微生物遗传学与分子生物学教学改革

摘 要：微生物遗传学与分子生物学是北京林业大学微生物学科研究生培养的重要核心课程之一,该课程采用双语教学,着重介绍微生物遗传学的发展前沿及分子生物学技术在其中的应用.为了获得最佳的教学效果、激发学生兴趣,从教学内容、教材选择、双语教学、实验教学和考核方式等方面进行了探讨.旨在培养出具备国际交流合作能力、专业知识全面坚实的优秀研究生.

关 键 词：微生物遗传学分子生物学教学改革双语教学

作为北京林业大学微生物学科研究生培养的重要核心课程之一,微生物遗传学与分子生物学课程的创新改革具有重要意义.该课不仅是微生物相关专业的学位课,也是林学、食品、环境等相关方向重要的专业课.作为生物学院新设置的研究生课程,为了提高课堂教学效率,增强学生的自学能力,培养学生的创新意识和开阔学生的思路,微生物遗传学与分子生物学课程的讲授采用了国外优秀教材和最新学术文献上的研究成果,通过双语教学,体现出学科的先进性和前沿性,让学生第一时间了解并掌握国际最新研究成果.本课程从教学内容、教学方法和考核方式等方面进行了改革探索,力争将本课程建设为创新性示范课程,为其他课程的改革提供参考.

1优化教学内容,突出学科交叉特点

我校开设的微生物遗传学与分子生物学课程仅32学时,如果将微生物遗传学和分子生物学两门学科的内容生硬地放在一起讲述,显然难以达到较好的教学效果.因此优化教学内容成为本教学改革的重点之一.微生物遗传学与分子生物学这两门看似不同的学科,在起源和发展上却紧密地结合在一起,本课程改革将从这两门学科的交汇点出发,将知识系统、有机地结合在一起,使学生能够全面学习微生物学知识及分子生物学技术在微生物遗传学研究中的应用.

微生物有着个体小、生命周期短、培养条件简单及繁殖迅速等优势,这使得微生物遗传学的研究成果对于遗传学中众多基础理论的阐明至关重要,同时也极大地推动了分子生物学的发展.在起源和发展过程中,微生物遗传学和分子生物学相辅相成,一方面微生物遗传学的研究离不开各种分子生物技术；另一方面分子生物研究又常常以微生物为对象,微生物学研究成果推动分子生物学发展[1].许多重要理论,如一个基因一种酶的提出；肺炎链球菌转化现象的阐明；通过大肠杆菌无细胞蛋白质合成体系完成遗传的破译；操纵子学说的提出；研究RNA病毒的反向遗传学技术等,都同时属于微生物遗传学和分子生物学的范畴.这些重要发现均以微生物为研究对象,即阐明了重要的生命活动,又极大地推动了分子生物学的发展.我们在教学过程中需要时刻重视这两门学科的有机结合,例如在讲述微生物基因工程时,以一种耐热木质素酶产生菌为例,通过分子生物学手段研究产酶基因,并借助技术手段突变、筛选和鉴定出新的木质素酶高产菌株,为工业化应用奠定基础.通过这样的学习,研究生不但能够全面掌握微生物基因工程研究中的泛用思路和方法；还能够体会到分子生物学技术在微生物遗传学研究中的重要性.

2精选教材,跟踪国际研究前沿

微生物遗传学与分子生物学的授课对象为硕士一年级学生,已经学习过微生物学、分子生物学、生物化学、基础遗传学等课程,并且通过了研究生入学考试,知识丰富,拥有较好的相关学科基础.传统的微生物学科中文教材更新慢,仅包含主要的经典内容,而对学科的发展前沿和最新研究成果较为欠缺,无法满足培养同国际接轨高水平研究生的需求.因此本课程在教材的选择上应该有较高的起点,我们主要使用一些国际上比较受欢迎的英文原版教材,如："BrockBiologyofMicroanis"（13thed.）[2],"Prescott'sMicrobiology"（8thed.）[3],"Microbiology,AnIntroduction"（10thed.）[4],这几本教材内容全面、知识结构系统、更新较快、紧跟学科发展前沿,多年来在国内外广受好评.尤其"BrockBiologyofMicroanis"更是国际上众多名校微生物课程首选教材[5].另外本课程还参考微生物遗传学方面的优秀教材,如："ModernMicrobialGeic"（2nded.）.本课程改革中还参考大量近年来国际刊物上发表的重要研究论文和综述,在课堂上将微生物遗传学最新研究成果和热点方向介绍给学生,一方面能够拓宽研究生的思路,同时也能在一定程度上指导和启发学生自身的研究工作.例如在讲述微生物耐药性机理研究时,以流感病毒对达菲的耐药性研究为例,通过反向遗传、蛋白质结晶等技术首先确定达菲的作用位点,进而研究耐药毒株相应的氨基酸序列及结构域,解释病毒产生耐药性的分子机理,并为新型药物的研发提供思路.

3推进双语教学,提高学生专业外语水平

双语教学指的是使用非母语进行部分或全部非语言学科的教学.在我国的高等学校教学中,双语教学一般是部分或全部使用英语授课的教学形式.开展双语教学能够使我国的高等教育同国际接轨,是我国高等教学国际化的发展趋势,为培养具有国际交流合作能力、专业知识全面坚实的复合型人才奠定了基础.我校针对本科生开设了微生物学双语课程,本课程在本科双语教学的基础上将知识进一步深入细化、突出重点,使本科到硕士研究生的教学内容更加连贯.

过去的双语教学,常常出现学生抱怨听不懂、不爱听等现象.为了提高研究生的学习兴趣,避免负面情绪产生,我们从专业词汇入手,让学生学以致用进而对双语教学产生浓厚兴趣.对于大多数理科研究生,繁重的科研压力迫使他们必须阅读大量SCI论文.在阅读英文文献时,英语水平直接决定了一个研究生的学习和研究效率.大部分硕士研究生已经通过大学英语四级考试,对常用英语的掌握并无问题,所以真正影响他们阅读英文资料的是那些生僻难懂的专业词汇.我们在授课过程中以专业名词的基本概念为切入点,分别用汉语和英语叙述解释,让学生既是在学习学科知识又掌握了专业英语.研究生通过课堂上的学习能够有效地提高专业外语水平和科研业务能力,自然就会对课程产生浓厚兴趣,提升教学效果.4重视实验教学,综合评定学生成绩

研究生课程的考核与本科生不同,一方面研究生对考核成绩的重视程度不如本科生；另一方面单纯的笔试成绩不能有效地体现研究生的科研水平,动手能力和科学思维的培养对科研工作往往更加重要.对优秀的研究生而言,应该避免考前突击与死记硬背,为此我们对传统的闭卷考试进行改革,综合成绩由撰写综述和实验成绩组成.其中撰写综述占60%,要求学生根据自己的研究领域选择一个与微生物遗传学密切相关的研究前沿查阅外文资料,按照中文核心期刊的格式要求撰写一篇综述.对较优秀的学生,教师进一步辅导修改,帮助其在核心期刊上发表论文.这样既能激发研究生的学习热情,也有助于他们今后研究工作的开展.

在微生物相关专业的研究生培养过程中,将课堂上的理论教学内容同科研工作有机结合一直是教学过程中的重点,理论教学的成果最终要落实到实验室的科研工作中.为了实现理论教学向科学研究的延伸,本课程加大了实验课的比例,占总课时的50%,其中基础实验占1/3,将更多的时间放在探索性的综合实验上.大多数微生物遗传学及相关实验课习惯于选择一些传统的基础实验,这些实验往往是验证性的,学生按照现成的实验指导进行操作.整个实验过程中学生只是机械地完成教材上的每一个实验步骤,缺少主动思考的锻炼,使得实验课无法真正培养研究生的科研思维能力.实验改革对传统的基础实验进行了精简和浓缩,只保留一些经典的微生物遗传学及分子生物学研究技术,包括感受态细胞的制备、营养缺陷型突变细菌的筛选、抗性基因的克隆与表达等.

本教学改革更加重视综合科研能力的培养,首次将实验课从教学实验室搬到了微生物学科的科研实验室,实验室具备现代微生物学及分子生物学研究的常用仪器设备,让学生能够在“真正”的实验室中学会使用常用仪器,锻炼科研能力.在我们选择的科研实验室中,同一个实验内容可以选择不同的仪器和步骤完成.2/3的实验课以专题形式讲授,所选内容均是一些较为“时髦”的研究课题,既没有现成& #30340;实验指导也没有已知的实验结果,研究生能够在实验课上体会探索性研究的魅力和挑战.教师首先详细讲解实验背景、原理和目标,引导学生主动思考应该用什么样的实验手段和设备进行.教师对学生提出的不同实验方案进行点评,利用一些与实验室科研工作密切相关的小专题,锻炼研究生自主设计实验解决科学问题的能力.实验结束后教师组织学生对不同方案产生的不同结果进行讨论,整个实验过程中的收获远比结果的好坏重要.例如在耐高温纤维素酶高产菌株分离专题中,我们提供纸浆废水、生物堆肥等原始材料.学生自行选择材料后设计出了多种实验方案,包括富集培养-条件筛选、高温培养-唯一碳源筛选、厌氧培养-条件筛选等,最终检测酶活.这些实验方案都有较高的可行性,在高产菌株的筛选研究中也确实需要不同的操作相结合.鼓励研究生采用自主设计的方案进行实验,既能够使他们树立信心,在今后的工作中敢于挑战科学问题；还能引导学生根据一个不理想的实验结果分析原因,找出研究中的关键点,改良实验方案,最终完善自己的研究.通过这样的实验教学,不仅让研究生掌握微生物学研究的基本思路和方法,更进一步培养他们独立设计实验解决科学问题的能力.

课程总成绩中,实验成绩占40%,由实验报告（25%）和实验考核（15%）组成.实验课结束后,组织学生进行一对一的实验考核,主要考查动手能力和科研思维能力.学生根据教师给出的题目,首先要独立完整地设计出整个实验流程,讨论其可行性和改进方法；然后选择实验步骤中的某部分,当场演示操作.通过考核能够锻炼研究生独立设计实验的能力,让他们从被动的“技术工”转变为积极主动的科研工作者.

5结束语

微生物遗传学与分子生物学课程经过创新改革,首先在教学内容上有机地融合了微生物遗传学和分子生物两个学科的重要知识；在实验教学中重视综合科研能力的培养,鼓励学生独立提出和解决科学问题；同时利用双语教学,能够有效提高研究生的专业外语水平,帮助其阅读外文文献资料；更对其今后研究工作的开展和撰写SCI论文奠定了基础.目前该课程教学已经取得较好的效果,受到研究生欢迎.但微生物遗传学和分子生物学发展迅速,对教育工作者提出了严峻的挑战.我们必须不断学习新的研究成果、掌握最新分子生物学技术,更进一步充实和完善教学内容及教学方法,以达到更好的教学效果.