高校蛋白質組學研究型教學改革的探索

◆馬珊珊 關方霞

(鄭州大學生命科學學院)

一、引言

蛋白質組學是一門極富輻射能力的前沿學科，綜合了生命科學、醫學、數學、計算機及網絡技術等多學科的技術方法。蛋白質組學是在整體水平上對生物體的蛋白質進行定性鑒定、定量檢測、細胞內定位和相互作用的研究，最終揭示全部蛋白質功能，建立基因組序列與基因功能之間的橋梁。如今，蛋白質組分析已成為專門的技術體系廣泛用于生物、醫學等眾多領域的研究，蛋白質組學相關的基礎研究和應用正以飛快的速度增長。所以，面向高校學生開設《蛋白質組學》，介紹蛋白質組學的背景、掌握相關的原理和技術、了解國內外現狀和前沿問題，有利于綜合培養學生的學習能力、動手能力和思維能力。本文從研究型教學的角度出發，結合傳統教學方法，對蛋白質組學的教學內容和思路、教學手段和方法以及考核方式等進行探索，為尋找高校蛋白質組學教學改革的有效措施奠定基礎。

二、蛋白質組學教學中存在的問題

結合本校學生的教學大綱和實際授課情況，我們選擇錢小紅與賀福初院士主編的《蛋白質組學:理論與方法》作為教材，同時利用多本參考書。授課內容將蛋白質組學基本理論、實驗操作、技術進展及其應用相結合。經過兩三年的教學和實踐，取得一定的效果，學生好評不斷，但是仍然存在較多問題。主要表現在:(1)蛋白質組學是生命科學、數學、計算機及網絡技術等多學科的交叉，部分學生由于基礎問題對一些內容難以理解。(2)雙向電泳、色譜、質譜和蛋白質芯片等技術原理抽象、枯燥，雖然使用多媒體教學盡可能生動、形象，但是由于缺少實踐教學，學生對實驗技術沒有直觀認識，因此學生理解起來非常困難。

三、教學思路和內容的改革

1.優化教學內容，與時俱進

當今世界科技發展日新月異，蛋白質組學相關的理論知識、實驗技術和儀器設備的更新非常迅速。然而，高校教學普遍存在教學內容陳舊的問題。因此，完全按照已有的教材已不能掌握更多的前沿知識和理論體系，傳統的照本宣科、填鴨式的教學已不能適應時代需要。因此，教師在教學中應結合國內外現狀、緊跟學科發展、把握學科方向，在有限的授課時間盡量把該領域的熱點知識、前沿技術介紹給學生。例如，在講授“多能干細胞定向分化的蛋白質組學研究”這一章時就可以增加多種來源干細胞的研究熱點、定向分化與組織工程、干細胞療法及其應用前景等。

2.突出教學重點，合理取舍

蛋白質組學是一門綜合性學科，也是一門工具學科，與生物化學、分子生物學、遺傳學等學科的部分內容相互關聯、滲透。這就要求教師結合本課程的優勢突出教學重點，合理取舍教學內容。為解決這一問題，各學科教師之間應多多交流，定期跨學科聽課，注重知識的精選，盡量避免教學內容的簡單重復。同時，各科老師注意教學內容上的整合和銜接，在授課時間上有前有后，在教學內容上有主有次，為后續課程留下余地，突出學科特色，以期從整體上對學科知識進行優化。

3.注重基礎知識，提高綜合能力

蛋白質組學是一門交叉學科，要求學生在具有基本的生物學知識前提下進一步學習。一方面，蛋白質組學課程是實驗性很強的課程，除了講授理論知識，更主要的是抓住基本的技術、實驗設計和操作過程詳細講解。另一方面，在上述講解的基礎上，結合大量的研究實例，建立學生對這門課的全面認識、加深學習記憶。

基于上述原因，蛋白質組學的教學應該強調整體性知識體系的構建和了解。主要教學內容分為幾點:第一，簡單介紹蛋白質組學的背景和歷史、研究方法和蛋白質生物信息學，讓學生建立蛋白質組學的整體知識框架;第二，以雙向電泳分離、生物質譜鑒定和生物信息處理這三大支撐技術為主線，詳細講解蛋白質的分離、鑒定和翻譯后修飾，尤其是蛋白質相互作用研究的實驗技術和操作，以及生物信息學在此過程中的廣泛應用，幫助學生把理論知識框架和網絡信息資源有機結合;第三，根據國內外現狀和最新的文獻報道，總結歸納蛋白質組學在生命科學、醫學、農學等方面的應用。比如，干細胞定向分化的蛋白質組學和腫瘤蛋白質組學研究。總之，蛋白質組學的教學內容應緊緊圍繞學生的專業特點和知識結構展開，務必讓學生從整體上把握課程知識、技術原理和實驗操作，熟悉其基礎內容和研究熱點。

四、教學手段和方法的改進

1.利用多媒體教學，促進理論學習

蛋白質組學涉及的概念抽象，技術繁瑣，學生難以理解。因此，授課過程中以多媒體教學為主，傳統的教學方法為輔。PPT 課件字體清晰，圖片清楚直觀，將多媒體技術運用到教學中可以使綜合性、復雜性和抽象性的理論概念更加直觀、具體，圖文并茂的刺激學生學習，調動課堂氣氛，提高教學效率。然而，多媒體教學也存在缺點，比如，多媒體教學信息量大、授課速度快、思考時間少。因此，多媒體教學中應避免文字的簡單堆砌和“讀課件式”教學，教師應用簡潔、易懂的語言進行講解并結合傳統的板書，一方面，將實驗原理等重點和難點進一步闡述，同時給學生思考消化的時間，引導學生思考、想象和理解。另一方面，注重原理講解與實驗演示相結合。蛋白質組學涉及的多種技術，操作步驟多、時間跨度長、儀器昂貴，再加上課程安排很難在教學的同時配套相關實驗課。教師可以利用多媒體軟件和網絡資源，自己制作或下載相關視頻和動畫，在教學過程中播放，邊看邊講，尤其是把操作過程的一些注意事項、細節或者實驗體會與學生分享，有利于學生進一步理解抽象的概念。比如，在講解完雙向電泳的原理之后采用視頻教學，把整個實驗以視頻形式呈現給大家，增強學生的感觀認識，加深理解和記憶，達到知識性、趣味性和視聽享受的完美結合。總之，在具體教學工作中，多媒體只是技術，不是教學目的，教師應該及時更新和完善多媒體教學的內容，有利于優化教學效果，提高教學質量。

2.重視交流互動，提高教學效果

課堂教學中，教師是引導者，學生是學習者，要想達到理想的教學效果，還必須重視師生的交流互動。課堂上，教師盡可能制造活躍的課堂氣氛，通過問題引導學生思考，鼓勵學生積極提問，提高學生的參與度，使教師的“教”和學生的“學”相互適應，取得預期的效果。另外，通過網上教學日歷和評教評學系統、公共郵箱、電話等多種方式與學生溝通，解答學生問題，鼓勵學生對教學提出建議和意見，及時調整教學方式，提高教學質量。

3.以科研結果為例，提高教學質量

科研與教學相輔相成，以科研促進教學是提高教學質量、培養高水平人才的重要途徑。因此，教師應與時俱進為學生介紹學科的最新發展動態以及自己的科研體會和成果。這樣不僅可以豐富教學內容，加深學生對教學內容的理解和認識，而且有利于培養學生的興趣和科研素質，激發學生的學習、創新和科研能力。比如，將課題組間充質干細胞神經分化的蛋白質組學研究成果展示給學生，讓學生了解一些蛋白質組學的進展和應用，更重要的是讓學生對蛋白質組學研究的整體思路、實驗設計和方法有一個清晰的認識，為以后的科研道路指引方向。

4.鼓勵學生的創新思維，促進創新意識

教師在理論講解的同時給學生安排一些課題，讓學生以分組討論的形式自主選擇方向和題目，利用課余時間檢索文獻、收集資料、自學相關知識、了解課題背景并設計相應的研究方案，在課堂上以文獻報告或者開題報告的形式與大家探討和學習。這種課堂討論以啟發式教育引導學生主動思考，增強團隊協作能力，加深對知識的理解，更主要的是激發他們的創新思維和創新意識。

五、教學考核方式的改革

考試是保證教學質量的重要環節，通過考試可以督促學生全面、系統的復習，鞏固所學的知識。傳統的考試客觀題較多，主要檢測學生的學習能力，不能真實體現學生對這門課的理解和應用。改革后的考核方式分為理論考試和平時成績兩部分，其中理論課占60%(其中主觀題占20%)，平時成績占40%(課堂討論占30%)。這種方式增加了對學生課題設計能力和創新思維能力的考核，能更加客觀實際地反映學生對課程的學習和掌握程度，受到學生的好評。

六、結束語

蛋白質組學的內容新穎、發展迅速、技術手段先進而且應用范圍廣。所以，在教學過程中教師應以學生為主，深入研究學科特點，不斷跟蹤學科發展動態，采用多種教學方法，結合實例和自身科研體會激發學生的積極性和興趣，鍛煉和培養學生的學習能力、思維能力和科研能力，提高教學水平和本科人才培養質量。

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