時間:2024-03-22 14:47:16
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇分子生物學的概念,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
1教材的選擇
教材是體現教學內容和教學方法的知識載體,也是教師授課的重要依據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節。在開設中醫學專業醫學分子生物學課程時,我們選擇了供中醫藥類專業使用,由唐炳華,王繼峰主編,中國中醫藥出版社出版的《醫學分子生物學》作為教材。該教材承接醫學院校生物化學的教學內容,深入和系統地介紹分子生物學的理論、技術和應用,注重與基礎醫學和臨床醫學的結合,符合中醫學專業學生醫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代生命科學領域中的前沿性學科,新知識、新理論、新技術層出不窮,發展成果日新月異。因此如何借助現代化的教學設施將基礎性的教材內容與最新研究成果的補充增添內容融為一體,是教學改革的主要內容[5]。近年來,以新一代基因測序技術為代表的高通量分析技術,極大地推動了分子生物學的發展,組學以及大數據分析的技術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。這使得現有的教材出現了一定的滯后性,我們根據長期教學和科研工作的經驗體會,編寫了針對高等醫學院校學生醫學分子生物學的專業授課為明確對象的《醫學分子生物學》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的與技術細節相關的大篇幅內容,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問題的聯系;根據對分子生物學發展趨勢的把握,嘗試了對系統生物學等前沿領域的介紹[1]。目前,該教材已經在本校醫學各專業使用了近1年,取得了良好的教學效果。
2教學內容的優化
醫學分子生物學課程的概念抽象,內容繁多、新概念、新技術及新進展不斷涌現。在有限的學時內,合理安排教學內容、根據學生專業的特點優化教學內容、注重理論知識及技術相互滲透,并兼顧新知識的傳授,是取得良好教學效果的關鍵。配合新教材的內容,重新修訂了大綱和教案,精選了7個專題,以“基因與基因組”,“基因組穩定性與DNA損傷修復”,“基因表達的表觀遺傳調控”作為學生學習分子生物學理論知識的基礎;隨后通過“基因結構分析的基本方法”,“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;與醫學緊密聯系的“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”。確保課程內容既豐富全面,涵蓋基本理論與基本技術,又避免重復,還具有前沿性。
3教學方法的多樣性
醫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勢
醫學分子生物學課程中有很多需要掌握的概念、原理和技術,傳統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。相較于以往傳統的板書教學,多媒體形式更靈活、內容含量更豐富,可以通過幻燈片、動畫、視頻等更加直觀形象地呈現,利于學生在有限的時間內獲得更多的信息量[6]。例如在講授聚合酶鏈式反應(PCR)技術的基本原理時,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在每一輪循環中DNA新鏈合成的過程,數目變化,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醫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,必須將這些相關學科的基本原理有機地貫穿到相應的原理和概念中去。在醫學分子生物學教學過程中注重之間的相互聯系,例如核酸分子雜交技術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系在一起。
3.3突出分子生物學技術在中醫藥學研究中的應用
近年來,運用分子生物學相關知識與技術研究中醫學已經在國內外廣泛開展,目前的研究成果多集中在中醫基礎理論、中醫辨證論治學說、中藥臨床應用、中醫臨床研究等方面,對推動中醫理論向現代化邁進有著重要的意義[7]。中醫藥專業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、興趣以及中醫藥專業人才的培養需求,針對性的進行講授[8]。在給中醫專業的學生講授醫學分子生物學課程的過程中,我們注意在醫學分子生物學理論和實驗技術的講解過程中穿插中醫藥研究中實際案例,如在講解限制性長度多態性(RFLP)技術時,引入科學家利用PCR和RFLP技術作為分析手段對黃芪亞族和甘草亞族親緣關系的研究。在講解人類基因組學和蛋白質組學的研究成果時,介紹利用蛋白芯片技術來鑒定中藥品質、分析中藥成分;利用基因芯片技術研究中藥治療前后疾病相關基因位點的變化,篩選中藥作用靶點。一方面激發學生的學習興趣,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的重要性。
4提高學生的綜合素質
一、精心選擇有關教材和參考書
教材是學生“學”和教師“教”的過程中的基本資料,市面上關于分子生物學的教材十分多。由于分子生物學所包涵的知識面十分廣,在編寫教材時有不同的側重點,因此選用一本合適的教材十分重要。通常要求教材既能涵蓋分子生物學基本概念與基礎知識,同時又能反映學科的發展動態,體現學校的辦學特色。分子生物學是我校較早實行雙語教學的課程之一,根據學生的實際水平選擇了科學出版社影印出版的英國經典分子生物學教材《Molecular Biology》(Turner)。本教材按主題,采用言簡意賅的語言和簡明清晰的圖表,系統概括了分子生物學的核心內容、主要技術及前沿動態。而且,此教材有中文譯本,可以幫助學生快速準確獲得信息,十分適合作為雙語課程的教材。
二、優化教學內容
由于目前大多數生物學課程,如遺傳學、生物化學、細胞生物學等都進入了微觀分子時代,因此均增加了蛋白質、核酸、基因表達調控等基礎知識的講解。這使得學生對開設在高年級的分子生物學有一些似曾相識的感覺。這雖然有助于學生對分子生物學的理解,但是也會使學生感覺好多內容是對前面的復習,出現厭學情緒。針對這種情況,我們邀請遺傳學、生物化學、細胞生物學等可能涉及分子生物學內容課程的主要負責人,認真討論,優化了各自的教學大綱,在保證課程內容完整性的前提下,盡量壓縮分子生物學的相關內容。對于教學過程中,生物化學、遺傳學和遺傳學中必須出現的分子生物學內容,如蛋白質核酸的結構與組成,采用分組討論的方式進行自學,調動學生的學習積極性,因勢利導,使學生對所學知識能夠更加理解,對所學知識的記憶和理解能夠進一步加深,為以后對相關知識點的學習打下良好基礎。與此同時,這既節約了教學時間,又不會再出現與遺傳學和生物化學有相同內容的重復教學問題。這樣,一方面對分子生物學的教學重點進行了明確,另一方面又突出了分子生物學的教學特點,即以遺傳學和分子生物學為基礎,保證了教學課程的系統性和完整性。
三、合理使用多媒體課件
分子生物學理論課教學內容多,而且抽象,因此學生很難熟練掌握和理解。另外,分子生物學又有著很強的技術性。其原理十分復雜、難度高,很難進行試驗操作且成本很高,這樣可以利用教學課件中的相關圖像及動畫來進行演示,提高學生的學習興趣。教師還可根據學生的個性特點以及接受能力來選擇合適的多媒體課件配合內容的講解,文、聲、圖、像并茂的新聞課件能夠從多個角度分層次地展現教學內容,使學生更加容易理解相關知識,從而提高教學質量。美觀清晰的多媒體界面,逼真的動畫模擬更加方便教師在教學過程中的使用。通過多媒體向學生提供信息,是對學生進行多種感官的綜合刺激,在獲取信息的過程中,學生通過聽覺、視覺等多方面的并用,更加容易使學生在學習中進行想象和創新,提高學生的學習積極性和創新能力。
但是,在教學過程中使用多媒體時,應注意它只是一種教學手段,是為教師的教和學生的學服務的。教師不能一味地讓學生時刻跟著多媒體,只是做一個多媒體的操作員。所以,在多媒體教學過程中,教師要把多媒體當一種教學輔助手段,同時要注意給學生思考和討論的機會和時間,培養學生的創新思維,重視學生的主體地位。
四、剖析經典實驗
分子生物學是所有生物學學科相關課程中,最注重實驗研究的課程之一。目前,現代分子生物學的理論發展的過程,實際上是前人大量實驗發現的科學闡述集合,比如轉座子的發現、RNA干擾現象及其機制的發現等。這些設計巧妙的實驗,有著嚴謹的論述,其中的一些研究方法如今仍然在分子生物學的研究中廣泛應用,如RNA干擾。這些經典實驗過程本身就是一個科學故事,在很大程度上提高學生對相關領域的興趣,其實驗設計可以啟發學生尋找解決問題的方法,也可以幫助學生在專業課程的學習中了解研究方法,從而加深對相關理論知識的理解和掌握。
同時,分子生物學本身仍在不斷地完善當中。相關的知識內容、發現和研究方式方法日新月異。如對非編碼RNA的研究已經成為目前對分子生物學進行研究的特點。將用故事的相識對非編碼RNA的研究歷史進行講述,進而采用啟發的方式對學生進行引導,討論在研究中對這一作用的應用。這樣的起發過程,可以增加學生對現代生物學研究中理論與技術相互促進發展的理解,激勵他們對已學知識的充分思考,建立基礎研究與社會應用之間的聯系,提高學生的創新能力和學習積極性。
五、利用科研實例剖析重點難點問題
分子生物學雖然理論很高深,但是它卻被廣泛應用于各種領域。特別值得一提的,如今各高校的教師有著較高的學歷和豐富的科研經歷,能夠在教學過程中融入實際的科研案例。在教學中對書本知識進行傳授的同時,為學生講解講授一些在實際工作中應用理論知識的實例,對學生知識的靈活運用能力的提高有很大幫助,可以為他們今后的工作和實踐奠定基礎。從課堂教學效果來說,有助于激發學生的學習積極性,并增強他們對重點知識的掌握理解。除此之外,也有助于提高學生對所學知識的應用能力,為以后的工作和實踐奠定基礎。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2014)02(a)-0053-02
在現代生物學領域,生物技術作為一種新型學科和技術得到了飛速發展并為人類社會帶來了巨大影響。作為生物技術的核心學科,分子生物學,是研究核酸、蛋白質等生物大分子的結構與功能,并從分子水平上闡述這些大分子之間相互作用的關系及其基因表達提供機理的科學。
分子生物學是在多個學科的基礎上發展起來的,特別是生物化學和遺傳學,目前已逐漸滲透到生物學科的各個領域之中,改變了或正在改變著整個生物學的面貌,被認為是現代生命科學的三大前言學科之一,也是目前高校生物類專業的重要必修專業課之一。分子生物學是一門新興學科,在迅速發展的過程中會逐漸建立一系列新的理論和方法,知識點具有繁雜、更新快、抽象、難以掌握等特點,因此,在實際教學中必須根據專業情況做出調整,在教學內容和教學方法等方面進行改革,以突出重點,強化理論與實驗的結合,幫助學生理解并掌握分子生物學的核心理論體系和實驗技術方法。本文針對生物工程類專業的培養方向和教學重點,對分子生物學的教學改革進行了初步探索。
1 教學改革的基本原則和思路
我們開展分子生物學教學改革遵循兩條基本原則:一是適應普通高等教學需求的基本原則;二是適應本學科發展和人才培養需要的基本原則。在堅持兩個基本原則基礎之上,我們提出三條改革思路:一是針對生物工程類專業特點,突出分子生物學在現代工業微生物研究和改良中的應用趨勢和途徑,加強學生對專業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容等方面進行改革和探索,建立一套能夠培養理論素養與實驗能力并重的工程化人才的分子生物學教學體系;三是加強理論知識與實際應用實例相結合的教學方式,在理論中強調應用,在應用中引出理論,使學生在有限的教學課時內消化理論知識的同時拓展視野并加強對本學科的理解。
2 教學改革具體內容
2.1 優化教學內容
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特點選擇合適的教材并制定教學大綱。經過比較和分析,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”國家級規劃教材)作為基礎教材,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,并且全書系統地在重要的知識點后附有簡要小結,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容,比較適合于普通高校生物工程類專業教學使用。
分子生物學課時少而內容繁雜,在有限的課時之內不可能按教材內容全部講授,學生也不可能全部能夠接受。因此,在實際教學過程中,我們必須結合專業特點,對教科書內容進行取舍,并根據專業的培養目標進行補充,突出專業領域涉及的重點和難點。因此,選定教材之后,我們根據生物工程類專業特點對教學內容進行了優化:(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上發展起來的,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)強化對與專業相關的理論知識講解,例如DNA的重組、真核生物與原核生物基因的轉錄和表達調控等內容;(3)引導介紹與本專業相關性不強的知識點,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控、病毒的分子生物學等;(4)結合專業方向補充教學內容,加大應用實例講解,促進學生對理論知識的理解,例如講解特異位點重組內容時,可以結合目前研究領域應用較多的Xer/dif重組系統進行講解,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用,從而實現教學內容的理論性、專業性、實用性、學術性和前沿性并舉。
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,采用傳統的填鴨式教學,學生的學習興趣不高,學習效率有限,因此創新教學方法,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四項改革:(1)采用多媒體教學,結合大量精美圖片、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、形象化地展現給學生,例如,蛋白質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、轉肽和轉位三個反應實際上是一個連續的動態過程,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靜態和動態相結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容;(2)大力利用網絡資源,搜尋與講授內容相關的精美圖片和科教視頻,補充教材內容的不足,從不同視角、不同階段對重點內容進行闡釋,幫助學生對難點的理解和掌握,例如,RNA干擾技術是一個比較抽象的概念和過程,課堂調查中發現學生很難理解雙鏈RNA的產生、水解以及Dicer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絡公開視頻(Nature系列)通過三維動畫模擬,使學生輕松地“看到了”生物體內RNA干擾過程,極大地幫助了學生對相關過程的認識和理解;(3)利用生物學分析軟件演示促進學生理解,在現代分子生物學研究領域,無論是簡單基因的比對分析還是復雜的蛋白質定向進化模擬都離不開專業的生物學分析軟件,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,在講授蛋白質的編碼基因序列(CDS)和開放閱讀框(ORF)兩個概念的時候,學生短時間之內無法深刻理解,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之間的聯系與區別;(4)結合實例對重點理論進行剖析,例如基因表達調控部分內容,在目前的科學研究領域和實際工業化應用領域研究都極為廣泛,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合某個具體的相關研究項目(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用相結合,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,培養了學生在實際應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之上建立并發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,實驗教學具有舉足輕重、不可替代的作用,是培養學生動手能力和創新能力的基礎。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,掌握本專業應用最為廣泛的基因工程操作技術中常用的經典方法。實驗教學時間與課堂教學時間比例設置為1∶2,保障有1/3的教學時間用于實驗教學。實驗內容主要圍繞基因工程操作技術經典的四個步驟進行,即目的基因的獲取、重組載體的構建(克隆載體)、受體細胞(大腸桿菌)轉化、結果驗證(限制性酶切和PCR),在此過程中連續進行染色體提取、PCR技術、連接、大腸桿菌感受態細胞制備、轉化、質粒提取、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原理。在上述實驗過程中,多數實驗步驟中都是微升級反應體系,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并強化學生的“精細化”實驗操作能力,為培養動手能力強,專業素質過硬,分析能力嚴謹的合格大學畢業生做出貢獻。
3 結語
進入21世紀,以分子生物學為先導的生命科學正經歷新的發展階段,特別是分子生物學的理論發展和技術創新,使生物技術產業的增長達到了前所未有的程度,這將從根本上推動科學、經濟和社會的發展。分子生物學是從分子水平研究生命本質的一門學科,是當前生命科學中發展最快并與其他學科廣泛交叉和滲透的前沿研究領域,其基本原理和研究技術已應用到生命科學的所有分支,它的內容得到了更大的擴展,分子生物學已發展成為生命科學相關專業的重要基礎理論學科。面對進一步加強分子生物學教育質量和針對性的要求,學習和研究國外創新的教育理論和方法,對于提高我國分子生物學教學質量具有直接的借鑒和啟發意義,而發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注的一種教育理念。
1學科教學知識的概念和內涵
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)、關于學習者的知識(knowledgeoflearnersandtheircharacteristics)、教育情境知識只(knowledgeofeducationalcontexts)和關于教育的目標、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“教師個人教學經驗、教師學科內容知識和教育學的特殊整合”,是教師將學科內容轉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容的知識。
l.2學科教學知識的內涵
教師必須擁有所教學科的具體知識:事實、概念、規律、原理等,而這些學科知識來自于科學領域的專門學科,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,他們必須先理解向學生表征概念的方法,幫助或引導學生以個人有意義的方式理解教學內容以減少其形成錯誤概念,應該學習將自己擁有的學科知識轉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,結合學科知識、學生的知識(能力、學習策略、年齡和發展水平、態度、動機、前知識)、背景的知識(社會的、政治的、文化的和自然環境)和教學法的知識經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,它的內涵即在于學科知識在一定的教學情境中如何采用最適當的表征方式使學生易于理解。
2學科教學知識在分子生物學教學中的指導應用
分子生物學知識體系龐雜,專業名詞和知識點較多,難懂難記,抽象復雜的分子機理需要充分發揮想象力來理解,且學過的內容也較難記住,許多學生就容易在學習分子生物學時產生畏難心理,致使學習積極性下降,甚至厭學;分子生物學理論性強,研究內容抽象,并以大量的實驗為基礎,對實驗技能和實驗條件的要求較高;分子生物學領域不斷出現的新發現和新進展也對教師整合既有的學科內容、快速領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)逐條對應到具體的教學設計中,較好地融合教學過程的諸多要素。
2.2積累學科教學經驗
教師對于自己耍講解的分子生物學及其擴展內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容之問的關系,明確可以增加的有利于學牛理解的課外內容;要充分了解學生對于教授內容的熟悉程度及專業知識基礎,提前思考學生在接受教授內容時可能遇到的難;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或無莢的問題要有應急處理的能力。
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將最新的科學研究、發現和方法直接引入課堂,激發學生探究興趣,可以充分調動其學習積極性,使學習成為他們主動、自覺的活動;多媒體教學使所講的內容形象化、具體化,通俗易懂,易于學,豐理解記憶;教師精心設計有意義的問題,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、理論知識和實際應用相聯系。
2.4完善教學理念
中圖分類號:G642.0?搖 文獻標志碼:A ?搖文章編號:1674-9324(2014)09-0022-02
《普通分子生物學》是河南師范大學生命科學學院本科專業開設的主要專業基礎課程。它是由生物化學、微生物學、遺傳學、生物物理學、細胞生物學、免疫學等學科發展起來的一門研究和闡述生物大分子結構和功能的學科,也是當前生命科學中發展最快的一門學科,也是學生感覺較難學習和掌握的課程之一。該課程主要以分子生物學的信息傳遞途徑(從DNARNA蛋白質)為主線,充分讓學生了解分子生物學的基本理論、基本概念和基本方法,在理解的基礎上,進一步拓寬知識面,打下扎實的分子生物學基礎知識,提高整體素質,適應未來21世紀生命科學發展的需要,為今后走上科研道路奠定一定的基礎。為了提高該課程的教學質量,培養學生的學習興趣,根據近幾年來的教學體會和本校學生的情況,對教學實踐中應把握的一些重點問題進行思考,并提出了自己的建議和看法。
一、根據師范類生物學專業的特點,優化教學內容
我校是一所師范類院校,分子生物學課程是在第三學年第一學期開設的,在此之前學生已經學習了與分子生物學有部分內容相關和交叉的兩門課程――生物化學和遺傳學,因此對蛋白質、核酸以及基因的表達都有了一定的知識基礎,對于一些分子生物學的名詞也不再陌生,不再產生較大的排斥,這將對接下來學習分子生物學的學習提供極大的幫助。但由于對知識的理解和掌握能力的不同,學生在學習分子生物學的學習過程中必然會產生良莠不齊的現象,同時,結合專業方向及后續的專業課程來安排教學內容,因此,在教學內容上應做到重點、難點突出,避免交叉重復,為今后學生學習打好基礎。
由于在大學里面普遍實行學分制后,專業基礎課的課時相應受到壓縮,本課程只有36學時,因此授課內容務求精辟、易懂,對重點要講解的內容進行合理安排。對于與《生物化學》和《遺傳學》中已經講過的基礎知識,如蛋白質的組成、核酸的結構等方面的內容不再做過多的解釋,而是遵循由易到難和循序漸進的原則,采取以復習、提問和布置作業的方式進行回顧各個知識點,做到溫故而知新,進一步加深對這些內容的記憶和理解,同時增添分子水平上的新知識、新進展,為難點內容的學習打好基礎,而對重點和難點內容則做更詳細、更系統的講授。因此,在保證《普通分子生物學》課程體系合理、科學,教學內容全面、系統、不發生大的跳躍的前提下,內容廣而精。這樣一方面可以突出分子生物學是以生物化學、遺傳學為基礎的特點,另一方面也明確了分子生物學的教學重點,保證了課程的完整性和系統性。并且在課堂中以分子生物學發展過程中經典的實驗發現和重要的技術發明,以及教師自己和其同學的學習經驗和科研實例等,以此來調動學生學習的積極性、主動性,和激發學生對普通分子生物學的學習方向和學習興趣。
二、合理利用多媒體教學,增強教學效果
《普通分子生物學》中的內容龐大、復雜,有些概念或理論過于抽象,較難理解,并且涉及大量的實驗技術和操作,單憑老師口頭講授難以使學生較快地理解和吸收,非常易使學生聽得云里霧里,嚴重打擊其學習的積極性,從而產生枯燥、厭煩情緒。而利用現代多媒體技術進入課堂,使高校的教學活動發生了深刻的變革,以上問題也就迎刃而解。該技術利用動態畫面展示事物發展的動態或推理的全過程,利用它的圖畫特性將抽象的、理論的東西形象化,將空間、難以想象的內容具體化,還可以在課件中展示自然界的直觀現象,模擬實踐過程和再現研究過程,從不同角度、不同層面上對教學內容做細致、深入、透徹的講解,有效地使學生產生新鮮感和激發學生學習的熱情,使學生在學習中感受到樂趣,提高教學質量,增強理論教學效果,取得事半功倍的教學效果,例如:DNA的復制、蛋白質的合成、基因的表達與調控、重組DNA技術等,我們為學生提供形象逼真的畫面,利用Flas來演示,使整個調控過程更加直觀化和形象化,在便于學生理解和記憶的同時,也極大地激發了學生的學習積極性和提高了學習效率。此外,現代多媒體教學還節約了教學時間,緩解了教學內容多而課時少的矛盾,而且有利于教師講清難點,突出重點,減少筆誤和口誤。
多媒體教學雖然有以上優點,但也存在著一些缺陷,如在課堂上信息量大、學生記筆記困難等。因此在選擇現代技術教學手段的時候必須綜合考慮實際課程和教學內容,優化課堂教學,達到增強教學效果的目的。而且分子生物學是一門實驗性的學科,讓學生進入實驗室做分子生物學實驗是非常有必要的。但目前我院受到多方面的限制,只能在教學的過程中利用多媒體,根據教師自身的特點,給學生以經驗和拓寬學生的視野,為其以后的科研之路奠定良好的基礎。
同時,為了提升師范類生物學人才的培養質量,適應時展的需要,培養學生的專業素質,增強學生直接利用外語獲取知識、從事學習和初步研究的能力,與國際最新的前沿領域接軌,在本科教學有限的課時內,雙語教學(Bilingual Teaching)(在我國主要指漢語和英語)顯得尤為重要和迫切。在教學過程中,考慮到學生的需求和進一步深造,我們傾向于漢語和英語的雙重結合來進行講授。同時,在課堂上介紹國外著名大學數據庫、經典的國外教材,如《Genes VIII》、《Molecular Biology of the Gene》、《Molecular Biology》等,這樣既方便學生了解普通分子生物學知識,又緩解了課堂課時數有限和教學信息量不斷增加的矛盾。
《普通分子生物學》作為一門專業的基礎理論課程,對于其教學改革,目前還處于摸索和實踐階段。經過近幾年的教學實踐表明,其教學質量得到了一定程度的提高,并受到了廣大學生的歡迎和學習的熱忱,端正了學習的態度,培養了學生獨立思考的習慣。當然,這些改革只是最初步的,還需要我們不斷實踐和探索來進一步達到提高本課程的教學效果質量和學生綜合素質的目的。
參考文獻:
[1]王林嵩.普通分子生物學[M].北京:科學出版社,2012:1-2.
[2]楊海靈.分子生物學實驗教學改革的探索與實踐[J].成都大學學報(教育科學版),2008,22(4):70-71.
[3]王玲,秦永燕.分子生物學課程教學改革探索[J].當代教育論壇,2008,(4):99-100.
[4]諸葛強.改進《分子生物學》教學效果的探討[J].中國農業教育,2004,(3):37-38.
[5]陳獻忠,王正祥.分子生物學教學模式改革的探索與實踐[J].安徽農學通報,2010,16(21):174-177.
分子生物學是高等師范院校在生物學、生命科學、基礎醫學等學科開設的核心課程之一。本學科理論研究深,前沿性強,不但是生物學研究與教學的基礎課,而且廣泛應用于生物實驗的各個領域。分子生物學主要研究蛋白質、核酸等生物大分子形態、結構及其相關性與變化規律的學科。分子生物學的理論體系演變發展步伐很快,也對高校的教學與科研帶來了巨大的挑戰。
高等師范院校的教學與一般高校不同,在科學研究與科學教育的同時還肩負著培養教師的任務。因此,各學科在教學過程中,不僅僅要把知識傳授給學生,還要讓學生掌握研究方法與教學技巧。高等師范院校在教學中更要重視學生知識的傳承轉向能力的培養。我國很多的高等師范院校都在推行教學改革,在分子生物學教學方面如何聯系科學發展的實際應用與理論教學是高等師范學院在分子生物學教學改革方面所要研究的課題。高師院分子生物學教學改革實踐要做好以下幾點。
1.選好教材,加強專業英語教學
教材是學生學習與教師備課的基本資料,分子生物學在市面上的教材有很多,由于分子生物學的知識涵蓋面廣,不同的教材編寫的側重點不同。其中趙亞華老師編寫的《分子生物學教程》,陳啟民等主編的《分子生物學》,朱玉賢等主編的《現代分子生物學技術》在大學比較常見,這些都比較適合本科教育。各種各樣的教材要求老師在選擇教材時要根據時展特點、師范學校辦學風格來綜合考慮。很多學校在未經開會探討的情況下,根據個別人的觀點來購買教材,這是不合理的。在選教材方面也不能一味求新,新同學沒有專業基礎,選擇既理論基礎深厚,又能反映分子生物學新進展的教材是有效教學的前提。
分子生物學是門基礎理論與科技前沿結合緊密的學科,在大學推行雙語教學的今天,選擇教材也應該搭配一本外文教材。開設一門分子生物的專業英語是必要的。如果師范院校學生的專業英語水平提高了,當走向社會,對提高我國的基礎教育水平也有很大的幫助。在外文教材的選擇上,各高校一般選擇Gkarp的Cell and Molecular Biology,Robert Weaver的Molecular Biology,P.C.Turner的Molecular Biology。教材的選擇也要根據學生的實際水平,選擇與中文教材近似的外文教材,不能脫離實際,否則不但起不到提高學生專業英語水平的目的,反而會嚴重挫傷學生的學習積極性。
2.教學大綱的革新
進入了二十一世紀,教學設施已經有了明顯的改善,很多學校仍然沒有擺脫舊的講學模式,經常是教師在講臺一味照課本或者講義講課,學生拼命地記筆記,有的老師甚至省去了板書。有的學校的多媒體教學設施甚至成了迎接教學評估的形式。這樣的現象在高等師范院校更嚴重。在課程內容安排上,不僅要做到重點突出專業性,而且要與其他課程結合穿插,與生物化學、微生物遺傳學、遺傳學、基因工程等課程相互滲透、相互聯系。在課堂上要把多媒體教學作為主要教學手段,可以制作課件,也可以留下幾章讓學生自學制作,課件可以在下課后拷貝給學生。這樣既可以提高學生的學習積極性,又可以避免學生上課只顧記錄筆記,而不注重聽課與理解的傳統教學弊病。老師在編寫課件時還要做好與教育學理論的結合,并配合視頻、圖片、新聞等形象的、有時代感的元素,與學生互動。比如原核生物和真核生物的染色體結構、原核生物的轉錄、DNA的復制、蛋白質的合成、基因克隆等,用形象的圖片與視頻效果要比看教材好得多。
3.加強教師的定期培訓
高等師范院校肩負著培養教師的責任,所以師范學校的教師既是老師又是學生。教師在教書育人的同時還要加強自身的學習,不但要學習專業知識,而且要加強教學方法與水平的學習。教學改革在現實層面首先改革的是教師,加強對教師的專業培訓,提高政治思想水平,強化對教師的科學管理,這些都是高等師范院校要重視的。分子生物學領域知識更新快,發展迅速,而且分子生物學最突出的科研成果一般都發表在外文期刊上。教師提高英語水平與計算機應用水平,加強隨時關注分子生物學領域發展動向的意識,并將本學科相關的新概念、新思路和新成果等內容引入課堂,給學生提供一些能夠接受的,難度適中的文獻,可以與學生一起開闊視野、一起提高。另外,教師人格與教學風格對學生影響也很大,不但能影響到學生對分子生物學的理解,而且能影響到學生以后的教學風格的成型,注意語言與修養的培養,也是高等師范院校在教學中要注重的。
4.改革教學模式,強化實驗教學
在繼承傳統的教學方式嚴謹的優點的同時,在課程上到一定階段,學生對分子生物學有所了解后,在教學方式上可采取課堂討論等互動教學方式,同時將新知識、新進展作為專題讓學生自己研究了解,并作出總結在課堂討論?;邮浇虒W可以將分子生物學理論細分,讓學生分組作深入探討,以提問回答的形式由老師引導完成學習,徹底改變傳統教學模式枯燥的特點。
高等師范院校教學改革是提高教學質量的關鍵,也是培養優秀教師的前提,不僅體現在分子生物學課程中,而且涵蓋了教學的各個方面。不斷地改革意味著不斷地突破,這樣才能培養出符合時代要求的教師。
參考文獻:
教師要更新觀念,具備科學創新意識科學創新人才需要科學創新教育,教師作為教育者是否具有科學創新意識是實施創新教育的關鍵。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學習其他學科的基礎),也是科學創新教育的最前沿。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,要有教育的學術性、前瞻性和權威性[2]。要求教師要有現代化的素質,掌握本學科和相關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,要改變過去只看重學生的學習成績,而忽視培養學生創造力的做法。再次,教師要樹立師生平等的觀念。在這種和諧、平等的關系下,教師和學生都能夠自由地展現自己的豐富性,充分地展現自己的創新能力,以各自的知識、經驗、情感、個性投入教學活動中,相互影響,相互促進。激發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學生的學習積極性,從某個角度上講,是培養和發展學生創造性思維的重要條件,也是教師完成教學任務,達到教學目的的前提[3]。為此我們從以下三個方面激發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合:杰出科學家的經驗教訓、人格力量、科學態度、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新性與其人格力量緊密相關。
在生物化學教學活動中,適當地向學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遺傳本性的發現者而未獲諾貝爾獎。聯系臨床使基礎知積實用化: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肝昏迷的現象。在講授核酸雜交和探針時,結合愛滋病和H1N1型流感病毒的診斷。在講授DNA多態性和PCR時結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增加了功能基因組學、蛋白質組學、代謝組學、系統生物學、生物芯片、現代生物工程等前沿學科內容、國內外最新研究成果及其在臨床醫學上的應用。這樣,既加強了生物化學與臨床課之間的橫向聯系,又可以調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)以多媒體等教學設備為支撐,把信息技術當作教學過程中不可或缺的資源、手段和環境,使生物化學與分子生物學教學與信息技術有機地結合起來,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設計制作教學課件,例如我們利用Flas將蛋白質生物合成起始過程按教材中的文字信息和圖片信息創造成連續的動畫,生動準確地刻畫生物體微觀世界的蛋白質生物合成過程;(3)利用生物化學和分子生物學精品課程網站,我們生物化學和分子生物學課程是安徽省精品課程,學生利用網絡可以瀏覽課件、視頻等,并可進行互動交流。建立創新教學模式培養人的創新能力,最重要的是培養人的創造思維。在創造思維活動中,發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容的做法,突破思維定勢的束縛,喚醒學生的創新意識[7]。我們在講課中增加問題的設立、討論教學和進展或問題解決的設想。我們的具體做法:提出問題—講授內容(基本理論、基本概念和基本技術)—討論—學術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,敢于發表自己思考后所產生的看法。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。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,絕大多數同學不僅理解了DNA遺傳物質—基因—基因表達、密碼子—反密碼子—(第二套密碼)—氨基酸的關系,而且激發了學生科學發現的濃厚興趣。
同時增加自主性、創新性實驗的比例,爭取在臨床7年制學生的自主性、創新性實驗達到40%。例如我們給臨床學生開設了基因工程的綜合性實驗,實驗中運用現代生物化學與分子生物學技術,如DNA提取、瓊脂糖電泳鑒定、回收、RT-PCR、DNA重組連接轉化,基因的表達等。改革實驗考核模式,激勵學生的創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計、科學探索和創新,對學生自己設計的實驗主要看重思維,淡化實驗結果。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??傊锘瘜W與分子生物學教育工作者要催生的個性化創新教育,將顛覆傳統的教學理念和模式,要敢于打破教條、挑戰權威,為培養高質量的臨床醫學研究人員做出應有的貢獻。
作者:秦宜德 許功林 顧芳 單位:安徽醫科大學生物化學與分子生物學教研室
《分子生物學》是現代生命科學各前沿學科的基礎,具有內容前沿性和國際通用性強的特點[1],發展更新快,所以應該進行適當的英語教學改革,緊跟分子生物學國際前沿,幫助學生構建與國際接軌的知識體系,為國家培養高素質的開放型、開拓型、有國際競爭能力的優秀人才,但英語的使用給教師的授課和學生的學習帶來了巨大的挑戰。本文通過文獻資料法調查了國內高校37門《分子生物學》精品課程中教材、課件、試卷與講授等方面英語使用的比例和形式,并從課程特點、教師和學生英語水平等方面對調查結果進行了分析,為高等院校分子生物學教學,特別是雙語教學研究提供參考。
一、研究對象與方法
(一)調查對象
選取國家精品課程資源網[2]公布的37門國家、省和校級《分子生物學》精品課程,其中國家重點本科院校課程17門,普通本科院校課程20門。
(二)研究方法
文獻資料法:查閱國家精品課程資源網課程中心以及相關院校分子生物學精品課程建設網站的文獻資料,主要包括教學條件、教學方法、教學課件、教學錄像等方面的內容。
二、結果與分析
(一)教學教材與參考教材
表1教材選用情況
教材是教學內容的載體,教材的先進性是教學內容先進、新穎、前沿的基礎,所以教材是提高教學質量的重要保證,對于分子生物學課程來說,教材的重要性更是毋庸質疑的[3]。國內的分子生物學教材中一些教學內容和概念相對老化、陳舊、時效性較差,與國內教材相比,國外一些優秀的分子生物學類教材具有系統性、先進性和啟發性的特點。由于分子生物學知識深奧,對英語基礎好的學生,使用英語教材是可行的,但對英語基礎差的學生可能造成英語和分子生物學課程知識均不能學好,所以調查結果顯示只有27.0%的課程選用了英文原版或影印版教材。鑒于學生之間的外語水平差距很大,59.5%的課程選擇英文參考教材與中文教材相互補充,力求授課內容的系統、凝練,并與國際接軌。
(二)教學課件
表2教學課件選用情況
分子生物學知識學習難度比較大,目前高校均采用多媒體輔助教學手段幫助學生能更好理解所學的重要概念、原理和分子生物學過程,因此制作高質量的課件是提高多媒體輔助教學效果的有效途徑。調查結果顯示超過50%的課程采用傳統中文課件,只有8.1%的課程選用英文課件。英文課件對學生思路的拓展在今后其他專業課的學習乃至個人科研過程中都會體現出來,但分子生物學課程教學內容多,范圍廣,有一定深度,學生很難透徹理解和掌握。為了解決學生對專業英文詞匯的陌生所導致的抵觸情緒,英文課件中復雜的陌生詞匯和每一知識點的術語進行中文注釋,更加利于學生的學習[4],所以35.1%的課程選擇中文與英文相結合的方式。
(三)考試試卷
表3試卷語言選用情況
調查結果顯示64.9%的課程試卷中不涉及英語。英文試卷可以體現出學生對一些專業進展和前沿知識的掌握程度,但全英文的試題會使英文較差的同學無法正常發揮真實水平,所以只有5.4%的課程選用英文試卷。為了防止英語基礎差的學生對分子生物學教學產生抵觸情緒,在試卷中設置了一定比例的英文解答題目,這更符合應用性本科高校的特點,使英文好和專業學科知識掌握好的學生,在試卷上都有展示空間,以便真正體現學生的專業知識水平,調查結果顯示29.7%選用中文和英文相結合試卷。應該注意的是需依據學生總體素質適當調整中英文試題比例及試題類型,總體上看,英語試題分值可占總分的30-50%[5]。
(四)課堂講授
表4授課語言選用情況
隨著信息化時代的發展和國際學術交流的日趨活躍,我國的高等教育必須充分利用世界范圍內的優質教育資源,借鑒國內外著名高等學府的辦學理念和管理模式,提升教育教學水平,造就大批具有國際競爭能力的復合型創新人才。為此,教育部2001年在《關于加強高等學校本科教學工作提高教學質量的若干意見》中指出,本科教育要創造條件使用英語等外語進行公共課和專業課教學,對高新技術領域的生物技術、信息技術等專業,力爭使外語教學課程達到所開課程的5%~10%,對信息科學、生命科學等發展迅速、國際通用性和可比性強的學科與專業可以直接引進先進的、能反映學科發展前沿的原版教材。目前,雙語教學已成為我國高校教學改革的熱點。各高校相繼在不同專業、不同課程的教學中開展了雙語教學模式的實踐與研究。
針對生命科學所具有的國際通用性和可比性強的特點,筆者從2004年開始在分子生物學課程教學中實施了雙語教學,確定了語能和學能并重的雙語教學模式,并取得了較好的教學效果。
一、雙語教學的內涵及模式
雙語教學(bilingual teaching)是指以2種不同語言作為教學語言的教學,一般是指用非母語進行部分或全部非語言學科的教學。在我國和一些亞洲國家,雙語教學一般是指用英語和母語同時進行學科教學。在高校推行雙語教學有利于吸納先進的教育資源、教學理念、教學模式;有利于學生快速、直接地掌握本學科的世界先進理論和前沿技術,掌握發達國家的最新研究成果;有利于促使教師不斷學習,提高專業水平和外語水平。實施雙語教學可以實現3個層面的收獲:最基本的收獲是學科知識和能力的掌握,直接的收獲是外文專業詞匯和外文水平的提高,更深層次的收獲是引入國外先進的教學理念和教學方式。
雙語教學模式主要有以下3種:一是沉浸型雙語教學模式(Immersion bilingual education),即完全使用非母語的第二語言進行教學;二是保持型雙語教學模式(Maintenance bilingual education),即學生剛入學時使用母語教學,然后逐漸地使用第二語言進行部分學科的教學。三是過渡型雙語教學模式(Transitional bilingual education),即學生入學以后部分或全部地使用母語教學,然后逐步轉變為只使用第二語言進行教學。無論采取何種雙語教學模式,都要綜合考量學生的外語接受能力,都是要使學生通過雙語課程的學習實現專業知識(學能)和外語能力(語能)的雙重收獲。
二、分子生物學課程實施雙語教學的必要性
隨著信息、經濟和知識全球一體化進程的加快,國際間的學術交流與合作日趨密切。所以只有掌握國際交往中通用的英語語言,才能較全面地認識世界,拓寬視野,提升自身素質和增強國際競爭力。
眾所周知,21世紀是生命科學的世紀,以分子生物學為先導的生命科學正經歷新的發展階段。分子生物學是從分子水平研究生命本質的一門新興邊緣學科,以核酸和蛋白質等生物大分子的結構及其在遺傳信息和細胞信息傳遞中的作用為研究對象,是當前生命科學中發展最快并正在與其他學科廣泛交叉和滲透的前沿研究領域。其基本原理和研究技術已滲透到生命科學的所有分支,全面推動了生命科學各領域的發展。分子生物學已成為生命科學相關專業的重要基礎理論課。
由于發達國家的生命科學專業較國內起步早、發展快,所以面對高等教育的國際化趨勢,以及生命科學發展迅速、國際通用性和可比性強的特點,國內的高校必須深化分子生物學教學改革,以培養出在創新思維、學識素養、研發技能、人格品質等方面具有國際競爭力的高級生物學人才。而要實現這一目標,雙語教學顯示出越來越重要的作用。
雙語教學作為培養21世紀高層次專業人才的重要教學模式,是教育國際化的重要標志之一。在本科教育中開展分子生物學雙語教學,可以有效地利用國外先進的教育資源,創建與國際高新技術領域接軌的教育教學環境,使學生直接接觸本學科的世界先進理論和技術,掌握學科領域的最新研究成果,增強學生直接利用外語從事學習和開展初步研究的能力,增強學生的國際合作意識、國際交流能力和學術競爭力,從而為國家培育國際創新型生物學科研和教育人才,加強我國在這一領域與國際間的科技交流,提升國家的競爭力。
三、分子生物學課程開展雙語教學的實踐
(一)以專業知識傳授為核心,循序漸進地實施雙語教學
專業課的雙語教學目標具有雙重性,其一是使學生掌握學科專業知識,其二是提升學生的英語運用能力,從而培養專業知識和英語能力兼備的高素質人才。因此,為了實現傳授學科知識和提高英語能力并重的分子生物學課程教學目標,筆者在綜合考量學生的英語接受能力以及授課教師自身能力水平的基礎上,以專業英語詞匯為切入點,以名詞概念的英文敘述為鋪墊,以部分章節全英文授課為目標,開展了循序漸進式的分子生物學雙語教學。
1、以學習專業英語詞匯為切入點
分子生物學課程在第5學期開設,此時尚未開設專業英語課程,且上課班級學生的大學英語4級通過率僅為50%~70%,也未參加過其他課程的雙語教學。為了讓學生逐步適應雙語教學,教師以學習專業英語詞匯為切入點,授課時涉及的所有專業名詞第一次出現時用中英文對照講解,再次涉及時則一律用英文讀寫。教師反復讀寫的強化作用對學生掌握專業英語詞匯起到了十分好的幫助作用。另外,教師對專業英語詞匯進行必要的詞素分析,介紹常用的詞根、前綴和后綴,往往可以觸類旁通,起到事半功倍的作用,十分有利于學生快速記憶專業英語詞匯。
專業英語詞匯的學習不僅是雙語教學的切入點,更是開展雙語教學的基礎,必須貫穿于雙語教學的全部過程。學生在雙語教學過程中,不僅要學習分子生物學的專業英語詞匯,而且要學習教學過程中涉及到的其他英語詞匯,特別是生物類英語詞匯。經過這樣的學習,在課程結束時學生可以熟練地掌握500多個常用的分子生物學專業英語詞匯,熟悉1000多個生物類英語詞匯,基本可以閱讀一般的分子生物學類專業文獻。 2、以概念名詞的全英文敘述為過渡
為了使學生盡快地熟悉專業術語和基本概念的英文表述方式,引導學生盡快地適應雙語教學,在剛開始授課時,教師除了讓學生接觸大量的專業英語詞匯外,相關的名詞概念也全部用英文表述。為了避免英文的突然介入使學生難以接受,授課初期教師可以以板書或多媒體同時展示中英文表述,然后逐步過渡到只給出英文表述,對個別難理解的概念做口頭的中文解釋。
3、以代表性章節全英文授課為示范
大多數課程實施雙語教學時使用的是英文版的教材或英文課件。由于完全用英文講述的雙語教學備課量大,學生接受起來難度也大,所以在實施分子生物學雙語教學時,教師只在課程講授后期選取知識難度較低的章節內容開展少量的完全英文講述式教學。例如,“核酸和蛋白質的結構”教學內容在生物化學課程中多有涉及,學生容易理解,所以可以全部用英文講述。這樣,教師講述的重點可以放在語言的敘述上,而不是知識的闡釋上。因此,不會顧此失彼,影響到學生對知識內容的掌握。這一階段的雙語教學,其目的是使學生能夠利用英語掌握分子生物學的專業知識,引導學生運用英語思考問題、表述觀點和閱讀專業文獻,從而增強學生駕馭英語的能力,使學生學會雙語思維,培養學生的自學能力和創新能力。
(二)分子生物學課程實施雙語教學選用的教材
實施分子生物學雙語教學,首先要選擇合適的英文原版教材。原版教材不僅能夠反映學科的最新發展動態和研究成果,而且側重于基礎知識、基本原理的背景講解。其以案例教學為特色,強調把學習設置在復雜的、有意義的問題情境中,通過讓學習者了解分子生物學原理形成的科學驗證過程,來學習隱含于問題背后的科學知識,進而形成解決問題的技能、養成自主學習的意識。
從教材的編寫理念、內容編排、涵蓋范圍、前瞻性、易讀性等方面綜合考慮,教師選用Robert F.Weaver編寫的Molecular biology(3e)作為教材。但是,由于教材存在信息量多、科研實驗案例多、篇幅龐大等缺點,所以易使學生產生畏難情緒。為此,教師在認真閱讀原版教材及主要英文參考書的基礎上,對教材進行了精簡,以基因概念為核心、基因本質為主線,以闡述生命現象與功能背后的分子機制為重點,確定了分子生物學雙語教學的主要內容:(1)Introduction;(2)Gene Concept Evolution and Develop-ment;(3)DNA Replication;(4)RNA Transcription;(5)Translation;(6)Regulation of Gene Expression;(7)The Mutability,Repair and Homologous Reeombina-tion;(8)Genomics and Proteomies,從而實現了授課內容的系統性和前瞻性。
(三)構建探究型互動式教學模式
互動式雙語教學是指在雙語教學過程中,師生、生生之間以多種形式互相交流知識、思想,以求不斷提高雙語教學的質量。教師在教學中要善于為學生創設學習情景,提供學生拓展思維的空間,從而充分發揮學生的主動性,完成知識體系的建構。為此,教師在分子生物學雙語教學中實施了多元化的探究型互動式教學模式。
分子生物學是一門綜合性、邊緣性學科。其特點是內容新而龐雜,每一個理論的背后都有一系列的科學實驗做支撐。因此,如何在課堂上既能突出重點,又能將前人的科學研究過程再現于學生面前,以培養學生的創新思維,是分子生物學課程教學必須認真探究的問題。在教學實踐過程中,教師采用啟發式、設問式、討論式的方法,激發學生的學習興趣;通過將學科概念、理論等得以產生的起因和研究過程展示給學生,引導學生的發散思維,激發學生自主學習和探究的動機,增強學生參與知識建構的積極性和自覺性;通過將“提出問題、分析問題、解決問題”貫穿于教學全過程,把知識置于解決特定問題的具體情景和科學發展的背景框架中來理解,從研究問題的角度引導學生進入學習角色,使學生通過自身主動的探究來組建學科知識結構。實踐證明,這是培養學生創新思維和科研素養的有效途徑。
(四)充分運用多媒體教學手段,把握課程預習和編寫雙語教學講義
雙語教學的關鍵是在提高學生的英語水平和英語應用能力的同時,不降低專業課的教學水平。由于專業課涉及枯燥乏味的專業知識的學習,以及學生現有的英語水平使學生接受雙語教學遇到一定的困難,所以實施雙語教學應將傳統的教學方法與現代教育技術相結合。充分利用教學電影、錄像、多媒體課件等聲、光、電的現代技術,借助于實物、圖片、布景等,以生動、活潑、直觀的形式進行教學,以調動學生的學習興趣,便于學生對課堂講授內容的理解和記憶,從而實現雙語教學應有的效果。將多媒體技術用于雙語教學,一方面促進了教學手段、教學方法的改革,便于生動、形象地表述深奧、抽象的理論知識;另一方面激發了學生學習的積極性、主動性,從而有效地提高了分子生物學雙語教學的效果。
此外,提前將多媒體教學課件的內容以講義的形式發給學生預習,對提高分子生物學雙語教學的效果十分重要。任課教師考慮到分子生物學原版教材的價格較高,而雙語教學真正用到的部分較少;而且國外教材在內容編排等方面與國內教材有較大的差距,不便學生直接使用,所以沒有讓學生直接購買原版教材,而是由教師參照原版教材編寫適用的講義提供給學生使用。
(五)采用多元化的課程考核方法
2教學改革具體內容
2.1優化教學內容
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特點選擇合適的教材并制定教學大綱。經過比較和分析,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”國家級規劃教材)作為基礎教材,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,并且全書系統地在重要的知識點后附有簡要小結,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容,比較適合于普通高校生物工程類專業教學使用。分子生物學課時少而內容繁雜,在有限的課時之內不可能按教材內容全部講授,學生也不可能全部能夠接受。因此,在實際教學過程中,我們必須結合專業特點,對教科書內容進行取舍,并根據專業的培養目標進行補充,突出專業領域涉及的重點和難點。因此,選定教材之后,我們根據生物工程類專業特點對教學內容進行了優化:(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上發展起來的,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)強化對與專業相關的理論知識講解,例如DNA的重組、真核生物與原核生物基因的轉錄和表達調控等內容;(3)引導介紹與本專業相關性不強的知識點,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控、病毒的分子生物學等;(4)結合專業方向補充教學內容,加大應用實例講解,促進學生對理論知識的理解,例如講解特異位點重組內容時,可以結合目前研究領域應用較多的Xer/dif重組系統進行講解,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用,從而實現教學內容的理論性、專業性、實用性、學術性和前沿性并舉。
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,采用傳統的填鴨式教學,學生的學習興趣不高,學習效率有限,因此創新教學方法,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、形象化地展現給學生,例如,蛋白質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、轉肽和轉位三個反應實際上是一個連續的動態過程,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靜態和動態相結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容;(2)大力利用網絡資源,搜尋與講授內容相關的精美圖片和科教視頻,補充教材內容的不足,從不同視角、不同階段對重點內容進行闡釋,幫助學生對難點的理解和掌握,例如,RNA干擾技術是一個比較抽象的概念和過程,課堂調查中發現學生很難理解雙鏈RNA的產生、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絡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RNA干擾過程,極大地幫助了學生對相關過程的認識和理解;(3)利用生物學分析軟件演示促進學生理解,在現代分子生物學研究領域,無論是簡單基因的比對分析還是復雜的蛋白質定向進化模擬都離不開專業的生物學分析軟件,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之間的聯系與區別;(4)結合實例對重點理論進行剖析,例如基因表達調控部分內容,在目前的科學研究領域和實際工業化應用領域研究都極為廣泛,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合某個具體的相關研究項目(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用相結合,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,培養了學生在實際應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之上建立并發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,實驗教學具有舉足輕重、不可替代的作用,是培養學生動手能力和創新能力的基礎。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,掌握本專業應用最為廣泛的基因工程操作技術中常用的經典方法。實驗教學時間與課堂教學時間比例設置為1∶2,保障有1/3的教學時間用于實驗教學。實驗內容主要圍繞基因工程操作技術經典的四個步驟進行,即目的基因的獲取、重組載體的構建(克隆載體)、受體細胞(大腸桿菌)轉化、結果驗證,在此過程中連續進行染色體提取、連接、大腸桿菌感受態細胞制備、轉化、質粒提取、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原理。在上述實驗過程中,多數實驗步驟中都是微升級反應體系,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并強化學生的“精細化”實驗操作能力,為培養動手能力強,專業素質過硬,分析能力嚴謹的合格大學畢業生做出貢獻。