时间：2023-06-13 16:26:42
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇化学生物学重点，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
一、生物大分子的结构与功能———联系比较法
对于生物化学而言，生物大分子结构这一章节主要是针对蛋白质化学进行详细的分析，蛋白质化学主要包括核算化学及酶维生素等，属于静态生物化学的一部分，很多学生感到大分子化学学习过程非常困难，这是因为对抽象的结构，特别是对蛋白质的三级和四级结构，需要有一定的空间想象能力，那么讲解时可逐层推进，首先针对简单的肽链结构进行讲解，针对蛋白质的二级结构进行分析，逐渐递增，一方面是能够让学生更容易的理解，另外一方面在这样的讲解过程中还具备一定的归纳方法，使得学生在学习的过程中，记忆得更加深刻。
二、物质代谢绘图讲解
物质代谢是整个生物化学的核心，也是生物化学在学习过程中的难点，很多学过生物化学的学生，之所以过了很多年依然记得“三羧酸循环”是糖代谢中一个重要的循环，是因为在大多是课本中都有三羧酸图，让学生很容易记住，另外，糖代谢途径是整个生物化学中比较难的，同时也是考试的重点，因此“三羧酸循环”几乎成为了生物化学在学习过程中的代言词。对教师而言，在讲解代谢过程时，需要保持一定的条理，这无疑对教师的能力提出了一定的要求，教师在讲解之前需认真备课，从而明确重点。笔者在进行物质代谢的讲解过程中，经常在进入物质代谢内容的第一次课时就要明确地告诉学生哪些是必须掌握的内容，这样对于学生的学习有一个引导作用。三大代谢，不管是哪一个代谢途径，都需要了解发生大的区域，重点掌握不可逆的步骤及限速酶和伴随的能量代谢，根据途径不同，提出的要求也不同，而磷酸戊糖途径是整个糖代谢最为重要的内容，也是对人体生理最为重要的途径。学生学好物质代谢，最重要的是进行归纳和总结，笔者在讲完了三大代谢途径之后，就要求学生能够自己绘制一张代谢图，这张图上包含了三大物质的6条主要代谢途径，以及这几条代谢途径之间的关系，需要掌握的内容主要包括限速酶、不可逆反应、ATP生成和消耗的主要特点。学生必须学会自我归纳和总结，从而找出每一个代谢途径的关键，这样对于学生的基本功提高有非常大的帮助。
三、基因信息的传递和表达
传统的生物化学没有将基因表达这一章节放入到课本中，随着世界分子生物学的发展，人类的研究已经放入到分子生物学的领域中，因此生物化学是分子生物学学习的基础，学生需要将高中的课本中的中心法则、遗传密码及DNA复制等内容重新拾起。目前，分子生物学的发展较为迅速，从传统的表达逐渐上升为基因功能定位，可以在讲解的过程中多讲解一些这些内容，让学生产生浓厚的兴趣；同时由于基因表达和传递的内容较为复杂，因此不必让学生理解其中较为深刻的内容，这些内容都是今后在遗传学和分子生物学中需要学习的内容，仅仅让学生了解大概即可。笔者在进行见解的过程中，在幻灯片中插入了较多的动画图案进行演示，让学生产生浓厚的兴趣，从实际的教学效果看，取得了较好的效果。综上所述，本文首先针对生物化学教学的重点和难点进行了分析，随后针对生物化学中各个部分的教学进行了介绍，采用多种教学的方法，使得学生在学习的过程中掌握良好的方法，从而提高了学生的学习效率。
作者：卢英芹 单位：唐山职业技术学院
关键词：翻转课堂；教学；自主学习
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）38-0260-03
分子生物学是生命科学教学中一门重要的专业基础课程，教学内容涉及生物体中核酸和蛋白质这两类生物大分子的功能、形态结构及其相互关系。实践教学是高校教学工作的重要组成部分，是深化课堂教学的重要环节，是学生获取、掌握知识的重要途径[1]。因此，在分子生物学教学中理论与实验课程具有同等重要的地位，很多高校生命科学专业都单独设立了分子生物学实验课程。
河北大学生命科学学院自2000年设立《分子生物学实验》。多年来，课程依托“河北省级生物实验教学示范中心”，在动物学国家重点（培育）学科，河北省生物学强势特色学科，河北省生物学国家重点培育学科等资金支持下，教学内容不断丰富，教学效果得到显著提升。然而，近年来生命科学发展迅猛，新技术、新方法不断涌现。分子生物学实验是生物类教学基础而又前沿的实践课程，教学内容和方法必须不断革新[2，3]。因此，开展教学改革研究工作十分必要。
一、分子生物学实验教改方法的思路
分子生物学实验的教学目的是训练学生严谨的科研作风、熟练的操作能力、敏锐的观察力及进行科学研究的创新能力。然而，以往多以验证性实验为主要内容的课程安排，学生对教师和教材依赖性强，教学方式单一，在激发学生实验操作的主观能动性方面存在不足[4]。“翻转课堂”（Flipped Classroom或Inverted Classroom）是一种新型教学理念[5]，该模式创造性地提出一种混合使用技术和亲自动手活动的教学环境。在这种教学模式中，知识传递由传统的教师课堂讲授转变成学生课前提前领会知识点，强调自主性、针对性教学理念[6]。
高校教学体制改革目的是提高教学水平，培养出基础知识扎实，具有应用性和开拓性的创新型人才[7]。作者结合在分子生物实验教学一线的多年经验，并根据省属重点大学的学生培养要求，从教学方式、教学内容、探索综合创新性实验等方面进行了探索与革新。我们尝试对分子生物学实验进行教改，努力将翻转课堂的教学理念融合到实践教学中。目的是提高教学质量、强化学生实验技能和综合能力，培养具有独立思考和善于解决问题的应用型、创新性人才。
二、翻转课堂的起源与特点
翻转课堂最早由教育学者萨尔曼・汗创造性地提出。目前，该教学方法和理念日益得到教育工作者的认可[8]。基于翻转课堂理念而成立的非营利性“可汗学院”网站，引起了教育界的广泛关注。在我国，高等院校从2007年开始尝试将翻转课堂教学理念运用到大学课题中，取得了很好的教改效果[9]。
翻转课堂，通常借助信息技术手段，结合不断涌现的基于信息传播的教学环境（如，微课、慕课等），重新规划和组织教学内容的课前、课内、课后三个阶段。创造性地将知识传递、知识内化、知识巩固的颠倒安排，实现传统教学中师生角色的翻转。在这种新型的教学模式中，知识传递由传统的教师课堂教学提前到课前，学生从教师提供的学习资料中首先接触和领会知识点。知识内化则实在课堂教学时间实现，学生在教师的辅导和学习小组的协助下展开个性化的讨论学习。这样，基于翻转课堂理念的教学活动成为了学生提出问题、解决问题、合作学习的过程，教师和学生之间互动明显加强，学生的积极主动性得到激发。知识巩固阶段是学生领会知识、总结归纳的阶段，源自教师的知识内容顺利地渗透到学生头脑中，并“生根发芽”。
因此，翻转课堂开创了全新的教学模式。在这种新型教学模式下，教师的角色发生了逆转：由传统的知识传授者转变为驱动学生学习的促进者和指导者。同时，学生也从知识的接纳者转变成了学习的探求者和思考者，教学效果得到极大提高。
三、翻转课堂模式应用于分子生物学实验具体方案
翻转课堂作为新型的教学理念已经受到了广泛的好评，在微生物学[10]、生理学实验[11]、大学应用[12]和地理学[13]等课程已经开展教改并取得了显著的教学提升效果。然而，分子生物学实验操作目标都是核酸、蛋白质等“微小、微量”的物质，教学内容较为抽象[14]。因此，如何将翻转课堂理念恰当地运用到分子生物学实验这门课程仍需要认真探讨和研究。我们对翻转课堂理念反复研究、开展教学研讨，并结合多年教学经验，提出了基于以下三个步骤的具体方案。
1.建立课程讨论网络平台，明确翻转的原则及教学目的。Blackboard教学平台是一种基于网络的数字化综合教学模式，在Blackboard平台上授课教师可以和学生进行多媒体课件分享、教学内容、数字化问答交流等[15]。河北大学教学处很早就建立了Blackboard网络教学平台，数字化教学已经得到广泛认可。分子生物学实验教学时，首先由教师在网络教学平台上课程的教学大纲和教学目的，在课前及时更新教学课件、视频以备学生进行课前学习。此外，在Blackboard平台或者利用即时通信软件建立讨论组，组织学生就课程中的重点和难点的问题进行讨论，并进行网络互动答疑。
2.课前准备阶段。以分子生物学实验课中的“蓝白斑筛选重组子”实验为着力点，我们将翻转课堂的教学理念生动地融入其中，并借助微课教学方法激发学生自主学习积极性。首先，教师根据分子生物学实验的教学大纲和本次实验的具体教学目的将“蓝白斑筛选重组子”实验的重点内容分离出来，确定微课的内容，完成课件设计。具体而言，教师课前将蓝白斑筛选重组子的基本原理和操作方法的多媒体课件通过网络教学平台分享给学生，并列出任务单。任务单就是教学内容的具体体现，是翻转课堂中“问题”的导向[16]。下发任务单，可以告知学生教学内容，有利于帮助学生领会学习目标。例如，“蓝白斑筛选重组子”教学内容的难点是两个对照（阳性对照和阴性对照），将上述内容制作为微课课件，并提出问题，引导学生思考实验原理。并且，提出“重组子”和“转化子”的概念，激发学生学习积极性，为后续的课上教学内容做好铺垫。
3.课上实施阶段。课前准备阶段是为了让学生发现问题，课上实施阶段就是在课堂上解决问题。解决问题的方式不拘一格，可以采用学生提问、教师解答方式，也可以采用小组讨论形式[17]。鼓励学生参与解决问题，提出和讨论问题本身就是学习和交流的过程。重点和难点问题可以由教师主动提出，学生可以自由发言或者分组辩论。这样可以突出翻转课堂的理念，强化学生自主学习地位，课堂讨论中就锻炼了思考问题和解决问题的能力。具体到“蓝白斑筛选重组子”实验，即由学生按照课前所掌握的实验原理和技术路线自行配制蓝白斑筛选试剂、自主进行蓝白斑筛选重组子的实验。期间，就实验的重点和难点及学生操作中遇到的问题组织课堂讨论，通过教师演示和学生动手操作相合方式开展教学。等到上述问题解决后，教师可以根据实验进程布置新任务、提出新问题。内容可以涉及第一阶段未解决的问题，或者还尚未提及的知识点，帮助学生通过自主思考或者小组讨论的方式完成。对于“蓝白斑筛选重组子”实验是让学生根据已有知识设计下一步实验操作，提出实验中可以改进的方法以及需要注意的问题等。在课堂的教学过程中，教师可以弱化自己，作为“旁观者”观察学生的讨论情况。或者，可以转变身份为一名普通学生，参与讨论，平等交流。当然，对于重点问题教师必须进行适当的集体讲解和单独辅导。总之，课上实施阶段就是学生主动完成解答问题、发现知识点的内化学习过程。
4.课后巩固阶段。根据实际教学进展情况，教师根据对学生参与的讨论问题和关键知识点进行总结。归纳课上实施阶段出现的问题和发现的新思路、新方法，将完善后的学习资源和课件再次到网络平台，帮助学生巩固知识。并且，经归纳总结的前瞻性课堂还可以帮助有特殊需求的同学进行参考，达到循环、拓展和拔高的效果。具体到“蓝白斑筛选重组子”实验，就是教师将课上学生总结的实验技术路线进行总结和升华，将实验操作中的重点难点（如感受态细胞制作、转化和筛选过程）凝练，再次以微课形式到网络平台。当然，为了将科研知识融入教学中，也可以将“蓝白斑筛选”应用相关的最新的文献到网络平台上，供学生进行知识拓展和拔高。
四、翻转课堂应用于分子生物学实验教学的优势
“翻转课堂”的目标是将课时为单位的教学活动和网络为基础的预习与总结深度融合，完成提前预热、课堂讨论、课后归纳这种“三位一体”的全新教学模式，促进师生互动和生生互动，着力提高教学效果和质量。分子生物学实验具有技能要求高、细节繁杂、概念抽象等客观教学难点，十分适合开展翻转课堂教学改革。
教学过程中，根据实验课操作性强的特点，精心制作微课等多媒体课件。利用动画、视频、照片等模式展示教学内容，力求清晰简明，突出特色。细节方面，首先采用近镜头录制并适当加入语言描述，强调教学难点和重点，帮助学生认知。视频时长不宜过长，微课内容不多于10分钟，避免视觉疲劳。然后，将精心制作的微课资源通过网络教学平台，并为教学难点设置过关任务，鼓励学生自己动手尝试实验内容。同时，还要借助网络平台开展在线解答问题、讨论实验原理等教学内容，借助信息化手段促进学生与教师交流讨论。最后，在完成上述工作的基础上，组织学生实施教学内容，自由分组进行实验操作，并且对照微课内容，提出自己的问题，充分参与讨论环节，加深对实验内容的理解。最终，通过上述过程，将教师讲授、学生动手的实验流程“翻转”，在学习课件、实践操作和教师指导的过程中实现知识和技能的传递。这个过程就是典型的翻转课堂教学模式，激发学生学习热情，充分发挥网络教学平台和多媒体课件优势，帮助教师向学生传授关键知识点，力求提升教学效果。
分子生物学实验开展翻转课堂教学改革后，教师不再是课堂主导者。当然，教师的知识水平依然决定着网络平台的运作、课件资源的制作、教学路线的设计。所以，翻转课堂教学中教师依然是实质性的主体。只是，教师转变为教学的幕后引领者和设计者。在这种前所未有的改革中，师资队伍的培养依然是问题关键。这就要求教师在分子生物学实验的教学过程中广泛收集素材、全面评价学生活动、及时归纳总结教学经验，并依据教学效果及时调整、优化教学方案，使翻转课堂能真正让学生受益，帮助学生全面掌握分子生物学实验的教学内容。
五、结束语
分子生物学实验教学不仅是构成高等院校生物教学的重要组成部分，也是从事生物技术领域的研究人员必备实验技能。传统的分子生物学实验教学注重让学生学习操作步骤，而忽视了学生发现问题、解决问题能力的培养。将翻转课堂理念融入到教学之中，可以确保学生在操作的过程中深入领会实验原理，同时开创讨论式教学的创新教学模式。分子生物学实验课程是生命科学的基础，广大教育工作者必须不断探索新的教学方法，勇于革新教学理念，这样才能真正提升教学水平，实现培养应用型、创新型人才的高等教育教学目标。
参考文献：
[1]李欣，赵玉红，李小菊，张伟英，张金红，赵立青，张宝珠，石建党.加强实验室建设提高分子生物学实验教学质量[J].实验室研究与探索，2016，（2）：135-138.
[2]李根亮，李韬，李曙波，黄晓敏，胡红柳，孙科，肖娟，农嵩，李朝敢，韦耀东.TBL教学模式在医学生物化学和分子生物学实验教学中的探索[J].大学教育，2016，（4）：23-24.
[3]梁健，段瑞君，魏晓星.基于能力培养的分子生物学实验教学改革与探索[J].生物学杂志，2014，（2）：109-111.
[4]刘玉莲，纪朋艳，李庆华，李莉，方青.构建生物化学与分子生物学实验教学新模式的思考[J].生物技术世界，2015，（12）：240-241.
[5]吴玲.融合翻转课堂理念教学凸显创新高效[J].中国教育报，2015-04-29（007）.
[6]王丽君，李萌，阳小华.翻转课堂中学习绩效提升研究[J].扬州大学学报：高教研究版，2016，（02）.
[7]郑小坚，何俊，贡成良，薛仁宇.多学科融合分子生物学实验网络教学平台的设计与实现[J].实验技术与管理，2016，（1）：140-142+172.
[8]杜鹏.“翻转课堂”教学模式本土化发展策略研究[J].中国教育学刊，2014，（5）：113-114.
[9]付蕊，王静，张颖.高校青年教师如何借助翻转课堂实现教学模式改革[J].当代教育实践与教学研究，2015，（09）：22.
[10]陈雯莉，胡胜.课堂之外――微生物学“翻转课堂”的改革实践[J].微生物学通报，2016，43（4）.
[11]马恒，余璐，裴建明，殷h，邵琳，冯娜.翻转课堂结合TBL教学模式在生理学实验教学中的实践[J].心脏杂志，2016，（04）：496-500.
[12]王婷婷.大学英语教学中翻转课堂教学模式的应用价值探析[J].英语广场，2016，（4）：111-112.
[13]黄兰花.地理教学中翻转课堂教学模式的实践探索[J].学周刊，2016，（5）：172.
[14]卫芳，王秀海，俞红云，周丛照.本科生“生物化学与分子生物学实验”课程成绩评定体系的构建[J].生命的化学，2015，（1）：136-139.
[15]谷增军.基于Blackboard教学平台的网络信息化教学环境构建[J].实验室研究与探索，2011，（7）：174-177.
关键词：生物化学与分子生物学；微课；教学
生物化学与分子生物学是一门在微观水平上研究生物现象，从分子角度探讨生命本质，研究生物体的分子结构与功能、物质代谢与调节的学科。它既是生命科学的基础，又是生命科学的前沿[1]。由于生物体内分子结构、功能、数量或存在部位的改变以及某些生化反应的紊乱均可导致疾病的发生，因此，该课程也已经成为现代医学教育的重要组成部分，在医学知识培养体系中也占据着重要地位。由于该课程内容抽象、繁杂，学习难度较大，为了取得良好的教学效果，教师需要不断更新教学理念，积极探索新的教学方法，提高教学水平。“微课（MicroCourses）”一词是由美国新墨西哥州圣胡安学院的高级教学设计师DavidPenrose于2008年提出。在我国，微课的概念首先由广东省佛山市教育局教育信息中心胡铁生提出[2]。按照教育部全国高校教育网络培训中心的定义，微课是指以10-20分钟的视频为主要载体，记录教师围绕某个知识点或教学环节开展的简短、完整的教学活动[3]。因其具有目标明确、针对性强和教学时间短等特点，自2011年以来，微课教育模式已在全国高校、中小学范围内广泛应用，在各学科领域内根据课程的教学特点不断发展创新，满足了广大学习者的各种需求[4]。
一、生物化学与分子生物学教学现状和存在的问题
（一）生物化学与分子生物学理论课教学现状及问题
生物化学与分子生物学是一门抽象的学科，它的研究对象包括糖、蛋白质、脂质、核酸等生物大分子，以及这些大分子体系间的相互作用。这些概念和现象存在于微观世界，无法对其进行直接观察，因而使学生觉得抽象、枯燥无味。单凭课堂上教师照本宣科、平铺直叙的文字讲授，既难激发起学生的学习兴趣，也不利于学生对知识的透彻理解。由于生物体内的所有反应都呈动态形式，制作动画视频将这些复杂反应过程直观清晰、形象生动的呈现在学生眼前，能够促进学生对晦涩难懂的知识的理解，获得良好的学习效果。但对于一些复杂、冗长的生化过程，例如从DNA的复制到蛋白质的合成等，制作成一个详细的动画视频后，播放时长在10分钟左右。假如学生仅在课堂学习时观看一次视频，学习效果类似于走马观花，容易过目即忘。而受课程学时数和学习进度的限制，教师在课堂上多次播放以加强学生对内容的理解和掌握的做法并不现实。此外，生物化学与分子生物学是目前自然科学中进展最迅速、最具活力的前沿领域，新技术、新突破日新月异，层出不穷。及时了解相关领域的最新发展动向，既能帮助学生开阔视野、拓宽知识面，激发他们的学习兴趣，也可以给他们的学习和科研带来启发。但由于本科教材通常存在一定的时滞性，许多新技术和新进展未能在其中体现，或仅仅是简单提及。而且由于学时的限制，教师也不能在课堂上进行介绍和讲解。
（二）生物化学与分子生物学实验课教学现状及问题
随着现代分子生物学研究技术在生物和医学研究领域中的广泛渗透和应用，生物化学与分子生物学实验课已成为生物学、医学学习中一门重要的实验课程。开展实验课，不仅能帮助学生理解和掌握枯燥的基本原理，为今后学习其它相关专业课程奠定扎实的基础，还能锻炼学生的动手能力和独立思考问题、解决问题的能力，对培养学生严谨求实、勇于创新的综合科研素质有很大帮助。生物化学与分子生物学实验课教学的传统方式是以教师为主导的，教学流程通常包括：课前教师预实验，准备实验仪器和试剂，课内教师讲解实验步骤、演示操作，学生独立实验、撰写实验报告，师生共同分析、讨论实验结果。学生实验获得成功的一个重要因素就是具备正确、规范的实验操作技能，这也是实验结果准确和可信的重要保证。同时，生物化学与分子生物学实验中常常要用到一些专用的仪器，学生的不当操作不但有可能损坏仪器，造成不必要的经济损失，还可能引发安全事故。因此，教师不仅要教会学生正确的仪器使用方法和操作手法，而且要督促学生熟练掌握。此时，课堂上教师的亲身示范和演示就十分重要，要特别强调各个步骤的注意事项，对可能出现的错误操作进行特别提醒。但目前的实验课教学，通常是一名主讲老师在讲台上示范，三十名左右的学生在旁观摩。受视线和视野遮挡的影响，学生容易遗漏或忽视一些操作细节，而为了保证学生的实验进度，教师也无法多次示范。
二、微课的特点及其在生物化学与分子生物学教学中的应用
（一）微课的特点
微课的核心组成部分是教学视频，记录的是教师围绕特定的重点、难点和疑点问题，或某项技能进行教学的过程，除此之外，还包括与教学主题相关的教学设计、学生反馈、教师点评等辅教学资源。微课的教学时间较短，通常在10分钟左右。较短的时间有利于学生自由选择课余时间进行学习，满足学生的个性化需求，帮助学生合理有效地利用课余时间，解决学时少与教学内容多的矛盾。微课资源容量较小，一般在几十兆左右，视频格式多为支持网络在线播放的rm，wmv，flv等，适合在互联网和移动通讯网络间传播，方便学生下载到电脑、手机等终端设备上，随时随地进行学习。微课主题突出、内容具体，一个课程一个主题，直观、形象、简明、快捷，避免了课堂教学中可能发生的无关内容，帮助学生在较短的时间内获取更多有用信息。结合课程特点，作者利用微课在生物化学与分子生物学的理论和实验课教学中进行了一系列探索和应用。
（二）微课在生物化学与分子生物学理论课教学中的应用
在讲授一些复杂的生化过程和生命活动现象，例如从DNA的复制到蛋白质的合成，逆转录病毒的作用原理，原核生物的操纵子调控原理、真核生物的基因表达调控时，作者预先根据讲授内容制作好动画视频，并在每个重要的知识点或每个反应阶段处设置“过关问答”环节。微课上传至教学平台后，学生可根据自身对学习内容的掌握情况，反复观看、揣摩，并将“过关问答”的答案通过教学平台反馈给教师。这样，教师可以通过反馈信息了解学生学习的薄弱环节和教学难点、疑点，在课堂教学时能够有的放矢的进行讲授。而经过课外的预先学习和课堂上教师的重点讲解，学生也能够更好的消化、吸收这些知识难点。以讲解聚合酶链式反应原理为例，在以往的课堂教学中，作者是通过动画视频向学生演示反应过程，着重于学生对反应原理的掌握。通过微课教学，让学生预先自主学习动画视频并反馈信息后，作者发现，对大部分学生来说，这部分内容的学习难点和疑点不在于反应原理，而是对反应中提及的“模板”“、正义链”“、反义链”概念的正确理解。因此，作者在课堂教学中注重了对这几个概念的辨析，从而更好的帮助学生理解和掌握这部分内容。对于教材上简单提及、或是还没有来得及在教材中出版的学科新技术、新进展、新动向，作者按照不同专题制作成一系列微课，例如基因测序技术专题、蛋白质组学专题、RNA干扰技术专题、干细胞治疗技术专题、诺贝尔奖专题等。学生可以根据自己的兴趣有选择的观看、学习，并通过教学平台与作者进行讨论、互动。这种学习形式极大的提高了学生学习生物科学的兴趣，丰富了他们的课堂外生活，使学习不再拘泥于传统课堂，增进师生互动，寓教于乐。
（三）微课在生物化学与分子生物学实验课教学中的应用
，在实验教学中，针对一些基本实验操作，如洗刷玻璃器皿、称量固体药品、滴加液体试剂、酸碱滴定、过滤、萃取，以及一些常规仪器，如移液枪、离心机、电子天平、电子pH滴定仪、电泳仪等的使用，作者将它们的规范操作过程和正确使用方法分别录制成一系列演示视频上传至教学平台。每堂实验课前，学生根据实验将要使用的仪器，选择相应的视频进行观看学习。通过这种方式强化学生基本技能和基本操作的训练，培养他们严谨、规范的实验习惯。对于大型实验，以SDS-聚丙烯酰胺凝胶垂直平板电泳实验为例，该实验耗时长、过程复杂，教师通常只能在课堂上演示一次。但由于该实验需要一定的操作技巧，且影响实验结果的因素众多，大部分学生很难在规定时间内获得预期的实验结果。作者在进行预实验时，将整个实验过程录制下来制成微课，并在一些影响实验结果的关键问题，例如玻璃板的清洁、配置平整的分离胶，避免灌胶过程中出现气泡等予以重点强调；在灌胶，插、拔样品梳，点样等需要注意操作技巧的步骤时，采用近距离拍摄，放大细节，便于学生清楚的观看。通过这种方法，作者节约了课堂上的讲解时间，在实验过程中能够更好的辅助和诱导学生，使学生成为实验课的主体，有更多的时间独立完成实验，提高实验课的质量。
三、微课在生物化学与分子生物学教学应用中需要注意的问题
虽然都是借助于现代多媒体制作技术，都是通过网络教学平台传播，但微课并不等于传统的视频课程。传统教学视频往往是一堂课的复制，是一对多的教学情景，包含多个知识点，含有复杂众多的教学内容，更注重教师教的技巧。而微课是模拟一对一的教学情景，既注重教师教的技巧，更注重学生学的效果，时间短、容量小，内容精，适合学习者自主学习、探究学习。在微课教学实践中，作者发现，要获得好的教学效果，微课的时间要短，不宜超过15分钟，以保证在普通人注意力集中的时间范围之内，否则就变成了普通的视频课程，是另一个课堂教学。其次，微课内容要精，尽可能只有一个主题、一条线索，例如讲解一个生化反应过程、演示一项实验操作。直接切入主题，开门见山，在这一个主题上突出重点，避免无意义的说教和可有可无的旁证侧引，不要引发学生新的疑问。再次，在制作视频时，要考虑到学习者通常是面对电脑、平板电脑或手机屏幕学习，距离不会超过半米。过大、过密的字体和图片，容易给人造成一种压迫感，使人疲劳；过小、过疏的字体和图片，则容易分散学习者的注意力，影响学习效果。因此，教师在制作视频时要注意调整画面的排版，以达到最佳的视觉效果。最后，微课的形式要多样，除了某个主题的教学视频外，还应根据情况设计相关的学生反馈、教师点评的辅微课。微课既要注意趣味性，让学生乐于学，也要增强师生互动性，让微课教学不仅仅成为一种新的学习途径，也成为教师获得有效反馈信息的平台，实现教学相长。
四、结束语
当代大学生学业任务繁重，如何提高学习效率对教师和学生都是一个挑战。作为一名合格的教师，需要不断探索新的教学方法，勇于创新，并注重教学理论和实际应用的结合。从作者将微课应用与生物化学与分子生物学理论和实验课教学的效果来看，这种灵活的学习形式有助于激发学生学习兴趣，实现自主学习，利用“碎片时段”，延长有效学习时间，拓宽师生交流互动的渠道，获得良好的学习效果。随着移动互联网络技术的飞速发展，相信微课这种小而精、低门槛的教学方式不但将在高校、中小学教学中发挥巨大作用，也将促进社会优质教育资源共享和全民教育的普及。
参考文献
[1]黄诒森，张光毅.生物化学与分子生物学[M].北京：科学出版社，2008.
[2]胡铁生.微课：区域教育信息资源发展新趋势电化教育研究[J].2011，10：62-63.
[3]张明昕.微课与翻转课堂浅谈[J].大学教育，2013，23：29-30.
开展案例教学最为关键的是案例的选择。将健康体检作为教学案例，其优势在于：其一，常见。健康体检与日常生活密切相关，随着生活水平的提高，更是越来越普及，因此将健康体检作为教学案例，能降低生物化学的神秘感，拉近其与学生的距离。其二，涵盖面广。健康体检项目涵盖生物化学中生物大分子结构与功能、三大物质代谢、肝胆生化等重要内容，还可以通过探究体检新项目和新方法的研究进展，进而了解一些分子生物学和免疫学技术基础。其三，精要。现代生物化学对临床检验医学现状与未来发展所起的作用不可估量，可以说临床检验医学（尤其是生物化学检验方面）是生物化学理论得以具体应用的学科之一。健康体检是临床检验医学的一部分，将一份简单的健康体检报告作为案例导入，并将生物化学相应知识点融入其中，在教师的指引下由学生自己运用所学的知识，在案例情境中发现、分析和解决问题，从而轻松掌握生物化学知识。因此，以健康体检为案例开展生物化学教学，不仅可以将复杂的知识点简单化、形象化，便于理解，还可以将繁杂的基础知识串联起来，便于记忆。
2体检案例应用示例
2.1在静态生物化学中应用
同一个知识点可能有一个到数个体检指标与之联系，而同一项目的不同方面也可对应不同的知识点，这就要求教学工作者在使用案例时有所选择，在教学中做到有的放矢。就静态生物化学（即生物大分子结构与功能）章节而言，重点需要关注的是“检测方法与原理”。应该指出的是：现阶段很多临床检验已被自动化、一体化分析仪器所替代，如血常规和尿常规分别用血细胞分析计数仪和尿液分析检测仪检测分析。仪器检测分析具有快速、精准的优势，但就具体的生物化学教学而言，不应局限于对现有手段的简单陈述，而应关注其检测方法和原理，也可拓展到对多种替代方法的探究。体检项目中很多都涉及蛋白质、酶、核酸等的检测。在实践中总结出两条筛选案例的原则：其一，简要，即检测方法简单典型，若能配合开展学生实验就更佳。静态生物化学是生物化学学习的开端，唯有遵循简要原则，才能减轻学生的畏难情绪，调动学生的积极性，为后续学习打下基础。如：蛋白质化学是生物化学中的开篇章节，同时也是极为重要的章节，其中蛋白质理化性质是本章的重点和难点之一。尿蛋白定性实验在《全国临床检验操作规程（第三版）》中有3种实验方法：加热乙酸法、磺基水杨酸法、试带法。这些方法涉及蛋白质酸碱性、两性解离和等电点等内容。可通过问题设置来引导学生自行分析实验原理，主动掌握相关理论知识。除此之外，还可通过分析“何种情况会致假阴性或假阳性？“”操作时应注意些什么？”等问题，进一步使学生加深印象。尿蛋白定性实验简单易行，可配合开展实验教学。另外，血清蛋白可用双缩脲法和电泳法两种方法测定，也可同时引入该检测项目进行讲解。其二，所含知识点丰富、可重复使用。如酶学章节是动态生物化学和静态生物化学之间的桥梁，酶促反应的基本原理、反应速度的影响因素以及酶活性测定方法都是本章重点和难点，而大量的临床检验是依托酶促反应来测定的，如何从众多案例中选择出典型案例？就酶学部分而言，我们选择的是ALT的测定。ALT测定方法简单，有比色法和连续监测法两种，通过对其测定方法和原理的探究，可掌握酶学章节的重点和难点。同时，ALT指标的临床意义涉及肝胆生化、氨基酸代谢，甚至维生素（ALT辅酶是维生素B6，若ALT偏低可能是磷酸吡哆醛缺乏症）章节内容，因此ALT案例可串联多个知识点，方便学生记忆，且该项目可配合实验教学。
2.2在动态生物化学中应用
动态生物化学即物质代谢，是生物化学中的重点和难点。在教学实践中我们发现，激发学生的学习兴趣、使学生构建整体的知识框架是学好本部分的两个必要前提。体检案例在此部分应用较广，与静态生物化学联系时，往往对应单个或数个知识点，而到了代谢部分，体检案例可作为主线，整个部分教学可围绕这个主线展开。应用案例教学时，一般分为导入案例、问题驱动、学习应用、拓展延伸4个环节。例如在代谢开篇之前，先让学生看数份血糖血脂偏高的体检报告单；接着由心脑血管疾病患者的数量、该类疾病死亡率等数据导出“什么是三高？”这一问题；然后从“三高指标是什么、什么是血糖、什么是血脂”开始，引导学生思考为什么血糖和血脂要稳定在一定的范围内。由此引出糖代谢是调节血糖平衡、脂代谢是调节血脂平衡的概念，随后循序渐进地进行代谢各章节的学习。以脂类代谢教学为例，让学生阅读血脂偏高报告单中的健康建议项目，并让其带着“为什么提出这些健康建议？”的问题来学习。在讲具体代谢途径时，结合预防高脂血症的措施以及调血脂药物的作用机制来讨论；讲血浆脂蛋白代谢时，结合血脂相关的4项指标来分析；讲脂类代谢紊乱部分时，从高脂血症的预防、疾病分型及特征、症状、治疗措施等方面加以总结，这样学生就能梳理出整个脂类代谢的要点。
2.3在分子生物学中应用
体检案例不可能涵盖生物化学所有的知识要点，但稍加拓展引申，就可扩大应用范围，收到良好的教学效果。例如，生物化学中的分子生物学部分主要围绕中心法则来讲遗传信息的流转以及基因工程、蛋白质工程相关的一些基本技术。然而体检项目中并没有涉及此部分内容，但如果我们对某些体检项目加以拓展，就可建立起它们之间的联系。如：我们从血常规入手，如果白细胞数偏高，很可能预示细菌感染，那么现代临床检验中就细菌鉴定可引入多种分子生物学检验技术：核酸探针技术、聚合酶链反应、指纹分析等，从而弥补了此部分内容缺失的不足。又如，健康体检备选项目中有癌症标志物的检查，癌症的早期诊断是现今的研究热点，新项目指标、新检测方法不断涌现，可引导学生查阅资料，展开讨论，学习相关分子生物学的基础知识。
3结语
近半个世纪以来,以分子生物学和细胞生物学为代表的生物学相关学科的发展突飞猛进,并向生物医学多个学科进行广泛渗透和交叉融合,对传统的生物学和医学科学均产生了革命性的影响,极大地推动了人类健康领域的理论突破和技术创新。目前,分子与细胞的相关知识已经成为生命科学的共同语言。按照现代医学对于人体认知的“社会–人体–系统–器官–组织–细胞–分子”这一逐级探索模式,分子与细胞是最为基本和最为核心的层次。因此,作为一名现代医学生,掌握扎实的分子与细胞基本理论知识对于理解或阐明疾病的发病机制、理解/执行或创建疾病的诊断和治疗方案至关重要。近年来,国内外各高等医学院校纷纷对已有的基础医学和临床医学课程,在器官系统层次上进行课程和知识整合,这已成为目前西方医学教育的主流模式。国内多个医学院校也纷纷学习、引进、改良和开展了“以器官系统为中心”的教学体系,取得了良好的效果。然而,在分子与细胞层次上的相关课程整合,主要涉及《生物化学》《、分子生物学》《、细胞生物学》和《医学遗传学》四门密切相关的生物学主干课程的整合。国内各医学院校虽有探索,但基于国内外医学教育在生物学相关课程教学上存在较大的差异(西方医学生进入医学院前学过较多的生物学课程,但国内医学生则从高中直接入学),故而目前在上述四门课程的整合上尚无一个成熟的模式。根据笔者前期调研掌握的国内医学院校的情况来看,中国医科大学和华中科技大学同济医学院对生物学学科相关课程整合进行了有益的探索,这两所学校均将《生物化学》、《细胞生物学》和《分子生物学》三门课程的内容进行重组整合,还分别出版了专门的教材《医学分子细胞生物学》和《细胞的化学与生物学》[6-7]。此外,中国医科大学和上海交通大学医学院还尝试将《医学遗传学》与《组织胚胎学》两门课程进行整合[8]。通过调研和梳理,笔者发现,上述国内医学院校的生物学相关课程整合中存在一个关键问题,即《医学遗传学》的相关内容在课程整合中没有与相关生物课程进行较好的融合。众所周知,《医学遗传学》在早期发展阶段,与胚胎发育研究密切相关,但经过近年来的快速发展,其整体内容已迥异于传统的经典遗传学和胚胎发育研究,反而与《生物化学》、《细胞生物学》,尤其是《分子生物学》的联系更为密切。因此,《医学遗传学》更应该与《生物化学》等生物学主干课程进行系统、合理的整合;而《组织胚胎学》则适合以器官系统为主线,与其他医学类课程进行整合。然而,对包括《医学遗传学》在内的这四门密切相关的生物学主干课程进行系统整合的做法尚未见报道,很有必要进行尝试和探索[6-9]。
2分子与细胞整合课程教学体系的构建
2.1整合思路与教学内容
2012年初,作为我校启动的“以器官系统为中心”重大教学体系改革的一部分,我们在充分调研的基础上,以分子和细胞为主线,将传统以学科设置的《生物化学》、《分子生物学》、《细胞生物学》和《医学遗传学》四门课程进行有机精简整合,形成了一门新的整合课程《分子与细胞》[10-12]。如表1所示,整合后的新课程的教学内容包含“生物大分子结构与功能”等八个层层递进的知识模块,按照由“动”至“静”,由“分子”至“细胞”,由“简单”至“综合”的原理进行设置。整合后的内容更为合理,更符合学习认知规律。结合教学实施,全部教学内容又分为两大部分,依次分为两个阶段进行教学。第一阶段,即《分子与细胞I》,为基础阶段:主要讲解分子与细胞相关的基础知识,该部分内容是将原有四门课程的核心基本知识进行重新精简整合为生物大分子结构与功能、细胞的结构与功能、物质代谢及调控、遗传信息传递及调控和细胞的运行机制五个密切关联并层层递进的模块。本阶段的主要教学目标是使学生掌握分子与细胞相关的基本理论知识,能够在分子和细胞水平上理解生命活动的基本规律,并尝试初步运用这些知识分析和理解相关的医学问题。实验教学方面,主要设置基本实验,包括双缩脲法测定血清蛋白质含量、血清蛋白的醋酸纤维薄膜电泳、胰酶对蛋白质的消化和影响酶作用的因素、丙二酸对琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制作用、血糖浓度的测定、转氨基作用(纸层析)、转氨酶活性的测定、DNA/RNA的原位显示及细胞膜通透性观察、线粒体活体染色及细胞器的观察、酸性蛋白/碱性蛋白及过氧化物酶的原位显示共计10个实验项目,以培养学生的基本实验技能和思维能力。第二阶段,即《分子与细胞II》,为提升阶段,主要将原有四门课程中的前沿进展性内容、医学相关内容如基因工程、分子生物学技术、基因诊断与基因治疗、干细胞、细胞工程、医学遗传学等内容进行整合,分为分子与细胞操作专题、医学遗传学专题和专题综合讨论三部分。本阶段的主要教学目标是,在第一阶段的基础上,使学生了解和掌握一些重要的分子细胞生物学技术及其应用、分子医学研究前沿与进展,并重点培养学生初步具备运用分子与细胞相关知识分析和解决相关医学问题的能力,为后续课程学习奠定坚实的基础。实验教学方面,包括人类皮肤纹理的观察与分析、人类染色体非显带核型分析和人类染色体G显带核型分析三个经典验证实验,另外设置一个基因克隆综合大实验,以培养学生综合性思考和解决问题能力。与原有的四门课程相比,新的整合课程重点解决了如下四个问题。首先,该整合课程很好地解决了前述的《医学遗传学》与其他三门生物学课程的系统整合问题。其次,该整合课程很好地解决和避免了原有四门课程中一些教学内容重复讲授的问题,如细胞信号转导、遗传信息传递与调控、癌基因与抑癌基因等,新整合课程教学学时数也比原四门课程总学时数减少了12个学时。再次,该整合课程将原有四门课程中一些密切相关交叉内容进行有机融合,以专题形式讲授。譬如,将原《医学遗传学》中的“肿瘤遗传”、原《分子生物学》中的“癌基因和抑癌基因”、《细胞生物学》中的“细胞周期与肿瘤”等内容进行整合,合并为分子肿瘤学专题讨论式教学;还将原《医学遗传学》中的“生化遗传病”与原《生物化学》中的代谢病、分子病等相关内容进行整合,合并为分子与疾病专题讨论式教学。最后,该课程整合是在分子与细胞层次上,与所在单位的在器官系统层次上的基础医学与临床医学课程整合紧密配合,实现了整个医学院校生物医学课程的系统整合。譬如,将原有《生物化学》课程中的“肝的生物化学”和“血液生物化学”章节分别调整入后续器官系统整合课程中的“消化系统”和“血液系统”教学单元。针对上述整合后的教学内容,教学团队编写了教学大纲和一个简明的教学讲义。在实际教学过程中,教师和学生主要以自编的教学大纲和教学讲义开展教学和学习,同时辅助参考整合前的三本教材《生物化学与分子生物学》、《医学细胞生物学》和《医学遗传学》[10-12]。
2.2教学方法与手段
在教学模式上,由“以教师为中心”转变为“以学生为中心”。除了采用常用的多媒体教学、网络辅助教学等教学方法与手段外,我们重点采用小组讨论式教学。在小组讨论式教学具体实施过程中,我们确保每20个学时进行一次小组讨论式教学。具体实施方案为:首先,教师提前根据教学内容设计病例讨论(如糖尿病病例、镰刀状红细胞贫血病例)或相关生物医学讨论主题与问题(如蛋白质分子结构与功能的辩证关系、基因突变对蛋白质结构与功能的影响等),将全班(35~40人)随机分为5~8组(每组5~8人),布置讨论任务;然后,学生以小组为单位,查找资料,相互讨论分析,最后形成书面报告,并以PPT形式口头汇报,口头汇报时各组之间相互提问讨论;最后,教师根据小组书面报告、口头汇报和讨论参与度等对学生打分,组内学生也根据贡献、参与度等互相打分。与传统的教师灌输式讲授教学相比,小组讨论式教学可显著提高学生的参与度和主动性,使学生由传统的“被动式学习”转变为“主动式学习”,也很好地培养了学生的合作交流沟通、查阅资料、口头表达以及运用所学知识分析和解决相关医学问题的能力。
2.3课程考核和成绩评定
改变单一的期末集中一次性终结考试的方法,采取形成性评价与总结性评价相结合,加强全程性考核,将课程考核贯穿到课程教学的全过程,充分调动学生学习的积极性、主动性和创造性。坚持知识、素质和能力协调发展的原则,引导学生从以知识学习为主向知识、能力、素质并重的方向转变,增强学生自主学习和分析问题、解决问题的能力。在具体实施中,考核分为形成性评价和总结性评价两部分,总分为100分,形成性评价和总结性评价各占50%。综合考虑形成性评价指标的合理性、客观性和可操作性,经过多次修改调整后的评价方案参见表2。
2.4教学团队与管理
在生物学一级学科层次上跨科室组建的教学团队,主要由来自生物化学与分子生物学教研室、细胞生物学与遗传学教研室的资深和年轻优秀教师组成,实行多学科跨科室联组教学。团队管理采用课程负责人制,同时设立教学秘书,协助处理教学相关具体事务。在每学期开学前、期中和期末,均组织一次集体备课和教学讨论会,通过集体备课讨论的方式,对授课方案、授课过程中出现的问题、学期末考核具体方案、学期教学经验总结等方面进行讨论总结,从而保证教学质量。
3实施效果与存在问题
摘 要：本文对人教版高中生物学必修教材和选修教材中的生物技术内容呈现内容方向和呈现途径进行了简要的分析。
关键词：高中生物学教材；生物技术；内容简析
在课程改革的大背景下，有关生物技术的内容被大量引入高中生物学的教科书中，但是很多生物学教师并没有对这部分内容给予足够的重视，对选修教材内容的开设也明显不足，因此要加强生物技术的教学，对教材中生物技术内容呈现进行分析是十分必要的。
“生命科学本身就与医学、农学有着不可分割的联系，它既是这些应用学科的基础，也能从应用学科中获取基础研究的源泉活水，为理论研究提出重大的研究课题。21世纪，生命科学技术对社会影响最大的领域，将出现保护人类健康、促进农业生产发展、恢复生态环境等方面。”[1]可见，生物技术与我们的日常生活息息相关，并能提高学生的生物科学素养，应引起足够的重视。
1.生物技术的概念
“生物技术的概念有广义和狭义之分。广义的生物技术是指人类以经验科学为基础，改造生物物种及其功能的技术。狭义的生物技术，指人类以现代生物学、生物化学等，特别是以分子生物学为基础，在细胞水平和分子水平直接改造生物物种及其功能的新兴生物技术。”[2]《高中生物课程标准》对生物技术的理解，没有将生物技术局限于“高新”技术，而是广义上的[3]。
本文对教材中“生物技术”内容的分类方式参考了2006年国际经济合作及发展组织改编的生物技术产业调查中对于生物技术的分类，即：“①基于DNA的生物技术；②基于生物化学/免疫化学的生物技术；③基于生物处理的生物技术；④环境生物技术；⑤仿生生物学技术这五个方向”[4]。据此，将人教版高中生物必修及选修教材中的生物技术内容汇总于表1。
从表2可以看出，教材中有关生物技术的内容总体方向均衡，但是不同教材的侧重点显著不同。从生物技术方向的纵向看，教材对于①、②、③、④四个方向上均有呈现，而且每个方向出现的次数基本均衡。另外，在必修教材和选修教材中均没有出现⑤仿生生物技术的内容。从呈现内容的横向分析，教材之间差异显著，每册都有其方向的侧重点。
例如，教材将必修1《分子与细胞》分为六章，分别为走近细胞、组成细胞的分子、细胞的基本结构、细胞的物质输入和输出、细胞的能量供应和利用、细胞生命历程。在这本教材中生物技术有关的内容：方向①基于DNA的生物技术出现了7次，方向②基于生物化学/免疫化学的生物技术出现了5次，方向③基于生物处理的生物技术出现了7次。在必修2《遗传与进化》中生物技术内容方向的侧重点也是在方向①基于DNA的生物技术上，出现了10次，但是方向②基于生物化学/免疫化学的生物技术仅出现了1次，并且在这两本教材中均没有出现方向④环境生物技术的内容。在必修3《稳态与环境》中有关环境生物技术的内容达到15次，这与必修3教材中包含的内容：植物的激素调节、动物生命活动的调节、人体的内环境与稳态、种群和群落、生态系统以及生态环境的保护等内容有关。
选修教材分了三个模块，分别为《生物技术实践》、《生物科学与社会》、《现代生物科技专题》，三个模块中选修1更注重“培养学生设计实验、动手操作、收集证据等科学探究的能力，增进学生对生物技术应用的了解”，所以有关环境生物技术方面就没有体现。选修2主要是围绕生物科学技术在工业、农业、医疗保健和环境保护等方面的应用，较全面地介绍了生物科技对社会发展所起的作用，因此在4个内容方向上均有呈现。选修3以专题形式介绍了现代科学技术中的一些重要领域的研究热点、发展趋势和应用前景，为以后学习生命科学打下基础，所以本模块涉及内容多而且全面。
2.2 呈现途径
必修教材中生物技术内容的呈现途径有5种：正文，探究实验，思考练习，延伸阅读及整个章节。（见表3）由于选修教材是以专题形式出现，有关生物技术的内容在整章中的各个部分均有体现，因此对选修教材不作具体分析。
从表3中可以看出，除必修1没有以探究实验的方式呈现之外，其余两册均有各种方式进行呈现。必修1以延伸阅读为呈现的主要方式；必修2以正文作为主要的呈现途径；必修3中正文、思考练习、延伸阅读都是主体方式。总体看，延伸阅读在各册中使用最为频繁，对于探究实验还没有作为主要的呈现途径，三册中仅有3个探究内容。
3.结语
随着国际上对生物技术的重视程度不断提高，我国普通高中对于生物学教育从过去单纯的科学教育逐步走向科学与技术相结合的教育模式转变。在国内伴随着课程改革，生物技术教育逐渐受到重视，但是必修教材中对于高中生掌握生物技术的要求还较低，在呈现方式上以延伸阅读为主要途径，仍有较大的提升发展空间。教师应该关注高中生物学必修教材中的生物技术内容及呈现特点，重视选修教材中生物技术内容的教学，以利于培养学生的科学素养和技术素养。
参考文献：
[1] 刘恩山.基础教育新课程师资培训指导・初中生物[M].北京：北京师范大学出版社，2003：36
[2] 余自强.生物课程论[M].北京：教育科学出版社，2006：323
关键词：在线课堂生物化学分子生物学实验教学改革
信息技术的飞速发展，不仅带动各行各业蓬勃前进，同时对于教学模式的变革和创新提供支持。传统的授课方式随着“数字原住民”的新生代成长而日渐力不从心。“数字化”、“互联网+”、“云平台”等大量新名词在教学改革中被广泛的提及。基于信息技术的网络化教学平台可以充实教学资源，拓展学生知识范围，突破学习时空限制，以及培养学生学习自主性。基于信息技术的在线课程的建立为实验课程的教学模式改革提供了一个线上线下教学互动平台及途径。
生物化学和分子生物学都是在分子水平上探讨生命本质，研究生物大分子结構与功能、物质代谢与调节及其在生命活动中的作用。这两门课程是现代生物科学领域内各学科共同需要的基础知识。而生物化学与分子生物学的实验教学是高等教育人才培养系统中不可或缺的关键环节，是理论知识的补充和延伸，锻炼学生分析问题-解决问题的实际运用能力以及培养自主创新能力有着不可替代的重要作用。在完成基本实验技能训练的同时，加强学生独立性、创造力和团队合作精神，培养科学严肃求真务实的科研态度。
一、创设情境，提出问题，建立任务式教学方式
任务型教学法是以学生为主体，强调学生在教学过程中主动参与学习并全面发展的一种“构建主义”的教学模式[1]。这种先进的教学理念促进学生在学习过程中将理论与实践有机的联系起来，更深入更全面的掌握知识，达到更好的教学效果。由此可将实验教学创设情境，根据内容设计任务或提出问题，通过任务或问题的逐步解决，最终达到学生自主预习并激发学生求知欲的目的。生物化学实验部分的内容与生活、健康以及生产密切相关，可将实验内容转化为学生日常所见现象的验证或提出“是真的吗？”的真假判断，激发学生对于实验内容中隐藏的原理探究。而针对分子生物学实验内容与科研的相关性，将内容拆分为较为简单的多个问题，对每个问题都以科研论文的方式进行描述、总结和讨论，最终通过解决多个问题完成实验目标。这样通过前期生物化学实验的开展，利用兴趣引导学生喜欢学习；再通过分子生物学实验的科研化培养，进一步提升学生分析解决问题的能力。由于将实验任务化，因此任务的设置至关重要。生物化学实验的问题需要具有趣味性，并且难度循序渐进，各实验有相关性。通过完成较为简单的第一个任务，才能在此基础上完成下一任务，将学习转变为游戏通关。而分子生物学实验由于研究内容相对更微观抽象，所以问题设置需要简单化、逻辑性强的特点。这样通过将学习转变为游戏、任务及科研的训练，达到更好的教学效果。
二、资源立体化利用，补充教材内容，拓宽学生知识获得渠道
生物化学与分子生物学是以实验作为基础的科学，是培养学生开拓精神和创新能力的有效方法。但目前的授课方式仅面授实验原理、方法和仪器使用等较为固化的知识，没有达到实验课程的培养目的。借助在线课程平台，将网络资源效用最大化，给枯燥的面授提供先进理念和方法，拓展学生接受知识的途径和层次[2]。例如美国冷泉港实验室（CSHL）是专门从事生命科学基础研究，教育培训和科普知识传播的综合性研究所。从中走出八位诺贝尔奖得者，孕育并推动了分子生物学的诞生及发展，它被誉为世界生命科学的圣地和分子生物的摇篮。将其与实验课程相关的教育和科研资源投放到在线课程平台，借助世界领先的文本资源和视频动画多角度刺激学生的感官，激发学生思维。再以虚拟仿真平台加以辅助，将创新思维在有线的条件下得以实践，最大程度的激发学生学习的热情和动力。同时基于互联网的在线课程平台是交流讨论的良好沃土[3]，学生与学生，学生与老师进行交流与讨论也是新的一种学习方式，在互动中自我分析-推翻-论证-总结，充分立体利用信息化资源达到理想教学目的。
三、“小老师”+小班教学，多角度调动学生积极性
如何在课堂上更好的检验预习效果并规范化学生的动手操作，准确详实的记录结果，严谨反思实验现象，这成为提高实验课教学效果最重要的环节。实验课程是以学生为主体的实践，因此在课程中时刻需要学生的参与。将授课对象变为授课主体，学生充当“小老师”既能使教师检验其预习效果，把控授课重点难点，又能调动学生的参与积极性，也从语言表达以及逻辑思维方面磨炼学生，真正做到多角度多方面锻炼学生能力的效果。而作为实验课程中最重要的操作环节以及对实验结果的准确记录与深刻反思，则需通过小班教学的方式来完成。小班教学能够使每个学生得到教师更多的关注与帮助，从而使普及教育提升为精英教育，同时让学生感受到自己被重视而更加积极努力的完成实验课程[4]。
通过在线课程平台，提前任务或问题，学生查阅平台提供的各种资源及教材，进行网络讨论，利用虚拟仿真模拟结果达到自主预习的目的。在课堂上对问题给出自己的分析，锻炼其表达、逻辑思维能力以及辨析能力。小班教学促使教师详细掌握每个学生情况，细致规范操作，严格督促实验记录准确性，积极启发对实验结果的思考。
参考文献
[1]Prabhu N S. Second language pedagogy： a perspective [M]. Oxford University Press， 1987.
[2]薛闯，牟英，包永明.基于“视频导学-开放式”生物学实验教学模式的探究[J]. 高等生物学教学研究（电子版）. 2016， 6 （1）： 26-28
[3]谢苗，沙莉，甘纯玑.基于云课程平台的生物化学与分子生物学实验教学改革初探[J]. 高等生物学教学研究（电子版）. 2016， 6 （1）： 22-25
一、初中生物教学中开展实验教学的意义
1.开展实验教学有利于激发学生学习兴趣
兴趣是最好的老师。初中生物教学中，学生对生物学科的探索和学习兴趣，对提高生物学科课堂教学效率具有积极意义。随着实验教学的开展，学生在亲身体验过程中有利于激发学习兴趣，有利于促进学生在亲自动手操作过程中学会观察、体验和理解相关生物学知识，调动学生学习积极性和主动性，促进生物学科有序发展。
2.开展实验教学有利于培养学生的自主学习能力
新课程改革实施以来，强化学生的主体性培养已经成为教师课堂教学中的重点和难点。初中生物课堂教学中，教师要彻底摒弃传统落后的课堂教学模式，形成“自主探究式”教学模式，通过实验教学，培养学生自主学习、自主发现问题、分析问题并解决问题的能力，促进学生在实际生活中学会一些简单的实验操作技巧，掌握基本生物学知识，并将这些知识运用于日常生活实践中，促进学生全面发展。
3.开展实验教学有利于提高学生的理解能力
生物学科是一门建立在生活和实验基础之上的学科，本身特有的抽象性和复杂性使学生在学习生物知识的过程中稍显困难。传统课堂教学中，灌输式教学模式使很多学生对生物学基础知识和概念理解不够透彻，从而影响学生学习生物的积极性和主动性。实验教学的开展使原本抽象的生物学知识显得更直观和容易，学生通过实验可以轻松了解很多生物学基础知识，促进学生理解能力提升。此外，实验教学的开展有利于培养学生观察能力和总结能力，促进学生综合素质全面提升。
二、初中生物教学中开展实验教学的策略
从以上分析可以看出，作为一门以实验为基础的学科，教师在课堂教学中开展实验教学具有很多积极意义。那么，初中生物教学中，教师应当通过怎样的途径和手段开展实验教学呢？
1.形成与时俱进的教学理念
当前，受到传统应试教育理念的影响，初中阶段教学中，生物学科教学一直不被重视。生物学科教学现状使实验教学更不被教师重视。很多教师在课堂教学中，采取灌输式教学模式，给学生讲解一些干巴巴的知识和条款，学生对抽象的生物知识毫无兴趣。因此，要想实现初中生物课堂教学有效性不断提升，教师必须彻底革新教学模式和教学理念，树立与时俱进的教学理念，重视生物学科教学，并积极开展实验教学，促进初中生物课堂教学有效性提升，让生物科学知识真正为学生所用，不断提高学生综合素质。
2.强化生物实验基础设施建设
当前，初中生物教学中，很多教师难以开展实验教学的一个重要原因在于实验器材匮乏，实验基础设施不到位，使很多教师在教学过程中有一种“巧妇难为无米之炊”的感觉，教学现状严重阻碍生物学科良性健康发展。因此，学校一方面要树立与时俱进的教学理念，重视生物学科教学。另一方面加大对生物学科实验器材的经费投入力度，更好地保证生物学科实验教学有序开展。
3.不断提升生物学科教师的综合素质
对于生物学科教学而言，教师综合素质和课堂教学效率提升息息相关。例如，一些综合素质较高的教师懂得融会贯通各种知识，并在课堂教学中将这些知识与课堂教学内容有机结合起来，不断丰富教学内容和教学手段，激发学生学习兴趣，提高课堂教学效率。而部分教师只能给学生讲解一些枯燥乏味的知识条款，学生对这些条款索然无味，势必严重影响学生学习兴趣和学习效率。由此可见，全面提升教师综合素质具有多么重要的意义。
4.引导学生自主探究学习
关键词：农学专业；分子生物学；教学改革与实践
前言
上个世纪中期，核酸被确定为主要的遗传物质，随后DNA的双螺旋结构被揭示；进入到上世纪后期，遗传重组技术、PCR技术以及核酸测序技术相继出现、发展迅猛。分子生物学作为一门学科也应运而生，并成为当前最前沿、最活跃的学科之一[1，2]。分子生物学相关理论与技术方法已经渗透了生命科学各个研究领域，全面促进了当今理、工、农、医等多个学科的发展，是从事生命及农业科学研究和工作必备的工具和知识体系，该学科的教学工作至关重要[3]。该课程已成为高校生物类、农学以及医学等专业的基础课程，也是学生掌握生物技术的最重要课程之一。国内高等院校自上世纪80年代以来，陆续开设分子生物学课程。华南农业大学办学历史悠久，已经面向农学专业开设该课程长达20余年。针对该课程存在的研究方法与手段发展极为迅速、理论知识抽象、实践教学环节薄弱等问题，结合前人的经验和多年的教学实践，从教材选用、教学内容、教学模式以及课程学习效果等方面进行研究和探索，充分说明教什么、怎么教以及教的怎么样几个教学中的关键问题。全方位、多维度地提高教学效率，增强学生学习效果，为培养服务于现代农业的高素质、创新型人才奠定基础。
一、立足专业培养方案，整体规划教学内容
经过长期实践，分子生物学成为华南农业大学农学专业必修课、农学丁颖创新班的专业选修课。在课程开设前，相关专业的学生已经修习了生物化学、遗传学等专业基础课程，且在课程内容中与分子生物学存在一定的交叉；部分学生还会继续选修基因组学、生物信息学以及基因工程实验等课程，分子生物学成为学习这些课程的必要基础。因此，我们根据农学专业人才培养方案和本课程教学大纲进行总体设计，根据学生已有的知识体系，突出教学重点，强调课程特色，提高教学效率。采用的具体措施主要包括以下两个方面。
（一）合理选用教材
分子生物学几乎是现代生命科学研究领域发展最为迅速、最具活力的学科。该学科相关的出版教材也非常丰富，包括《现代分子生物学》（朱玉贤，高教出版社，2007）、《分子生物学教程》（赵亚华，科学出版社，2006）、《基础分子生物学》（郑用琏，高教出版社，2012）等。针对于农学专业的专业特点，我们选用郑用琏主编的《基础分子生物学》作为参考书；在实际教学中，适当脱离教材，对于本书中所涉及的遗传学和生物化学教学内容做必要提示，自学为主；对于研究前沿，密切追踪，及时跟进，将最新的研究方法和研究进展融入到课堂教学。在教学过程中，引导学生查阅《GeneVIII》（Lewin.B，OxfordUniversityPress，2007）、《MolecularBiology》影印版（RobertF.Weaver科学出版社2001）等英文书籍和专业文献，在学习专业知识的同时，提高英文阅读水平，拓宽知识面。
（二）优化教学大纲
制定教学大纲时，充分考虑遗传学、生物化学和分子生物学等课程的教学内容，结合开设的实验课程，进行总体设计。经过多年实践，制定了总学时为48学时的课程教学大纲。其中，36个课时用于系统讲述基本理论知识，12个学时用于课堂讨论。理论知识包括核酸的结构、DNA的复制和转录、蛋白质翻译以及基因表达调控等。在具体教学时间分配上，2个课时用于系统介绍本学科的历史沿革、发展现状及未来趋势；核酸结构部分内容在生物化学等课程有所涉及，本课程重点阐述核酸结构与性质在分子生物学研究中的意义与应用、基因概念内涵的演变和发展，总计8个课时；在中学阶段已经学习过DNA复制与转录相关内容，本课程教学中仅突出讲述以往尚未接触的内容，安排6个课时；蛋白质翻译过程是生物化学课程的学习内容，本课程将重点放在蛋白翻译的保真机制上，总计4个课时；基因表达调控是整门课程中的重点、难点，分配16个课时；所选教材中涉及的基因突变及利用、基因工程等方面的内容，分别在本专业开设的遗传学、植物基因工程等课程中进行讲述，本课程不再进行单独的讲述。现在分子生物学技术等内容主要结合12个课时的课堂讨论进行学习，结合具体研究案例，引导学生及时跟进学科前沿，提高解决问题的能力。通过将理论教学与进展讨论有机结合，达到夯实理论基础，面向应用，展望前沿，拓宽思路，全面提升专业素质的目的。
二、多种教学方法融合，全面提高教与学的效率
（一）坚持德育优先，情感教育贯穿课程教学
教育的本质是立德树人，只有保持一个国家、一个民族的道德先进性，才能保持这个国家、这个民族持续前进的动力。德育是任何课程教育都不容忽视的、极为重要的教学组成部分。在授课过程中，通过学习相关研究进展以及理论和方法的产生与发展历程，结合该学科在我国的历史沿革和现状、具体到我校在相关领域的贡献，弘扬前辈的爱国奉献精神和实事求是的道德品质；由此培养学生建立科学的发展观、形成严谨的科研态度，激发家国情怀，形成内在的学习动力和学习热情，提高学习效果。作为主讲老师，我们尽量多地了解学生个人学习情况和日常动态，建立良好的师生互信，全方位服务教学工作。
（二）打破教材限制，灵活采用教学手段
分子生物学课程知识更新速度非常快，且涉及的知识面广、信息量大。我们根据实际需求，不拘泥于教材，及时跟进研究前沿热点，将最新的研究成果引用到课堂教学，鼓励学生利用所掌握的知识点探究前沿热点问题，培养学生主动获取知识的能力和创新意识。例如，将近年来的研究热点———基因编辑技术融入到“基因表达调控”的内容，一起进行教学。该课程还存在知识抽象、复杂，难以理解的问题，学生容易产生畏难情绪。针对于此，我们在授课过程中，充分挖掘教学资源，以学生们所熟悉的本校教师及其研究成果进行举例，化抽象为具体，学以致用，培养学生利用所学的知识解决实际问题的能力。在多媒体课件制作方面，注意色彩搭配，重难点突出，合理规划放映流程，深入浅出地展示学习内容。充分发挥现代化教育技术的优势，在采用多媒体课件进行展示的基础上，充分利用网络传媒，综合使用动画、投影，增强表现力，使教学内容更加直观形象，达到启迪思维，增进理解，强化记忆的效果。在课堂讲述之外，安排课前导读、课堂讨论和课后作业，从多个教学环节对学习内容进行拓展，培养学生归纳总结、独立分析和思考的能力，逐步形成科学的思维方式，提高综合素质。
（三）班组结合，凸显学生学习主体的地
我校主要采用小班制教学模式，集中授课是主要的教学组织形式。本课程采用了大班授课和小组学习相结合，同时辅助以个别指导的教学形式。每个授课班一般为50人左右，每个小组通常为3-5人。通过拟定课外学习内容，督促学生自发组成课外学习小组，自主选定主题并围绕该主题进行调研、在课堂上进行讨论。“班级-小组-个人”相结合的分层学习模式使每位同学都能充分参与到教学活动中，激发学习的积极性。课堂讨论环节中，以小组为主体阐述观点，结合教师点评，自由提问和辩论，形成师生间的有效互动，活跃课堂气氛。在启发式的翻转课堂过程中，充分发挥学生的主体地位，有效调动学习热情，提高自主学习能力，推动学生的创造性学习。
（四）以问题为导向，打造立体式学习环境
农学专业学生从大学二年级即开始毕业论文研究工作，从事的研究工作往往涉及到不同层次的分子生物学问题；在整体的培养方案中，也有与分子生物学课程相关的实验性课程。我们以此为契机，通过在课程中引入读书报告、阐明实验设计的原理和方法，指导学生进行研究性学习，促进学生运用本课程的理论知识解决实践教学中的具体问题；有目的地引导学生发现问题，提出疑问，以问题为导向，激发兴趣、积极探索，在问题解决的过程中积累知识。以上方案有效地促进了不同课程知识点的融合，形成立体式学习环境，全面培养学生的自学能力和研究能力。
我们开展分子生物学教学改革遵循两条基本原则：一是适应普通高等教学需求的基本原则；二是适应本学科发展和人才培养需要的基本原则。在坚持两个基本原则基础之上,我们提出三条改革思路:一是针对生物工程类专业特点,突出分子生物学在现代工业微生物研究和改良中的应用趋势和途径,加强学生对专业的理解和本学科的认识;二是遵循高等院校教学特点,从教学方法和教学内容等方面进行改革和探索,建立一套能够培养理论素养与实验能力并重的工程化人才的分子生物学教学体系;三是加强理论知识与实际应用实例相结合的教学方式,在理论中强调应用,在应用中引出理论,使学生在有限的教学课时内消化理论知识的同时拓展视野并加强对本学科的理解。
2教学改革具体内容
2.1优化教学内容
我们在进行分子生物学课程的授学时,首先针对生物工程类专业特点选择合适的教材并制定教学大纲。经过比较和分析,我们选择赵亚华编著的《分子生物学教程》(第三版)(普通高等教育“十一五”国家级规划教材)作为基础教材,该教材主要阐述的是狭义分子生物学所涵盖的范畴,编写内容具有条理清晰,语言简练,信息量大,实例丰富等特点,并且全书系统地在重要的知识点后附有简要小结,便于学生在学习和复习过程中从繁杂的信息中快速的查找和理解重点内容,比较适合于普通高校生物工程类专业教学使用。分子生物学课时少而内容繁杂,在有限的课时之内不可能按教材内容全部讲授,学生也不可能全部能够接受。因此,在实际教学过程中,我们必须结合专业特点,对教科书内容进行取舍,并根据专业的培养目标进行补充,突出专业领域涉及的重点和难点。因此,选定教材之后,我们根据生物工程类专业特点对教学内容进行了优化:(1)弱化学科交叉重复部分,分子生物学是在多个学科的基础上发展起来的,也决定了分子生物学中有很多理论知识与其它学科具有交叉和重复,如生物化学、遗传学、酶学和微生物学等,我们在分子生物学的实际教学过程中对已经学习过的交叉部分的知识点采用复习的方式快速进行;(2)强化对与专业相关的理论知识讲解,例如DNA的重组、真核生物与原核生物基因的转录和表达调控等内容;(3)引导介绍与本专业相关性不强的知识点,学生如有兴趣可以利用课外时间进行学习,以满足求知欲望较为强烈的学生的学习要求,如噬菌体基因的表达调控、病毒的分子生物学等;(4)结合专业方向补充教学内容,加大应用实例讲解,促进学生对理论知识的理解,例如讲解特异位点重组内容时,可以结合目前研究领域应用较多的Xer/dif重组系统进行讲解,让学生理解了特异位点重组概念和过程的同时,又学习了该重组理论最新研究进展及其在微生物代谢途径工程中的应用,从而实现教学内容的理论性、专业性、实用性、学术性和前沿性并举。
2.2改革教学方法
对大学生而言,分子生物学是一门及其抽象的学科,其中涉及的理论体系和生物过程复杂而又晦涩难懂,极其难以掌握,采用传统的填鸭式教学,学生的学习兴趣不高,学习效率有限,因此创新教学方法,改变授课方式,使抽象化的概念能够直观地呈现在学生面前,对提高学生的学习兴趣并提升学习效率尤为重要。我们在实际教学中,对教学方法做了以下改革:(1)采用多媒体教学,结合大量精美图片、动画和视频,将抽象的、理论的生物过程或概念中涵盖的大量信息有效、生动、形象化地展现给学生,例如,蛋白质合成过程中涉及的起始、延生和终止三个过程以及延生过程中涉及的进位、转肽和转位三个反应实际上是一个连续的动态过程,中间涉及的概念和因子很多,通过板书无法有效地进行形象化演示和解释,而在多媒体教学方式下,借助大量图片和动画实现静态和动态相结合的方式讲授该生物过程,可使学生有效地理解并掌握该部分内容;(2)大力利用网络资源,搜寻与讲授内容相关的精美图片和科教视频,补充教材内容的不足,从不同视角、不同阶段对重点内容进行阐释,帮助学生对难点的理解和掌握,例如,RNA干扰技术是一个比较抽象的概念和过程,课堂调查中发现学生很难理解双链RNA的产生、水解蛋白的作用过程等概念,在我们的实际教学过程中选用一段网络公开视频通过三维动画模拟,使学生轻松地“看到了”生物体内RNA干扰过程,极大地帮助了学生对相关过程的认识和理解;(3)利用生物学分析软件演示促进学生理解,在现代分子生物学研究领域,无论是简单基因的比对分析还是复杂的蛋白质定向进化模拟都离不开专业的生物学分析软件,在教学方面利用生物学分析软件也可以达到事半功倍的效果,例如,在讲授蛋白质的编码基因序列和开放阅读框两个概念的时候,学生短时间之内无法深刻理解,如果使用生物学分析软件对一条基因进行分析演示,学生可以一目了然地“看到”CDS与ORF之间的联系与区别;(4)结合实例对重点理论进行剖析,例如基因表达调控部分内容,在目前的科学研究领域和实际工业化应用领域研究都极为广泛,但在实际教学时,由于知识点多,过程复杂,学生在学习过程中往往感觉到枯燥而不知所以然,此时即可在教学过程中结合某个具体的相关研究项目(例如硕士研究论文、博士研究论文或科研基金研究项目)的目的、意义和方法等进行讲解,达到理论学习与实际应用相结合,在实例中引出理论概念和过程。通过大量实例的讲解,不仅促进了学生对理论知识的理解和掌握,同时加深了学生对本学科的认识,拓展了学生的视野,培养了学生在实际应用中解决问题的思维能力。
2.3强化实验教学
分子生物学是在实验论证的基础之上建立并发展起来的对实验技能要求很强的一门实验性学科,因此，分子生物学的教学也必须有实验教学作为支撑,只有在理论教学和实验教学相结合的模式下才能使学生学以致用,达到真正理解并掌握分子生物学的教学目的。对工科的生物工程类专业,实验教学具有举足轻重、不可替代的作用,是培养学生动手能力和创新能力的基础。在我们的实验教学改革中,将每个班分为10组,每组3～4人,每个学生可以且必须单独完成实验操作,掌握本专业应用最为广泛的基因工程操作技术中常用的经典方法。实验教学时间与课堂教学时间比例设置为1∶2,保障有1/3的教学时间用于实验教学。实验内容主要围绕基因工程操作技术经典的四个步骤进行,即目的基因的获取、重组载体的构建(克隆载体)、受体细胞(大肠杆菌)转化、结果验证,在此过程中连续进行染色体提取、连接、大肠杆菌感受态细胞制备、转化、质粒提取、限制性酶切以及琼脂糖凝胶电泳检测等基本操作,使学生掌握DNA体外重组过程中使用的基本操作方法和技术原理。在上述实验过程中,多数实验步骤中都是微升级反应体系,对学生的动手能力和分析能力要求极高,因此,通过分子生物学实验教学可以培养并强化学生的“精细化”实验操作能力,为培养动手能力强,专业素质过硬,分析能力严谨的合格大学毕业生做出贡献。
3结语
应用型人才就是把成熟的技术和理论直接应用到实际的生产过程中去，工程实践能力是应用型高级技术人才的一项重要素质，是学生能否适应社会需要的一项重要能力。实践技能是工程实践能力和创新能力的基础。特别是生物工程学科，作为一门实践性很强的学科，与企业结合紧密的实践教学在应用型人才培养过程中显得尤为重要。
一、现状分析
生物工程专业于1998年经教育部批准在高校开设，在本科专业目录中明确隶属于工学的生物工程类，包括了原来的生物化工（部分）、微生物制药、生物化学工程（部分）、发酵工程等4个专业，从而大大拓宽了专业口径。郑州大学于2008年开办生物工程本科专业。此前该校开设有生物技术、制药工程2个相近专业，分别归口于生物工程系和化工与能源学院。两专业办学规模稳定，已经形成较完善的教学和实践（实验）体系。而生物工程专业在实验体系（实验课程、实验教学内容、实验室建设）、实习环节（实习类型、实习方式和实习基地建设）等方面则面临着软硬条件不够、办学经验不足等重大挑战。这些因素严重制约着学生实践技能的提高和专业人才培养质量的提升。办学近4年来，我们发现在学生工程素质和实验技能培养方面存在以下几个主要问题：
1.生物工程实验模块体系尚未完全建立，部分课程缺少实验，不但影响教学效果，还易导致学生产生“重理论，轻实验”倾向，这对培养高级应用型人才极为不利。
根据教育部教学指导委员会“生物工程专业规范”，为提高学生的实践能力和创新精神，生物工程专业必须加强实性践环节的教学，构建实践性环节教学体系，着重培养以下能力：实验技能、工艺操作能力、工程设计能力、科学研究能力、社会实践能力等。实践教学应包括独立设置的实验课程、课程设计、教学实习、社会实践、科技训练、综合论文训练等多种形式。此外，也明确规定了该专业的主干学科应该包括生物学、化学、工程技术学三个领域。相应的实验课程也应该在这些方面得到体现。然而在实际办学过程中，涉及到生物学领域的生物分离工程、发酵工程、生物工艺学的相关实验，以及涉及工程技术领域的工程制图和生物工程设备的相关实验，却因受限于实验室设备、师资队伍条件等原因未能正常开设、或开设课程内容简单肤浅，没能达到提高培养应用型人才的实践创新能力的要求。因此，现有的专业实验构成现状，难以给学生提供独立思考、探索与发挥的空间，难以发挥专业基础实验对学生实验技能和操作技能培养的作用，难以适应企业用人单位的需要。
2.专业涉及到的三个主干学科的实验课程模块，缺少相互衔接和重要知识点的相互补充。作为主干学科之一的“生物学”课程模块，没有脱离原有“生物技术”专业的影子，多数实验课程在实验项目、教学内容上与之没有区别，更没有体现“生物工程”的“工程”教育特点。生物学基础实验、验证实验开设比例过大。阻碍了三大学科之间的渗透，特别是未能强调“工程创新能力”的培养。
3.实践实习体系没有真正建立，缺少稳定、有效的专业实习基地，“双师型”、“复合型”师资缺乏，严重制约了学生专业实践能力的培养。首先，缺乏稳定、针对性强的实习基地。由于专业方向及特色不明显，实习单位选择盲目，实习地点不固定，实习内容变化快、深入不够；其次，现有的专业师资队伍主要是以生物学背景的教师为骨干，而双师型教师、不同学科交叉融合的复合型师资严重缺乏，这种状况根本不利于生物工程专业的发展与工程类人才培养的要求。
4.办学就业导向教育不够，学生考研“趋向”严重影响实验教学效果。一般来说，学生考研对于改善学风、为国家培养更高层次人才非常重要。受“生物技术”专业影响，我校“生物工程”专业2012届毕业生中有60%以上的学生参加考研。但这种现象在一定程度上放松了课程学习，特别是实验、实习环节。同时，多数学生以考研为主要追求目标，实践、实习环节重视程度不够、投入时间不足，使得实践教学效果大打折扣。
二、改革内容与目标
1.对实验体系进行模块划分，明确各模块的教学内容和侧重点。建立“化学工程实验”和“生物分离工程与工艺实验”模块课程组，加强课程建设。
将实验课程体系划分为“生物学实验”、“化学工程实验”和“生物分离工程与工艺实验”三个模块，三个模块的教学内容和侧重点各不相同，修改实验课大纲，整合实验项目与教学内容，重视三类课程相互之间的衔接、重要知识点的互补。
在模块建设中注意对薄弱模块进行强化，特别是强化“化学工程实验”和“生物分离工程与工艺实验”模块教学，增设部分实验课程。同时，这些课程的教师分散到担任教学任务的专业系中，参加教研活动和专业建设工作，根据各个专业的特点和要求，适时地修改或调整实验教学内容和方式。
2.改革专业实验技能考核方式。重视毕业论文（设计）环节在提高学生的实验技能方面的重要性，建立较完善的毕业论文设计）质量保障与评价体系。
关键词：蛋白质化学；理论讲授；专题介绍
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）03-0221-03
生物技术是21世纪影响国计民生的关键科学技术之一，而生物技术发展所依托的生命科学研究承担着揭示生命奥秘，改善人类身体素质和生活品质的重要责任。生物学专业的大学生是生命科学研究中的生力军，也是直接影响我国生物产业发展的人才储备。因此，在当今生命科学研究日新月异的时代背景下，与时俱进地开展生命科学相关课程建设具有重要的战略意义。在诸多生物大分子中，蛋白质是生命活动的主要承担者，具有举足轻重的作用。在上世纪90年代“人类基因组计划”之后，生命科学研究进入了后基因组时代，也就是蛋白质组学时代。因此，本文结合蛋白质研究进展探讨了在高年级本科生中开展《蛋白质化学》教学的必要性以及相关课程体系设置等内容，以期能为生命科学专业学生全面知识体系的构建奠定基础，并由此推进生物产业人才的培养和储备工作。
一、开展《蛋白质化学》课程的必要性
2012年5月14日，科技部印发了《蛋白质研究国家重大科学研究计划“十二五”专项规划》。该规划指出：“蛋白质是生命活动的主要执行者，对蛋白质结构与功能、相互作用和动态变化的深入研究，将有助于揭示生命现象的本质。蛋白质研究取得的众多成果也将是新药创制、传染病防诊治、农作物改良、生物能源转化、工业生物催化等各个领域的重要创新源泉。”2014年8月在北京启动的国家重大科学研究计划“十三五”发展规划战略研究工作中，蛋白质研究与纳米研究、量子调控研究、发育与生殖研究、干细胞研究以及全球变化研究等作为国家前瞻性部署和重点任务。蛋白质研究已经不仅是美国等发达国家关注的重点领域，也是我国致力发展的前沿热点之一。蛋白质组学研究是继“人类基因组计划”之后的又一“兵家必争之地”。然而，蛋白质相关基础知识是蛋白质组学研究的前提保障，其中涉及的技术手段是蛋白组学研究的利器。由于蛋白质研究涉及了生物化学、生物物理、细胞生物学、分子生物学、结构生物学、生物信息学等多个学科，学科之间彼此交叉，相互渗透，因此对于从事蛋白质相关研究或有志于投身于蛋白组学研究的生物专业学生而言，学科基础课《生物化学》中的相关知识与当今蛋白质研究的切合度有限，难以满足今后科学研究的需求。由此可见，在高年级本科生中开展《蛋白质化学》专业选修课程，全面系统地介绍蛋白质化学相关基础知识以及最新研究进展，具有重要的意义和必要性。
二、《蛋白质化学》课程体系构建的思考
目前，上海大学实施的是短学期教学体制，每学期为10周。基于对教学效果的考量，学校鼓励小班教学，专业选修课的学生数量一般在20―30人。根据这些实际情况，笔者认为在有限的时间内应该尽可能让学生建立较为全面的知识体系，同时通过调动学生的积极性，使学生更为主动地体会到蛋白质化学相关研究的发展。因此，在课程开展过程中，笔者采用了老师讲授和学生讨论相结合的授课形式，通过师生互动，促进学生对相关理论知识的理解，并提高其运用知识的实践能力。经过三年的课程实践，本课程的基本构建框架已经成型，具体的课程体系构建如下。
1.蛋白质化学基础理论。①蛋白质结构理论与研究方法。蛋白质结构是功能研究的基础，蛋白质的高级结构直接决定了蛋白质的功能。只有详细了解蛋白质及其复合物和组装体的结构，才有可能对蛋白质的生理功能进行揭示。因此，在课程开展之初，笔者首先向学生介绍蛋白质结构的基础知识。虽然蛋白质的基础组成与多级结构等知识在《生物化学》课程中都有所涉及。但是，从实际教学情况来看，大部分学生学得多也忘得快，很少能把握住知识的核心。而《蛋白质化学》的教学重点与《生物化学》又有所区分，所以本课程主要关注蛋白质从基本构成元件氨基酸到高级空间结构的演变过程，重点强调了各级结构特点以及关键影响因素。在教学过程中，为了便于学生理解和记忆，笔者选择以常见蛋白为模型，形象说明各级结构的特点，并穿插介绍各级结构研究历史中的小故事，特别是诺贝尔奖相关的突破性进展，以此来提升学生的兴趣。由于是专业选修课，课程设置的目的是希望学生能够更为全面、深入地了解相关知识，因此笔者在课程教授过程中不强调对知识的死记硬背，而更希望学生因为兴趣而理解，因为理解而记忆，最终达到吸收知识的目的。在蛋白质结构基础知识掌握的基础上，进一步向学生介绍用以揭示各级结构的研究方法，强化学生对蛋白质结构的认识和理解。在蛋白质结构研究方法介绍中，笔者按照蛋白质一级结构到四级结构的变化规律，逐级介绍蛋白质的相关研究方法，包括一级结构研究中的生物学方法（cDNA法）、化学方法（Edman降解法）和物理方法（质谱法）、二三级结构研究方法圆二色谱法、拉曼光谱法、荧光光谱法和紫外光谱法以及高级结构研究的X-射线衍射技术、核磁共振技术和冷冻电镜技术等。在讲授的过程中，注意将技术的核心与结构的特点结合起来，既讲授技术的原理和应用，又帮助学生再次理解各级结构的特点。其中，在高级结构研究方法介绍中，结合国内外顶尖研究组最新发表的相关工作，让学生更为及时地了解当今科技发展的趋势。同时，笔者引入了蛋白质数据库作为生物信息学知识的一部分，介绍了蛋白质数据库这一有用的蛋白质研究平台，让学生建立对蛋白质结构相关的生物信息学知识的基本印象，鼓励学生根据自身兴趣进一步深入了解各数据库的特点以及适用范围。这一部分内容由于专业性较强，属于工具类知识，所以未对学生做强制要求，仅仅作为知识普及，便于学生在将来研究需要时知道如何寻求帮助；②蛋白质折叠。蛋白质折叠是蛋白质从一级结构向高级结构转变的过程，是蛋白质具有生理功能的必经之路。蛋白质折叠被认为是对中心法则的补充说明，也因此被成为第二遗传密码。蛋白质折叠在上述蛋白质结构认识基础上帮助学生更为深刻地了解蛋白质结构与功能的紧密联系。在这部分教学过程中，笔者首先通过“变性”这个知识点的讲授，让学生建立蛋白质结构与功能的初步联系。之后，通过以著名的蛋白质复性实验――“Anfinsen实验”的设计思路、研究过程以及实验结果分析作为案例，让学生随着实验一步步了解蛋白质折叠的隐藏秘密，激发学生的探索兴趣。在这个案例中，学生不仅可以再次理解变性对于蛋白质功能的影响，又可以了解到蛋白质变性的可逆性。通过变性―复性整个过程的演变，可以了解蛋白质变性的可逆性以及可逆的条件，也可以深刻地认识到蛋白质结构对其功能的重要性。在“自组装折叠”的基础上，从动力学和热力学角度分析蛋白质折叠过程，并由此引入“蛋白质辅助折叠”理论，帮助学生全面认识蛋白质折叠中的影响因素。同时，以实际病例为代表说明蛋白质错误折叠的危害，并从疾病治疗的角度鼓励学生思考如何引导蛋白质的正确折叠以减少疾病发生的概率。从教学效果来看，简单的知识传授远不如实际案例的分享效果显著，学生更乐于结合实际现象进行深入思考和讨论；③蛋白质分离与纯化。在蛋白质研究中，获取必要的蛋白质对象，分离与纯化是关键。很多分离和纯化技术在日常生物学研究中都十分常见也运用广泛，因此笔者认为这是本课程中最有实际应用价值的知识，也希望学生能及时掌握并学以致用。那么如何实现蛋白质的分离纯化？这与蛋白质本身的理化性质息息相关，而理化性质又与蛋白质的组成密切联系。在蛋白质分离纯化原则说明过程中，笔者通过回顾蛋白质结构的特点，启发学生认识到蛋白质独有的理化性质及其分离纯化的基础。随后，从分子量、溶解度、电离性质和亲和力等不同方面介绍常用的蛋白质分离纯化的方法。其中，详细介绍了蛋白质分子生物学研究中最为常用的技术――双向电泳技术，使学生从原理、过程以及应用范围等多角度认识和掌握该技术。同时，要求学生通过理解而掌握凝胶过滤和凝胶电泳中所采用的分子筛效应的区别。此外，蛋白质层析是蛋白质分离中的一个大的技术家族，包含了亲和层析、离子交换层析、凝胶过滤层析、疏水层析以及分配层析等多种类型，应用广泛而且技术发展成熟。因此，笔者在该部分课程的后期将蛋白质层析作为一个独立的知识单元向学生展示在实际操作中如何根据蛋白质的具体性质特点选择合适的层析技术进行分离纯化，使学生不仅掌握相关的理论知识，更要学会如何在研究工作中运用知识；④蛋白质检测。如何确认已经获取的蛋白质的种类呢？这一问题将课程引入到蛋白质的检测中。蛋白质的检测技术不仅是实验室基础研究的重要内容，也与人类生活息息相关。这样具有实际应用的内容更容易引起学生的兴趣。因此，通过引导学生思考生活中面临的不同蛋白质检测需求，逐步展开蛋白质检测技术的介绍。首先，介绍蛋白质检测中的通用技术，即针对所有蛋白质而不针对特定种类。以“三聚氰胺事件”为例引导学生思考，如何检测样本中的蛋白质含量，为什么会发生“三聚氰胺事件”？基于此探讨蛋白质鉴定的六大常规技术：凯式定氮法、双缩脲法、Folin-酚试剂法、紫外吸收法、考马斯亮蓝法和BCA法，并通过比较技术的各自特点使学生初步了解蛋白质检测中的技术选择标准。同时，结合蛋白质定量分析的实际需求，在常规技术介绍基础上，详细介绍了酶联免疫吸附分析法（ELISA）和Western-blotting技术。通过介绍技术的原理、步骤以及关键影响因素等让学生熟悉这两项重要技术，为今后的科研工作储备必要的知识。
2.蛋白质化学专题介绍。①蛋白质检测专题介绍。在上述知识理论体系介绍中，笔者尽力将生活实例与科学知识结合，但是基本知识本身仍旧过于理论，不容易引起学生的共鸣。因此，在知识体系构建的基础上，笔者特意增加了一个蛋白质检测专题介绍，以肿瘤标志物这种目前认知度较为广泛的蛋白质为代表，介绍蛋白质检测的重要性以及蛋白质检测的最新研究进展。笔者从医院所采用的检测技术入手，向学生揭示这些检测技术背后的原理以及各自的技术特点，让学生了解当今蛋白质检测技术的发展与应用。同时，结合最新的文献报道，在现有仪器分析的基础上，引入了电化学分析、SPR以及核酸扩增技术等知识介绍，让学生更深层次地认识到蛋白质分析的基础研究进展。除了生活中可以遇见的成熟商业化分析技术，各式各样的实验室蛋白质分析技术虽然还未能走进千家万户，但是它们代表了当今生化分析的潮流，也预示了蛋白质分析的发展趋势。这些理论与实际结合的专题介绍相对于刻板的知识讲解容易引起学生的共鸣和探讨的兴趣，因此教学效果也比较明显，学生表现了极大的兴趣和探索的欲望，会主动参与到课程内容的讨论中，进而加深了对知识的理解和记忆，达到了教学的目标；②学生课题介绍。之前曾提到上海大学的专业选修课鼓励小班教学，学生规模相对较小，因此比较便于师生之间的互动。笔者希望学生能从单纯的知识接受者角色中解脱出来，更为积极主动地参与到知识的讲授中来，通过自我学习推进知识的理解和掌握。结合本课程的特点，笔者选取了具有代表性的与蛋白质研究相关的诺贝尔奖研究作为课题，通过学生自学掌握研究的相关内容，并在课堂通过知识讲解与老师展开互动。相关课题包括：“发现抗体的化学结构”、“发现大脑分泌的肽类激素”、“发现限制性内切酶及其在分子遗传学方面的应用”、“发现调节免疫反应的细胞表面受体的遗传结构”、“发现生长因子”、“发现G蛋白及其在细胞中的信号转导作用”、“发现朊病毒―传染的一种新的生物学原理”以及“发现端粒和端粒酶如何保护染色体”等。在选择学生课题的过程中，把握几个关键的原则。首先，课题必须与蛋白质研究相关；其次，课题的研究与课程中教授过的知识有重叠；最后，课题能够揭示蛋白质结构与功能的紧密联系。通过这样的课题设置，可以让学生在自学的过程中再次温习已经学习过的知识，能够实现教学相长。笔者通过几年的课程实践发现，虽然面向的教学对象是本科生，他们大多没有实验室研究经验，但是其学习主动性较好，通过在网上进行资料搜索，大多数学书可以很好地完成任务，部分特别突出的学生可以将研究故事说得非常生动形象，激发了其他学生的兴趣。通过这些互动课题的设置，学生对蛋白质研究中涉及的相关知识又有了更好地梳理，对蛋白质研究工作有了更为深入的认识，为将来的研究方向选择奠定了基础。
三、小结
蛋白质及其相关研究已经成为当今生命科学研究的热门所在。在蛋白组学研究蒸蒸日上的今天，生物学专业学生具备一定量的蛋白质相关基础知识十分必要。因此，结合当前生命科学研究的发展趋势和蛋白质科学研究的热点重点，本文探讨了在高年级本科生中开展《蛋白质化学》教学工作的重要性和必要性。同时，结合笔者近几年来在《蛋白质化学》课程中的实际教学经验，本文从蛋白质化学基础理论体系设置以及蛋白质化学专题介绍两方面详细阐述了《蛋白质化学》这门专业选修课的课程体系设置方案，教学内容涉及蛋白质结构、蛋白质折叠、蛋白质分离纯化以及蛋白质检测鉴定等多方面。通过理论与实际相结合的教学方式，以诺贝尔奖相关研究介绍为契机，激发学生的学习兴趣，鼓励学生积极参与到课程的讨论中来，实现教学相长，使其能更好地掌握与蛋白质化学相关的理论知识，熟悉蛋白质研究中常用方法的技术要领，为今后开展蛋白质相关的研究工作储备充足的基础知识。
The Discussion and the Thinking of the Teaching System of“Protein Chemistry”for the College Students
ZHAO Jing，CAO Ya
（School of Life Sciences，Shanghai University，Shanghai 200444，China）
