邱海洪++蔣盛巖++劉靜霆

摘 要：分子生物學(xué)是生命科學(xué)類本科專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程，日漸豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源使得網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)日益成為分子生物學(xué)課程教學(xué)的必要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)受時(shí)間、空間等多方面因素制約。隨著網(wǎng)絡(luò)的普及以及教育技術(shù)的快速發(fā)展，課程網(wǎng)站的建設(shè)越來越受到高校的重視。構(gòu)建分子生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)互動(dòng)平臺(tái)能夠較大地提高課程教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：分子生物學(xué) 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源 網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué) 互動(dòng)平臺(tái)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）11（b）-0199-03

分子生物學(xué)是生命科學(xué)類本科專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程，主要研究核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)及其在遺傳信息和細(xì)胞信息傳遞中的作用，是當(dāng)前生命科學(xué)中發(fā)展最快并正在與其它學(xué)科廣泛交叉與滲透的重要前沿領(lǐng)域。分子生物學(xué)所涉及的PCR、分子克隆、核酸電泳、瓊脂糖凝膠電泳測(cè)序、DNA與RNA提取、外源DNA轉(zhuǎn)化、體外轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、cDNA文庫構(gòu)建、原位雜交、酵母雙雜交、差減雜交、扣除雜交、藍(lán)白斑篩選、抗生素篩選等相關(guān)技術(shù)發(fā)展異常迅速[1]，幾乎滲透到生物科學(xué)的所有領(lǐng)域。這些技術(shù)所蘊(yùn)藏的信息量較大，抽象又不易理解，通過短暫的課堂教學(xué)難以讓初學(xué)者在完全掌握。這就要求教學(xué)者要建立并充分利用好網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺(tái)，以便學(xué)生課后學(xué)有所依，問有所托，疑有所答，最終有效提高教學(xué)效果。

目前，網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)已成為創(chuàng)新教學(xué)方式的熱點(diǎn)，因?yàn)楹芏嘣谛４髮W(xué)生花在“網(wǎng)絡(luò)”、“電腦”的課余時(shí)間較多，而傳統(tǒng)的課堂面授答疑等教學(xué)活動(dòng)往往受時(shí)間、空間等因素的制約，學(xué)生不能及時(shí)解決問題，教師也不能及時(shí)了解和掌握學(xué)生的情況，不利于學(xué)生與教師之間及時(shí)溝通與交流，因此阻礙了教學(xué)質(zhì)量的提高。如何發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)的潛力以提高有限教育資源的利用率？已成為廣大教育工作者面臨的重要問題。為了使學(xué)生能夠掌握快速發(fā)展的分子生物學(xué)理論知識(shí)和相關(guān)技術(shù)，筆者所在的分子生物學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)以現(xiàn)代信息技術(shù)為支撐，構(gòu)建包括課程學(xué)案、習(xí)題、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、參考文獻(xiàn)、師生互動(dòng)等分子生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)作為課堂教學(xué)的輔助和補(bǔ)充，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與獨(dú)立思考，在一定程度上較大地提高了教學(xué)效果。

1 分子生物學(xué)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源

1.1 分子生物學(xué)常用論壇

論壇是一種主題鮮明、內(nèi)容豐富、交互性強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)資源。廣大師生可以在分子生物學(xué)論壇上各抒己見、集思廣益、取長(zhǎng)補(bǔ)短，不斷提高自己的分子生物學(xué)理論和科研水平。常用的分子生物學(xué)論壇有小木蟲、生物谷、生物秀（中國(guó)生物科學(xué)論壇）、丁香園、基因酷、生物信息學(xué)論壇、生物通和分子生物學(xué)論壇等[2]。

1.2 分子生物學(xué)常用軟件

隨著越來越多的核酸序列和蛋白質(zhì)序列的測(cè)定，越來越復(fù)雜的分子生物學(xué)數(shù)據(jù)呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，越來越多的生物公司開發(fā)出各種各樣的分子生物學(xué)軟件，方便研究人員進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。這其中包括常用于PCR引物設(shè)計(jì)軟件、DNA 的序列編輯、開放閱讀框搜尋、限制性酶切圖譜繪制、遺傳圖譜繪制、蛋白序列翻譯和序列比對(duì)等分析功能的軟件；用于蛋白的同源性比對(duì)、二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、蛋白酶解消化圖譜和氨基酸序列查找等分析功能的軟件。這其中較為常用的綜合性軟件有DNATools 、DNASTAR、Omiga、Vector NTI、DNASIS等。常用的引物設(shè)計(jì)軟件主要有Premier 和Oligo等，常用的酶切分析軟件主要有DNAssist、RESTRICTION ANALYSIS、PrimerPremier、Vector NTI Suite等，常用的凝膠分析軟件有QuantityOne、BandScan、Band Leader、TotalLab、QuantiScan、Gel-Pro Analyzer等，常用的質(zhì)料繪圖軟件有Plasmid Processor、Gene Construction Kit、Winplas、Plasmid Premier等，常用蛋白質(zhì)分析軟件有ANTHEPROT、pSAAM、aminoXpress、VHMPT等，常用的2D分析軟件有PDQuest、ImageMaster 2D Platinum等，常用的進(jìn)化樹構(gòu)建與分析軟件有PAUP、PHYLIP、PUZZLE和TREEVIEW、CLUSTALX等，三維結(jié)構(gòu)顯示軟件主要有MoluCAD、Biodesigner、RasMol、Moilin、ICMLite等。

1.3 分子生物學(xué)常用數(shù)據(jù)庫

隨著核酸與蛋白質(zhì)生物大分子序列和結(jié)構(gòu)測(cè)定技術(shù)的完善和應(yīng)用，有關(guān)核酸及蛋白質(zhì)序列的數(shù)據(jù)庫及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫也在迅速增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容和種類更加豐富和完善，為生物學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的深入研究提供了堅(jiān)實(shí)的信息學(xué)基礎(chǔ)。目前常用的核酸序列數(shù)據(jù)庫有：（1）美國(guó)國(guó)家生物技術(shù)信息中心（National Center for Biotechnology Information，NCBI）建立的GenBank數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫包含70，000多種生物的核苷酸序列，每條紀(jì)錄都有編碼區(qū)（CDS）特征的注釋，還包括氨基酸的翻譯，科研人員可以從數(shù)據(jù)庫中直接獲取序列數(shù)據(jù)。（2）歐洲分子生物實(shí)驗(yàn)室（The European Molecular Biology Laboratory， EMBL）的EMBL-DNA數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫近年來發(fā)展很快，數(shù)據(jù)量逐年成倍遞增，可供科研人員進(jìn)行核苷酸序列檢索及序列相似性查詢。（3）日本國(guó)立遺傳研究所（NIG）的DDBJ數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫與GenBank、EMBL互通有無，同步更新，數(shù)據(jù)庫主頁除了數(shù)據(jù)庫檢索（Data search）功能之外，還有數(shù)據(jù)分析（Data analysis）和數(shù)據(jù)提交（Data submission）等功能。蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫主要有：（1）美國(guó)國(guó)家生物醫(yī)學(xué)研究基金會(huì)（National Biomedical Research Foundation，NBRF）、德國(guó)的慕尼黑蛋白質(zhì)序列信息中心（Munich Information Center for Protein Sequences，MIPS）和日本國(guó)際蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫（Japanese International Protein Information Database，JIPID合作成立的國(guó)際蛋白質(zhì)信息中心（PIR-International），共同收集和維護(hù)蛋白質(zhì)序列的PIR數(shù)據(jù)庫，這是一個(gè)全面的、經(jīng)過注釋的、非冗余的蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫。（2）瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫SWISS-PROT（Swiss-Prot Protein Sequence Database），目前已合并入U(xiǎn)niProt數(shù)據(jù)庫，并與30多個(gè)數(shù)據(jù)建立了交叉引用，其中包括核酸序列庫、蛋白質(zhì)序列庫和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)庫等，SWISS-PROT數(shù)據(jù)庫包含了EMBL核酸序列數(shù)據(jù)庫中經(jīng)過仔細(xì)檢查和準(zhǔn)確注釋了的蛋白質(zhì)序列，方便了研究人員開展任何蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)的搜尋和比對(duì)工作。除了序列數(shù)據(jù)庫之外，還有基因組及相關(guān)數(shù)據(jù)庫GSDB和GDB，核酸三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫NDB和BNASDB，蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫PDB，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分類數(shù)據(jù)庫SCOP，蛋白質(zhì)二維凝膠電泳數(shù)據(jù)庫WORLD-2DPAGE和Phoretix links，信號(hào)傳導(dǎo)及蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用相關(guān)數(shù)據(jù)庫DIP，INTERACT和ProNet，DNA和蛋白質(zhì)相互作用數(shù)據(jù)庫DPInteract，限制性內(nèi)切酶和甲基化酶的數(shù)據(jù)庫Rebase等。日漸豐富的分子生物學(xué)數(shù)據(jù)庫極大地方便了分子生物學(xué)教學(xué)和科研。endprint

1.4 分子生物學(xué)常用動(dòng)畫資源

動(dòng)畫教學(xué)作為一種多媒體教學(xué)技術(shù)，具有動(dòng)態(tài)、直觀、生動(dòng)和形象等特點(diǎn)，使學(xué)習(xí)者印象深刻。分子生物學(xué)中如DNA復(fù)制、蛋白質(zhì)的合成等許多知識(shí)點(diǎn)以及聚合酶鏈反應(yīng)（Polymerase Chain Reaction，PCR）等分子生物學(xué)研究技術(shù)過程都是一些動(dòng)態(tài)過程，借助動(dòng)畫可以形象地展示生物大分子之間相互作用的動(dòng)態(tài)過程，具有較強(qiáng)真實(shí)感，學(xué)生感覺身臨其境，學(xué)習(xí)興趣高漲，理解深刻。充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，收集分子生物學(xué)有關(guān)理論和實(shí)踐操作動(dòng)畫應(yīng)用于課堂輔助教學(xué)，可提高分子生物學(xué)多媒體教學(xué)效果。常用的分子生物學(xué)教學(xué)動(dòng)畫資源有：（1）Whfreeman公司出版的分子細(xì)胞生物學(xué)配套學(xué)習(xí)資料以及麥格希教育集團(tuán)提供部分有關(guān)分子生物學(xué)知識(shí)的動(dòng)畫。其中有關(guān)DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)合成、乳糖操縱子模型、DNA測(cè)序、基因芯片和RNA加工等動(dòng)畫簡(jiǎn)潔明了，配有簡(jiǎn)單介紹，很適合于課堂輔助教學(xué)。（2）Sumanas公司開發(fā)的動(dòng)畫技術(shù)關(guān)于分子生物學(xué)內(nèi)容的PCR、mRNA的剪切、ELISA技術(shù)、蛋白質(zhì)分泌、質(zhì)?？寺　⒔湍鸽p雜交技術(shù)、單克隆抗體制備等動(dòng)畫制作精美，動(dòng)態(tài)感強(qiáng)，并附有測(cè)驗(yàn)試題，可以供學(xué)生練習(xí)鞏固相關(guān)知識(shí)。（3）冷泉港實(shí)驗(yàn)室（The Cold Spring Harbor Laboratory，CSHL）下屬的“多蘭DNA學(xué)習(xí)中心”）展示了許多分子生物學(xué)教學(xué)動(dòng)畫，如DNA組裝染色體、RNA的生物合成和蛋白質(zhì)的生物合成等理論內(nèi)容以及基因克隆、PCR和DNA測(cè)序等分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，動(dòng)畫形象生動(dòng)，淺顯易懂。（4）常用分子生物學(xué)教學(xué)動(dòng)畫網(wǎng)站有http：//www.hhmi.org/biointeractive/animations/index.html、http：//v.bio1000.com/show-413.html及http：//www.wiley.com/legacy/college/boyer/0470003790/animations/animations.htm等[3]。

盡管分子生物學(xué)教學(xué)動(dòng)畫資源豐富，但動(dòng)畫畢竟只是一種輔助教學(xué)，主要用于一些難以闡述清楚和理解的分子生物學(xué)知識(shí)點(diǎn)，所以教師在課堂教學(xué)活動(dòng)中不能讓“動(dòng)畫”取代自己，動(dòng)畫演示教學(xué)時(shí)間不宜太長(zhǎng)，以免喧賓奪主，而應(yīng)該結(jié)合多媒體教學(xué)課件這一外在工具，抓好課堂教學(xué)“內(nèi)功”，在動(dòng)畫演示的同時(shí)輔以理論講解，有效實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，提高課堂教學(xué)效果。

1.5 分子生物學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫

分子生物學(xué)常用文獻(xiàn)中文數(shù)據(jù)庫有：中國(guó)知網(wǎng)、中國(guó)學(xué)位全文數(shù)據(jù)庫、萬方數(shù)據(jù)庫、重慶維普中文科技期刊數(shù)據(jù)庫以及中國(guó)學(xué)術(shù)會(huì)議全文數(shù)據(jù)庫，外文電子期刊數(shù)據(jù)庫有：pubmed數(shù)據(jù)庫、Elsevier Science Direct全文期刊數(shù)據(jù)庫、SCI數(shù)據(jù)庫、Springer全文期刊數(shù)據(jù)庫等。通過查閱這些文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫，可以方便獲取相關(guān)文獻(xiàn)，供學(xué)習(xí)考研參考。

2 分子生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建與應(yīng)用

借助豐富的分子生物學(xué)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源，結(jié)合多年的教學(xué)實(shí)踐，筆者所在教學(xué)團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了分子生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺(tái)（如圖1）的教學(xué)模式，該平臺(tái)以學(xué)生自主學(xué)習(xí)、以人為本為出發(fā)點(diǎn)，以人機(jī)互動(dòng)、師生互動(dòng)為優(yōu)勢(shì)，以突破時(shí)空界限、延伸教學(xué)空間、拓展學(xué)生思維為手段、以培養(yǎng)勤于思考、善于善思考的高素質(zhì)綜合人才為目的，很好地適應(yīng)了信息化教學(xué)發(fā)展的要求。分子生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺(tái)包括七大模塊，其中課程介紹模塊主要介紹課程性質(zhì)、地位，教學(xué)大綱、教學(xué)計(jì)劃、考核辦法，每一章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)重難點(diǎn)，通過了解課程介紹，讓學(xué)生掌握待學(xué)的大致內(nèi)容。構(gòu)建教材教案與網(wǎng)絡(luò)資源模塊涵蓋參考教材、自編教材（講義）、教學(xué)課件、論壇、軟件、數(shù)據(jù)庫、動(dòng)畫、文獻(xiàn)、錄像等多種學(xué)習(xí)資源，目的在于讓學(xué)生在課堂主陣地學(xué)習(xí)之外，課外學(xué)習(xí)學(xué)有所依。實(shí)際應(yīng)用模塊主要介紹一些常用的分子生物學(xué)技術(shù)，如PCR、分子克隆、核酸電泳、瓊脂糖凝膠電泳測(cè)序、DNA與RNA 提取、外源DNA轉(zhuǎn)化、體外轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、cDNA文庫構(gòu)建、藍(lán)白斑篩選和蛋白質(zhì)電泳等原理與操作方法，讓學(xué)生能真正學(xué)以致用。作品展示模塊主要介紹歷屆學(xué)生的優(yōu)秀作業(yè)、課程論文，通過榜樣示范激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。練習(xí)思考模塊提供章節(jié)總結(jié)要點(diǎn)，配以必要的練習(xí)，附上參考答案，讓學(xué)習(xí)自行檢測(cè)，提高自學(xué)效果。在線答疑模塊為師生提供了一個(gè)課外交流空間，有利調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生與老師之間的網(wǎng)絡(luò)交流討論解決了教學(xué)時(shí)間和空間的限制，使學(xué)生能夠問有所答，在學(xué)習(xí)過程中碰到的疑難問題得到及時(shí)解決，進(jìn)一步地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也激發(fā)了教師不斷提升業(yè)務(wù)水平，真正實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)。在線答疑模塊的使用也有效解決了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中師生之間交流不暢的難題，使網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)更具可行性和實(shí)用性。

總之，借助豐富的網(wǎng)絡(luò)資源開展分子生物學(xué)課程網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)具備人機(jī)互動(dòng)、師生互動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)了以人為本、自主學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，有利于突破教學(xué)時(shí)空界限和延伸課堂教學(xué)空間，有利于突出教師解惑與答疑的角色以拓展學(xué)生的思維方法，真正適應(yīng)信息化時(shí)代教育發(fā)展的要求，培養(yǎng)勤于思考、善于善思考的高素質(zhì)綜合人才。

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