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【關鍵詞】醫學;高等院校;中醫專業;醫學分子生物學;教學;實踐
1教材的選擇
教材是體現教學內容和教學方法的知識載體,也是教師授課的重要依據和學生學習知識的工具,因此選擇合適的教材是教學過程中非常重要的環節。在開設中醫學專業醫學分子生物學課程時,我們選擇了供中醫藥類專業使用,由唐炳華,王繼峰主編,中國中醫藥出版社出版的《醫學分子生物學》作為教材。該教材承接醫學院校生物化學的教學內容,深入和系統地介紹分子生物學的理論、技術和應用,注重與基礎醫學和臨床醫學的結合,符合中醫學專業學生醫學分子生物學教學的實際情況,增強了教學效果。分子生物學是一門現代生命科學領域中的前沿性學科,新知識、新理論、新技術層出不窮,發展成果日新月異。因此如何借助現代化的教學設施將基礎性的教材內容與最新研究成果的補充增添內容融為一體,是教學改革的主要內容[5]。近年來,以新一代基因測序技術為代表的高通量分析技術,極大地推動了分子生物學的發展,組學以及大數據分析的技術手段為分子生物學的研究提供了更豐富的信息和更廣闊的視野。這使得現有的教材出現了一定的滯后性,我們根據長期教學和科研工作的經驗體會,編寫了針對高等醫學院校學生醫學分子生物學的專業授課為明確對象的《醫學分子生物學》教材。本教材在突出前沿和實用為原則的前提下,縮減了同類教材中普遍出現的與技術細節相關的大篇幅內容,而對理論和原理部分進行了擴展與強化;注重討論與疾病和臨床案例或相關問題的聯系;根據對分子生物學發展趨勢的把握,嘗試了對系統生物學等前沿領域的介紹[1]。目前,該教材已經在本校醫學各專業使用了近1年,取得了良好的教學效果。
2教學內容的優化
醫學分子生物學課程的概念抽象,內容繁多、新概念、新技術及新進展不斷涌現。在有限的學時內,合理安排教學內容、根據學生專業的特點優化教學內容、注重理論知識及技術相互滲透,并兼顧新知識的傳授,是取得良好教學效果的關鍵。配合新教材的內容,重新修訂了大綱和教案,精選了7個專題,以“基因與基因組”,“基因組穩定性與DNA損傷修復”,“基因表達的表觀遺傳調控”作為學生學習分子生物學理論知識的基礎;隨后通過“基因結構分析的基本方法”,“基因克隆與基因體外表達”介紹多項分子生物學中重要的實驗技術;與醫學緊密聯系的“腫瘤分子生物學”;包含近年來分子生物學前沿知識的“生物組學與研究方法”。確保課程內容既豐富全面,涵蓋基本理論與基本技術,又避免重復,還具有前沿性。
3教學方法的多樣性
醫學分子生物學課程的特點決定了必須采用靈活多樣的教學方法才能達到良好的教學效果。
3.1利用多媒體教學的優勢
醫學分子生物學課程中有很多需要掌握的概念、原理和技術,傳統教學模式會導致學生感覺學習枯燥,不能深刻理解概念,缺乏學習興趣。相較于以往傳統的板書教學,多媒體形式更靈活、內容含量更豐富,可以通過幻燈片、動畫、視頻等更加直觀形象地呈現,利于學生在有限的時間內獲得更多的信息量[6]。例如在講授聚合酶鏈式反應(PCR)技術的基本原理時,僅有文字描述,甚至示意圖都不能讓學生很好的理解PCR技術是如何把目的基因擴增至100萬倍的,在講解原理后配合PCR擴增的多媒體動畫,生動形象的展示PCR在每一輪循環中DNA新鏈合成的過程,數目變化,最終是如何達到100萬倍的。這樣就使抽象的理論知識變得具體化,加深了學生對概念的理解和記憶,提高了學習興趣。
3.2注重學生知識體系的建立
分子生物學的理論知識與基礎醫學各個學科如生理學、微生物學、免疫學、病理學、藥理學以及臨床各學科都有廣泛的聯系,相互交叉與滲透。所以要透徹理解分子生物學的理論精髓,必須將這些相關學科的基本原理有機地貫穿到相應的原理和概念中去。在醫學分子生物學教學過程中注重之間的相互聯系,例如核酸分子雜交技術涉及生物化學課程中講過的核酸分子重要的特性即:核酸的變性和復性。我們在講授核酸分子雜交技術之前會帶著學生復習核酸分子變性和復性的概念,然后引出核酸分子雜交的概念,再進入核酸分子雜交技術的介紹。這樣既鞏固了學生已有的知識,又由淺入深地理解和掌握了新知識,使學生的知識體系跨越學科的界限相互聯系在一起。
3.3突出分子生物學技術在中醫藥學研究中的應用
近年來,運用分子生物學相關知識與技術研究中醫學已經在國內外廣泛開展,目前的研究成果多集中在中醫基礎理論、中醫辨證論治學說、中藥臨床應用、中醫臨床研究等方面,對推動中醫理論向現代化邁進有著重要的意義[7]。中醫藥專業學生的生物學知識背景相對薄弱,因此在教學過程中需要考慮到學生的知識體系、興趣以及中醫藥專業人才的培養需求,針對性的進行講授[8]。在給中醫專業的學生講授醫學分子生物學課程的過程中,我們注意在醫學分子生物學理論和實驗技術的講解過程中穿插中醫藥研究中實際案例,如在講解限制性長度多態性(RFLP)技術時,引入科學家利用PCR和RFLP技術作為分析手段對黃芪亞族和甘草亞族親緣關系的研究。在講解人類基因組學和蛋白質組學的研究成果時,介紹利用蛋白芯片技術來鑒定中藥品質、分析中藥成分;利用基因芯片技術研究中藥治療前后疾病相關基因位點的變化,篩選中藥作用靶點。一方面激發學生的學習興趣,開拓了視野,另一方面讓學生認識到學習和掌握分子生物學理論和技術的重要性。
4提高學生的綜合素質
時代的發展對分子生物學教學不斷提出新要求,對專業人才知識結構和能力素質也提出了新標準,迫切需要培養創新型高素質人才[9]。因此,針對當前中醫專業學生的特點,培養學生在基礎研究、臨床實踐中應用醫學分子生物學知識分析問題、解決問題的能力,可以為今后學生科研選題或從事這方面的工作打下良好基礎。此外,我們還鼓勵有能力的學生閱讀相關英文專業書籍、和專業文獻;參加海內外相關領域專家所做的學術報告,增加學習興趣和熱情。
1.基本概念很重要
分子生物學中有很多名詞會讓初學者感到不可理喻,有的學生即使對其有專業感覺也很難把它說清楚,這直接導致學生分子生物學學習障礙的產生。所以老師要做的第一件事就是向學生教授概念,澄清概念和鑒別概念。(1)教授概念如果這個概念是學生在其他科目中沒有接觸到的全新概念,老師就需要對其給出一個鮮明準確的定義,這點是每個老師都應該做到的,比較常規,此略。(2)澄清概念主要指的是幫助學生理順概念間的相互關系。例如:染色體,染色質,核小體,螺線管,超螺線管,DNA(RNA),蛋白質這一組名詞,我們應該掌握他們的內在聯系。染色體是由DNA(RNA)和蛋白質組成的。染色體的基本組成單位是核小體,一個個核小體成串排列在染色質細絲上。核小體是DNA(RNA)纏繞在八聚體蛋白被壓縮成1/7的結果,核小體纏繞成螺線管又壓縮了1/6,進一步壓縮成1/40的超螺線管,超螺線管再壓縮到1/5成為染色單體。可以看到染色體,染色質,核小體,螺線管,超螺線管的組成都是DNA(RNA)和蛋白質,只不過在不同情況下存在不同形態而對應不同名稱而已。對于很多同學來講,這種概念的澄清是非常必要的。(3)鑒別概念剛才說的是同一物質不同形態的名稱問題,這里指的就是完全一樣的內涵對應不同名字的問題。例如:在真核生物基因表達調控內容中,通用型轉錄因子與一般輔助因子,同源域與同源盒等等,雖然說法不同但表示相同的內容。這些情況如果老師對學生缺乏交待,會造成大部分學生概念認識上的混亂。如果在分子生物學授課過程中能夠使學生對基本概念有一個清晰明確地認識,后續的教學任務才有望順利完成。
2.建立知識體系
以比較權威的分子生物學教材——北京大學教授朱玉賢的《現代分子生物學》——為例,分子生物學的教學內容分以下章節:染色體與DNA;從DNA到RNA;從mRNA到蛋白質;分子生物學研究法;原核基因表達調控模式;真核基因表達調控規律;疾病與人類健康;基因與發育;基因組與比較基因組學。分子生物學的核心基礎知識集中體現在前六部分,后面內容更多的是前面知識的綜合運用。當課程進行到真核基因表達調控規律一般內容的時候,筆者會幫助學生回首前面的所有內容,并將其納入到此為止揭示出的理論框架中來,即真核基因表達調控的核心內容是順式作用元件與反式調控因子之間相互作用的過程。這說明什么呢?DNA經過轉錄和翻譯生成蛋白質,真核基因表達調控是蛋白質因子與DNA序列間作用,原核生物雖以操縱子為模型來講述其調控過程,但實際上也是通過蛋白質因子與DNA的作用來完成的。雖然真核生物與原核生物各個方面存在很多不同,但我們看到了其大同的一面,這樣我們就可以把有關DNA,蛋白質以及一切從不同角度對真原核生物表達調控進行描述或分類的內容都鑲嵌到這個框架相應的位置上。如果學生做到了這一點,他會有豁然開朗,別有洞天之感,分子生物學理論學習道路上的一切陰霾就此消散。至于基因治療,發育生物學,免疫學等是在此基礎上結合其他課程內容,對分子生物學知識的綜合運用,研究方向相對獨立,只要學生有了前面的知識框架基礎,再來看這些內容,會多少找到用公式原理解應用題的感覺。在筆者的分子生物學理論教學過程中,一直把知識體系的建立放在重中之重的位置,這比要求學生掌握很多細節知識更重要。
3.培養學生用哲學方式看問題
關鍵詞:分子生物學;教學改革;經驗介紹
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)31-0176-02
分子生物學主要研究DNA的復制、轉錄、蛋白質的翻譯及其相關調控規律的學科,它是高等學校生物相關專業開設的核心課程之一。雖然分子生物學是近二十年才被寫入高校生物類及相關專業本科及研究生培養大綱,但是分子生物學已成為生物類等很多專業的核心專業課程之一。分子生物學理論和實驗結合最緊密的課程之一,不但是生物科學和其他生物技術專業的基礎課,而且廣泛應用于生命科學實驗的各個領域。分子生物學這門課程內容繁雜,微觀概念繁多,并且其理論體系演變發展很快,也對其課程教學帶來了巨大的挑戰。
筆者長期從事分子生物學課程的理論和實驗技術的教學工作。在教學過程中,結合該課程微觀概念繁多、抽象性強等特點,從教材的選用、內容、以及教學方法等幾個方面進行了探索研究,并取得了一些成效。以下對教學改革的幾點措施以及體會和認識進行具體的描述。
一、精心選擇有關教材和參考書
教材是學生“學”和教師“教”的過程中的基本資料,市面上關于分子生物學的教材十分多。由于分子生物學所包涵的知識面十分廣,在編寫教材時有不同的側重點,因此選用一本合適的教材十分重要。通常要求教材既能涵蓋分子生物學基本概念與基礎知識,同時又能反映學科的發展動態,體現學校的辦學特色。分子生物學是我校較早實行雙語教學的課程之一,根據學生的實際水平選擇了科學出版社影印出版的英國經典分子生物學教材《Molecular Biology》(Turner)。本教材按主題,采用言簡意賅的語言和簡明清晰的圖表,系統概括了分子生物學的核心內容、主要技術及前沿動態。而且,此教材有中文譯本,可以幫助學生快速準確獲得信息,十分適合作為雙語課程的教材。
二、優化教學內容
由于目前大多數生物學課程,如遺傳學、生物化學、細胞生物學等都進入了微觀分子時代,因此均增加了蛋白質、核酸、基因表達調控等基礎知識的講解。這使得學生對開設在高年級的分子生物學有一些似曾相識的感覺。這雖然有助于學生對分子生物學的理解,但是也會使學生感覺好多內容是對前面的復習,出現厭學情緒。針對這種情況,我們邀請遺傳學、生物化學、細胞生物學等可能涉及分子生物學內容課程的主要負責人,認真討論,優化了各自的教學大綱,在保證課程內容完整性的前提下,盡量壓縮分子生物學的相關內容。對于教學過程中,生物化學、遺傳學和遺傳學中必須出現的分子生物學內容,如蛋白質核酸的結構與組成,采用分組討論的方式進行自學,調動學生的學習積極性,因勢利導,使學生對所學知識能夠更加理解,對所學知識的記憶和理解能夠進一步加深,為以后對相關知識點的學習打下良好基礎。與此同時,這既節約了教學時間,又不會再出現與遺傳學和生物化學有相同內容的重復教學問題。這樣,一方面對分子生物學的教學重點進行了明確,另一方面又突出了分子生物學的教學特點,即以遺傳學和分子生物學為基礎,保證了教學課程的系統性和完整性。
三、合理使用多媒體課件
分子生物學理論課教學內容多,而且抽象,因此學生很難熟練掌握和理解。另外,分子生物學又有著很強的技術性。其原理十分復雜、難度高,很難進行試驗操作且成本很高,這樣可以利用教學課件中的相關圖像及動畫來進行演示,提高學生的學習興趣。教師還可根據學生的個性特點以及接受能力來選擇合適的多媒體課件配合內容的講解,文、聲、圖、像并茂的新聞課件能夠從多個角度分層次地展現教學內容,使學生更加容易理解相關知識,從而提高教學質量。美觀清晰的多媒體界面,逼真的動畫模擬更加方便教師在教學過程中的使用。通過多媒體向學生提供信息,是對學生進行多種感官的綜合刺激,在獲取信息的過程中,學生通過聽覺、視覺等多方面的并用,更加容易使學生在學習中進行想象和創新,提高學生的學習積極性和創新能力。
但是,在教學過程中使用多媒體時,應注意它只是一種教學手段,是為教師的教和學生的學服務的。教師不能一味地讓學生時刻跟著多媒體,只是做一個多媒體的操作員。所以,在多媒體教學過程中,教師要把多媒體當一種教學輔助手段,同時要注意給學生思考和討論的機會和時間,培養學生的創新思維,重視學生的主體地位。
四、剖析經典實驗
分子生物學是所有生物學學科相關課程中,最注重實驗研究的課程之一。目前,現代分子生物學的理論發展的過程,實際上是前人大量實驗發現的科學闡述集合,比如轉座子的發現、RNA干擾現象及其機制的發現等。這些設計巧妙的實驗,有著嚴謹的論述,其中的一些研究方法如今仍然在分子生物學的研究中廣泛應用,如RNA干擾。這些經典實驗過程本身就是一個科學故事,在很大程度上提高學生對相關領域的興趣,其實驗設計可以啟發學生尋找解決問題的方法,也可以幫助學生在專業課程的學習中了解研究方法,從而加深對相關理論知識的理解和掌握。
同時,分子生物學本身仍在不斷地完善當中。相關的知識內容、發現和研究方式方法日新月異。如對非編碼RNA的研究已經成為目前對分子生物學進行研究的特點。將用故事的相識對非編碼RNA的研究歷史進行講述,進而采用啟發的方式對學生進行引導,討論在研究中對這一作用的應用。這樣的起發過程,可以增加學生對現代生物學研究中理論與技術相互促進發展的理解,激勵他們對已學知識的充分思考,建立基礎研究與社會應用之間的聯系,提高學生的創新能力和學習積極性。
五、利用科研實例剖析重點難點問題
分子生物學雖然理論很高深,但是它卻被廣泛應用于各種領域。特別值得一提的,如今各高校的教師有著較高的學歷和豐富的科研經歷,能夠在教學過程中融入實際的科研案例。在教學中對書本知識進行傳授的同時,為學生講解講授一些在實際工作中應用理論知識的實例,對學生知識的靈活運用能力的提高有很大幫助,可以為他們今后的工作和實踐奠定基礎。從課堂教學效果來說,有助于激發學生的學習積極性,并增強他們對重點知識的掌握理解。除此之外,也有助于提高學生對所學知識的應用能力,為以后的工作和實踐奠定基礎。
如可能的話,教師可以介紹自己研究團隊的一些有趣的研究。比如筆者所在的團隊,是搞泌乳調控機制的研究的。首先,向學生簡單介紹研究泌乳調控機制的背景(泌乳對母親和嬰兒的重要作用)。我們在研究過程中發現一個小RNA對泌乳調控有重要作用,它可以影響乳蛋白的合成。進一步向學生介紹這個實驗的設計思路,研究過程中所采用的試驗方法。這種講解,可以使學生對小RNA有深刻的印象,大大激發他們的科研興趣。
六、實行雙語教學
分子生物學,可以說是發展最快的生物學領域,因此分子生物學課程內容相應地也在迅速更新。大多數分子生物學的新發現,主要以英文論文形式發表在各種期刊雜志及其他媒體上。這要求教師不光要給學生講授分子生物學的理論內容,同時還要培養學生通過英文雜志媒體了解、掌握分子生物學的前沿進展。雙語教學在分子生物學教學過程中體現了很大的優勢。我校分子生物學課程組自2004年起開始了雙語教學的嘗試,積累了一些經驗。首先,在教材方面,我們選用了內容簡潔的英國經典分子生物學教材《Molecular Biology》(Turner)。該教材涵蓋了分子生物學絕大多數的基本知識點,且篇幅較短,特別適合本科生使用。第二,在教學方法方面,采用循序漸進、分步實施的辦法。即開始是中英文對照,逐漸改為全英文,讓學生逐步適應,減少因畏懼產生厭學。教學過程中,采用多媒體教學手段,教學課件中盡量多選用形象、精美的圖片,將高深的抽象概念轉變成直觀的圖像、動畫,調動學生的學習積極性。注意搜集國外分子生物學視頻,特別是一些標準英文配音的動畫視頻。這些動畫視頻形象地把一些分子生物學過程展示給同學,極大引起學生的興趣。視頻所配的標準英文介紹,可以幫助學生糾正一些專業詞匯的正確讀音,演示后,教師加以中文解釋可進一步加深學生對相關知識的理解。
參考文獻:
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