研究生环境分子生物技术课程教学模式改革与探索

研究生环境分子生物技术课程教学模式改革与探索

张峦，何秋香

福建农林大学资源与环境学院

摘要：分子生物学在环境领域的普遍应用为环境专业的教学面临新的挑战与机遇，因此环境分子生物技术是为环境科学与工程专业研究生开设的课程。从教学内容、教材选择，教学方式和教学考核等方面论述了本课程在提高教学质量方面的改革与探索。

关键词：研究生；环境分子生物技术；教学模式；改革与探索

随着环境污染问题的日益突出，传统的治理技术已难以满足现代环境工程的发展需要，因此分子生物学技术被引入到环境工程中。分子生物技术以 DNA 技术为主导，在解决部分环境科学及工程研究中具有独特的优势，环境工程与分子生物技术的结合成为环境工程领域研究和实践的重点^[1]。环境分子生物技术正是环境问题和分子生物学紧密结合而形成的新型交叉学科，是环境科学和环境工程等专业的前沿课程^[2]。因此在高校研究生环境科学及工程专业开设环境分子生物技术具有重要意义。本人结合本校环境专业研究生课程设置及学生特点，在该课程的教学过程中提出如下几点优化和改进内容。

一、教学内容及模式优化

本课程的教学目标是要求学生理解分子生物学是从分子水平上研究生命现象物质基础的学科，如遗传信息的传递，基因的结构、复制、转录、翻译、表达调控和表达产物的生理功能等。能够利用分子生物学手段研究环境领域的生物如动物、植物和微生物基因层面的规律和机理。通过对本课程的学习使学生能够熟练掌握实验室分子操作的基本原理，并能够将其应用与环境领域的研究。本课程面向的学生是环境科学与工程的研究生，该专业的研究生普遍对生物方面的知识仅有初步认识，对分子生物学的内容缺乏认识和理解。因此，要在有限的课时内让学生掌握分子生物学的基础知识及技术，同时还能与环境领域知识结合是本课程教学的关键。也因此，我们对教学内容要有所优化。

1.模块化教学内容

分子生物学的教学内容多，知识更新快，同时该学科的研究技术性强，实验理论在教学内容中也占较大比重，在课程教学中应注重实验理论和基础理论的并重[3]。基于以上要点，该课程的授课部分分为基础理论部分和实验理论两部分。在模块化教学过程中将教学内容分为三个部分即三个知识模块，一是以中心法则（遗传信息的传递）为基础向学生讲授DNA的复制，转录和翻译等过程，包括原核基因的表达与调控；二是介绍以DNA重组技术为核心的分子生物学实验理论；三是分子生物学在环境领域的应用。

第一模块以中心法则为链条，以DNA的复制，转录和翻译等内容为主，兼顾基因，基因组，染色体，基因重组，原核基因的表达与调控等内容。第二模块分子生物学实验理论包括核酸的分离及纯化，PCR技术，工具酶和分子载体。第三模块主要是分子生物技术在环境领域的应用，这块可以主要是研讨式教学，由学生制作PPT和进行课堂讨论，以提高学生的课堂参与性。

二、教学体系的完善及实施

1.教材

适合的教材对学生系统的掌握本课程的知识体系以及前沿研究有着至关重要的帮助。由于是研究生课程并没有指定教材，但是有指定参考教材。我们选择北京大学朱玉贤等编著的《现代分子生物学》和华中农业大学孙明编著的《基因工程》，以及部分文献。这两本教材的知识体系完整，内容前沿，既有分子生物学的基本原理，也有研究技术的基本理论，同时也有介绍不少前沿科学研究。同时教学的过程中，教师还需要不断向研究生传递全新的英语前沿科技文献。

2.教学方式

2.1理论授课

在给研究生教学过程中，既要以教材为依据，但又不能局限于教材内容，需要补充大量的文献资料，引入前沿的学科知识来补充课堂教学。对于课程中基础的和重点的教学内容，可以辅以多媒体教学，PPT课件包含内容多，可以集视频、声频和图像为一体，为教学创造极大可能。环境分子生物技术课程本就阐述分子水平上生物大分子的作用机制，动态的视频可以生动的阐述机制过程，同时也能吸引学生的注意力。例如PCR的原理就可以通过动画生动阐述PCR过程的所需要的必须条件以及这个过程如何产生大量的DNA。同时由于该课程面向的环境专业的研究生，因此在讲授分子生物学技术的知识点的时候兼顾环境学科的特色，所讲的分子生物学技术可否用于环境问题的解决。

2.2讨论式教学

本课程的教学分为三个模块，其中第三个模块为讨论式教学。以学生已经具备的分子生物学知识和关注的环境领域的问题为切入点。例如以“污染环境中的微生物”问题为入口可以引出多个问题让学生展开讨论。讨论的问题可以有“如何分离污染环境中的抗性微生物并进行16s rDNA鉴定”，“如何利用PCR技术进行污染环境中微生物群落分析”和“如何构建基因工程菌降解污染环境中的污染物”。这些都是学生关注及熟悉的环境问题，因此可以引导学生深入思考，达到了对所学的分子生物理论知识和实验理论的深度理解和全面掌握。研讨式教学过程以小组形式进行，由学生上网查阅资料并制作PPT并在课堂上演讲展开讨论，这种形式极大的吸引了学生的兴趣和注意力。由于本课程的理论性较强，单纯的课堂理论讲授会使教学内容显得枯燥，学生理解不透彻甚至有学生不理解该学科的与环境领域的相关性，因此课堂教学效果不理想。讨论式的教学结合学生在科研过程中可能会遇到的各种问题，使抽象的理论知识变得形象化，具体化，极大的提高了学生的兴趣和学习的效率

^[4]。

2.3教学考核

教学模式有所改革，最后教学的考核也势必有所改革。本课程作为环境科学与工程专业研究生课程的一门学位课，其要求须有书面考核。因此将最后考核成绩的评定方法归为出勤成绩占10%，期末考试成绩占40%，课堂讨论及回答问题占50%。出勤作为平时成绩的一部分是大部分学校的常规操作，出勤代表了学生的对于课程的态度，但是对于评判课堂上是否有专心听课和进行积极思考仍有局限性^[5]。由于是研究生学位课，进行期末考试，以卷面的出题方式，学生以开卷或闭卷的形式，在120分钟以内完成考卷。期末考试题量多，涉及到的知识点多，对于平时不学习的学生来说完成的困难比较大，因此可以闭卷准确的反映学生的学习状况。对于研究生而言记住教材的知识点是不够的，还要能够将课堂上所学习到理论知识应用到自己的科研中去，因此期末考核成绩中课堂讨论及回答问题占了50%，此举有利于提高学生积极参与课堂讨论及在课堂上积极思考。

三、总结及展望

环境分子生物技术作为一门分子生物学与环境学的交叉学科，为环境专业的研究生来解决环境领域的科学研究提供了新的思路和方法，对于教师而言如何将该门课程的教学内容完整高效的传递给学生是一个巨大挑战。通过对这门课程的教学改革，这门课程的教学效果有明显增强，学生学习的主动性和对理论知识的综合运用也有明显提高，教师的教学能力也得到一定的提高。为进一步提高改课程的教学效果，另一方面让学生更多的参与到科研问题的解决中来，有科研经历的学生对理论有更深的理解；一方面教师须开展科研工作，在科研过程中加深对理论的理解，做到以科研促进教学。

参考文献：

[1] 刘尧轩. 分子生物学技术在环境工程中的应用[J]. 居舍, 2019(33).

[2] 吕红, 周集体, 王竞. 环境分子生物学教学模式改革初探[J]. 教育教学论坛, 2015(3):83-84.

[3] 段瑞君, 杨希, 梁健, et al. 分子生物学模块化教学改革的探索与实践Exploration and practice of module teaching reform for molecular biology[J]. 生物学杂志, 035(1):118-120.