段瑞君， 楊 希， 梁 健， 李長忠

(青海大學 生態(tài)環(huán)境工程學院， 西寧 810016)

模塊化教學模式(modules of employable skills，MES)出現(xiàn)于20世紀70年代，指將課程內容的知識點與相關的知識點組合起來，形成知識模塊，進一步按照程序模塊化的構想和原則設計教學內容、組合知識模塊的一種教學模式。也就是指在既定的授課原則下，將涵蓋的教學內容按照一定的標準或規(guī)則進行分解，然后組合成多個相對獨立的教學知識模塊，且各教學模塊之間還可以按照一定的規(guī)則有選擇性進行重新組合[1-2]。模塊化教學法體現(xiàn)的針對性、靈活性和現(xiàn)實性與傳統(tǒng)的教學方法相比，特點鮮明，因而越來越受到教師的關注[3]，近年來模塊化教學模式在高校生命科學領域的諸多課程的教學中得到應用，如細胞生物學、微生物學、酶工程等，進行了相關教學理論的研究和實踐的探索[4-7]，取得了較好的教學效果。

分子生物學是20世紀50年代初建立起來的一門新興學科，是在遺傳學、細胞生物學和生物化學三大學科基礎上形成的一門獨立的學科體系，分子生物學課程目前也已成為生命科學領域各專業(yè)最為基礎、最為重要、最為前沿的主干課程之一[8-9]。分子生物學傳統(tǒng)的教學模式，教學知識點繁多，沒有明確地劃分知識點模塊，未能突出課程各章節(jié)間的聯(lián)系，沒有很好地體現(xiàn)圍繞主要知識點及相關知識點的有機結合而形成相對獨立的知識整體，不利于學生對知識的掌握。我們自2003年開設分子生物學課程以來，在多年課程教學改革的基礎上[10-11]，提出了分子生物學模塊化教學模式的改革思路，取得了初步成效。

1 分子生物學教學模式的現(xiàn)狀

分子生物學屬于新興學科，教學內容的組織十分重要，且極具學科特色，特點是知識內容更新快，不僅需要參考諸多英文參考書內容，更需要隨時關注國際最新分子生物學研究成果，需要教師在授課內容上不僅注重基本的理論，同時需要不斷更新知識。另外分子生物學的研究技術應用性強，要求課程實驗在整個教學任務中占據較高比重，需要在課程講授中注重學生實驗技能和理論基礎的掌握。

目前，分子生物學課堂教學現(xiàn)狀是基本依照教材章節(jié)的順序進行講授，這種方式導致上課內容相對零散，最新前沿動態(tài)和學科發(fā)展的內容不易穿插進去，相關知識點的有機結合不明顯，從教學效果來看，學生對知識點的理解也是有限的，不能取得很好的啟發(fā)和拓展效果。

分子生物學教學改革中也報道了采用了啟發(fā)式、互動式、以問題為導向等教學方法[12-14]，這些方法的使用對教學效果的提高，具有一定的幫助，但授課內容的組織大多仍然沿用傳統(tǒng)的模式，通過教學內容知識點的有機結合和選擇組合來提高教學效果的目的尚未體現(xiàn)。

2 分子生物學模塊化教學思路

現(xiàn)代生物學各課程的教學，隨著科學技術的發(fā)展水平的提高和教育觀念的轉變，傳統(tǒng)的講授式教學不斷地向各種新的教學培養(yǎng)模式發(fā)展。分子生物學課程作為生物科學領域的核心課程，具有概念抽象、術語生僻和內容繁雜等特點，如果將課程知識點按課程結構和教學內容分解為若干個相關知識模塊，分析并構建這些知識模塊之間的關聯(lián)，使之形成一個網絡化的有機整體，不僅符合學科的發(fā)展，更有利于學生掌握、理解和應用。

基于分子生物學課程的授課內容分成理論課和實驗課兩部分，在模塊化教學改革中我們首先對理論課程建立了模塊化教學方案，即主要圍繞核酸的分子生物學內容，通過對國內外教材、教案的研究，將分子生物學理論課程分為4個知識模塊(圖1)，一是遺傳信息的傳遞(中心法則)；二是以DNA重組技術為主的分子生物學實驗技術；三是基因的表達與調控；四是分子生物學的應用與進展。

其次我們根據生命科學相關專業(yè)的特點對分子生物學實驗教學體系提出了“3+1”實驗教學體系[11]，即劃分為4個教學模塊，一是基礎性實驗；二是綜合性實驗；三是設計性實驗；四是創(chuàng)新性實驗。整個實驗體系以基因克隆操作為核心，按照實驗體系將涉及的基因克隆知識內容分為：分、切、接、轉和檢5個基本操作技術小模塊(圖1)。

簡而言之，模塊化教學首先將分子生物學教學內容的次序進行了合理調整，先基礎后綜合，符合學生對系統(tǒng)知識的認知規(guī)律。其次，突出了教學的重難點，使教學更有目的性、學習更有導向性。我們力求讓分子生物學教學從有利于學生學習的角度出發(fā)，既強調模塊內知識的緊密聯(lián)系，又注重模塊之間各知識點的相互呼應，這樣課堂教學的效果不是局限在某一個孤立的知識點，而是站在整個課程的高度對知識進行融會貫通，方便學生掌握。

圖1 分子生物學模塊化教學設置

3 分子生物學模塊化教學的實施及效果

3.1 教材的選擇

多年的教學實踐表明，選取適合本科生的分子生物學教材對于學生系統(tǒng)地掌握本學科的知識體系及最新研究動態(tài)至關重要，適宜的教材可以起到事半功倍的作用。目前我們主要選用北京大學朱玉賢等主編的《現(xiàn)代分子生物學》，它的知識體系完整，內容前沿，尤其是第四版突出強調了分子生物學研究技術和原理，在基因組學和蛋白質組學部分也擴充了一部分相關內容，這些知識點均體現(xiàn)了分子生物學的最新技術和研究成果。

3.2 分子生物學模塊化教學內容的組織

分子生物學理論教學的第一模塊“遺傳信息的傳遞”主要圍繞“中心法則”，以復制、轉錄、翻譯三大基本過程為主，兼顧染色體、DNA、基因和基因組、DNA轉座、DNA損傷與修復、DNA重組等基礎知識點。根據所選教材，主要包括3個章節(jié)內容：第二章 染色體與DNA；第三章 生物信息的傳遞(上)——從DNA到RNA；第四章 生物信息的傳遞(下)——從mRNA到蛋白質。由于其主要內容與生物化學多有重疊，可以采用雙語教學的教學方式，有效提高學生的專業(yè)英語表達能力。

第二模塊“分子生物學研究技術”主要包括核酸、蛋白質操作技術和基因功能研究技術兩部分，結合分子生物學實驗教學，以基因克隆為主。根據所選教材，主要包括2個章節(jié)內容：第五章 分子生物學研究法(上)——DNA、RNA及蛋白質操作技術；第六章 分子生物學研究法(下)——基因功能研究技術。由于課時少、內容多，主要采用分組討論準備、學生PPT制作和翻轉式教學方法，在節(jié)省課時的同時有效提高了學生的積極性。

第三模塊“基因表達與調控”為課程重點，主要包括原核基因表達調控模式和真核基因表達調控模式兩部分內容，原核基因表達調控模式以操縱子為主，主要講授乳糖操縱子和色氨酸操縱子兩大典型操縱子，真核基因表達調控模式以順式作用元件和反式作用因子為主，兼顧表觀遺傳調控、基因沉默等內容。根據所選教材，主要包括2個章節(jié)內容：第七章 基因的表達與調控(上)——原核基因表達調控模式；第八章 基因的表達與調控(下)——真核基因表達調控的一般規(guī)律。為提高學生對重點內容的認知程度，教學中主要采用動畫演示、輔以課堂練習題等多種方式來鞏固知識認知。

第四模塊“分子生物學的應用與進展”中應用部分包括基因與人類健康、基因與發(fā)育兩章內容，進展部分以基因組內容為主。根據所選教材，主要包括3個章節(jié)內容：第九章 疾病與人類健康；第十章 基因與發(fā)育；第十一章 基因組與比較基因組學。由于其教學內容涉及醫(yī)學、發(fā)育生物學等相關學科，主要采用撰寫小論文、課堂討論、結合科研等方式進行教學。

分子生物學實驗教學的第一模塊“基礎性”實驗主要通過讓學生動手練習基本的分子生物學實驗操作，結合分子生物學課程實驗，采取分項訓練的方式，對分子克隆實驗各環(huán)節(jié)(分、切、接、轉、檢等小模塊)進行單項教學，從而使學生對課堂教學內容有更為深入和細節(jié)的認識。具體實驗內容設計如下：

實驗1 分子生物學實驗基本操作

實驗2 基因組DNA提取和純度鑒定

實驗3 瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA

實驗4 聚合酶鏈式(PCR)反應擴增DNA片段

實驗5 大腸桿菌感受態(tài)細胞的制備及轉化

實驗6 質粒DNA的提取與鑒定

第二模塊“綜合性”實驗利用連貫的系統(tǒng)性實驗，開設綜合性大實驗課程，以分子克隆實驗(分、切、接、轉、檢)為主，學生從提取基因組DNA到擴增目的基因，再到構建工程菌以及重組子檢測的操作等進行連續(xù)操作，使學生將課程實驗中的單項內容串聯(lián)起來，同時掌握了成套實驗技能。

第三模塊“設計性”實驗是在前兩步的基礎之上，結合后續(xù)實驗課程，如基因工程實驗，讓學生通過查詢文獻等自行設計小實驗并對分子克隆實驗內容進行驗證，擴展對分子生物學理論的認知。

第四模塊“創(chuàng)新性”實驗為高階技能，主要針對理論知識扎實、實驗操作優(yōu)良的學生開展，可通過科研立項活動或畢業(yè)論文方式，讓一部分同學探索更深入的分子生物學研究技術。

3.3 教學方式的多樣化

根據具體模塊的教學內容運用了討論式、發(fā)現(xiàn)式、案例式等多種教學方法。例如課程組教師可通過分析課程各部分內容的特點，將教學內容劃分為學生可自學部分、適宜課堂討論部分、需要教師主講部分等多種部分，激發(fā)學生的學習興趣營造輕松、活躍的教學氛圍。

3.4 模塊化改革的教學效果

目前在我校2012—2014級生物技術、生物工程、生物制藥專業(yè)應用情況良好，2015年對本院不同班級采取模塊式教學對比，期末考核方式一致，結果表明采用模塊式教學改革方式后學生對分子生物學課程的知識掌握明顯增強，不及格率明顯降低。尤其重要的是模塊化教學改革大大激發(fā)了學生們的學習興趣和積極性，學生的綜合應用能力和實踐能力得到提升，同時學生通過積極參與相關教師的科研項目，已獲得多項國家和省級大學生創(chuàng)新項目，充分體現(xiàn)了教學改革效果。

4 展望

在具體的分子生物學教學過程當中，應當圍繞最終的教學目的，強調教學模塊的相對獨立性和相互間的聯(lián)系，使課程理論講授變得松緊適度和通俗易懂，充分激發(fā)學生的學習主動性，讓學生樂在其中，快速接受專業(yè)觀點。同時加強相關模塊之間教學內容的呼應，鞏固和提高學生學習能力，通過有機地綜合利用各個模塊，實現(xiàn)學生對分子生物學相關研發(fā)和應用的認識與掌握。總而言之，模塊化教學不僅可以調動學生的積極性，又能夠充分發(fā)揮學生的創(chuàng)造性，讓學生形成分子生物學學科完整的認知結構體系。

從整體上來看，逐步轉變分子生物學教學理念，建立科學的分子生物學模塊化教學模式，通過完善分子生物學課程體系，加大分子生物學課程群建設力度，促進教學方式變革，改變課程考核方式，注重分子生物學的實用性，充分調動學生自主學習分子生物學的興趣，培養(yǎng)學生良好的分子生物學科研素質，將進一步滿足分子生物學發(fā)展對大學研究型人才的需求，輸送高質量的高校畢業(yè)生。

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