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关键词 研究生;分子生物学;实验教学;教学改革;师范院校
中图分类号 G40-056 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2012)22-0336-01
分子生物学是从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的一门科学[1]。自20世纪50年代以来,分子生物学已发展成为当前生命科学发展的主流,是目前最具潜力、最迅速的生命学科之一,成为研究生物学及相关科学的一个有力工具[2-3]。加强分子生物学实验教学,不仅有利于培养学生掌握分子生物学的理论基础知识和实验操作技能,而且有利于培养学生形成正确的科学研究素养和创造思维精神,让学生更好地进入科学研究领域[4]。
1 面临的问题
师范院校研究生的分子生物学基础较为薄弱,学生大部分来源于省市级师范院校,“985”和“211”高校生源较少。师范类院校本科教育以培养中学教师为目的,更注重培养学生的理论知识,对学生的实验动手能力、创造性思维能力、科研素养等重视不够。同时,所读本科师范院校为省市级院校,学校师资、实验条件、资金等条件一般,较难进行系统规范的分子生物学实验教学。
当前师范院校硕士研究生培养时间为3年,学生进校第1年要进行文化课程学习,第3年要提前写毕业论文,做科研的时间相对较短。分子生物学是一门实践操作性很强的课程,大部分研究生的课题研究都需要用到。如何在较短的时间里提高学生的分子生物学理论知识水平,培养学生扎实的实验操作能力,增强分子生物学的科研素养,让学生更好地进入科学研究领域是分子生物学实验教学面临的最主要问题。
2 改革的主要内容
2.1 师资队伍
师资队伍是分子生物学实验教学首要环节。教师必须具备较强的科研素养,具有较长的分子生物学研究经历及不断获取国际先进技术和经验的能力。由于分子生物学的特殊性,教师最好具有在国外较有影响的分子生物学实验室学习工作的经历;同时,要承担有国家、省部级的科研课题。做为师范院校的学生,实验操作能力的提高是目前最为迫切的任务。分子生物学实验是非常细致的操作,因此具有较好的操作技能、未离开科研实验工作第一线的老师的实验演示对学生实验技能的掌握具有重要作用。同时,兴趣是最好的老师,教师对科研工作特别是对分子生物学的精到理解,对学生科研兴趣的培养尤为重要。具有较高造诣的分子生物学专任教师任教,有利于培养学生形成正确的科研精神和创新思维。要加大师资队伍建设,要让优秀的分子生物学专业且仍在科研实验工作第一线的教师投入到分子生物学实验教学的工作中。
2.2 实验平台
实验平台是分子生物学实验教学的重要保障。分子生物学实验要用到较多大型的实验仪器,如PCR仪、分光光度计、冷冻高速离心机、凝胶成像系统等,需要投入大量的资金购买必备的实验仪器。另外,分子生物学实验对实验场地的要求较高,为保证教学效果,每位学生基本要做到每人独立实验。因此,在加强实验平台的建设上,要加大资金投入,建立独立专门的研究生分子生物学实验室;要让实验仪器公开化、常态化,提高实验仪器的使用率;要让每一个学生都有足够的机会操作实验仪器,让每个学生都能熟练掌握常用的分子生物学实验仪器。
2.3 教材教学
教材教学是分子生物学实验教学的核心内容。师范院校研究生的生源不一,分子生物学基础差异较大,学生在研究生期间开展的课题对分子生物学掌握程度的要求又一样。因此,教材教学显得尤为重要。
2.3.1 科学研究与实验教学相结合。打破传统的固定化的教学模式,更新陈旧的教学内容,把科研素质培养放在实验教学的第一位。教师要把科学研究的思维灌注于整个分子生物学实验教学过程中,适时将任课老师的科研项目引入到实验课程中来。研究生进入学校后,都会较早地了解自己在研究生阶段即将开展的课题的大致方向,因此要把实验教学与科研项目和研究生各自的课题联系起来。教师要以科学研究的指导思想来引领和统筹开展实验教学。
2.3.2 教材讲授与专题讲座相结合。在教学内容上,教材讲授与新进展专题讲座相结合,注重科学研究的新发展,要适时邀请相关领域较有造诣的教授就某些专题进行报告。分子生物学是一门发展中的学科,注重科学研究的前沿讲授,让学生及时了解分子生物学的最新发展尤为重要。专题讲座有利于拓宽学生的科研视野,提高学生的科研思维能力,增强学生的科研素养,培养学生的科研兴趣,让学生及早由本科生的教材学习向研究生的科学研究过渡。
2.3.3 基础实验与研究实验相结合。基础实验包括质粒DNA的提取、琼脂糖凝胶电泳、酶切鉴定、PCR技术、DNA的纯化、载体的构建、感受态细胞的制备、细胞转化、重组子鉴定、RNA提取等常规分子生物学实验。同时,让学生根据自己的课题科研需要,自主查阅资料设计实验,利用基础实验的常规技术进行研究实验。在实验过程中,任课老师可以定期组织学生汇报,也可附以邮件等方式及时解决实验问题。研究实验以上交毕业论文的形式进行考核,学生均要按照课题研究背景、研究目标、研究意义、实验方法、实验结果、分析讨论进行撰写论文,同时以小型答辩的形式让学生进行汇报,让学生参与讨论相互学习。基础实验培养学生的基本操作能力,研究实验提高学生运用分子生物学技术进行科学研究的能力和学生的科研创造力。
3 结语
分子生物学是研究生课程教学中一门重要而又相对难学的课程。随着分子生物学在生命科学领域的应用不断深入,分子生物学实验技能的熟练掌握、运用分子生物学技术的能力对学生科学研究越来越重要。只有通过分子生物学实验教学的不断改革,才能迅速提高学生的分子生物学实验操作能力、有效增强学生的科研素质,为研究生科学研究工作的迅速开展奠定基础。
4 参考文献
[1] 郑用琏.基础分子生物学[M].北京:高等教育出版社,2007.
[2] 陈启龙,杨和建.分子生物学实验教学的探讨[J].黄山学院学报,2009,11(3):136-138.
关键词:研究生培养;分子生物学;实验教学
分子生物学是从分子水平上研究生命现象、生命本质、生命活动及其规律的科学,是当前生命科学中发展最快并与其他学科交叉渗透最广泛的前沿学科之一.进入21世纪,分子生物学的实验技术与方法已经应用到了生物学各个分支学科的研究中[1].研究生教育是培养具有科学精神和创新能力高层次人才的主要方式,培养硕士研究生创新思维和科学研究能力,将是作为研究生阶段的研究工作和将来作为科研人员所必备的素质.近年来,很多高校在研究生的培养上采取了重大举措,如浙江大学、中国科技大学、西安交通大学、中国农业大学等,实现了研究生的理论教学、实验教学和学位论文研究三阶段的培养模式[2].在加强研究生理论教学和学位论文研究的同时,注重研究生实践能力的培养,增加了实验教学环节,实现研究生实践能力的宽领域培养,再通过学位论文的研究,形成研究生实践能力的立体全方位培养.作为一个生物学研究生,把本科所学的基础知识与科学研究的最新进展联系起来,学好、学通分子生物学是必需的一步.基于此,2012年起我校在生物学科研究生学位课中设置“分子生物学实验”课,3年来虽然取得了明显的成效,得到了研究生与指导教师的认可,但在实际运行过程中也发现了一些问题,还需要通过不断的改革和实践,使生物学科的研究生更系统、更全面地掌握分子生物学的实验技术和技能,为后续的研究性实验工作和今后走上工作岗位提高科研水平打好一个坚实的基础.
1课程定位及理念
分子生物学在20世纪取得了理论和技术的飞速发展.分子生物学技术越来越广泛地应用于生命科学的各个研究领域当中.随着越来越多的理论突破,分子生物学技术也日新月异.在高等院校的生物相关学科的研究生教学中,越来越广泛地注重分子生物学的教学.分子生物学理论课教学内容多,范围广,有一定深度,学生很难透彻理解和掌握,如果不做实验,只学习理论,往往会事倍功半,理不出头绪.分子生物学实验课能给学生亲自动手参与实验全过程的机会,便于学生加深对相关理论的理解[3].研究生来自不同的院校,由于各院校课程设置不同,研究生接受的本科阶段的教育差别很大,这种差别在实验操作能力上体现最为明显.对于已经进入分子时代的生命科学来说,不熟练分子生物学实验操作的学生就很难快速适应课题研究的科研工作.在研究生学位课中设置分子生物学实验课,合理安排实验课内容,建立常规操作与科研课题相结合的实验课程体系,是提升研究生实践能力的重要途径,同时也能为学生完成硕士学位论文及将来从事科研工作打下良好基础.内蒙古科技大学生物学硕士研究生学位点于2006年经批准设立,2007年起招收首批硕士研究生,近10年来,已为及全国输送了一批从事生物学研究与开发的优秀人才.“加强专业技术教学、紧跟学科发展前沿、全面提升研究生培养质量”一直是本学科研究生培养工作的重点和目标.为适应新形势下高等院校研究生教育与创新型人才培养的目标,对研究生分子生物学教学的改革势在必行.2012年以来,我们通过在研究生学位课中设置“分子生物学实验”课,不仅显著地提高了研究生对分子生物学课程的学习热情,而且明显提升了研究生的科研能力.
2课程建设及特色
2.1课程建设的过程与方法
每学年的秋学期初新录取的研究生入学,根据对新生分子生物学知识背景和实验动手能力的详细调研合理安排实验课内容,建立常规操作与科研课题相结合的实验课程体系,并根据学科发展不断更新和完善,力求促进研究生科研工作的顺利开展.研究生分子生物学实验教学的改革分为3个阶段进行.
2.1.1准备阶段
组织相关人员成立课题小组,对小组人员进行具体分工,以2015年新入学的硕士研究生为研究对象,采用问卷调查方式对他们的分子生物学基础知识与实验操作能力进行摸底,撰写调查报告[4].
2.1.2实施阶段
(1)制定教学大纲.根据准备阶段的调查结果讨论研究生分子生物学实验课教学大纲,实验项目实行多层次、模块化管理,分为基础性、综合设计性、创新性3个模块.基础性实验项目以基本的分子生物学操作技术为主,如:质粒DNA的提取、限制性内切酶酶切DNA分子、琼脂糖凝胶电泳分离DN段、大肠杆菌感受态细胞的制备、重组DNA分子的构建与转化等、PCR扩增目的基因等.对没有任何分子生物学常规操作基础的研究生要逐个开出;对本科阶段已经接触并熟悉这些基础性实验的研究生可直接开出综合设计性实验,如:多种方法获得目的基因、动植物中某关键基因的克隆、重组质粒的构建等.创新性实验项目全部由本学科教师承担的科研课题转化而来,研究生可根据自己的研究方向与兴趣爱好选择项目完成,包括植物细胞中MYB类转录因子的筛选、与人类遗传病相关的核苷酸重复序列的克隆等.
(2)学生选课.将全部实验教学内容及具体开出安排提前公布,学生根据实际情况与自己的研究方向进行实验内容的选择,这一环节须由指导教师协助完成.选课结束后根据每个项目的选课情况准备实验,包括学生分组、准备实验材料、仪器设备、耗材试剂和实验讲义与实验报告册分发等.
(3)预实验.指导教师根据学生分组情况,每组安排组长一名,副组长一名,在实验开出前协助指导教师完成预实验.
(4)实验课开出.按计划认真组织研究生开出实验.实验操作阶段,要求学生熟练掌握实验操作流程,严格按规范进行操作.同时指导教师要充分调动学生的学习积极性和主动性,增强学生独立完成实验的能力和实际动手能力,使学生能够尽可能主动地、独立地完成实验的整个过程,为以后独立从事科研设计和科学实验打下良好的基础.
(5)课程考核.实验课结束后进行成绩考核,综合学生的预习报告、实验操作、实验结果与实验报告撰写情况给出实验课成绩.
(6)编写研究生实验教材.基于教学实践的积累,编写研究生实验教材“研究生现代分子生物学实验”,重点面向研究生的实验教学,将分子生物学基本实验技术和近年来发展起来的新技术、新方法有机融合.
2.1.3总结阶段
跟踪调查,了解研究生在分子生物学实验课结束进入课题研究后的情况,掌握他们在分子操作各个环节上的操作熟练程度,对取得的研究资料做全面的整理分析.在学科内部推出“研究生分子生物学实验”示范课,并完成相应的资料库与光盘制作,并进一步在全校范围内推广.同时课程改革小组的成员要不断讨论项目实施过程中存在的问题,并及时与兄弟院校沟通学习,提出切实可行的办法[5].
2.2指导教师队伍建设
自2012年生物学科硕士研究生开设分子生物学实验课以来,该课程的教学任务一直由我校外聘的留美分子生物学专家王建英教授负责,另配2名讲师作为助手.经过3年来的教学实践体会,加上学生与研究生导师的意见反馈,我们发现这种单一的指导教师模式是需要改进的,需要建设一支由长期工作在科研、教学一线教师组成的研究生实验课教学团队.教学任务分配上,根据团队内每位教师主要从事的科研领域和专业特长,分配相应的实验教学内容,每个项目安排2名指导教师,他们不仅熟悉所指导实验的技术要点,及时解决实验过程中出现的各种问题,还能将本领域相关的科研前沿、热点问题介绍给学生,以开阔学生视野,使每次实验均能获得预期结果.同时,指导教师在教学实践过程中也不断发现和审视自己,包括对自身专业知识的把握与实验技能熟练程度的反思,这样也能促使他们紧密跟踪学科发展前沿不断提高[6].本课程经各方面协调讨论,现已逐渐组建了一支人员稳定、业务基础全面、具有团结协作精神的教学团队.其中教授3人、副教授2人、讲师2人.其中大多数教师承担国家自然科学基金、内蒙古自然科学基金、内蒙古高校基金等科研项目,在努力完成这些科研任务的同时,有意识地将许多科研工作中的思路和先进的技术转化到研究生分子生物学实验的教学实践中.实验课教学团队的建设极大地提高了研究生实验教学质量,并申请得到了我校研究生教学改革项目建设立项资助.
2.3实验课成绩考核与结果评价
经过教学团队的调研讨论,针对分子生物学实验考核形式的问题,提出实验课评价体系多层次评价的管理制度,包含预习报告、平时考勤、实验操作、实验结果与实验报告撰写情况5个部分,分别所占比例为1∶2∶4∶1∶2;针对设计性与创新性实验,要加上实验方案制定与实验论文撰写环节.针对研究生各实验组人数较少、时间较灵活、学生专业多样化等特点,在考核中更加注重实验的具体操作过程.在课程开课初要将考核方案告知学生,让他们明确各环节的评分标准,在实际考核过程中如实记录作为评价依据.实验课结束后,通过“问卷调查与后期跟踪相结合”的模式及时对教学效果进行评价[7].通过发放问卷调查表的方式综合调查研究生对本门实验课的内容设置、教学方法及授课教师的教学效果等信息的评价.另外,在实验课结束一个学期后,我们对研究生指导教师进行问卷调查,对上一年度的实验教学效果进行了后期跟踪评价,对研究生进入到各自实验室工作后的科研思维、实验设计、操作能力等进行调研,综合评价实验教学效果[8].
3结语
分子生物学实验技术是生物学各分支学科科学研究必备的手段,在研究生入学后进入课题研究之前开设“分子生物学实验”课,熟练掌握基本的分子生物学操作技术,这是生物学研究生快速进入科研课题与顺利完成硕士学业的基本保证[9].研究生经过基本实验技能培训、全面综合实验及自主设计实验的锻炼及创新实验平台的全方位提升,科研能力得到大幅度提高.学生普遍反映研究生分子生物学实验为他们顺利进行课题研究、完成学位论文和未来的科研工作奠定了良好基础,一部分学生在硕士期间就发表了高水平的SCI论文.为生物学研究生开设分子生物学综合实验,在内蒙区内外兄弟院校进行此类设置的尚不多见,需要我们更加努力创立并逐步完善研究生实验教学平台,全面提升我校硕士研究生培养水平[10G12],及时将教师的科研成果提炼引入实验教学,提高指导教师的教学能力,使实验内容不断更新,为研究生进行课题研究及毕业以后从事相关的科研工作打下坚实的基础.
参考文献(References)
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[4]郭淑贞,李丽娜,张前,等.基于问卷调查的中医院校研究生分子生物学实验课程改革探索[J].内蒙古中医药,2014(12):138G139.
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[11]孟照俊,俞小瑞,韩燕,等.医学分子生物学实验教学改革的初步探索与实践[J].西北医学教育,2006,14(2):86G87.
1制定合理的带教计划,重点明确
实习学生在本院实习分子生物学的时间为4周。由于实习时间较短,带教老师应首先制定合理的带教计划,便于学生充分利用有限的时间掌握实习内容。在制定带教计划的过程中,不仅要结合学科的大纲要求,还应结合历届学生的学习情况和实验室的基本情况,制定最合理、最贴近实际的带教计划。由于本实验室开展的检验项目较多,而学生实习时间较短,实习内容不可能面面俱到,因此在带教计划中将带教内容分为4个类别,即熟练掌握、基本掌握、熟悉和了解。例如,分子生物学实验室的分区制度、工作流程、乙型肝炎病毒DNA检测等纳入实习生应熟练掌握的内容。有侧重点的带教可以让实习学生在有限的时间内牢固掌握常用检测项目的原理、操作方法、注意事项、临床意义等,有助于学生在以后的工作中进一步由点到面地进行分子生物学检验知识的学习。
2注重岗前教育,树立整体意识
为引导实习学生转变角色,保证实习质量,岗前教育是必不可少的。分子生物学实验室对设备、环境和操作人员有较高的要求,因此在实习学生进入分子生物学实验室前,应首先对其进行岗前教育,包括分子生物学实验室基本情况、分区制度及相关工作流程等。并且要求学生实习前仔细阅读实验室管理文件和标准操作规程(SOP)文件,着重学习分子生物学实验室各区的工作制度、各项目检测操作规范、质量控制、生物安全防护及标本接收、处理和保存等内容,使学生对实验室工作有初步的认识。学生进入实验室后,带教老师应首先引导实习学生按照区域流向制度依次参观各实验分区,系统地向其介绍各检验项目的检测原理及临床意义。然后,根据带教计划的侧重点,选择常用检测项目,结合项目介绍主要相关仪器设备的工作原理、操作程序、日常保养及记录登记,让实习生树立整体意识,对实验室的工作有全面的了解。
3加强操作训练,培养质量控制理念
分子生物学的发展速度较快,学生在校园内依靠有限的教学设备和较少的实验课时难以掌握分子生物学的基本技术。因此,实习学生在进入临床实验室后,对很多仪器设备较为陌生,操作过程中难免存在不规范之处。再加上分子生物学检验对实验操作的要求比较高,因此在指导学生的过程中,应给予学生尽可能多的实践机会,使其不断进步。首先,带教老师必须从最基本的实验操作出发,边操作示范边讲解相关知识,重点强调操作要点和关键步骤,指出注意事项并说明原因。然后让学生实际操作,带教老师在旁给予指导,并当场纠正操作中出现的错误,让学生记忆深刻。通过操作示范和指导,带领学生逐步完成规定的实验操作项目。此外,带教老师应尽量多地创造机会让学生动手,加强对学生的监督,让学生能够熟练掌握各项目的检测操作步骤和操作规范,在短期内提高学生的动手能力。准确的检验结果是检验医学的生命。检验结果出现较大偏差会对患者诊治产生影响,甚至引起医疗纠纷。分子生物学检验是繁杂有序且细致的工作,从标本接收、标本前处理、DNA提取、扩增分析到报告发放的任何一个环节都不得有误。因此,带教老师应注重培养学生全面的质量控制理念。带教老师在带教过程中,需要根据岗前教育的内容,对各个操作环节的影响因素进行细致分析,并向学生讲解相应的质控措施,重点说明标本质量判断标准、实验操作规范、仪器设备校准、质控参数设定、结果处理、报告审核与签发等内容。在学生进行实际操作时,带教老师应做到“放手不放眼”,对学生严格要求、持续关注,一方面保证检验质量,另一方面也能培养学生严谨的工作作风和良好的工作习惯。
4科学考核,严把实习质量
在学生实习期满时,应按照要求对其进行考核。本实验室对实习生分子生物学检验的考核内容包括如下两方面。(1)基本操作考核:实习生需独自完成规定标本的乙型肝炎病毒DNA检测。带教老师根据学生的操作流程、操作规范程度、检测结果准确性进行打分。(2)理论考试:内容涉及分子生物学的基本理论、实验室分区、标本采集及保存、质量控制、常用检验项目的简要操作流程或项目检测的临床意义、污染预防措施等。通过考核,带教老师能了解实习学生对实习内容的掌握情况,对实习学生掌握不佳的知识点再加以指导,为保证实习质量把好关。
5引导学习前沿知识,培养科研思维
由于教材更新一般都滞后于学科的发展,因此为了弥补分子生物学教材和临床实践应用脱节的缺陷,带教老师还应尽量引导学生学习专业相关前沿知识,提倡学生广泛搜集、阅读文献和专业书籍,使学生能够了解最新的学科进展。当然,这对带教老师也提出了较高要求,需要不断加强学习,掌握新知识、新技术,为学生做好表率。此外,学生实习期间还需完成毕业论文,对于承担毕业课题指导任务的带教老师而言,还需注重培养学生的科研能力。如果条件允许,带教老师可以让学生参与相关科研课题的研究,使其能够在完成毕业论文过程中,通过搜集、整理文献巩固基础理论知识,了解新的研究进展;通过实验设计熟悉和掌握多种实验方法;通过撰写毕业论文提高科研写作水平。科研和教学相辅相成,既丰富了分子生物学带教内容,又激发了学生的科研思维和提高了学生的科研能力。
6小结
本教材适合七年制和长学制临床医学专业学生用,也可作为医学各专业研究生的选用教材。分子生物学的理论与技术已在医学领域广泛应用。学习医学分子生物学这门课程,既要较系统地了解分子生物学的基础理论知识和技术理论知识,同时也要了解分子生物学在医学领域的应用和相关研究进展。本书介绍的医学分子生物学知识包括5个方面的内容。第2章至第10章介绍与医学密切相关的分子生物学基本知识,主要介绍基因和基因组的基本概念和基本特点,基因组核酸的复制与损伤修复、基因表达和功能蛋白质的形成与降解、基因表达的调控、细胞间通讯与信号转导的基本概念和基本理论,细胞增殖与凋亡的相关分子生物学机制。第11章至第13章介绍基因操作的基本知识,主要介绍基因分析、基因功能研究和基因克隆与表达的有关基本知识和研究策略,这些知识是从事医学科学研究、掌握医学各学科研究进展、了解分子生物学在临床医学中的应用所必备的基础知识。第14章至第18章介绍疾病相关的分子生物学机制,主要介绍基因和基因组、细胞间通讯和信号转导与人类健康和疾病之间的关系。
【医学分子生物学主要栏目】专家述评、论著、综述、研究快报。
获奖情况:1990年《国外医学》系列第一次质量评比中获三等奖
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关键词:研究生培养;实际需求;分子生物学;探索
中图分类号:G643.2 ?摇文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)03-0046-02
随着生物科学技术的飞速发展,生命科学各学科之间的交叉渗透日益显著,而在生命科学领域的各项核心课程之中,分子生物学已逐渐成为联系其他学科的枢纽性课程和众多新兴学科的基础性课程。生命科学各专业的研究生,对分子生物学知识的理解和掌握程度,直接关系着后续开展研究生课题设计及进行毕业论文实验研究的质量与水平,因此,如何让学生真正做到学以致用,让分子生物学的理论和实践知识为研究生课题设计服务,已成为判断该课程教学效果好坏的关键问题[1]。分子生物学是从生物化学这门课程中独立出来的一门课程,它的核心内容是基因的表达与调控,这构成了整个课程的主干部分,与此相关的众多内容组成了课程的枝叶部分,传统的教学方法往往注重分子生物学理论机制的讲解,而将实验教学独立开来,这种教学模式对即将进入实验室开展课题设计和研究工作的研究生来讲,存在明显的缺陷。原因有以下三点:首先,生命科学相关专业的研究生与本科生相比,已具有一定的分子生物学理论和实验基础,其理解能力也更强;其次,研究生与本科生对于课程的预期不同,研究生马上面临独立地开展学位论文的课题设计,对课程学以致用的要求会更高一些;再次,由于研究生的本科背景及自己所学专业等方面存在着较大的差别,其学习的基础参差不齐,因此每个人对课程的要求也不同。因此,分子生物学的研究生教学工作需要更多地考虑研究生的实际特点,针对性地开展教学模式和教学方法改革。本教学团队,注重从研究生教育的实际需求出发,通过几年的实践探索,已初步构建好研究生分子生物学的课程体系,并在教学工作中不断改进和创新,有力地促进研究生专业能力的培养,下面就已经开展的教学新探索加以介绍。
一、教材的选择与课程内容设置的探索
我们没有指定某一本书作为课堂教材,而是向学生介绍了几本分子生物学领域的经典著作,其中包括《现代分子生物学》、《医学分子生物学》、《基因的分子生物学》、《基因VIII》及《分子克隆实验指南》等,希望学生能尽可能地阅读并参考这些著作来学习。这样有助于学生从不同的专著中获取知识,通过不同作者的讲解与叙述,增加对分子生物学的全面思考和认识。
我们通过深入了解每位学生在本科阶段的相关学习情况,发现由于专业背景差别较大,很多学生即使学过了相关课程内容,对分子生物学知识的理解仍处于较浅水平。因此,在课程内容的设置上我们进行了改革,最终确认了“一条主线,三个基本点”的格局,主线就是分子生物学的核心:基因的表达与调控,三个基本点即三大基本过程:复制、转录及翻译。在课程设置上,我们也分为三大块,即分子生物学基本理论与知识、分子生物学实验技术和分子生物学专题知识,第一部分是课程的重点部分,包含了三个基本点的内容;后两部分是在第一部分内容上的进展和深入,基因的表达与调控成为贯穿三部分的一条主线,每一部分都紧密联系该主题。因此,理论课与实验课的教学内容设计都是围绕主线与基本点展开,使学生通过本课程的学习,在脑海中形成分子生物学的最基本理论体系,奠定良好的分子生物学知识基础。
二、了解学生的学习需求,使教学更加贴近实际
针对本课程结束后,学生马上就要进入实验室开展课题研究的现状,在开课初期给学生布置了一道课外作业题,即“与导师交流,了解自己研究生论文的课题方向和内容,提出你想通过分子生物学课程学习到的内容有哪些”。因为涉及到未来自己的课题及论文,每位学生都积极参与并完成了该项作业,总结学生的作业情况,我们发现不同专业研究生对本课程的需求存在着异同点,例如,基础医学专业的研究生对分子生物学新发现和新知识方面的要求较多,而药学专业的研究生更希望对分子生物学实验技术方面了解更多一些。根据这些反馈回来的情况,我们授课老师了解到了学生以后从事专业课题研究的基本信息,因此在后续的课程设计上根据各专业特点,有选择性地安排一些专题性质的课程内容,例如,增加了RNAi专题讨论课等,这样使我们的教学可以更加贴近学生的实际需求,受到了学生的广泛好评。
三、每节课都要有亮点
分子生物学与其他生物医学类理科课程类似,理论课教学中都涉及到很多比较枯燥的概念和复杂机制过程的讲解,如何保证学生在课堂上的专注力是能否获得好的教学效果的关键因素之一。为解决上述问题,通过集体备课我们对每节课的授课内容进行细致的分析讨论,一致认为除了进行传统的教学讲解以外,每节课都必须在内容上体现出两个以上的能激发学生学习兴趣的亮点内容,这些亮点与当堂课的核心内容有密切关系,在提高学生学习兴趣的同时还能帮助对核心内容的加深理解。例如,在讲DNA复制这节课的内容时,我们选取了发现半保留复制机制和发现冈崎片段两个著名实验的科学家故事作为亮点,教导学生如何激发自我的创造性思维;在讲解PCR技术的理论章节时,选取了授课教师自己做PCR实验中遇到的几个问题作为亮点,将理论课程与实际操作结合起来,通过提出问题、分析问题和解决问题的讲授方式,使学生对该项技术的理解更加深入。
四、实验教学着重锻炼学生的实验设计及实践操作能力
本课程还包括了分子生物学的实验教学工作,本着为研究生提供一个连续性锻炼动手操作机会的目的,我们设计了一个涉及分子生物学最根本也是最重要内容的综合性实验,即目的基因的克隆及鉴定。首先在理论课教学中采用讨论式教学方法,让学生对基因克隆的基本实验设计和操作流程有了初步的认识,然后采用连续不间断的时间安排,利用晚上及周末时间,让学生亲自动手完成样本制备,RNA提取,RT-PCR,目的基因片段的酶切、回收及连接,感受态细胞制备,转化重组子及筛选鉴定的各个实验环节,并对实验过程中及时发现问题进行课堂讨论和分析,进一步加深了学生对该实验的理解和认识,也培养了实验设计的基本思维,对其后续研究生课题的开展起到了很好的促进作用[2]。
五、引导学生培养良好的科研思维能力
锻炼好的科研思维能力是以后从事科研工作的根本所在,在分子生物学的课堂上,我们也采取了形式多样的教学方法努力引导学生培养自己的科研思维能力。例如,老师在讲授完基本理论知识后,提出一些有争议性的专业知识问题,让学生分组讨论,并拿出自己的观点,然后进行课堂辩论会,通过这种方式促使学生开动脑筋运用所学的知识去解决存在的问题,有利于学生科研思维能力的锻炼;我们还开展了课堂seminar活动,让学生根据自己专业及今后课题研究的特点,选取涉及到分子生物课堂知识的高水平SCI文章,通过自己的阅读理解,制作讲演PPT上讲台进行讲解,通过这个活动提高了学生查阅和分析外文文献的能力,对今后的课题设计也是大有裨益的[3]。
本着能让学生能够学以致用的原则,分子生物学课程教学紧紧抓住研究生培养和教育的特点,在教授基本理论和实验技术知识的同时,从研究生未来课题设计的实际出发,对授课内容、课程体系及构架等做了新的探索和尝试,已获得了初步的教学成果,但仍然还有许多地方有待改进和完善,相信通过不断的努力,分子生物学能成为一门助力生命科学各专业研究生教育的必备课程。
参考文献:
[1]李敏,陈必链.硕士研究生《分子生物学》(英文)课程的改革与实践[J].福建师范大学学报(自然科学版),2011,27(3):44-47.
[关键词] 分子生物学;创新能力;研究生教育;高等教育;培养质量
[中图分类号]G632.0 [文献标识码]B [文章编号]1673-7210(2008)09(c)-096-02
研究生教育的宗旨是培养具有科学精神和原始创新能力的专业人才。对研究生创新能力高低的判断,有人主张根据研究生的行为表现(主要是研究成果,特别是毕业论文)来做出[1]。研究论文的质量,在一定程度上体现研究水平和能力,也是评价研究生教育质量的一个重要标准。分子生物学是一门新兴的前沿学科,已成为现代生命科学中最具活力的带头学科之一。医学领域分子生物学研究日新月异的发展,使人类对疾病的认识、预防、诊断和治疗发生了深刻的变革,医学科学已从整体、细胞水平逐步深入到了分子水平。所以分子生物学理论与技术的应用是衡量研究生论文质量的一个重要指标。那么在医学分子生物学教学过程中如何培养研究生的科研能力与创新能力。我们在多年的教学实践中,以理论教学为切入点,教师承担的科研课题项目为引导,以组织分子生物学兴趣小组开放实验室为平台,指导研究生从课题设计到研究计划实施进行了一系列探索,促进了研究生科研能力与创新能力的培养与提高。
1 在《医学分子生物学》教学中开展研究生创新能力培养的必要性
分子生物学是生命科学的带头学科,其理论与技术几乎渗透到医学、药学的所有领域。无论是医学或药学专业的研究生在设计毕业论文时都用得上,如果学生都用上先进的理论和技术来设计课题,我院研究生的毕业论文质量将会更上一层楼。另外,中医药要“保持和发扬传统特色,走现代化道路”,必须有坚实的分子生物学基础和创新能力,如怎样揭示辨证论治的分子机制,中医整体观怎样用基因组、基因谱、基因群、基因族等加以论证和研究,辨证论治怎样与基因的多态性、多效性、异质性、变异性结合等。《医学分子生物学》是我院研究生必修的一门重要公共基础课程,而且在第一学期开课,如果能在教学过程中结合课题设计引导研究生采用分子生物学知识来解决问题,对研究生的科技创新培养很重要。
2 从理论教学为切入点,引导研究生科技创新意识
2.1 根据计划课时整合教学内容
分子生物学基础知识与基本理论既是了解分子生物学新发展和新成果的基础,也是掌握分子生物学实验原理和研究方法所必需的。但是按学校的课程设置,我们的计划课时仅有40学时(包括理论和实验),如按照传统的教学法,在40课时内很难完成医学分子生物学的教学内容,我们的做法是:以分子生物学技术为引导将分子生物学基础知识与分子生物学技术的基本理论整合,分为5讲来完成,每讲5学时。5学时课堂讨论,10学时实验课。第一讲为核酸的提取与鉴定及相关基础知识,分为两部分,第一部分为基因组的结构与功能,第二部分为核酸(DNA、RNA)的提取与鉴定。第二讲为印迹杂交技术与芯片技术。第三讲为核酸体外扩增与基因信息传递,分为两部分,第一部分为复制、转录和翻译,第二部分为核酸体外扩增。第四讲为重组DNA技术与基因表达调控,分为两部分,第一部分为基因表达调控,第二部分为重组DNA技术。第五讲为原癌基因与抑癌基因以及细胞通讯和信号转导,分为两部分,第一部分为细胞通讯和信号转导,第二部分为原癌基因与抑癌基因。另外安排专题讲座“基因诊断和治疗”1次。
2.2 结合专业开展分子生物学技术应用的课堂讨论
为了使学生对分子生物学基本知识和基本技术理论的认识从理性认识到感性认识,在学习完5讲内容,学生基本掌握分子生物学基本知识和基本技术的理论后,以专业为小组,让学生在利用空余时间(时间为4周)查阅相关资料,内容是:在你的专业领域中分子生物学技术应用实例。之后进行课堂讨论,主题为分子生物学技术在中医药中的应用,每小组选一个代表为主要发言,学生的主题发言内容广泛,如蛋白电泳在中药材鉴定中的运用,差异展示反转录聚合酶链反应在中医药研究中的应用等等。然后进行分小组讨论,最后老师讲评。
3 从课题设计训练入手,引导学生树立运用分子生物学知识解决实际问题的意识
为了培养学生的创新思维和独立分析问题、解决问题的综合能力,我们在进行课堂讨论之后,布置学生结合专业,要求利用所学到的知识和技能,利用本实验室已经有的设备条件和材料试剂等技术基础,设计出一个综合性的、探索性的实验,并作为期末考试的内容之一,占总评的30%~40%。对于刚入学的研究生,第一个学期没有学习专业课程就训练课题设计有一定困难,但在这之前我们安排了“分子生物学技术在中医药中的应用”的主题课堂讨论,学生自己从网络上获取相关资料,在老师的指导下都能顺利完成。学生自主设计实验使技术性、综合性、探索创新性的实验融合在一起。
4 以开放实验室为平台,进行科研项目引导下的研究生创新研究
提高研究生创新能力,理论教学固然重要,实践教学环节也绝对不能忽略。由于科技创新是将科学研究成果转化为现实生产力的实践活动,因此提高研究生的创新能力,必须注重实践能力特别是主动实践能力的培养[2]。所以我们开放实验室,鼓励研究生自主进行科技实践。对于低年级的研究生,开辟分子生物学第二课堂,组织兴趣小组。同学们报名非常踊跃,我们将兴趣组分成3~5人/组。在上述研究生自主设计的实验方案中选出最适合开展的方案,由教师点评,学生修改实验设计方案后,在老师的指导下,由兴趣小组来实施。目前兴趣小组正在进行的实验有:①胱硫醚合酶基因多态分析;②RAPD鉴定真伪扶芳藤;③百年乐口服液的氨基酸含量测定等等。对于高年级的研究生只要用到分子生物学技术来设计的课题,都可以到我们实验室来,在老师的指导下进行课题研究。本学期,就有10多位同学在我们实验室实施他们的课题。
同学们通过课堂的理论学习―课后查阅相关资料―课堂讨论―实验设计―综合实践的过程能使学生深刻理解分子生物学实验的技术与理论,能熟练运用已经学习的多种技术,学会充分利用本实验室已有的实验设备和条件,自主设计实验并实践,培养了学生的创新思维和独立分析问题、解决问题的能力。
5 结语
中医院校的分子生物学课时都比较少,仅靠40学时,很难实施创新能力的培养。根据多年的教学体会,要在医学分子生物学教学中开展研究生创新能力培养,应该贯穿整个研究生阶段。这就要求我们教师要有无私奉献精神,要付出很多的时间和精力,还需要老师熟练分子生物学技术,并有科研课题,带领学生跟踪和挺进学科前沿。另一方面,也需要同学们的配合,同学们对自己的创新能力培养积极性很高,但有部分同学缺乏创新精神,不能吃苦耐劳,具体表现为查阅资料不认真,课堂讨论不积极,设计实验马虎,实验不能坚持等。所以,如何正确引导学生,激发学生兴趣,让学生主动参与是我们亟需解决的问题。研究生创新能力培养是一项长期而艰巨的任务,需要不断地探索。
[参考文献]
[1]吴宏翔,熊庆年,顾云深.我国研究生创新能力不足的表现[J].学位与研究生教育,2005,(9):32-36.
关键词:分子生物学;研究生;科研创新能力
研究生教育的目标是为国家培养具有较强科研精神和创新精神的专业人才,因此科研创新能力也成为了衡量研究生综合能力的一项重要标准,并且将其与研究生学术论文、研究成果等密切结合,形成综合性的评价体系。因此,关于研究生的科研创新能力的培养问题,也成为学术界关注的重点课题。分子生物学是一门新兴课程,代表了现代生命科学前沿发展水平,随着我国科学技术和医疗技术的不断发展,医学科学从研究细胞整体水平逐渐深入到分子水平,所以在生命科学的研究生培养方面,也要紧跟生命科学的发展趋势,促进研究生科研创新能力的提升。
一、分子生物学教学中培养研究科研创新能力的必要性
分子生物学是生命科学的基础学科,无论是理论知识还是实验科学,都已经渗透到医学、药学等相关领域中,所以关于分子生物学教学的相关研究活动也越来越多。研究生的科研过程中须要撰写相关的毕业论文,如果可以从研究活动中获得更多系统的分子生物学研究成果,可以为研究生的论文提供更大的课题范围和先进的理论支持,而研究生自身的科研创新能力关系到他们是否能够从现有的研究成果中挖掘到科研活动所需的内容,因此培养研究生的科研创新能力十分重要。同时,中国拥有丰富的中医药文化,为了促进中医药的现代化和国际化发展,研究人员必须要具备扎实的分子生物学理论基础,同时具备较强的科研能力和创新能力,才能更全面地揭示中医药的分子机制,对中医药中运用基因组、基因谱、基因群等分子机制的原理、运用方法等内容进行辩证研究,从而获得更加丰富的中医药研究成果。总之,分子生物学是医药学研究生的必修课程,在分子生物学教学中培养研究生的科研创新能力,具有相对较为有利的理论和实验环境,有利于帮助研究生在学习的过程中学会用分子生物学理论解决实际问题,增强研究生的实践能力。
二、理论课教学中培养研究生科研创新能力的途径
(一)强化教师的科研创新能力
教师是教学活动的实施者,教师自身的创新能力对学生创新思维的形成与创新能力的养成至关重要。因此,要加强研究生的科研创新能力培养,首先须要强化的是教师的科研长信能力,构建一支创新型教师队伍。一方面,学校需要为教师提供更多学习和交流的机会,尤其为青年教师创造更多出国学习的机会。参与国际学术交流可以拓宽教师的事业,而且有利于改变国内教师的传统教育观念,引入更多国际先进的教学理念和方法,从而提高国内教育水平。关于分子生物学的学术研究活动持续不断,形成的研究成果也不断更新,对国际研究成果给予更多关注,有利于促进我国分子生物学教学体系的完善。另一方面,教师须要增强与学生之间的沟通,了解研究生的学习进展情况以及他们学习中遇到的问题,做出有针对性的教学计划,可以显著提高教学效率。只有教师保持源源不断的创新思维,才能为学生带来更多科研创新的积极体验,从而培养学生的科研创新能力。
(二)教学设计的完善
创新意味着对传统的颠覆,教学设计与研究生教学成果有密切的关系,因此要培养研究生的科研创新能力,就必须要对教学设计进行改革与优化,这里涉及到以下几个方面。第一,在传统教学内容的基础上添加更多国际最新的分子生物学研究动态,并且介绍一些具有前瞻性的科研成果,使研究生对国际学术研究的趋势有更多了解。拓宽研究生的视野,有利于形成更加丰富的创新思维;第二,在现有的分子生物学课时安排的基础上增设关于分子生物学的专题讲座,聘请科研专家和相关工作者进行学术报告,针对分子生物学的学术地位、研究技术等,打消研究生“学非所用”的顾虑,帮助他们树立更加明确的学习目标。第三,充分利用课余时间,为研究生布置一些课后小任务,这些任务应当具有探索性,可以将分子生物学的理论与实践实现很好的结合,而且应当突破教材的限制,将其与学术前沿相结合,使研究生在探索的过程中获得更开阔的视野。
(三)多媒体技术的有效运用
在新课程改革不断深化的背景下,多媒体已经成为现代课堂教学中不可或缺的设备,将静态的书本知识转化为图形、声音、视频等不同的形式,既可以为学生带来不同的视觉感受,又可以丰富课堂教学形式,有利于促进教学效率的提升。在分子生物学的教学内容中,涉及到很多抽象的理论知识,理解和记忆的难度都较大,因此可以运用多媒体技术帮助学生更好地理解分子生物学的专业知识。同时,多媒体技术也可以为学生带来更多学术前沿的知识,尤其是手机等智能终端设备的普及,研究生可以运用平板电脑、手机等设备随时登录网页查询相关的知识,可以随时随地满足研究生的学习需求,可以有效地增强研究生的学习热情。另外,运用多媒体工具,可以在教师和学生之间建立起沟通的平台,教师和学生之间可以通过QQ、微信、微博等工具分享学习心得,交流关于分子生物学的前沿知识和文献查询结果,有利于激发研究生的科研兴趣,提高科研创新能力。
三、实验教学中培养研究生科研创新能力的途径
(一)充分运用探究性实验培养研究生的科研创新能力
实验课的有效开展,是对研究生理论知识掌握水平的检验环节,也是增强研究生操作能力的重要途径。所以,教师要充分利用实验教学,发挥探究性实验对于培养研究生科研创新能力的重要作用。探究性实验教学活动的开展,可以改变传统教学模式下形成的思维定式,帮助学生开拓思维空间。教师可以为研究生提供一个探究性的科研小课题,学生根据已经掌握的理论知识和实验技术并辅助文献查阅,以小组或个人形式完成,这就会为学生提供更大的思维空间。不仅充分体现了学生的主体地位,也可以有效提升研究生的自主学习能力。学习兴趣和思考能力被充分激发,既培养了学生的创新思维,也促进了研究生科研能力的提高。
(二)通过设计实验培养研究生的创新思维
由研究生自主完成实验设计是培养他们创新思维的一个有效途径,因此可以充分运用实验设计的环节,根据分子生物学教学大纲的要求,明确探究性实验的设计目的,将实验设计的过程交给研究生。当研究生接到实验设计任务时,须要拟定一个实验方案,并且验证实验方案的可行性,同时还须要考虑到实验过程中可能遇到的问题,做好充分的准备,才能保证实验的顺利进行。在实验设计的过程中,学生拥有主动权,并且积极调动了学生的主观能动性,他们的创新思维得到锻炼和强化。在实验完成后,教师需要对实验设计和实施的过程进行总结,让学生对参与实验设计的过程有系统的认知,并且有所收获,只有这样才能激发研究生的创新思维,并且增强科研兴趣,促进科研创新能力的提升。
四、考核评价体系的完善