提高本科“分子生物学”课程教学质量的措施探讨

［摘 要］ “分子生物学”是生物学、药学等专业重要的基础课程。提高本科“分子生物学”课程教学效果，提升教学质量，有助于提升学生的主观能动性、自主创新能力，进而培养大批符合社会发展需求的专业知识扎实、专业素养全面的人才。结合教学实践从优化教学内容、改进教学手段、推进理论课实验课一体化模式和融合课程思政四个方面进行了探索和分析，以期提高学生学习的兴趣和积极性，收获良好的教学效果，为今后的“分子生物学”教学提供有益参考。

［关键词］ 分子生物学；教学内容；教学手段；课程思政；教学效果

［基金项目］ 2021年度山东省自然科学基金青年基金项目“基于表面等离子体共振显微镜的HCMV入侵神经前体细胞的原位动态检测与受体鉴定”（ZR2021QC044）

［作者简介］ 付亚茹（1987—），女，山东济宁人，博士，济南大学生物科学与技术学院讲师，主要从事病毒感染分子机制和神经退行性疾病分子机制研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）21-0017-04 ［收稿日期］ 2023-03-29

分子生物学融合了生物化学、遗传学和细胞生物学基本理论，从分子水平上研究生物世界奥秘，该学科的出现和发展使人们从被动适应自然界逐渐转变为主动改造和创造自然界［1］。近年，伴随分子生物学基本理论和研究技术的迅速发展，分子生物学已成为现代生物学领域中最具活力的科学之一，其向其他学科如细胞生物学、神经生物学、病毒学和遗传学的渗透更加全面，共同推动了生物学的深入发展。

“分子生物学”是现代生物医药、农业生产等相关的基础研究和实践应用中强有力的研究工具，被普通高等院校设定为生物、医学和药学等专业的必修基础课程。然而“分子生物学”课程内容较抽象难懂，如何深入浅出地讲授这门课程，提高学生学习“分子生物学”的兴趣和积极性，收获良好的教学效果，是一个值得认真思考和探索的问题。本文将结合笔者自身教学实践，从优化教学内容、改进教学手段、实验教学与理论课并行和融合课程思政等方面进行一些探索和分析。

一、制订合理的教学计划并优化教学内容

“分子生物学”的重点内容包括染色体的结构和功能、DNA的复制和突变、RNA的转录和加工、蛋白质的生物合成与加工修饰和基因表达的调控等。学生普遍反映该课程理论内容较为抽象，知识点细碎，理解和掌握相对较难。因此，精心组织教学内容并合理制订教学计划是提高课堂教学效果的前提［2］。

授课教师应认真分析学情，了解班级内学生先修基础学科，尤其是生物化学的掌握情况，也可调研学生对未来职业生涯的规划，从而做到有的放矢；积极向专业培养教师交流所代课专业的培养方案，根据专业的培养重点和培养目标合理选择授课的重点。“分子生物学”课程的重点内容包括生物大分子（尤其是核酸和蛋白质）的结构和功能、遗传信息的传递和表达（转录和翻译）、基因表达的调控。先修基础学科生物化学中已着重学习过核酸与蛋白质的结构等内容，在“分子生物学”教学过程中通过如课堂提问的形式回顾学习即可，避免学生认为已经学过对该知识点重视不够，课堂听课积极性不高。而先修基础学科中尚未涉及的重点内容，制订教学计划时应分配更多的课时进行教学，包括DNA的高级结构和拓扑结构学、RNA的转录后加工、蛋白质的加工修饰和降解类型、原核生物操纵子形式的基因表达调控模式、真核生物中多层次的基因表达调控模式。而且在讲解这些内容时，需要随时穿插复习旧知识点，帮助学生“温故而知新”。

此外，分子生物学的发展日新月异，不断涌现新的知识，教师除了熟练掌握教材中所涉及的基础知识，还应当及时了解本学科最新的发展动态，并娴熟地将新知识添加至日常的教学中，与重点专业知识进行融会贯通，可以丰富教学内容，还可以启发学生发散思维，用辩证发展的思维解决新的问题［3］。

二、改进教学手段和教学方法

“兴趣是最好的老师”，如何最大程度地调动学生的兴趣，需要教师在教学方法和教学手段上进行大胆创新。大学生的学习科目较多，针对某一课程学习时间有限，课堂教学是他们获取知识的最主要途径，这对教师的教学手段和教学方法提出了较高要求。优化和创新教学方法、教学模式，可有效增强课程趣味性，提高课堂教学效果，激发学生学习兴趣，引导学生主动学习，进行个性化探索，加深对分子生物学知识的理解，真正做到学以致用。

“分子生物学”授课多采用“多媒体教学为主、黑板板书为辅”的教学方法。美观、简洁的多媒体课件，能够引人入胜，提高学生的注意力。首先，教师一定要亲自制作课件，做到排版整齐，文字表达简洁，主题突出；其次，以教材为依托进行适当拓展，切忌直接将教材中的内容照搬到课件中；最后，在制作课件时适当引用优秀网络教学平台或者查阅权威专业学术杂志中的配图和动画［4］，避免堆积大篇幅文字，引起学生视觉疲劳。结合笔者教学实践，在讲解完重点知识后，教师还可带领学生一起观看相关动画，这有助于学生对知识的消化理解。由于大部分动画内容是英文讲解的，可帮助学生学习英语专业词汇，无形之中提高学生阅读专业文献的能力。

在“分子生物学”理论教学过程中还应大量引用日常生活中的实例，使枯燥的书面知识生动化，进而激发学生的学习兴趣，还能够加深他们对内容的理解。如在讲解遗传信息表达的RNA转录和蛋白质翻译过程时，可结合新型冠状病毒进入宿主细胞及其病毒生命周期，帮助学生理解遗传信息传递的原理，也可使学生对中心法则有更直观的认识；在讲解蛋白质的折叠和降解时，可引入帕金森病标志性病理蛋白α-突触核蛋白或者阿尔茨海默病标志性病理蛋白淀粉样蛋白-β的异常折叠的机制，帮助学生掌握蛋白质正确折叠的重要性和降解的方式。

在教学过程中，教师还可以将自身的科研经历融入课堂教学，例如在讲解非编码RNA参与真核基因表达调控中，笔者引用了自身的研究经历，介绍了笔者所开展的宿主编码的miRNA-21抑制人巨细胞病毒感染神经干细胞机制的研究过程，融入了表达载体构建、荧光定量PCR、免疫印迹、慢病毒包装等技术的讲解。通过该实例，学生深刻理解了动物编码的miRNA通过自身核心序列和其靶基因mRNA中非翻译区域互补配对，抑制靶基因翻译这一基因表达调控的机制，无形之中增加了教学的应用性，并有效激发了学生的学习热情和兴趣。同时，引用真实的科学研究案例，还可以使学生加深对课程中所包含的分子生物学研究技术知识点的理解，对各种实验技术的实际应用有了更为直观的认识，也培养了学生的发散思维。

传统的“教师讲授学生听讲”的教学形式，学生参与度低，被动学习形式导致学生缺乏独立思考的主动性，难以有效调动学生的兴趣和学习积极性［5］。教师可以选择难度适当的知识点，课前布置任务，安排学生通过小组合作的形式，共同查阅相关知识点，准备资料，如自行制作课件或者板书内容，在课堂中邀请学生上台讲解。这种翻转课堂教学方法可锻炼学生的自主学习和查阅专业知识的能力，提高课前预习率，促进学生之间的团队合作能力，提高学生课堂参与度，激活课堂氛围，有效提高抬头率和参加研讨的积极性。

此外，比较总结教学法在应对复杂抽象的“分子生物学”教学中也能发挥有效的作用［6］。例如讲解DNA复制、RNA转录、蛋白质翻译和基因表达调控等时，可反复利用比较法，将原核和真核生物的染色体组成、mRNA的结构和加工形式、翻译起始过程中mRNA的功能等方面进行反复比较分析，加深学生对知识点的认识。讲述真核生物基因表达调控模式时，如果直接讲解理论，学生会感到该章节知识点枯燥无趣晦涩难懂。教师可首先引导学生对真核生物基因表达的过程线进行总结归纳，然后结合该表达过程逐一引出真核生物染色质水平、转录水平、转录后水平、翻译水平等多层次的基因表达调控模式，章节结束后再将真核生物的基因表达过程（DNA复制—转录形成RNA—mRNA加工—mRNA翻译成蛋白质—蛋白质加工）进行板书，并结合该板书对多层次的表达调控模式一一归纳总结，利用教师板书时间引导学生思考，侧面增加了师生的互动时间，利于学生对该复杂知识的掌握。

三、实验教学与理论课并行

分子生物学技术发展日新月异，且研究对象多为微观大分子，仅通过理论课教学无法帮助学生真正体会分子生物学的奥秘，熟练掌握分子生物学技术，更无法利用相关技术有效解决实际问题。目前大多院校开设的“分子生物学”课程仅设置了理论课教学，未设置实验课，或者大多将“分子生物学”实验放在“基因工程实验”等课程中。“实践出真知”，为了提升学生的科研思维能力和自主独立科研能力，在“分子生物学”教学过程中应当适当添加实验课教学内容。传统的实验教学方式是教师讲解实验目的、原理、操作步骤、注意事项，学生参考教材或教师课件中的步骤进行实验操作。在这种教学模式中学生机械地完成操作，无法锻炼主观能动性，也不能培养科技创新精神。因此，“分子生物学”实验教学需要避免传统的验证性实验教学，应主要设置综合性、开放性实验，从而激发学生学习兴趣和发散思维。针对本科生可设置合理安排成套的实验课程，如设置“基因组的提取—聚合酶链式反应—琼脂糖凝胶电泳”实验，学生通过该实验能够熟练掌握目的基因体外扩增和鉴定的流程和原理；设置“限制性内切酶酶切—连接—转化大肠杆菌—菌落PCR鉴定—质粒DNA的提取”实验，学生通过该实验对克隆目的基因并构建携带目的基因载体流程产生更为深刻的认识和理解。实验课结束后，学生填写实验报告，并对获得的实验结果进行分析总结；教师也可以通过学生实验过程遇到的问题和实验报告的完成情况，分析学生对知识点的掌握情况。

然而大部分院校并不具备同时开设“分子生物学”理论课和实验课的条件，例如实验室空间和场地拥挤、实验所需仪器和耗材配置不足等，加开“分子生物学”实验教学困难重重。近年来，虚拟仿真实验受到越来越多的重视，作为高质量提供交互学习的开放平台，可帮助学习者进行研究性学习、自主实验和创新实践［7］。教师可借助虚拟仿真实验平台进行“分子生物学”实验教学。教师课前布置即将开展的实验项目，学生通过查阅课本资料和虚拟仿真实验平台，设计研究路线并制订详细的试验方案；教师借助传统多媒体课件讲解实验原理和实验步骤。最后学生在“实验模式”下按照课前制订的方案在虚拟仿真实验平台上进行实验仿真操作。虚拟仿真实验平台的有效利用可以缓解高校实验室资源紧缺的现状，提高学生参加实验操作的比例，充分调动学生的参与性和积极性，从而提高了人才培养质量，并为本科生的实践教学注入新活力。

“理论课实验课一体化模式”的“分子生物学”课程，可以加深和巩固学生理论课中所学的专业知识，培养学生实验操作能力，更能够提高学生独立分析和解决问题的能力，锻炼学生严谨和创新的科研思维和逻辑能力［8］，从而迎合新时代背景下生物医疗水平提升对提高专业学生综合素质的需要。

四、课程思政在“分子生物学”教学过程中的融合

通过“分子生物学”教学可帮助学生构建一个完整的“分子生物学”知识框架，了解分析解决生物基因结构和功能的现代技术方法，为学生以后更深入地学习生物学奠定知识理论基础，但我们希望学生最终可以应用所学的分子生物学知识解决生物学、医学或者药学等领域中新的或者感兴趣的问题，做到学以致用。因此，教师完成专业知识教授的同时还要注重进行德育，培养和训练学生的研究性思维［9-11］。在课堂中既要谈科学知识，又要谈思想价值、人文历史，让学生无论是在专业知识还是在综合素质上都有丰富的收获，期望通过自身的教学感化学生，培养学生具有科学严谨、实事求是的科学精神，更要成为富有家国情怀和民族使命感的新时代好青年。

在“分子生物学”教学过程中融入课程思政内容对教师提出了很高的要求，教师应当及时提高自身的政治情怀，拓宽思维视野，努力挖掘知识点中蕴含的思政元素，将课程思政融入专业理论知识讲解，不空谈理论。如在讲授DNA复制机制时，通过讲述Arthur Kornberg基于大胆的科学假设并设计缜密的科学实验最终发现大肠杆菌中DNA聚合酶的过程，引导学生在进行科学研究时要具备“大胆设想，小心求证”的探索观念；讲述蛋白质翻译的密码子发现时，引出科学家的成功不仅在于不懈的努力和聪明的才智，还得益于在机遇面前敏锐的洞察力和对机遇的把握。总之，在“分子生物学”教学过程中融合课程思政教育，能够提升学生对本专业课的认识和认可度，提升学生的专业素养，并培养学生树立正确的价值观和人生观。

综上，笔者结合自身的教学实践，从教学内容、教学手段等多个方面对“分子生物学”课程教学效果进行了探索。开展“分子生物学”教学，我们要坚持“以学生为本”的教育理念，优化教学内容，做到有的放矢；改进教学方法，建立更好的教学体系；“理论课实验课一体化模式”提高学生专业综合素质；融入思政教育，提升学生专业素养。提高本科“分子生物学”课堂教学效果，可提升教学质量，最终获得学生的肯定和好评，有助于培养大批符合社会发展需求的主观能动性高、创新能力强、专业素养全面的专业人才。