摘要:蛋白質組學是一門新興的交叉性學科,在生命科學、醫(yī)學和農學等各領域都有廣泛的應用。為適應新形勢下的教學要求,提高人才培養(yǎng)的水平,本文從研究型教學的角度出發(fā),在教學實踐中結合傳統(tǒng)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和改革,力求增加學生的積極性和參與性,加深學生對理論知識的理解和應用,提高課堂教學質量,為尋找高校蛋白質組學教學改革的有效措施奠定基礎。
關鍵詞:蛋白質組學 研究型教學 教學改革
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(yī)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(yī)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(xiàn)狀和前沿問題,有利于綜合培養(yǎng)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(fā),結合傳統(tǒng)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(xiàn)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(yōu)化教學內容,與時俱進
當今世界科技發(fā)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(tǒng)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(xiàn)狀、緊跟學科發(fā)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(lián)、滲透。這就要求教師結合本課程的優(yōu)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(xù)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(yōu)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(xiàn)狀和最新的文獻報道,總結歸納蛋白質組學在生命科學、醫(yī)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(yè)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(tǒng)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(tǒng)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(jié)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(xiàn)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??傊诰唧w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(yōu)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(tǒng)、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(yǎng)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(fā)展動態(tài)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(yǎng)學生的興趣和科研素質,激發(fā)學生的學習、創(chuàng)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(chuàng)新思維,促進創(chuàng)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(fā)式教育引導學生主動思考,增強團隊協(xié)作能力,加深對知識的理解,更主要的是激發(fā)他們的創(chuàng)新思維和創(chuàng)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(huán)節(jié),通過考試可以督促學生全面、系統(tǒng)的復習,鞏固所學的知識。傳統(tǒng)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(xiàn)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(chuàng)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(fā)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(fā)展動態(tài),采用多種教學方法,結合實例和自身科研體會激發(fā)學生的積極性和興趣,鍛煉和培養(yǎng)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(yǎng)質量。
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