發(fā)布時(shí)間：2018-11-09所屬分類：教育論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：生物化學(xué)在農(nóng)林院校的本科教學(xué)中占有重要位置，將這門課程的前沿研究成果融入教學(xué)之中，可以使學(xué)生直接接觸到學(xué)科前沿，目前已經(jīng)成為了教學(xué)改革的一個(gè)優(yōu)化方向。利用教師直接講授和反轉(zhuǎn)課堂等手段將生物化學(xué)前沿研究融入本科教學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)課程中，
摘要：生物化學(xué)在農(nóng)林院校的本科教學(xué)中占有重要位置，將這門課程的前沿研究成果融入教學(xué)之中，可以使學(xué)生直接接觸到學(xué)科前沿，目前已經(jīng)成為了教學(xué)改革的一個(gè)優(yōu)化方向。利用教師直接講授和反轉(zhuǎn)課堂等手段將生物化學(xué)前沿研究融入本科教學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)課程中，可以提高生物化學(xué)課程的“含金量”。從學(xué)生對(duì)理論和實(shí)驗(yàn)課堂的實(shí)際反應(yīng)可以看出，融入后的教學(xué)效果提升較為明顯，使學(xué)生們提起了自主學(xué)習(xí)的興趣，從而更加積極地參與到這門課程的學(xué)習(xí)討論之中。教學(xué)方法的優(yōu)化更新為學(xué)生對(duì)本學(xué)科領(lǐng)域的前沿研究進(jìn)展提供學(xué)習(xí)、應(yīng)用的窗口，也為農(nóng)業(yè)高校生物化學(xué)課程的本科教學(xué)改革提供新的思路。
關(guān)鍵詞：生物化學(xué),本科教學(xué),前沿研究,教學(xué)方法
1引言
在生命科學(xué)還沒有發(fā)展的古代，人們就對(duì)生物的多種多樣、絢麗多彩產(chǎn)生了濃厚的興趣。隨著現(xiàn)代生物學(xué)的蓬勃發(fā)展，生命科學(xué)已經(jīng)演化出了具有眾多分支的龐大知識(shí)體系，生物化學(xué)就是其中重要的學(xué)科之一。在教學(xué)工作中，生物化學(xué)是一門理論與實(shí)踐連接緊密的基礎(chǔ)學(xué)科，也是一門新研究、新成果集中體現(xiàn)的前沿學(xué)科。它不僅在課程內(nèi)容中詳細(xì)闡述了各生物體的結(jié)構(gòu)組成和代謝規(guī)律，通過化學(xué)原理探究生命活動(dòng)變化的規(guī)律，為分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、植物學(xué)、動(dòng)物學(xué)等專業(yè)課程的教學(xué)奠定了重要的理論基礎(chǔ)[1]。
還在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中為學(xué)生提供了將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活當(dāng)中的平臺(tái)，可以更好地培養(yǎng)、提升學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維[2]。生物化學(xué)課程的基礎(chǔ)概念較多，物質(zhì)和能量代謝過程相對(duì)復(fù)雜，知識(shí)體系也較為龐雜，為達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，往往改善教學(xué)方法會(huì)成為教研人員優(yōu)先選擇的課程改革方向。但不可忽視的是，隨著生命科學(xué)的飛速發(fā)展，生物化學(xué)已然是一門從理論基礎(chǔ)到研究?jī)?nèi)容都在不斷創(chuàng)新的前沿學(xué)科[3]。
目前，農(nóng)業(yè)院校本科生物化學(xué)課程體系中安排的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容普遍存在內(nèi)容守舊、與新理論知識(shí)缺乏銜接的現(xiàn)象。近些年來，許多新方法、新技術(shù)的創(chuàng)立與應(yīng)用在為生命科學(xué)的發(fā)展提供了源源不斷前進(jìn)動(dòng)力的同時(shí)，也給本科生物化學(xué)的課程教學(xué)提出了新的要求與挑戰(zhàn)[4]。隨著生命科學(xué)相關(guān)學(xué)科的進(jìn)一步的發(fā)展，在農(nóng)業(yè)高校本科教學(xué)課程中，生物化學(xué)顯得愈加重要。那么，如何針對(duì)這門課程的研究前沿成果，在理論教學(xué)中進(jìn)行嘗試性融入，并在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中加以深化，已然成為教研人員應(yīng)該思考的重要方向[5]。
本文討論了如何將生物化學(xué)研究前沿成果融入到本科教學(xué)課程中，并在嘗試性融入后針對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行全面分析。力求在確保學(xué)生充分掌握核心基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，能夠了解、觸碰、掌握生命科學(xué)相關(guān)新理論技術(shù)的研究成果，從而提高生物化學(xué)課程的“含金量”，提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，更好地達(dá)到本科生物化學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)效果。
2生物化學(xué)研究前沿簡(jiǎn)介
2.1生物化學(xué)研究史
人們普遍認(rèn)為現(xiàn)代生命科學(xué)研究系統(tǒng)的建立始于16世紀(jì)。在那時(shí)人們就開始對(duì)生命現(xiàn)象進(jìn)行觀察和實(shí)驗(yàn)，建立了以生命為對(duì)象的相關(guān)生物分支學(xué)科，并逐漸形成一個(gè)龐大的生命科學(xué)體系。19世紀(jì)前后，遺傳學(xué)的建立推動(dòng)了生物化學(xué)的發(fā)展。時(shí)至20世紀(jì)中葉，圍繞著能量和生物大分子物質(zhì)代謝的研究，發(fā)現(xiàn)了生物以三磷酸循環(huán)(TCA循環(huán))為樞紐的有著復(fù)雜循環(huán)結(jié)構(gòu)的代謝途徑，和以電子傳遞鏈系統(tǒng)及氧化磷酸化為中心的生物能量獲取、利用的基本方式，使生物化學(xué)進(jìn)入了發(fā)展的“快車道”，并為下游分子生物學(xué)等相關(guān)學(xué)科的出現(xiàn)及發(fā)展提供了重要支撐。
遺傳學(xué)的研究預(yù)示了生物遺傳物質(zhì)的存在，而DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)和對(duì)生物中心法則的探究使人們了解了生命運(yùn)作的基礎(chǔ)框架與世代更替之間的神秘關(guān)聯(lián)。從此，以基因組成、基因表達(dá)和遺傳調(diào)控為核心的生物化學(xué)相關(guān)研究方法迅速深入到了與生命科學(xué)相關(guān)的各個(gè)研究領(lǐng)域，極大地推動(dòng)了生命科學(xué)的發(fā)展。
2.2部分生物化學(xué)前沿方向
生物化學(xué)與人類生活的許多方面都有著非常密切的關(guān)系。其作為一門基礎(chǔ)科學(xué)，傳統(tǒng)上一直是農(nóng)學(xué)和醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)，涉及種植、畜牧、醫(yī)療、制藥等多個(gè)方面。隨著生物化學(xué)理論與方法的不斷發(fā)展，它的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。目前，生物化學(xué)的影響已突破上述傳統(tǒng)領(lǐng)域，擴(kuò)展到食品、化工、環(huán)境保護(hù)、能源和冶金工業(yè)等方方面面。
2.2.1合成生物學(xué)概念
合成生物學(xué)是在生物化學(xué)分支下剛剛出現(xiàn)的新興學(xué)科。近些年來物質(zhì)的生物合成相關(guān)研究進(jìn)展較快。與傳統(tǒng)生物學(xué)通過解剖生命體以研究其內(nèi)在構(gòu)造的辦法不同，合成生物學(xué)的研究方向與其完全相反，它是在生物化學(xué)的基礎(chǔ)上從最基本的要素開始一步步建造“零部件”。這與基因工程學(xué)科把一個(gè)物種的基因改變并轉(zhuǎn)移至新物種的作法有著本質(zhì)不同，合成生物學(xué)的目的是如何建立人工生物反應(yīng)系統(tǒng)(ArtificialBiosystem)，讓它們像集成電路板一樣運(yùn)行。
2009年由Chen等[6]發(fā)表在Nature上關(guān)于烷型萜烯(Eudesmaneterpenes)合成文章中使用合成生物學(xué)的概念。Mendoza等[7]在2012年的研究中也進(jìn)行過實(shí)踐。
2.2.2異相催化概念
異相催化又叫做接觸催化或多相催化，指將催化劑和反應(yīng)物置于不同的相中，在催化劑界面發(fā)生的催化反應(yīng)[8]。在異相催化中最重要的是使用固體催化劑，反應(yīng)物為液相或氣相。催化反應(yīng)在兩相間的界面上發(fā)生，例如氨的合成和氧化、烷烴脫氫成烯烴、石油裂化和重整等，均屬于異相催化過程。一般通過直接使用多相催化劑而在反應(yīng)結(jié)束后可以分離底物產(chǎn)物混合物與催化劑本身，或者利用均相催化劑多相化(例如吸附、固載、鍵合于高分子樹脂鏈、水-有機(jī)兩相反應(yīng)等)的方法實(shí)現(xiàn)催化劑的無痕回收與循環(huán)利用，有效降低工業(yè)化生產(chǎn)的成本[9]。這些新研究成果與傳統(tǒng)生物化學(xué)課程中所提到的酶催化雖然有相通之處，但也存在較大差別。
2.2.3CRISPR/Cas9技術(shù)
大多數(shù)的人類遺傳病都是由點(diǎn)突變——DNA序列中單個(gè)堿基錯(cuò)誤所引起。然而，人們普遍認(rèn)知的基因組編輯方法卻無法高效地糾正細(xì)胞內(nèi)的這些突變，往往還會(huì)導(dǎo)致隨機(jī)核苷酸的插入或者缺失(indels)一類的副作用。2015年，哈佛大學(xué)的研究人員Dong等[10]通過改造CRISPER/Cas9技術(shù)解決了這些問題，構(gòu)建出了一種新型的“堿基編輯器”。
可以在人類或者小鼠細(xì)胞中以低出錯(cuò)率永久且高效地將堿基中的胞嘧啶(C)轉(zhuǎn)換成尿嘧啶(U)，相關(guān)研究成果發(fā)表在《Nature》國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊上。此系統(tǒng)的工作原理是crRNA(CRISPR-derivedRNA)通過堿基配對(duì)與tracrRNA(trans-activatingRNA)結(jié)合形成tracrRNA/crRNA復(fù)合物，這個(gè)復(fù)合物可引導(dǎo)核酸酶Cas9蛋白在與crRNA配對(duì)的序列靶位點(diǎn)剪切雙鏈DNA。通過人工特異性設(shè)計(jì)這兩種RNA，可以得到具有引導(dǎo)作用的sgRNA(singleguideRNA)，進(jìn)而達(dá)到引導(dǎo)Cas9對(duì)DNA的定點(diǎn)靶向切割的目的[11]。
3融入生物化學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)
3.1融入理論教學(xué)
3.1.1教師直接講授
由于生物化學(xué)在下游多學(xué)科中具有基礎(chǔ)性地位，目前大部分本科院校普遍重視理論課程的教學(xué)工作。而教學(xué)內(nèi)容是使學(xué)生掌握一門課程的基礎(chǔ)，優(yōu)質(zhì)的教學(xué)內(nèi)容有助于學(xué)生理解抽象復(fù)雜的理論知識(shí)，同時(shí)也有助于培養(yǎng)學(xué)生良好的邏輯思維能力和創(chuàng)新意識(shí)[12]。但是傳統(tǒng)一成不變的授課內(nèi)容較為枯燥，很難激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易出現(xiàn)懈怠情緒。
近些年來，生物化學(xué)相關(guān)研究發(fā)展日新月異，新知識(shí)、新技術(shù)、新成果集中體現(xiàn)，層出不窮。如果只局限于原有的教學(xué)內(nèi)容，很難獲得期望的教學(xué)效果，也很難接近國(guó)際知名大學(xué)的教育水平[13]。因此，在理論教學(xué)中，我們嘗試將生物化學(xué)前沿研究?jī)?nèi)容融入理論教學(xué)之中。在以往的研究中，筆者從事的課題研究?jī)?nèi)容是“小麥真菌性病害相關(guān)基因的挖掘研究”。
課題組應(yīng)用VIGS技術(shù)成功地對(duì)小麥抗病相關(guān)基因進(jìn)行了病毒介導(dǎo)的基因沉默，探索了小麥抗病的分子調(diào)控機(jī)制。因此，在理論教學(xué)中，向?qū)W生講解介紹植物基因組學(xué)、特定核酸分子探針設(shè)計(jì)、病毒介導(dǎo)基因沉默過程等相關(guān)知識(shí)。小麥基因組不同于相關(guān)研究中的模式植物擬南芥，它是一種6倍體經(jīng)濟(jì)作物。
首先利用RNA-Seq或GWAS等相關(guān)生物信息學(xué)技術(shù)初步篩選小麥抗病響應(yīng)基因是思考的第一步，然后針對(duì)特定的靶標(biāo)基因進(jìn)行核酸分子探針設(shè)計(jì)，再進(jìn)行后續(xù)VIGS病毒介導(dǎo)基因沉默及驗(yàn)證等工作[14]。在核酸這一章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容中，可較為準(zhǔn)確地進(jìn)行融入。另外，在講授RNA的功能時(shí)，可介紹RNAi的相關(guān)新知識(shí)，讓學(xué)生了解并掌握RNAi這種新技術(shù)在近幾年是如何發(fā)展起來的，且是如何干擾目的基因表達(dá)的，這也是在傳統(tǒng)理論功能之外發(fā)現(xiàn)的RNA所具有的一種新功能[15]。在進(jìn)行蛋白質(zhì)合成這一章節(jié)教學(xué)時(shí)，介紹講解以基因組學(xué)為前提的蛋白質(zhì)組學(xué)的新研究。
基因組是指生命體、病毒或細(xì)胞器之中包含的全部遺傳物質(zhì)。而在真核生物中，基因組是指一套完整的染色體DNA。基因組學(xué)相關(guān)內(nèi)容主要目的是應(yīng)用DNA制圖、高通量測(cè)序及計(jì)算機(jī)大數(shù)據(jù)識(shí)別分析等新技術(shù)手段，解析生命體中全部基因組的結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)[16]。蛋白質(zhì)組學(xué)則是研究蛋白質(zhì)在時(shí)間和空間中的表達(dá)情況，也是近幾年生物化學(xué)相關(guān)研究前沿[17]。在蛋白質(zhì)從頭合成相關(guān)教學(xué)章節(jié)中講授研究熱點(diǎn)，可以顯著激發(fā)學(xué)生們對(duì)生物化學(xué)這門學(xué)科，甚至生命科學(xué)相關(guān)科學(xué)研究的興趣和熱情。
3.1.2利用學(xué)生翻轉(zhuǎn)課堂
近些年來，“翻轉(zhuǎn)課堂”已經(jīng)成為國(guó)外日漸流行的創(chuàng)新式教學(xué)方法，翻轉(zhuǎn)課堂的概念于2012年進(jìn)入我國(guó)，目前已經(jīng)在醫(yī)學(xué)、微生物學(xué)及免疫學(xué)等課程教學(xué)中廣泛開展[18]。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過程中，教師的角色由主講人轉(zhuǎn)變成為了課堂的引導(dǎo)者和聆聽者，能夠和學(xué)生們共同參與到學(xué)習(xí)中。這為學(xué)生提供更多思考和交流空間的同時(shí)，也拉近了教師與學(xué)生之間的距離。
教師從知識(shí)海洋中的一名舵手，轉(zhuǎn)變成為了真正的燈塔，而這艘知識(shí)的大船，則由學(xué)生自己親手開動(dòng)，掌握方向。教師在學(xué)生迷茫時(shí)給予及時(shí)的指導(dǎo)和幫助，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思維的能力，從而全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，讓學(xué)生成為提問者和主導(dǎo)者[19]。筆者設(shè)計(jì)的翻轉(zhuǎn)課堂分為課前和課堂兩個(gè)循序漸進(jìn)的階段。
例如在核酸和蛋白質(zhì)相關(guān)章節(jié)中的課前準(zhǔn)備階段，學(xué)生查找資料并搜尋相關(guān)CRISPR/Cas9技術(shù)最新前沿研究成果，結(jié)合課程理論相關(guān)知識(shí)進(jìn)行闡述解析。CRISPR/Cas9基因組編輯方法一直依賴于被稱作同源介導(dǎo)修復(fù)(Homology-directedrepair,HDR)的細(xì)胞基質(zhì)，而DNA雙鏈斷裂可以出發(fā)HDR。相關(guān)研究人員提供給細(xì)胞一個(gè)包含所需序列的模板，用Cas9酶蛋白造成靶向雙鏈斷裂，隨后等待著HDR是否能夠整合進(jìn)這一模板重新連接DNA鏈。
但是這種方法效率比較低，且往往會(huì)以隨機(jī)核苷酸插入或者缺失形式在斷裂點(diǎn)周圍導(dǎo)入一些新的錯(cuò)配，使之無法適用于治療糾正點(diǎn)突變。基于這樣的結(jié)果，研究人員將Cas9的一部分失活，使之無法造成雙鍵的斷裂。隨后將Cas9與胞苷脫氨酶連接到一起，無需切割DNA胞苷脫氨酶就能夠直接催化堿基C轉(zhuǎn)換成為U。而將這種自動(dòng)化的系統(tǒng)放入到細(xì)胞內(nèi)則可以在靶位點(diǎn)處造成堿基對(duì)錯(cuò)配，使靶DNA上出現(xiàn)新導(dǎo)入的堿基U，而反義鏈上仍為原始的堿基G。
而這樣會(huì)觸發(fā)細(xì)胞自身的錯(cuò)配修復(fù)機(jī)制，從而靶向修復(fù)人們不想要的DNA鏈[20]。通過這次翻轉(zhuǎn)課堂，學(xué)生們更好地掌握了生物化學(xué)教學(xué)課程中的核心重點(diǎn)內(nèi)容“中心法則”，并使自己的邏輯思維進(jìn)一步延伸，觸及到了學(xué)科前沿?zé)狳c(diǎn)研究，可將核酸與蛋白質(zhì)相關(guān)章節(jié)內(nèi)容掌握得更加牢固。
3.2融入實(shí)驗(yàn)課堂
生物化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)課程是對(duì)理論教學(xué)的復(fù)習(xí)和強(qiáng)化。需要教師及時(shí)把握學(xué)科熱點(diǎn)研究前沿，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行不斷更新。只有這樣，才能使學(xué)生了解現(xiàn)代生物化學(xué)學(xué)科發(fā)展的方向，并增強(qiáng)學(xué)生對(duì)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的興趣和關(guān)注度，有助于提高學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)欲望和動(dòng)手操作能力。生物催化是生物化學(xué)學(xué)科的重點(diǎn)內(nèi)容，然而在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中關(guān)于催化方面的內(nèi)容多以酶蛋白作為主要實(shí)驗(yàn)材料，異相催化的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及較少。
我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)過程中設(shè)計(jì)實(shí)施了以異相催化為主的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)，在與傳統(tǒng)酶蛋白催化實(shí)驗(yàn)的對(duì)比中，讓學(xué)生了解到生物化學(xué)學(xué)科發(fā)展研究的前沿。例如“雙氧水的異相催化分解”實(shí)驗(yàn)。利用土壤和地表水體中廣泛存在的氧化鐵作為催化劑，在接近中性的環(huán)境下催化分解H2O2，使其分解產(chǎn)生的羥基自由基并帶有強(qiáng)氧化性，這可以使很多有機(jī)污染物發(fā)生降解轉(zhuǎn)化，具有非常高的理論研究?jī)r(jià)值[21]。這種反應(yīng)系統(tǒng)常在環(huán)境化學(xué)等領(lǐng)域用來處理有機(jī)污染的廢水。
將H2O2的異相催化分解實(shí)驗(yàn)引入生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。第一，催化劑的合成方法簡(jiǎn)單，催化分解H2O2反應(yīng)實(shí)驗(yàn)無需使用昂貴的儀器設(shè)備，并且表征還可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。如果實(shí)驗(yàn)條件不允許，即使不做任何表征也不會(huì)影響后續(xù)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果的處理。第二，實(shí)驗(yàn)得到的信息較為豐富。不僅測(cè)得了反應(yīng)速率常數(shù)和活化能等基本動(dòng)力學(xué)參數(shù)，還可以從催化機(jī)理與具體實(shí)驗(yàn)操作步驟方面等與傳統(tǒng)生物化學(xué)酶蛋白催化實(shí)驗(yàn)做對(duì)比。
最后，這種反應(yīng)體系與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系非常緊密。通過這樣的實(shí)驗(yàn)不僅能讓學(xué)生初步了解生物化學(xué)前沿?zé)狳c(diǎn)研究?jī)?nèi)容，掌握異相催化的基本知識(shí)，而且其靈活的實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置還有利于發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，特別是創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力。除此之外，安排學(xué)生參與進(jìn)入準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)和預(yù)實(shí)驗(yàn)階段，提高學(xué)生的參與感和獲得感，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，使實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作能力進(jìn)一步提升，可以使實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果得到明顯提升。
4融入后的教學(xué)效果
4.1理論課程教學(xué)中學(xué)生興趣高漲
生物化學(xué)課程內(nèi)容覆蓋全面、知識(shí)點(diǎn)繁雜。需要記憶的內(nèi)容較多，很多學(xué)生對(duì)這門課程興趣不高。在理論教學(xué)課程中，我們根據(jù)重點(diǎn)章節(jié)的特點(diǎn)，將相關(guān)前沿研究成果融入有趣的科研故事進(jìn)行講授，并在課堂上利用啟發(fā)及互動(dòng)等方法與同學(xué)們進(jìn)行交流，更好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。由于生物化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和人們的日常生活密切相關(guān)，且一些前沿研究成果可以延伸到實(shí)際應(yīng)用方面。所以在理論教學(xué)過程中，充分結(jié)合了實(shí)際應(yīng)用問題的前沿?zé)狳c(diǎn)研究對(duì)學(xué)生們來說具有極大的吸引力。
在課前預(yù)先提出與所講內(nèi)容相關(guān)的科學(xué)問題，讓學(xué)生帶著問題有針對(duì)性地聽課、思考，學(xué)生們主動(dòng)地參與到教學(xué)中來，既豐富了學(xué)生們對(duì)生物化學(xué)這門課程學(xué)習(xí)的興趣點(diǎn)，又增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，取得了更好的教學(xué)效果。例如，一些同學(xué)在課程學(xué)習(xí)總結(jié)中寫道：“這學(xué)期的生物化學(xué)是我們最喜歡上的課程之一，因?yàn)槔蠋熃?jīng)常讓大家討論一些目前的前沿研究熱點(diǎn)問題，這些問題與教科書的理論知識(shí)也是環(huán)環(huán)相扣的。
老師讓我們首先進(jìn)行小組討論，把自己的見解與看法說出來，得出我們小組最終的討論意見。然后，老師又給我們一個(gè)展示自己的機(jī)會(huì)，在課堂上讓同學(xué)們將討論結(jié)果進(jìn)行匯報(bào)，全班同學(xué)都會(huì)積極響應(yīng)，對(duì)于其他小組提出的而自己不太明白的問題進(jìn)行請(qǐng)教、質(zhì)疑，大家群策群力，共同面對(duì)、思考、解決這些問題。在這個(gè)過程中，學(xué)生們真正的參與其中，得到了學(xué)習(xí)的快樂。而每一次前沿研究成果地討論，都給我留下了極其深刻的印象，讓我真正感受到了思考、質(zhì)疑、交換、解答的學(xué)習(xí)魅力，讓我和同學(xué)們?cè)谒枷虢涣髦姓业搅嗽S多靈感，碰撞出了很多火花。”
4.2實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中學(xué)生積極主動(dòng)
“學(xué)起于思，思源于疑”。在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過程中加入前沿研究?jī)?nèi)容，著重培養(yǎng)學(xué)生們的思考能力。同時(shí)，在課堂中多進(jìn)行啟發(fā)式提問，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。一項(xiàng)學(xué)科前沿研究成果的背后，都有怎樣的成功元素作為支撐?又如何使學(xué)生們?cè)谡莆障嚓P(guān)專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)他們的科技創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)精神，這是實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中必須解決的一個(gè)重要問題[4]。
科學(xué)研究中的重大發(fā)現(xiàn)或重要實(shí)驗(yàn)進(jìn)展，不僅給學(xué)生講授最終的結(jié)果和意義，還要重點(diǎn)使學(xué)生們了解一個(gè)新現(xiàn)象、一種新理論或者創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的發(fā)現(xiàn)過程。在過程中強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵問題，新穎的實(shí)驗(yàn)構(gòu)思和巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，使學(xué)生們不僅“知其然”，更重要的是“知其所以然”[22]。例如，CRISPR/Cas9全新基因編輯系統(tǒng)的原理是：cr-RNA(CRISPR-derivedRNA)通過堿基配對(duì)與tracrRNA(trans-activatingRNA)相結(jié)合，從而形成tracrRNA/cr-RNA復(fù)合物，此復(fù)合物可引導(dǎo)核酸酶Cas9蛋白在與cr-RNA配對(duì)的序列靶位點(diǎn)對(duì)雙鏈DNA進(jìn)行剪切。那么，通過人工設(shè)計(jì)這兩種RNA，可以定向改造形成具有引導(dǎo)作用的sgRNA(singleguideRNA)，用來引導(dǎo)Cas9對(duì)DNA的精準(zhǔn)切割。
因此，Cas9能在任何dsDNA序列處帶來任何融合蛋白及RNA，這為生物化學(xué)的相關(guān)研究帶來了巨大改變。而在生物化學(xué)的實(shí)驗(yàn)課程中，我們將醋酸纖維膜電泳分離核苷酸、花菜中的DNA分離提取及定量測(cè)定及酶的特性等常規(guī)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講授的同時(shí)，引入CRISPR/Cas9基因編輯的概念，使同學(xué)們將理論知識(shí)與前沿研究熱點(diǎn)聯(lián)合起來，在實(shí)驗(yàn)思路及原理方面，掌握了前沿?zé)狳c(diǎn)研究?jī)?nèi)容，得到了全新的思路啟發(fā)。在幾個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，同學(xué)們?cè)O(shè)想以后的研究生活中，如何去操作CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)，來為自己感興趣的生命科學(xué)領(lǐng)域做些自己的貢獻(xiàn)。開心、活躍、鉆研、好學(xué)的學(xué)術(shù)氛圍，貫穿整個(gè)學(xué)期的實(shí)驗(yàn)課程。
5結(jié)語
通過在生物化學(xué)理論授課和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入前沿研究?jī)?nèi)容，教學(xué)質(zhì)量得到了明顯提升，不僅使學(xué)生掌握了基礎(chǔ)知識(shí)、開拓了科學(xué)視野，還系統(tǒng)地提升了學(xué)生的思維能力，培養(yǎng)了學(xué)生將實(shí)踐動(dòng)手和前沿創(chuàng)新相結(jié)合的能力，提高了學(xué)生的積極性，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。綜上所述,談及教學(xué)改革的種種嘗試，教學(xué)理念的創(chuàng)新是關(guān)鍵，教學(xué)方法的改革是根本，與學(xué)生們的心靈溝通是保障。在將生物化學(xué)學(xué)科前沿研究成果融入理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師們應(yīng)當(dāng)不斷地探索、思考、總結(jié)和研究，摸索出一套適應(yīng)本學(xué)科特點(diǎn)的教學(xué)方法，“路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索”。
綜上所述，根據(jù)生物化學(xué)教材特點(diǎn)和教學(xué)內(nèi)容的需要，適當(dāng)?shù)貙W(xué)科前沿研究成果融入理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并加以解析，既有利于將教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)系統(tǒng)化、簡(jiǎn)明化，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力;同時(shí)，也有利于學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的記憶和思考，從而達(dá)到良好的教學(xué)效果[23]。
參考文獻(xiàn)
[1]王鏡巖,朱圣庚,徐長(zhǎng)法.生物化學(xué)[M].第三版.北京:高等教育出版社,2002.
[2]曹云英.論如何提高生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量[J].吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào),2004(2):81-82.
[3]梁琍,冉輝.以科研促進(jìn)生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)探索[J].教育教學(xué)論壇,2013(34):269-270.
[4]李科友,朱海蘭.創(chuàng)新理念,培養(yǎng)能力——生物化學(xué)教學(xué)之體會(huì)[J].微生物學(xué)通報(bào),2011,38(2):250-255.
[5]向玉勇.提高新建本科院校生物化學(xué)教學(xué)效果的方法探討[J].滁州學(xué)院學(xué)報(bào),2009,11(3).
[6]ChenK,BaranPS.Totalsynthesisofeudesmaneter-penesbysite-selectiveC-Hoxidations[J].Nature,2009,459(7248):824-828.
[7]MendozaA,IshiharaY,BaranPS.Scalableenantioselectivetotalsynthesisoftaxanes[J].NatureChemistry,2011,4(1):21.
[8]徐維林.單分子異相催化的最新研究進(jìn)展[C].中國(guó)化學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)第5分會(huì)場(chǎng),2012.
[9]秦文婷,周全,潘虎.固體堿催化制備生物柴油的最新研究進(jìn)展[J].廣州化工,2014(11):22-24.
