植物保护专业研究生分子生物学研究技术课程教学探索
时间：2020-04-07 07:51:33 来源：达达文档网 本文已影响 人 
摘要 分子生物学研究技术是广西大学植物保护专业硕士研究生的专业学位课程。分析了植保专业研究生掌握分子生物学知识的现状，在此基础上阐明该课程的体系、教学方法及成绩评价体系，并指出课程教学过程中存在的问题及其对策，为推进和提高研究生分子生物学研究技术课程的教学水平提供借鉴。
关键词 分子生物学;研究技术;植物保护专业;课程构建
中图分类号 S-01文献标识码 A文章编号 0517-6611（2018）33-0130-02
分子生物学是一门从分子水平研究生命现象、本质、活动及其规律的科学，其研究方法和技术已广泛应用于生命科学各类专业的教学和科研工作中， 部分国内外院校也将分子生物学作为研究生的必修或选修课程[1-3]。2015年起广西大学将分子生物学研究技术列为农学院植物保护专业硕士研究生的专业学位课程，旨在通过该课程的教学使学生掌握分子生物学研究技术相关理论知识和实践技能，为今后利用分子生物学研究技术进行毕业论研究及相关科研工作奠定基础。笔者连续3年承担了分子生物学课程的主讲任务，构建了其课程体系，并在实践过程中不断优化。笔者介绍课程构建的思路及主要的教学方法，以期为从事分子生物学教学工作的同行提供参考，共同提高研究生的分子生物学及相关课程的教学水平。
1 植保专业研究生掌握分子生物学知识的现状
分子生物学研究技术是本学位点新开设的课程，为了解学生的先修课程及其对一些基本概念的理解程度，以便在备课时更加有的放矢，在正式上课之前，笔者均进行一次问卷调查。在先修课程方面，询问学生在入学前是否选修过分子生物学、遗传学、分子遗传学和基因工程或基因工程原理等相关课程;在基本的概念方面，主要涉及“基因、基因组、基因工程、蛋白组、转录组、基因编辑、载体、复制、分子克隆、分子标记”的基本含义;在基本实验操作方面，主要了解学生是否接触过DNA的酶切、DNA的连接、DNA的转化 、感受态细胞的制备、总DNA的提取（植物、动物或微生物）、质粒DNA的提取、琼脂糖凝胶电泳、总RNA的提取、反转录及PCR技术等基本分子生物学研究技术。调查结果显示，3届75名学生中，能够准确或较准确回答上述概念的学生仅有8人（占比达9.0%）;除2名学生了解并操作过上述相关实验技术外，仅有5位同学了解超过3项的相关技术。2016—2017年补充了2016年广西高考理综卷中与基因工程原理相关的测试题，涉及同尾酶、启动子、T4连接酶等方面的知识，能够正确回答其中2个问题以上的同学也是寥寥无几（2016级2名和2017级各3名）。此外，为了解学生对该门课程的学习意愿及其对当前与分子生物学研究技术相关热点问题的了解情况，设计了3道问答题，“你是否支持转基因技术，你所了解的转基因制品有哪些（举出2个转基因制品或品种的例子，农业领域、医学领域或工业领域均可）”“美籍华裔钱永健教授于2008年获得诺贝尔化学奖，他的主要贡献是什么”和“你期望从分子生物学研究技术课程中学到哪些知识，认为该课程有必要开设实验课吗”。调查结果显示，仅有少数同学能举出1～2个转基因制品的例子，而对于钱永健教授的研究工作，仅有一位同学提到“与发光蛋白质有关”，多数同学对上述问题答不出个所以然，只能答曰“不了解”。大多数同学课程学习具有较强烈的意愿，但由于分子生物学理论知识相对缺乏，并不能提出明确的相关技术名称或内容。
由于不同学校本科课程设置的差异以及办学条件的限制，大多数学生分子生物学的理论知识均较薄弱，缺乏实践操作的经历。此外，由于知识面及关注度具有局限性，有的同学对分子生物学技术的应用有很大误解，甚至认为转基因技术是“邪恶的”。基于以上原因，合理的课程体系及恰当的教学方式，同时配合合理的成绩评价体系，才能最大激发学生的学习兴趣，最终获得较好的教学效果，达到课程设置的要求。
2 课程体系的构建
分子生物学研究技术课程包含理论课教学、实验课教学和前沿研究（或专题报告）3部分。在理论教学方面，依据课前问卷调查结果，在保证课程内容完整性和连续性的基础上，优化理论教学内容，既保证基础薄弱的同学理解相关研究技术理论知识，又能让学生了解本学科的前沿理论与技术，启发学生的创新思维，拓宽学生的知识面。每一章的内容包含基础知识、主要内容和延伸阅读等，其中基础知识部分讲授相关技术的基本原理，通常课前提问，依据同学的回答进行补充纠正，以介绍基本概念为主，增加必要的基础知识点或一些技术发明过程中的思路，帮助基础薄弱的同学理解技术要点，或启发学生的创新思路;延伸阅读以引导文献阅读为主，并介绍一些较好的综述性论文及一些原创性研究论文，增进学生对课程内容的理解，并了解相关技术在本学科中的应用思路。
实验课教学则是在课程结束选择周末或晚上的空闲时间完成，加强学生对课程内容的理解和应用能力。实验内容涉及琼脂糖凝胶电泳、核酸的提取（含质粒DNA提取）、反转录、PCR、DNA连接与转化、重组蛋白的诱导表达和SDS-PAGE 电泳等，以综合性实验的形式构建，让学生更好构架课程的知识体系并能应用于今后的研究工作中。
由于分子生物学知识发展快，新的研究热点和前沿的知识更新快，课程知识体系也需要不断的补充和更新，课程教学中充分利用任课教师在进行课题申报等科研活动中获得的前沿研究进展，以专题报告的形式给学生介绍相关内容，或者在给学生引导文献阅读时适时介绍，同时时刻关注学校学术报告通告， 有校内外专家进行大型汇报会时，督促学生积极参与，及时了解本专业及相关学科在分子生物学研究领域的最新动态和研究手段， 拓宽学生视野， 提高学习兴趣。
3 多种教学方式相结合，提高教学质量
3.1 将科研成果融入课程教学，确保课程内容的前瞻性
科研与教学是高校培养师生创新能力的基本过程，高质量的教学是基础知识与前沿科学研究的有机结合[4]，科學研究的前沿进展和研究成果可为课程教学内容的充实和更新提供丰富的教学资源[5]。在课程教学中坚持将科研成果融入课程教学的各个环节，确保学生在学习基础理论知识的基础上，及时了解前沿研究技术，确保课程内容的前瞻性。
在课堂理论教学方面，将科研立项及论文写作过程中查阅到的前沿研究及时补充到课堂授课内容中。如申报“与病毒互作寄主基因功能研究”时，需要全面了解当前进行植物基因功能研究所涉及的研究技术或方法及其优缺点，因此在讲授“基因功能研究策略”时，除介绍反义RNA技术和RNAi技术等早期使用的一些经典方法，同时将近年新发展并得以广泛应用的基因编辑技术如CRISPR/Cas9技术，加以介绍，在讲授其原理的同时，将查阅到的文献推荐给学生，让学生自主学习拓宽知识面并提高其文献阅读能力。实验实践在分子生物学研究技术课程教学方面极为重要，科研成果在该课程的实验课教学中的促进作用尤为突出，主要体现在实验材料的储备及实验课内容的构建。笔者近年主要研究桑树脉带病毒的致病机制，搜集保存有桑树脉带病毒的全长基因组克隆及多种原核表达载体。课程利用该项目相关的成果及材料构建以“桑树脉带病毒N蛋白原核表达载体的构建”为题的综合性实验，实验内容涉及多种分子生物学基本实验技能，包括琼脂糖凝胶电泳、植物总RNA的提取、反转录、PCR、DNA连接与转化、质粒DNA提取、重组质粒的鉴定、重组蛋白的诱导表达和SDS-PAGE 电泳等，实验内容既独立又相互关联。此外，桑树脉带病毒是危害桑树的一种重要病毒，在自然条件下可能依靠昆虫进行传播[6]。所选实验材料与植物保护一级学科的植物病理学和农业昆虫学专业等都有联系，对提高实验教学的效果发挥了积极作用。
3.2 充分利用网络资源，引导学生自主学习
随着现代化教育的发展及各院校教育环境的改善，网络课程课程资源极为丰富，同时平板电脑和智能手机已得到高度普及，充分利用网络教学资源已成为提高课程教学效果的主要途径之一[7-8]。在课程教学过程中，给学生提供分子生物学教学资源数据库、在线分析工具等的网页等，一方面让学生可以随时随地进行学习，另一方面让学生自主学习，补充完善分子生物学的知识体系，全面提升课程学习效果。
3.3 引入社会热点问题的讨论，激发学生学习兴趣
多数学生对社会热点问题具有浓厚的兴趣，如果把热点问题引入教学环节，组织学生开展课堂讨论，可以让学生在争辩中理解科学知识并中掌握理论精髓[9]。转基因技术是关键的分子生物学研究技术之一，随着转基因生物商品化的迅速发展与应用，转基因生物及其安全性已逐渐成为社会普遍关注的焦点[9]。但公众对于转基因生物及其安全性缺乏基本的了解，所持的态度较消极[10]。2015年，中共中央、国务院印发的《关于加大改革创新力度加快农业现代化建设的若干意见》，在“强化农业科技创新驱动作用”中提到，“加强农业转基因生物技术研究、安全管理、科学普及”，明确提出了“要加强转基因科学普及”。为了让学生客观地看待转基因产品，正确面对转基因生物安全性的争议，正确了解生物安全相关法规和政策，在讲授“转基因生物安全”的内容后，发起题为“你支持转基因技术并接受转基因食品吗，说出你的观点及理由”的讨论课。依据自己查阅的文献及其他同学展示的证据，学生均表示通过课堂讨论课，对转基因生物的优缺点及其在植保领域中的应用有了更加深刻的认识，并进一步了解到目前在社会上关于转基因技术的说法哪些是谣言，哪些是真相，增进了同学们对“转基因生物安全”这一章节内容的理解。此外，原先表示转基因技术是“邪恶”的同学也转变了最初的想法，对进行转基因方面的科普和宣传具有积极的意义。
4 建立合理的学生成绩评价体系
通过理论考试、实验报告（含实验操作）、实验记录和出勤率等对学生进行多方面考核与评价。理论考试主要考核学生对基本概念及原理理解及应用情况，是学生在实践过程中发现问题、分析问题和解决问题的理论依据，占40%;考试设置开卷考试和闭卷考试两大类型，闭卷考试部分重点考核学生对基本概念的理解并要求熟记，而开卷考试部分，重点考核学生对研究技术的应用，以实验设计题为主。实验报告以综合实验报告的形式提交，重点考核学生整理、归纳实验数据/结果以及分析问题和解决问题的能力，占35%。科学
研究记录是科研工作中极为重要的档案资料，在分析科研实践中的成败得失、进行科研工作的归纳和总结以及提供科研重复的依据等方面均具有重要意义，也是预防学术不端和解决学术争端的重要依据，因此，将撰写规范实验记录纳入实验课考核内容，要求学生认真撰写实验记录，力求做到“原始性、及时性、完整性、系统性和客观性”，以培养学生良好的科研习惯，占15%。“没有规矩，何以成方圆”，为了培养学生良好行为规范和责任感，严格执行考勤制度并纳入期末考核，占10%。3年来，严格执行上述评价体系，对课程教学起到了巨大的促进作用，教学效果良好。
5 存在的问题及对策
通过课程的学习，多数学生均对分子生物学基本概念有了较深入的了解，对相关研究技术原理也有较深刻的认识，也掌握了基本的实验技能，达到课程学习的要求。但由于有些分子生物学概念比较抽象，短时间内难于理解，严重影响部分学生对课程内容的理解及应用。今后教学过程中注意引导分子生物学基础知识较薄弱的研究生，充分利用网络资源，自行学习分子生物学基本的概念原理并进行必要的网络虚拟实验，让他们通过网络自学，对分子生物学基础知识有直接感知并最终能通过该课程的学习真正理解分子生物学研究技术并加以应用。同时，由于课程安排课时少，多数实验课操作需要利用周末或晚上的空闲时间完成，加上基础薄弱及其他课业比较繁重等方面的原因，学生并不能全身心投入，部分学生甚至在实验课中充当看客走过场，通过参考其他学生可以写出较为漂亮的实验报告，却不能完全了解实验原理，因而不能在随后的毕业论文研究中自如运用相关技术。此外，由于针对研究生的实验教学经费投入相对较少，本学科仅有少量分生生物学研究相关的仪器设备，但数量少且不齐全，远未达到开设研究生分子生物学研究技术课程实验课的基本要求。尽管在课程教学过程中尽量整合并充分利用植保专业教师通过科研经费购置的仪器设备，完成了课程设置的实验内容，但由于仪器的数量少且存放位置不集中等方面的原因，影响了学生的实验课效率，也直接影响了课程的教学效果。今后，将在植物保护一级学科建设的过程中争取更多的经费，力争建立研究生的分子生物学研究技术仪器平台，为一流学科研究生的培养提供支持和基本保障。
参考文献
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