發布時間:2024-01-08 14:41:41
序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術,我們為您準備了不同風格的5篇分子生物學概念,期待它們能激發您的靈感。
關鍵詞:翻轉課堂;教學;自主學習
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)38-0260-03
分子生物學是生命科學教學中一門重要的專業基礎課程,教學內容涉及生物體中核酸和蛋白質這兩類生物大分子的功能、形態結構及其相互關系。實踐教學是高校教學工作的重要組成部分,是深化課堂教學的重要環節,是學生獲取、掌握知識的重要途徑[1]。因此,在分子生物學教學中理論與實驗課程具有同等重要的地位,很多高校生命科學專業都單獨設立了分子生物學實驗課程。
河北大學生命科學學院自2000年設立《分子生物學實驗》。多年來,課程依托“河北省級生物實驗教學示范中心”,在動物學國家重點(培育)學科,河北省生物學強勢特色學科,河北省生物學國家重點培育學科等資金支持下,教學內容不斷豐富,教學效果得到顯著提升。然而,近年來生命科學發展迅猛,新技術、新方法不斷涌現。分子生物學實驗是生物類教學基礎而又前沿的實踐課程,教學內容和方法必須不斷革新[2,3]。因此,開展教學改革研究工作十分必要。
一、分子生物學實驗教改方法的思路
分子生物學實驗的教學目的是訓練學生嚴謹的科研作風、熟練的操作能力、敏銳的觀察力及進行科學研究的創新能力。然而,以往多以驗證性實驗為主要內容的課程安排,學生對教師和教材依賴性強,教學方式單一,在激發學生實驗操作的主觀能動性方面存在不足[4]。“翻轉課堂”(Flipped Classroom或Inverted Classroom)是一種新型教學理念[5],該模式創造性地提出一種混合使用技術和親自動手活動的教學環境。在這種教學模式中,知識傳遞由傳統的教師課堂講授轉變成學生課前提前領會知識點,強調自主性、針對性教學理念[6]。
高校教學體制改革目的是提高教學水平,培養出基礎知識扎實,具有應用性和開拓性的創新型人才[7]。作者結合在分子生物實驗教學一線的多年經驗,并根據省屬重點大學的學生培養要求,從教學方式、教學內容、探索綜合創新性實驗等方面進行了探索與革新。我們嘗試對分子生物學實驗進行教改,努力將翻轉課堂的教學理念融合到實踐教學中。目的是提高教學質量、強化學生實驗技能和綜合能力,培養具有獨立思考和善于解決問題的應用型、創新性人才。
二、翻轉課堂的起源與特點
翻轉課堂最早由教育學者薩爾曼?汗創造性地提出。目前,該教學方法和理念日益得到教育工作者的認可[8]。基于翻轉課堂理念而成立的非營利性“可汗學院”網站,引起了教育界的廣泛關注。在我國,高等院校從2007年開始嘗試將翻轉課堂教學理念運用到大學課題中,取得了很好的教改效果[9]。
翻轉課堂,通常借助信息技術手段,結合不斷涌現的基于信息傳播的教學環境(如,微課、慕課等),重新規劃和組織教學內容的課前、課內、課后三個階段。創造性地將知識傳遞、知識內化、知識鞏固的顛倒安排,實現傳統教學中師生角色的翻轉。在這種新型的教學模式中,知識傳遞由傳統的教師課堂教學提前到課前,學生從教師提供的學習資料中首先接觸和領會知識點。知識內化則實在課堂教學時間實現,學生在教師的輔導和學習小組的協助下展開個性化的討論學習。這樣,基于翻轉課堂理念的教學活動成為了學生提出問題、解決問題、合作學習的過程,教師和學生之間互動明顯加強,學生的積極主動性得到激發。知識鞏固階段是學生領會知識、總結歸納的階段,源自教師的知識內容順利地滲透到學生頭腦中,并“生根發芽”。
因此,翻轉課堂開創了全新的教學模式。在這種新型教學模式下,教師的角色發生了逆轉:由傳統的知識傳授者轉變為驅動學生學習的促進者和指導者。同時,學生也從知識的接納者轉變成了學習的探求者和思考者,教學效果得到極大提高。
三、翻轉課堂模式應用于分子生物學實驗具體方案
翻轉課堂作為新型的教學理念已經受到了廣泛的好評,在微生物學[10]、生理學實驗[11]、大學應用[12]和地理學[13]等課程已經開展教改并取得了顯著的教學提升效果。然而,分子生物學實驗操作目標都是核酸、蛋白質等“微小、微量”的物質,教學內容較為抽象[14]。因此,如何將翻轉課堂理念恰當地運用到分子生物學實驗這門課程仍需要認真探討和研究。我們對翻轉課堂理念反復研究、開展教學研討,并結合多年教學經驗,提出了基于以下三個步驟的具體方案。
1.建立課程討論網絡平臺,明確翻轉的原則及教學目的。Blackboard教學平臺是一種基于網絡的數字化綜合教學模式,在Blackboard平臺上授課教師可以和學生進行多媒體課件分享、教學內容、數字化問答交流等[15]。河北大學教學處很早就建立了Blackboard網絡教學平臺,數字化教學已經得到廣泛認可。分子生物學實驗教學時,首先由教師在網絡教學平臺上課程的教學大綱和教學目的,在課前及時更新教學課件、視頻以備學生進行課前學習。此外,在Blackboard平臺或者利用即時通信軟件建立討論組,組織學生就課程中的重點和難點的問題進行討論,并進行網絡互動答疑。
2.課前準備階段。以分子生物學實驗課中的“藍白斑篩選重組子”實驗為著力點,我們將翻轉課堂的教學理念生動地融入其中,并借助微課教學方法激發學生自主學習積極性。首先,教師根據分子生物學實驗的教學大綱和本次實驗的具體教學目的將“藍白斑篩選重組子”實驗的重點內容分離出來,確定微課的內容,完成課件設計。具體而言,教師課前將藍白斑篩選重組子的基本原理和操作方法的多媒體課件通過網絡教學平臺分享給學生,并列出任務單。任務單就是教學內容的具體體現,是翻轉課堂中“問題”的導向[16]。下發任務單,可以告知學生教學內容,有利于幫助學生領會學習目標。例如,“藍白斑篩選重組子”教學內容的難點是兩個對照(陽性對照和陰性對照),將上述內容制作為微課課件,并提出問題,引導學生思考實驗原理。并且,提出“重組子”和“轉化子”的概念,激發學生學習積極性,為后續的課上教學內容做好鋪墊。
3.課上實施階段。課前準備階段是為了讓學生發現問題,課上實施階段就是在課堂上解決問題。解決問題的方式不拘一格,可以采用學生提問、教師解答方式,也可以采用小組討論形式[17]。鼓勵學生參與解決問題,提出和討論問題本身就是學習和交流的過程。重點和難點問題可以由教師主動提出,學生可以自由發言或者分組辯論。這樣可以突出翻轉課堂的理念,強化學生自主學習地位,課堂討論中就鍛煉了思考問題和解決問題的能力。具體到“藍白斑篩選重組子”實驗,即由學生按照課前所掌握的實驗原理和技術路線自行配制藍白斑篩選試劑、自主進行藍白斑篩選重組子的實驗。期間,就實驗的重點和難點及學生操作中遇到的問題組織課堂討論,通過教師演示和學生動手操作相合方式開展教學。等到上述問題解決后,教師可以根據實驗進程布置新任務、提出新問題。內容可以涉及第一階段未解決的問題,或者還尚未提及的知識點,幫助學生通過自主思考或者小組討論的方式完成。對于“藍白斑篩選重組子”實驗是讓學生根據已有知識設計下一步實驗操作,提出實驗中可以改進的方法以及需要注意的問題等。在課堂的教學過程中,教師可以弱化自己,作為“旁觀者”觀察學生的討論情況。或者,可以轉變身份為一名普通學生,參與討論,平等交流。當然,對于重點問題教師必須進行適當的集體講解和單獨輔導。總之,課上實施階段就是學生主動完成解答問題、發現知識點的內化學習過程。
4.課后鞏固階段。根據實際教學進展情況,教師根據對學生參與的討論問題和關鍵知識點進行總結。歸納課上實施階段出現的問題和發現的新思路、新方法,將完善后的學習資源和課件再次到網絡平臺,幫助學生鞏固知識。并且,經歸納總結的前瞻性課堂還可以幫助有特殊需求的同學進行參考,達到循環、拓展和拔高的效果。具體到“藍白斑篩選重組子”實驗,就是教師將課上學生總結的實驗技術路線進行總結和升華,將實驗操作中的重點難點(如感受態細胞制作、轉化和篩選過程)凝練,再次以微課形式到網絡平臺。當然,為了將科研知識融入教學中,也可以將“藍白斑篩選”應用相關的最新的文獻到網絡平臺上,供學生進行知識拓展和拔高。
四、翻轉課堂應用于分子生物學實驗教學的優勢
“翻轉課堂”的目標是將課時為單位的教學活動和網絡為基礎的預習與總結深度融合,完成提前預熱、課堂討論、課后歸納這種“三位一體”的全新教學模式,促進師生互動和生生互動,著力提高教學效果和質量。分子生物學實驗具有技能要求高、細節繁雜、概念抽象等客觀教學難點,十分適合開展翻轉課堂教學改革。
教學過程中,根據實驗課操作性強的特點,精心制作微課等多媒體課件。利用動畫、視頻、照片等模式展示教學內容,力求清晰簡明,突出特色。細節方面,首先采用近鏡頭錄制并適當加入語言描述,強調教學難點和重點,幫助學生認知。視頻時長不宜過長,微課內容不多于10分鐘,避免視覺疲勞。然后,將精心制作的微課資源通過網絡教學平臺,并為教學難點設置過關任務,鼓勵學生自己動手嘗試實驗內容。同時,還要借助網絡平臺開展在線解答問題、討論實驗原理等教學內容,借助信息化手段促進學生與教師交流討論。最后,在完成上述工作的基礎上,組織學生實施教學內容,自由分組進行實驗操作,并且對照微課內容,提出自己的問題,充分參與討論環節,加深對實驗內容的理解。最終,通過上述過程,將教師講授、學生動手的實驗流程“翻轉”,在學習課件、實踐操作和教師指導的過程中實現知識和技能的傳遞。這個過程就是典型的翻轉課堂教學模式,激發學生學習熱情,充分發揮網絡教學平臺和多媒體課件優勢,幫助教師向學生傳授關鍵知識點,力求提升教學效果。
分子生物學實驗開展翻轉課堂教學改革后,教師不再是課堂主導者。當然,教師的知識水平依然決定著網絡平臺的運作、課件資源的制作、教學路線的設計。所以,翻轉課堂教學中教師依然是實質性的主體。只是,教師轉變為教學的幕后引領者和設計者。在這種前所未有的改革中,師資隊伍的培養依然是問題關鍵。這就要求教師在分子生物學實驗的教學過程中廣泛收集素材、全面評價學生活動、及時歸納總結教學經驗,并依據教學效果及時調整、優化教學方案,使翻轉課堂能真正讓學生受益,幫助學生全面掌握分子生物學實驗的教學內容。
五、結束語
分子生物學實驗教學不僅是構成高等院校生物教學的重要組成部分,也是從事生物技術領域的研究人員必備實驗技能。傳統的分子生物學實驗教學注重讓學生學習操作步驟,而忽視了學生發現問題、解決問題能力的培養。將翻轉課堂理念融入到教學之中,可以確保學生在操作的過程中深入領會實驗原理,同時開創討論式教學的創新教學模式。分子生物學實驗課程是生命科學的基礎,廣大教育工作者必須不斷探索新的教學方法,勇于革新教學理念,這樣才能真正提升教學水平,實現培養應用型、創新型人才的高等教育教學目標。
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【中圖分類號】 R 395.9 G 806
【文章編號】 1000-9817(2013)10-1259-02
【關鍵詞】 自我概念;干預性研究;武術;教學;學生
自我概念是指一個人對自己存在的體驗,包括知覺和評價2個方面。身體自我是自我概念的重要組成部分,也是基礎部分,是對自身的認知和綜合評價。大學時期是人體生長發育的重要階段,也是心理變化較大的階段,對自身的需要、價值觀、態度等方面的認識都不夠穩定。近年來,國家加強了對大學生的素質教育,但對心理健康方面的關注度卻不高,從而導致大學生出現了各種心理健康問題。同時學術界針對大學生自我概念的研究也在逐漸增多,相關學者已開始研究通過體育鍛煉來提高學生的自我概念水平。本文通過研究對武術教學改善維吾爾族大學生身體自我概念的效果,為促進維吾爾族大學生心理健康提供理論依據。
1 對象與方法
1.1 對象隨機選取新疆大學100名在校維吾爾族大學生為研究對象,隨機分為干預組與對照組各50名,研究對象平均年齡為(21.00±1.43)歲;其中男生48名,女生52名;大一學生28名,大二學生25名,大三學生24名,大四學生23名;文科學生49名,理科學生51名。
1.2 方法
1.2.1 問卷調查 采用身體自我描述問卷(PS-DQ),在干預前后對研究對象進行調查。該問卷共70個項目,采用1~6級評分,包括健康、協調、體育活動、身體肥胖、運動能力、整體身體、外表、力量、靈活、耐力、自尊11個分量表。各分量表和總量表的Cron.bach α系數為0.68~0.92。問卷由經過培訓的教師指導填寫,填寫過程中不受他人干擾,干預前、后收回有效問卷均為100份。
1.2.2 干預方法 對干預組50名維吾爾族大學生進行為期12周的武術教學干預訓練,每周3次。教學內容為初級長拳第三路中的前3段。對照組采用正常的體育教學模式,每周2次體育課。對兩組學生在業余體育鍛煉、生活習慣、衛生習慣、休息時間、學習情況、飲食等方面進行一定的要求,以盡可能的達到一般條件的一致性。
1.3 統計分析采用SPSS 17.0統計軟件進行數據錄入和統計分析,定量資料組間比較采用獨立樣本t檢驗。
2 結果
2.1 干預組與對照組干預前身體自我描述各因子得分比較 由表1可以看出,干預組維吾爾族大學生干預前在身體肥胖、外表、力量、耐力等4個因子上得分略低于對照組,其他因子得分略高于對照組,但差異均無統計學意義(P值均>0.05)。
2.2 干預前后身體自我描述各因子得分比較
由表1可以看出,經過12周的武術教學干預后干預組干預前后身體自我描述因子得分都有了不同程度的提高,其中健康、體育活動、耐力、整體身體、協調、運動能力、外表、力量、靈活因子干預前與干預后差異均有統計學意義(P值均0.05)。
2.3 干預組與對照組干預后身體自我描述各因子得分比較經過12周的武術教學干預訓練后,除自尊因子外,干預組與對照組身體自我描述各因子得分差異均有統計學意義(P值均
3 討論
體育鍛煉與人體自我概念之間存在著諸多密切聯系。有研究顯示,體育鍛煉可以提高身體功能及人體的敏感度,對緩解心理壓力、抑郁,降低焦慮.維護身體的自信心和良好形象,提高積極情緒和認知能力有促進作用。
通過為期12周的武術教學訓練后,維吾爾族大學生干預組身體自我描述各因子得分均有顯著提高,特別是健康、體育活動、運動能力、整體身體、協調性等因子得分干預前后差異均有統計學意義,對整體的自我概念有了較大的改善。干預后干預組維吾爾族大學生均表示自身的身體力量增強了,身體的協調性、反映等方面也有了提高,對自身的能力有了新的認識,對體育鍛煉生活和學習有了充分的信心;而對照組干預前后身體自我描述各因子得分差異均無統計學意義。
12周的武術教學訓練改善了維吾爾族大學生的自我概念水平,增強了學生的自信心。筆者認為在武術教學過程中,教師一直針對學生符合標準的武術動作進行不斷的贊揚和肯定,并對學生在練習過程中的良好表現給予一定的鼓勵;同時要求干預組的同學要互相鼓勵和支持,肯定彼此之間的動作技能和表現,增強了學生對成功的體驗。通過一段時間的練習后,學生可以及時在鏡子中看到自己符合標準的武術動作,使學生產生自我肯定和信心,對今后的學習產生積極的影響,也促進了自我概念水平的提高。
另外,對干預組的50名維吾爾族大學生在武術教學中還采用了視頻教學法,讓學生觀看同樣武術動作的標準視頻,教師不斷對其進行詳細的講解,并強調動作中的重點和難點環節。對于本研究中自尊因子得分在干預前后差異無統計學意義,可能由于12周武術課程的教學并不象其他劇烈項目運動那樣表現出較強的心理和生理反映,這可能與武術項目自身特點有著較大的關聯。
本研究結果充分說明了武術教學活動能夠有效提高維吾爾族大學生的自我概念水平。今后高校在開展好正常體育教學內容的情況下,可積極引導學生選修武術課程,讓學生充分認識到武術訓練對自身健康發展起到的積極作用。同時,教師還應積極培養學生參加體育鍛煉的興趣和習慣,提高體育鍛煉的動機水平,鼓勵學生積極參與其他體育項目,形成終身體育的觀念。另外,高校教師在日常的教學過程中應更多采用鼓勵和勉勵的教學方法,讓學生在日常的學習和鍛煉中不斷提高自信心,促進自我概念水平的提高,使身心得到全面健康發展。
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關鍵詞:分子生物學;教學改革;經驗介紹
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)31-0176-02
分子生物學主要研究DNA的復制、轉錄、蛋白質的翻譯及其相關調控規律的學科,它是高等學校生物相關專業開設的核心課程之一。雖然分子生物學是近二十年才被寫入高校生物類及相關專業本科及研究生培養大綱,但是分子生物學已成為生物類等很多專業的核心專業課程之一。分子生物學理論和實驗結合最緊密的課程之一,不但是生物科學和其他生物技術專業的基礎課,而且廣泛應用于生命科學實驗的各個領域。分子生物學這門課程內容繁雜,微觀概念繁多,并且其理論體系演變發展很快,也對其課程教學帶來了巨大的挑戰。
筆者長期從事分子生物學課程的理論和實驗技術的教學工作。在教學過程中,結合該課程微觀概念繁多、抽象性強等特點,從教材的選用、內容、以及教學方法等幾個方面進行了探索研究,并取得了一些成效。以下對教學改革的幾點措施以及體會和認識進行具體的描述。
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。
如可能的話,教師可以介紹自己研究團隊的一些有趣的研究。比如筆者所在的團隊,是搞泌乳調控機制的研究的。首先,向學生簡單介紹研究泌乳調控機制的背景(泌乳對母親和嬰兒的重要作用)。我們在研究過程中發現一個小RNA對泌乳調控有重要作用,它可以影響乳蛋白的合成。進一步向學生介紹這個實驗的設計思路,研究過程中所采用的試驗方法。這種講解,可以使學生對小RNA有深刻的印象,大大激發他們的科研興趣。
六、實行雙語教學
分子生物學,可以說是發展最快的生物學領域,因此分子生物學課程內容相應地也在迅速更新。大多數分子生物學的新發現,主要以英文論文形式發表在各種期刊雜志及其他媒體上。這要求教師不光要給學生講授分子生物學的理論內容,同時還要培養學生通過英文雜志媒體了解、掌握分子生物學的前沿進展。雙語教學在分子生物學教學過程中體現了很大的優勢。我校分子生物學課程組自2004年起開始了雙語教學的嘗試,積累了一些經驗。首先,在教材方面,我們選用了內容簡潔的英國經典分子生物學教材《Molecular Biology》(Turner)。該教材涵蓋了分子生物學絕大多數的基本知識點,且篇幅較短,特別適合本科生使用。第二,在教學方法方面,采用循序漸進、分步實施的辦法。即開始是中英文對照,逐漸改為全英文,讓學生逐步適應,減少因畏懼產生厭學。教學過程中,采用多媒體教學手段,教學課件中盡量多選用形象、精美的圖片,將高深的抽象概念轉變成直觀的圖像、動畫,調動學生的學習積極性。注意搜集國外分子生物學視頻,特別是一些標準英文配音的動畫視頻。這些動畫視頻形象地把一些分子生物學過程展示給同學,極大引起學生的興趣。視頻所配的標準英文介紹,可以幫助學生糾正一些專業詞匯的正確讀音,演示后,教師加以中文解釋可進一步加深學生對相關知識的理解。
參考文獻:
[1]王子健,張超,劉群紅.生物化學和分子生物學課程整合的教學探索[J].基礎醫學教育,2011,13(12):1061-1063.
[2]Weaver.R.F.分子生物學[M].鄭用璉,譯.北京:科學出版社,2010.
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關鍵詞:藥學分子生物學;生物學技術;課堂教學;教學方法
藥學分子生物學是在藥學、遺傳學和生物化學等學科的基礎上發展融合形成的新學科;它是將分子生物學的新理論、新技術滲入藥學研究領域,從而使藥物學研究由化學、藥學的培養模式轉化成為生命科學、藥學和化學相結合的新藥模式;同時它還是當代生物科學發展的引擎,是現代生物技術的基石。[1]近年來隨著分子生物技術的發展,它的應用領域也在不斷拓寬,它與醫學和藥學方面的交叉也越來越多,因此,分子生物學在今后已經不再只是生物技術專業的必修課,它也成為藥學院學生的重要必修的基礎課之一。
分子生物學主要是從分子水平上闡述生命現象和本質的科學,是現代生命科學的“共同語言”。分子生物學技術把研究技術提高到了基因分子水平,可應用于遺傳性疾病的研究和病原體的檢測及腫瘤的病因學、發病學、診斷和治療,新藥開發等方面的研究。所以,常用分子生物學技術是現代分子生物學研究的重要核心內容之一。掌握了常用分子生物學技術,并能將理論和實際操作結合,也就相當于掌握了一把從微觀世界揭示生物學奧秘的鑰匙。經過多年教學,筆者將對此章節的教學體會總結如下。
一、介紹本學科最新前沿動態,提高學生興趣
分子生物學是一門發展快速的前沿學科,由其發展帶來的成果和研究進展日新月異。由于教材跟不上分子生物學發展速度,在授課時我們及時將最新的分子生物學進展補充到教學內容之中。以基因敲除技術為例,教材主要介紹傳統第一代同源重組方法,這種方法是經典基因敲除方法,但效率低(1 per 106 cells),實驗周期長,可以說基本被淘汰的方法。隨后又出現了鋅指核酸酶(ZFN)[2]、TALEN、CRISPR/Cas9等方法。尤其是2012年出現最新CRISPR/Cas9方法,以能夠實現任意敲除、成功率高、打靶效率很高、脫靶率高、周期非常快等優點著稱。這種方法構建的基因突變動物具有顯著高于傳統方法的生殖系轉移能力,是一種高效、快速、可靠的構建敲除動物模型的新方法,所以在動物模型構建的應用前景將非常廣闊。
將這些最新的分子生物學科學進展補充到教學內容之中,一方面可以提高學生學習興趣,另一方面使學生了解本學科最近發展動態,從動態中學習,而非死記硬背書本內容,有助于大學生的能力和素質培養。
二、注重融會貫通,重點突出,便于學生掌握重難點
以分子雜交技術為例,該技術可分為核酸分子雜交、蛋白質分子雜交、原位雜交、生物芯片等,所涉及的概念、原理、方法操作較多。如何將這些紛繁復雜的內容在一次理論教學中完成,我們進行了深入的思考和探索,在授課時注意淡化概念,注重聯系實際和實驗操作,使學生對整體分子雜交技術有感性的、總體上的認識,然后記憶各個方法概念、知識點,這樣使各個知識點不是孤立存在,而是統一形成網絡,使學生學到的不是一個個孤立的知識點。將分子雜交技術與前面學到的基因、復制、轉錄、翻譯銜接緊密,介紹每種方法應用及其臨床意義,在教學中注意融會貫通和啟發式教學。以核酸分子雜交為例,核酸分子雜交又可分為Southern印跡和Northern 印跡,通過啟發式教學方法,學生通過短暫的回憶和思考,使思維進入到“基因復制和轉錄”的空間中,再介紹兩種方法的原理和應用范圍,從而學生能很好理解Southern印跡主要應用于DNA檢測,而Northern 印跡用于分析mRNA的轉錄或mRNA分子大小,此時再進行講授每種方法的操作流程,突出重點,便于學生掌握重難點,會取得更好的效果。
三、應用多媒體教學,對學生進行啟發式教學
多媒體資源已經廣泛應用于教學中,它可以使課堂教學內容生動活潑、豐富多彩,并徹底改變傳統的教學模式和學生的認知過程。俗話說好鋼要用在刀刃上。多媒體在教學中的應用也是同樣需要用在“刀刃上”,這樣才能發揮其關鍵的作用。教學的“刀刃上”是指教學中的重難點以及銜接點、導入點、啟發點、思維盲點等,所以只有處理好這些關鍵點,才能上好這門課程。筆者通過網上查閱資料、Flash 動畫和自制彩色圖片等方式,使復雜的分子生物學操作流程變得形象直觀、易記憶和理解,初步取得了較好的教學效果。每節課程結束前還進行小結,將重難點內容和圖片回放,并提出思考題讓學生思考,這樣既有助于理解和掌握本節課的內容,又可排除學生對新知識的畏難和對學習的抵觸情緒,逐步養成起學生對分子生物學學習的興趣和信心。另外,每節課程結束后還進行習題講解和課后答疑,利用QQ或郵件等手段與學生交流和互動解答問題,這樣可及時鞏固課堂知識和建立師生之間互信。因此,將多媒體應用于教學中,可以使授課過程更加豐富多彩和靈活多樣,同時可使課堂教學更具有創新性。
四、將自身科研經驗運用到教學中,讓教學內容更豐富多彩
作為高校教師,我們在承擔教學任務的同時還從事一些科研工作,科研工作是將自己所學理論知識運用于實踐。在教學過程中,為了豐富教學內容,筆者將自己的科研成果和經驗穿插于教學中,這樣從實際出發可以使授課效果更生動、具體和形象,讓學生更容易理解并加深印象。這種教學方式既可幫助學生更容易理解本課程內容,并且還可將抽象的書本知識具體形象化,還開拓了學生的視野,激發學生學習興趣和動力,使其不再認為科學遙不可及。另外,利用課堂時間向學生介紹常用的科學文獻檢索方法和常用網址,讓學生在課余時間可以通過這些方式攝取相關知識,了解本學科最新研究動態,擴展視野,逐步培養學生自發地閱讀國內外文獻,增強對科學研究的興趣,為以后研究生的學習打下基礎。
總之,針對常用分子生物學技術這章內容在藥學分子生物學的重要性,以及其內容的抽象性和復雜性的特點,我們通過不斷地實踐和探索,建立了高效的教學方法,并得到學生廣泛的好評。
參考文獻:
[1]蘇 嬌.藥學分子生物學教學語言藝術的探索[J].吉林醫學,2010,31(21).
關鍵詞:分子生物學;多元獲取;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)12-0101-02
分子生物學是研究核酸、蛋白質等生物大分子的形態、結構特征和相互關系,從分子水平闡明生命現象與生命本質的學科。自Watson和Crick提出DNA雙螺旋結構模型標志著人類對生命現象本質的認識進入到分子水平,分子生物學已成為現代生命科學的共同語言和人類由被動地適應自然界轉向主動地改造和重組自然界的基礎學科,同時也使得分子生物學稱為現代生物學領域里最具活力的科學。(朱玉賢,2013)上世紀90年代以來,國內各高校先后為本科生開設了分子生物學課程,目的是引導學生從分子水平認識生命本質,了解有關分子生物學的基本理論知識和研究方法,為學習生命科學相關專業的學生進一步的學習和科研打下良好的分子生物學基礎。在分子生物學的教學過程中,由于分子生物學課程知識體系龐雜,知識點多而分散,我們發現,對許多抽象的概念或原理的解釋和闡述一直是教師的教學和學生的理解和掌握過程中存在的難題,上完課后同學們的普遍反應是晦澀難懂,猶如聽天書一般;而且,分子生物學課程對實驗技能和實驗條件要求較高,實驗涉及的內容也較為復雜,這就要求同學們不僅具備堅實的理論基礎,還需具有非常強的實驗動手能力;同時,分子生物學作為一門新興學科,新理論、新技術層出不窮,知識更新快,更新周期也越來越短,這些研究方法的不斷創新和理論體系的不斷更新與完善更給分子生物學教學帶來了極大挑戰。怎樣將分子生物學中晦澀的知識點轉化為直觀、淺顯易懂的故事呈現在同學面前?怎樣將理論與實驗結合,使同學們從實驗過程中領會各種生物大分子形態結構與功能的關系?怎樣調動同學們對微觀生命奧秘探索的興趣,激發同學們的創新潛能,從而實現對生命科學創新人才的培養?作為湖南省精品課程,《分子生物學》教學一線的老師們嘗試了一系列的教學改革和課程體系優化,致力于將分子生物學知識的傳播由教師的單向傳授為主轉變為學生對分子生物學知識的多元獲取,以著重培養學生的實驗動手能力并激發學生的創新意識和科研能力。
一、基礎知識和學科進展的有機結合
分子生物學誕生以來,作為生命科學的帶頭學科,學科發展極為迅速并滲透生命學科各個領域,但主要遺傳物質DNA的雙螺旋結構和“中心法則”提出至今未受到質疑。(胡劍,2014)在經典核心理論的基礎上,對于基因表達調控以及信息傳遞通路等認識的不斷豐富,以及從基因組、轉錄組、蛋白組、代謝組等水平上對生命現象和規律的理解逐步深入,要求我們在教學中一方面滿足學生掌握分子生物學基本理論的需要,另一方面要適時地更新教學內容,充分調動學生的學習積極性,通過文獻閱讀、專題講座和學術報告等途徑獲取最新知識,了解最新動態。在基礎理論知識的講解的過程中,盡量將課本上相關的一些分散知識系統化并提煉出知識點,指導學生在理解的基礎上,采用總結規律性的方式幫助記憶。文獻閱讀的內容則選擇來自《Cell》、《Nature》、《Plant cell》、《Plant journal》、《Plant physiology》、《Science》等權威期刊的最新研究論文或研究綜述,通過在線查閱,翻譯和研讀的方式將分子生物學領域的最新研究進展展現在大家面前,既讓同學們了解了本領域的最新進展,也教會了同學們查閱文獻的方法。這種“基礎知識”和“學科進展”的有機整合方式,同學們的主動學習積極性被激發;文獻資料搜集和自主學習能力得到提高,學生的創新意識和從事科學研究的能力得到培養,同時也形成了同學們對不斷發展的分子生物學知識多方位豐富的理解。
二、討論交流在教學中的應用
分子生物學內容與生命活動息息相關,講到熱點話題時自然會激起同學們之間的討論與交流的興趣。多年的教學經驗證明,在分子生物學教學中應適當增加課堂討論與交流的教學方式,既能啟發學生的學習興趣,又能提高同學們的思考能力和口頭表達能力。因為這種討論與交流教學,強調在教師的精心準備和指導下,教師作為“導演”,對學生的思維加以引導和啟發,并通過預先的設計與組織,來啟發學生就特定問題發表自己的見解;學生則是在教師指導下進行有意識的思維探索活動,學生的學習始終處于“問題―思考―探索―解答”的積極狀態。事實上,分子生物學可供討論的題材很多:如超級細菌是如何產生的?表觀信號如何影響性狀?細胞衰老死亡的調控是如何進行的?轉基因食品的利與弊;癌基因,抑癌基因和癌癥的發生分子機制;細胞重編碼的分子機制;等等。對這些熱點問題的討論培養了學生諸多方面的能力:提高了學生的學習興趣,培養了學生的自學能力,促進了師生交流與溝通,培養了學生的口頭表達能力,增強了同學們的團隊合作能力。同時,由于學生看問題的方法不同,會從各個角度、各個側面來揭示基本概念的內涵和基本規律的實質,從而產生自主性、探索性和協同性的學習。
三、動畫、微課、精品資源庫等教學網絡資源的整合
分子生物學是一門內容豐富、應用性超強的學科,板書、掛圖、模型和幻燈片等傳統的教學手段遠不能傳遞和表達繁多而抽象的分子生物學內容,更無法讓學生深入理解抽象的教學內容。而動畫、微課和精品資源庫等網絡多媒體教學資源的應用很大程度上解決了這一難點,使得抽象復雜的內容在多媒體教學中更加簡單化、直觀化和具體化,同學們也更容易理解分子生物學。如DNA復制和轉錄、蛋白質的生物合成、乳糖操縱子模型、衰減子模型,轉座位子模型,DNA重組Holliday模型都可制作成微課,以動畫和微課模式展示在同學面前,利用動畫和微課等直觀、生動和主題鮮明的特點幫助同學理解。
四、理論與實驗結合模式的運用
分子生物學是一門實驗性特別強的學科,分子生物學實驗是基礎理論課的配套課程,是理論教學的深化和補充,與理論課密不可分,在課程設置中占有重要的地位。但是,分子生物學實驗條件要求相對比較高,使得學生對于分子生物學實驗內容和方法有非常大的畏懼心理。針對學生的這種恐懼心理,我們合理安排實驗內容,并加大了實驗課程的比重。為了讓學生由淺入深逐步認識分子生物學常規技術,除了常規的每周4節課的實驗課程外,我們還安排了分子生物學綜合實驗周、將質粒提取、電泳檢測、基因克隆、載體構建、酶切鑒定等方面的實驗技術集中在實驗周內進行,以便更系統地將DNA重組相關的實驗技術傳授給學生,并在條件允許的情況下盡可能的把新的實驗技術手段介紹給學生。對分子生物學課程特別感興趣的同學,我們還鼓勵學生參與到教師的科研工作中去,利用現有的科研條件,引導學生思考并完成相關的實驗內容,以培養學生的創新思維和發現問題、分析問題和解決問題的能力,從而使學生的科學素養和科研能力得到較高的提升。
五、教學師資的內涵建設與發展
作為當前生命科學中發展最快并與其他學科廣泛交叉與滲透的重要前沿領域,分子生物學發展的突飛猛進和分子生物學技術發展的日新月異給分子生物學的課程教學帶來極大的挑戰。在分子生物學教學過程中,為適應時展的高層次和高素質人才培養的需要,為了使分子生物學課堂更加具有吸引力,作為教師更應該對最新的研究熱點有敏銳的洞察力,因而教師自身專業素質對教學質量的提升和對學生的專業知識學習興趣的培養起著至關重要的作用。提高教師自身素質,加強教學師資的內涵建設與發展,我們主要從三方面著手:(1)實施以老帶新,為青年教師配備導師的制度和每周一次的教學討論,通過老師之間的經驗交流,相互學習和取長補短,以期共同提高授課水平和教學能力;(2)通過在職培養、外出進修和人才引進等并舉的方式壯大師資力量。在職攻讀博士學位的方式加強青年教師知識結構的優化;國內外訪學計劃則拓寬了中青年教師視野;人才引進則增強了提高教師專業素養和學術水平;(3)通過主持或參與產學研團隊的各級教改和科研項目,提高教師自身的創新意識和科研素養,并滲透到教學之中,給學生以更多的啟迪和思考。
2010年以來開展的《分子生物學》教學實踐改革證明,多元獲取教學模式在分子生物學教學中的應用,提高了教與學的效率,促進了老師和學生的互動,教與學相得益彰,取得了較好的教學效果。
參考文獻:
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