提高本科“分子生物學”課程教學質量的措施探討

［摘 要］ “分子生物學”是生物學、藥學等專業重要的基礎課程。提高本科“分子生物學”課程教學效果，提升教學質量，有助于提升學生的主觀能動性、自主創新能力，進而培養大批符合社會發展需求的專業知識扎實、專業素養全面的人才。結合教學實踐從優化教學內容、改進教學手段、推進理論課實驗課一體化模式和融合課程思政四個方面進行了探索和分析，以期提高學生學習的興趣和積極性，收獲良好的教學效果，為今后的“分子生物學”教學提供有益參考。

［關鍵詞］ 分子生物學；教學內容；教學手段；課程思政；教學效果

［基金項目］ 2021年度山東省自然科學基金青年基金項目“基于表面等離子體共振顯微鏡的HCMV入侵神經前體細胞的原位動態檢測與受體鑒定”（ZR2021QC044）

［作者簡介］ 付亞茹（1987—），女，山東濟寧人，博士，濟南大學生物科學與技術學院講師，主要從事病毒感染分子機制和神經退行性疾病分子機制研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）21-0017-04 ［收稿日期］ 2023-03-29

分子生物學融合了生物化學、遺傳學和細胞生物學基本理論，從分子水平上研究生物世界奧秘，該學科的出現和發展使人們從被動適應自然界逐漸轉變為主動改造和創造自然界［1］。近年，伴隨分子生物學基本理論和研究技術的迅速發展，分子生物學已成為現代生物學領域中最具活力的科學之一，其向其他學科如細胞生物學、神經生物學、病毒學和遺傳學的滲透更加全面，共同推動了生物學的深入發展。

“分子生物學”是現代生物醫藥、農業生產等相關的基礎研究和實踐應用中強有力的研究工具，被普通高等院校設定為生物、醫學和藥學等專業的必修基礎課程。然而“分子生物學”課程內容較抽象難懂，如何深入淺出地講授這門課程，提高學生學習“分子生物學”的興趣和積極性，收獲良好的教學效果，是一個值得認真思考和探索的問題。本文將結合筆者自身教學實踐，從優化教學內容、改進教學手段、實驗教學與理論課并行和融合課程思政等方面進行一些探索和分析。

一、制訂合理的教學計劃并優化教學內容

“分子生物學”的重點內容包括染色體的結構和功能、DNA的復制和突變、RNA的轉錄和加工、蛋白質的生物合成與加工修飾和基因表達的調控等。學生普遍反映該課程理論內容較為抽象，知識點細碎，理解和掌握相對較難。因此，精心組織教學內容并合理制訂教學計劃是提高課堂教學效果的前提［2］。

授課教師應認真分析學情，了解班級內學生先修基礎學科，尤其是生物化學的掌握情況，也可調研學生對未來職業生涯的規劃，從而做到有的放矢；積極向專業培養教師交流所代課專業的培養方案，根據專業的培養重點和培養目標合理選擇授課的重點。“分子生物學”課程的重點內容包括生物大分子（尤其是核酸和蛋白質）的結構和功能、遺傳信息的傳遞和表達（轉錄和翻譯）、基因表達的調控。先修基礎學科生物化學中已著重學習過核酸與蛋白質的結構等內容，在“分子生物學”教學過程中通過如課堂提問的形式回顧學習即可，避免學生認為已經學過對該知識點重視不夠，課堂聽課積極性不高。而先修基礎學科中尚未涉及的重點內容，制訂教學計劃時應分配更多的課時進行教學，包括DNA的高級結構和拓撲結構學、RNA的轉錄后加工、蛋白質的加工修飾和降解類型、原核生物操縱子形式的基因表達調控模式、真核生物中多層次的基因表達調控模式。而且在講解這些內容時，需要隨時穿插復習舊知識點，幫助學生“溫故而知新”。

此外，分子生物學的發展日新月異，不斷涌現新的知識，教師除了熟練掌握教材中所涉及的基礎知識，還應當及時了解本學科最新的發展動態，并嫻熟地將新知識添加至日常的教學中，與重點專業知識進行融會貫通，可以豐富教學內容，還可以啟發學生發散思維，用辯證發展的思維解決新的問題［3］。

二、改進教學手段和教學方法

“興趣是最好的老師”，如何最大程度地調動學生的興趣，需要教師在教學方法和教學手段上進行大膽創新。大學生的學習科目較多，針對某一課程學習時間有限，課堂教學是他們獲取知識的最主要途徑，這對教師的教學手段和教學方法提出了較高要求。優化和創新教學方法、教學模式，可有效增強課程趣味性，提高課堂教學效果，激發學生學習興趣，引導學生主動學習，進行個性化探索，加深對分子生物學知識的理解，真正做到學以致用。

“分子生物學”授課多采用“多媒體教學為主、黑板板書為輔”的教學方法。美觀、簡潔的多媒體課件，能夠引人入勝，提高學生的注意力。首先，教師一定要親自制作課件，做到排版整齊，文字表達簡潔，主題突出；其次，以教材為依托進行適當拓展，切忌直接將教材中的內容照搬到課件中；最后，在制作課件時適當引用優秀網絡教學平臺或者查閱權威專業學術雜志中的配圖和動畫［4］，避免堆積大篇幅文字，引起學生視覺疲勞。結合筆者教學實踐，在講解完重點知識后，教師還可帶領學生一起觀看相關動畫，這有助于學生對知識的消化理解。由于大部分動畫內容是英文講解的，可幫助學生學習英語專業詞匯，無形之中提高學生閱讀專業文獻的能力。

在“分子生物學”理論教學過程中還應大量引用日常生活中的實例，使枯燥的書面知識生動化，進而激發學生的學習興趣，還能夠加深他們對內容的理解。如在講解遺傳信息表達的RNA轉錄和蛋白質翻譯過程時，可結合新型冠狀病毒進入宿主細胞及其病毒生命周期，幫助學生理解遺傳信息傳遞的原理，也可使學生對中心法則有更直觀的認識；在講解蛋白質的折疊和降解時，可引入帕金森病標志性病理蛋白α-突觸核蛋白或者阿爾茨海默病標志性病理蛋白淀粉樣蛋白-β的異常折疊的機制，幫助學生掌握蛋白質正確折疊的重要性和降解的方式。

在教學過程中，教師還可以將自身的科研經歷融入課堂教學，例如在講解非編碼RNA參與真核基因表達調控中，筆者引用了自身的研究經歷，介紹了筆者所開展的宿主編碼的miRNA-21抑制人巨細胞病毒感染神經干細胞機制的研究過程，融入了表達載體構建、熒光定量PCR、免疫印跡、慢病毒包裝等技術的講解。通過該實例，學生深刻理解了動物編碼的miRNA通過自身核心序列和其靶基因mRNA中非翻譯區域互補配對，抑制靶基因翻譯這一基因表達調控的機制，無形之中增加了教學的應用性，并有效激發了學生的學習熱情和興趣。同時，引用真實的科學研究案例，還可以使學生加深對課程中所包含的分子生物學研究技術知識點的理解，對各種實驗技術的實際應用有了更為直觀的認識，也培養了學生的發散思維。

傳統的“教師講授學生聽講”的教學形式，學生參與度低，被動學習形式導致學生缺乏獨立思考的主動性，難以有效調動學生的興趣和學習積極性［5］。教師可以選擇難度適當的知識點，課前布置任務，安排學生通過小組合作的形式，共同查閱相關知識點，準備資料，如自行制作課件或者板書內容，在課堂中邀請學生上臺講解。這種翻轉課堂教學方法可鍛煉學生的自主學習和查閱專業知識的能力，提高課前預習率，促進學生之間的團隊合作能力，提高學生課堂參與度，激活課堂氛圍，有效提高抬頭率和參加研討的積極性。

此外，比較總結教學法在應對復雜抽象的“分子生物學”教學中也能發揮有效的作用［6］。例如講解DNA復制、RNA轉錄、蛋白質翻譯和基因表達調控等時，可反復利用比較法，將原核和真核生物的染色體組成、mRNA的結構和加工形式、翻譯起始過程中mRNA的功能等方面進行反復比較分析，加深學生對知識點的認識。講述真核生物基因表達調控模式時，如果直接講解理論，學生會感到該章節知識點枯燥無趣晦澀難懂。教師可首先引導學生對真核生物基因表達的過程線進行總結歸納，然后結合該表達過程逐一引出真核生物染色質水平、轉錄水平、轉錄后水平、翻譯水平等多層次的基因表達調控模式，章節結束后再將真核生物的基因表達過程（DNA復制—轉錄形成RNA—mRNA加工—mRNA翻譯成蛋白質—蛋白質加工）進行板書，并結合該板書對多層次的表達調控模式一一歸納總結，利用教師板書時間引導學生思考，側面增加了師生的互動時間，利于學生對該復雜知識的掌握。

三、實驗教學與理論課并行

分子生物學技術發展日新月異，且研究對象多為微觀大分子，僅通過理論課教學無法幫助學生真正體會分子生物學的奧秘，熟練掌握分子生物學技術，更無法利用相關技術有效解決實際問題。目前大多院校開設的“分子生物學”課程僅設置了理論課教學，未設置實驗課，或者大多將“分子生物學”實驗放在“基因工程實驗”等課程中。“實踐出真知”，為了提升學生的科研思維能力和自主獨立科研能力，在“分子生物學”教學過程中應當適當添加實驗課教學內容。傳統的實驗教學方式是教師講解實驗目的、原理、操作步驟、注意事項，學生參考教材或教師課件中的步驟進行實驗操作。在這種教學模式中學生機械地完成操作，無法鍛煉主觀能動性，也不能培養科技創新精神。因此，“分子生物學”實驗教學需要避免傳統的驗證性實驗教學，應主要設置綜合性、開放性實驗，從而激發學生學習興趣和發散思維。針對本科生可設置合理安排成套的實驗課程，如設置“基因組的提取—聚合酶鏈式反應—瓊脂糖凝膠電泳”實驗，學生通過該實驗能夠熟練掌握目的基因體外擴增和鑒定的流程和原理；設置“限制性內切酶酶切—連接—轉化大腸桿菌—菌落PCR鑒定—質粒DNA的提取”實驗，學生通過該實驗對克隆目的基因并構建攜帶目的基因載體流程產生更為深刻的認識和理解。實驗課結束后，學生填寫實驗報告，并對獲得的實驗結果進行分析總結；教師也可以通過學生實驗過程遇到的問題和實驗報告的完成情況，分析學生對知識點的掌握情況。

然而大部分院校并不具備同時開設“分子生物學”理論課和實驗課的條件，例如實驗室空間和場地擁擠、實驗所需儀器和耗材配置不足等，加開“分子生物學”實驗教學困難重重。近年來，虛擬仿真實驗受到越來越多的重視，作為高質量提供交互學習的開放平臺，可幫助學習者進行研究性學習、自主實驗和創新實踐［7］。教師可借助虛擬仿真實驗平臺進行“分子生物學”實驗教學。教師課前布置即將開展的實驗項目，學生通過查閱課本資料和虛擬仿真實驗平臺，設計研究路線并制訂詳細的試驗方案；教師借助傳統多媒體課件講解實驗原理和實驗步驟。最后學生在“實驗模式”下按照課前制訂的方案在虛擬仿真實驗平臺上進行實驗仿真操作。虛擬仿真實驗平臺的有效利用可以緩解高校實驗室資源緊缺的現狀，提高學生參加實驗操作的比例，充分調動學生的參與性和積極性，從而提高了人才培養質量，并為本科生的實踐教學注入新活力。

“理論課實驗課一體化模式”的“分子生物學”課程，可以加深和鞏固學生理論課中所學的專業知識，培養學生實驗操作能力，更能夠提高學生獨立分析和解決問題的能力，鍛煉學生嚴謹和創新的科研思維和邏輯能力［8］，從而迎合新時代背景下生物醫療水平提升對提高專業學生綜合素質的需要。

四、課程思政在“分子生物學”教學過程中的融合

通過“分子生物學”教學可幫助學生構建一個完整的“分子生物學”知識框架，了解分析解決生物基因結構和功能的現代技術方法，為學生以后更深入地學習生物學奠定知識理論基礎，但我們希望學生最終可以應用所學的分子生物學知識解決生物學、醫學或者藥學等領域中新的或者感興趣的問題，做到學以致用。因此，教師完成專業知識教授的同時還要注重進行德育，培養和訓練學生的研究性思維［9-11］。在課堂中既要談科學知識，又要談思想價值、人文歷史，讓學生無論是在專業知識還是在綜合素質上都有豐富的收獲，期望通過自身的教學感化學生，培養學生具有科學嚴謹、實事求是的科學精神，更要成為富有家國情懷和民族使命感的新時代好青年。

在“分子生物學”教學過程中融入課程思政內容對教師提出了很高的要求，教師應當及時提高自身的政治情懷，拓寬思維視野，努力挖掘知識點中蘊含的思政元素，將課程思政融入專業理論知識講解，不空談理論。如在講授DNA復制機制時，通過講述Arthur Kornberg基于大膽的科學假設并設計縝密的科學實驗最終發現大腸桿菌中DNA聚合酶的過程，引導學生在進行科學研究時要具備“大膽設想，小心求證”的探索觀念；講述蛋白質翻譯的密碼子發現時，引出科學家的成功不僅在于不懈的努力和聰明的才智，還得益于在機遇面前敏銳的洞察力和對機遇的把握。總之，在“分子生物學”教學過程中融合課程思政教育，能夠提升學生對本專業課的認識和認可度，提升學生的專業素養，并培養學生樹立正確的價值觀和人生觀。

綜上，筆者結合自身的教學實踐，從教學內容、教學手段等多個方面對“分子生物學”課程教學效果進行了探索。開展“分子生物學”教學，我們要堅持“以學生為本”的教育理念，優化教學內容，做到有的放矢；改進教學方法，建立更好的教學體系；“理論課實驗課一體化模式”提高學生專業綜合素質；融入思政教育，提升學生專業素養。提高本科“分子生物學”課堂教學效果，可提升教學質量，最終獲得學生的肯定和好評，有助于培養大批符合社會發展需求的主觀能動性高、創新能力強、專業素養全面的專業人才。

參考文獻

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［11］宋娜，張煜，劉友勛，等.立德樹人視域下醫學生物化學與分子生物學課程思政教學初探［J］.教育教學論壇，2020（51）：69-70.

Discussion on Improving the Teaching Quality of Molecular Biology

FU Ya-ru

（School of Biological Science and Technology， University of Jinan， Jinan， Shandong 250022， China）

Abstract： Molecular biology is an important basic course for biology， pharmacy and other majors. Improving the teaching effect and teaching quality of undergraduate molecular biology courses is beneficial for improving students' subjective initiative and independent innovation ability， which in turn cultivates talents with solid professional knowledge and comprehensive professional quality in line with the needs of social development. The author explores and analyzes the measures to optimize teaching content， improve teaching methods， integrate theoretical and experimental courses and integrate ideological and political elements， in order to improve students' interest and enthusiasm in learning， gain good teaching effects and provide useful reference for future molecular biology teaching.

Key words： molecular biology; teaching content; teaching methods; ideological and political elements; teaching effect