生物化学及基础分子生物学课程建设及教学改革.doc

生物化学与基础分子生物学课程建设与教学改革范树国1, 2（1. 楚雄师范学院化学与生命科学系 楚雄 675000 2. 滇中高原生物资源开发与利用研究所 楚雄 675000）摘要：介绍了生物化学与基础分子生物学两门学位课程的建设情况，并对教学改革提出了一些看法。关键词：生物化学；基础分子生物学；课程建设；教学改革一、 前言生物科学在20世纪已取得惊人的发展，其中生物化学与分子生物学的进展尤为迅速，这样最具活力和生气的实验科学，在21世纪必将成为带头的学科。生物化学与分子生物学是生命学科的重要基础学科与前沿学科。生物化学是研究生物机体的分子组成、生命过程的化学变化以及机体信息传递分子途径的学科。随着化学研究的深入，从18世纪下半叶开始对生命的物质组成和化学过程进行了系统的探索，生物化学由此得到迅速发展。20世纪中叶，在对生物大分子结构与功能，特别是遗传信息传递机制研究的基础上产生了分子生物学。分子生物学是分子水平上研究生物结构和机能，研究生命现象的物质基础和生命过程基本活动规律的学科。分子生物学是在生物化学基础上发展起来的，两者交叉重叠密切相关而常联系在一起。生物化学与分子生物学是数理科学与生命科学的交叉学科，使两者得以沟通。生物化学与分子生物学不仅重视基础理论研究，而且重视技术发展和应用研究，它们为生物技术产业的开拓提供了理论指导。生物化学与分子生物学虽然只是生命科学中的一个学科，但是它代表了生命科学的未来与希望。回顾20世纪初，生命科学分科十分细，各学科所涉及的领域彼此间界限甚是分明，例如解剖学、细胞学、微生物学、病理学、生理学、药理学等等。它们各有明确的研究领域，运用特定的理论与手段进行研究。但是到了21世纪初的今天，学科间的界限变得十分模糊，方法学上相互运用，理论上彼此借鉴，大家有了共同的语言。这是因为生命科学家都在用化学的方法、手段与理论去探讨生命现象中的众多问题。目前生命科学家已有了共识：只有把维系生命现象的过程如同化学反应一样去研究它，理解它，才能把生命现象的本质揭示出来，这是生命科学发展的必然趋势。50年代以来，生物化学与分子生物学取得了惊人的进展，解决了生物学中许多重大问题。核酸的双螺旋结构、核酸复制、遗传密码、遗传的中心法则、病毒中逆转录酶的发现，为基因工程技术奠定了基础。蛋白质的纯化方法、结构分析的高速发展，激素的受体学说及信息传递的第二信使的发现等等，都使生命科学上了一个新台阶。几乎每年的诺贝尔医学或生理学奖以及若干诺贝尔化学奖都授予了从事生物化学与分子生物学的科学家，他们的贡献在生命科学历史上留下了光辉的一页。这些发明创造及由此产生的影响遍及生命科学各个领域，也为今后发展勾划出前进的方向。可以预言，21世纪的生物化学与分子生物学仍然会充满生机，并将继续影响生命科学的各个方面。生物化学与分子生物学的主要研究对象是蛋白质和核酸，其研究内容已更为深入并渗透到许多领域。总之，生物化学与分子生物学在现代生物学教学和研究中均占有非常重要的地位，已成为极其重要的研究领域，也是最活跃、发展最快的前沿学科。学好生物化学与分子生物学，对学习生物学其他课程，如细胞生物学、微生物学、植物生理学、基因工程原理、现代生物技术概论等，必将起到很大的促进作用，其中生物化学是最重要的基础学科，是学好其他课程的基础。二、 开课现状与教材选用楚雄师范学院是新建本科院校，2001年专升本，2004年化学与生命科学系招收第一批生物技术专业本科生。笔者现正在讲授第三轮生物技术专业的生物化学（第一轮理论课为72学时；从第二轮开始，生物化学分两个学期上，分别为生物化学和生物化学，理论课每学期54学时，共计108学时），已讲授了一轮化学专业的生物化学（选修课），四轮化学专业函授专升本的生物化学，两轮生物技术专业函授专升本的生物化学，一轮生物技术专业的基础分子生物学；而生物化学实验及生物化学技术实验均已开过三轮，现正在开第四轮。2004和2005级生物技术专业尚未开设基础分子生物学实验，按照“生物学科战略发展报告（生物科学与工程教学指导委员会）”之“高等学校本科生物技术专业规范（讨论稿）”的要求，将从2006级生物技术专业开始开设基础分子生物学实验。生物化学课程选用高等教育出版社出版的生物化学（第三版）（王镜岩等主编），是面向21世纪课程教材、普通高等教育“九五”国家级重点教材。适合高等师范院校使用。基础分子生物学课程选用基础分子生物学（郑用琏著），该书为“十五”国家级规划教材，已被列入“高等教育百门精品课程教材建设计划”，其作者是首届国家名师奖获得者。参考书为高等教育出版社出版的现代分子生物学（第三版）（朱玉贤、李毅编著）。该书第一版于1997年出版，该书获得1999年“全国优秀科技图书奖”暨“科技进步奖（科技著作）”二等奖和第四届国家图书奖提名奖。上述教材和参考书适合高等师范院校使用。三、 课程建设情况和目标三年多来，根据我院和我系的实际情况，制定了师资培养计划。通过互帮互学、教师集体备课、评讲教案、教师听课等制度及单科进修等促使教师迅速提高业务水平。制定了既符合我院学生实际又符合国家要求的、具有各专业特点的生物化学教学大纲、生物化学实验教学大纲及基础分子生物学教学大纲；制定相应的教学要求细目。教学结果表明，教学大纲是切实可行的，并将在以后的 教学中不断完善。制作并逐步完善电子教案；收集了有关资料、试题，为编写讲义及制作题库作好准备；已收集了一些常用的教学软件、模型标本等，逐步完善教学资料建设。在实践课程方面，利用生物化学实验室和分子生物学实验室的条件，增强学生实际动手的能力；尽量给学生以充分实践的机会。将初步实现课程建设网络化和信息化，相关资料要上网，初步建立生物化学与基础分子生物学教学网站，主要包括理论课和实验课教学大纲、相关课件、师资队伍介绍、模拟试题库、习题库、相关教学资料、网上答疑（网上互动）、建立相关链接等项内容。充分发挥网络的作用，提高学生学习的兴趣。加强教师和学生之间的网络互动，提高学生的学习效率。课程进一步建设拟从以下几个方面加大力度：（1）加强生物化学与分子生物学专业素质的培养；（2）着力加强学生实践、操作能力的培养，建立课程实验、参观见习、基地实践和企业实践的等四个层次的实践教学体系；（3）加强实验室、基地建设，改革传统的实验内容，增强以培养学生能力为目的实训课教学；（4）建立良好的相关企业和学校之间的联系和合作，构建校内外结合相对稳定的双师型队伍，充分利用学校和企业的生物化学教学资源。学习兄弟院校的先进经验，提高教学水平，力争建成院级、省级甚至国家级精品课程。这需要全体师生的共同努力。四、 教学策略教学内容不同，采取的教学策略也可能有所区别，应具体问题具体分析。如：从“问题探讨”入手，逐步切入主题，设置问题情境，引导学生在思索中学习新知识。但在讨论问题过程中，应注意不要偏离主题。对经典实验重点讲解，分析实验结果，着重讲解结果的由来，使学生知其然，还要知其所以然，让学生领悟科学探究的魅力。我们已将多媒体技术应用到教学实践中，这样学生更容易理解掌握，提高了教学效率。另外，让抽象的语言在直观的插图中找到注释，在实际动手中形成正确认识。语言文字具有抽象、概括的特点；插图等信息媒体，具有形象、直观的特点，容易被感知和理解，但抽象、概括功能差。对教材中的一些难点，我们采用小组讨论，师生共同归纳的方法学习。针对这样的教学内容，我们创设问题情境，让学生讨论，加深用已有知识认识新事物的能力。学生想不到的地方，可由师生共同归纳。对一些刚刚起步的研究领域，可采用“问题探究新问题再探究”的教学模式。这样学生可以学得充实，又让学生悟出些终身学习的道理。五、 学科前沿把握生物化学与分子生物学发展很快，所以及时把握学科前沿非常重要。在教学过程中，及时介绍本学科的发展现状（在前言部分及以后各章节），因为教材总是落后于学科发展。及时把握学科前沿，使学生对本学科的发展现状及发展趋势有清晰的了解。这就需要平时多阅读本学科的相关专业期刊（中英文），多浏览生命科学相关网站和论坛（如NCBI、CNKI、重庆维普、中国生命科学论坛（/）、中国生物论坛（/）、丁香园医学、药学、生命科学专业论坛（/）等）。事实上，由于科研工作和教学的需要，本教研组相关教师经常阅读相关生物学专业期刊和相关网站，获益匪浅。并在教学过程中，将自己研究工作的一些心得体会直接反映到教学上，正如2007年4月24日，李明院长在与化学与生命科学系领导班子座谈时所强调的“化学与生命科学系要把提高教学质量放在首位，进一步提升科研反哺教学的能力”。六、 教学改革创新点在教学过程中，任课教师深入钻研教材，确定教学重点和难点，对于学生容易理解的内容，任课教师提出问题，学生带着问题自学，对于重点和难点内容则重点讲解；结合教学内容，对本学科发展趋势进行介绍，指定参考资料，让学生在课余阅读。教学内容做到反映本学科的经典内容；在教学过程中，介绍老一辈生物化学家、分子生物学家和科学工作者严谨的科研作风，教育学生，融知识传授、能力培养和教书育人于一体。目前这两门课程在尝试双语教学，尚未正式开展。从2006-2007学年第二学期开始，基因工程原理开始施行双语教学，已进行过两轮双语教学，这在我系是第一次，该课程由笔者主讲。采用双语教学，旨在提高学生的专业英语水平，提高阅读英文文献的能力。教学过程中中英文同时使用，尤其是重要的专业词汇，要求学生记住其英文表达方式，这对学生未来考研、阅读英文文献相当重要。七、 教学方法手段设计生物化学与基础分子生物学对生物技术专业的学生来说是非常重要的课程。其专业名词、化学反应众多，如果教学方法不得当，会使学生感到枯燥乏味，难以理解和记忆；如果不加以解决，会使学生对课程的学习产生厌倦和反感情绪，从而失去学习兴趣，成为一种压力和负担。针对这一问题，我们在教学中从以下几个方面加以探索和改进，取得了较好的教学效果。1. 转变教育观念，树立现代教育思想，贯彻科学的知识观、教育观、质量观、人才观根据学科的发展，不断更新教学内容，及时引进最新的重大进展。甚至讲到“昨天”发生的科学事件。教学内容充分反映学科发展前沿，因材施教。教师布置提纲或提供文献，学生自学，提供自学报告或者学术报告。向学生介绍国际、国内的重要数据库的种类和使用，如GenBank、NCBI、CNKI等的使用方法。这样教师就教会了学生用现代化的网络信息技术，了解学科的最新进展，使学生的知识走出了课堂与书本的范围，我们用教材、讲稿解决基本概念和基本规律的学习（精讲部分），用上网教学解决“新”、“变”问题。逐步开展“网上教学”，打破以书本为中心。精选部分中英文专业名词，要求学生熟记这些名词（缩写及全称），做到会写、会说、会翻译、会解释。作为教师，也要转变角色，变传递型为引导型，变复合型为创新型。使自己成为教学的引导者、组织者、培养者、智能的启迪者和创造力的激发者，在教学中充分发挥主导作用。把培养学生的专业素质和思想道德素质、文化素质和心理素质有机地结合起来，而且特别重视培养学生的创新精神和实践能力。作为教师，始终牢记教学质量是教学工作的生命线，提高教学质量是教学工作的永恒主题。分子生物学1953年诞生，至今仅50余年，但有40余项重大成果获世界科学研究的最高荣誉诺贝尔奖，这是在科学史上罕见的。在分子生物学教学中，让学生了解并记忆这些诺贝尔奖的研究工作，教师结合实例阐述一个新发明、新创造产生的科学基础，逻辑思维，创新精神，敬业态度，严谨求实的作风，这是我们对学生进行素质教育的最好内容。在课程中讲述诺贝尔获奖项目时，重点介绍科学家酷爱专业、献身科学、勇于创新、开拓进取、严谨求实、不怕挫折的道德规范；HGP计划的确立与完成阐明当今生命科学发展为大科学的特点，科学家必须善于合作，方能取胜。当讲到中国科学家的贡献时，我们宣扬中华民族的聪明才智，树立振兴中华，赶超世界的雄心壮志。另外，在整个教学过程中对学生进行“传授知识”教育的同时，还特别重视“做人”的教育，在知识的教学中渗透思想道德教育，使学生整体素质得到提高，成为全面发展的人。2. 精心编制教学大纲，紧跟学科发展，精心进行教学设计，讲好每一节课教学大纲是教学过程与教学改革的设计蓝图，是根据教学计划中规定的各门学科的目的、任务而编写的指导性文件，它以纲要的形式规定每门学科知识、技能的范围、深度及其体系、结构，同时规定教学的一般进度和对教学法的基本要求。教学大纲是教学活动的指导性文件，是对学科教学的目的、任务、内容、进度、重点及难点的基本要求。教学大纲是编写教科书和教师进行教学的主要依据，也是检查和评定学生学业成绩和衡量教师教学质量的重要标准。教学大纲使教师教学有法可依，教改有规可循。我们虽起步较晚，但在教学大纲制作的过程中，吸取了国内外先进的学术成果，经过精心设计和科学安排，制定了国内高校该学科较为完善的教学大纲，该教学大纲在教学过程中将不断完善。开课之前，将教学大纲下发给学生，使学生提前了解课程的总体设计，变被动学习为主动学习；教学大纲成为教学过程中师生思想交流与融合的纽带。在近三轮的教学实践过程中，每学年都根据教育部对高等师范院校的要求和实际的教学效果，逐步修改完善教学大纲，同时参考一些新的文献资料，将本学科的最新进展融入教学内容，使课程教学紧紧跟上学科的发展。3. 正确处理教师主导和学生主体作用的关系教学过程中，始终强调教师讲授和学生自学相结合，教师讲授与学生讨论、自讲和研究相结合，理性讲解与饱含情感相结合，教师讲授与电教手段运用相结合，学习上严格要求与业务上的热情指导相结合。教学过程必须充分调动教师和学生两个方面的积极性。学生在自学过程中，要求他们发现问题，提出问题，对教材和有关资料可提出质疑，强化问题意识，因为创新始于问题。有些问题教师可不急于回答，而是要求学生自己去查阅资料，以提高他们收集相关信息的能力。把讲授与课堂讨论、学生讲述和研究式学习结合起来。根据教学内容，组织学生讨论，让学生上台讲述，写小型科研论文，进行科研训练。教师不能以冷漠的态度去授课，把课教得平淡乏味，而应带着激情去讲课，把知识的理性讲授与情感的抒发有机地结合起来，既让学生获取相关的理论知识，也在感情上给他们以影响。讲课中，对每一个新发现、新进展、新观点，教师以赞赏的态度去讲授；对获诺贝尔的科学成就，更是饱含激情去介绍。生物化学与分子生物学教学必须使那些人们日常难以见到微观世界得以更直观，看得见，认得清，使复杂变得简单，使抽象变得具体，并冲破时空限制，丰富教学内容，增加教学密度和容量，因而运用现代化教学手段就显得极为重要。所以，我们制作并搜集了大量的课件，通过现代化教学手段的教学，收到非常好的教学效果。既能充分调动学生积极性，又使他们对相关知识有深入的理解，并真正掌握这门科学知识。作为教师，既要对学生严格要求，又要以慈母般的态度在专业学习上给学生以热情地指导。学生写的小论文，教师认真地进行批阅；为解决一些学习问题，有时把学生领到办公室上网，与学生共同查阅资料，这使学生深为感动。正因为如此，师生关系和谐融洽。归纳上述，我们试图转变教育观念，树立现代教育思想，精心进行教学设计，落实以下教改措施：充分调动学生的学习积极性，让学生了解并记忆获诺贝尔奖的研究成果，注意课堂教学语言的准确、鲜明、生动、形象，以激励学生学习的紧迫感、责任感、成就感，调动学习欲望，点燃智慧火种，培养他们的创新意识，献身精神，和求实作风；制定学生能力和素质培养措施，开展网上教学，确定自学、自讲、综合报告、学术交流的章节和题目；教学内容在“精、深、新”上下功夫，实行目标管理；加强“双语”训练，精选中英文专业名词，课堂讲，平时练，期末考，做到会说、会译、会解释；教学手段的改革，重点落实课件制作和网上教学；完成课程建设：逐步完善教学大纲，建立题库等。4. 改进和提高理论教学质量由于教师毕业专业不一，因此对课程的掌握程度也深浅不一。为此，我们按照教学大纲的要求认真钻研教材，查阅有关参考文献，精选教材内容，明确重点及难点，合理地安排教学进度，作好教学计划。在授课时，通过生活事件引出讲解内容，做到举例恰当；通过一些常用、简单的词语引出概念、分解概念中的关键词，使概念通俗易懂，尽量做到形象化、具体化，鼓励学生用自己的语言表达，使学生容易理解和记忆。生物化学与分子生物学课程抽象难懂，有的学生可能会背上沉重的思想包袱，形成消极心理，认为课程不易学好，甚至会产生放弃学习的念头。为将抽象的内容具体化，将枯燥的内容趣味化，我们在授课时引入与日常生活相关的内容，使学生感到这门课程的实用性。合理应用多媒体教学，提高教学质量。多媒体教学可以把一些教学重点和难点及十分抽象的内容以文本、图像、动画等方式来展示，具有形象性和直观性，使学生得到视觉上的刺激，便于学生的理解和记忆。用多媒体课件，结合适当的板书，通过讲授语言及形体语言再现生动的课堂；通过图示、板书，加强学生对文字的理解和记忆，达到较好的教学效果。精心制作了课件，由于这两门课程均包含实验，许多实验方法和操作需用PPT演示，这样学生学起来比较直观，也比较容易理解。同时，我们利用多种科学的教学方法，例如，启发式、比较法等手段，有效调动学生的学习积极性、能动性、和积极思考性，注重学生对知识的运用能力，培养学生分析问题和解决问题的能力。5. 充分发挥情感教学的重要作用随着教育心理学研究的深入，人们越来越清楚地认识到人的情感是个体心理的基本元素之一。学生是学习的主体，积极丰富的情感能促进认知的全过程。为此，要求教师对每位学生都抱着积极、热情、信任、理解的态度，并在教学中感受这种态度，学生就会有一种受到信赖、鼓舞与激励的内心情感体验，最终完成教学目的，达到教学要求。作为一名优秀的教师，应以敬业为先，既要有对专业知识的严谨态度，又要不断地完善自我，积极热情地引导学生学习。教学过程中以饱满的激情感染学生的情感，从而渲染教学气氛，营造生动活泼、互相交流、感情融洽的育人环境；建立起一种平等、信任、理解和相互尊重的新型师生关系，发扬教学民主，激励学生参与，使学生敢想、敢说、敢问；另外，及时地对学生进行表扬与鼓励，使学生产生积极的情感体验，鼓励学生大胆发言，培养学生的自信心和创造力。6. 探索考试方法，提高学生能力考试是教学过程中的一个重要环节，它是检验教学效果，取得反馈信息的重要途径，是评定学生成绩，衡量是否达到教学目标的重要手段之一。但传统的考试模式不能真实反映出学生对基本知识与基本技能的掌握情况，易出现高分低能现象，不能很好反映学生应用知识、理解知识的能力。针对这一情况，我们做了初步的尝试，改革传统的考试模式。理论课采取闭卷考试，主要考察学生对基础知识的掌握情况, 提高学生对相关概念、原理、方法和实例的理解, 提高学生应用理论知识解决问题的能力。通过考勤、平时作业、期中考试、期末成绩等综合评定成绩。按百分制打分。实验课主要考核学生的基础知识、动手能力、综合分析及逻辑思维能力，着重学生设计思路、实验技能及实际操作水平的考核。结合学生预习报告、实验报告，以及实验动手能力和实验结果进行综合评定成绩。按百分制打分。通过上述考核，达标者基本符合师范院校生物技术专业的人才培养目标。八、 课程自评和教学效果参照国内一些高校的教学经验，使我们的教学内容具有先进性、科学性和创新性。生物技术专业从事生物化学与基础分子生物学教学的教师有9人，其中博士后1人，博士3人，硕士5人（其中在读博士1人），本科1人。师资力量雄厚，人员搭配合理，绝大多数教师具有多年教学经验，是一个具有合作精神的团结奋进的团队。授课教师基本理论教学扎实、科学，选取的材料和例证比较先进，同时在教学过程中，引进教师本人科研的最新成果，反映学科发展前沿。教学内容有一定的创新性，得到学生的普遍欢迎。教学方式方法灵活多样，综合运用课堂讲授、课堂讨论、学生互讲与互评、课下阅读课外书目和网上查阅资料等多种方式，拓展学生的知识面；在教学手段上，采用多媒体技术，制作大量精美的课件和动画，既丰富了教学内容，又活跃了课堂教学气氛，对拓展学生思维起到很好的促进作用。我们一贯注重学生的专业精神和研究能力的培养。教师讲的虽是生物化学与基础分子生物学，但在授课过程中注重人文精神的渗透，告知学生学术规范，强化学术研究进展，提倡教学改革，教学过程中注意引入英语词汇，提高学生的专业英语水平，极大地增强了学生的专业兴趣，启发学生的研究思维，也为生物专业英语教学做了很好的铺垫。在其他课程的教学中，从大一开始，就一直注意加强学生专业英语的学习与指导，提高了学生阅读英语文献的能力。教学相长，上好一门课，需要教师和学生双方的共同努力，我们一直在探索好的教学方法，调动师生两方面的积极性，努力提高教学水平。致谢云南省中青年学术技术带头人后备人才培养计划（2006PY01-61），楚雄师范学院重点学科建设项目（05YJJSXK03）及楚雄师范学院生物化学精品课程建设项目资助。参考文献1. 陈凯，刘颖，侯玮. 多媒体技术辅助生物化学教学的优势及问题J. 河北建筑科技学院学报（社科版）, 2004，21（4）：106107.2. 车庆珍. 情感教学在生物化学教学中的应用J. 药学教育, 2005，21（3）：5456.3. 赵玉萍. 生物化学教学方法的再探讨J. 安徽卫生职业技术学院学报，2006，5 （5）：75-76.4. 张效云，董明纲，刘洁，闫智宏，白素芳，孙敏，赵铁军. 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