非生物学背景专业的分子生物学教学模式探索 分子生物学就业前景

　　 [摘要] 笔者以《植物营养分子生物学》这门专业选修课为载体,针对没有分子生物学相关背景知识的农业资源与环境专业的学生特点,从绪论的重要、密切联系实际应用、辩论性提问、重视学生信息反馈等几个方面对课堂教学方法进行了适当的改革与实践,收到了良好的教学效果。
　　[关键词] 专业选修课 教学方法 教学质量
　　
　　专业选修课是适应高校素质教育、拓宽学生知识面、优化学生的专业知识结构、培养学生多方面的兴趣、激发学生的创新能力、促进多学科相互渗透相互交叉的重要课程。近几年来,我们植物营养教学组的教师在资源与环境学院的大力支持下,根据自己的学术研究成果及个人特长,给本学院的农业资源与环境专业的本科生开设了《植物营养分子生物学》这门专业选修课。但是,很多年都发生了因为没有充足学生选修而不得不停开的局面,发生局面的原因是因为农业资源与环境专业学生本在他们二年级上半学期学过了生物化学、植物营养学、植物生理学,但是从没有学过生物学和遗传学,也没有学习过细胞生物学或者细胞遗传学。他们对于遗传学印象停留在高中水平,对于分子生物学的内容有的停留在生物化学的水平,有的基本全忘记了。终于在2010年,我和胡一兵老师成功地开设了这门选修课,但是我们还是遇到了很多的问题。为了提高教学质量,我进行了一些教学方式方法的探索与实践。
　　一、了解学生,燃起他们的兴趣――绪论的重要
　　在第一次上课,我就先了解了一下他们的知识背景,并且在第一次课上,他们并不觉得自己的选修课适合自己,随时准备选择其它的选修课。所以前3次课是决定我能否将这门课程开成的关键!我要让他们爱上这门选修课!我告诉他们,这门课可以让你以更加理性更加透彻的眼光来看待世界、人类、未来和历史。我们为什么会成为我们现在的样子的本质?落实到一个细胞水平,分子水平的本质是什么?世界各个国家的行为其实也是可以从遗传和分子的本质去理解的。《分子生物学》是在分子的水平上告诉我们生物世界的关系。所以我们会从遗传开始,也就是让我们明白我们为什么会是我们父母的孩子。遗传的本质是什么呢?比如,为什么有的人天生就有心脏病,那是因为他继承了他父亲或母亲的基因。你们知道为什么俄罗斯人不愿意与中国人通婚么?或者为什么他们在心里面是不接受有中国血统混血儿的么?那是因为我们中国人的基因对于他们的基因具有显性特征。比如头发,如果与中国人通婚后,他们孩子的头发就会是黑色或者深色,因为金色头发基因是一个隐性基因,一旦与显性的黑发基因组合,将被黑色基因覆盖从而失去金色头发的特征。还有,我们的眼睛的基因一样也是显性基因。其实同学们你们知道么,这充分说明了我们的基因的强大,我们文化强大的基础其实是我们祖先留在我们身体里的基因是强大的、显性的!我为什么喜欢分子生物学,就是这门学科让我从最本质的层次理解世界,理解生活。我对我们的文化一定会继续强大的信心不是从电视媒体政府的宣传来的,是从分子的本质理解了我们的民族的特性!
　　二、要明确每个章节的教学具体目的――密切联系实际应用
　　到具体每个章节时,我都会明确为什么我要教这个内容,总的来说就是――理解物质发生的本质,分子本质。比如讲到DNA的复制,我先从DNA的结构讲起,在介绍为什么要从DNA的结构讲起的时候,我反复会强调一件事,就是生物学的功能首先受到物理――物质的空间结构决定的;有了大分子的空间结构的合理性才会有相关的化学反应的可能性。比如DNA的大沟是复制相关的酶类和蛋白因子结合区域而不是DNA的小沟,这在科学研究上非常有指导意义。如果你想判断一段DNA序列是否具备与蛋白调控因子相互作用的位点,你首先要判断该DNA序列是否在二级空间结构中位于DNA的大沟,只有位于DNA的大沟的候选序列才有成为与蛋白因子互作的可能性。另外,在讲解DNA的转录时,我又再一次强调了DNA结构,如DNA转录的起始位点,即RNA聚合酶识别结合位点,也必须在DNA的大沟中,且含有T或A序列比较多的位点。
　　还比如,我会与同学们分享眼睛的形成――细胞分化的本质――基因的调控具有细胞组织特异性;艾滋病的本质――RNA的反转录;什么决定了你的血型――蛋白的糖基化等这样现实中的问题的分子生物学给出的答案,随着课程内容的进展,他们变的越来越喜欢分子生物学了。
　　三、以学生感兴趣的方式及时提问――辩论性提问
　　我经常以与同学们一起学习的状态来开始新的课程内容。比如说我们一起来学习研究一下RNA聚合酶具体怎样与DNA结合的,我会在讲完RNA聚合酶的亚基组成后提问,RNA聚合酶有负责识别DNA的sigma�σ亚基,复活变性的RNA聚合酶的omega�ω亚基,与DNA结合的beta prime -β‘亚基,负责催化反应的起始和延长beta�?β的亚基,负责催化+连接其它亚基的alpha -α的亚基,那么RNA聚合酶具体是怎样开始转录的呢?A同学回答从让变性的RNA聚合酶复性开始,然后RNA聚合酶与DNA结合了,开始了转录;B同学回答是从RNA聚合酶与DNA的识别开始,然后一旦识别后RNA聚合酶就可以与DNA结合,开始了转录过程。这时我会说那么我们一起来预测一下真正发生了什么呢?我让持不同观点的同学,进一步分别解释为什么他们会这样认为。他们通过自己深入思考来对自己的看法进行了论证,A同学说,如果不先复性,RNA聚合酶将没有活性,如何进行识别?B同学说,如果不先识别,RNA聚合酶将不能在特定的DNA序列启动转录。我现在知道他们对RNA聚合酶理解上还有出入了。针对A同学,我解释道,负责DNA识别的sigma�σ亚基,不属于RNA聚合酶的核心酶,不具有催化功能,而omega�ω亚基主要负责将RNA聚合酶的核心酶的催化功能进行复性,所以sigma�σ亚基的识别功能是独立于RNA聚合酶的核心酶的,不需要omega�ω亚基的复活。我进一步肯定并表扬了这两位同学,并且鼓励了B同学继续自己的想法,让学生自己讲出了DNA转录开始的主要步骤,这比我讲给他们听要有效的多。
　　四、尽量表扬学生身上的优点――重视学生信息反馈
　　每次课堂上我都非常注意观察学生的反应,不论是喜欢听的同学,还是不喜欢听的同学,都及时地提问,即使他们答不出来,我都适时地表扬他们。比如,我拿了一篇Cell杂志上的文章CHL1 Functions as a Nitrate Sensor in Plants(1)给同学讲解氮素营养分子生物学时,我将文章中的一个结果(图1)放给大家看,让同学们自己从结果中读出结果背后可能存在的科学意义。
　　我是这样提问的,现在看看我们哪位同学具有从事科学工作的潜质了,我提问了一个上课很认真的同学,他的回答非常让我震惊,他的回答已经超出了我对他预期的回答内容。这位同学说他认为这个基因不仅可以吸收低浓度硝酸盐,也可以吸收高浓度硝酸盐,且好像有个开关可以调控它的这两个功能间的转化。我原以为他能看出来这个基因可以吸收不同浓度的硝酸盐就已经是对这个结果的很好的理解了,没有想到他还能意识到这里面存在着基因功能的调控。我非常特别地表扬了他,表扬的不仅是他对科学的认识能力,我同时也说,我觉得他是个可以成大器的人。他从那以后更加爱上我的课了!但是也有同学并不喜欢我这门课的内容,但是每节课的开始我看见他们能来,我对他们的感谢都用语言表达出来,每次下课我对他们也表达了谢意。我对那些对分子生物学不感兴趣的同学一直强调的是,我们现在来学习一种思维方式,一种微观理性思维方式,这种所有的结论,我们都可以刨根问底到离子,分子结构的水平上的学科,让我们至少可以能够学习到一种如何以刨根问底的习惯去从事其它行业,这对每个人的就业和生活都是很重要的!所以我在课堂上经常是笑着讲课的,如果我不能从课程内容上感染他们,我至少要做到从人格魅力上去感染他们,让我的学生在这45分钟时间里总有所收获!
　　我不知道他们中有多少人以后会从事科学工作,但是我想分子生物学最基本的功能应该是让每个人都知道我们的行为最后决定还是我们自己的基因,而环境影响是通过对基因的调控来影响了我们。我想在我以身说法的反复强调中,他们应该明白了。
　　
　　参考文献:
　　[1]Ho CH, Lin SH, Hu HC, Tsay YF. CHL1 functions as a nitrate sensor in plants.Cell,2009,138(6):1184-94.
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