李慧星 李杰 臧晉

摘要：在分子生物學(xué)理論課程教學(xué)中，探索并實(shí)踐問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)法。在實(shí)踐問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)過(guò)程中關(guān)鍵是創(chuàng)設(shè)有效問(wèn)題、靈活運(yùn)用CAI課件和提高教師科研水平。實(shí)踐結(jié)果為深化問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)法，提高教學(xué)質(zhì)量提供參考。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)栴}導(dǎo)向教學(xué)法，分子生物學(xué)，教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2016）05-0162-02

一、前言

生物工程專業(yè)是培養(yǎng)掌握生物學(xué)（微生物學(xué)、分子生物學(xué)和細(xì)胞學(xué)等）及其產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)科學(xué)理論、基本技能、工藝生產(chǎn)過(guò)程和工程設(shè)計(jì)等知識(shí)，能在生命科學(xué)領(lǐng)域從事工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理和新工藝、新技術(shù)、新產(chǎn)品研究開(kāi)發(fā)的工程技術(shù)人才[1，2]。分子生物學(xué)是生物工程專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程之一，是研究核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能和特點(diǎn)，并從分子水平上闡述蛋白質(zhì)和核酸的相互作用關(guān)系及其基因表達(dá)調(diào)控機(jī)理的學(xué)科[3]。分子生物學(xué)課程內(nèi)容微觀、抽象、信息量大。傳統(tǒng)教學(xué)方法[4]相對(duì)枯燥、封閉，學(xué)生分析、解決問(wèn)題能力、創(chuàng)新能力、學(xué)習(xí)能力等素質(zhì)得不到良好培養(yǎng)，所以有必要從分子生物學(xué)課程的特點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)行教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量。

問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)是一種基于“問(wèn)題”的教學(xué)方法，它由美國(guó)神經(jīng)病學(xué)教授Barrows在麥克馬斯特大學(xué)首創(chuàng)。它的顯著特征是把“問(wèn)題”引入到教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)問(wèn)題所發(fā)揮的作用促進(jìn)教學(xué)活動(dòng)，達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的[5]。教師根據(jù)課程內(nèi)容和教學(xué)大綱，歸納提煉知識(shí)點(diǎn)、創(chuàng)設(shè)問(wèn)題、構(gòu)建問(wèn)題氛圍，學(xué)生以解決問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)力，通過(guò)解決問(wèn)題實(shí)現(xiàn)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、創(chuàng)新能力、學(xué)習(xí)能力等素質(zhì)的綜合培養(yǎng)。課堂教學(xué)成為教師和學(xué)生的互動(dòng)過(guò)程，具有開(kāi)放性、創(chuàng)意性和趣味性。問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)方法已在多種專業(yè)的不同課程教學(xué)中進(jìn)行探索和實(shí)踐，取得良好教學(xué)效果。

筆者所在南陽(yáng)理工學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“我?！保?dān)任生物工程專業(yè)教師，根據(jù)課程特點(diǎn)，總結(jié)了在實(shí)踐問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)過(guò)程中需要強(qiáng)調(diào)三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

二、創(chuàng)設(shè)有效問(wèn)題

問(wèn)題（problem）是指在給定狀態(tài)與目標(biāo)狀態(tài)之間存在一些疑難和障礙，需要解決疑難和克服障礙的任務(wù)情境。根據(jù)問(wèn)題在學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中所起的作用，一般將問(wèn)題分為三類[6]：（1）背景性問(wèn)題。學(xué)生學(xué)習(xí)新知之前，提供相應(yīng)的預(yù)備知識(shí)問(wèn)題。（2）中心認(rèn)知問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生達(dá)到學(xué)習(xí)目的，理解和掌握所學(xué)知識(shí)和技能的過(guò)程中提供的需要解決的問(wèn)題。（3）鞏固性問(wèn)題。將已獲得的知識(shí)和技能遷移到新情境中需要練習(xí)的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)、分析和解決未知問(wèn)題，問(wèn)題的答案具有一定的開(kāi)放性。

（一）創(chuàng)設(shè)背景性問(wèn)題

分子生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容偏重于基因的分子生物學(xué)，重點(diǎn)講授內(nèi)容是基因的結(jié)構(gòu)和功能、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等過(guò)程，以及這些過(guò)程中相關(guān)蛋白質(zhì)和酶的結(jié)構(gòu)和功能，部分教學(xué)內(nèi)容與生物化學(xué)課程內(nèi)容有重復(fù)，如DNA結(jié)構(gòu)、DNA復(fù)制、遺傳密碼、原核生物RNA的轉(zhuǎn)錄和加工等，因此，在分子生物學(xué)課堂講授的前期，創(chuàng)設(shè)一定量的背景性問(wèn)題，如“中心法則的內(nèi)容是什么”、“示意圖方式解釋核酸的化學(xué)組成和共價(jià)結(jié)構(gòu)”、“操縱子模型是不是由Waston和Crick共同提出”、“DNA半不連續(xù)復(fù)制和半保留復(fù)制的特點(diǎn)”、“基因突變的定義和類型”和“什么是tRNA，rRNA和mRNA”等。設(shè)計(jì)選擇、判斷和簡(jiǎn)答三種題型，通過(guò)背景性問(wèn)題的提出、分析和解釋，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。

（二）創(chuàng)設(shè)中心認(rèn)知問(wèn)題

從課程內(nèi)容中歸納、提煉知識(shí)點(diǎn)創(chuàng)設(shè)形成中心認(rèn)知問(wèn)題，如“如何保證DNA復(fù)制精確性”、“原核生物和真核生物蛋白質(zhì)的翻譯有什么不同”和“聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)-變性梯度凝膠電泳（PCP-DGGE）的工作原理和步驟”等。問(wèn)題設(shè)計(jì)成選擇、判斷和簡(jiǎn)答三種題型，穿插于課堂教學(xué)，通過(guò)中心認(rèn)知問(wèn)題的提出、分析和解釋，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探索獲得解決問(wèn)題的成就感。

（三）創(chuàng)設(shè)鞏固性問(wèn)題

我校生物工程專業(yè)注重建設(shè)和發(fā)展發(fā)酵工程、生物制藥、生物能源三個(gè)專業(yè)方向，其中以研究工業(yè)微生物為基礎(chǔ)的發(fā)酵工程專業(yè)方向是重點(diǎn)。在分子生物學(xué)課程教學(xué)的后期，創(chuàng)設(shè)鞏固性問(wèn)題如“傳統(tǒng)發(fā)酵食品白酒的微生物群落結(jié)構(gòu)分析”、“釀酒酵母發(fā)酵五碳糖的分子技術(shù)研究”、“生物素亞適量調(diào)控谷氨酸分泌的分子機(jī)制”和“設(shè)計(jì)分子生物學(xué)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度、高產(chǎn)發(fā)酵”等。通過(guò)文獻(xiàn)查閱、分組討論、學(xué)生匯報(bào)和教師評(píng)價(jià)四個(gè)階段完成鞏固性問(wèn)題的分析和解答，問(wèn)題的答案具有開(kāi)放性和綜合性，學(xué)生通過(guò)查閱、分析、討論和解決這些問(wèn)題，不僅理解和掌握課程的理論知識(shí)，熟悉課程內(nèi)容在某一領(lǐng)域的研究前沿，還體驗(yàn)到運(yùn)用知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題，獲得了知識(shí)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，在遇到新的問(wèn)題情境時(shí)就能較靈活地遷移和應(yīng)用知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)解決問(wèn)題。

三、靈活運(yùn)用CAI課件

分子生物學(xué)課程內(nèi)容繁雜，抽象微觀，且學(xué)科發(fā)展迅速、前沿性強(qiáng)。在講授課程內(nèi)容時(shí)，采用板書、掛圖等教學(xué)手段，學(xué)生無(wú)法很好地理解和接受。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（Computer Assisted Instruction，CAI）是指以計(jì)算機(jī)為主要媒介進(jìn)行教學(xué)，CAI課件用文字、圖像、聲音、動(dòng)畫、視頻等多媒體數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)處理和控制來(lái)輸出信息，相比較于板書、掛圖等教學(xué)手段，具有顯著優(yōu)勢(shì)：（1）生動(dòng)性強(qiáng)。CAI課件教學(xué)將抽象、微觀、復(fù)雜的生理生化過(guò)程，如蛋白質(zhì)的生物合成、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、基因重組等用具體的圖形或Flash動(dòng)畫表現(xiàn)出來(lái)，學(xué)生會(huì)更加容易理解和掌握知識(shí)。（2）移植性好。CAI課件可以拷貝復(fù)制給學(xué)生，供學(xué)生復(fù)習(xí)使用，讓學(xué)生集中注意力聽(tīng)課、思考和回答問(wèn)題，便于教師和學(xué)生互動(dòng)。（3）集成性高。CAI課件具有節(jié)奏快、畫面多、表現(xiàn)力強(qiáng)等特點(diǎn)，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)讓學(xué)生獲取更多的知識(shí)，顯著增加課堂容量。

目前，CAI課件多使用Powerpoint電子課件，在具有上述優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，存在交互性不強(qiáng)等缺點(diǎn)，導(dǎo)致CAI課件難以與問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)法結(jié)合使用。Authorware是Macromedia公司推出一款易學(xué)、方便和功能強(qiáng)的多媒體制作軟件，利用流程線和圖標(biāo)就可以將文字、聲音、圖形和動(dòng)畫等多媒體數(shù)據(jù)集成在一起，制作出需要編程語(yǔ)言才能實(shí)現(xiàn)的功能和效果[7]。另外，Authorware的強(qiáng)大的交互功能能夠幫助教師制作習(xí)題庫(kù)中所需的各種題型，并將問(wèn)題穿插其間，非常適用！筆者在分子生物學(xué)理論課程的講授過(guò)程中，基于Authorware 7.0軟件制作并實(shí)踐了CAI課件和習(xí)題庫(kù)。尤其是習(xí)題庫(kù)的建設(shè)和使用，充分利用了該軟件的交互功能，同時(shí)設(shè)置問(wèn)題的題型多樣化，取得良好的教學(xué)效果。學(xué)生普遍反映利用Authorware 7.0軟件制作的習(xí)題庫(kù)，對(duì)知識(shí)理解的更加深入和透徹，真正實(shí)現(xiàn)了寓教于樂(lè)。

四、提高教師科研水平

分子生物學(xué)發(fā)展迅速，教師需要大量閱讀國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，不斷提高科研水平。首先，可利用分子生物學(xué)的新技術(shù)、新知識(shí)拓展知識(shí)層面。其次，將科研中試驗(yàn)現(xiàn)象、以及成功或失敗的心得體會(huì)介紹給學(xué)生，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性。最后深入科研第一線利用實(shí)例創(chuàng)設(shè)具有真實(shí)性和挑戰(zhàn)性的鞏固性問(wèn)題，評(píng)價(jià)總結(jié)學(xué)生問(wèn)題答案時(shí)，言之有物，生動(dòng)有趣。如在分子生物學(xué)理論課程教學(xué)的后期，筆者創(chuàng)設(shè)鞏固性問(wèn)題“發(fā)酵食品白酒的微生物群落結(jié)構(gòu)分析”，在學(xué)生查閱文獻(xiàn)、分組討論和匯報(bào)的基礎(chǔ)，首先結(jié)合自身研究課題和經(jīng)歷，包括纖維素降解菌的分離和16S rRNA分子鑒定，PCR-DGGE分析纖維素降解復(fù)合菌系、活性污泥的高通量測(cè)序研究，白酒微生物（酒曲、酒醅和窖泥）的高通量測(cè)序研究，歸納總結(jié)環(huán)境微生物群落結(jié)構(gòu)分析的研究進(jìn)展，從常規(guī)平板培養(yǎng)、PCR-DGGE等常用技術(shù)介紹到最新的高通量測(cè)序技術(shù)，如Rocher 454、Illumina Miseq等。其次，總結(jié)白酒微生物的研究現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，對(duì)學(xué)生匯報(bào)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)和點(diǎn)評(píng)。通過(guò)科研實(shí)例和經(jīng)驗(yàn)講授領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)和前沿，學(xué)生遇類似情境，很容易知識(shí)遷移和應(yīng)用。

五、結(jié)語(yǔ)

分子生物學(xué)是生物工程專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程！然而，分子生物學(xué)課程內(nèi)容的特點(diǎn)是微觀、抽象、信息量大和更新快，導(dǎo)致傳統(tǒng)教學(xué)方法難以在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)讓學(xué)生理解、掌握和應(yīng)用，難以提升學(xué)生綜合素質(zhì)。而問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)法可以很好地解決分子生物學(xué)課程教學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題，其中創(chuàng)設(shè)有效問(wèn)題、靈活運(yùn)用CAI課件和提高教師科研水平是成功實(shí)踐問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)法的三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，實(shí)踐結(jié)果為推廣和深化問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)法，推進(jìn)分子生物學(xué)理論課程的教學(xué)改革，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量提供參考。

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