蒙姣榮 李界秋
摘要?分子生物學(xué)研究技術(shù)是廣西大學(xué)植物保護(hù)專業(yè)碩士研究生的專業(yè)學(xué)位課程。分析了植保專業(yè)研究生掌握分子生物學(xué)知識的現(xiàn)狀,在此基礎(chǔ)上闡明該課程的體系、教學(xué)方法及成績評價體系,并指出課程教學(xué)過程中存在的問題及其對策,為推進(jìn)和提高研究生分子生物學(xué)研究技術(shù)課程的教學(xué)水平提供借鑒。
關(guān)鍵詞?分子生物學(xué);研究技術(shù);植物保護(hù)專業(yè);課程構(gòu)建
中圖分類號?S-01文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號?0517-6611(2018)33-0130-02
分子生物學(xué)是一門從分子水平研究生命現(xiàn)象、本質(zhì)、活動及其規(guī)律的科學(xué),其研究方法和技術(shù)已廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)各類專業(yè)的教學(xué)和科研工作中, 部分國內(nèi)外院校也將分子生物學(xué)作為研究生的必修或選修課程[1-3]。2015年起廣西大學(xué)將分子生物學(xué)研究技術(shù)列為農(nóng)學(xué)院植物保護(hù)專業(yè)碩士研究生的專業(yè)學(xué)位課程,旨在通過該課程的教學(xué)使學(xué)生掌握分子生物學(xué)研究技術(shù)相關(guān)理論知識和實(shí)踐技能,為今后利用分子生物學(xué)研究技術(shù)進(jìn)行畢業(yè)論研究及相關(guān)科研工作奠定基礎(chǔ)。筆者連續(xù)3年承擔(dān)了分子生物學(xué)課程的主講任務(wù),構(gòu)建了其課程體系,并在實(shí)踐過程中不斷優(yōu)化。筆者介紹課程構(gòu)建的思路及主要的教學(xué)方法,以期為從事分子生物學(xué)教學(xué)工作的同行提供參考,共同提高研究生的分子生物學(xué)及相關(guān)課程的教學(xué)水平。
1?植保專業(yè)研究生掌握分子生物學(xué)知識的現(xiàn)狀
分子生物學(xué)研究技術(shù)是本學(xué)位點(diǎn)新開設(shè)的課程,為了解學(xué)生的先修課程及其對一些基本概念的理解程度,以便在備課時更加有的放矢,在正式上課之前,筆者均進(jìn)行一次問卷調(diào)查。在先修課程方面,詢問學(xué)生在入學(xué)前是否選修過分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、分子遺傳學(xué)和基因工程或基因工程原理等相關(guān)課程;在基本的概念方面,主要涉及“基因、基因組、基因工程、蛋白組、轉(zhuǎn)錄組、基因編輯、載體、復(fù)制、分子克隆、分子標(biāo)記”的基本含義;在基本實(shí)驗(yàn)操作方面,主要了解學(xué)生是否接觸過DNA的酶切、DNA的連接、DNA的轉(zhuǎn)化 、感受態(tài)細(xì)胞的制備、總DNA的提?。ㄖ参?、動物或微生物)、質(zhì)粒DNA的提取、瓊脂糖凝膠電泳、總RNA的提取、反轉(zhuǎn)錄及PCR技術(shù)等基本分子生物學(xué)研究技術(shù)。調(diào)查結(jié)果顯示,3屆75名學(xué)生中,能夠準(zhǔn)確或較準(zhǔn)確回答上述概念的學(xué)生僅有8人(占比達(dá)9.0%);除2名學(xué)生了解并操作過上述相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)外,僅有5位同學(xué)了解超過3項(xiàng)的相關(guān)技術(shù)。2016—2017年補(bǔ)充了2016年廣西高考理綜卷中與基因工程原理相關(guān)的測試題,涉及同尾酶、啟動子、T4連接酶等方面的知識,能夠正確回答其中2個問題以上的同學(xué)也是寥寥無幾(2016級2名和2017級各3名)。此外,為了解學(xué)生對該門課程的學(xué)習(xí)意愿及其對當(dāng)前與分子生物學(xué)研究技術(shù)相關(guān)熱點(diǎn)問題的了解情況,設(shè)計了3道問答題,“你是否支持轉(zhuǎn)基因技術(shù),你所了解的轉(zhuǎn)基因制品有哪些(舉出2個轉(zhuǎn)基因制品或品種的例子,農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域或工業(yè)領(lǐng)域均可)”“美籍華裔錢永健教授于2008年獲得諾貝爾化學(xué)獎,他的主要貢獻(xiàn)是什么”和“你期望從分子生物學(xué)研究技術(shù)課程中學(xué)到哪些知識,認(rèn)為該課程有必要開設(shè)實(shí)驗(yàn)課嗎”。調(diào)查結(jié)果顯示,僅有少數(shù)同學(xué)能舉出1~2個轉(zhuǎn)基因制品的例子,而對于錢永健教授的研究工作,僅有一位同學(xué)提到“與發(fā)光蛋白質(zhì)有關(guān)”,多數(shù)同學(xué)對上述問題答不出個所以然,只能答曰“不了解”。大多數(shù)同學(xué)課程學(xué)習(xí)具有較強(qiáng)烈的意愿,但由于分子生物學(xué)理論知識相對缺乏,并不能提出明確的相關(guān)技術(shù)名稱或內(nèi)容。
由于不同學(xué)校本科課程設(shè)置的差異以及辦學(xué)條件的限制,大多數(shù)學(xué)生分子生物學(xué)的理論知識均較薄弱,缺乏實(shí)踐操作的經(jīng)歷。此外,由于知識面及關(guān)注度具有局限性,有的同學(xué)對分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用有很大誤解,甚至認(rèn)為轉(zhuǎn)基因技術(shù)是“邪惡的”?;谝陨显?,合理的課程體系及恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方式,同時配合合理的成績評價體系,才能最大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,最終獲得較好的教學(xué)效果,達(dá)到課程設(shè)置的要求。
2?課程體系的構(gòu)建
分子生物學(xué)研究技術(shù)課程包含理論課教學(xué)、實(shí)驗(yàn)課教學(xué)和前沿研究(或?qū)n}報告)3部分。在理論教學(xué)方面,依據(jù)課前問卷調(diào)查結(jié)果,在保證課程內(nèi)容完整性和連續(xù)性的基礎(chǔ)上,優(yōu)化理論教學(xué)內(nèi)容,既保證基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)理解相關(guān)研究技術(shù)理論知識,又能讓學(xué)生了解本學(xué)科的前沿理論與技術(shù),啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維,拓寬學(xué)生的知識面。每一章的內(nèi)容包含基礎(chǔ)知識、主要內(nèi)容和延伸閱讀等,其中基礎(chǔ)知識部分講授相關(guān)技術(shù)的基本原理,通常課前提問,依據(jù)同學(xué)的回答進(jìn)行補(bǔ)充糾正,以介紹基本概念為主,增加必要的基礎(chǔ)知識點(diǎn)或一些技術(shù)發(fā)明過程中的思路,幫助基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)理解技術(shù)要點(diǎn),或啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思路;延伸閱讀以引導(dǎo)文獻(xiàn)閱讀為主,并介紹一些較好的綜述性論文及一些原創(chuàng)性研究論文,增進(jìn)學(xué)生對課程內(nèi)容的理解,并了解相關(guān)技術(shù)在本學(xué)科中的應(yīng)用思路。
實(shí)驗(yàn)課教學(xué)則是在課程結(jié)束選擇周末或晚上的空閑時間完成,加強(qiáng)學(xué)生對課程內(nèi)容的理解和應(yīng)用能力。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及瓊脂糖凝膠電泳、核酸的提取(含質(zhì)粒DNA提?。⒎崔D(zhuǎn)錄、PCR、DNA連接與轉(zhuǎn)化、重組蛋白的誘導(dǎo)表達(dá)和SDS-PAGE 電泳等,以綜合性實(shí)驗(yàn)的形式構(gòu)建,讓學(xué)生更好構(gòu)架課程的知識體系并能應(yīng)用于今后的研究工作中。
由于分子生物學(xué)知識發(fā)展快,新的研究熱點(diǎn)和前沿的知識更新快,課程知識體系也需要不斷的補(bǔ)充和更新,課程教學(xué)中充分利用任課教師在進(jìn)行課題申報等科研活動中獲得的前沿研究進(jìn)展,以專題報告的形式給學(xué)生介紹相關(guān)內(nèi)容,或者在給學(xué)生引導(dǎo)文獻(xiàn)閱讀時適時介紹,同時時刻關(guān)注學(xué)校學(xué)術(shù)報告通告, 有校內(nèi)外專家進(jìn)行大型匯報會時,督促學(xué)生積極參與,及時了解本專業(yè)及相關(guān)學(xué)科在分子生物學(xué)研究領(lǐng)域的最新動態(tài)和研究手段, 拓寬學(xué)生視野, 提高學(xué)習(xí)興趣。
3?多種教學(xué)方式相結(jié)合,提高教學(xué)質(zhì)量
3.1?將科研成果融入課程教學(xué),確保課程內(nèi)容的前瞻性
科研與教學(xué)是高校培養(yǎng)師生創(chuàng)新能力的基本過程,高質(zhì)量的教學(xué)是基礎(chǔ)知識與前沿科學(xué)研究的有機(jī)結(jié)合[4],科學(xué)研究的前沿進(jìn)展和研究成果可為課程教學(xué)內(nèi)容的充實(shí)和更新提供豐富的教學(xué)資源[5]。在課程教學(xué)中堅持將科研成果融入課程教學(xué)的各個環(huán)節(jié),確保學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識的基礎(chǔ)上,及時了解前沿研究技術(shù),確保課程內(nèi)容的前瞻性。
在課堂理論教學(xué)方面,將科研立項(xiàng)及論文寫作過程中查閱到的前沿研究及時補(bǔ)充到課堂授課內(nèi)容中。如申報“與病毒互作寄主基因功能研究”時,需要全面了解當(dāng)前進(jìn)行植物基因功能研究所涉及的研究技術(shù)或方法及其優(yōu)缺點(diǎn),因此在講授“基因功能研究策略”時,除介紹反義RNA技術(shù)和RNAi技術(shù)等早期使用的一些經(jīng)典方法,同時將近年新發(fā)展并得以廣泛應(yīng)用的基因編輯技術(shù)如CRISPR/Cas9技術(shù),加以介紹,在講授其原理的同時,將查閱到的文獻(xiàn)推薦給學(xué)生,讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)拓寬知識面并提高其文獻(xiàn)閱讀能力。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐在分子生物學(xué)研究技術(shù)課程教學(xué)方面極為重要,科研成果在該課程的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中的促進(jìn)作用尤為突出,主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)材料的儲備及實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容的構(gòu)建。筆者近年主要研究桑樹脈帶病毒的致病機(jī)制,搜集保存有桑樹脈帶病毒的全長基因組克隆及多種原核表達(dá)載體。課程利用該項(xiàng)目相關(guān)的成果及材料構(gòu)建以“桑樹脈帶病毒N蛋白原核表達(dá)載體的構(gòu)建”為題的綜合性實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及多種分子生物學(xué)基本實(shí)驗(yàn)技能,包括瓊脂糖凝膠電泳、植物總RNA的提取、反轉(zhuǎn)錄、PCR、DNA連接與轉(zhuǎn)化、質(zhì)粒DNA提取、重組質(zhì)粒的鑒定、重組蛋白的誘導(dǎo)表達(dá)和SDS-PAGE 電泳等,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容既獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)。此外,桑樹脈帶病毒是危害桑樹的一種重要病毒,在自然條件下可能依靠昆蟲進(jìn)行傳播[6]。所選實(shí)驗(yàn)材料與植物保護(hù)一級學(xué)科的植物病理學(xué)和農(nóng)業(yè)昆蟲學(xué)專業(yè)等都有聯(lián)系,對提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果發(fā)揮了積極作用。
3.2?充分利用網(wǎng)絡(luò)資源,引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)
隨著現(xiàn)代化教育的發(fā)展及各院校教育環(huán)境的改善,網(wǎng)絡(luò)課程課程資源極為豐富,同時平板電腦和智能手機(jī)已得到高度普及,充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源已成為提高課程教學(xué)效果的主要途徑之一[7-8]。在課程教學(xué)過程中,給學(xué)生提供分子生物學(xué)教學(xué)資源數(shù)據(jù)庫、在線分析工具等的網(wǎng)頁等,一方面讓學(xué)生可以隨時隨地進(jìn)行學(xué)習(xí),另一方面讓學(xué)生自主學(xué)習(xí),補(bǔ)充完善分子生物學(xué)的知識體系,全面提升課程學(xué)習(xí)效果。
3.3?引入社會熱點(diǎn)問題的討論,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
多數(shù)學(xué)生對社會熱點(diǎn)問題具有濃厚的興趣,如果把熱點(diǎn)問題引入教學(xué)環(huán)節(jié),組織學(xué)生開展課堂討論,可以讓學(xué)生在爭辯中理解科學(xué)知識并中掌握理論精髓[9]。轉(zhuǎn)基因技術(shù)是關(guān)鍵的分子生物學(xué)研究技術(shù)之一,隨著轉(zhuǎn)基因生物商品化的迅速發(fā)展與應(yīng)用,轉(zhuǎn)基因生物及其安全性已逐漸成為社會普遍關(guān)注的焦點(diǎn)[9]。但公眾對于轉(zhuǎn)基因生物及其安全性缺乏基本的了解,所持的態(tài)度較消極[10]。2015年,中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于加大改革創(chuàng)新力度加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的若干意見》,在“強(qiáng)化農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新驅(qū)動作用”中提到,“加強(qiáng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)研究、安全管理、科學(xué)普及”,明確提出了“要加強(qiáng)轉(zhuǎn)基因科學(xué)普及”。為了讓學(xué)生客觀地看待轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品,正確面對轉(zhuǎn)基因生物安全性的爭議,正確了解生物安全相關(guān)法規(guī)和政策,在講授“轉(zhuǎn)基因生物安全”的內(nèi)容后,發(fā)起題為“你支持轉(zhuǎn)基因技術(shù)并接受轉(zhuǎn)基因食品嗎,說出你的觀點(diǎn)及理由”的討論課。依據(jù)自己查閱的文獻(xiàn)及其他同學(xué)展示的證據(jù),學(xué)生均表示通過課堂討論課,對轉(zhuǎn)基因生物的優(yōu)缺點(diǎn)及其在植保領(lǐng)域中的應(yīng)用有了更加深刻的認(rèn)識,并進(jìn)一步了解到目前在社會上關(guān)于轉(zhuǎn)基因技術(shù)的說法哪些是謠言,哪些是真相,增進(jìn)了同學(xué)們對“轉(zhuǎn)基因生物安全”這一章節(jié)內(nèi)容的理解。此外,原先表示轉(zhuǎn)基因技術(shù)是“邪惡”的同學(xué)也轉(zhuǎn)變了最初的想法,對進(jìn)行轉(zhuǎn)基因方面的科普和宣傳具有積極的意義。
4?建立合理的學(xué)生成績評價體系
通過理論考試、實(shí)驗(yàn)報告(含實(shí)驗(yàn)操作)、實(shí)驗(yàn)記錄和出勤率等對學(xué)生進(jìn)行多方面考核與評價。理論考試主要考核學(xué)生對基本概念及原理理解及應(yīng)用情況,是學(xué)生在實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的理論依據(jù),占40%;考試設(shè)置開卷考試和閉卷考試兩大類型,閉卷考試部分重點(diǎn)考核學(xué)生對基本概念的理解并要求熟記,而開卷考試部分,重點(diǎn)考核學(xué)生對研究技術(shù)的應(yīng)用,以實(shí)驗(yàn)設(shè)計題為主。實(shí)驗(yàn)報告以綜合實(shí)驗(yàn)報告的形式提交,重點(diǎn)考核學(xué)生整理、歸納實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)/結(jié)果以及分析問題和解決問題的能力,占35%??茖W(xué)
研究記錄是科研工作中極為重要的檔案資料,在分析科研實(shí)踐中的成敗得失、進(jìn)行科研工作的歸納和總結(jié)以及提供科研重復(fù)的依據(jù)等方面均具有重要意義,也是預(yù)防學(xué)術(shù)不端和解決學(xué)術(shù)爭端的重要依據(jù),因此,將撰寫規(guī)范實(shí)驗(yàn)記錄納入實(shí)驗(yàn)課考核內(nèi)容,要求學(xué)生認(rèn)真撰寫實(shí)驗(yàn)記錄,力求做到“原始性、及時性、完整性、系統(tǒng)性和客觀性”,以培養(yǎng)學(xué)生良好的科研習(xí)慣,占15%。“沒有規(guī)矩,何以成方圓”,為了培養(yǎng)學(xué)生良好行為規(guī)范和責(zé)任感,嚴(yán)格執(zhí)行考勤制度并納入期末考核,占10%。3年來,嚴(yán)格執(zhí)行上述評價體系,對課程教學(xué)起到了巨大的促進(jìn)作用,教學(xué)效果良好。
5?存在的問題及對策
通過課程的學(xué)習(xí),多數(shù)學(xué)生均對分子生物學(xué)基本概念有了較深入的了解,對相關(guān)研究技術(shù)原理也有較深刻的認(rèn)識,也掌握了基本的實(shí)驗(yàn)技能,達(dá)到課程學(xué)習(xí)的要求。但由于有些分子生物學(xué)概念比較抽象,短時間內(nèi)難于理解,嚴(yán)重影響部分學(xué)生對課程內(nèi)容的理解及應(yīng)用。今后教學(xué)過程中注意引導(dǎo)分子生物學(xué)基礎(chǔ)知識較薄弱的研究生,充分利用網(wǎng)絡(luò)資源,自行學(xué)習(xí)分子生物學(xué)基本的概念原理并進(jìn)行必要的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn),讓他們通過網(wǎng)絡(luò)自學(xué),對分子生物學(xué)基礎(chǔ)知識有直接感知并最終能通過該課程的學(xué)習(xí)真正理解分子生物學(xué)研究技術(shù)并加以應(yīng)用。同時,由于課程安排課時少,多數(shù)實(shí)驗(yàn)課操作需要利用周末或晚上的空閑時間完成,加上基礎(chǔ)薄弱及其他課業(yè)比較繁重等方面的原因,學(xué)生并不能全身心投入,部分學(xué)生甚至在實(shí)驗(yàn)課中充當(dāng)看客走過場,通過參考其他學(xué)生可以寫出較為漂亮的實(shí)驗(yàn)報告,卻不能完全了解實(shí)驗(yàn)原理,因而不能在隨后的畢業(yè)論文研究中自如運(yùn)用相關(guān)技術(shù)。此外,由于針對研究生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)投入相對較少,本學(xué)科僅有少量分生生物學(xué)研究相關(guān)的儀器設(shè)備,但數(shù)量少且不齊全,遠(yuǎn)未達(dá)到開設(shè)研究生分子生物學(xué)研究技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)課的基本要求。盡管在課程教學(xué)過程中盡量整合并充分利用植保專業(yè)教師通過科研經(jīng)費(fèi)購置的儀器設(shè)備,完成了課程設(shè)置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,但由于儀器的數(shù)量少且存放位置不集中等方面的原因,影響了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課效率,也直接影響了課程的教學(xué)效果。今后,將在植物保護(hù)一級學(xué)科建設(shè)的過程中爭取更多的經(jīng)費(fèi),力爭建立研究生的分子生物學(xué)研究技術(shù)儀器平臺,為一流學(xué)科研究生的培養(yǎng)提供支持和基本保障。
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