導語：如何才能寫好一篇分子生物學的概念，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關(guān)鍵詞】醫(yī)學；高等院校；中醫(yī)專業(yè)；醫(yī)學分子生物學；教學；實踐

1教材的選擇

教材是體現(xiàn)教學內(nèi)容和教學方法的知識載體，也是教師授課的重要依據(jù)和學生學習知識的工具，因此選擇合適的教材是教學過程中非常重要的環(huán)節(jié)。在開設(shè)中醫(yī)學專業(yè)醫(yī)學分子生物學課程時，我們選擇了供中醫(yī)藥類專業(yè)使用，由唐炳華，王繼峰主編，中國中醫(yī)藥出版社出版的《醫(yī)學分子生物學》作為教材。該教材承接醫(yī)學院校生物化學的教學內(nèi)容，深入和系統(tǒng)地介紹分子生物學的理論、技術(shù)和應(yīng)用，注重與基礎(chǔ)醫(yī)學和臨床醫(yī)學的結(jié)合，符合中醫(yī)學專業(yè)學生醫(yī)學分子生物學教學的實際情況，增強了教學效果。分子生物學是一門現(xiàn)代生命科學領(lǐng)域中的前沿性學科，新知識、新理論、新技術(shù)層出不窮，發(fā)展成果日新月異。因此如何借助現(xiàn)代化的教學設(shè)施將基礎(chǔ)性的教材內(nèi)容與最新研究成果的補充增添內(nèi)容融為一體，是教學改革的主要內(nèi)容[5]。近年來，以新一代基因測序技術(shù)為代表的高通量分析技術(shù)，極大地推動了分子生物學的發(fā)展，組學以及大數(shù)據(jù)分析的技術(shù)手段為分子生物學的研究提供了更豐富的信息和更廣闊的視野。這使得現(xiàn)有的教材出現(xiàn)了一定的滯后性，我們根據(jù)長期教學和科研工作的經(jīng)驗體會，編寫了針對高等醫(yī)學院校學生醫(yī)學分子生物學的專業(yè)授課為明確對象的《醫(yī)學分子生物學》教材。本教材在突出前沿和實用為原則的前提下，縮減了同類教材中普遍出現(xiàn)的與技術(shù)細節(jié)相關(guān)的大篇幅內(nèi)容，而對理論和原理部分進行了擴展與強化；注重討論與疾病和臨床案例或相關(guān)問題的聯(lián)系；根據(jù)對分子生物學發(fā)展趨勢的把握，嘗試了對系統(tǒng)生物學等前沿領(lǐng)域的介紹[1]。目前，該教材已經(jīng)在本校醫(yī)學各專業(yè)使用了近1年，取得了良好的教學效果。

2教學內(nèi)容的優(yōu)化

醫(yī)學分子生物學課程的概念抽象，內(nèi)容繁多、新概念、新技術(shù)及新進展不斷涌現(xiàn)。在有限的學時內(nèi)，合理安排教學內(nèi)容、根據(jù)學生專業(yè)的特點優(yōu)化教學內(nèi)容、注重理論知識及技術(shù)相互滲透，并兼顧新知識的傳授，是取得良好教學效果的關(guān)鍵。配合新教材的內(nèi)容，重新修訂了大綱和教案，精選了7個專題，以“基因與基因組”，“基因組穩(wěn)定性與DNA損傷修復”，“基因表達的表觀遺傳調(diào)控”作為學生學習分子生物學理論知識的基礎(chǔ)；隨后通過“基因結(jié)構(gòu)分析的基本方法”，“基因克隆與基因體外表達”介紹多項分子生物學中重要的實驗技術(shù)；與醫(yī)學緊密聯(lián)系的“腫瘤分子生物學”；包含近年來分子生物學前沿知識的“生物組學與研究方法”。確保課程內(nèi)容既豐富全面，涵蓋基本理論與基本技術(shù)，又避免重復，還具有前沿性。

3教學方法的多樣性

醫(yī)學分子生物學課程的特點決定了必須采用靈活多樣的教學方法才能達到良好的教學效果。

3.1利用多媒體教學的優(yōu)勢

醫(yī)學分子生物學課程中有很多需要掌握的概念、原理和技術(shù)，傳統(tǒng)教學模式會導致學生感覺學習枯燥，不能深刻理解概念，缺乏學習興趣。相較于以往傳統(tǒng)的板書教學，多媒體形式更靈活、內(nèi)容含量更豐富，可以通過幻燈片、動畫、視頻等更加直觀形象地呈現(xiàn)，利于學生在有限的時間內(nèi)獲得更多的信息量[6]。例如在講授聚合酶鏈式反應(yīng)（PCR）技術(shù)的基本原理時，僅有文字描述，甚至示意圖都不能讓學生很好的理解PCR技術(shù)是如何把目的基因擴增至100萬倍的，在講解原理后配合PCR擴增的多媒體動畫，生動形象的展示PCR在每一輪循環(huán)中DNA新鏈合成的過程，數(shù)目變化，最終是如何達到100萬倍的。這樣就使抽象的理論知識變得具體化，加深了學生對概念的理解和記憶，提高了學習興趣。

3.2注重學生知識體系的建立

分子生物學的理論知識與基礎(chǔ)醫(yī)學各個學科如生理學、微生物學、免疫學、病理學、藥理學以及臨床各學科都有廣泛的聯(lián)系，相互交叉與滲透。所以要透徹理解分子生物學的理論精髓，必須將這些相關(guān)學科的基本原理有機地貫穿到相應(yīng)的原理和概念中去。在醫(yī)學分子生物學教學過程中注重之間的相互聯(lián)系，例如核酸分子雜交技術(shù)涉及生物化學課程中講過的核酸分子重要的特性即：核酸的變性和復性。我們在講授核酸分子雜交技術(shù)之前會帶著學生復習核酸分子變性和復性的概念，然后引出核酸分子雜交的概念，再進入核酸分子雜交技術(shù)的介紹。這樣既鞏固了學生已有的知識，又由淺入深地理解和掌握了新知識，使學生的知識體系跨越學科的界限相互聯(lián)系在一起。

3.3突出分子生物學技術(shù)在中醫(yī)藥學研究中的應(yīng)用

近年來，運用分子生物學相關(guān)知識與技術(shù)研究中醫(yī)學已經(jīng)在國內(nèi)外廣泛開展，目前的研究成果多集中在中醫(yī)基礎(chǔ)理論、中醫(yī)辨證論治學說、中藥臨床應(yīng)用、中醫(yī)臨床研究等方面，對推動中醫(yī)理論向現(xiàn)代化邁進有著重要的意義[7]。中醫(yī)藥專業(yè)學生的生物學知識背景相對薄弱，因此在教學過程中需要考慮到學生的知識體系、興趣以及中醫(yī)藥專業(yè)人才的培養(yǎng)需求，針對性的進行講授[8]。在給中醫(yī)專業(yè)的學生講授醫(yī)學分子生物學課程的過程中，我們注意在醫(yī)學分子生物學理論和實驗技術(shù)的講解過程中穿插中醫(yī)藥研究中實際案例，如在講解限制性長度多態(tài)性（RFLP）技術(shù)時，引入科學家利用PCR和RFLP技術(shù)作為分析手段對黃芪亞族和甘草亞族親緣關(guān)系的研究。在講解人類基因組學和蛋白質(zhì)組學的研究成果時，介紹利用蛋白芯片技術(shù)來鑒定中藥品質(zhì)、分析中藥成分；利用基因芯片技術(shù)研究中藥治療前后疾病相關(guān)基因位點的變化，篩選中藥作用靶點。一方面激發(fā)學生的學習興趣，開拓了視野，另一方面讓學生認識到學習和掌握分子生物學理論和技術(shù)的重要性。

4提高學生的綜合素質(zhì)

時代的發(fā)展對分子生物學教學不斷提出新要求，對專業(yè)人才知識結(jié)構(gòu)和能力素質(zhì)也提出了新標準，迫切需要培養(yǎng)創(chuàng)新型高素質(zhì)人才[9]。因此，針對當前中醫(yī)專業(yè)學生的特點，培養(yǎng)學生在基礎(chǔ)研究、臨床實踐中應(yīng)用醫(yī)學分子生物學知識分析問題、解決問題的能力，可以為今后學生科研選題或從事這方面的工作打下良好基礎(chǔ)。此外，我們還鼓勵有能力的學生閱讀相關(guān)英文專業(yè)書籍、和專業(yè)文獻；參加海內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜宜龅膶W術(shù)報告，增加學習興趣和熱情。

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論文關(guān)鍵詞：學科教學知識；分子生物學；教學質(zhì)量

進入21世紀，以分子生物學為先導的生命科學正經(jīng)歷新的發(fā)展階段，特別是分子生物學的理論發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新，使生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的增長達到了前所未有的程度，這將從根本上推動科學、經(jīng)濟和社會的發(fā)展。分子生物學是從分子水平研究生命本質(zhì)的一門學科，是當前生命科學中發(fā)展最快并與其他學科廣泛交叉和滲透的前沿研究領(lǐng)域，其基本原理和研究技術(shù)已應(yīng)用到生命科學的所有分支，它的內(nèi)容得到了更大的擴展，分子生物學已發(fā)展成為生命科學相關(guān)專業(yè)的重要基礎(chǔ)理論學科。面對進一步加強分子生物學教育質(zhì)量和針對性的要求，學習和研究國外創(chuàng)新的教育理論和方法，對于提高我國分子生物學教學質(zhì)量具有直接的借鑒和啟發(fā)意義，而發(fā)軔于美國的學科教學知識理論則是近年來在我國教育界深受關(guān)注的一種教育理念。

1學科教學知識的概念和內(nèi)涵

1．1學科教學知識的概念

學科教學知識(PedagogicalContentKnowledge)簡稱PCK，最早是由美國斯坦福大學舒爾曼教授提出的。他指出，教師的知識包括7個范疇的知識：學科內(nèi)容知識(contentknowledge)、一般教學法知識(generalpedagogicalknowledge)、課程知識(curriculumknowledge)、學科教學知識(PCK)、關(guān)于學習者的知識(knowledgeoflearnersandtheircharacteristics)、教育情境知識只(knowledgeofeducationalcontexts)和關(guān)于教育的目標、目的和價值及其哲學和歷史背景的知識(knowledgeofeducationalends，purposesand values，and theirphilosophicaland historicalgrounds)，學科教學知識就是“教師個人教學經(jīng)驗、教師學科內(nèi)容知識和教育學的特殊整合”，是教師將學科內(nèi)容轉(zhuǎn)化和表征為有教學意義的形式、適合于不同能力和背景學生的能力，是綜合學科知識、教學和背景知識而形成的知識，是教師特有的知識。它包括表達思想的最好方式，最有用的類比、樣例、圖示、解釋和演示等易于學生理解的表征方法，也包括教師消除學生對某一特定學習內(nèi)容的偏見和誤解的策略，以及用怎樣的方式組織、表達使不同興趣、能力和背景的學生理解教學內(nèi)容的知識。

l．2學科教學知識的內(nèi)涵

教師必須擁有所教學科的具體知識：事實、概念、規(guī)律、原理等，而這些學科知識來自于科學領(lǐng)域的專門學科，教師不能僅僅對某一概念、原則或原理有直覺的個人的理解，為了促進學生的理解，他們必須先理解向?qū)W生表征概念的方法，幫助或引導學生以個人有意義的方式理解教學內(nèi)容以減少其形成錯誤概念，應(yīng)該學習將自己擁有的學科知識轉(zhuǎn)化成易于學生理解的表征形式的知識。也就是說，教師的PCK是在具體的教學情境中，結(jié)合學科知識、學生的知識(能力、學習策略、年齡和發(fā)展水平、態(tài)度、動機、前知識)、背景的知識(社會的、政治的、文化的和自然環(huán)境)和教學法的知識經(jīng)由自身的價值觀做出判斷、選擇、重組而形成的。實際上PCK就是教師自身具有的復雜而成熟的理解與學生的理解之間的一道橋梁，它的內(nèi)涵即在于學科知識在一定的教學情境中如何采用最適當?shù)谋碚鞣绞绞箤W生易于理解。

2學科教學知識在分子生物學教學中的指導應(yīng)用

分子生物學知識體系龐雜，專業(yè)名詞和知識點較多，難懂難記，抽象復雜的分子機理需要充分發(fā)揮想象力來理解，且學過的內(nèi)容也較難記住，許多學生就容易在學習分子生物學時產(chǎn)生畏難心理，致使學習積極性下降，甚至厭學；分子生物學理論性強，研究內(nèi)容抽象，并以大量的實驗為基礎(chǔ)，對實驗技能和實驗條件的要求較高；分子生物學領(lǐng)域不斷出現(xiàn)的新發(fā)現(xiàn)和新進展也對教師整合既有的學科內(nèi)容、快速領(lǐng)會和把握這些學科前沿、銜接新的理論知識提出更高的要求。針對這些問題，借鑒學科教學知識理論，指導教師在教學實踐中進行積極的探索和有益的嘗試。

2．1做好教學設(shè)計

在具體的分子生物學教學過程中，教師按照PcK理論要素(學科知識、學生的知識、背景的知識和教學法的知識)逐條對應(yīng)到具體的教學設(shè)計中，較好地融合教學過程的諸多要素。

2．2積累學科教學經(jīng)驗

教師對于自己耍講解的分子生物學及其擴展內(nèi)容要準確理解和把握，分析不同教科書的例證與講解的重點內(nèi)容之問的關(guān)系，明確可以增加的有利于學牛理解的課外內(nèi)容；要充分了解學生對于教授內(nèi)容的熟悉程度及專業(yè)知識基礎(chǔ)，提前思考學生在接受教授內(nèi)容時可能遇到的難；選擇使用最佳的方式(模擬、圖解、舉例、解釋示范等)清楚呈現(xiàn)所要講授的知識點；對于學牛有興趣并在課堂上提出的課程相關(guān)或無莢的問題要有應(yīng)急處理的能力。

2．3豐富教學手段

學科教學知識指導教師采取新的視角、新的模式和豐富多變的教學方法來改進分子生物學教學。多羅西·沃森(1989脫過：“如果課堂活動不能生動地激發(fā)學生的興趣，不能有效地滿足學牛的需要，就毫無意義?！崩眯畔⒓夹g(shù)將最新的科學研究、發(fā)現(xiàn)和方法直接引入課堂，激發(fā)學生探究興趣，可以充分調(diào)動其學習積極性，使學習成為他們主動、自覺的活動；多媒體教學使所講的內(nèi)容形象化、具體化，通俗易懂，易于學，豐理解記憶；教師精心設(shè)計有意義的問題，鼓勵學生展開想象的翅膀，積極引導，促進學生理解掌握抽象的概念和復雜的機理；準備充分的案例討論使學生在廣度和深度上進行探索、分析和鑒別，學會將基本概念、理論知識和實際應(yīng)用相聯(lián)系。

2．4完善教學理念

學科教學知識是一種開放性的教育理念，其可貴之處即在于善于吸收采納其它教學理念教學方法的長處，優(yōu)勢互補，更有效地提高教學效果。分子生物學是…門試驗科學，在教學過程中積極應(yīng)用實踐教學的方式方法，通過特定的實驗設(shè)計引導學生經(jīng)常進行實驗操作，使學生既能更好地理解掌握理論知識，又能鍛煉實踐動手能力，從而達到提高學生綜合素質(zhì)的教學目標。

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教師要更新觀念，具備科學創(chuàng)新意識科學創(chuàng)新人才需要科學創(chuàng)新教育，教師作為教育者是否具有科學創(chuàng)新意識是實施創(chuàng)新教育的關(guān)鍵。首先，作為生物化學與分子生物學教師要意識到自己是生物化學與分子生物學的教師，是當今世界最前沿學科的教師，在本科或本科以上的學生進行科學創(chuàng)新教育是我們義不容辭的責任。我們生物化學與分子生物學教師不僅僅是傳授生物化學與分子生物學基本理論和基本概念(這些基本理論和基本概念是繼續(xù)學習其他學科的基礎(chǔ))，也是科學創(chuàng)新教育的最前沿。為此我們教師要不斷學習，用最新的知識武裝自己，緊跟科學的最新進展，要有教育的學術(shù)性、前瞻性和權(quán)威性［2］。要求教師要有現(xiàn)代化的素質(zhì)，掌握本學科和相關(guān)學科最新的學科思想和最前沿的科研成果，做到教到老學到老，不然就不能成為大學生物化學與分子生物學合格教師。其次，教師要樹立正確評價學生的觀點。知識經(jīng)濟時代對人才的要求不再僅僅是具有積累和掌握知識的能力，更重要的是具備創(chuàng)造知識的能力。因此，不僅要評價學生的學習成績，還要評價他們的思維品質(zhì)，要改變過去只看重學生的學習成績，而忽視培養(yǎng)學生創(chuàng)造力的做法。再次，教師要樹立師生平等的觀念。在這種和諧、平等的關(guān)系下，教師和學生都能夠自由地展現(xiàn)自己的豐富性，充分地展現(xiàn)自己的創(chuàng)新能力，以各自的知識、經(jīng)驗、情感、個性投入教學活動中，相互影響，相互促進。激發(fā)學生學習生物化學與分子生物學興趣學習興趣是學生有選擇地、愉快地力求探究某些事物而進行學習的心理傾向，是學習的一種動力。濃厚的學習興趣能有效地激發(fā)學生的學習積極性，從某個角度上講，是培養(yǎng)和發(fā)展學生創(chuàng)造性思維的重要條件，也是教師完成教學任務(wù)，達到教學目的的前提［3］。為此我們從以下三個方面激發(fā)學生學習生物化學與分子生物學興趣。學科進展和科學家故事相結(jié)合:杰出科學家的經(jīng)驗教訓、人格力量、科學態(tài)度、奉獻精神、團隊意識以及世界觀、人生觀、價值觀等都可能對學生起到潛移默化的感染和教化作用。教育心理學認為個體的創(chuàng)新性與其人格力量緊密相關(guān)。

在生物化學教學活動中，適當?shù)叵驅(qū)W生展示和評點科學家的人格力量，尤其是其批判精神和懷疑精神，有助于塑造學生良好的人格特征，進而促進學生創(chuàng)新精神的提高。例如，在講授被認為是分子生物學誕生標志的DNA雙螺旋模型時，我們講授了沃森(JamesWatson)、克里克(FrancisCrick)、威爾金斯(MauriceWilkins)和富蘭克林(RosalindFranklin)建立了DNA的雙螺旋模型使生命科學從細胞水平的研究深入到分子水平的研究的過程以及他們的個人恩怨。我們也講授了艾弗里(OsvaldAvery)永遠的遺憾，他是DNA遺傳本性的發(fā)現(xiàn)者而未獲諾貝爾獎。聯(lián)系臨床使基礎(chǔ)知積實用化:在講解氨基酸代謝時，講解肝功能衰竭的患者為什么會出現(xiàn)肝昏迷的現(xiàn)象。在講授核酸雜交和探針時，結(jié)合愛滋病和H1N1型流感病毒的診斷。在講授DNA多態(tài)性和PCR時結(jié)合親子鑒定和疾病診斷等。我們在教學實踐中通過講座課相應(yīng)增加了功能基因組學、蛋白質(zhì)組學、代謝組學、系統(tǒng)生物學、生物芯片、現(xiàn)代生物工程等前沿學科內(nèi)容、國內(nèi)外最新研究成果及其在臨床醫(yī)學上的應(yīng)用。這樣，既加強了生物化學與臨床課之間的橫向聯(lián)系，又可以調(diào)動學生的學習積極性［4］。采用直觀教學的方法，使抽象知識通俗化和形象化:(1)以多媒體等教學設(shè)備為支撐，把信息技術(shù)當作教學過程中不可或缺的資源、手段和環(huán)境，使生物化學與分子生物學教學與信息技術(shù)有機地結(jié)合起來，教師用教育信息化的最新理念來指導教學活動［5-6］;(2)利用PowerPoint和Flash設(shè)計制作教學課件，例如我們利用Flas將蛋白質(zhì)生物合成起始過程按教材中的文字信息和圖片信息創(chuàng)造成連續(xù)的動畫，生動準確地刻畫生物體微觀世界的蛋白質(zhì)生物合成過程;(3)利用生物化學和分子生物學精品課程網(wǎng)站，我們生物化學和分子生物學課程是安徽省精品課程，學生利用網(wǎng)絡(luò)可以瀏覽課件、視頻等，并可進行互動交流。建立創(chuàng)新教學模式培養(yǎng)人的創(chuàng)新能力，最重要的是培養(yǎng)人的創(chuàng)造思維。在創(chuàng)造思維活動中，發(fā)散式思維起主導作用。因此，我們在教學中要改變單一教師講授基本理論和基本內(nèi)容的做法，突破思維定勢的束縛，喚醒學生的創(chuàng)新意識［7］。我們在講課中增加問題的設(shè)立、討論教學和進展或問題解決的設(shè)想。我們的具體做法:提出問題—講授內(nèi)容(基本理論、基本概念和基本技術(shù))—討論—學術(shù)進展或問題解決的暢想。我們鼓勵學生突破習慣思維的限制，敢于發(fā)表自己思考后所產(chǎn)生的看法。學生提出的觀點越奇特，越標新立異，說明于進行發(fā)散式思維，我們予以充分的肯定。最后，引導學生通過查詢各種信息資料和進行邏輯推理和總結(jié)。對于疑難和有爭論的問題教師盡力闡明自己的看法，但允許學生保留意見。例如在講授蛋白質(zhì)生物合成時，先提出問題，例如提出生命如何將核酸的核苷酸序列的信息變成蛋白質(zhì)的氨基酸序列信息?密碼子為什么是3個核苷酸，而不是2個、4個等?接著讓學生短暫思考，教師講授主要內(nèi)容，接著讓學生討論，最后讓學生暢談第二套遺傳密碼(尚未完全解迷)能否被解迷?如何解迷?實踐證明這種模式教學，絕大多數(shù)同學不僅理解了DNA遺傳物質(zhì)—基因—基因表達、密碼子—反密碼子—(第二套密碼)—氨基酸的關(guān)系，而且激發(fā)了學生科學發(fā)現(xiàn)的濃厚興趣。

同時增加自主性、創(chuàng)新性實驗的比例，爭取在臨床7年制學生的自主性、創(chuàng)新性實驗達到40%。例如我們給臨床學生開設(shè)了基因工程的綜合性實驗，實驗中運用現(xiàn)代生物化學與分子生物學技術(shù)，如DNA提取、瓊脂糖電泳鑒定、回收、RT-PCR、DNA重組連接轉(zhuǎn)化，基因的表達等。改革實驗考核模式，激勵學生的創(chuàng)新精神改變實驗考核模式，決不能流于形式。鼓勵學生進行實驗設(shè)計、科學探索和創(chuàng)新，對學生自己設(shè)計的實驗主要看重思維，淡化實驗結(jié)果。鼓勵學生參加科研團隊鼓勵和引導在校學生早期接觸科研，參與教師的科研團隊，進行科研訓練和創(chuàng)新，并將其作為或替代部分實驗教學，給予實驗成績，對成績突出者給予獎勵和課程成績加分?？傊?，生物化學與分子生物學教育工作者要催生的個性化創(chuàng)新教育，將顛覆傳統(tǒng)的教學理念和模式，要敢于打破教條、挑戰(zhàn)權(quán)威，為培養(yǎng)高質(zhì)量的臨床醫(yī)學研究人員做出應(yīng)有的貢獻。

作者：秦宜德 許功林 顧芳 單位：安徽醫(yī)科大學生物化學與分子生物學教研室

篇4

我們開展分子生物學教學改革遵循兩條基本原則：一是適應(yīng)普通高等教學需求的基本原則；二是適應(yīng)本學科發(fā)展和人才培養(yǎng)需要的基本原則。在堅持兩個基本原則基礎(chǔ)之上,我們提出三條改革思路:一是針對生物工程類專業(yè)特點,突出分子生物學在現(xiàn)代工業(yè)微生物研究和改良中的應(yīng)用趨勢和途徑,加強學生對專業(yè)的理解和本學科的認識;二是遵循高等院校教學特點,從教學方法和教學內(nèi)容等方面進行改革和探索,建立一套能夠培養(yǎng)理論素養(yǎng)與實驗?zāi)芰Σ⒅氐墓こ袒瞬诺姆肿由飳W教學體系;三是加強理論知識與實際應(yīng)用實例相結(jié)合的教學方式,在理論中強調(diào)應(yīng)用,在應(yīng)用中引出理論,使學生在有限的教學課時內(nèi)消化理論知識的同時拓展視野并加強對本學科的理解。

2教學改革具體內(nèi)容

2.1優(yōu)化教學內(nèi)容

我們在進行分子生物學課程的授學時,首先針對生物工程類專業(yè)特點選擇合適的教材并制定教學大綱。經(jīng)過比較和分析,我們選擇趙亞華編著的《分子生物學教程》(第三版)(普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材)作為基礎(chǔ)教材,該教材主要闡述的是狹義分子生物學所涵蓋的范疇,編寫內(nèi)容具有條理清晰,語言簡練,信息量大,實例豐富等特點,并且全書系統(tǒng)地在重要的知識點后附有簡要小結(jié),便于學生在學習和復習過程中從繁雜的信息中快速的查找和理解重點內(nèi)容,比較適合于普通高校生物工程類專業(yè)教學使用。分子生物學課時少而內(nèi)容繁雜,在有限的課時之內(nèi)不可能按教材內(nèi)容全部講授,學生也不可能全部能夠接受。因此,在實際教學過程中,我們必須結(jié)合專業(yè)特點,對教科書內(nèi)容進行取舍,并根據(jù)專業(yè)的培養(yǎng)目標進行補充,突出專業(yè)領(lǐng)域涉及的重點和難點。因此,選定教材之后,我們根據(jù)生物工程類專業(yè)特點對教學內(nèi)容進行了優(yōu)化:(1)弱化學科交叉重復部分,分子生物學是在多個學科的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,也決定了分子生物學中有很多理論知識與其它學科具有交叉和重復,如生物化學、遺傳學、酶學和微生物學等,我們在分子生物學的實際教學過程中對已經(jīng)學習過的交叉部分的知識點采用復習的方式快速進行;(2)強化對與專業(yè)相關(guān)的理論知識講解,例如DNA的重組、真核生物與原核生物基因的轉(zhuǎn)錄和表達調(diào)控等內(nèi)容;(3)引導介紹與本專業(yè)相關(guān)性不強的知識點,學生如有興趣可以利用課外時間進行學習,以滿足求知欲望較為強烈的學生的學習要求,如噬菌體基因的表達調(diào)控、病毒的分子生物學等;(4)結(jié)合專業(yè)方向補充教學內(nèi)容,加大應(yīng)用實例講解,促進學生對理論知識的理解,例如講解特異位點重組內(nèi)容時,可以結(jié)合目前研究領(lǐng)域應(yīng)用較多的Xer/dif重組系統(tǒng)進行講解,讓學生理解了特異位點重組概念和過程的同時,又學習了該重組理論最新研究進展及其在微生物代謝途徑工程中的應(yīng)用,從而實現(xiàn)教學內(nèi)容的理論性、專業(yè)性、實用性、學術(shù)性和前沿性并舉。

2.2改革教學方法

對大學生而言,分子生物學是一門及其抽象的學科,其中涉及的理論體系和生物過程復雜而又晦澀難懂,極其難以掌握,采用傳統(tǒng)的填鴨式教學,學生的學習興趣不高,學習效率有限,因此創(chuàng)新教學方法,改變授課方式,使抽象化的概念能夠直觀地呈現(xiàn)在學生面前,對提高學生的學習興趣并提升學習效率尤為重要。我們在實際教學中,對教學方法做了以下改革:(1)采用多媒體教學,結(jié)合大量精美圖片、動畫和視頻,將抽象的、理論的生物過程或概念中涵蓋的大量信息有效、生動、形象化地展現(xiàn)給學生,例如,蛋白質(zhì)合成過程中涉及的起始、延生和終止三個過程以及延生過程中涉及的進位、轉(zhuǎn)肽和轉(zhuǎn)位三個反應(yīng)實際上是一個連續(xù)的動態(tài)過程,中間涉及的概念和因子很多,通過板書無法有效地進行形象化演示和解釋,而在多媒體教學方式下,借助大量圖片和動畫實現(xiàn)靜態(tài)和動態(tài)相結(jié)合的方式講授該生物過程,可使學生有效地理解并掌握該部分內(nèi)容;(2)大力利用網(wǎng)絡(luò)資源,搜尋與講授內(nèi)容相關(guān)的精美圖片和科教視頻,補充教材內(nèi)容的不足,從不同視角、不同階段對重點內(nèi)容進行闡釋,幫助學生對難點的理解和掌握,例如,RNA干擾技術(shù)是一個比較抽象的概念和過程,課堂調(diào)查中發(fā)現(xiàn)學生很難理解雙鏈RNA的產(chǎn)生、水解蛋白的作用過程等概念,在我們的實際教學過程中選用一段網(wǎng)絡(luò)公開視頻通過三維動畫模擬,使學生輕松地“看到了”生物體內(nèi)RNA干擾過程,極大地幫助了學生對相關(guān)過程的認識和理解;(3)利用生物學分析軟件演示促進學生理解,在現(xiàn)代分子生物學研究領(lǐng)域,無論是簡單基因的比對分析還是復雜的蛋白質(zhì)定向進化模擬都離不開專業(yè)的生物學分析軟件,在教學方面利用生物學分析軟件也可以達到事半功倍的效果,例如,在講授蛋白質(zhì)的編碼基因序列和開放閱讀框兩個概念的時候,學生短時間之內(nèi)無法深刻理解,如果使用生物學分析軟件對一條基因進行分析演示,學生可以一目了然地“看到”CDS與ORF之間的聯(lián)系與區(qū)別;(4)結(jié)合實例對重點理論進行剖析,例如基因表達調(diào)控部分內(nèi)容,在目前的科學研究領(lǐng)域和實際工業(yè)化應(yīng)用領(lǐng)域研究都極為廣泛,但在實際教學時,由于知識點多,過程復雜,學生在學習過程中往往感覺到枯燥而不知所以然,此時即可在教學過程中結(jié)合某個具體的相關(guān)研究項目(例如碩士研究論文、博士研究論文或科研基金研究項目)的目的、意義和方法等進行講解,達到理論學習與實際應(yīng)用相結(jié)合,在實例中引出理論概念和過程。通過大量實例的講解,不僅促進了學生對理論知識的理解和掌握,同時加深了學生對本學科的認識,拓展了學生的視野,培養(yǎng)了學生在實際應(yīng)用中解決問題的思維能力。

2.3強化實驗教學

分子生物學是在實驗論證的基礎(chǔ)之上建立并發(fā)展起來的對實驗技能要求很強的一門實驗性學科,因此，分子生物學的教學也必須有實驗教學作為支撐,只有在理論教學和實驗教學相結(jié)合的模式下才能使學生學以致用,達到真正理解并掌握分子生物學的教學目的。對工科的生物工程類專業(yè),實驗教學具有舉足輕重、不可替代的作用,是培養(yǎng)學生動手能力和創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)。在我們的實驗教學改革中,將每個班分為10組,每組3～4人,每個學生可以且必須單獨完成實驗操作,掌握本專業(yè)應(yīng)用最為廣泛的基因工程操作技術(shù)中常用的經(jīng)典方法。實驗教學時間與課堂教學時間比例設(shè)置為1∶2,保障有1/3的教學時間用于實驗教學。實驗內(nèi)容主要圍繞基因工程操作技術(shù)經(jīng)典的四個步驟進行,即目的基因的獲取、重組載體的構(gòu)建(克隆載體)、受體細胞(大腸桿菌)轉(zhuǎn)化、結(jié)果驗證,在此過程中連續(xù)進行染色體提取、連接、大腸桿菌感受態(tài)細胞制備、轉(zhuǎn)化、質(zhì)粒提取、限制性酶切以及瓊脂糖凝膠電泳檢測等基本操作,使學生掌握DNA體外重組過程中使用的基本操作方法和技術(shù)原理。在上述實驗過程中,多數(shù)實驗步驟中都是微升級反應(yīng)體系,對學生的動手能力和分析能力要求極高,因此,通過分子生物學實驗教學可以培養(yǎng)并強化學生的“精細化”實驗操作能力,為培養(yǎng)動手能力強,專業(yè)素質(zhì)過硬,分析能力嚴謹?shù)暮细翊髮W畢業(yè)生做出貢獻。

3結(jié)語

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關(guān)鍵詞:啟發(fā)式教學 分子生物學 實踐

中圖分類號:G434 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)04(c)-0178-02

20世紀90年代起,隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展和普及,多媒體教學以直觀,信息量大為突出優(yōu)點已經(jīng)逐步取代了大學以往的板書、掛圖以及多種教學媒體綜合使用的地位。由于分子生物學不僅是生物學的前沿與生長點,它與生物學的幾乎所有學科都有交叉。因此,分子生物學所涵蓋的內(nèi)容非常豐富,信息量也足夠大。而多媒體教學的優(yōu)點正好符合分子生物學的特點,而且還可以針對分子生物學中理論性強,抽象和不可視等導致的教學“難點”,通過多媒體教學的直觀、生動的媒體動畫展現(xiàn)出來,取得了可喜的成績。但是,幾年的教學實踐也發(fā)現(xiàn)一些問題,比如由于授課信息量過大,使學生在學習時主動性減小、從而導致學生的學習興趣與積極思考問題的能力有所減弱,對授課質(zhì)量也有一定的影響[2]。針對這一問題,通過直觀性啟發(fā)、設(shè)疑啟發(fā)、程序啟發(fā)、討論啟發(fā)等啟發(fā)式教學法的嘗試,并與多媒體教學有機結(jié)合,取得了較好的效果。

1 直觀性啟發(fā)法 引導學生歸納總結(jié)

分子生物學中有一些概念屬于文字簡單,含義抽象。對于這種概念的講解,如果忽視了學生學習過程的客觀規(guī)律、理解能力、知識水平,不調(diào)動學生開動腦筋、積極思考,而是把現(xiàn)成的概念直接灌輸給學生,學生只學到一些死知識,只會死記硬背,學習處于一種完全被動的狀態(tài)。如果采取直觀性啟發(fā)教學法,就可達到對概念的深入理解和對多個知識點的融會貫通的效果。什么是直觀性啟發(fā)教學法呢？所謂直觀性啟發(fā)教學法就是通過展示與知識點密切相關(guān)的實物、數(shù)學模型、教具等具體事物,有計劃、有目的、有順序、有組織、認真仔細地進行觀察、記憶,從而使學生從形象思維逐步過渡到抽象思維的一種方法[3]。比如在講解基因家族概念時,不直接給出基因家族的概念,而是通過多媒體展示一組組蛋白(組蛋白1、組蛋白2A、組蛋白2B、組蛋白3和組蛋白4)的結(jié)構(gòu)和功能相關(guān)圖片,并通過具體的例子(幾種生物的組蛋白在DNA中排列方式)進行引導,讓學生從組蛋白的來源、功能和結(jié)構(gòu)幾方面思考,從中得出這一組組蛋白規(guī)律性的內(nèi)涵:其來源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)。同時,指出像這一組組蛋白的基因就是一個基因家族。這樣,學生通過積極思維不僅對基因家族概念有了深刻理解,同時還掌握了組蛋白的結(jié)構(gòu)和在DNA上排列方式等有關(guān)的知識,以及這些知識之間的相互關(guān)系,還學會了對問題進行歸納總結(jié)。

2 設(shè)疑啟發(fā)法,引起和強化學生興趣

設(shè)疑啟發(fā)法在啟發(fā)式教學中是應(yīng)用最廣泛的一種方法,設(shè)疑啟發(fā)法,又稱問題啟發(fā)或質(zhì)疑啟發(fā)法,是運用一定的教學手段,激發(fā)學生的疑問,激起學生求知的要求,從而調(diào)動學生學習的積極性[4,5]。分子生物學的教學過程中運用設(shè)疑啟發(fā)法也可起到非常好的效果。例如,B型DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)是沃森和克里克1953年提出的,從此,分子生物學成為一門獨立的學科。在講解B型DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)時,會講到它是由10對核苷酸組成一個螺距,每個螺距高為3.4nm等。如果這時直接講DNA的長度計算這時,同學們只能被動的聽,可能會顯得平鋪直敘,枯燥！如果采用設(shè)疑啟發(fā)法,教師通過提出問題:如果有一個1000個核苷酸對的DN段,請問你可以計算出它的長度嗎？同學們這時會由被動變主動,主動的思考問題,并根據(jù)已經(jīng)講過的10對核苷酸的長度為3.4nm,計算出兩個核苷酸之間的距離為0.34nm。知道了兩個核苷酸之間的距離就很容易得出任何DNA分子的長度了！此時,再進一步提問:接下來同學們能計算1000個核苷酸的DNA的分子量是多少嗎？同學們思考后回答:不能！教師問:為什么？同學回答:單個核苷酸的分子量不知道！教師答:這個問題回答的非常好,如果老師告訴你們4種核苷酸的平均分子量為330Da,你們可以計算嗎？同學們馬上回答:能！這樣,同學們就在,“生疑—質(zhì)疑—釋疑”的過程中掌握了DNA的結(jié)構(gòu)、長度和分子量之間的關(guān)系,學的靈活、記得牢固。為了進一步強化同學們的學習興趣,進一步設(shè)疑:當先給某一DNA的分子量時,同學們能否計算出其長度、核苷酸對數(shù)和轉(zhuǎn)數(shù)(螺距數(shù))呢？同學們有了前面學習的基礎(chǔ),通過思考后很自信地回答:能！通過設(shè)疑啟發(fā)法的應(yīng)用,同學們自然達到觸類旁通,舉一反三的效果,整個過程中不僅很好的引起了學生的興趣,而且還進一步強化了學生的學習興趣。

3 程序啟發(fā)法[6]的運用,調(diào)動學生解決問題

與基因家族概念不同,由于生命活動的復雜性,有些知識并不是運用一般規(guī)律就可以解釋的。例如,我們都知道,蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的,通常一個氨基酸是由三個核苷酸組成的一個密碼子進行編碼的,也就是說DN段有多少核苷酸組成,意味著其編碼的蛋白質(zhì)的氨基酸的最大容量為核苷酸的數(shù)目除以3。但是,也有例外,ΦX174是一種噬菌體,其基因組為單鏈DNA,本身只有5375個核苷酸,按3個核苷酸編碼一個氨基酸計算,基因組全部的核苷酸都用來編碼氨基酸,最多也只能編碼1792氨基酸的蛋白質(zhì),如果按氨基酸的平均分子量為110Da計算。該分子編碼的蛋白質(zhì)的總分子量為19.7萬；但是,當ΦX174感染大腸桿菌后共合成11個蛋白質(zhì)分子,總分子量為25萬左右,相當于6078個核苷酸所容納的信息量。是什么原因?qū)е吕碚撏评砼c實際情況之間的差異呢？要解決這個知識難點,采用啟發(fā)式教學中的程序啟發(fā)可以得到較好的結(jié)果。所謂程序啟發(fā)法也稱“有序啟發(fā)”,按課題內(nèi)容的規(guī)律性和教學過程的規(guī)律性,設(shè)計一套符合學生認識規(guī)律的程序,也可設(shè)計程序性練習,把復雜問題分解,分散難點,降低思維梯度,用前一問題啟發(fā)后一問題,用后一問題深化前一問題,層層剖析、環(huán)環(huán)相扣,最后實現(xiàn)整體突破。因此,對于上面問題可以先從學生已經(jīng)掌握的遺傳密碼這一知識入手。遺傳密碼是將DNA或RNA序列以三個核苷酸為一組的密碼子轉(zhuǎn)譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列,以用于蛋白質(zhì)合成。在教學過程中先進行這樣的啟發(fā):對DNA或RNA的閱讀方式不同時,會導致什么結(jié)果？同學們自然會得出“用不同方式去閱讀DNA或RNA序列時,導致編碼的蛋白質(zhì)大小和數(shù)量都可能是不同的”！接著教師可進一步啟發(fā):按不同方式閱讀DNA或RNA序列,同一序列上有沒有可能編碼兩種或兩種以上的蛋白質(zhì)？這時,可能有兩種回答,教師可以請回答正確的一組同學陳述他們的理由,最后給出例子進行論證。最后得出:按不同方式閱讀DNA或RNA序列,同一序列上有可能編碼兩種或兩種以上的蛋白質(zhì),這就是導致ΦX174噬菌體能夠編碼超出自身容量的更多的蛋白質(zhì)的原因。進而導出重疊基因的概念。在這個教學過程中還可以請一些同學論述自己的觀點,從中發(fā)現(xiàn)同學們對這一知識理解的正確與否,以便教學過程中更有針對性。

4 討論啟發(fā)法的運用,激發(fā)學生的智慧

為了啟發(fā)學生的智慧,活躍課堂氣氛,還可引入啟發(fā)式教學中的討論啟發(fā)法。所謂討論啟發(fā)法是以問題為中心,以討論為形式,可收到互相啟發(fā)、集思廣益之效果。討論的問題最好是無標準答案的開放型的問題,學生的思維引發(fā)的越新穎越獨特越好,問題應(yīng)具有代表性、典型性和啟發(fā)性[7]比如:先有雞還是先有蛋?這是一個千古難解的哲學和科學之謎。同樣,在生命起源時,究竟是先有蛋白質(zhì)還是先有核酸呢？這也是科學領(lǐng)域中還未徹底解決難題！這是因為從現(xiàn)在的生命現(xiàn)象中,既可以找到先有蛋白質(zhì)的例子:DNA復制過程和RNA轉(zhuǎn)錄過程都有大量的酶(蛋白質(zhì))參與,換句話說:沒有酶(蛋白質(zhì)),DNA的復制是不可能進行的；同時,又可以找到先有核酸的證據(jù):核酶是一種RNA,它可以在沒有蛋白質(zhì)和DNA存在的情況下進行自我剪切,自我催化作用。因此,在學習了一定分子生物學基礎(chǔ)知識之后,可以將這個命題交給同學們,讓同學們在討論的過程中回顧已學DNA復制過程、RNA轉(zhuǎn)錄過程、蛋白質(zhì)合成、RNA及核酶相關(guān)的知識,互相啟迪、互相印證、互相碰撞集思廣益,進而激發(fā)學生的學習智慧。

5 避免走進誤區(qū)

前面我們用到了直觀性啟發(fā)、設(shè)疑啟發(fā)、程序啟發(fā)、討論啟發(fā)等幾個方面,都涉及到“提問”這一環(huán)節(jié),但要注意的是,“提問”并不是啟發(fā)式教學方法的簡單內(nèi)涵,“提問”并不完全等于啟發(fā),啟發(fā)的效果也不取決于提問的次數(shù)。所以,我們要善用提問又不可濫用提問,更要杜絕那種“三句半式”的問題,回答是簡單的“是”與“不是”,這種絕不是啟發(fā)式教學,徒有其形而無其實,沒有任何可取之處。因此,教師要經(jīng)常運用啟發(fā)式教學,還要運用得法,就可以使全體學生的思維都處于警戒的敏銳狀態(tài),甚至閃出智慧的火花。從這一點看,教師更要做到思想活躍、思想解放,只有這樣的教師才能培養(yǎng)思維敏捷而深刻的學生。這種教學方法與素質(zhì)教育的目標是一致的。

參考文獻

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篇6

課程體系的制定和完善本校生物專業(yè)本科“分子生物學”的教學體系自2005年以來進行了三次調(diào)整，第一次是從2005年起，采用了雙語教學的模式，主要原因是當年本校面臨本科教學評估，雙語教學已經(jīng)列為本科教學質(zhì)量評估的觀測指標之一，為使生物技術(shù)專業(yè)的課程的雙語教學授課率達到15%，綜合各方面因素，“分子生物學”雙語教學成為一個試點。為開展人才培養(yǎng)模式的改革創(chuàng)新，“分子生物學”課程嘗試采用雙語授課形式，旨在提高大學生專業(yè)英語水平和直接使用英語從事科研的能力。但是當時適合高等師范院校本科生使用的原版分子生物學教材很少，幾經(jīng)篩選，本校最終將《InstantNotesinMolecularBiology》作為學生的教材。該書以24個專題的形式講述細胞與大分子，蛋白質(zhì)和核酸的特點，染色體結(jié)構(gòu)，DNA的復制、損傷修復和重組，基因表達調(diào)控，分子生物學常規(guī)技術(shù)，每個專題相對獨立，簡潔易懂，但是系統(tǒng)性和深度尚有欠缺，難以適應(yīng)學生考研的需求，所以在教學中，教師需要補充大量內(nèi)容，因此無論教還是學，這本教材在使用中的缺陷都比較明顯。鑒于此，自2009年起，本院選擇了《現(xiàn)代分子生物學》作為教材，首先考慮該書由著名學者朱玉賢等編寫，是“十一五”國家級規(guī)劃教材，其次該書也是多所學校分子生物學考研復習的推薦參考書。該書在編排上分11章，從染色體與DNA，生物信息的傳遞，分子生物學方法，基因表達調(diào)控，疾病與人類健康，基因與發(fā)育，基因組與比較基因組學等方面介紹分子生物學基礎(chǔ)理論和技術(shù)，在教學中，結(jié)合學生的實際情況，筆者并未完全按照該書的內(nèi)容講授，有些與生物化學、細胞生物學重疊的內(nèi)容采用略講方式，而有些內(nèi)容則在教學中進行了補充或刪減，例如：本教材中DNA修復和轉(zhuǎn)座部分的內(nèi)容薄弱，脈絡(luò)不清晰，筆者主要依據(jù)《基因的分子生物學》進行了補充，而該書中一些與分子生物學主線關(guān)聯(lián)不緊密的部分，則進行了刪減，2012年，本校在多年教學經(jīng)驗積累的基礎(chǔ)上，結(jié)合本科生的特點，出版了《普通分子生物學》一書，以易教易學作為編書的出發(fā)點，參考了多部目前國內(nèi)外主流的分子生物學教材，構(gòu)建了一個重在基礎(chǔ)、兼顧前沿、簡潔明了的體系，全書分6章，介紹了DNA的結(jié)構(gòu)和復制，RNA的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)錄，蛋白質(zhì)的生物合成，基因表達的調(diào)控，分子生物學研究方法。該書在結(jié)構(gòu)上分為三個模塊，即基因組的維持、基因組的表達和調(diào)控、分子生物學技術(shù)，方便學生對學科體系的整體認識。

課程內(nèi)容的優(yōu)化分子生物學是從生物化學分化延伸出來的一門獨立的學科，一些內(nèi)容和生物化學有較多的聯(lián)系或重疊。但是分子生物學有自身的學科特點，突出對生命現(xiàn)象分子本質(zhì)的解析。由于本校生物專業(yè)的“分子生物學”課程是在“生物化學”之后開設(shè)的，在課程教學中，任課教師通過討論，對教學內(nèi)容進行了分析，確定了兩門課的側(cè)重內(nèi)容，在注意系統(tǒng)性的前提下，著重講解教材的重點與難點，例如：在“生物化學”中已經(jīng)有較大的篇幅講述生物大分子的結(jié)構(gòu)，在“分子生物學”課程中將略講，教師在講解復制、轉(zhuǎn)錄和翻譯等過程分子機制時，以溫故知新的方式，將基礎(chǔ)知識和基本概念進行要點概括，借此為下一步的教學做鋪墊，并檢測學生的背景知識掌握情況，這種教學方法不僅得到了學生的廣泛好評，而且使學科特點在教學中更加突出，專業(yè)課教學學時分配更加合理，起到了引導學生關(guān)注專業(yè)基礎(chǔ)知識關(guān)聯(lián)性的作用。

課程設(shè)置的調(diào)整鑒于本校生物專業(yè)學生普遍有考研的需求，學生對“分子生物學”的教學要求高，希望能更貼近考研的要求，所以在2010年的培養(yǎng)方案中，分子生物學采取了分級、分段開設(shè)的方法，在大三面向所有專業(yè)開設(shè)的“分子生物學”，教學重點放在系統(tǒng)性和基礎(chǔ)性上；在大四以選修課的形式開設(shè)的“高級分子生物學”，旨在通過教學促進學生提高專業(yè)基礎(chǔ)理論的綜合能力，在學科的深度和廣度上做進一步的擴展，不僅補充了最新的國內(nèi)外分子生物學前沿和熱點內(nèi)容，而且選擇一些重點科研院所的考研真題進行剖析，引導學生完成拓展和提高。調(diào)查顯示，學生普遍贊同這一課程改革方式。

課程實踐環(huán)節(jié)與理論環(huán)節(jié)的有效銜接

實踐教學是“分子生物學”課程的重要部分，但是由于條件所限，目前本校生物專業(yè)的“分子生物學”課程僅開設(shè)了理論課，實驗課尚未開設(shè)。為解決這一問題，在理論教學中通過對教學內(nèi)容的分析，盡最大可能的將基礎(chǔ)理論的講授和分子生物學基礎(chǔ)實驗相結(jié)合，堅持既要使教學沿著課程的主線進行，又要努力使實驗技術(shù)的介紹與理論課教學合理的銜接的原則，一定程度上彌補了實驗教學的不足，旨在通過課堂教學，使理論和實驗教學融為一個有機的整體，一些代表性的分子生物學技術(shù)的原理和方法按照表1所示的安排在基礎(chǔ)理論部分的講解中進行了介紹。作為任課教師，要使課堂教學精彩，還應(yīng)深入科研第一線，這樣才能利用科研和生產(chǎn)實踐中的例子豐富課堂教學內(nèi)容。[1]尤其是分子生物學這樣更新快的學科，教師必須了解和準確把握學科發(fā)展方向和前沿熱點，將自身科研實踐中的經(jīng)驗、體會和感悟傳遞給學生，激發(fā)學生的對科學研究的熱情，調(diào)動學生學習積極性。值得注意的是，專業(yè)課教學要充分發(fā)揮學生在學習過程中的主體作用，努力提高他們的分析能力、綜合能力和創(chuàng)新能力，引導學生將理論知識和實驗技術(shù)內(nèi)容有效的融合，在教學中采用了一些方法來激發(fā)學生的學習興趣和主動性，例如：每節(jié)課之后有要點回顧和知識鏈接提示，留給學生較為寬松的時間進行復習和延伸學習；設(shè)置一些與本節(jié)課內(nèi)容有關(guān)的基礎(chǔ)題、提高題、實驗分析題，安排學生課下自行選擇完成，以便學生檢測學習掌握的情況，及時將知識梳理歸納，增加了學習過程的開放性和自主性。

教學模式的探索和實踐

雙語教學作為一種的新的教學模式，順應(yīng)了國家培養(yǎng)復合型人才的要求，也是考評學校教學質(zhì)量和水平的一個重要指標。[2]2005年本校生物專業(yè)的“分子生物學”課程作為第一批教學模式改革的課程，率先采用了雙語教學形式授課，一方面是出于本科教學評估的要求，另一方面也是專業(yè)課教學模式的一種嘗試和探索。從2005至2008年的實踐和學生反饋意見上看，雙語教學作為教學改革的一種探索是值得肯定的，調(diào)查顯示，92%的學生認同和贊成雙語教學，認為通過使用原版英文教材和全英文課件，感覺學習“分子生物學”并沒有開課前想象中的那么困難，通過學習，理解和掌握了學科知識體系，專業(yè)英文的閱讀能力得到較大的提高，對專業(yè)詞匯有一定的積累，很有成就感，對這門課更有興趣了。從任課教師的反饋意見上看，由于難以找到合適的教材，所以在備課上需要下更大的力氣，充實教學內(nèi)容，不少教師在教學中信心不足，擔心由于缺乏專業(yè)英文口語訓練，造成專業(yè)術(shù)語的發(fā)音錯誤等問題。所以實際上，本校生物專業(yè)分子生物學開設(shè)的動因主要來自學校本科教學評估的要求。

篇7

    1.1類比教學的概念。所謂類比法,它通過對已知事物的性質(zhì)和特點的分析而對另一事物的特性做出推斷,找出二者之間的相似性,以此達到認識新的事物,解決新問題的目的。類比主要包括雷同性類比、反意性類比和夸張性類比三種。類比法運用于教學即是類比教學,指在教學過程中,老師通過知識之間的相關(guān)性幫助學生理解和掌握新知識,通過類比,用學生耳熟能詳?shù)某Ｓ檬挛飦碚f明新知識的性質(zhì)、特點,是新的知識在學生頭腦中具體化和熟悉化,幫助學生的理解、掌握和運用。

    1.2類比法在生物化學和分子生物學教學中的優(yōu)勢。對于教學主體而言。在教學過程中,在生物化學和分子生物學教學過程中,概念的講解是必不可少的基礎(chǔ)過程,但是往往枯燥無味,難以提起學生的學習興趣,使用類比教學能夠?qū)⒊橄蟮母拍罹唧w化和生活化,讓講解過程變得輕松有趣,讓知識變得通俗易懂。對學生來說,也能夠用已有經(jīng)驗來解釋新的知識,建立新舊知識點之間的有效聯(lián)系,避免用死記硬背的方法完成學習任務(wù),達到減輕學習負擔,提升學習效率的目的。另一方面,對于生物化學和分子生物學的學科特點而言,類比教學具有明顯優(yōu)勢。生物化學和分子生物學設(shè)計的知識點較為龐雜,需要對理論知識和實踐知識進行聯(lián)系起來進行交叉闡述,且這些知識以概念理論為主,很大一部分是要求學生記憶的基礎(chǔ)性知識,學生掌握不牢固對其以后的學習會造成很大的困難。使用類比教學,能夠幫助學生將各種知識聯(lián)系起來,舉一反三、觸類旁通的鞏固舊知識和掌握新知識,具有很好的教學效果。

    2、類比法在生物化學和分子生物學教學組織中的應(yīng)用

    前文已經(jīng)詳細分析了類比法在生物化學和分子生物學教學中的優(yōu)勢,那么,具體在教學過程中應(yīng)如何操作?下面將進行具體闡述。

    2.1了解類比教學的特點,挖掘教材的類比因素。在具體的教學實踐中,教師所能運用的類比例子并不多,這需要教師在備課的時候有意識的發(fā)掘各種能夠進行類比教學的因素,否則,僅僅憑借上課時的靈感,隨便舉例、打比方,這樣的類比教學是不科學的,對課堂效果只會起到相反的作用。因此,對于教師而言,應(yīng)當深入了解類比教學的特點,形成系統(tǒng)科學的類比教學的相關(guān)知識,在對兩種事物進行類比分析時,不要拘泥于事物之間的顏色、形狀等表面屬性的相似性的比較,更應(yīng)對二者的結(jié)構(gòu)、功能進行仔細推敲和分析。對于挖掘出來的類比關(guān)系,也不能隨意使用,需用討論和反推等方式進行合理驗證,保證在教學過程中所使用的類比教學方法的科學性和嚴謹性。

    2.2科學使用類比教學法,提高教學的科學性。在生物化學和分子生物學教學過程中使用類比法進行教學,不僅僅是一種教學方式和手段的變化,更要求教師對這種教學方式有更深入的了解,在教學過程中科學的使用,充分體現(xiàn)類比教學的優(yōu)勢地位。在課堂上,教師要清楚的呈現(xiàn)兩類知識之間的類比關(guān)系,對二者的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、功能等作出詳盡的講解,幫助學生梳理二者之間的相似性與相異性,使學生更好的理解和掌握知識,能夠做出基本的判斷和推理,做到舉一反三,觸類旁通。同時,在教學過程中,可以鼓勵學生自己提出類比關(guān)系,對他們所提出的類比關(guān)系進行討論,分析類比的可行性和科學性,對于錯誤的類比關(guān)系做出糾正和進行重點講解,對正確的類比關(guān)系做出鼓勵,這樣可以加深學生對類比因素的了解,讓知識掌握的更加牢固。

    2.3重視類比在預測和推理方面的作用,培養(yǎng)學生推理和自學能力。對于生物化學和分子生物學的教學,類比法不僅在講解知識、提高教學效果方面有很大的作用,更重要的是能夠探索更多的未知領(lǐng)域,培養(yǎng)出“像科學家一樣學習”的學生。在進行類比教學過程中,教師不僅自己能夠擴展知識面,而且能幫助學生以新的眼光看待知識,培養(yǎng)學生的推理和預測方面的能力,使他們自己在學習過程中發(fā)現(xiàn)各種問題,獨立進行思考,并對自己的結(jié)論進行推理、預測和驗證,最終依靠自己的力量解決問題。這樣的過程,就是科學的思維習慣的形成過程,也是推理能力、實踐能力和自學能力不斷提高的過程。

篇8

[關(guān)鍵詞] 分子生物學；雙語教學

[中圖分類號]G642.4 [文獻標識碼]B [文章編號]1673-7210（2008）02（c）-101-02

The experience of bilingual teaching in laboratory technology of molecular biology

LI Yu-chao, HOU Gan, LIU Xin-guang

(Institute of Laboratory Medicine of Guangdong Medical College,Dongwan 523808,China)

[Abstract] Molecular biology is an advancing study of life sciences which has been acquiring prompt development, the new theory and techniques of molecular biology change with each passing day. Therefore it is important to carry out bilingual teaching in molecular biology which can make the students master the knowledge and follow up currently worldwide developments of molecular biology more efficiently.

[Key words] Molecular biology; Bilingual teaching

分子生物學是生物學科中最為重要且又進展迅速的前沿學科。當前我國分子生物學研究進展略顯滯后，新知識、新技術(shù)的獲得主要通過查閱相關(guān)外文文獻和與國外專家的學術(shù)交流。有關(guān)專家認為，即使以最快的速度把含有最新成果的外文書籍或文獻翻譯、制定成教材，也要落后于國際前沿數(shù)年，而國內(nèi)絕大多數(shù)的醫(yī)學生掌握的專業(yè)詞匯較少，很難直接閱讀專業(yè)書籍，影響了其直接學習國外最新知識、跟蹤世界科學發(fā)展動態(tài)的能力，從而限制了國內(nèi)分子生物學的發(fā)展，也限制了學生盡快掌握前沿科學的能力。鑒于此，教育部高教司在2001年4號文件中制定了推動“雙語教學”的相關(guān)文件，并強調(diào)生物學(主要是分子生物學)是提倡雙語教學的重點課程。這將有利于教師和學生及時追蹤當前國際分子生物學的最新動態(tài)。

我校檢驗專業(yè)（廣東省名牌專業(yè)）自2004年開展《分子生物學檢驗技術(shù)》雙語教學，現(xiàn)將經(jīng)驗體會進行總結(jié)，以期更好地促進分子生物學檢驗技術(shù)理論知識的掌握和雙語教學的實施及完善。

1 培養(yǎng)興趣、克服畏難情緒

當前大學階段的英語學習仍像中學時一樣，明顯偏重于閱讀、語法等應(yīng)試技能，而對聽、說等實際運用能力較為淡化。而作為醫(yī)學檢驗專業(yè)中補考率明顯高于其他課程的《分子生物學檢驗技術(shù)》，由于其理論多為復雜抽象的概念，即使以中文講解，都被學生視為一門艱澀難懂的課程，為了理解領(lǐng)悟所學內(nèi)容，往往要花費不少的時間進行復習，這就與其公認更為實用和重要的四、六級考試產(chǎn)生沖突。因此，大部分學生缺乏學習的興趣，而現(xiàn)在用雙語進行授課，更被部分學生視為“洪水猛獸”。很多學生在開課之初就缺乏信心，甚至產(chǎn)生抵觸情緒。為此，我們充分做好學生們的心理工作，在開課前，邀請有經(jīng)驗的雙語教師及部分高年級學生代表和同學們進行座談，不僅講述雙語教學的重要性，更讓學生們明白雙語教學不僅錘煉了聽、說等實際應(yīng)用能力，同時也可以感受國外《分子生物學檢驗技術(shù)》教學的內(nèi)容與我們的差距。另外，由于加強了對專業(yè)課中時常出現(xiàn)的復雜長句的分析研究，也會對公共英語的學習有明顯的促進作用，從而提高了學生的學習興趣和熱情。

2 循序漸進，過渡式教學

雙語教學不是單純的英語教學，而是要培養(yǎng)學生能以英語進行思考和學習專業(yè)知識的能力，專業(yè)知識的理解和掌握是教學的首要目的。為達此目的，必須保證學生對授課內(nèi)容的完全領(lǐng)會。由于學生的英語水平參差不齊，在開課之初，除對一般性和易懂的內(nèi)容以英文講解外，對重點、難點內(nèi)容，例如在講授核酸的分離與純化、DNA重組技術(shù)等學生們普遍反映較難理解的章節(jié)時，則實行“三明治”式授課法，即先用中文，繼以英文，最后再用中文總結(jié)的方法，反復演練，強化記憶，以使學生融會貫通。根據(jù)學生的反饋信息，當其逐漸適應(yīng)后，可逐步增加專業(yè)英語的部分，直至基本上使用英語教學。但就目前情況而言，為了避免語言滯后造成學生的思維障礙[1]，中文講解仍是必不可少的。

3 調(diào)動學生的積極性和主動性

為改變學生上課時被動、機械的角色，我們通過增加隨堂問答、隨堂測驗，并增設(shè)多種加分項目，充分調(diào)動學生的積極性，具體如下：①在加強預習及復習的情況下，每節(jié)課留出一定時間，進行提問及答疑，當學生難以用英語進行回答或提問時，允許其中英文混用，并鼓勵學生對授課內(nèi)容大膽提出異議，對于回答問題正確或提出有價值建議者，除表揚外，還作酌情加分的獎勵。這種舉措極大地調(diào)動了學生的積極性和主動性，也促進了授課教師對課程的精益求精。②由于檢驗專業(yè)學生較醫(yī)療本科學生少，我們在《分子生物學檢驗技術(shù)》教學中可以采取不定期的、簡單的隨堂測驗（如名詞解釋或舉例說明本技術(shù)在臨床檢驗中的作用等），將測驗的成績以一定比例（20%～30％）記入最終成績[2]。此舉不僅保證了學生養(yǎng)成預習、復習的習慣，也促其在聽課時進入集中狀態(tài)，能更加清養(yǎng)成晰地把握各章節(jié)的重點、難點，并減輕了同學們的期末考試的壓力。③教學中我們發(fā)現(xiàn)，某些學生對電腦知識及技能掌握得相當熟練，遂讓其承擔制作及維護教學網(wǎng)頁的工作，通過該網(wǎng)頁上傳、下載課件，使大家在上課時能更專心聽講。我們還在網(wǎng)頁中開辟討論板塊及前沿進展板塊，不僅對課程中的重點、難點進行交流討論，還鼓勵同學們利用互聯(lián)網(wǎng)進行文獻檢索，盡可能多地閱讀相關(guān)資料文獻，及時追蹤諸如克隆技術(shù)、分子標記技術(shù)、基因表達調(diào)控等理論與技術(shù)的最新進展，并加強與老師和其他同學的交流討論。對于網(wǎng)頁制作維護、上傳高質(zhì)量文獻的同學亦給予加分的獎勵。④由于分子生物學檢驗技術(shù)發(fā)展的日新月異，要求其教學內(nèi)容也必須不斷豐富并跟進，同時應(yīng)及時淘汰陳舊甚至錯誤的知識。現(xiàn)因種種原因，國內(nèi)各校普遍存在缺乏合適雙語教材的現(xiàn)象。初期，我們自己動手查找、翻譯國外文獻或教材進行補充，但工作量巨大且繁重，現(xiàn)在當學生對本專業(yè)有了一定認識后，我們發(fā)動其進行文獻資料或教材的查找、翻譯、思考，如此不僅緩解了教材老化短缺，還調(diào)動了學生的積極性、主動性。很多學生的閱讀及翻譯水平也隨之明顯提高。⑤為鼓勵學生的學習積極性，我們還從有限的教學經(jīng)費中給本課程學習優(yōu)秀者以物質(zhì)獎勵和精神獎勵。

4 提高授課及聽課效率

《分子生物學檢驗技術(shù)》雙語教學中新的專業(yè)詞匯較多，其特點決定了在同一時段內(nèi)信息的傳遞和接收要明顯少于中文教學[1]，且學生較易疲勞。因此，我們通過下列措施來提高授課及聽課效率：①精簡教程，盡量刪除陳舊的內(nèi)容，減少板書代之以增加實物模型、圖片、動畫、錄像等來講解課程中諸多抽象的概念，例如在講授PCR反應(yīng)過程時，通過電腦動畫展示其變性、退火、延伸這三個步驟，從而明顯提高了授課的效率及進度。②為活躍氣氛，課中偶爾插入一些頗富趣味性的背景知識（如Southern blot中的虹吸現(xiàn)象）或短小的背景音樂（如細胞凋亡如秋天落葉般凄涼）等，寓教于樂，使得整個課堂氛圍始終處于積極、主動的狀態(tài)，避免了單一文字教學方式常出現(xiàn)的學習疲勞現(xiàn)象。③為使學生上課時認真聽講，不分心于做筆記，我們在授課前就把有關(guān)本章節(jié)的雙語內(nèi)容資料提前發(fā)給學生，同時建議有條件的同學采用錄音筆、MP3等工具對授課進行錄音，課后認真復聽、集體討論、及時反饋。

5 提高授課教師的素質(zhì)

為提高自身口語水平，盡力做到以規(guī)范、純正的英語為學生授業(yè)解惑。我們加強了同本校外語教研室及其他有經(jīng)驗的雙語教學高校的學習交流，并定期開展專業(yè)英語培訓及試講，由長期從事雙語教學的教師對年輕教師進行傳幫帶，并在年輕教師授課時做好嚴格的督導工作。另外，由于年輕教師大多具有扎實良好的英語功底，同時也是將來雙語教學的中流砥柱，故雖在資金不充裕的情況下，我們學校也盡量創(chuàng)造條件優(yōu)先選送部分優(yōu)秀年輕教師去國外接受專業(yè)培訓，并在其歸來后，做好經(jīng)驗推廣，從而為雙語教學長期良性發(fā)展提供了保障。

推進雙語教學是培養(yǎng)高素質(zhì)醫(yī)學人才的必行之路。雖然在目前的檢驗專業(yè)《分子生物學檢驗技術(shù)》教學實施中存在諸多問題和困難，但只要能科學、系統(tǒng)地規(guī)劃，認真總結(jié)、積累教學經(jīng)驗，改進教學方法，《分子生物學檢驗技術(shù)》雙語教學以及其他醫(yī)學或檢驗課程必將不斷得到改進和完善。

[參考文獻]

[1]孔璐, 余和芬, 潘穎，等.醫(yī)學生物化學與分子生物學實行雙語教學的思考[J].中華醫(yī)學教育雜志, 2006,26(2):41-42.

篇9

    中心法則作為分子生物學最基本、最重要的理論之一，對當代分子生物學的發(fā)展起到了極大地推動作用。然而，在分子生物學領(lǐng)域，自其產(chǎn)生到現(xiàn)在一直存在著很多爭議。作為一個科學假設(shè)的中心法則，對其進行系統(tǒng)的語義分析有益于這一理論的意義澄清。那么在什么樣的一個基底上對其進行語義分析？我們認為這一基底應(yīng)該是語境論。

    結(jié)構(gòu)學、生物化學和信息學路線是一直較為公認的分子生物學研究中三條主要的路線。[1]中心法則的產(chǎn)生是以生化——信息學方法為基礎(chǔ)的。其產(chǎn)生的模式是假說演繹的，即先利用有限的證據(jù)提出一個假說，然后根據(jù)假說演繹出若干理論，最后等待證據(jù)檢驗所演繹的結(jié)論，其過程是假說——演繹——檢驗。伴隨著分子生物學的不斷發(fā)展，這一演繹——檢驗的過程不斷循環(huán)往復。正是在這種循環(huán)往復的過程中，中心法則的語形發(fā)生著不斷地轉(zhuǎn)變。同時，在此過程中，不斷有新的生物學概念的提出，不斷有新舊生物學概念的更替。在這里既包括新的概念的提出及其所被賦予的特定意義，又包括同一概念在不同的研究范圍中所包含的不同的生物學意義。也就是說，在這一過程中中心法則的語義不斷地發(fā)生變遷，而這種變遷是在分子生物學縱向語境的不斷變化中實現(xiàn)的。

    1　中心法則的語義變遷

    自克里克在1958年提出中心法則至今，中心法則已經(jīng)經(jīng)過了半個多世紀的豐富和發(fā)展。我們可以將其發(fā)展的整個過程大致分為三個階段：克里克最初提出的經(jīng)典的中心法則；20世紀70—80年代被修正和豐富的中心法則；20世紀末基因組及后基因組時代下的中心法則。

    最初被克里克描述的中心法則如圖1所示。

    

    圖1　最初被克里克描述的中心法則圖

    箭頭表示在三大類生物大分子DNA、RNA和蛋白質(zhì)間信息傳遞或流動所有可能的方向。它揭示了生命遺傳信息的流動方向或傳遞規(guī)律。結(jié)合當時的理論背景和認識論背景，克里克對所描述的中心法則做了進一步的分析，最終提出了中心法則最初的基本形式：

    

    上式描述了由堿基→氨基酸→蛋白質(zhì)這一基本過程。對這一過程中代碼的語義分析，必然無法脫離整個理論的語義結(jié)構(gòu)。因為，在以上所描述的過程中，任意一次結(jié)構(gòu)的上升，都必然會伴隨著其代碼的語義調(diào)整。在中心法則中，堿基位于一個基礎(chǔ)的層面，成為生物學解釋與物理、化學解釋的紐帶。例如，在化學中GAA是作為氨基乙酸的代碼，然而，在生物學中，它卻表示對應(yīng)于谷氨酸的遺傳密碼。當我們對其結(jié)構(gòu)上升，多個連續(xù)的三聯(lián)體堿基序列自然也就對應(yīng)多個連續(xù)的氨基酸序列。當堿基序列發(fā)生變化時，也就必然地導致氨基酸序列發(fā)生變化。有序列的堿基鏈和氨基酸鏈又分別構(gòu)成了DNA和蛋白質(zhì)。自此，就構(gòu)成了最初的中心法則：蛋白質(zhì)作為生物性狀形成的工作分子是由構(gòu)成DNA的堿基序列所決定，我們把這種堿基序列稱之為遺傳信息。同時，由于當時生物學理論背景及研究對象的限制，自然決定了中心法則從DNA到RNA到蛋白質(zhì)嚴格的單程信息流路線，以及從DNA序列到RNA序列到蛋白質(zhì)氨基酸序列嚴格的共線性。

    由上可以得到，單一的堿基符號的語義形成是在中心法則整個的語義結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)的，堿基序列在生物學語境中的語義表達同樣也無法脫離中心法則的語義結(jié)構(gòu)。而整個中心法則的語義實現(xiàn)又是在當時特定的語境下完成。也就是說，特定語境的確立，決定了中心法則的語義解釋，確定了中心法則在當時語境下的解釋伸縮度。

    隨著分子生物學的發(fā)展，1970年Temin等在RNA病毒中發(fā)現(xiàn)了RNA逆轉(zhuǎn)錄酶，說明了RNA到DNA逆向轉(zhuǎn)錄的可能性。[2]之后，又有人發(fā)現(xiàn)細胞核里的DNA還可以直接轉(zhuǎn)譯到細胞質(zhì)的核糖體上，不需要通過RNA即可以控制蛋白質(zhì)的合成。[3]此時，中心法則被修正為如圖2所示。

    

    圖2　修正后的中心法則圖

    而中心法則的語義解釋，也就由之前的“嚴格的單程式”變遷為一種“中途單程式”。從20世紀70年代開始，分子生物學家對真核生物進行了大量的研究，發(fā)現(xiàn)了基因上存在的非編碼序列，從而產(chǎn)生了內(nèi)含子與外顯子的區(qū)別。20世紀80年代末，分子生物學家又報道了多種RNA編輯的類型。這些都說明了蛋白質(zhì)序列在DNA序列上的非連續(xù)性及非對應(yīng)性。這又要求中心法則的語義解釋由之前的“嚴格共線性”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;非共線性”。這都是由于分子生物學縱向語境的變化，導致了中心法則語義邊界的改變，從而使其語義的解釋范圍及解釋伸縮度發(fā)生改變。理論背景及認識論背景的不同，便造成了中心法則概念的語義擴張。這種語義的擴張通過再語境化的功能，繼而又成為其它生物學理論的語義語境。中心法則的理論發(fā)展，就是在這種語境轉(zhuǎn)變，或者說是再語境化的過程中不斷實現(xiàn)其語義轉(zhuǎn)變。

    在分子生物學中，還有非DNA分子模板(如細胞模板、糖原以及一些細胞級的非分子模板)、朊病毒等的出現(xiàn)。雖然，這些只是出現(xiàn)在離體實驗中，應(yīng)只屬于尚未定論的科學預測。但是，它們強力說明著：在生物系統(tǒng)中，信息流的傳遞是多元和多層次的，它們在細胞中構(gòu)成了一個精密的時空框架，中心法則僅僅只是這些信息流中的一條或者說是一條主流；在中心法則的信息流中，非DNA編碼的滲入，使得DNA僅作為DNA編碼的一個起點，而不是遺傳信息流的唯一源頭；同時，在信息流的傳遞過程中，非模板式的序列加工，使得信息流并不是模板流。[4]這些似乎對中心法則都構(gòu)成了嚴峻的挑戰(zhàn)。然而，我們并不能抹殺它的合理性地位。中心法則的提出是以當時病毒、細菌的實驗材料為依據(jù)。它所指出的DNA、RNA、蛋白質(zhì)間的信息傳遞是符合分子生物法則的。鑒于當時理論背景和認識論背景的限制，我們應(yīng)該是在其三大分子的框架性語境下對其進行語義解釋。當分子生物學推進到真核細胞時，中心法則的信息流其實已經(jīng)處于另一個完全不同的時空框架中，這時我們應(yīng)對其進行語境下降，在單個基因?qū)用婊蛘呤歉偷膶用鎸ζ溥M行語義解釋。而面對當代基因組語義研究的問題，或許我們還要對其進行語境上升，在基因組層面、細胞層面甚至是更高的層面對其進行語義解釋。

    綜上所述，對中心法則的語義解釋應(yīng)該放在分子生物學發(fā)展的縱向語境下進行。中心法則的語義變遷就是在這一縱向發(fā)展過程中，一次次不斷地語境化與再語境化的過程中實現(xiàn)的。同時，我們對中心法 則的語義理解也還必須在一種橫向的特定的語境下進行，而不是僅僅只在分子生物信息較窄的概念下進行。只有這樣才不會導致中心法則的語義局限性。而作為科學理論的中心法則語義被局限，自然會導致其作為研究方法的意義局限性。這也就引出了本文接下來所要談?wù)摰囊粋€問題：在傳統(tǒng)意義下，作為研究方法的中心法則的意義及其局限性。

    2　作為研究方法的中心法則的意義及其局限性

    中心法則是一個關(guān)于DNA、RNA、蛋白質(zhì)三大分子的信息傳遞的科學理論。在它的解釋之下，信息不能由蛋白質(zhì)向下傳遞到DNA，而是DNA被轉(zhuǎn)錄成RNA，RNA再翻譯成蛋白質(zhì)。更進一步講是，“信息從DNA向上傳遞到RNA、蛋白質(zhì)，進而延伸到細胞、多細胞系統(tǒng)”。[5]然而，不僅于此，中心法則還作為一種研究的方法，被用于許多研究計劃，用以解決基因組的語義問題。

    基因組研究的核心問題是研究作為生命系統(tǒng)發(fā)展和運行基礎(chǔ)的基因組調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的意義。一個基因組意義的理論問題便是一個基因組語義問題。部分地講，這種語義是將基因組序列轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)性意義的語義代碼。由于生物系統(tǒng)是在不同層次被組織，所以一個基因組的語義會由于該序列片段所處的本體論、功能及組織層次的不同而產(chǎn)生不同的語義聯(lián)想意義。因此，如何獲得一個基因組語義的元理論問題便成為基因組和蛋白質(zhì)組研究的戰(zhàn)略問題。

    目前，許多關(guān)于基因組研究的方法論都是遵循一種自下而上的策略。這種研究的方法正是受到了中心法則的啟示。也就是說，中心法則為還原論者研究基因組提供了方法論基礎(chǔ)。這種還原論方法論的前提是，在我們要進一步了解下一個層次的信息時，我們必須在理論上和實際中都要對每一個更低、更微觀層面的信息和本體論的知識有所把握。這就好比說，當我們要獲得一個蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)時，我們首先要掌握構(gòu)成這一蛋白質(zhì)的氨基酸信息，再獲得核酸信息。然而，即便是掌握了基本的核酸信息，由于基因和細胞網(wǎng)絡(luò)設(shè)計一系列的相互作用的部分，而使得從核酸到蛋白質(zhì)信息的過程特別復雜。

    一個以中心法則為方法的研究項目，最大的弱點是其驚人的復雜度。這種自下而上的還原論策略存在的問題是，尋找到一個解決路徑的搜索空間非常巨大。在計算機科學中，解決一個問題的關(guān)鍵往往就在于能夠解決這個問題的可能路徑的空間。這樣一系列的可能路徑被稱為搜索空間。一個問題的一種解決方法就是一個路徑在這樣一種搜索空間中實現(xiàn)一個目標或解決。一些問題擁有巨大的搜索空間，從而使得其在實際層面上幾乎不可能被解決。在計算機科學中講，這就是所謂的NP——complete問題。[6]這些問題的復雜程度，足以使現(xiàn)階段最快的計算機癱瘓?；蚪M和細胞網(wǎng)絡(luò)的研究正是面臨這樣的問題，它們涉及成千上萬的相互作用的部分。遵循一種自下而上的策略進行研究，必然在其過程中呈現(xiàn)出一系列的NP——complete問題。

    然而，在實際的研究過程中，研究者形成的研究策略都是依據(jù)關(guān)于更高層次的生物信息的知識。“即使在平常的實驗決策和實驗設(shè)計中，研究者的行為都是在一個關(guān)于現(xiàn)象的系統(tǒng)知識，即一個更高層次的語境中進行的。”[7]在這些系統(tǒng)問題的研究過程中，研究者預先假設(shè)這些知識可以對他的研究和實驗設(shè)計提供一個更寬的方向。更為重要的是，這樣就使得這個研究有了其自身的意義。這種高層次、系統(tǒng)性的信息給出了這個研究或?qū)嶒灋槭裁匆M行的理由。

    這種知識在人工智能的研究領(lǐng)域被稱為啟發(fā)性知識。啟發(fā)性知識被定義為可以減少搜索空間的信息。因此，在這種情況下，科學家就利用這種啟發(fā)性的、系統(tǒng)層面的生物學知識，去減少那些非正式的、直覺的、先驗的搜索空間，從而來解決他的問題。在我們所說的基因組語義的問題中，啟發(fā)性信息可以減少基因組語義的搜索空間，可以減少基因代碼可能解釋的空間。

    例如，在信息的傳遞方面，根據(jù)中心法則，信息是不能從蛋白質(zhì)到RNA再到DNA向下傳遞的。然而，在系統(tǒng)層面，信息可以從蛋白質(zhì)向下傳遞到DNA。細胞信號就是一個例子。正是由于一系列的蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的相互作用，蛋白質(zhì)與RNA的相互作用，導致了DNA轉(zhuǎn)錄的被激活。因此，從系統(tǒng)層面來講，中心法則僅僅介紹了細胞信息系統(tǒng)中許多種可能的信息傳遞路徑中的一種。實際上，存在細胞內(nèi)的信息傳遞路徑和細胞間的信息傳遞路徑。這些路徑構(gòu)成了細胞內(nèi)及細胞間的信息傳遞網(wǎng)。然而，它們又都是通過細胞的基因組信息來組織著細胞內(nèi)和細胞間的信息傳遞。

    所以，我們必須有意識地去區(qū)分作為科學理論的中心法則和作為研究的方法的中心法則。否則，我們就有可能錯誤地提前認為，由于信息不能向下傳遞，我們就不能自上而下地由高層次的信息得到低層次的信息。多細胞以及單細胞中信息傳遞的二元性，就使得基因組語義的研究策略，跳出了傳統(tǒng)意義下中心法則的局限性。

    現(xiàn)階段關(guān)于基因組理論的大部分研究，都是遵循傳統(tǒng)意義下的中心法則，在一個嚴格的自下而上研究策略下進行的。替代這種研究策略，我們主張同時考慮一種自上而下的互補性策略。我們認為，一種能夠整合高層面的系統(tǒng)層面與低層面的基因組信息層面的研究策略，對于解決基因組語義問題是非常必要的。傳統(tǒng)意義下的中心法則對于基因組語義研究已經(jīng)不再是充足的組織模式。那么是否存在一種路徑，在細胞和多細胞的語境下，利用高層次的系統(tǒng)信息去理解基因組？我們認為是存在的。正如上文所言，這時候我們就需要對傳統(tǒng)意義下的中心法則進行語境上升，在細胞與多細胞的層面對其進行語義理解。同時，在方法論層面，我們也就同樣可以嘗試一種自上而下的研究范式，來補充之前的嚴格的自下而上的方法論研究策略。

    3　中心法則方法論意義研究的新路徑

    什么是一個自上而下的研究策略？

    在一個自上而下的研究策略下，我們可以在抽象概念的層面來討論多細胞的發(fā)展過程。在抽象概念層面的討論，可以使我們獲得更多關(guān)于系統(tǒng)層面的現(xiàn)象。假設(shè)有一個軟件系統(tǒng)，并且在這個軟件系統(tǒng)中可以設(shè)計一個人工基因組，同時在這個系統(tǒng)中該基因組可以產(chǎn)生一個人工有機體。然后，我們可以使這個人工基因組盡可能地模仿自然基因組的主要的系統(tǒng)屬性。比如，該系統(tǒng)是否能夠模擬多細胞的發(fā)展、細胞信號的傳遞等？在該系統(tǒng)中進行特定位點的基因突變，是否能得到自然基因組下的相似效果，如畸形發(fā)展、癌變等？這一系列問題的實現(xiàn)，就 使得我們可以確認該系統(tǒng)能夠反映自然基因組的一些基本特征。然而，我們可能需要一種更為精確的相關(guān)性。但是，如果我們能夠使得人工基因組與自然基因組相關(guān)聯(lián)，那么我們就得到了從一個基因組翻譯到另一個基因組的開端。如圖3所示。

    

    圖3　基因組翻譯模擬圖

    圖3所模擬的是生物體內(nèi)的基因組和計算機系統(tǒng)中多細胞有機體之間的關(guān)系。圖中的“翻譯關(guān)系”指的是計算機系統(tǒng)及生物體系統(tǒng)中基因組之間的“句法關(guān)系”。中間的“語義關(guān)系”表示的是用計算機系統(tǒng)中的多細胞有機體語言翻譯出生物體中的基因組。下面的“一致性關(guān)系”應(yīng)該包括系統(tǒng)之間暫時的和動態(tài)的形態(tài)學之間的一致性。

    這就好比將英語翻譯成漢語。我們需要知道這些被翻譯的單詞是什么，如何在句子中使它們相關(guān)聯(lián)。這就是語言中的句法。但是，首先我們需要知道語言的語義。也只有當兩段話的意思相同的時候，對于一個詞、一句話或者一段話的翻譯才是充分的。

    這樣我們就通過計算機代碼的語義獲得了基因組的語義。然而，在這個過程中，并不妨礙我們同時使用自下而上的研究策略。“在人工智能中，合并自上而下和自下而上的研究路徑是較優(yōu)的研究策略之一。當兩種研究路徑，分別自上而下與自下而上在中間合并時，便形成了一種解決路徑。”[8]

    在這里需要注意的是，無論是低層次的本體論層面(如生物化學)，還是高層次的關(guān)于信息和本體論的層面，對于研究生物過程而言，沒有哪一種是固有的更為優(yōu)越的。關(guān)于細胞和多細胞現(xiàn)象的正確的高層面的信息，沒有必要一定要被還原成更低層面的本體論視角。很多情況下，高層面的系統(tǒng)知識反而能夠幫助我們限定研究的搜索空間，促進我們?nèi)ダ斫飧蛯用娴纳镞^程。因此，對于一個系統(tǒng)不同層面信息的理解，能夠使我們獲得更多、更全面的關(guān)于該系統(tǒng)的知識。

    所以，在細胞或者多細胞系統(tǒng)的層面，中心法則可以被簡單的描述為：基因組→蛋白質(zhì)組。我們也沒有必要必須將其還原到DNA轉(zhuǎn)錄和翻譯的層面。

    4　結(jié)語

    隨著分子生物學的發(fā)展，其理論在不斷地遠離經(jīng)驗。在這樣的一個背景下，如何去構(gòu)造、理解和解釋分子生物學，語義分析成為一種十分重要的科學方法。首先，“語義分析方法本身作為語義學方法論，在科學哲學中的運用是‘中性’的，這個方法本身并不必然地導向?qū)嵲谡摶蚍磳嵲谡?，而是為某種合理的科學哲學的立場提供有效的方法論的論證。”[9]“語義分析方法在例如科學實在論等傳統(tǒng)問題的研究上具有超越性，在一個整體語境范圍內(nèi)其方法更具基礎(chǔ)性；其次，作為科學表述形式的規(guī)則與其理論自身架構(gòu)是息息相關(guān)的，這種關(guān)聯(lián)充分體現(xiàn)在理論表述的語義結(jié)構(gòu)之上，對其邏輯合理性的分析就是對理論真理性的最佳驗證；第三，生物學理論表述的多元化特征使得語義分析應(yīng)用更加具有靈活性。”[10]

    正如中心法則，其語義的實現(xiàn)無法脫離其整個理論的語義結(jié)構(gòu)。在整個理論中，每一次結(jié)構(gòu)的上升或者下降，都會帶來其代碼的語義調(diào)整。同時，生物體是一個多層次的、有組織的、結(jié)構(gòu)復雜的系統(tǒng)，在這個不同層次被組織的復雜系統(tǒng)中，任何一個代碼的語義都會由于其指稱實體所處的本體論、功能及組織層次的不同，而產(chǎn)生不同的語義聯(lián)想意義。因此，對中心法則進行語義研究是有益于其意義澄清及理論分析的。然而，這種語義研究應(yīng)該在分子生物學發(fā)展的縱向語境下進行。因為，中心法則的語義變遷正是在分子生物學縱向發(fā)展的語境化與再語境化得過程中實現(xiàn)的。同時，我們也只有在某種特定的語境下對中心法則進行語義解釋，才不會導致其語義的局限性。

篇10

關(guān)鍵詞：分子生物學；基因工程；實踐教學；教學改革

中圖分類號：G642.42 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）46-0145-02

國家和社會的發(fā)展離不開創(chuàng)新性科研人才，大學生的科學實踐是培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的有效途徑。國家高度重視大學生創(chuàng)新精神與實踐能力的培養(yǎng)，了一系列文件強調(diào)高等院校實踐教學的重要性，要求深化實踐教學改革，提高學生的學習能力、實踐能力和創(chuàng)新能力[1]。

生命科學發(fā)展到今天已經(jīng)達到由以往的被動改造世界到主動的有目的地改造世界，分子生物學和基因工程是主動改造世界有力的工具，是生命科學領(lǐng)域的學科前沿，任何一門生物學科的發(fā)展都離不開分子生物學和基因工程。因此，分子生物學和基因工程的實踐教學就顯得尤為重要。分子生物學是一門研究生物大分子，主要是核酸和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的學科[2]?；蚬こ淘诜肿由飳W的理論基礎(chǔ)之上，對生物大分子，尤其是DNA分子進行重組、改造[3]。這兩門課程相輔相成，密不可分。傳統(tǒng)的實踐教學中，這兩門課程各自設(shè)立兩到三個課內(nèi)小實驗，實驗分散、重復，學生積極性不高，教學效果差。針對這些問題，筆者結(jié)合多年理論教學和實踐教學的經(jīng)驗，探討了提高這兩門課程實踐教學效果的方法。

一、傳統(tǒng)分子生物學和基因工程實踐教學中存在的問題

1.實驗分散，缺乏系統(tǒng)性。傳統(tǒng)的分子生物學和基因課程的實踐教學，設(shè)立了植物總DNA的提取、瓊脂糖凝膠電泳檢測或者加上動物總RNA提取檢測等兩到三個課內(nèi)小實驗，大約8―10個學時。由于課內(nèi)時間有限和課時的限制，實驗進行的較為分散，學生也只能進行簡單的基本操作，缺乏系統(tǒng)性。

2.實驗材料固定，方案固定。傳統(tǒng)的實踐教學采取所有的學生使用相同的實驗材料，相同的實驗方案。例如所有學生都利用液氮研磨相同的植物材料，CTAB抽提總DNA。實驗操作步驟一模一樣，學生根據(jù)操作步驟操作了一遍，雖然提取到了總DNA，卻不知道為什么這樣操作，這樣操作的目的是為了什么。完全就是跟著老師走過場，操作過了，也很快忘記了，實驗的目的性不強，沒有應(yīng)用價值。

3.組員依賴，自己不動手。傳統(tǒng)實踐教學往往4―6人一組，小組長負責，共同操作一個實驗。這樣組員依賴就比較嚴重，組員依賴組長，有的學生積極性不高，干脆讓別的同學幫忙操作甚至不操作。不關(guān)心最終的實驗結(jié)果，實驗報告的撰寫就直接抄襲組長的。實驗結(jié)果和分析高度雷同。學生在實踐操作中沒有深度體驗，也就對實踐教學過程沒有反思，也就沒有收獲。

4.實驗基本技能差，實驗習慣不好。分子生物學和基因工程實踐的對象是微觀的肉眼無法識別的抽象的DNA分子和蛋白質(zhì)，任何實驗細節(jié)的失誤都有可能導致實驗的失敗，因此對學生的基本實驗技能和儀器操作要求比較高。由于學生之前沒有接受相關(guān)的培訓，所以基本技能很差。例如不知道移液器的使用方法，對于不同量程的移液器吸取的液體體積沒有概念，不會設(shè)置PCR儀器程序，不會操作凝膠成像系統(tǒng)，甚至不會配置一些較復雜的化學試劑。

學生的實驗習慣不好，如槍頭隨處打，槍頭盒沒有蓋上，試劑使用前不知道要完全溶解和混勻，使用完畢不蓋蓋子，超低溫離心機使用后沒有及時擦去水珠，帶著EB污染的手套到處亂摸等等，這些不好的實驗習慣嚴重影響了實驗教學的效果，不利于培養(yǎng)有素養(yǎng)的創(chuàng)新性科研人才。

二、實踐教學改革

1.設(shè)置專門的實驗課程，明確實驗的目標。通過實踐教學改革，將傳統(tǒng)的分數(shù)的單個課內(nèi)實驗變成系統(tǒng)的分子生物學和基因工程大實驗課程。實驗學時由原來的每門課8―10學時改為36學時。實驗的時間段也由原來的分數(shù)的課內(nèi)時間改為為期兩周連續(xù)的大實驗。實驗?zāi)康挠稍瓉淼膯渭兊幕蚪MDNA鑒定改為物種的分子鑒定。物種的分子鑒定是隨著分子生物學和基因工程發(fā)展誕生的新興的鑒定物種的方法，相對于傳統(tǒng)的生理生化鑒定方法更準確，因此應(yīng)用非常廣泛。相應(yīng)的實驗內(nèi)容由原來的基因組DNA的提取和電泳檢測，改為基因組DNA的提取鑒定、PCR擴增物種特異的保守序列，回收目的片段，與載體重組，制備感受態(tài)細胞，轉(zhuǎn)化感受態(tài)細胞，藍白斑篩選，重組子的鑒定。每一個實驗的結(jié)果是下一個實驗的基礎(chǔ)，上一個實驗的失敗，下一個實驗就無法操作，系統(tǒng)性強，目標明確，具有較強的應(yīng)用價值。相應(yīng)的成績評定不再是以最終結(jié)果和分析評定，而是與每一個小實驗的結(jié)果掛鉤，最終匯總為總成績，極大地調(diào)動了學生的積極性。

2.個性化定制個人的實驗材料和方案。傳統(tǒng)的實踐教學學生采用相同的實驗材料，采用相同的實驗方案，學生積極性不高。實踐教學的目標改革后，學生首先理解了物種分子鑒定的原理和方法后，每個學生均可鑒定自己感興趣的物種，根據(jù)物種的不同選擇不同的基因組DNA提取方法，不同PCR擴增程序，不同的DNA回收方法，選擇不同的感受態(tài)制備方案，設(shè)計不同的重組子鑒定方案。學生提交方案后，由指導老師對其進行輔助指導。要求學生修繕方案，使其切實可行。這種研究性的實踐教學引導學生探究性思維和自主學習的能力，給予學生深度的體驗[4]。在方案的設(shè)計過程中，學生不僅增強了對理論知識的理解，更重要的是學會了如何查閱文獻，梳理思路，根據(jù)實驗室的現(xiàn)有條件，設(shè)計出合理可行的方案，培養(yǎng)了學生的科研思維，提高了學生的學習能力、實踐能力和創(chuàng)新能力。

3.獨立完成實驗的準備和操作。在實驗操作過程中不再以小組為單位，而是要求每個人獨立完成自己的實驗。特別是實驗的前期準備工作。以往的實驗操作為了提高成功率往往使用試劑盒，雖然操作簡便，但是學生并沒有掌握實驗的原理和試劑的配置方法。而前期的方案設(shè)置和試劑準備是實踐操作中的核心環(huán)節(jié)，后期只是按照實驗方案進行。因此要求學生根據(jù)自己的實驗設(shè)計，獨立準備自己所需的試劑。為了減少浪費，學生必須精確計算自己所需的試劑量，不能過多配置。對于常用的試劑可以配置成母液，學生根據(jù)需要進行稀釋。學生對前期的準備工作非常感興趣，積極地根據(jù)實驗方案，計算自己的所需的試劑，鍛煉了學生的動手能力和思考能力，同時也減少了試劑的浪費。實驗完成每個學生根據(jù)自己的結(jié)果獨立分析成功或失敗的原因，通過反思對實驗有了更深的理解

4.重視基本實驗技能的培養(yǎng)，養(yǎng)成良好的實驗習慣。為了培養(yǎng)學生的基本實驗技能，要求學生在進行實驗操作之前，認真閱讀各種儀器和試劑的使用說明書，并寫下注意事項。思考實驗方案中每個環(huán)節(jié)的注意事項和影響因素。此外，指導老師講解具體操作時的一些細節(jié)和方法。只有通過簡單考核的學生才能進行后繼的實驗操作。此外，使學生認識到良好的實驗習慣的重要性，沒有好的習慣，實驗就有可能失敗。例如，移液器使用完畢如果沒有及時調(diào)回最大量程將導致移液器不準確，加樣誤差太大，導致實驗失敗等。要求學生養(yǎng)成良好的實驗習慣。

三、展望

總之，分子生物學與基因工程的實踐教學的改革，不再是傳統(tǒng)的“假題真做”，而是基于實際應(yīng)用為目的――物種的分子鑒定，有效地激發(fā)了學生的興趣，較為全面地訓練了學生的學習能力、實踐能力和創(chuàng)新能力[5]。分子生物學與基因工程的實踐教學的改革，改變了以往老師的主體地位。老師開始扮演指導角色，學生處于主體地位，對問題深度思考，進行文獻查詢，方案設(shè)計，試劑準備，對實驗結(jié)果反思。這些高智力的投入、創(chuàng)造性的實踐活動，給了學生深度的體驗，訓練了科學的思維方式和實驗技能、實驗習慣，為培養(yǎng)創(chuàng)新性科研人才打下了基礎(chǔ)[1]。

參考文獻：

[1]時偉.論大學實踐教學體系[J].高等教育研究，2013，（34.）：61-64.

[2]朱玉賢，李毅，鄭曉峰，郭紅衛(wèi).現(xiàn)代分子生物學[M].第4版.北京：高等教育出版社，2013.

[3]孫明.基因工程[M].第2版.北京：高等教育出版社，2013.