張 迪，王 榮

（阜陽師范學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院，安徽 阜陽 236037）

分子生物學(xué)是現(xiàn)代生命科學(xué)的核心基礎(chǔ)。是在分子水平研究生物的結(jié)構(gòu)、功能、發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律，以及生物與環(huán)境的關(guān)系等。在我國大學(xué)本科教育教學(xué)中，生命科學(xué)相關(guān)課程大致可以分為基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程和拓展課程。分子生物學(xué)作為核心專業(yè)基礎(chǔ)課覆蓋面寬，同時(shí)兼具理論性與技術(shù)性專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。還承載著生物學(xué)專業(yè)的所有專業(yè)課程的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。分子生物學(xué)更是從分子水平上闡明一切生命活動(dòng)發(fā)生過程和機(jī)制的研究性學(xué)科，是現(xiàn)代生物科學(xué)的核心。創(chuàng)新時(shí)代要求一切要以創(chuàng)新為目的，采用創(chuàng)新的手段和思維。下面，就以師范院校生物學(xué)專業(yè)的分子生物學(xué)課程的教學(xué)改革論證研究型教學(xué)在當(dāng)今教改大潮下的核心角色。

1 現(xiàn)狀及存在的問題

近年來，生命科學(xué)的各個(gè)學(xué)科發(fā)展均表現(xiàn)出了加速的趨勢。以基因組等組學(xué)研究為代表的新的研究領(lǐng)域、新的視角和新技術(shù)的結(jié)合，使得眾多長期令我們充滿興趣但無法解答的問題得以突破。例如：在生物表型的決定中，基因表達(dá)的改變更多的是表觀的非遺傳性因素導(dǎo)致的；單細(xì)胞分析技術(shù)的建立；動(dòng)物胚胎發(fā)育中體細(xì)胞重編程；生物體內(nèi)的微生物群落的存在意義和作用等。但當(dāng)前的分子生物學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式嚴(yán)重滯后。這主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1.1 塑造學(xué)生的科學(xué)和創(chuàng)新精神方面存在缺失

當(dāng)今社會(huì)尤其倡導(dǎo)科學(xué)和創(chuàng)新精神。在生命科學(xué)研究中，存在著很多關(guān)鍵的但難以解決的問題。長期的研究和大量的投入并未使問題真正解決。這部分是由于技術(shù)瓶頸導(dǎo)致我們無法在更深層次的水平上開展研究。但同時(shí)也是由于我們思考問題的路徑過于僵化，角度過于單一?？茖W(xué)發(fā)展史告訴我們，生命科學(xué)乃至整個(gè)自然科學(xué)的歷次重大進(jìn)展，均是建立在思想上發(fā)生巨大轉(zhuǎn)變基礎(chǔ)上的。如，達(dá)爾文進(jìn)化論的產(chǎn)生就是建立在仔細(xì)的科學(xué)觀察、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)分析、大膽的假設(shè)和科學(xué)證明基礎(chǔ)上的。近年來，在分子生物學(xué)研究中，有關(guān)表觀遺傳學(xué)的研究方興未艾。一些突破性發(fā)現(xiàn)就是建立在對(duì)原有僵化思想上的突破，進(jìn)而改進(jìn)研究設(shè)計(jì)并取得突破性成果的。

1.2 新時(shí)代特色未能充分體現(xiàn)在教學(xué)過程中

科學(xué)研究日益體現(xiàn)出不同學(xué)科間的交叉和不同技術(shù)間的結(jié)合特點(diǎn)。在這方面最典型的例子就是冷凍電鏡技術(shù)的發(fā)展對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析工作的巨大推動(dòng)。作為分子生物學(xué)中重要的研究領(lǐng)域，對(duì)蛋白大分子的空間結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系的研究一直是研究熱點(diǎn)。但現(xiàn)有的建模理論始終無法被大量的超顯微結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)所證實(shí)。冷凍電鏡技術(shù)的出現(xiàn)，使分子成像極大地簡單化，并于2017年獲得諾貝爾獎(jiǎng)。施一公等學(xué)者運(yùn)用冷凍電鏡技術(shù)對(duì)蛋白結(jié)構(gòu)的分析，進(jìn)一步推動(dòng)了對(duì)相關(guān)生物學(xué)過程和蛋白功能的研究。因此，在講授蛋白功能及蛋白與DNA和RNA相互作用時(shí)，不能僅提及已知的結(jié)論。應(yīng)當(dāng)就功能與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系，及利用包括基因工程技術(shù)改造蛋白的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響蛋白正常功能的一系列連續(xù)過程加以講述。這里既包含了研究方法，也呈現(xiàn)了不同學(xué)科和技術(shù)的交叉與融合。

1.3 新技術(shù)和新理論無法及時(shí)地傳導(dǎo)給學(xué)生

分子生物學(xué)發(fā)展到今天，已形成了完整的知識(shí)體系。但由于培養(yǎng)學(xué)生的定位等原因，在普通師范院校中使用的教材的主要內(nèi)容變化很小。在靜態(tài)部分，主要包括各種生物分子的介紹、經(jīng)典的遺傳定律和部分核心的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的原理。在動(dòng)態(tài)的部分，主要介紹有關(guān)DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，蛋白質(zhì)的翻譯過程與機(jī)制。盡管這些內(nèi)容早已形成較為完善的知識(shí)體系，并且成為現(xiàn)代生物學(xué)的基石。但近年來的大量基礎(chǔ)研究依然發(fā)現(xiàn)了許多極為重要的發(fā)現(xiàn)。如，在DNA復(fù)制研究方面發(fā)現(xiàn)：半保留復(fù)制里每條單鏈的復(fù)制高度獨(dú)立，具有隨機(jī)性。先導(dǎo)鏈和滯后鏈的復(fù)制速度與步調(diào)并不同步。由此就會(huì)引起一系列的連鎖問題，如為什么會(huì)這樣，控制機(jī)制是什么，它的生物學(xué)意義是什么等。這些新的進(jìn)展并未引起教師的足夠重視。又如關(guān)于非編碼RNA在基因的表達(dá)調(diào)控中的作用正不斷被發(fā)現(xiàn)，并改變著原有的知識(shí)體系。因此，新知識(shí)體系的快速形成與原有的教學(xué)間產(chǎn)生了突出的矛盾。即要做到保持學(xué)科內(nèi)容知識(shí)體系的穩(wěn)定性，又要及時(shí)地體現(xiàn)出學(xué)科發(fā)展的動(dòng)態(tài)性，對(duì)于能否勝任分子生物學(xué)這門快速發(fā)展的學(xué)科課程來說是有較高的挑戰(zhàn)性的。

2 造成問題的主要原因

當(dāng)今社會(huì)與科學(xué)的快速發(fā)展都對(duì)生物學(xué)相關(guān)專業(yè)的教育和教學(xué)都提出了時(shí)代的新要求。即課程的設(shè)置和教學(xué)該如何滿足當(dāng)前形勢的要求。分子生物學(xué)課程從內(nèi)容看，兼具知識(shí)的記憶性和理論理解與推理相結(jié)合的特點(diǎn)。因此，在教學(xué)中，往往出現(xiàn)只強(qiáng)調(diào)其知識(shí)內(nèi)容的記憶性，忽略了知識(shí)的產(chǎn)生過程和邏輯關(guān)系問題。作者認(rèn)為，目前本科生物學(xué)專業(yè)的分子生物學(xué)教學(xué)中存在問題有以下的原因。

學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)發(fā)生偏移和教師的認(rèn)識(shí)不到位。目前，在高等教育體系中，普通師范院校的定位決定了它以培養(yǎng)中小學(xué)教師為主。生物專業(yè)的絕大多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)目的呈現(xiàn)出短期性和現(xiàn)實(shí)性。如為了取得好成績、為考研、考編及其它的短期目標(biāo)。在現(xiàn)實(shí)社會(huì)的滾滾洪流之中，學(xué)生為了尋找一條自己的人生之路，是可以理解的。但必然導(dǎo)致學(xué)習(xí)目的偏離，對(duì)科學(xué)和科學(xué)精神的追求失去原動(dòng)力，無法做到真正追尋科學(xué)知識(shí)和對(duì)科學(xué)精神的實(shí)質(zhì)理解。學(xué)習(xí)行為流于表面，也更無法談及積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。與此相關(guān)的，則體現(xiàn)在教學(xué)模式方面依然是以灌輸知識(shí)為主，以記憶性學(xué)習(xí)為主。學(xué)生缺乏應(yīng)有的思考性學(xué)習(xí)，邏輯思維得不到鍛煉。教師知識(shí)體系僵化陳舊，無法及時(shí)跟蹤科技飛速發(fā)展的步伐。教師在教學(xué)中缺少誘導(dǎo)式，啟發(fā)式和探究式教學(xué)，注重形式而忽視分子生物學(xué)教學(xué)的精神實(shí)質(zhì)。

教學(xué)評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)是回顧教學(xué)效果，發(fā)現(xiàn)問題、評(píng)判學(xué)生學(xué)習(xí)成績和督促學(xué)生有效學(xué)習(xí)的重要步驟。是整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中不可缺少的一環(huán)。而當(dāng)前在教學(xué)評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)上，應(yīng)試化傾向也非常嚴(yán)重。這必然與上面談到的原因有直接的因果關(guān)系，也與教師惰性心理和教學(xué)內(nèi)容安排失當(dāng)有關(guān)。此外，評(píng)價(jià)體系中，過于注重紙筆測驗(yàn)，缺少研究性報(bào)告和實(shí)驗(yàn)技能評(píng)價(jià)。可以說，僅以考試為導(dǎo)向的教學(xué)，不可能實(shí)現(xiàn)教育的根本目的。

3 研究型教學(xué)模式在分子生物學(xué)課程中的應(yīng)用探索

為響應(yīng)新時(shí)代的創(chuàng)新性發(fā)展要求，向?qū)W生傳導(dǎo)（生命）科學(xué)的本質(zhì)，適應(yīng)社會(huì)的需要。使學(xué)生能較好地掌握基礎(chǔ)理論和解決問題的能力，應(yīng)從制定新的教學(xué)大綱入手，擺脫理論與實(shí)驗(yàn)課的傳統(tǒng)教學(xué)模式，優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)，降低單純記憶性的知識(shí)內(nèi)容比率，積極探索研究型教學(xué)模式的應(yīng)用。打破在師范與非師范學(xué)生專業(yè)培養(yǎng)中的劃分問題，適應(yīng)國家在師范教育上新的改革要求?？傮w講，應(yīng)在以下幾方面做出認(rèn)真思考。

3.1 優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)

綜合性大學(xué)與師范大學(xué)（學(xué)院）的分子生物學(xué)課程，在教學(xué)內(nèi)容涵蓋范圍和難易程度上基本類似。但在歷史悠久，學(xué)術(shù)氣氛濃厚的國家級(jí)重點(diǎn)大學(xué)和主要面向中小學(xué)師資培養(yǎng)的地方性師范大學(xué)（學(xué)院）間，由于所培養(yǎng)的學(xué)生今后發(fā)展定位不同，教師在教學(xué)模式和內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力上存在著明顯的差異。明確專業(yè)教育教學(xué)目標(biāo)是當(dāng)前最首要的任務(wù)。分子生物學(xué)課程不能被簡單地被看成為一門專業(yè)學(xué)科課程，更應(yīng)作為揭示生命活動(dòng)根本機(jī)制，乃至整個(gè)自然科學(xué)的核心基礎(chǔ)課程。應(yīng)該被作為探索跨越生命與非生命物質(zhì)的分子性質(zhì)和生命活動(dòng)獨(dú)有特質(zhì)的關(guān)鍵學(xué)科開展教學(xué)活動(dòng)。由于不存在統(tǒng)一教學(xué)大綱等指導(dǎo)性文件，在教學(xué)中，如何根據(jù)實(shí)際情況，制定可行的教學(xué)指導(dǎo)文件，將對(duì)具體的教學(xué)模式，教學(xué)過程和教學(xué)評(píng)價(jià)等各教學(xué)環(huán)節(jié)起到指引作用。具體說，將分子生物學(xué)中與生物化學(xué)，細(xì)胞生物學(xué)和遺傳學(xué)等相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行綜合分析。將其中的生物大分子等涉及到以分子屬性和分子結(jié)構(gòu)為主的靜態(tài)知識(shí)體系盡量剝離出來，把這些內(nèi)容作為生物化學(xué)課程的重點(diǎn)授課內(nèi)容。分子生物學(xué)課程應(yīng)該以動(dòng)態(tài)知識(shí)體系為主，著重于揭示潛藏在生物活動(dòng)現(xiàn)象下面的分子機(jī)制過程分析。

3.2 增加研究性教學(xué)內(nèi)容

態(tài)度是學(xué)習(xí)的傾向，是通過多年的學(xué)習(xí)發(fā)展來的經(jīng)驗(yàn)[1]。它可以分為面對(duì)科學(xué)的態(tài)度和科學(xué)態(tài)度。前者是指對(duì)科學(xué)知識(shí)、科學(xué)研究及科學(xué)與社會(huì)關(guān)系在態(tài)度、情感和價(jià)值觀方面的體現(xiàn)。后者主要指在開展科學(xué)活動(dòng)時(shí)表現(xiàn)出來的技能和思維方式[2]。學(xué)習(xí)態(tài)度決定了學(xué)習(xí)的成效，決定了他們解決問題的能力。以問題為導(dǎo)向的研究活動(dòng)不是一般的生物實(shí)驗(yàn)課所能比擬的。國外的研究已經(jīng)表明，通過積極的參與科研活動(dòng)，學(xué)生在科學(xué)課程上的學(xué)習(xí)態(tài)度都得到了極大的發(fā)展[3]。從事研究實(shí)踐活動(dòng)的學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中會(huì)感到更好的適應(yīng)，并且在各方面取得更好的成績[4-5]。

在我國，985高校的生命科學(xué)專業(yè)對(duì)本科生早已有此要求，即在四年的學(xué)習(xí)中必須至少有一年的科研經(jīng)歷才能允許畢業(yè)。從學(xué)生完成相關(guān)訓(xùn)練后的綜合表現(xiàn)看，這種模式的學(xué)習(xí)決不是只通過理論學(xué)習(xí)，考試獲得高分成績所能相比的。因此，在分子生物學(xué)教學(xué)中，可選擇適合的內(nèi)容，設(shè)定研究課題，引導(dǎo)學(xué)生思考以問題為導(dǎo)向的科學(xué)研究是如何開展的。例如，針對(duì)分子生物學(xué)中基因的轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)這部分內(nèi)容，教師在講解基礎(chǔ)理論內(nèi)容后，可以請(qǐng)學(xué)生開展“分離特定物種基因組具有啟動(dòng)子功能序列”的研究。由教師提出研究目標(biāo)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基本原則，學(xué)生提出具體的研究方案和細(xì)節(jié)。在我院，也已開始提倡本科生參加相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的科研活動(dòng)。學(xué)生參加的態(tài)度是積極踴躍的。盡管這種提議還未形成規(guī)定性要求，但無疑方向是正確的[6]。

3.3 優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)布局

特定的教學(xué)策略可以促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)和理解。例如“類推法”和“互動(dòng)演示法[7-8]。教師在教學(xué)中應(yīng)更著重于對(duì)復(fù)雜的學(xué)科知識(shí)的教學(xué)把握。在教學(xué)中特別要重視對(duì)關(guān)鍵核心概念的理解與把握，使學(xué)生對(duì)知識(shí)架構(gòu)上關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)概念掌握是正確和牢固的。例如，該如何使學(xué)生理解表觀遺傳學(xué)這個(gè)概念。教學(xué)中，就要對(duì)基因表達(dá)調(diào)控和生物性狀這兩個(gè)基礎(chǔ)概念進(jìn)行深入講解。使學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)表觀遺傳學(xué)的核心在于強(qiáng)調(diào)一切非遺傳物質(zhì)改變所造成的生物表型（性狀）改變。這樣，學(xué)生就不會(huì)再把具體的轉(zhuǎn)錄、翻譯和各種環(huán)境因素導(dǎo)致的基因表達(dá)變化割裂開來，可以用統(tǒng)一的觀點(diǎn)分析問題。此外，新的教學(xué)手段的應(yīng)用有其必要性，但對(duì)分子生物學(xué)的教學(xué)更應(yīng)重視使學(xué)生在掌握基礎(chǔ)理論后，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)執(zhí)行和資料分析及交流方面得到鍛煉。另外，圖形資料是科學(xué)語言的重要組成部分，可以高度精煉壓縮需要文字表達(dá)的內(nèi)容，在分子生物學(xué)知識(shí)體系中有著廣泛的存在和不可替代的作用。在訓(xùn)練學(xué)生開展研究的同時(shí)，要特別強(qiáng)調(diào)幫助學(xué)生掌握收集數(shù)據(jù)和展示結(jié)論技能的重要性[9]。

此外，加強(qiáng)生物專業(yè)課程與物理、化學(xué)和數(shù)學(xué)等學(xué)科課程的交叉聯(lián)系，有助于加深對(duì)分子生物學(xué)基本概念的理解，包括對(duì)物理學(xué)科中“過程”和“能量”等的重視。在理論模型、難題的解決和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等方面，這些在傳統(tǒng)生物學(xué)教學(xué)中不太強(qiáng)調(diào)的概念在生命科學(xué)中也應(yīng)被重視。正如沃特金斯等人認(rèn)為的那樣，通過不同學(xué)科間互相滲透協(xié)調(diào)，發(fā)現(xiàn)它們共同關(guān)注的問題，可以激勵(lì)學(xué)生，幫助理解生物學(xué)中的基本物理原則及其對(duì)生命的控制和調(diào)節(jié)[10]。而這最終也將有助于學(xué)生理解生命與非生命物質(zhì)的終極統(tǒng)一，更好地理解生命形態(tài)與非生命形態(tài)的區(qū)別在于能量維持的有序性。在對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)方面建立自己的合理觀念[11]。

3.4 提出適應(yīng)新趨勢的教學(xué)評(píng)價(jià)模式

在分子生物學(xué)課程評(píng)價(jià)方面，實(shí)作評(píng)價(jià)是值得考慮的候選方案?？梢陨钊胩接懜淖冊u(píng)價(jià)考核方式和內(nèi)容，建立新的以概念元素為核心的支持和評(píng)估分子生物學(xué)核心概念學(xué)習(xí)的詳細(xì)框架[12]。以評(píng)價(jià)方式轉(zhuǎn)變作為改變學(xué)生學(xué)習(xí)行為模式的主要手段，可以更有效地促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成。在具體考核中，可分為以生物核心概念和知識(shí)框架為考試內(nèi)容的筆試部分，以設(shè)計(jì)研究性小課題為解決問題的綜合能力評(píng)價(jià)部分，其中包含實(shí)驗(yàn)技能考核。

4 小結(jié)

今天，我們面臨著前所未有的局面。學(xué)習(xí)已經(jīng)變成每個(gè)人終身發(fā)展的需要。大學(xué)教育對(duì)個(gè)人的長期發(fā)展具有關(guān)鍵影響。它不僅僅是學(xué)科專業(yè)知識(shí)的獲得過程，更重要的是在于獲得適應(yīng)當(dāng)今和未來知識(shí)噴涌而出，社會(huì)高度復(fù)雜化的局面。而對(duì)教育工作者，思考這個(gè)問題更具有必要性和緊迫性。