摘 要:生物工程是一门化学与生物学的重要交叉学科,随着生命科学的不断发展,生物工程专业必将成为今后生物化工学科的重要发展专业。分子生物学是普通高校生物工程专业必修的一门重要的基础课程。由于分子生物学理论知识比较抽象,可从教材选择、教学内容的组织、教学计划的制定、理论课教学方法的运用、分子生物学实验的开设、网络信息资源的利用等方面进行教学改革,提高应用型生物工程专业分子生物学课程的教学效果。
关键词:分子生物学教学改革
中图分类号:G64文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)01(c)-0177-02
生物工程专业是以化学基本原理和生物学基本原理为理论基础,以工程学的方法研究并解决生物技术和生命科学中的技术问题。从人才培养的行业要求方面看,作为生物工程专业的应用型人才,在知识的储备方面,应具有一定的专业基础知识、宽广的人文社会知识、较强的实践管理知识以及相关的其它知识;在实际能力培养方面,应该具备较强的社会生存适应能力、知识更新能力、工程管理实践能力、创新能力;在素质要求方面,应具有良好的思想道德素质、科学文化素质和身体素质[1]。分子生物学是前沿性很强的一门基础课,目前,分子生物学已经深入到生物学科的各个领域,我们应当适应学科发展的实际情况,开拓思路,不断进取,使分子生物学课程教学为应用型生物工程专业人才培养目标服务。
1 分子生物学课程教学改革的必要性
由于分子生物学的内容十分丰富繁杂,知识点多、信息量大,并且发展迅速、资料浩瀚,因此,传统的教学模式学生多反映难以理解和掌握,为了帮助学生进一步掌握分子生物学理论知识,提高实验技能,同时克服学生对学习分子生物学的畏难情绪,提高学生学习的主动性和积极性,在有限的学时内让学生更加全面而深入地学习和掌握课程的内容,提高我院分子生物学的教学质量,需要对目前的分子生物学课程教学进行改革。
2 分子生物学课程教学改革的原则及指导思想
2.1 应用型生物工程专业人才培养目标
培养符合社会主义市场经济需要,掌握生命科学的基本理论和生物技术的基础知识、基本理论、基本技能,并能在高等学校、科研机构、政府机关及相关行业的企事业单位从事生命科学和生物制品的研究与教学、生产与开发、经营与管理、检测和分析等方面工作的应用型高级专门人才。
2.2 生物工程专业分子生物学课时安排计划
理论课课时48,实验课课时16,理论课课时与实验课课时比例3∶1。
3 分子生物学课程教学改革的内容及目标
3.1 教材选择
分子生物学理论课教材版本多,教材内容体系不一致,其中科学出版社赵亚华老师编写的《分子生物学教程》作为生物类本科生的教材较为合适。该书以DNA和RNA两类生物大分子为主线,深入浅出地介绍了这些大分子的结构与功能及其复制、转录、翻译和表达调控。同时,该书简要地介绍了分子生物学的发展历程,内容涉及广泛,从宏观的生命科学发展整体水平上,力求使学生认识到分子生物学在生命科学中的地位,并了解生命科学的前沿。
3.2 教学内容
教材中,部分内容如染色体结构、基因和基因组学、细胞信号传导等与生物化学和细胞生物学重复。针对这种情况,应把相应知识点作为分子生物学的骨架内容精练浓缩,既可温故知新,又可节约教学时间,为分子生物学的新内容、新技术提供更多的教学时间;同时对基因芯片、转基因动物等内容进行适量的扩展细化,便于学生理解掌握。因此,任课教师首先必须查阅大量新文献、新资料,不断更新自身知识,重新组织教学内容,通过对教学内容的改革,最终让学生充分掌握分子生物学的精髓。
3.3 教学方式
3.3.1 理论教学
(1)传统理论教学方式的不足。
传统的分子生物学教学方式是教师在课堂上讲解,学生借助书本、语言和板书这些比较单一的媒体,同时靠眼看、耳听、手写等方式被动的接受。分子生物学中DNA、RNA及蛋白质的生物合成、基因表达调控等内容十分抽象,应用传统教学方式,教师难教、学生难学。例如:蛋白质生物合成过程氨基酸的进位、转位及肽链延伸等步骤学生就很难理解。传统教学方式不能展示出动态的、内容丰富的信息,而且束缚了学生的主观能动性和自我发挥、自我创造的能力[2]。
(2)将现代多媒体技术引入课堂教学。
多媒体技术是用文字、图像、声音、动画、视频等信息载体通过计算机处理和控制来表达信息的一种技术,它的某些优势是传统教学所不能比拟的。
①生动形象。
分子生物学是一门主要研究微观世界知识的学科,如基因的结构与功能、遗传物质、遗传信息表达等,这些内容不仅十分抽象,而且许多微细结构、生理、生化过程,即使借助显微镜及有限的实验也无法进行准确观察和认识,在讲授这些内容时,应用挂图等传统教学手段,学生无法很好地理解接受。例如:DNA的复制,使用传统教学很难使学生直观、形象地理解,使用多媒体教学,通过动画形象展示这个动态的过程,将看不见、摸不着的复杂生化过程用具体的图象表现出来,使学生看到一个边解旋、边复制、边表达的过程,使学生更易理解,印象更深刻。
②集成性高、信息量大。
多媒体的集成性可有机结合、加工、处理多方面信息。近年来分子生物学发展迅速,教学内容繁多,而课时又有限,往往使教师顾此失彼。采用多媒体教学,可充分发挥其节奏快、信息量大、画面多、表现力强的特点,激发学生的学习兴趣,使学生在有限的时间内获取更多的知识,增强对基础知识的理解[3]。
(3)采用互动式教学。
传统的教学方式也有优点,因此,在教学方式上可采取课堂讨论、提问的互动式教学方式,同时与讲授教材、新进展专题的传统教学方法相结合。课堂讨论与课堂提问的互动式教学是将分子生物学理论分成几个部分,同时将学生分成相应的组,每组同学准备相应的内容,并选择在课堂上向全体同学讲解该部分内容,其他同学就该部分内容提出问题,所提问题由该组同学回答,不能回答的问题准备后下一次课回答,最后由教师解答全部疑问及总结。
(4)专题讲座及指定阅读课外参考书。
分子生物学发展迅速,仅仅依靠教材很难跟上其发展的速度,这样学生在毕业后就很难适应社会与科技发展的需要。教师在教学中通过阅读大量的文献,可对分子生物学的新内容和新发展进行总结,然后作为专题介绍给学生,通过这种方式不仅能教给学生新知识,而且教师也能不断地丰富自己。为更进一步培养学生查阅文献的能力,在以教师为主的教学过程中,可给学生指定参考书及一些参考文献,要求学生利用课外时间阅读,这样既使学生的知识体系得以完善,又可培养学生的自学能力[4]。
3.3.2 开设分子生物学实验,培养学生的实践操作能力
分子生物学是一门实践性很强的课程,除理论教学外还应包括实验课。因此,在分子生物学教学中开设实验课是十分必要的。分子生物学技术包含内容很多,如核酸提取与纯化、电泳分离与鉴定、限制性酶切、DNA重组、核酸杂交、核酸序列测定、文库构建、PCR扩增等。学生通过动手操作,会增加对所学理论知识的感性认识,同时把所学理论运用到实践中解决实际问题。因此,开设分子生物学实验是加深学生对理论知识的理解,培养学生独立思考、独立工作能力以及创造能力的良好途径。
实验课作为理论知识的试验田,是学生参与科研实践的切入点。在实验课教学工作中,应加强所选实验内容的针对性、先进性和完整性。在实验过程中,应注意对学生思维能力、实验设计能力、分析解决问题能力的培养和锻炼。如在PCR扩增实验教学中,不仅要说明实验目的、原理以及一个设计成熟的PCR反应体系的操作步骤,还应从文献检索、模板提取、引物设计合成、反应条件摸索、反应产物分析鉴定方面引导学生对一个全新的PCR反应进行从头设计,充分锻炼他们的思维能力和实验设计能力,培养学生的科研意识[5]。
3.3.3 利用网络信息资源,提高学生获取知识的能力
互联网上的信息资料和研究成果可以共享,从而让世界同行减少了许多重复性的探索工作,也提供了一种全新的工作方式和思维方式。目前网络生物信息资源及其利用主要包括基因克隆、基因识别与定位、蛋白质结构与功能分析、信号通路和各种突变资源库等多个方面。因此,掌握互联网资源的查询和利用是掌握目前世界研究现状,提出新的问题和研究思路,获得免费已有研究材料(包括各种性质的克隆、抗体、模式动物等)快捷有效的途径。对互联网资源的熟练应用可确保研究的先进性、科学性和快捷性,因此,在分子生物学课程的教学中必须特别强调互联网资源运用的重要性。通过介绍几个常用资源库的运用,使学生了解如何对资源库进行查询,学生通过自身的努力来提高信息收集和辨别的能力。
4 结语
生物工程专业应用型人才培养目标是一个长期、系统的工程,它的实现,涉及到教育环节的各个方面,教学只是其中的一个方面,对于分子生物学的课程教学,教师的责任任重而道远,教师自身要不断地提高业务素质,不断探索、不断实践、不断总结,把课程教学工作开展的更有生气、更有效果,为国家培养更多高素质的应用型人才。
参考文献
[1]刘迎春,熊志卿.应用型人才培养目标定位及其知识、能力、素质结构的研究[J].中国大学教学,2004(10):56～57.
[2]黄甫全,王本陆.现代教学论学程[M].北京:教育科学出版社,2003.
[3]杨小艳,张海娟.浅谈多媒体教学的优势与存在的问题[J].计算机教学与教育信息化,2009,5(11):2923～2924.
[4]张胜权,罗欣,陈冰等.生物技术专业分子生物学教学初探[J].安徽医药,2005,9(4):314～315.
[5]诸葛强.改进《分子生物学》教学效果的探讨[J].中国农业教育,2004,3:37～38.
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