1.引言
根据习近平总书记关于高等教育的重要论述和指示批示精神，明确“生物化学与分子生物学”课程建设的目标及指导思想。目前，分子生物学是理论和技术已渗透到生物学及医学等各个领域，成为诸多领域的研究工具，推动了各学科的迅速发展，其从分子水平研究生物大分子（核酸、蛋白质、糖类和脂类）的结构与功能中阐明生命现象本质。分子生物学的快速发展对专业人才的能力提出了新的要求，即由过去记忆性和检索性的低阶思维能力转变为对知识和信息进行重组、运用以及创造等高阶思维能力。传统的课堂教学模式已不能满足对专业人才培养的需求，大连大学生命健康学院设置了分子生物学课程，是后续许多专业理论课程及实验课程的重要基础，其宗旨在于帮助学生从分子水平上分析、理解生命现象与过程，掌握分子生物学基本理论和技术并具备将理论知识应用于生命科学研究及实际生产的能力，从而培养学生的创新意识和科研素质。
案例式教学方法起源已久，最早在1870年由兰德尔(Christopher C. Langdell) 教授在哈佛大学法学院任教时提出，是一种推进素质教育、培养高水平技术人才的重要教学方法[1]。案例式教学法是运用案例进行教学的一种方法，通过分析教学中一个或多个具体情境的实例，引导学生对这些情境独立思考和参与讨论的一种理论联系实际的教学方法，其目的是培养学生批判性、分析性的思维能力和解决不同实际问题的能力。我国于20世纪80年代开始引入案例式教学方法，初期多用于法学、医学、经济学和管理学等学科，在分子生物学学科教学中应用较少[2]。
1953 年，DNA 模型的发现标志分子生物学的兴起，相较于物理、化学成百上千年的研究历史，分子生物学不过短短几十年，其发展极为迅速，分子生物学的教学需要非常强的前沿性。传统教学存在长期重理论、轻实践，理论教学与实践环节严重脱节，无法通过课程融合化成解决问题的系统能力问题。案例教学法作为分子生物学课程中一种新的教学方法，可以有效地提高学生的理论、方法和技能的前沿性，保障教学质量[3]。但这样的教学方法在课程教学中具体如何操作，是一个值得深挖探讨的问题。
2.运用案例式教学于分子生物学课程的重要性
输出高素质分子生物学技术型人才是高等教育培养人才方向之一，对高校本科课程进行淘汰传统式教学，合理提高学业挑战度，增加课程难度，拓展课程深度，切实提高课程教学质量[4]。因此遵照分子生物学课程自身的特点，向学生传授理论知识的同时通过案例更多的利用课程内容和知识解决实际工程应用中的问题。把应用型课程理论知识同实际工程实践结合起来，有效地做到理论联系实际，促进知识向价值观的转换[5]。
目前高校的分子生物学课程研究现状主要有以下三点：1.理论和实验体量大，但课时有限：由于分子生物学实验涉及诸多分子生物学的基础知识，且实验占据大部分课程时间。教师若仅讲授实操步骤，难以使学生学习科研人员是如何进行实验设计、掌握相关的分子生物学知识、理解实验原理及试剂的作用，理论课时明显不足。而且分子生物学实验的前沿性使其涉及较为庞大的实验体量，因此实验课时也较为有限，极大限制了学生实验技能的扩展。以蛋白质互作的实验为例，就涉及表面等离子共振、融合蛋白沉降、蛋白沉降、免疫共沉淀、蛋白质片段互补分析以及邻近蛋白标记等多种技术。2.教学内容抽象，缺乏直观理解：分子生物学具有多学科交叉融合、抽象性、前沿性等特点，既有综合性很强的理论基础，又有广泛的实验应用背景。但传统教学方法不能满足分子生物学学科的特殊性，学生存在对理论知识兴趣不高的现象。其次，由于分子生物学知识点较抽象，碎片化信息过多，学生很多知识没有消化，无法构建知识框架体系，进而导致其理解偏差。3.选课学生存在理论储备不足且操作经验少的情况：为了精准有效合理的分配课时，教师要提前购买试剂耗材、组织取材、制备样品等，以期保证学生完全掌握某一实验，但学生并未参与此过程，仅参与课程相关的实验部分。而学生在正式实验时，则需要他们同时具备独立检索文献、制定方案、制备样品、统计实验结果等综合能力。部分学生尚未接触过分子生物学实验或既往使用经验不足，存在抵触和依赖心理，形成畏惧实验、依赖他人操作的现象[6]。
针对以上现状，应用案例式教学能够让学生对案例进行阅读，了解个案背景与情境并融入当中显得十分重要。在分子生物学的课程中，课前提供实验案例，让学生提前思考并做适度的延伸，增加学习者的认知与学习动态，提升学习者的思考深度。在课中理论与实际案例的结合，将使学习者更容易融入理论内容，提升学习者的学习效率。
3.实践案例式教学中拟解决问题与改革目标
3.1分子生物学案例式教学拟解决问题
教研结合，将前沿技术与科研实例引入教学，做好课程规划建设。结合学科前沿性强的特点，教师引入前沿文献，结合文献结果图进行讲解，形成以研究成果即实例为导向的教学模式。让学生更直观地观察到实验的具体应用场景，增加其对实验的整体印象，提升学生的实验思路。同时，教研组整合现有教师资源和素材，吸引更多的青年教师加入分子生物学实验教学团队，做好课程规划建设，最终形成以科研实例为核心，以科研问题为导向，以授课教师为桥梁，以选课学生为主体的自主创新式教学模式。
案例式教学模式融入分子生物学实验教学，提高学生自主学习能力和创新性。教师将案例式教学方法纳入分子生物学实验教学中，提高学生学习的主导性，锻炼学生主动学习和持续学习能力。学生可以对实验相关课程进行预习，对抽象的理论原理及实验流程有更为直观的观感，同时培养自主学习的能力和创新性，有效缓解现有课时无法满足的情况，并增加学生对整个实验过程的理解与熟悉程度。
借助生物信息学技术，与分子生物学实验相结合，促进生物大数据时代的发展，强化分子生物学的地位和作用。教师在分子生物学实验教学过程中融入生物信息学相关理论教学与案例，帮助学生进一步理解、掌握及扩展分子生物学知识，例如在基因和蛋白质教学中融入相关数据库。
3.2分子生物学案例式教学改革目标
分子生物学课程是理论和实践紧密结合的一门专业核心课程，针对目前该课程存在的问题，从理论教学、实验教学及考核方式三个方面进行案例式教学方法改革，教师在教学中采用以科研案例为开端，激发学生科研兴趣；以科研问题为导向，开拓学生科研思路；以分子生物学实操为基础，提升学生操作技能；以分子生物学发展为主旨，开阔学生科研视野，全面提升学生综合素质和创新能力，培养理论和实践兼备的应用型人才。
（1）教学内容有的放矢，为案例化教学打下理论基础。
根据人才培养大纲的修订，分子生物学课时占比较少。在有限的课时里，要把分子生物学中的基本理论、实验原理、过程操作、主要实验设备与试剂及应用范围讲透彻，难度较大。所以，系统条理地整理课本内容，并将其以案例的形式串联起来非常重要。教师在教学过程中可以中心法则为主线，有利于增加教学的整体性和连贯性，将分子生物学重点知识进行梳理和联系。课程具体可分为三部分内容:①DNA复制，讲解DNA复制的一般特性、DNA半保留复制实验以及参与DNA复制的主要酶和蛋白质的结构和功能，介绍PCR技术及其原理与DNA复制的关系、DNA测序技术的原理及作用。②转录和逆转录，讲述mRNA、密码子、反密码子、cDNA、启动子、终止子、外显子和内含子的含义。教师从PCR逐步引入RT-PCR、qPCR、RT-qPCR技术原理以及四者间的区别和联系重点讲解RT-qPCR技术及原理。③蛋白质翻译，阐释tRNA、RNA、mRNA、蛋白质、抗体的结构和作用，介绍不同检测蛋白质方法的异同，如 Western blot、免疫组化、免疫荧光、免疫共沉淀等蛋白质检测方法的原理、优势及区别，重点讲解其中SDS -PAGE 凝胶电泳、非连续系统及抗原抗体特异性反应的原理及实验操作。教师通过中心法则将各知识点串联起来，同时结合案例或自身经验，方便学生对理论的理解，有利于学生熟悉掌握实验原理，加深对文献的理解，并能更好地设计课题，优化实验方案。在教学过程中既要将各部分内容独立出来，注意区分，又要能组合连贯。在明确了各实验原理和技术的特点之后，可用一个案例将大部分重要的实验串联起来，将这些单元操作整合，这样先理清理论课思路，然后将理论知识应用到实验课中，有效地将理论和实践相结合，有利于学生学以致用，学生对理论知识理解更深刻，实际操作方法的掌握也更牢固。
（2）改革实验操作重点激发学生兴趣，培养学生自主设计实验和解决问题的能力
在理论教学的基础上，要强化学生对理论知识的理解，必须让学生自己动手操作，防止学生出现对理论教学缺乏兴趣的现象[7]。分子生物学这门课程所学习的实验较多，理论与实践相结合，更有利于学生掌握各种实验的原理与操作，为学生毕业后专业基础的掌握打下牢固基础。分子生物学实验课程首先设置一些基础的实验操作练习，让学生熟练掌握最基本的实验操作。然后根据实验室的实际情况及指导老师给定的参考大纲，让学生自主设计实验。学生通过自己查阅文献，设计实验方案，完成实验操作，最后形成实验报告，完成整个考核过程。每一份实验方案就是一个案例，在老师的指导下由学生自主完成，能让学生学到更多东西。
（3）提高学生参与度，实行过程化考核
根据分子生物学课程的特点，要求学生分成若干个学习小组，每个小组根据老师提供的案例大纲，选择一个案例开展本组工作。前期进行内容资料的搜集和整理，包括主要实验原理以及实验方法等，遇到问题及时与老师和其他同学交流。在实验课中，本组自行设计实验方案，完成老师设置的所有工作内容，参加小组评比。案例化教学的考核贯穿于整个教学过程，让学生更好地参与整个教学过程。分子生物学案例化教学改革过程考核主要分三部分：①资料搜集与整理，确定本组的案例资料。②小组实验操作，要求有完整的实验设计和实验操作方过程。③每个人都应该具有一定的动手操作能力与团队合作精神。
4.分子生物学案例式教学改革的实施与预期成果
基于生物学专业课的发展需要，制定案例式教学培养方案，完善师资力量建设。为切实提高专业课育人实效，培养具有实践创新、综合应用能力的生物科学专业高层次人才，通过优化重构教学内容，构建“案例式教学+理论与实践”的教学模式[8]。完善考核评价体系等措施，培养学生综合应用分子生物学理论知识解决生物体研究与改造过程中的复杂科学问题，具备设计及实施实验方案的能力以及科技报国的信念，培养符合国家要求的生物学专业人才，促进就业（图1）。
4.1重构课程内容
为突出教学重点，提升教学效果，优化调整教学内容，把“水课”变成具有高阶性、创新性和挑战度“金课”[9]。本课程可适当删去与生物化学、遗传学中类似的教学内容，避免重复，将初高中知识体系如“染色体与DNA、DNA的复制”等课程时长缩减，主要采取学生课后自学，教师课堂提问、串讲的方式。增加“基因功能研究、基因表达与调控、基因组学与比较基因组学”等重难点内容及研究技术的学时。随着测序技术的发展，大数据时代已到来，教学中着重培养学生系统、全面的思维方式。将组学研究及生物信息学研究方法作为“基因组学与比较基因组学”的教学重点，以测序技术发展为切入点，引导学生突破过去“零敲散打”的单个基因研究模式，帮助其构建“基因组、转录组、蛋白组及代谢组”四位一体的多组学研究思维方式。
4.2构建学习单元
帮助学生构建分子生物学知识框架，实现整个知识体系融会贯通。每个单元模块包含主要研究内容、研究方法。让学生学习该门课程有章可循，既掌握理论知识，又清楚研究方法，知道“做什么”以及“怎么做”，能够学以致用，从而提高学生综合运用知识的能力。
4.3践行知行合一
分子生物学既是一门专业理论课，也是一门实践操作性的技术学科，其宗旨是为生产实践服务，解决生物体研究及改造中的科学问题。因此，应加大实验课程占比，将理论与实践融为一体，强调运用，知行合一。在实践操作中培养学生分析、解决问题的能力及实践应用能力。通过生动、形象的实验案例阐述复杂抽象的分子机理，有助于学生对理论知识的理解。
4.4科研案例引入式教学
改变了传统教学过程中教师满堂灌、学生被动学的学习状态，将生动趣味性的科研案例引入课堂教学可有效培养学生的科研创新能力，帮助学生理解复杂抽象的分子生物学技术及原理。如通过科学家计划采取转基因方式使牵牛花颜色变得鲜艳，结果却变浅这一案例向学生讲授 RNA 干扰、基因沉默技术。
图1基于案例式教学的分子生物学课程改革方案
5.结语
分子生物学课程案例化教学改革，目的是切实提高学生的自主学习能力，掌握基本的实验原理操作，熟练进行实验操作，培养学生的团队合作精神。结合案例式教学，将书面与实践相结合，能够极大提高学校与教师的教学质量，可以逐步引导学生全面发展，培养出更多真正掌握分子生物学原理与技术的应用型人才。大连大学分子生物学案例式教学改革项目立足于大连大学生命健康学院对学生的培养计划与未来规划，以大连大学生命健康学院为教学中心，由生物学相关专业教师教学，以培养学生生物技能专业能力需求为导向，加强教学培训课程与实验室建设，注重学生分子生物学专业理论与实验实践相结合，最终成为培养学生科研素养与自主能力的实用型专业，培育符合国家生物领域需求的应用型人才。
参考文献
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