[摘 要]高等教育工作者不但要傳授學生知識，還要培養(yǎng)學生的思考能力，更重要的是啟迪學生如何提出具有挑戰(zhàn)性的問題，這就要求教師在課堂中大力開展能力和素質教育。結合本科教學的經(jīng)驗，以“分子生物學”課程為例，以科學史經(jīng)典故事為素材，結合哲學理論和科學方法論，并從全新的交叉學科的視角詮釋基本概念，從多方面探討和提出基于知識、能力、素質的三維教學內(nèi)容改革和實踐，可以對國內(nèi)高校其他類似課程或專業(yè)的教學提供一些參考和借鑒。

[關鍵詞]分子生物學 知識 能力 素質 三維教學內(nèi)容

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）17-0094-03

面對慕課（MOOC）即將來臨的時代，提高課堂教學水平是擺在每位教師面前的迫切任務。目前全國轟轟烈烈進行的教學改革過于強調(diào)教學法[1]，忽視了對教學內(nèi)容及知識結構的深入研究，不利于教學改革在正確的軌道上運行。

一、基于知識、能力、素質的三維教學內(nèi)容框架

古人云：授人以魚不如授人以漁?！皾O”代表了能力與方法，即教師應培養(yǎng)學生深刻的思維能力和傳授給學生嚴謹?shù)目茖W方法，更為關鍵的是啟迪學生從熟視無睹的現(xiàn)象中抽提科學的問題。學生的好奇心隨著年齡的增長而不斷減弱，雖然有個別學生在課堂上勇于提問，但這些問題往往是散發(fā)性的，體現(xiàn)不出思維的規(guī)律與深度。因此，筆者認為教學內(nèi)容應當包含以下三個維度：知識、能力和素質（見圖一）。只有這樣，我們對某一知識點的理解才不會平面化，我們思考的問題才會更有底蘊。

知識籠統(tǒng)而言是由概念、原理及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系構成的眾多知識點，進而形成一個邏輯嚴密的結構體系。這一體系與學生們從小形成的宏觀、具體、感性的直覺常有沖突，因此教師必須充分了解學生的思維方式，持之以恒地建立一個新的抽象、微觀、理性的認知模式，使學生可以清晰地看出知識的結構與主線[2]，也只有如此，學生對知識的掌握與記憶才會深刻。

這里討論的能力就是理論能力，包括能綜合地理解其他生物學科的知識點，能從交叉學科（如數(shù)學、物理、化學、計算機科學、工程設計）的立體視角分析某個知識點[3]，能運用所學的知識對當前的熱點問題進行分析、討論，并對一些陳舊的理論進行批判與創(chuàng)新。

學生只有具備深厚的科學素質才能站得高、看得遠，才能深刻領會知識的理論體系及理論建立的依據(jù)。以科技史為鑒，才能看清當前科技重大進展的來龍去脈。同樣，只有具備基本的哲學思想、邏輯思維和科學方法[4]，才能領悟科學的真諦，才會突破唯物辯證法的框架，才有可能把握學科發(fā)展的方向。

知識是能力與素質的載體，好的知識點是體現(xiàn)能力及素質的最好素材。因此，教師必須對課堂教學內(nèi)容進行加工與選擇，而不是籠統(tǒng)地灌輸課本上所有的知識點。下面筆者以自己的“分子生物學”教學為例，作一些具體的知識、能力、素質的介紹。

二、知識點的結構與選擇

“分子生物學”主要以《基因VIII》為教學參考書，學生以閱讀PPT課件為主，課時為32學時（2個學分）?；诮^大部分學生將來從事的職業(yè)與生物專業(yè)關聯(lián)不緊密的可能性，教師有必要在教學中照顧到這部分學生的利益，而不是把重點放在考研或打算出國深造的學生身上。因此，有必要弱化在知識層面的教學，刪除一些枝節(jié)性的內(nèi)容，明確框架，突出主干，對知識點進行加工和選擇。

《基因VIII》的內(nèi)容極為豐富，理清主干與枝節(jié)非常關鍵。如第一章至第四章分別是：基因是DNA、斷裂基因、基因組概述和成簇與重復，許多章節(jié)在中學或其他課程中都有涉及，因此這四章的內(nèi)容被簡并成3個學時的PPT，重點要求掌握三個知識點：基因的定義、核酸的結構、順式元件與反式因子。再如關于操縱子，重點是乳糖操縱子，而色氨酸操縱子可以省略，或僅僅介紹衰減子的定義。同理，蛋白質因子在各分子生物學事件中的作用不宜細講，如翻譯因子和mRNA剪接體因子等，只需籠統(tǒng)介紹即可。

與此同時，“分子生物學”具有非常清晰的知識結構。首先是遺傳信息傳遞的中心法則，即基因的結構、復制、轉錄，翻譯與調(diào)控，都可以從三個階段進行分析：起始、延伸和終止。復制的重點在起始的調(diào)控、后隨鏈的合成、端粒的結構與延伸。轉錄的重點是啟動子的結構、原核轉錄的終止與調(diào)控、真核mRNA的剪接。翻譯的重點是mRNA的結構和翻譯的起始。所有的分子生物學事件將從兩個層面進行敘述，即順式元件和反式因子，重點在順式元件。講述任何知識點時必須明確該知識點在上述結構中的位置，做到條理清晰、模式穩(wěn)定，以利于學生對知識的理解和記憶。

三、綜合交叉能力的培養(yǎng)

本文舉例說明理論能力的幾個方面：綜合、交叉、運用、批判和創(chuàng)新。在蛋白質翻譯調(diào)控章節(jié)，介紹蛋白翻譯調(diào)控的例子，如病毒中的內(nèi)部核糖體進入位點（IRES），流感病毒通過切割獲取宿主mRNA的5'帽子結構，抑癌基因BRCA1的5'-UTR結構與翻譯及腫瘤的關系，酪蛋白mRNA在哺乳期通過加長5'-PolyA增加蛋白表達，這些例子綜合了不同生物學科的知識點。討論RNA中U與DNA中T的關系，T的化學結構中含甲基，其推電子能力決定了其穩(wěn)定性超過U，而甲基的位阻又解釋了T不能產(chǎn)生非標準堿基配對，因而DNA是比RNA更合適的遺傳信息的載體，這一討論體現(xiàn)了不同學科知識點的交叉。在乳糖操縱子章節(jié)，要求學生運用這一章節(jié)所學的知識來解釋：為何乳汁中含乳糖而不含葡萄糖？為何會產(chǎn)生乳糖不耐受現(xiàn)象？乳糖不耐受的生理與進化意義是什么？這些問題來自日常生活，有助于提高學生的學習興趣。在表觀遺傳章節(jié)，除介紹最新表觀遺傳研究進展之外，還對拉馬克理論進行了反思[5]，對當代一些觀點進行了分析與批判。在DNA復制章節(jié)，介紹了XNA的概念與作用[6]，說明DNA不是神圣不可改變的，要求學生進行理論上的創(chuàng)新。

四、科學思想與方法的啟迪

筆者在“分子生物學”教學過程中始終灌輸兩條思想主線，即還原論與進化論?？茖W的思想必須結合富有傳奇色彩的歷史故事，而分子生物學的發(fā)展歷史充滿了經(jīng)典傳奇，這些是激發(fā)學生興趣、培養(yǎng)學生思維方法和科學思想的最好素材。例如，關于孟德爾的故事，要求學生思考為什么孟德爾會想到基因是顆粒性的？這與古希臘的原子論有何關系？孟德爾的理論為何沉寂了幾十年？而當Wiseman提出連續(xù)種質理論后為何卻被人們迅速地接受？進而說明理論的重要指導性作用，即當新的理論一旦出現(xiàn)，某些原本不可思議的現(xiàn)象立刻變得理所當然；同時也提出理論的相對性觀點，即科學知識的本質是假設（Hypothesis）而不是真理，檢驗假設時對照的關鍵作用，以及檢驗的局限性即無法在哲學意義上證明或證偽一個命題，認識論的討論最后終結于庫恩的模式的轉換（Paradigm’s Shift）。[7]

還原論與進化論同時還是一種方法論，生命科學史的故事能讓學生們領悟生命科學研究中的邏輯思維方式。如討論達爾文的泛生論（Pangenesis）時，介紹了達爾文的表弟Gurdon的白兔黑兔輸血實驗[8]；討論拉馬克的用進廢退理論時，介紹了Wiseman的剪小鼠尾巴的實驗[9]；真核啟動子章節(jié)，在討論為何細胞具有相同的基因組卻表型不同時，介紹了諾貝爾獎獲得者John Gordon的青蛙核移植實驗。[10]

最后，還原論與進化論的討論有利于學生們理解科學發(fā)現(xiàn)的方向性。例如介紹XNA的研究，指出DNA是進化的產(chǎn)物，但進化不會終結，因而DNA也不會是進化的終點。同樣，在蛋白質翻譯章節(jié)，介紹了蛋白質的世界和前沿領域的原始細胞的研究。最后，蛋白質作為生命的形式，是結構、代謝、運動的有效的執(zhí)行者，指出蛋白質也是在進化的。[11]

五、三維教學內(nèi)容的教學效果

筆者自2005年開始在汕頭大學生物系教授“分子生物學”，剛回國教學的頭兩年對分子生物學知識的理解較為平面化，教學也集中在知識的傳遞方面，因而未能獲得學生們的廣泛認可。后來認真思考：學生應該從課堂上獲得什么？漸漸有所領悟，并改變了教學的內(nèi)容，得到了更多學生的贊同（圖二）。我們對2014學年的30名學生進行了問卷調(diào)查，結果表明，科學思想與方法的教學備受學生歡迎。

六、總結

每一次給新的一屆學生上“分子生物學”這門課，筆者都會在課件的制作與修改上付出大量的時間和精力。雖然學生對筆者的評價很高，但每當了解到學生課后就把課堂上所學的知識忘得一干二凈時，筆者總是特別沮喪，進而反思：什么東西更令學生記憶深刻且對學生幫助最大？正是對這些問題的反思，敦促筆者不斷地改進。

[ 注 釋 ]

[1] 馬長英.教學方法改革的制約因素及基本立足點[J].中國高等教育，2006.

[2] 周昌忠.試論科學知識系統(tǒng)的邏輯結構[J].自然辯證法通訊，1987.

[3] Committee on a New Biology for the 21st Century.A New Biology for the 21st Century，2009.

[4] 謝希德主編. 科學思想和科學方法[M].上海：上?？茖W普及出版社，1999.

[5] Moshe Szyf.Lamarck revisited：epigenetic inheritance of ancestral odor fear conditioning[J].Nature neuroscience，2014.

[6] Gerald F.Joyce.Toward an Alternative Biology[J].Science 2012.

[7] Thomas S.Kuhn.The Structure of Scientific Revolutions[M].Chicago：University of Chicago Press，1996.

[8] John Moore.Science as a Way of Knowing：The Foundations of Modern Biology[M].Harvard：Harvard University Press，1999.

[9] August Weismann.Essays Upon Heredity[M].Clarendon Pr？鄄

ess.Oxford，1889.

[10] Williams，R.Sir John Gurdon：Godfather of cloning[J].Journal of Cell Biology，2008.

[11] Csaba Pal，Balazs Papp，and Martin J.Lercher.An integrated view of protein evolution[J].Nature Reviews Genetics，2006.

[責任編輯：覃侶冰]