分子生物学教学中培养学生专业兴趣的实践

摘要:为培养面向新世纪具有广博知识面的复合型生命科学领域技术人才,进一步促进其他学科的发展,必须重视和做好分子生物学专业基础课的教学,本文探讨了在教学过程中应当重视绪论课教学,主要教学内容的选择及实验教学中与学生良性互动形成正反馈,以期在教与学的过程中实现较好的教学效果。

关键词:分子生物学;教学;专业兴趣

作者简介:王海鸥(1975-),女,天津人,北京科技大学应用科学学院生物科学与技术系教学副系主任,副教授,理学博士,主要研究方向:分子生物学教学;钟广蓉(1973-),女,湖南长沙人,北京科技大学应用科学学院,工程师,主要研究方向:分子生物学。(北京 100083)

基金项目:本文系北京科技大学第六批教改项目的研究成果。

分子生物学是一门新兴、年轻和充满活力的学科,新的知识和理论体系不断被建立和更新着一些传统的知识结构。从最近几年的诺贝尔化学奖、医学和生理学奖的奖项大多颁发给分子生物学或相关学科的研究看出,由于人类对生命奥秘的强烈探知欲及理解生命本质的需要,使得目前分子生物学的研究方兴未艾,并且本学科的发展不断对生命科学的诸多传统学科认知起到极大的推动作用。

自20世纪50年代以来,用X射线衍射技术解析出生命遗传物质脱氧核糖核酸(DNA)分子的双螺旋结构以来,首次使人类从分子水平上认识生命现象,并开创了一门新学科——分子生物学。从诞生以来,分子生物学一直是现代生命学的前沿与生长点,其主要研究领域包括核酸等生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学。

分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会,也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。因此,为培养面向新世纪具有广博知识面的复合型生命科学领域技术人才,必须重视分子生物学专业基础教学,让学生掌握的分子生物学知识成为一种强有力的工具应用到生命科学的各个学科。

一、上好绪论课,打好印象分

良好的开端是成功的一半,绪论课的内容比较传统但是却非常重要,在各种教材中,绪论的内容都非常相似,需要让学生了解分子生物学含义和发展简史,重点掌握当前的研究内容和研究热点问题。如果能讲好、讲活绪论,就能抓住学生的心,激发学生的求知欲和探索欲。分子生物学在生物专业的课程中属于高年级的专业课,对于高年级的学生来说,已经有了独立的专业意识和情趣,对于他们开的课程,不能再向对低年级学生那样完全按照教材授课,否则,学生会产生抵触和厌学的情绪,课堂教学就失去了应有的意义。

在开学的第一课中完全按照教科书的内容,平铺直叙的讲下去,学生可能感受到的是一条条干巴巴的文字记载。也许,学生可能会在一开始就会对分子生物学产生一种粗浅的认识——就是由一些实验简单堆砌而成的学科体验而对于内容并没有太深的体会,更不会主动深入的理解本学科发展过程中一些重要事件的内涵以及产生的深远影响。

例如在讲到DNA双螺旋结构的发现历程时,适当的展开,以发动生命科学革命的著名物理学家薛定谔写的一本小册子《生命是什么?》讲起,学生的好奇心和求知欲就被调动起来了,马上就想知道物理学家与分子生物学有怎样的关系?接着引入DNA双螺旋结构研究热潮,以科学上竞赛为题介绍了三组独立的研究者:毕业于美国芝加哥大学的沃森,1951年来到英国剑桥大学,与毕业于物理系的克里克相遇,受到薛定谔的感召共同认识到探索DNA分子结构是揭开遗传之谜的关键,并且开始合作;在这之前,生物学界关于DNA分子的研究,已经取得了许多重要成果:威尔金斯和富兰克林等用X射线晶体衍射技术,对DNA分子的晶体结构进行了研究;美国的生物化学家鲍林的三螺旋DNA模型研究。在讲授中有意识的加入一些语言使这场竞赛听起来热烈一些,让学生们知道由于沃森和克里克善于对成果和信息进行分析,决定从建立分子模型着手展开科研。他们创造性的思维加上勤奋的工作,终于获得了成功,于1953年4月建立起了DNA分子的双螺旋结构模型。从这样一个知识点的教学中使学生知道这一重要的里程碑式事件,更重要的是同时让学生明白在研究中分析和总结问题的重要性。

另外,我们发现通过这样的授课方式,学生注意力集中,课下与学生交流时,学生反应热烈,教学效果良好,能够顺利达到教学目标。第一讲结束后,学生对于分子生物学的印象良好,认为这门学科是一门非常有意思的学科,有了学习动力和主动学习的热情和愿意。

二、精心安排教学内容激发学生学习热情

分子生物学是由生物化学、生物物理学、遗传学、微生物学、细胞学、医学以至信息科学等多学科相互渗透、综合融会而产生并发展起来的,凝聚了不同学科专长的科学家的共同努力。它虽产生于上述各个学科,但已形成它独特的理论体系和研究手段,成为一个独立的学科。近年来分子生物学的概念、方法与技术不断在生命科学其他领域研究广泛运用并向各学科渗透,正在形成很多新的学科,诸如分子遗传学、细胞分子生物学、神经分子生物学、分子分类学、分子药理学与分子病理学等等。因此分子生物学在生命科学中的主导作用还将要持续下去。这也使本学科的研究越来越成为其它领域研究的基础,也越来越凸显其重要性,在促进科学技术与经济社会发展,造福人类方面有着十分重要的战略地位。分子生物学虽然是新生学科,但却已成为其他学科的基础,因此在重点教授分子生物学基础知识的同时,也需要注意与其他学科知识的交叉,让学生联系相关知识后掌握。

在分子生物学的教学中,由于分子生物学是研究核酸等生物大分子的功能、形态结构特征及其规律性的科学。所以,通过课堂教学,希望围绕分子生物学的中心法则展开,达到以下教学目的:(1)通过核酸分子精细结构和原核、真核生物基因组结构的介绍,激发学生探索生命本质奥秘的求知欲望;(2)通过原核和真核生物基因表达调控的详细介绍,向学生揭示基因表达的精细性、复杂性和高度可调控性;(3)引用一系列分子生物学研究工作实例,将分子生物学的基本研究思路和基本研究方法介绍给学生。(4)通过“疾病与人类健康”和“基因与发育”的介绍,向学生进一步揭示分子生物学涉及认识生命的本质,它也就自然广泛的渗透到医学各学科领域中,成为现代医学重要的基础,可以大大促进医学的发展,并可能是最直接为人类生存环境服务,对国民经济持续与协调发展起重要作用的学科。

三、实验教学中与学生良性互动形成正反馈

笔者在长期的教学实践活动中观察到,仅依靠理论教学,并不能有效培养学生运用分子生物学知识的实践能力,尤其是运用分子生物学技术从事研究的能力。只有上好实验课,把理论教学中的基本理论,通过实验教学展开,才能使学生们理解学好这门学科的意义,才能培养学生的学习兴趣和调动学生的学习热情,因此只有两者的有机结合,才能更好地发挥分子生物学教学的作用。

分子生物学实验是基础理论课的配套课程,是理论教学的深化和补充,与理论课密不可分,具有较强的实践性,是一门重要的技术基础。分子生物学实验已经成为高素质生物类人才必须掌握的基本技能,为了适应这一潮流的需求,我国也在高等教育中开设分子生物学及实验课程。熟悉掌握分子生物学方法与技术,特别是基因操作技能的建立对其它很多学科的发展有直接的影响。

为了让学生上好实验课、并且喜欢实验课,就要改变学生在实验中的被动地位,就必须首先提高学生的学习热情,让他们能最大限度发挥各自的主观能动性,让学生成为学习的主体,变被动学习为主动学习,进而培养学生的创新思维,积极推进教学模式的改革,实行研究型教学模式。在分子生物学的发展和应用中,农业和医学领域的应用最能体现该学科的发展特色。在实验课中,教师可选择科研项目中应用性强和富有挑战性的内容作为学生的实验内容。与科研工作相结合的实验内容往往具有挑战性,教师可以利用现有的条件,引导学生思考和利用网络基因资源,查阅到一些长度短但有研究基础的基因,如已知有保守序列的基因,以这类基因为基础开展的实验就比较容易完成,而且学生又学会了如何发现新的学术问题,进而培养学生的创新思维和运用所学知识去发现问题、分析问题和解决问题的创新能力,从而使学生的科学素养得到较好培养。同时在对实验中的一些要点和难点和需要注意的问题,教师加以强调后,学生自己通过查阅资料,明白该实验所涉及的研究内容和需要解决的问题。再在实验过程中,让每个学生独立做实验,对遇到的问题自己想办法解决。这样使得每个学生能够充分发挥自己的主观能动性,培养了科研工作所需要的解决问题的实验能力。如果学生仍然需要帮助,教师进一步指导,帮助学生找到问题的关键,达到教师与学生的良性互动,提高实验课教学的效果,激发学生对专业课的学习热情。

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(责任编辑:苏宇嵬)