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關鍵詞 研究生;分子生物學;實驗教學;教學改革;師范院校
中圖分類號 G40-056 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2012)22-0336-01
分子生物學是從分子水平研究生物大分子的結構與功能從而闡明生命現象本質的一門科學[1]。自20世紀50年代以來,分子生物學已發展成為當前生命科學發展的主流,是目前最具潛力、最迅速的生命學科之一,成為研究生物學及相關科學的一個有力工具[2-3]。加強分子生物學實驗教學,不僅有利于培養學生掌握分子生物學的理論基礎知識和實驗操作技能,而且有利于培養學生形成正確的科學研究素養和創造思維精神,讓學生更好地進入科學研究領域[4]。
1 面臨的問題
師范院校研究生的分子生物學基礎較為薄弱,學生大部分來源于省市級師范院校,“985”和“211”高校生源較少。師范類院校本科教育以培養中學教師為目的,更注重培養學生的理論知識,對學生的實驗動手能力、創造性思維能力、科研素養等重視不夠。同時,所讀本科師范院校為省市級院校,學校師資、實驗條件、資金等條件一般,較難進行系統規范的分子生物學實驗教學。
當前師范院校碩士研究生培養時間為3年,學生進校第1年要進行文化課程學習,第3年要提前寫畢業論文,做科研的時間相對較短。分子生物學是一門實踐操作性很強的課程,大部分研究生的課題研究都需要用到。如何在較短的時間里提高學生的分子生物學理論知識水平,培養學生扎實的實驗操作能力,增強分子生物學的科研素養,讓學生更好地進入科學研究領域是分子生物學實驗教學面臨的最主要問題。
2 改革的主要內容
2.1 師資隊伍
師資隊伍是分子生物學實驗教學首要環節。教師必須具備較強的科研素養,具有較長的分子生物學研究經歷及不斷獲取國際先進技術和經驗的能力。由于分子生物學的特殊性,教師最好具有在國外較有影響的分子生物學實驗室學習工作的經歷;同時,要承擔有國家、省部級的科研課題。做為師范院校的學生,實驗操作能力的提高是目前最為迫切的任務。分子生物學實驗是非常細致的操作,因此具有較好的操作技能、未離開科研實驗工作第一線的老師的實驗演示對學生實驗技能的掌握具有重要作用。同時,興趣是最好的老師,教師對科研工作特別是對分子生物學的精到理解,對學生科研興趣的培養尤為重要。具有較高造詣的分子生物學專任教師任教,有利于培養學生形成正確的科研精神和創新思維。要加大師資隊伍建設,要讓優秀的分子生物學專業且仍在科研實驗工作第一線的教師投入到分子生物學實驗教學的工作中。
2.2 實驗平臺
實驗平臺是分子生物學實驗教學的重要保障。分子生物學實驗要用到較多大型的實驗儀器,如PCR儀、分光光度計、冷凍高速離心機、凝膠成像系統等,需要投入大量的資金購買必備的實驗儀器。另外,分子生物學實驗對實驗場地的要求較高,為保證教學效果,每位學生基本要做到每人獨立實驗。因此,在加強實驗平臺的建設上,要加大資金投入,建立獨立專門的研究生分子生物學實驗室;要讓實驗儀器公開化、常態化,提高實驗儀器的使用率;要讓每一個學生都有足夠的機會操作實驗儀器,讓每個學生都能熟練掌握常用的分子生物學實驗儀器。
2.3 教材教學
教材教學是分子生物學實驗教學的核心內容。師范院校研究生的生源不一,分子生物學基礎差異較大,學生在研究生期間開展的課題對分子生物學掌握程度的要求又一樣。因此,教材教學顯得尤為重要。
2.3.1 科學研究與實驗教學相結合。打破傳統的固定化的教學模式,更新陳舊的教學內容,把科研素質培養放在實驗教學的第一位。教師要把科學研究的思維灌注于整個分子生物學實驗教學過程中,適時將任課老師的科研項目引入到實驗課程中來。研究生進入學校后,都會較早地了解自己在研究生階段即將開展的課題的大致方向,因此要把實驗教學與科研項目和研究生各自的課題聯系起來。教師要以科學研究的指導思想來引領和統籌開展實驗教學。
2.3.2 教材講授與專題講座相結合。在教學內容上,教材講授與新進展專題講座相結合,注重科學研究的新發展,要適時邀請相關領域較有造詣的教授就某些專題進行報告。分子生物學是一門發展中的學科,注重科學研究的前沿講授,讓學生及時了解分子生物學的最新發展尤為重要。專題講座有利于拓寬學生的科研視野,提高學生的科研思維能力,增強學生的科研素養,培養學生的科研興趣,讓學生及早由本科生的教材學習向研究生的科學研究過渡。
2.3.3 基礎實驗與研究實驗相結合?;A實驗包括質粒DNA的提取、瓊脂糖凝膠電泳、酶切鑒定、PCR技術、DNA的純化、載體的構建、感受態細胞的制備、細胞轉化、重組子鑒定、RNA提取等常規分子生物學實驗。同時,讓學生根據自己的課題科研需要,自主查閱資料設計實驗,利用基礎實驗的常規技術進行研究實驗。在實驗過程中,任課老師可以定期組織學生匯報,也可附以郵件等方式及時解決實驗問題。研究實驗以上交畢業論文的形式進行考核,學生均要按照課題研究背景、研究目標、研究意義、實驗方法、實驗結果、分析討論進行撰寫論文,同時以小型答辯的形式讓學生進行匯報,讓學生參與討論相互學習?;A實驗培養學生的基本操作能力,研究實驗提高學生運用分子生物學技術進行科學研究的能力和學生的科研創造力。
3 結語
分子生物學是研究生課程教學中一門重要而又相對難學的課程。隨著分子生物學在生命科學領域的應用不斷深入,分子生物學實驗技能的熟練掌握、運用分子生物學技術的能力對學生科學研究越來越重要。只有通過分子生物學實驗教學的不斷改革,才能迅速提高學生的分子生物學實驗操作能力、有效增強學生的科研素質,為研究生科學研究工作的迅速開展奠定基礎。
4 參考文獻
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[2] 陳啟龍,楊和建.分子生物學實驗教學的探討[J].黃山學院學報,2009,11(3):136-138.
關鍵詞:研究生培養;分子生物學;實驗教學
分子生物學是從分子水平上研究生命現象、生命本質、生命活動及其規律的科學,是當前生命科學中發展最快并與其他學科交叉滲透最廣泛的前沿學科之一.進入21世紀,分子生物學的實驗技術與方法已經應用到了生物學各個分支學科的研究中[1].研究生教育是培養具有科學精神和創新能力高層次人才的主要方式,培養碩士研究生創新思維和科學研究能力,將是作為研究生階段的研究工作和將來作為科研人員所必備的素質.近年來,很多高校在研究生的培養上采取了重大舉措,如浙江大學、中國科技大學、西安交通大學、中國農業大學等,實現了研究生的理論教學、實驗教學和學位論文研究三階段的培養模式[2].在加強研究生理論教學和學位論文研究的同時,注重研究生實踐能力的培養,增加了實驗教學環節,實現研究生實踐能力的寬領域培養,再通過學位論文的研究,形成研究生實踐能力的立體全方位培養.作為一個生物學研究生,把本科所學的基礎知識與科學研究的最新進展聯系起來,學好、學通分子生物學是必需的一步.基于此,2012年起我校在生物學科研究生學位課中設置“分子生物學實驗”課,3年來雖然取得了明顯的成效,得到了研究生與指導教師的認可,但在實際運行過程中也發現了一些問題,還需要通過不斷的改革和實踐,使生物學科的研究生更系統、更全面地掌握分子生物學的實驗技術和技能,為后續的研究性實驗工作和今后走上工作崗位提高科研水平打好一個堅實的基礎.
1課程定位及理念
分子生物學在20世紀取得了理論和技術的飛速發展.分子生物學技術越來越廣泛地應用于生命科學的各個研究領域當中.隨著越來越多的理論突破,分子生物學技術也日新月異.在高等院校的生物相關學科的研究生教學中,越來越廣泛地注重分子生物學的教學.分子生物學理論課教學內容多,范圍廣,有一定深度,學生很難透徹理解和掌握,如果不做實驗,只學習理論,往往會事倍功半,理不出頭緒.分子生物學實驗課能給學生親自動手參與實驗全過程的機會,便于學生加深對相關理論的理解[3].研究生來自不同的院校,由于各院校課程設置不同,研究生接受的本科階段的教育差別很大,這種差別在實驗操作能力上體現最為明顯.對于已經進入分子時代的生命科學來說,不熟練分子生物學實驗操作的學生就很難快速適應課題研究的科研工作.在研究生學位課中設置分子生物學實驗課,合理安排實驗課內容,建立常規操作與科研課題相結合的實驗課程體系,是提升研究生實踐能力的重要途徑,同時也能為學生完成碩士學位論文及將來從事科研工作打下良好基礎.內蒙古科技大學生物學碩士研究生學位點于2006年經批準設立,2007年起招收首批碩士研究生,近10年來,已為及全國輸送了一批從事生物學研究與開發的優秀人才.“加強專業技術教學、緊跟學科發展前沿、全面提升研究生培養質量”一直是本學科研究生培養工作的重點和目標.為適應新形勢下高等院校研究生教育與創新型人才培養的目標,對研究生分子生物學教學的改革勢在必行.2012年以來,我們通過在研究生學位課中設置“分子生物學實驗”課,不僅顯著地提高了研究生對分子生物學課程的學習熱情,而且明顯提升了研究生的科研能力.
2課程建設及特色
2.1課程建設的過程與方法
每學年的秋學期初新錄取的研究生入學,根據對新生分子生物學知識背景和實驗動手能力的詳細調研合理安排實驗課內容,建立常規操作與科研課題相結合的實驗課程體系,并根據學科發展不斷更新和完善,力求促進研究生科研工作的順利開展.研究生分子生物學實驗教學的改革分為3個階段進行.
2.1.1準備階段
組織相關人員成立課題小組,對小組人員進行具體分工,以2015年新入學的碩士研究生為研究對象,采用問卷調查方式對他們的分子生物學基礎知識與實驗操作能力進行摸底,撰寫調查報告[4].
2.1.2實施階段
(1)制定教學大綱.根據準備階段的調查結果討論研究生分子生物學實驗課教學大綱,實驗項目實行多層次、模塊化管理,分為基礎性、綜合設計性、創新性3個模塊.基礎性實驗項目以基本的分子生物學操作技術為主,如:質粒DNA的提取、限制性內切酶酶切DNA分子、瓊脂糖凝膠電泳分離DN段、大腸桿菌感受態細胞的制備、重組DNA分子的構建與轉化等、PCR擴增目的基因等.對沒有任何分子生物學常規操作基礎的研究生要逐個開出;對本科階段已經接觸并熟悉這些基礎性實驗的研究生可直接開出綜合設計性實驗,如:多種方法獲得目的基因、動植物中某關鍵基因的克隆、重組質粒的構建等.創新性實驗項目全部由本學科教師承擔的科研課題轉化而來,研究生可根據自己的研究方向與興趣愛好選擇項目完成,包括植物細胞中MYB類轉錄因子的篩選、與人類遺傳病相關的核苷酸重復序列的克隆等.
(2)學生選課.將全部實驗教學內容及具體開出安排提前公布,學生根據實際情況與自己的研究方向進行實驗內容的選擇,這一環節須由指導教師協助完成.選課結束后根據每個項目的選課情況準備實驗,包括學生分組、準備實驗材料、儀器設備、耗材試劑和實驗講義與實驗報告冊分發等.
(3)預實驗.指導教師根據學生分組情況,每組安排組長一名,副組長一名,在實驗開出前協助指導教師完成預實驗.
(4)實驗課開出.按計劃認真組織研究生開出實驗.實驗操作階段,要求學生熟練掌握實驗操作流程,嚴格按規范進行操作.同時指導教師要充分調動學生的學習積極性和主動性,增強學生獨立完成實驗的能力和實際動手能力,使學生能夠盡可能主動地、獨立地完成實驗的整個過程,為以后獨立從事科研設計和科學實驗打下良好的基礎.
(5)課程考核.實驗課結束后進行成績考核,綜合學生的預習報告、實驗操作、實驗結果與實驗報告撰寫情況給出實驗課成績.
(6)編寫研究生實驗教材.基于教學實踐的積累,編寫研究生實驗教材“研究生現代分子生物學實驗”,重點面向研究生的實驗教學,將分子生物學基本實驗技術和近年來發展起來的新技術、新方法有機融合.
2.1.3總結階段
跟蹤調查,了解研究生在分子生物學實驗課結束進入課題研究后的情況,掌握他們在分子操作各個環節上的操作熟練程度,對取得的研究資料做全面的整理分析.在學科內部推出“研究生分子生物學實驗”示范課,并完成相應的資料庫與光盤制作,并進一步在全校范圍內推廣.同時課程改革小組的成員要不斷討論項目實施過程中存在的問題,并及時與兄弟院校溝通學習,提出切實可行的辦法[5].
2.2指導教師隊伍建設
自2012年生物學科碩士研究生開設分子生物學實驗課以來,該課程的教學任務一直由我校外聘的留美分子生物學專家王建英教授負責,另配2名講師作為助手.經過3年來的教學實踐體會,加上學生與研究生導師的意見反饋,我們發現這種單一的指導教師模式是需要改進的,需要建設一支由長期工作在科研、教學一線教師組成的研究生實驗課教學團隊.教學任務分配上,根據團隊內每位教師主要從事的科研領域和專業特長,分配相應的實驗教學內容,每個項目安排2名指導教師,他們不僅熟悉所指導實驗的技術要點,及時解決實驗過程中出現的各種問題,還能將本領域相關的科研前沿、熱點問題介紹給學生,以開闊學生視野,使每次實驗均能獲得預期結果.同時,指導教師在教學實踐過程中也不斷發現和審視自己,包括對自身專業知識的把握與實驗技能熟練程度的反思,這樣也能促使他們緊密跟蹤學科發展前沿不斷提高[6].本課程經各方面協調討論,現已逐漸組建了一支人員穩定、業務基礎全面、具有團結協作精神的教學團隊.其中教授3人、副教授2人、講師2人.其中大多數教師承擔國家自然科學基金、內蒙古自然科學基金、內蒙古高?;鸬瓤蒲许椖?在努力完成這些科研任務的同時,有意識地將許多科研工作中的思路和先進的技術轉化到研究生分子生物學實驗的教學實踐中.實驗課教學團隊的建設極大地提高了研究生實驗教學質量,并申請得到了我校研究生教學改革項目建設立項資助.
2.3實驗課成績考核與結果評價
經過教學團隊的調研討論,針對分子生物學實驗考核形式的問題,提出實驗課評價體系多層次評價的管理制度,包含預習報告、平時考勤、實驗操作、實驗結果與實驗報告撰寫情況5個部分,分別所占比例為1∶2∶4∶1∶2;針對設計性與創新性實驗,要加上實驗方案制定與實驗論文撰寫環節.針對研究生各實驗組人數較少、時間較靈活、學生專業多樣化等特點,在考核中更加注重實驗的具體操作過程.在課程開課初要將考核方案告知學生,讓他們明確各環節的評分標準,在實際考核過程中如實記錄作為評價依據.實驗課結束后,通過“問卷調查與后期跟蹤相結合”的模式及時對教學效果進行評價[7].通過發放問卷調查表的方式綜合調查研究生對本門實驗課的內容設置、教學方法及授課教師的教學效果等信息的評價.另外,在實驗課結束一個學期后,我們對研究生指導教師進行問卷調查,對上一年度的實驗教學效果進行了后期跟蹤評價,對研究生進入到各自實驗室工作后的科研思維、實驗設計、操作能力等進行調研,綜合評價實驗教學效果[8].
3結語
分子生物學實驗技術是生物學各分支學科科學研究必備的手段,在研究生入學后進入課題研究之前開設“分子生物學實驗”課,熟練掌握基本的分子生物學操作技術,這是生物學研究生快速進入科研課題與順利完成碩士學業的基本保證[9].研究生經過基本實驗技能培訓、全面綜合實驗及自主設計實驗的鍛煉及創新實驗平臺的全方位提升,科研能力得到大幅度提高.學生普遍反映研究生分子生物學實驗為他們順利進行課題研究、完成學位論文和未來的科研工作奠定了良好基礎,一部分學生在碩士期間就發表了高水平的SCI論文.為生物學研究生開設分子生物學綜合實驗,在內蒙區內外兄弟院校進行此類設置的尚不多見,需要我們更加努力創立并逐步完善研究生實驗教學平臺,全面提升我校碩士研究生培養水平[10G12],及時將教師的科研成果提煉引入實驗教學,提高指導教師的教學能力,使實驗內容不斷更新,為研究生進行課題研究及畢業以后從事相關的科研工作打下堅實的基礎.
參考文獻(References)
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1制定合理的帶教計劃,重點明確
實習學生在本院實習分子生物學的時間為4周。由于實習時間較短,帶教老師應首先制定合理的帶教計劃,便于學生充分利用有限的時間掌握實習內容。在制定帶教計劃的過程中,不僅要結合學科的大綱要求,還應結合歷屆學生的學習情況和實驗室的基本情況,制定最合理、最貼近實際的帶教計劃。由于本實驗室開展的檢驗項目較多,而學生實習時間較短,實習內容不可能面面俱到,因此在帶教計劃中將帶教內容分為4個類別,即熟練掌握、基本掌握、熟悉和了解。例如,分子生物學實驗室的分區制度、工作流程、乙型肝炎病毒DNA檢測等納入實習生應熟練掌握的內容。有側重點的帶教可以讓實習學生在有限的時間內牢固掌握常用檢測項目的原理、操作方法、注意事項、臨床意義等,有助于學生在以后的工作中進一步由點到面地進行分子生物學檢驗知識的學習。
2注重崗前教育,樹立整體意識
為引導實習學生轉變角色,保證實習質量,崗前教育是必不可少的。分子生物學實驗室對設備、環境和操作人員有較高的要求,因此在實習學生進入分子生物學實驗室前,應首先對其進行崗前教育,包括分子生物學實驗室基本情況、分區制度及相關工作流程等。并且要求學生實習前仔細閱讀實驗室管理文件和標準操作規程(SOP)文件,著重學習分子生物學實驗室各區的工作制度、各項目檢測操作規范、質量控制、生物安全防護及標本接收、處理和保存等內容,使學生對實驗室工作有初步的認識。學生進入實驗室后,帶教老師應首先引導實習學生按照區域流向制度依次參觀各實驗分區,系統地向其介紹各檢驗項目的檢測原理及臨床意義。然后,根據帶教計劃的側重點,選擇常用檢測項目,結合項目介紹主要相關儀器設備的工作原理、操作程序、日常保養及記錄登記,讓實習生樹立整體意識,對實驗室的工作有全面的了解。
3加強操作訓練,培養質量控制理念
分子生物學的發展速度較快,學生在校園內依靠有限的教學設備和較少的實驗課時難以掌握分子生物學的基本技術。因此,實習學生在進入臨床實驗室后,對很多儀器設備較為陌生,操作過程中難免存在不規范之處。再加上分子生物學檢驗對實驗操作的要求比較高,因此在指導學生的過程中,應給予學生盡可能多的實踐機會,使其不斷進步。首先,帶教老師必須從最基本的實驗操作出發,邊操作示范邊講解相關知識,重點強調操作要點和關鍵步驟,指出注意事項并說明原因。然后讓學生實際操作,帶教老師在旁給予指導,并當場糾正操作中出現的錯誤,讓學生記憶深刻。通過操作示范和指導,帶領學生逐步完成規定的實驗操作項目。此外,帶教老師應盡量多地創造機會讓學生動手,加強對學生的監督,讓學生能夠熟練掌握各項目的檢測操作步驟和操作規范,在短期內提高學生的動手能力。準確的檢驗結果是檢驗醫學的生命。檢驗結果出現較大偏差會對患者診治產生影響,甚至引起醫療糾紛。分子生物學檢驗是繁雜有序且細致的工作,從標本接收、標本前處理、DNA提取、擴增分析到報告發放的任何一個環節都不得有誤。因此,帶教老師應注重培養學生全面的質量控制理念。帶教老師在帶教過程中,需要根據崗前教育的內容,對各個操作環節的影響因素進行細致分析,并向學生講解相應的質控措施,重點說明標本質量判斷標準、實驗操作規范、儀器設備校準、質控參數設定、結果處理、報告審核與簽發等內容。在學生進行實際操作時,帶教老師應做到“放手不放眼”,對學生嚴格要求、持續關注,一方面保證檢驗質量,另一方面也能培養學生嚴謹的工作作風和良好的工作習慣。
4科學考核,嚴把實習質量
在學生實習期滿時,應按照要求對其進行考核。本實驗室對實習生分子生物學檢驗的考核內容包括如下兩方面。(1)基本操作考核:實習生需獨自完成規定標本的乙型肝炎病毒DNA檢測。帶教老師根據學生的操作流程、操作規范程度、檢測結果準確性進行打分。(2)理論考試:內容涉及分子生物學的基本理論、實驗室分區、標本采集及保存、質量控制、常用檢驗項目的簡要操作流程或項目檢測的臨床意義、污染預防措施等。通過考核,帶教老師能了解實習學生對實習內容的掌握情況,對實習學生掌握不佳的知識點再加以指導,為保證實習質量把好關。
5引導學習前沿知識,培養科研思維
由于教材更新一般都滯后于學科的發展,因此為了彌補分子生物學教材和臨床實踐應用脫節的缺陷,帶教老師還應盡量引導學生學習專業相關前沿知識,提倡學生廣泛搜集、閱讀文獻和專業書籍,使學生能夠了解最新的學科進展。當然,這對帶教老師也提出了較高要求,需要不斷加強學習,掌握新知識、新技術,為學生做好表率。此外,學生實習期間還需完成畢業論文,對于承擔畢業課題指導任務的帶教老師而言,還需注重培養學生的科研能力。如果條件允許,帶教老師可以讓學生參與相關科研課題的研究,使其能夠在完成畢業論文過程中,通過搜集、整理文獻鞏固基礎理論知識,了解新的研究進展;通過實驗設計熟悉和掌握多種實驗方法;通過撰寫畢業論文提高科研寫作水平??蒲泻徒虒W相輔相成,既豐富了分子生物學帶教內容,又激發了學生的科研思維和提高了學生的科研能力。
6小結
本教材適合七年制和長學制臨床醫學專業學生用,也可作為醫學各專業研究生的選用教材。分子生物學的理論與技術已在醫學領域廣泛應用。學習醫學分子生物學這門課程,既要較系統地了解分子生物學的基礎理論知識和技術理論知識,同時也要了解分子生物學在醫學領域的應用和相關研究進展。本書介紹的醫學分子生物學知識包括5個方面的內容。第2章至第10章介紹與醫學密切相關的分子生物學基本知識,主要介紹基因和基因組的基本概念和基本特點,基因組核酸的復制與損傷修復、基因表達和功能蛋白質的形成與降解、基因表達的調控、細胞間通訊與信號轉導的基本概念和基本理論,細胞增殖與凋亡的相關分子生物學機制。第11章至第13章介紹基因操作的基本知識,主要介紹基因分析、基因功能研究和基因克隆與表達的有關基本知識和研究策略,這些知識是從事醫學科學研究、掌握醫學各學科研究進展、了解分子生物學在臨床醫學中的應用所必備的基礎知識。第14章至第18章介紹疾病相關的分子生物學機制,主要介紹基因和基因組、細胞間通訊和信號轉導與人類健康和疾病之間的關系。
【醫學分子生物學主要欄目】專家述評、論著、綜述、研究快報。
獲獎情況:1990年《國外醫學》系列第一次質量評比中獲三等獎
國外數據庫收錄:中國科學引文數據庫、《化學文摘(網絡版)》、《劍橋科學文摘》、劍橋科學文摘社ProQeust數據庫、本刊MARC數據、本刊DC數據、國家圖書館館藏、上海圖書館館藏。
關鍵詞:研究生培養;實際需求;分子生物學;探索
中圖分類號:G643.2 ?搖文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)03-0046-02
隨著生物科學技術的飛速發展,生命科學各學科之間的交叉滲透日益顯著,而在生命科學領域的各項核心課程之中,分子生物學已逐漸成為聯系其他學科的樞紐性課程和眾多新興學科的基礎性課程。生命科學各專業的研究生,對分子生物學知識的理解和掌握程度,直接關系著后續開展研究生課題設計及進行畢業論文實驗研究的質量與水平,因此,如何讓學生真正做到學以致用,讓分子生物學的理論和實踐知識為研究生課題設計服務,已成為判斷該課程教學效果好壞的關鍵問題[1]。分子生物學是從生物化學這門課程中獨立出來的一門課程,它的核心內容是基因的表達與調控,這構成了整個課程的主干部分,與此相關的眾多內容組成了課程的枝葉部分,傳統的教學方法往往注重分子生物學理論機制的講解,而將實驗教學獨立開來,這種教學模式對即將進入實驗室開展課題設計和研究工作的研究生來講,存在明顯的缺陷。原因有以下三點:首先,生命科學相關專業的研究生與本科生相比,已具有一定的分子生物學理論和實驗基礎,其理解能力也更強;其次,研究生與本科生對于課程的預期不同,研究生馬上面臨獨立地開展學位論文的課題設計,對課程學以致用的要求會更高一些;再次,由于研究生的本科背景及自己所學專業等方面存在著較大的差別,其學習的基礎參差不齊,因此每個人對課程的要求也不同。因此,分子生物學的研究生教學工作需要更多地考慮研究生的實際特點,針對性地開展教學模式和教學方法改革。本教學團隊,注重從研究生教育的實際需求出發,通過幾年的實踐探索,已初步構建好研究生分子生物學的課程體系,并在教學工作中不斷改進和創新,有力地促進研究生專業能力的培養,下面就已經開展的教學新探索加以介紹。
一、教材的選擇與課程內容設置的探索
我們沒有指定某一本書作為課堂教材,而是向學生介紹了幾本分子生物學領域的經典著作,其中包括《現代分子生物學》、《醫學分子生物學》、《基因的分子生物學》、《基因VIII》及《分子克隆實驗指南》等,希望學生能盡可能地閱讀并參考這些著作來學習。這樣有助于學生從不同的專著中獲取知識,通過不同作者的講解與敘述,增加對分子生物學的全面思考和認識。
我們通過深入了解每位學生在本科階段的相關學習情況,發現由于專業背景差別較大,很多學生即使學過了相關課程內容,對分子生物學知識的理解仍處于較淺水平。因此,在課程內容的設置上我們進行了改革,最終確認了“一條主線,三個基本點”的格局,主線就是分子生物學的核心:基因的表達與調控,三個基本點即三大基本過程:復制、轉錄及翻譯。在課程設置上,我們也分為三大塊,即分子生物學基本理論與知識、分子生物學實驗技術和分子生物學專題知識,第一部分是課程的重點部分,包含了三個基本點的內容;后兩部分是在第一部分內容上的進展和深入,基因的表達與調控成為貫穿三部分的一條主線,每一部分都緊密聯系該主題。因此,理論課與實驗課的教學內容設計都是圍繞主線與基本點展開,使學生通過本課程的學習,在腦海中形成分子生物學的最基本理論體系,奠定良好的分子生物學知識基礎。
二、了解學生的學習需求,使教學更加貼近實際
針對本課程結束后,學生馬上就要進入實驗室開展課題研究的現狀,在開課初期給學生布置了一道課外作業題,即“與導師交流,了解自己研究生論文的課題方向和內容,提出你想通過分子生物學課程學習到的內容有哪些”。因為涉及到未來自己的課題及論文,每位學生都積極參與并完成了該項作業,總結學生的作業情況,我們發現不同專業研究生對本課程的需求存在著異同點,例如,基礎醫學專業的研究生對分子生物學新發現和新知識方面的要求較多,而藥學專業的研究生更希望對分子生物學實驗技術方面了解更多一些。根據這些反饋回來的情況,我們授課老師了解到了學生以后從事專業課題研究的基本信息,因此在后續的課程設計上根據各專業特點,有選擇性地安排一些專題性質的課程內容,例如,增加了RNAi專題討論課等,這樣使我們的教學可以更加貼近學生的實際需求,受到了學生的廣泛好評。
三、每節課都要有亮點
分子生物學與其他生物醫學類理科課程類似,理論課教學中都涉及到很多比較枯燥的概念和復雜機制過程的講解,如何保證學生在課堂上的專注力是能否獲得好的教學效果的關鍵因素之一。為解決上述問題,通過集體備課我們對每節課的授課內容進行細致的分析討論,一致認為除了進行傳統的教學講解以外,每節課都必須在內容上體現出兩個以上的能激發學生學習興趣的亮點內容,這些亮點與當堂課的核心內容有密切關系,在提高學生學習興趣的同時還能幫助對核心內容的加深理解。例如,在講DNA復制這節課的內容時,我們選取了發現半保留復制機制和發現岡崎片段兩個著名實驗的科學家故事作為亮點,教導學生如何激發自我的創造性思維;在講解PCR技術的理論章節時,選取了授課教師自己做PCR實驗中遇到的幾個問題作為亮點,將理論課程與實際操作結合起來,通過提出問題、分析問題和解決問題的講授方式,使學生對該項技術的理解更加深入。
四、實驗教學著重鍛煉學生的實驗設計及實踐操作能力
本課程還包括了分子生物學的實驗教學工作,本著為研究生提供一個連續性鍛煉動手操作機會的目的,我們設計了一個涉及分子生物學最根本也是最重要內容的綜合性實驗,即目的基因的克隆及鑒定。首先在理論課教學中采用討論式教學方法,讓學生對基因克隆的基本實驗設計和操作流程有了初步的認識,然后采用連續不間斷的時間安排,利用晚上及周末時間,讓學生親自動手完成樣本制備,RNA提取,RT-PCR,目的基因片段的酶切、回收及連接,感受態細胞制備,轉化重組子及篩選鑒定的各個實驗環節,并對實驗過程中及時發現問題進行課堂討論和分析,進一步加深了學生對該實驗的理解和認識,也培養了實驗設計的基本思維,對其后續研究生課題的開展起到了很好的促進作用[2]。
五、引導學生培養良好的科研思維能力
鍛煉好的科研思維能力是以后從事科研工作的根本所在,在分子生物學的課堂上,我們也采取了形式多樣的教學方法努力引導學生培養自己的科研思維能力。例如,老師在講授完基本理論知識后,提出一些有爭議性的專業知識問題,讓學生分組討論,并拿出自己的觀點,然后進行課堂辯論會,通過這種方式促使學生開動腦筋運用所學的知識去解決存在的問題,有利于學生科研思維能力的鍛煉;我們還開展了課堂seminar活動,讓學生根據自己專業及今后課題研究的特點,選取涉及到分子生物課堂知識的高水平SCI文章,通過自己的閱讀理解,制作講演PPT上講臺進行講解,通過這個活動提高了學生查閱和分析外文文獻的能力,對今后的課題設計也是大有裨益的[3]。
本著能讓學生能夠學以致用的原則,分子生物學課程教學緊緊抓住研究生培養和教育的特點,在教授基本理論和實驗技術知識的同時,從研究生未來課題設計的實際出發,對授課內容、課程體系及構架等做了新的探索和嘗試,已獲得了初步的教學成果,但仍然還有許多地方有待改進和完善,相信通過不斷的努力,分子生物學能成為一門助力生命科學各專業研究生教育的必備課程。
參考文獻:
[1]李敏,陳必鏈.碩士研究生《分子生物學》(英文)課程的改革與實踐[J].福建師范大學學報(自然科學版),2011,27(3):44-47.
[關鍵詞] 分子生物學;創新能力;研究生教育;高等教育;培養質量
[中圖分類號]G632.0 [文獻標識碼]B [文章編號]1673-7210(2008)09(c)-096-02
研究生教育的宗旨是培養具有科學精神和原始創新能力的專業人才。對研究生創新能力高低的判斷,有人主張根據研究生的行為表現(主要是研究成果,特別是畢業論文)來做出[1]。研究論文的質量,在一定程度上體現研究水平和能力,也是評價研究生教育質量的一個重要標準。分子生物學是一門新興的前沿學科,已成為現代生命科學中最具活力的帶頭學科之一。醫學領域分子生物學研究日新月異的發展,使人類對疾病的認識、預防、診斷和治療發生了深刻的變革,醫學科學已從整體、細胞水平逐步深入到了分子水平。所以分子生物學理論與技術的應用是衡量研究生論文質量的一個重要指標。那么在醫學分子生物學教學過程中如何培養研究生的科研能力與創新能力。我們在多年的教學實踐中,以理論教學為切入點,教師承擔的科研課題項目為引導,以組織分子生物學興趣小組開放實驗室為平臺,指導研究生從課題設計到研究計劃實施進行了一系列探索,促進了研究生科研能力與創新能力的培養與提高。
1 在《醫學分子生物學》教學中開展研究生創新能力培養的必要性
分子生物學是生命科學的帶頭學科,其理論與技術幾乎滲透到醫學、藥學的所有領域。無論是醫學或藥學專業的研究生在設計畢業論文時都用得上,如果學生都用上先進的理論和技術來設計課題,我院研究生的畢業論文質量將會更上一層樓。另外,中醫藥要“保持和發揚傳統特色,走現代化道路”,必須有堅實的分子生物學基礎和創新能力,如怎樣揭示辨證論治的分子機制,中醫整體觀怎樣用基因組、基因譜、基因群、基因族等加以論證和研究,辨證論治怎樣與基因的多態性、多效性、異質性、變異性結合等?!夺t學分子生物學》是我院研究生必修的一門重要公共基礎課程,而且在第一學期開課,如果能在教學過程中結合課題設計引導研究生采用分子生物學知識來解決問題,對研究生的科技創新培養很重要。
2 從理論教學為切入點,引導研究生科技創新意識
2.1 根據計劃課時整合教學內容
分子生物學基礎知識與基本理論既是了解分子生物學新發展和新成果的基礎,也是掌握分子生物學實驗原理和研究方法所必需的。但是按學校的課程設置,我們的計劃課時僅有40學時(包括理論和實驗),如按照傳統的教學法,在40課時內很難完成醫學分子生物學的教學內容,我們的做法是:以分子生物學技術為引導將分子生物學基礎知識與分子生物學技術的基本理論整合,分為5講來完成,每講5學時。5學時課堂討論,10學時實驗課。第一講為核酸的提取與鑒定及相關基礎知識,分為兩部分,第一部分為基因組的結構與功能,第二部分為核酸(DNA、RNA)的提取與鑒定。第二講為印跡雜交技術與芯片技術。第三講為核酸體外擴增與基因信息傳遞,分為兩部分,第一部分為復制、轉錄和翻譯,第二部分為核酸體外擴增。第四講為重組DNA技術與基因表達調控,分為兩部分,第一部分為基因表達調控,第二部分為重組DNA技術。第五講為原癌基因與抑癌基因以及細胞通訊和信號轉導,分為兩部分,第一部分為細胞通訊和信號轉導,第二部分為原癌基因與抑癌基因。另外安排專題講座“基因診斷和治療”1次。
2.2 結合專業開展分子生物學技術應用的課堂討論
為了使學生對分子生物學基本知識和基本技術理論的認識從理性認識到感性認識,在學習完5講內容,學生基本掌握分子生物學基本知識和基本技術的理論后,以專業為小組,讓學生在利用空余時間(時間為4周)查閱相關資料,內容是:在你的專業領域中分子生物學技術應用實例。之后進行課堂討論,主題為分子生物學技術在中醫藥中的應用,每小組選一個代表為主要發言,學生的主題發言內容廣泛,如蛋白電泳在中藥材鑒定中的運用,差異展示反轉錄聚合酶鏈反應在中醫藥研究中的應用等等。然后進行分小組討論,最后老師講評。
3 從課題設計訓練入手,引導學生樹立運用分子生物學知識解決實際問題的意識
為了培養學生的創新思維和獨立分析問題、解決問題的綜合能力,我們在進行課堂討論之后,布置學生結合專業,要求利用所學到的知識和技能,利用本實驗室已經有的設備條件和材料試劑等技術基礎,設計出一個綜合性的、探索性的實驗,并作為期末考試的內容之一,占總評的30%~40%。對于剛入學的研究生,第一個學期沒有學習專業課程就訓練課題設計有一定困難,但在這之前我們安排了“分子生物學技術在中醫藥中的應用”的主題課堂討論,學生自己從網絡上獲取相關資料,在老師的指導下都能順利完成。學生自主設計實驗使技術性、綜合性、探索創新性的實驗融合在一起。
4 以開放實驗室為平臺,進行科研項目引導下的研究生創新研究
提高研究生創新能力,理論教學固然重要,實踐教學環節也絕對不能忽略。由于科技創新是將科學研究成果轉化為現實生產力的實踐活動,因此提高研究生的創新能力,必須注重實踐能力特別是主動實踐能力的培養[2]。所以我們開放實驗室,鼓勵研究生自主進行科技實踐。對于低年級的研究生,開辟分子生物學第二課堂,組織興趣小組。同學們報名非常踴躍,我們將興趣組分成3~5人/組。在上述研究生自主設計的實驗方案中選出最適合開展的方案,由教師點評,學生修改實驗設計方案后,在老師的指導下,由興趣小組來實施。目前興趣小組正在進行的實驗有:①胱硫醚合酶基因多態分析;②RAPD鑒定真偽扶芳藤;③百年樂口服液的氨基酸含量測定等等。對于高年級的研究生只要用到分子生物學技術來設計的課題,都可以到我們實驗室來,在老師的指導下進行課題研究。本學期,就有10多位同學在我們實驗室實施他們的課題。
同學們通過課堂的理論學習―課后查閱相關資料―課堂討論―實驗設計―綜合實踐的過程能使學生深刻理解分子生物學實驗的技術與理論,能熟練運用已經學習的多種技術,學會充分利用本實驗室已有的實驗設備和條件,自主設計實驗并實踐,培養了學生的創新思維和獨立分析問題、解決問題的能力。
5 結語
中醫院校的分子生物學課時都比較少,僅靠40學時,很難實施創新能力的培養。根據多年的教學體會,要在醫學分子生物學教學中開展研究生創新能力培養,應該貫穿整個研究生階段。這就要求我們教師要有無私奉獻精神,要付出很多的時間和精力,還需要老師熟練分子生物學技術,并有科研課題,帶領學生跟蹤和挺進學科前沿。另一方面,也需要同學們的配合,同學們對自己的創新能力培養積極性很高,但有部分同學缺乏創新精神,不能吃苦耐勞,具體表現為查閱資料不認真,課堂討論不積極,設計實驗馬虎,實驗不能堅持等。所以,如何正確引導學生,激發學生興趣,讓學生主動參與是我們亟需解決的問題。研究生創新能力培養是一項長期而艱巨的任務,需要不斷地探索。
[參考文獻]
[1]吳宏翔,熊慶年,顧云深.我國研究生創新能力不足的表現[J].學位與研究生教育,2005,(9):32-36.
關鍵詞:分子生物學;研究生;科研創新能力
研究生教育的目標是為國家培養具有較強科研精神和創新精神的專業人才,因此科研創新能力也成為了衡量研究生綜合能力的一項重要標準,并且將其與研究生學術論文、研究成果等密切結合,形成綜合性的評價體系。因此,關于研究生的科研創新能力的培養問題,也成為學術界關注的重點課題。分子生物學是一門新興課程,代表了現代生命科學前沿發展水平,隨著我國科學技術和醫療技術的不斷發展,醫學科學從研究細胞整體水平逐漸深入到分子水平,所以在生命科學的研究生培養方面,也要緊跟生命科學的發展趨勢,促進研究生科研創新能力的提升。
一、分子生物學教學中培養研究科研創新能力的必要性
分子生物學是生命科學的基礎學科,無論是理論知識還是實驗科學,都已經滲透到醫學、藥學等相關領域中,所以關于分子生物學教學的相關研究活動也越來越多。研究生的科研過程中須要撰寫相關的畢業論文,如果可以從研究活動中獲得更多系統的分子生物學研究成果,可以為研究生的論文提供更大的課題范圍和先進的理論支持,而研究生自身的科研創新能力關系到他們是否能夠從現有的研究成果中挖掘到科研活動所需的內容,因此培養研究生的科研創新能力十分重要。同時,中國擁有豐富的中醫藥文化,為了促進中醫藥的現代化和國際化發展,研究人員必須要具備扎實的分子生物學理論基礎,同時具備較強的科研能力和創新能力,才能更全面地揭示中醫藥的分子機制,對中醫藥中運用基因組、基因譜、基因群等分子機制的原理、運用方法等內容進行辯證研究,從而獲得更加豐富的中醫藥研究成果。總之,分子生物學是醫藥學研究生的必修課程,在分子生物學教學中培養研究生的科研創新能力,具有相對較為有利的理論和實驗環境,有利于幫助研究生在學習的過程中學會用分子生物學理論解決實際問題,增強研究生的實踐能力。
二、理論課教學中培養研究生科研創新能力的途徑
(一)強化教師的科研創新能力
教師是教學活動的實施者,教師自身的創新能力對學生創新思維的形成與創新能力的養成至關重要。因此,要加強研究生的科研創新能力培養,首先須要強化的是教師的科研長信能力,構建一支創新型教師隊伍。一方面,學校需要為教師提供更多學習和交流的機會,尤其為青年教師創造更多出國學習的機會。參與國際學術交流可以拓寬教師的事業,而且有利于改變國內教師的傳統教育觀念,引入更多國際先進的教學理念和方法,從而提高國內教育水平。關于分子生物學的學術研究活動持續不斷,形成的研究成果也不斷更新,對國際研究成果給予更多關注,有利于促進我國分子生物學教學體系的完善。另一方面,教師須要增強與學生之間的溝通,了解研究生的學習進展情況以及他們學習中遇到的問題,做出有針對性的教學計劃,可以顯著提高教學效率。只有教師保持源源不斷的創新思維,才能為學生帶來更多科研創新的積極體驗,從而培養學生的科研創新能力。
(二)教學設計的完善
創新意味著對傳統的顛覆,教學設計與研究生教學成果有密切的關系,因此要培養研究生的科研創新能力,就必須要對教學設計進行改革與優化,這里涉及到以下幾個方面。第一,在傳統教學內容的基礎上添加更多國際最新的分子生物學研究動態,并且介紹一些具有前瞻性的科研成果,使研究生對國際學術研究的趨勢有更多了解。拓寬研究生的視野,有利于形成更加豐富的創新思維;第二,在現有的分子生物學課時安排的基礎上增設關于分子生物學的專題講座,聘請科研專家和相關工作者進行學術報告,針對分子生物學的學術地位、研究技術等,打消研究生“學非所用”的顧慮,幫助他們樹立更加明確的學習目標。第三,充分利用課余時間,為研究生布置一些課后小任務,這些任務應當具有探索性,可以將分子生物學的理論與實踐實現很好的結合,而且應當突破教材的限制,將其與學術前沿相結合,使研究生在探索的過程中獲得更開闊的視野。
(三)多媒體技術的有效運用
在新課程改革不斷深化的背景下,多媒體已經成為現代課堂教學中不可或缺的設備,將靜態的書本知識轉化為圖形、聲音、視頻等不同的形式,既可以為學生帶來不同的視覺感受,又可以豐富課堂教學形式,有利于促進教學效率的提升。在分子生物學的教學內容中,涉及到很多抽象的理論知識,理解和記憶的難度都較大,因此可以運用多媒體技術幫助學生更好地理解分子生物學的專業知識。同時,多媒體技術也可以為學生帶來更多學術前沿的知識,尤其是手機等智能終端設備的普及,研究生可以運用平板電腦、手機等設備隨時登錄網頁查詢相關的知識,可以隨時隨地滿足研究生的學習需求,可以有效地增強研究生的學習熱情。另外,運用多媒體工具,可以在教師和學生之間建立起溝通的平臺,教師和學生之間可以通過QQ、微信、微博等工具分享學習心得,交流關于分子生物學的前沿知識和文獻查詢結果,有利于激發研究生的科研興趣,提高科研創新能力。
三、實驗教學中培養研究生科研創新能力的途徑
(一)充分運用探究性實驗培養研究生的科研創新能力
實驗課的有效開展,是對研究生理論知識掌握水平的檢驗環節,也是增強研究生操作能力的重要途徑。所以,教師要充分利用實驗教學,發揮探究性實驗對于培養研究生科研創新能力的重要作用。探究性實驗教學活動的開展,可以改變傳統教學模式下形成的思維定式,幫助學生開拓思維空間。教師可以為研究生提供一個探究性的科研小課題,學生根據已經掌握的理論知識和實驗技術并輔助文獻查閱,以小組或個人形式完成,這就會為學生提供更大的思維空間。不僅充分體現了學生的主體地位,也可以有效提升研究生的自主學習能力。學習興趣和思考能力被充分激發,既培養了學生的創新思維,也促進了研究生科研能力的提高。
(二)通過設計實驗培養研究生的創新思維
由研究生自主完成實驗設計是培養他們創新思維的一個有效途徑,因此可以充分運用實驗設計的環節,根據分子生物學教學大綱的要求,明確探究性實驗的設計目的,將實驗設計的過程交給研究生。當研究生接到實驗設計任務時,須要擬定一個實驗方案,并且驗證實驗方案的可行性,同時還須要考慮到實驗過程中可能遇到的問題,做好充分的準備,才能保證實驗的順利進行。在實驗設計的過程中,學生擁有主動權,并且積極調動了學生的主觀能動性,他們的創新思維得到鍛煉和強化。在實驗完成后,教師需要對實驗設計和實施的過程進行總結,讓學生對參與實驗設計的過程有系統的認知,并且有所收獲,只有這樣才能激發研究生的創新思維,并且增強科研興趣,促進科研創新能力的提升。
四、考核評價體系的完善