了提高分子实验结果的成功率,低温高速离心机是分子生物学实验室必备的,且每个教室最少配备一台低温高速离心机。在核酸电泳检测过程中,需要使用溴化乙锭(EB)或其替代物染色,而溴化乙锭为强致癌物质,因此,实验室需要设置EB专用实验台,避免学生操作不当引起实验隐患;对于核酸电泳结果均要在紫外灯下检测,紫外灯下不利于实验结果的分析,也不能确保所有学生都能观察到实验结果,准确分析实验结果,学院应在学生教室配备多媒体,将每个实验结果直观地展现给学生,让学生观察并分析,带动学生的积极性,因此,为了培养社会和国家需要的创兴型人才,学院应该加强分子实验室的建设,建立单独的分子生物学实验室,对相应仪器和耗材的采购应给予大力支持。
2.2实验用品准备不规范
分子生物学实验对试剂和耗材洁净度高,且试剂名均为英文,分子生物学这门课程的理论和实验内容在学院的开设时间较晚,现在从事分子实验耗材准备的老师专业和英语水平有限,在实验试剂、耗材和仪器准备过程中空难重重,且准备不全面,影响实验的顺利开展。为了促进分子生物学实验顺利进行,降低实验准备中试剂和耗材的损失,实验室或代课教研室应对实验技术老师进行规范性培训,如RNA提取过程中使用的吸头和离心管均为无RNase,学生实验开始前应组织实验老师了解实验条件的严格性,在口罩和手套配备齐全的基础上,将吸头放置配套的吸头盒内,而不是随意将吸头倒在一次性手套上,这将误导学生对分子生物学实验严谨性的认识。学院也可以相应的引进分子生物学背景的实验技术老师从事教辅或教学工作,这对于分子生物学实验顺利而准确的进行起到重要作用。
3医学分子生物学实验课教学心得
3.1完善分子生物学实验内容和指导手册
分子生物学是跨越生物、医学、农学乃至药学的一门新型学科,优质的分子生物学实验课程开设离不开与相关专业的紧密渗透[10]。目前我院仅对医学检验专业和医学实验技术专业开设分子生物学实验,这就要求教师结合学生的专业和发展方向设计实验内容。只有结合学生的专业才能更好的将理论和实际相结合,激发学生的积极性。在目前教学中,只能依据实验室的环境和设备的变化,结合教学老师主持的科研课题开展一些简单的分子生物学实验,而忽略了结合学生的专业开设特色的实验内容。由于固定的实验材料和内容多变,没有完善的分子生物学实验指导手册,这使学生对即将做的实验毫无头绪,降低了学生学习分子生物学的积极性,不利于学科的发展和创新人才的培养。
3.2建设师资队伍
分子生物学实验内容设计,实验方法的使用以及实验结果的解析与教学老师的知识背景和能力具有紧密的联系,也是确保良好教学质量的关键。目前我们生物与分子生物学教研室的老师分别承担国家自然科学基金,省级科学基金、省级教育厅课题以及校级课题等多项科研项目,且均为硕士研究生以上学历,具有较扎实的分子生物学理论基础和熟练的分子生物学技术,可以巧妙灵活的为学生设计相关的分子实验内容。但是分子生物学内容和技术更新换代,学院可以提倡或执行“送出去,引进来”的政策,让教师得到全面的提高,让学生拓宽眼界享受先进的知识课堂。
3.3提高学生的重视度
分子生物学是一门抽象难懂的技术学科,学生对分子生物学的理论和技术应用了解的并不多,所以学生对分子生物学理论学习和实验操作均表现为消极,应付的心态。导致学生对分子生物学不重视态度的原因之一,是学生没有了解到分子生物学在临床或是研究生生活中的重要性。目前,我们教授的学生为大三学生,已经有了很强的思考能力,对自己的发展有了一定的规划,为了提高学生对分子生物学的重视程度,学院可以安排学生进入实习单位,比如医院,检测单位或是一些科研机构,让学生在实实在在的生活中了解分子生物学的中重要性以及操作过程的规范性;也可以举办学生经验交流会,让学院已经毕业工作的学生、实习的学生或者读研究生继续深造的学生分享分子生物学的重要性,提高学生的自主学习能力和对分子生物学由衷地热爱。
3.4增加多媒体教学
多媒体课堂教学已成为理论课上必不可少的教学手段,但在实验教学中应用的较少。分子生物学是通过多种先进技术手段研究核酸等生物大分子的功能、形态结构及其重要性和规律性的科学[11]。其内容抽象,枯燥无味,实验结果无法直观地展现给学生,使学生很容易产生厌学的情绪[12]。为了提高教学质量,我们应该利用多媒体将一些难懂的分子生物学技术原理和过程通过动画、幻灯片和视频等直观地展现给学生,如大肠埃希菌质粒的提取和检测,PCR技术的原理和操作过程等,使学生在轻松愉快的氛围下,快速掌握分子生物学知识。实验结果检测过程中,我们可以通过多媒体将检测的结果展示给学生,让学生观察讨论,给出依据并提出相应的答案,教师通过分析学生的討论结果,了解学生的思维动态,并给出正确结果。根据学生的反馈,板书教学结合多媒体展示利于学生对知识的认知和掌握。
3.5开放实验室
要想成为一名国家需要的优秀人才,除了掌握扎实的理论知识,具有熟练的实验室操作技能,同时也要具备活跃的创新思维。因此,为了更好地培养学生的各方面能力,实验室可以结合实际课程开放实验室,让学生查阅文献,巩固理论知识,应用实验课上的分子生物学技术结合临床疾病设计实验,给学生提供更多的动手机会,培养学生的自主学习能力和创新能力[13-15],同时提高学生对分子生物学课程的兴趣和重视。在开放实验室期间,至少安排一位指导教师,既规范学生的操作技能,又可以帮助学生分析实验结果,这样培养学生的思考能力和分析问题的能力。目前学校仅对医学检验专业和医学实验技术开设医学分子生物学实验课,开放分子生物实验室,不仅让已学习分子生物学的专业的学生巩固理论知识和实验课内容,也为其他医学生提供了学习机会和创新平台。
3.6鼓励学生参与教师科研
生命科学的研究离不开分子生物学技术,目前学校的教师均有自己的研究课题,学生可以适当参与教师的科研工作,了解分子生物学的重要性,增强学生学习的主动性和积极性。学校也为学生开设大学生创新项目,学生将学习的分子生物学理论和实验技术结合临床设计实验,大大地发挥学生的主观能动性,激发学生的求知欲和创新能力。科研和教学的相互结合,相互渗透,不仅丰富了分子生物学实验教学的内容,也提高了学生的综合素质和科研思维[16],为国家和社会培养更优秀的人才。
3.7改革实验成绩评定方法
常规的实验成绩评定是根据学生提交纸质的实验报告进行评定,然而,医学分子生物学实验课不仅仅评定学生掌握的理论知识,同时考察学生们的动手能力、分析结果能力、创新能力等,因此,将医学分子生物学实验成绩评定内容分为实验理论测评和实验操作技能测评,实验理论测评包括实验原理,实验步骤以及实验内容的应用,这样有利于学生自主学习医学分子生物学并加深对分生生物学的认识;实验操作技能的测评:考察学生的实验设计能力、动手操作能力、实验结果分析能力。经过观察实验课堂学生的表现,部分同学主动参与到实验课堂中,而其他同学仅仅是旁观者,通过实验成绩评定的改革,提高学生实验设计能力、自主动手能力和分析问题能力,为国家和社会培养创新人才具有重要的意义。
4总结
关键词:研究生培养;实际需求;分子生物学;探索
中图分类号:G643.2 ?摇文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)03-0046-02
随着生物科学技术的飞速发展,生命科学各学科之间的交叉渗透日益显著,而在生命科学领域的各项核心课程之中,分子生物学已逐渐成为联系其他学科的枢纽性课程和众多新兴学科的基础性课程。生命科学各专业的研究生,对分子生物学知识的理解和掌握程度,直接关系着后续开展研究生课题设计及进行毕业论文实验研究的质量与水平,因此,如何让学生真正做到学以致用,让分子生物学的理论和实践知识为研究生课题设计服务,已成为判断该课程教学效果好坏的关键问题[1]。分子生物学是从生物化学这门课程中独立出来的一门课程,它的核心内容是基因的表达与调控,这构成了整个课程的主干部分,与此相关的众多内容组成了课程的枝叶部分,传统的教学方法往往注重分子生物学理论机制的讲解,而将实验教学独立开来,这种教学模式对即将进入实验室开展课题设计和研究工作的研究生来讲,存在明显的缺陷。原因有以下三点:首先,生命科学相关专业的研究生与本科生相比,已具有一定的分子生物学理论和实验基础,其理解能力也更强;其次,研究生与本科生对于课程的预期不同,研究生马上面临独立地开展学位论文的课题设计,对课程学以致用的要求会更高一些;再次,由于研究生的本科背景及自己所学专业等方面存在着较大的差别,其学习的基础参差不齐,因此每个人对课程的要求也不同。因此,分子生物学的研究生教学工作需要更多地考虑研究生的实际特点,针对性地开展教学模式和教学方法改革。本教学团队,注重从研究生教育的实际需求出发,通过几年的实践探索,已初步构建好研究生分子生物学的课程体系,并在教学工作中不断改进和创新,有力地促进研究生专业能力的培养,下面就已经开展的教学新探索加以介绍。
一、教材的选择与课程内容设置的探索
我们没有指定某一本书作为课堂教材,而是向学生介绍了几本分子生物学领域的经典著作,其中包括《现代分子生物学》、《医学分子生物学》、《基因的分子生物学》、《基因VIII》及《分子克隆实验指南》等,希望学生能尽可能地阅读并参考这些著作来学习。这样有助于学生从不同的专著中获取知识,通过不同作者的讲解与叙述,增加对分子生物学的全面思考和认识。
我们通过深入了解每位学生在本科阶段的相关学习情况,发现由于专业背景差别较大,很多学生即使学过了相关课程内容,对分子生物学知识的理解仍处于较浅水平。因此,在课程内容的设置上我们进行了改革,最终确认了“一条主线,三个基本点”的格局,主线就是分子生物学的核心:基因的表达与调控,三个基本点即三大基本过程:复制、转录及翻译。在课程设置上,我们也分为三大块,即分子生物学基本理论与知识、分子生物学实验技术和分子生物学专题知识,第一部分是课程的重点部分,包含了三个基本点的内容;后两部分是在第一部分内容上的进展和深入,基因的表达与调控成为贯穿三部分的一条主线,每一部分都紧密联系该主题。因此,理论课与实验课的教学内容设计都是围绕主线与基本点展开,使学生通过本课程的学习,在脑海中形成分子生物学的最基本理论体系,奠定良好的分子生物学知识基础。
二、了解学生的学习需求,使教学更加贴近实际
针对本课程结束后,学生马上就要进入实验室开展课题研究的现状,在开课初期给学生布置了一道课外作业题,即“与导师交流,了解自己研究生论文的课题方向和内容,提出你想通过分子生物学课程学习到的内容有哪些”。因为涉及到未来自己的课题及论文,每位学生都积极参与并完成了该项作业,总结学生的作业情况,我们发现不同专业研究生对本课程的需求存在着异同点,例如,基础医学专业的研究生对分子生物学新发现和新知识方面的要求较多,而药学专业的研究生更希望对分子生物学实验技术方面了解更多一些。根据这些反馈回来的情况,我们授课老师了解到了学生以后从事专业课题研究的基本信息,因此在后续的课程设计上根据各专业特点,有选择性地安排一些专题性质的课程内容,例如,增加了RNAi专题讨论课等,这样使我们的教学可以更加贴近学生的实际需求,受到了学生的广泛好评。
三、每节课都要有亮点
分子生物学与其他生物医学类理科课程类似,理论课教学中都涉及到很多比较枯燥的概念和复杂机制过程的讲解,如何保证学生在课堂上的专注力是能否获得好的教学效果的关键因素之一。为解决上述问题,通过集体备课我们对每节课的授课内容进行细致的分析讨论,一致认为除了进行传统的教学讲解以外,每节课都必须在内容上体现出两个以上的能激发学生学习兴趣的亮点内容,这些亮点与当堂课的核心内容有密切关系,在提高学生学习兴趣的同时还能帮助对核心内容的加深理解。例如,在讲DNA复制这节课的内容时,我们选取了发现半保留复制机制和发现冈崎片段两个著名实验的科学家故事作为亮点,教导学生如何激发自我的创造性思维;在讲解PCR技术的理论章节时,选取了授课教师自己做PCR实验中遇到的几个问题作为亮点,将理论课程与实际操作结合起来,通过提出问题、分析问题和解决问题的讲授方式,使学生对该项技术的理解更加深入。
四、实验教学着重锻炼学生的实验设计及实践操作能力
本课程还包括了分子生物学的实验教学工作,本着为研究生提供一个连续性锻炼动手操作机会的目的,我们设计了一个涉及分子生物学最根本也是最重要内容的综合性实验,即目的基因的克隆及鉴定。首先在理论课教学中采用讨论式教学方法,让学生对基因克隆的基本实验设计和操作流程有了初步的认识,然后采用连续不间断的时间安排,利用晚上及周末时间,让学生亲自动手完成样本制备,RNA提取,RT-PCR,目的基因片段的酶切、回收及连接,感受态细胞制备,转化重组子及筛选鉴定的各个实验环节,并对实验过程中及时发现问题进行课堂讨论和分析,进一步加深了学生对该实验的理解和认识,也培养了实验设计的基本思维,对其后续研究生课题的开展起到了很好的促进作用[2]。
五、引导学生培养良好的科研思维能力
锻炼好的科研思维能力是以后从事科研工作的根本所在,在分子生物学的课堂上,我们也采取了形式多样的教学方法努力引导学生培养自己的科研思维能力。例如,老师在讲授完基本理论知识后,提出一些有争议性的专业知识问题,让学生分组讨论,并拿出自己的观点,然后进行课堂辩论会,通过这种方式促使学生开动脑筋运用所学的知识去解决存在的问题,有利于学生科研思维能力的锻炼;我们还开展了课堂seminar活动,让学生根据自己专业及今后课题研究的特点,选取涉及到分子生物课堂知识的高水平SCI文章,通过自己的阅读理解,制作讲演PPT上讲台进行讲解,通过这个活动提高了学生查阅和分析外文文献的能力,对今后的课题设计也是大有裨益的[3]。
本着能让学生能够学以致用的原则,分子生物学课程教学紧紧抓住研究生培养和教育的特点,在教授基本理论和实验技术知识的同时,从研究生未来课题设计的实际出发,对授课内容、课程体系及构架等做了新的探索和尝试,已获得了初步的教学成果,但仍然还有许多地方有待改进和完善,相信通过不断的努力,分子生物学能成为一门助力生命科学各专业研究生教育的必备课程。
参考文献:
[1]李敏,陈必链.硕士研究生《分子生物学》(英文)课程的改革与实践[J].福建师范大学学报(自然科学版),2011,27(3):44-47.
笔者长期从事分子生物学课程的理论和实验技术的教学工作。在教学过程中,结合该课程微观概念繁多、抽象性强等特点,从教材的选用、内容、以及教学方法等几个方面进行了探索研究,并取得了一些成效。以下对教学改革的几点措施以及体会和认识进行具体的描述。
一、精心选择有关教材和参考书
教材是学生“学”和教师“教”的过程中的基本资料,市面上关于分子生物学的教材十分多。由于分子生物学所包涵的知识面十分广,在编写教材时有不同的侧重点,因此选用一本合适的教材十分重要。通常要求教材既能涵盖分子生物学基本概念与基础知识,同时又能反映学科的发展动态,体现学校的办学特色。分子生物学是我校较早实行双语教学的课程之一,根据学生的实际水平选择了科学出版社影印出版的英国经典分子生物学教材《Molecular Biology》(Turner)。本教材按主题,采用言简意赅的语言和简明清晰的图表,系统概括了分子生物学的核心内容、主要技术及前沿动态。而且,此教材有中文译本,可以帮助学生快速准确获得信息,十分适合作为双语课程的教材。
二、优化教学内容
由于目前大多数生物学课程,如遗传学、生物化学、细胞生物学等都进入了微观分子时代,因此均增加了蛋白质、核酸、基因表达调控等基础知识的讲解。这使得学生对开设在高年级的分子生物学有一些似曾相识的感觉。这虽然有助于学生对分子生物学的理解,但是也会使学生感觉好多内容是对前面的复习,出现厌学情绪。针对这种情况,我们邀请遗传学、生物化学、细胞生物学等可能涉及分子生物学内容课程的主要负责人,认真讨论,优化了各自的教学大纲,在保证课程内容完整性的前提下,尽量压缩分子生物学的相关内容。对于教学过程中,生物化学、遗传学和遗传学中必须出现的分子生物学内容,如蛋白质核酸的结构与组成,采用分组讨论的方式进行自学,调动学生的学习积极性,因势利导,使学生对所学知识能够更加理解,对所学知识的记忆和理解能够进一步加深,为以后对相关知识点的学习打下良好基础。与此同时,这既节约了教学时间,又不会再出现与遗传学和生物化学有相同内容的重复教学问题。这样,一方面对分子生物学的教学重点进行了明确,另一方面又突出了分子生物学的教学特点,即以遗传学和分子生物学为基础,保证了教学课程的系统性和完整性。
三、合理使用多媒体课件
分子生物学理论课教学内容多,而且抽象,因此学生很难熟练掌握和理解。另外,分子生物学又有着很强的技术性。其原理十分复杂、难度高,很难进行试验操作且成本很高,这样可以利用教学课件中的相关图像及动画来进行演示,提高学生的学习兴趣。教师还可根据学生的个性特点以及接受能力来选择合适的多媒体课件配合内容的讲解,文、声、图、像并茂的新闻课件能够从多个角度分层次地展现教学内容,使学生更加容易理解相关知识,从而提高教学质量。美观清晰的多媒体界面,逼真的动画模拟更加方便教师在教学过程中的使用。通过多媒体向学生提供信息,是对学生进行多种感官的综合刺激,在获取信息的过程中,学生通过听觉、视觉等多方面的并用,更加容易使学生在学习中进行想象和创新,提高学生的学习积极性和创新能力。
但是,在教学过程中使用多媒体时,应注意它只是一种教学手段,是为教师的教和学生的学服务的。教师不能一味地让学生时刻跟着多媒体,只是做一个多媒体的操作员。所以,在多媒体教学过程中,教师要把多媒体当一种教学辅助手段,同时要注意给学生思考和讨论的机会和时间,培养学生的创新思维,重视学生的主体地位。
四、剖析经典实验
分子生物学是所有生物学学科相关课程中,最注重实验研究的课程之一。目前,现代分子生物学的理论发展的过程,实际上是前人大量实验发现的科学阐述集合,比如转座子的发现、RNA干扰现象及其机制的发现等。这些设计巧妙的实验,有着严谨的论述,其中的一些研究方法如今仍然在分子生物学的研究中广泛应用,如RNA干扰。这些经典实验过程本身就是一个科学故事,在很大程度上提高学生对相关领域的兴趣,其实验设计可以启发学生寻找解决问题的方法,也可以帮助学生在专业课程的学习中了解研究方法,从而加深对相关理论知识的理解和掌握。
同时,分子生物学本身仍在不断地完善当中。相关的知识内容、发现和研究方式方法日新月异。如对非编码RNA的研究已经成为目前对分子生物学进行研究的特点。将用故事的相识对非编码RNA的研究历史进行讲述,进而采用启发的方式对学生进行引导,讨论在研究中对这一作用的应用。这样的起发过程,可以增加学生对现代生物学研究中理论与技术相互促进发展的理解,激励他们对已学知识的充分思考,建立基础研究与社会应用之间的联系,提高学生的创新能力和学习积极性。
五、利用科研实例剖析重点难点问题
分子生物学虽然理论很高深,但是它却被广泛应用于各种领域。特别值得一提的,如今各高校的教师有着较高的学历和丰富的科研经历,能够在教学过程中融入实际的科研案例。在教学中对书本知识进行传授的同时,为学生讲解讲授一些在实际工作中应用理论知识的实例,对学生知识的灵活运用能力的提高有很大帮助,可以为他们今后的工作和实践奠定基础。从课堂教学效果来说,有助于激发学生的学习积极性,并增强他们对重点知识的掌握理解。除此之外,也有助于提高学生对所学知识的应用能力,为以后的工作和实践奠定基础。
如可能
【关键词】医学硕士研究生 实验教学 改革 实践
分子生物学是研究核酸等生物大分子的功能、形态结构特征及其重要性和规律性的科学,是人类从分子水平真正揭开生物世界的奥秘,由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科[1]。分子生物学技术被认为是20世纪生物学一项最伟大的成就,也是当今新技术革命的重要组成部分。目前这项新技术已经渗透到生命科学的各个领域,尤其是在医学科学中已广泛应用于基础研究、疾病诊断与临床治疗中。一位医学相关专业的硕士研究生学好、学通、学精分子生物学,是作为硕士研究生必须走好的一个阶段,才能把本科阶段学习的基础知识与临床研究和科学研究的最新进展联系好[2]。
分子生物学是一门实践性很强的学科,但相对于其他学科的实验而言,分子生物学实验复杂而理论难以理解,技术性很强,是理论和实践相结合的典型课程,而且要求学生在实验中感受、理解知识的产生和发展过程,培养学生独立思考的能力和创新精神[3]。这就对实验教学提出了更高的要求和目标,因此建立科学合理的分子生物学实验教学体系,将对生命科学研究的思维方法带进课堂,激发学生对分子生物学及科学研究的兴趣和潜能,并可提高学生实验的主动性和积极性,提升研究生实际操作能力,发现问题解决问题的能力。
研究生的培养更应侧重于独立从事科学研究工作能力的培养,为使研究生一年级的学生尽快转换角色,逐渐顺利地进入真正的研究领域,并为了与现代技术接轨,提高教学质量和培养学生科学研究的能力。我们结合本实验室的实验条件、实验设备以及实验教学人员的素质能力,对分子生物学实验进行了改革与探索。
(一)结合实验内容编写相关的实验教材
我们对医学硕士研究生的分子生物学理论部分选用的教材是朱玉贤《现代分子生物学》(第三版),本版教材有二章介绍分子生物学技术,但不能作为实验教材。我们根据实验课教学目的进行合理组合,力求使该实验体系内容新颖、实用、注重创新、体现素质教育和能力培养。编写教材的主要参考书为萨姆布鲁克《分子克隆实验指南》,是分子生物学实验教学比较好的教材和参考书[4]。我们在教材中主要介绍常见的各种分子生物学技术及其原理, 并精心挑选了相关实验。其中重点介绍了基因工程技术的常用到的质粒提取、核酸电泳、技术、酶切、转化、重组体的筛选、蛋白电泳等实验。
(二)合理按排分子生物学理论与实验课教学
我们将分子生物学分为理论和实验,分别采用的教材为《现代分子生物学》和自编的《分子生物学技术》,学时都为36学时。理论课在实验课之前进行,让学生先了解部分基础理论。在上实验课时,还须讲解实验的基本原理,这部分知识尤其重要。它是实验内容的理论基础,有利于指导学生更好地理解实验内容、了解实验目的,有助于增加学生对分子生物学的学习兴趣,锻炼学生的实验思维。只有理论与实践相结合,才能使学生真正掌握理论中抽象的知识。 灵活按排实验课时间,并控制班级规模。
我们将2010级180名硕士研究分为6个班,每班30个学生。根据分子生物学实验的特点将实验集中安排在一段时间里,保证实验的连续性,将实验课全部按排在周末2天时内。这样,改变了传统实验教学时间安排过于死板,时间过少且不连贯的现象。我们在实验授课上主要是以基因工程的内容为主线,顺序是基因分离克隆,载体选择、酶切,片段与载体的连接,重组质粒的转化,重组子的鉴定、表达。这样的安排有助于增加学生的学习兴趣,使学生主动探索未知的知识,最重要的一点是有利于培养学生的科研思维。课程周期为3个星期,每周完成一项实验内容,在这3个星期里,学生刚好能完成一个基因工程的流程,形成一个完整的实验概念,同时又有充足的时间让学生思考和解决问题,加深了对实验的印象。
充分做好实验前的准备工作,以二人为1小组,精心准备每组使用的器材,如枪头、离心管、镊子、一次性手套,微量离心机、电泳仪、电泳槽、染色缸等。为了保证实验结果的真实稳定,实验课老师和实验人员反复对实验进行了多次预实验,并取得较理想的实验结果。
录像是良好的视听媒体,其直观性好,不受实验条件和实验材料的限制。在学生进行实验之前,观看我们实验教师亲自录制的实验演示。演示的内容不仅所有的同学都能看清楚,而且能给同学们实验过程的真实感受。同时还具有很强的表现力和感染力,能激发学生们的兴趣,集中他们的注意力。
(三)双语教学
在实际科研中,由于目前商品化的试剂盒应用广泛以及大部分使用的仪器、药品、试剂都是进口的,其说明书以英文多见,实验步骤也多是采用英文。而刚入学的研究生们掌握的专业词汇少,不能准确翻译与实验相关的英文资料和说明书,更不用说阅读专业文献。我们精心组织备课,用英文制作课件、书写教案和讲稿,同时要求学生用英文写实验报告。
(四)实践总结
本次实验课改革探索,使分子生物学实验课环环相扣,而且全部操作由学生自己完成,每一部分实验都承上启下,要求学生态度认真、思路清楚、操作仔细、相互协作才能完成。这样的实验课过程完整、结果明显、教学效果良好。不仅使学生得到了分子生物学技术操作的训练,也提高了教师的实验技术能力,对相关技术和知识有了更深入的了解和认识。
参 考 文 献
[1]朱玉贤,李毅,郑晓峰.现代分子生物学.高等教育出版社. 2007.
[2]宁启兰,马捷,李冬民等.研究生实验教学改革中的分子生物学教学实验设计.西北医学教育.2009, 17: 693-694.
一、从学校方面改革生物化学与分子生物学实验教学
学校应当提高对实验教学的认识。实验教学是医学院校中培养学生科学素质以及科学实践能力的重要环节。在美国教育中,能力远大于知识,能力并不来源于知识,而知识却可以来源于能力,能力的来源在于“参与”,在于“做”。对于医学院校而言,则必须重视学生动手能力的培养,强化实验课、实践课的同时强化对学生动手能力的考核。医学院校可以从三个方面强化对实验教学的认识:1.在教学实验室当中提供必要的仪器设备,从教学硬件设备上保障教学目的得以实现;2.在资金方面上,加大对实验室设备、先进实验室的建设投入,保障学生的学习效果符合社会需求;3.在教学计划方面需要不断的审视实验室教学的重要性,不断的优化实验性教育。
传统的医学基础教学实验课是属于理论课的,其实验课都归属于教研室管理,没有独立的实验室,其教研室又被划分得比较细,其规模较小,教学仪器设备普遍较为单一、分散,对于教育而言有着极大程度的阻碍性。对此,医学院校就应当根据生物化学与分子生物学实验教学中的需求,统一性调配实验教学的管理,做好真正的资源共享,充分发挥教学仪器的教学作用。
二、从教师方面改革生物化学与分子生物学实验教学
改善教学方式,保障教学方式能够与时俱进[3]。教师不能因循守旧,应当与世界接轨,及时的了解学科的教学新技术,掌握科学的教育方式,并引导教师学会如何学习,如何获取最新的科学知识动态,从而实现搞技术人才的培养工作。
承担生物化学与分子生物学实验课的教师应当充分认识到自己工作的重要性,保障课堂的趣味性,促使学生在听课过程中能够获取相关知识、技能内容。要达到这样的目的,教师必须要对实验课的教学方式进行适当的改善,在布置实验课的方式上、实验课的步骤上。应当保障每一个实验都能够吸引学生,引导学生主动参与到教学当中,从而提高学生的学习兴趣,不仅仅是帮助学生完成相关的实验操作,更重要的是帮助学生熟悉实验过程中的操作技巧以及引发学生的思考。
传统的灌输式教学模式在实验性课堂当中显然不适用,尤其是生物化学与分子生物学这样创新性非常强的课程,其实验教学的最终目的是为了提高学生对知识、技能的掌握以及创新能力的培养。目前,许多教师会在实验前帮助学生准备好实验中所可能用到的物品,并梳理好实验中的步骤,让学生按照教师的知识去完成实验,这样的方式从根本上就剥夺了学生的独立操作,从而导致学生的实际学习效果不理想。
三、从学生方面改革生物化学与分子生物学实验教学
生物化学实验是一门实践性非常强的科目,高校学生应当对实验性课程做好相应的心理准备以及同等的重视程度,在实验当中学生不仅仅需要在培养实践技能,更多的是提升学生的创新思维能力[4]。学生在生物化学与分子生物学实验教学当中首先应当重视实验课,并杜绝实验课不重要的意识,强化自身在实验课当中所获取的技能、知识的渴望与认识。在课堂开展之前,学生应当做好充分的预习准备,基本了解实验原理以及步骤,在进入实验室时必须有相应的心理准备,做好相关的实验准备。通过这样的做法,能够基本杜绝学生在实验过程中的盲目性,帮助学生提升对实验课的参与积极性,同时也消除学生对教师的依赖,改善以往被动式的学习现象。例如,在做蛋白质印迹实验之前,学生应当先了解并熟悉其抗体特异性的结构特征,并基本了解整个实验步骤,其中主要包含配胶、上样、电泳、电转、结合抗体以及显色等。因为聚丙烯酰胺的凝胶时间比较长,普遍在实验课开始之前教师便已经开始配置,所以如果在课前学生没有做好充分的准备就很难在课堂中得到充分的学习。
四、结语
综上所述,医学院校的教学最终目标在于给予社会提供更多实用性、高技术人才,医学院校生物化学与分子生物学实验教育必须要依据社会、行业的需求进行创新,通过学校、教师以及学生等多方面进行改革创新,促使医学院校生物化学与分子生物学实验教学质量得以稳固提升。
参考文献:
[1]文朝阳,马惠苹,孙林,等.研究生担任生物化学与分子生物学实验课程助教的实践探讨[J].中国医学装备,2012,9(11):72-74.
[2]刘湘新,苏建明,刘进辉,等.生物化学与分子生物学实验教学改革探索[J].中国畜牧兽医文摘,2013(4):197-198.
关键词:分子生物学;教学内容;手段和方法;知识拓展;教学效果
中图分类号:G642.4文献标志码:A文章编号:1674-9324(2018)09-0174-03
分子生物学是自然科学中发展最迅速、最具活力的前沿学科,已经发展成为一门独立的新兴学科,又是诸多相关领域强有力的研究工具,是普通高等院校生物类专业必修的专业基础课程。分子生物学课程内容千头万绪,内容难懂。如何顺利完成教学任务,并能收到良好的教学效果,确实是一个需要认真思考的问题。本文从教学内容、手段和方法以及知识的拓展方面进行了一些探索和分析。
一、教学内容的合理组织
经典的分子生物学教材通常包括核酸的结构与功能、DNA复制与突变、RNA的转录和加工、蛋白质的生物合成、基因的表达与调控等内容。该课程内容如果安排不当,容易让学生觉得枯燥无味、抽象,容易引起学生失去自主学习的兴趣。如何通过深入浅出地讲授,让学生喜欢这门课程并主动琢磨课程内容,需要花些心思去引导。
(一)分子生物学课程的基本理论与技术
要努力讲透分子生物学的基本理论和技术,抓住学生的注意力,需注意以下几个方面。
1.前人研究的故事。在讲解重要的理论时注重介绍这些理论发现背后的人物故事等,不但能提升学生学习兴趣,还能培养科学创新精神。如以诺贝尔生理学或医学奖和化学奖为主线来讲解分子生物学的发展简史;讲DNA的双螺旋结构时,可讲述沃森、克里克和威尔金斯获得1962年诺贝尔生理学或医学奖的故事,以及无名英雄富兰克林所做的贡献;讲到转座子时,可讲述钟情科学的“玉米皇后”麦克林托克提出转座子时到获得诺贝尔奖间隔30年时间,她在此期间所受的冷遇、嘲笑以及她的坚持。
2.前人研究的理论基础。分子生物学中有许多理论十分难懂,如mRNA的发现、遗传密码的破译和操纵子理论等。在教学过程中要想将分子生物学的理论讲透,对老师具有较高的要求。因为在当时的知识背景、实验和科研条件下,研究所采用的方法与现代分子生物技术有很大的不同,需要老师学习前人的研究论文来理解研究者如何设计实验、如何对获得结果进行理性分析等。如在讲授乳糖操纵子时,教材中列举了在培养基中添加乳糖后β-半乳糖苷酶活性及其mRNA含量的变化规律图。但如何得到此图,书中只给予简单的介绍,给老师上课和学生的理解造成了较大的困难。为讲清乳糖操纵子的调控机理,给学生连续提出了2个问题:(1)如果让你设计实验如何得到此图的问题。在备课时,我给学生们列举了测定酶活性的方法,如比色法或酶联免疫法,并下载比色法检测β-半乳糖苷酶的专业论文[1]和公司检测β-半乳糖苷酶活性相关的试剂盒。对于如何测定β-半乳糖苷酶mRNA含量的变化,我列举了检测基因表达量的几种方法。这些检测mRNA表达量的前提是获得了β-半乳糖苷酶基因,于是又产生了第2个问题。(2)如何获得β-半乳糖苷酶的基因?介绍获得基因的方法后,但当时没有这些技术,于是我将当时条件下有关基因表达量检测的相关论文下载[2],并讲解了如何通过转导噬菌体获得β-半乳糖苷酶基因,通过杂交检测β-半乳糖苷酶基因mRNA含量的变化。这样引领学生沿着这些大师们的足迹,重温当年的研究过程,学习其中的科学思维和研究方法。这样的教学方式能够改变照本宣科、填鸭式教学的单一和枯燥。提升学生的学习兴趣,培养学生的科研素质。
3.社会关注的热点及日常生活常识。为了抓住学生的注意力,将分子生物学的专业知识与日常生活联系到一起。在讲到转基因植物时会与学生一起讨论转基因植物的安全性,并下载网上正反两方面的观点,引用2016年百位诺贝尔奖得主联名支持转基因,并解释转基因植物是安全的理由,让学生对转基因植物的安全性有正确的认识,并希望通过分子生物学的学习,用自己的专业知识对轉基因植物的安全性做出正确的评价。讲到微卫星DNA(SSR)时,提及利用SSR标记进行亲子鉴定,并将2016年侦破在社会上造成重大轰动的白银市连环杀人案的过程中使用人Y染色体上SSR标记,引起学生广泛的兴趣。
讲到乳糖代谢过程中,大肠杆菌要将乳糖运输到细胞中需要用透过酶。这时我又给学生提出了一个日常生活中的问题,如含胶原蛋白和超氧化物歧化酶化妆品问题。化妆品中的胶原蛋白或超氧化物歧化酶进入人体后具有抗衰老的效果,与学生讨论这些化妆品能否让人年轻,通过分子生物学的学习我们知道一个小分子的乳糖进入细胞需要一种运输酶,那么这些蛋白如何进入人体细胞?其结果是显而易见的。
4.分子生物学重点、难点解读。有些时候,书本上对有关的理论或技术介绍并不全面,学生在学习过程中难于理解。如DNA的复制原点位于遗传图谱84分钟处,这些涉及到细菌基因定位的中断杂交试验,需要讲解相关知识,帮助学生理解。又如SangerDNA测序原理,如用不同颜色的荧光物质标记ddNTP,从而实现测序的自动化。书上并没有讲到用什么作荧光标记物,如何标记等问题。下载荧光标记相关的文章[3],并将测序人员编写的测序步骤下载,与学生一起学习每一步反应的作用,有助于学生理解该技术。
(二)分子生物学前沿
分子生物学知识更新可以说是日新月异。因此在教学中老师必须关注学科的研究热点和前沿领域。在教学中可讲述一些应用相关理论开发的技术或相关技术的进一步发展。如讲到噬菌体的滚环机理时,下载利用噬菌体DNA聚合酶开发的滚环扩增试剂盒说明书,并介绍试剂盒在动植物病原物检测中的应用。讲到测序技术时,就可以向学生介绍最新发展的二代测序技术;讲到酵母双杂交系统,可以向学生介绍将荧光蛋白折分后的杂交系统以及依赖泛素(ubiquitin)的细胞质杂交系统[4]。让学生感受到分子生物学技术发展日新月异,也培养他们跟踪学科发展前沿的方法和学习习惯。
二、教学手段和方法的改进
(一)多媒体教学
多媒体技术具有信息量大、声像俱佳、动静皆宜的特点[5]。多年来我们不断补充和完善教学资料,逐渐形成了独具特色的多媒体教学课件。多媒体中大量使用图像、文字表述简洁明朗、主题突出。在多媒体教学中使用分子生物学动画,如DNA复制、转录、翻译、分子生物学技术和基因表达调控动画等。这些动画能将声、光、色结合,从而增加学生的感官刺激,能有效提高学生的注意力,激发课堂活力,从而提高教学效果。这些动画都是用英文讲解,需要老师给学生翻译。让学生掌握一些英文专业词汇,有助于提高用英文交流与阅读专业文章的能力。
(二)教学方法
为发挥学生作为教学主体的能动性,根据具体的教学内容设置了启发式、联想式、探究式等多种教学方法[6],让学生参与到教学过程中,不仅活跃了课堂气氛,而且在分享知识的同时,更注重教会学生灵活掌握学习的方法。
1.启发式教学。启发的目的在于举一反三,触类旁通。针对每一次的课堂教学,设计一些抛砖引玉的问题,供学生思考与讨论,这成为了分子生物学理论教学的重要组成部分。如前面讲到的乳糖操纵子时,所提出的两个问题就是很好的启发式教学的例子。这一系列的互动教学活动,充分调动了学生课堂学习的主动性和积极性,在不断的讨论分析中通过展示不同的思维、发表各自的观点,不但有利于促进学生在学习中发现问题、解决问题,而且有利于学生通过对基础知识的消化、理解来达到理论的升华、拓展。
2.比较法教学。在比较法方面,注重横向比较与纵向比较的结合。DNA的复制、转录和翻译以及基因表达的调控等内容均是从原核生物和真核生物两方面论述的。因此,在教学中充分利用横向比较法,对原核和真核生物DNA的DNA聚合酶、RNA聚合酶的种类和组成、mRNA的结构进行对比分析,能更好地帮助学生理解和记忆。而对DNA复制、RNA的转录、蛋白质的翻译等过程、不同操纵子的调控机制等内容的教学可以采取纵向比较法,如DNA复制、RNA的转录、蛋白质的翻译各需要一些什么样的酶,它们的过程有什么不同。以达到加强记忆的目的。
三、知识拓展
生物信息技术已经发展成为分子生物学研究方法中不可分割的一部分,必须特别强调互联网资源运用的重要性。在整个分子生物学的教学中,要求学生查阅和组织各种文献资料。因此,在教学中要逐渐向学生介绍中国知网和NCBI等常用资源库,使学生了解如何利用资源库进行查询,培养了学生的自学能力。在教學中还要介绍一些常规的生物信息技术软件,如Primer6.0、DNAMAN和DNAStar等,使学生对这些软件有一个初步的认识。如讲到rDNA为中度重复序列时,要求学生从NCBI网站上下载原核和真核的基因组序列,查找其中的rDNA的数量,并明确rDNA的结构。下载动、植物病毒的基因组序列,用DNAStar作出其结构,观察病毒的重叠基因。用DNAStar作出四膜虫rDNA的结构,并比较与其他rDNA的差异,弄清核酶的特殊性。
关键词:分子生物学;教研一体化;创新;综合能力
2015年5月4日,国务:颁布了叶关于深化高等学校创新创业教育的实施意见曳,明确了以素质教育为核心,以创新人才培养为导向的高校创新创业教育工作。在创新教育改革的大趋势下,高等教育的首要任务是培养具有创新精神和实践能力的高级人才,为完成这一任务,学生专业理论知识的掌握和实践能力的加强要实现高度的平衡。然而如何提高学生的实践能力,加强专业课课程的学习呢钥根据分子生物学教学过程中遇到的问题,探索和分析了通过教师科研与专业课教学相结合的方式,改革专业课教学模式及考核方式对培养学生综合能力、提高分子生物学教学效果,促进学校发展的作用。
1传统分子生物学教学方法的弊端
分子生物学是在分子水平上研究生命活动及其规律的科学,主要研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构、功能及其相互作用,内容繁多、抽象,不易理解[1]。传统的分子生物学教学只注重知识的传授,习惯于以灌注的方式增加学生的知识。这种满堂灌的教学方式不仅使学生思路闭塞,缺乏独立思考的能力和创造性,而且容易使学生产生枯燥厌烦情绪。很多情况下学习仅仅是为了应付考试,在很大程度上影响了这门课程的教学效果。分子生物学是一门实验科学,任何理论的提出都必须以实验依据为基础[2]。要加深学生对分子生物学理论的理解,增加对理论知识的感性认识,最有效的途径是让学生把所学理论知识运用到实践中解决实际问题[3]。因此,分子生物学的实验教学就显得尤为重要。为适应分子生物学日新月异的发展,早在20世纪90年代初期各大高校就对生物专业的本科生开设了分子生物学实验课程,但是传统的分子生物学实验课教学却存在很多不足:一是实验课的配套教材多年不变、实验设备老化、实验内容陈旧,与飞速发展的前沿理论和技术严重脱节,导致教学脱离实际;二是对实验课程的设置而言,由于需要较高的经费投入和师资不足等原因,很多实验只停留在实验理论的讲授和实验演示阶段;三是学时安排使得上课时间较为分散,实验内容的设置不具有连贯性和完整性。总之,当前的分子生物学实验教学已经不能满足大学本科生对实验理论与实际操作的需求。为紧跟生命科学发展的步伐,分子生物学在理论教学和实验教学模式上都需要进行改革。最简单有效的办法就是利用教师的科研平台,让学生在学习专业课的同时参与相关教师的科研项目,通过理论与实践的结合,提高专业课的教学效果和学生实践创新的能力。
2实现教研一体化教学模式的措施
为了有效开展教研一体化,提高学生的综合能力和专业课的教学效果,为大学生提供一个从事基础科研活动的锻炼机会,应该采取以下一些符合教学实际、适于大学生参与的支持性和保障性措施:一是做好宣传工作,鼓励、吸纳对分子生物学理论知识有一定基础并对本学科实验技术感兴趣的本科生参与,组建科研创新团队,营造良好的科研学术氛围,打造研究型、开放式的教学新模式。二是利用现有的教学资源和科研环境,将教学与教师的科研项目相结合,设置教学科研一体的教学体系。教师在讲授专业课的同时,把本专业最新的研究动态和研究成果渗透到分子生物学的理论教学中,使学生及时感受世界前沿知识的变化和魅力,大大提高学生的科研意识与专业兴趣,为以后从事分子生物学方面的相关工作奠定基础。三是教师结合学生在课堂上所学的知识及其所具备的能力,把握难度适宜、有利于理论知识掌握和培养能力的原则将课题进行合理划分,并对学生做出明确的分工[4]。四是设计课题研究方案前,要求学生认真地收集归纳与课题有关的文献资料,自己动手设计实验方案,分析实验方案在理论上的优缺点、可行性和科学性。通过这样的形式,锻炼学生提出问题、分析问题和解决问题的科学方法,为学生营造一个严谨、求真、创新、充满挑战、充满活力的学术氛围,将繁重枯燥的科研活动转变为学生展现自我创新能力的舞台。五是改革分子生物学专业课课程考核方式,不再采取单一的平时成绩加期末考试成绩的形式,而是把平时成绩、考试成绩,并结合学生参与教师科研项目的情况、科研活动的成果、科研论文的撰写情况等都作为考核的内容。如此全面系统的考核,一方面有利于对学生进行客观的评价;另一方面可以肯定学生进行科研活动所付出的努力和取得的成果,从而激励学生理论课学习的热情,提升专业课教学质量,增加学生从事科研活动的积极性。
3教学科研一体化教学模式的优势
3.1有助于提高学生对理论知识学习的热情
科学研究的过程需要丰富的理论知识作为支撑,同时科学研究的顺利开展,要求学生必须学好学精理论知识,从而充分调动学生对理论知识学习的积极性和热情,强化理论课教学的效果。
3.2弥补了实验课教学的不足
创新精神和创新能力是对大学生素质评价的重要指标。长期以来,分子生物学实验教学中开设的多数为验证性实验,学生仅仅是根据教材上的方法按部就班地进行操作,撰写报告,既不能从实验数据中发现问题、提出问题,也不能从实验过程中找到解决问题的方法,缺乏创新能力的锻炼。教师对于实验教学的要求也仅限于实验数据处理和实验报告的完成[5],这种教学方式压抑了学生的创新意识,扼杀了学生的创新能力,违背了野培养造就具有创新精神、创新能力的高素质人才冶[6-7]这一高等教育改革和发展的主题。教学科研一体化,不仅可以培养学生的自学、观察、分析、查阅文献的能力,还能训练其写作与语言表达能力,使学生从单一型向复合型、从封闭型向开放型、从知识简单型向综合创新能力型转变[8],促进其创新能力的发展。同时,学生参与科研活动的过程不仅是对勇于克服困难、吃苦耐劳、无私奉献等个人品质方面的一种锻炼,亦是对他们在研究团队中相互配合、资源共享的大局意识和协作精神的培养。国外学者万科特和奥雷维克孜(PhilipWankatandFrankReovicz)指出:野大学生参与科研项目,可以培养他们的实验技能、计算机技能、时间管理技能以及项目设计和按时完成任务的技能。每周例会的课题报告,可以培养学生非正式的口头表达能力,撰写科研报告是练习写作能力的好机会,参加学术会议则有助于交流技巧的提高冶[9],这些更是传统的实验教学所不能达到的高度。
3.3不仅直接关系到学生的切身利益,对学校和高校教师而言也是必不可少的
通过科研与教学的结合,一方面高校教师可以充分利用学生资源保证在繁重的教学压力之下进行个人学术的开展;另一方面也使教师的授课不再是一个单调的、乏味的过程,而是有着许多实例的、生动的、有深度和广度的教学过程。学生普遍反映,这种将科研渗入到教学中的方式,十分容易接受,对所学理论知识的理解也更加深刻。另外,教研一体化模式符合国家的教育改革方针,也进一步提升了大学的教学质量和科研水平。
4结语
教学和科研是高等:校的2种基本职能,都是培养高级人才的重要途径。它们之间是密切相关、相辅相成、缺一不可的。教研一体化模式不仅仅适用于分子生物学课程,它是普适性的。在高等:校的教育工作中,应该把科研与教学有机地结合起来,坚持以教学传授知识,以科研创新意识,形成教学科研一体化模式,使教学科研实现良性互动,相得益彰,最终实现大学的可持续发展。
5参考文献
[1]朱玉贤.现代分子生物学[M].2版.北京:高等教育出版社,2003.
[2]江渝,彭家和,钟小林,等.生物化学与分子生物学课程必须适应现代化要求[J].山西医科大学学报(基础医学教育版),2004,6(4):355-356.
[3]戚晓利,张丽敏,薛春梅,等.分子生物学教学改革的探索[J].生物学杂志,2003,20(6):51-52.
[4]秦刚.关于大学生参与科研活动的探讨[J].科技信息,2006(9):90-91.
[5]蒋曹德,廖志华,杨应斌,等.分子生物学创新实验教学模式的探索[J].西南农业大学学报(社会科学版),2009,7(2):200-202.
[6]周伟国,丁金昌.高校考试改革:致力于素质教育的全面实施[J].高等农业教育,2003(3):45-48.
[7]朱洪波.论高等学校创新人才培养的重要性[J].贵州大学学报(社会科学版),2004,22(2):112-117.
[8]杨牧磊.大学生科研能力培养途径的探讨[J].大理学:学报,2008,7(7):81-84.
【关键词】分子生物学;实验教学;高等教育;教学质量
近年来,随着高科技向生物学各个领域的渗透,特别是免疫学、分子生物学与基因工程学及基因组学等基础研究的不断深化,分子生物学是一门新兴的前沿学科,已成为现代生命科学中最具活力的带头学科之一,分子生物学研究日新月异的发展,使人类对疾病的认识、预防、诊断和治疗发生了深刻的变革,医学科学已从整体、细胞水平逐步深入到了分子水平。分子生物学实验教学作为分子生物学整个课程中重要的必不可少的组成部分,不仅能让学生巩固和加深理论课知识,而且能加强对学生良好综合素质和动手能力的培养,以及对他们后续的学习都会起着非常重要的作用。
1.培养学生的学习兴趣,激发他们的学习动力
学习兴趣是学习活动的重要动力。成功的教学所需的不是强制,而是激发学生的兴趣,学习兴趣是一种力求认识世界、渴望获得文化科学知识的意识倾向,能推动人们去寻求知识、钻研问题和开阔眼界,是一个人走向成才之路的一种高效能的催化剂。分子生物学因其学习涉及面广、内容繁杂、抽象往往成为诸多学生学习的一大障碍,甚至成为一种负担,缺乏积极学习的动力。因此我们利用实验课以实践动手为主要教学内容的特点,通过营造良好学习氛围、开展互动式讨论学习和体验成功实验等方法激发学生的学习兴趣。一来可以弥补理论课学习的不足,培养学生掌握实验基本操作技能和基础知识;其次,可以逐步培养学生严谨的科学态度和创新意识,提高科学的观察能力、分析思维能力、动手能力和解决实验问题的能力,真正达到有效地提高实验课学习效率的目的。例如学习胰岛素、肾上腺素对血糖浓度的影响时,我们首先以糖尿病的临床治疗进行设疑,激发学生的好奇心;在完成实验后由学生根据自已的实验结果进行答疑;最后由老师结合临床应用进行总结。通过这样的教学“三步曲”,激发学生的学习兴趣,把抽象、枯燥的理论教学转变成兴趣学习,提高了教学质量。
2.引导学生进入角色,培养良好的学习习惯
在教学活动中,教师发挥学习的引导作用,学生是学习的主体。但在传统的教学模式中, 我们往往只重视教师的引导作用,而忽略了学生的主体作用,这样的结果往往导致学生只是被动地接受知识,过度地依赖老师,而不能充分调动学生的学习积极性和学习的潜能。为了提高课堂教学效率,我们应该充分发挥学生的主体作用,调动其自主参与意识,从根本上引导学生形成良好的学习习惯,实现教与学的互动,以取得理想的教学效果。为此,我们让学生从课前、课堂、课后参与实验,引导进入角色,培养课前预习、课上积极参与、课后总结的良好学习习惯。实验课前鼓励学生参与一些实验的准备与设计,提高对实验内容的理解和把握,增强计划性学习思维的培养;课堂上增加实验教学内容,尽可能增加每个学生的动手操作机会,同时通过“问题-讨论”的方法培养学生独立思考、自主学习、积极参与的习惯;课后组织学生参与本学科的学习交流,不仅可以在实践中对所学的理论与技术进行检验,同时提高实验中分析问题和解决问题的能力,进而增加对分子生物学理论与实验课学习的兴趣。在上述提到的胰岛素、肾上腺素对血糖浓度的影响教学时,我们对糖尿病的临床治疗方法进行提问,让学生融入到教学内容,实现主动进入角色。
3.改革传统课程,开设设计性实验
分子生物学实验技能对于科研工作大有裨益。因此,我们在实验教学中,除要加强学生基本实验技能的训练外,还应增加设计性综合实验的内容,使分子生物学实验教学在内容、方法和手段上更加符合培养新型人才和社会发展的要求。设计性实验是一种介于基本教学实验与实际科学研究实验之间,对科学实验全过程进行初步训练的教学实验。它要求学生在充分理解分子生物学基本原理的基础上,综合运用所掌握的基础理论、实验技能以及各种检测手段和实验方法,自行设计实验方案、确定实验方法、选用配套的仪器设备,进行实验,记录实验数据,最后写出比较完整的实验报告乃至学术论文。设计性实验具有综合性、典型性和探索性的特点。此外,它还可以激发学生的创造性思维和探索性精神,是培养学生终生具有创造精神和创新意识的重要途径。目前我们的实验教学虽然在内容上进行了一定的改革,减少了验证性实验,增加了诸如DN断的切割、连接、转化和鉴定的系列实验,但是学生仍然很难系统掌握实际的实验技能,达不到提高学生整体科研能力的要求。因此在改革的同时开设设计性实验将是我们未来实验教学改革与发展的方向。因为设计性实验教学的开设,不仅使实验教学内容有了新的变化,更重要的是对开发学生智力、培养学生的创造性思维能力和实践能力具有重要作用。
4.以开放实验室为平台,进行创新研究
由于科技创新是将科学研究成果转化为现实生产力的实践活动,因此提高学生的创新能力,必须注重实践能力特别是主动实践能力的培养。所以我们开放实验室,鼓励学生自主进行科技实践,开辟分子生物学第二课堂,组织兴趣小组。同学们报名非常踊跃,我们将兴趣组分成3~5人/组。在实验方案中选出最适合开展的方案,由教师点评,学生修改实验设计方案后,在老师的指导下,由兴趣小组来实施。同学们通过课堂的理论学习—课后查阅相关资料—课堂讨论—实验设计—综合实践的过程能使学生深刻理解分子生物学实验的技术与理论,能熟练运用已经学习的多种技术,学会充分利用本实验室已有的实验设备和条件,自主设计实验并实践,培养了学生的创新思维和独立分析问题、解决问题的能力。
5.结语
总之,在实验教学中,我们应该从教与学的关系入手,充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用,通过教学改革引导学生的学习兴趣,培养他们良好的学习习惯,并充分调动他们的学习主观能动性,从而最终达到提高实验教学效果、实现学生综合素质和能力全面提高的目的。
【参考文献】
[1]陶萍,屈兰竺.浅谈在生物化学教学中如何培养学生的学习兴趣[J].安康师专学报,2005,17(6):121-122.
[2]邢杰,马平,阎玉文.发挥学生主体作用,提高教学效果[J].山西医科大学学报(基础医学教育版),2004 ,6(2):154-155.
关键词 医学生物化学 分子生物学 实验教学 分层教学 教学改革
中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2015.09.054
Application of Lamination Teaching in Medical Biochemistry
and Molecular Biology Experimental Teaching
LI Cuiping, ZHANG Wei, ZHAO Chunpeng
(Department of Biochemistry and Molecular Biology,
Xinxiang Medical College, Xinxiang, He'nan 453003)
Abstract Medical biochemistry and molecular biology experiments is an important subject, which has a significant enlightenment role in promoting the operative ability and developing the innovative potential and scientific research ability of the students, to connect medical theory with practice. However, traditional medical biochemistry and molecular biology experiments teaching has its limits, such as the quickly update theoretical knowledge with the obsolete experiment content and students participating in the experimental courses passively, which is not conducive to the innovation ability development and practice participation of the medical students. To solve above limitations, we put forward the concept of "lamination teaching" and divide the experimental classes into basic experiment, comprehensive experiment, designed experiment, according to the difference of each student in educational resources including biochemistry and molecular biology knowledge, ability level and personal development direction. The important role of "lamination teaching" in teaching reform of biochemistry and molecular biology experiments is also analyzed.
Key words Medical biochemistry; Molecular biology; experiment teaching; Lamination teaching; teaching reform
医学生物化学与分子生物学是从分子水平研究生命现象本质、疾病发生机制的学科。由于生物化学、分子生物学的内容繁多、理解和记忆难度较大,对于临床医学的学生而言,医学生物化学与分子生物学实验既有利于学生理解理论知识、掌握相关技术,又可以提高动手能力、参与能力、分析及解决问题的能力、团结合作的能力,可以说实验课的学习过程是一个理论与实际联系的过程,更是一个对理论知识进一步升华的过程。通过实验课的学习,可以让学生充分认识到医学生物化学与分子生物学对人类医学发展的重要作用。但是,在实际教学中出现了很多不利于学生学习和发展的问题,显示出传统医学生物化学与分子生物学实验教学模式的局限性。分层教学的应用可以解决这些弊端,让学生根据自己的知识、能力、发展倾向选择不同层次的实验课题,从调动学生的主动性和创造性出发,对培养高素质的创新型人才发挥重要作用。
1 传统医学生物化学与分子生物学实验教学的局限性
生物化学与分子生物学知识繁多、内容抽象、概念枯燥,理解和记忆的难度很大,使得不少学生越学越记不住,越学越难理解,产生厌烦和畏难情绪。随着时间的积累,各个学生对生物化学与分子生物学知识的掌握参差不齐,从而影响在实验课上的表现和发挥;生物化学与分子生物学教材更新迅速,但实验内容陈旧落后,主要为一些简单的验证性实验,与临床实践、实际应用明显脱节,严重滞后于学科发展;①实验课教学采用教师预先优化实验环节,讲授实验原理、介绍实验试剂、演示重要操作步骤、强调注意事项,然后学生按照操作步骤依次做实验、写实验报告的教学方法,学生仅仅被动学习,缺乏主动思考,很多学生甚至出现了抄袭实验报告的现象,根本不知其所以然,更不懂得实验中观察实验现象,发现问题、分析并解决问题的重要性;生物化学与分子生物学实验课是一门强调学生动手操作,在动手的过程中独立思考,发现问题、分析问题、解决问题的重视实践的学科,但由于实验操作中以组为单位,有些学生不亲自做实验,抄袭实验报告,养成了眼高手低的习惯,对于临床本科生而言,不利于今后的发展;可见,传统实验教学理论与实践脱节,对其改革是学科发展、培养创新型人才的教育需求。
2 应用分层教学法,全面改革医学生物化学与分子生物学实验教学
分层教学又称分组教学、能力分组,是教师根据学生的知识、能力水平和潜力倾向把学生科学地分成几组水平相近的群体并区别对待,使得各群体在教师恰当的分层策略和相互作用中得到最好的发展和提高。根据分层教学的理念,教师可以根据各个学生对生物化学与分子生物学知识的掌握、能力水平及个人的发展方向,将实验课分为基础实验、综合实验、设计性实验等。医学的学习过程是一个重视实践的过程,所以基础实验、综合实验作可为必修课程要求每个学生都参加并进行实验考核;而设计性实验可作为选修课程,根据学生自己的科研兴趣及未来发展志向,自愿选择。大体规划如下:
2.1 精选基础实验,掌握基本实验技能
基础实验的教学目标是掌握基本实验技能,如医学生物化学与分子生物学实验中常见玻璃仪器的使用、清洗和干燥、电泳技术、层析技术、光谱光度技术、离心技术、物质的分离提纯及含量测定。按照教学目标,可安排如下基础实验:血清蛋白含量的测定、血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳、氨基酸薄层层析、肝脏DNA的提取等。通过基础实验,学生加深了对基本理论知识的理解,掌握了分光光度计、离心机、电泳仪、水浴锅等常见生化仪器的使用,熟悉了基础实验的操作过程,为开设综合实验、研究型实验奠定了基础。
2.2 开设综合性实验,提高动手能力和科研素质
综合性实验的教学目标是提高学生的动手能力,培养分析问题、解决问题等科研素质。综合实验侧重以生物大分子的分离、提纯及测定为主,涉及各种实验技术的综合。②为了达到上述教学目标,可筛选以下实验:细胞核分离纯化及DNA、RNA含量的定量测定、聚丙烯酰胺凝胶电泳分离血清蛋白、碱性磷酸酶的提取和测定等。通过基础实验课的学习,学生已掌握了基本实验技术。在综合性实验的开展过程中,要突出学生的主体地位,以学为主,以教为辅。学生通过预习课本,动手实验、发现问题、分析问题,最后解决不了的问题,教师可以组织学生讨论,最后再答疑,指导实验的完成。通过实验,学生对实验原理有了更深入认识、提高了发现问题、分析问题及解决问题的能力,发挥了学生的主观能动性。如“细胞核分离纯化及DNA、RNA含量的定量测定”实验中,由于细胞质、细胞核的水解液中容易吸入少量沉淀,导致比色时吸光度偏大,实验数据有偏差,出现该问题怎样解决呢?首先让学生观察实验现象,试管中的反应液是不是有悬浮物,不清澈呢?然后分析问题。根据分光光度计的测定原理Lamer-Beer定律A=KCL可知,在实验条件一定的情况下,A与C成正比,那么吸光度(A)偏大是由反应液的浓度(C)增大而引起的。是什么原因引起反应液的浓度增大呢?引导学生思考,是由于吸取水解液时混入少量沉淀而造成的。那如何解决该问题呢?是不是可以采用离心技术,将悬浮物沉淀,再用上清液比色呢?通过离心前后实验结果的比较,学生懂得了实验中发现问题的重要性,体会了运用所学知识去分析并解决问题的成就感。当然,也有同学实验数据还没认真分析,就已经把反应液倒掉了,若实验数据有问题,已来不及查找原因,在这种情况下,可以让学生再重复进行测定部分的实验。通过重复实验,学生了解到保存实验材料的必要性及其对实验结果分析的重要性。综合实验的开设,提高了学生分析问题、解决问题的能力,更重要的是学生通过自己的主动学习,参与实验的热情提高,对实验过程的理解更加透彻,科研素质得到了提升。
2.3 组织“研究性实验”,突出学生创新能力的培养
研究性实验可作为选修课,实验题目待定或由各学业导师出相关题目,让学生参考。学生根据自己的专业特点、兴趣爱好、发展倾向选择研究项目,由学业导师负责指导。学业导师负责做好以下相关工作:(1)帮助学生选题,引导学生查阅资料,设计实验并跟踪指导实验;(2)做好实验室开放工作,保障实验药品、器械的正常供应;(3)帮助学生分析实验结果。③当然,研究性实验也可以在学业导师自己的实验室进行。在完成实验的过程中,学生围绕自己感兴趣的课题经历了查阅资料、选择材料、确定方案、准备试剂、分析结果、撰写研究报告等一系列过程,教师则全程跟踪指导。研究性实验的开设让学生体会到科研的过程,体会到自己查找资料、学习知识的过程,体会到发现问题、解决问题的过程,体会到独立思考在科研中的重要性,培养了严谨的科学态度,同时提高了学生的动手能力,激发了学生对科研的热情,提高了学生的创新能力,更重要的是提高了学生的独立性和自信心,这对学生日后从医或搞科研是非常重要的。在教师的指导下,一些学生通过查阅资料后提出有价值的问题,写出课题申请,获得了大学生创新项目的资助,还有一些学生将自己的研究成果在学术刊物发表。④可以说研究性实验为那些喜欢做实验、搞科研的学生提供了一个平台。
总之,应用分层教学法,开设基础实验、综合实验、研究性实验,是全面改革医学生物化学与分子生物学实验教学的有效途径。各学校根据情况设定实验内容,本文只提供了一种改革思路,仅供参考。
*通信作者:李翠萍
基金项目:新乡医学院高学历人才资助计划(505026)
注释