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分子生药学课程教学模式的探索论文

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2026-04-09 16:03:58    来源:    作者:xuling

摘要:分子生药学是一门新兴的前瞻性和交叉性学科,既要求教师具有多种交叉学科的知识背景,又要求学生具备多种课程的专业基础,授课难度和学习难度均较大。

  摘要:分子生药学是一门新兴的前瞻性和交叉性学科,既要求教师具有多种交叉学科的知识背景,又要求学生具备多种课程的专业基础,授课难度和学习难度均较大。同时,分子生药学涉及大量分子生物学理论、技术和方法,较为枯燥,需要学生锻炼实验技能。传统教学方法不利于教师和学生发挥积极性。根据分子生药学的学科特点和教学实践,文章探索以PBL教学、翻转课堂等方式为核心的启发式教学,并结合实验实践、虚拟仿真课堂等多种能培养学生兴趣,提高学生自学能力、动手能力和创新能力的创新性教学方法,以期为相关医药院校建立良好的分子生药学课程教学体系、培养高级专业人才提供参考。

  关键词:分子生药学;中药学;分子生物学;课程研究;教学创新;教学模式

  分子生药学是利用分子生物学技术研究中药资源和中药鉴定领域中药用植物的系统演化、种质资源鉴定和评价、濒危药用植物保护、生药鉴定、道地药材形成机制及活性成分生产的一门学科[1],是由多学科交叉形成的新兴学科。

  1学情分析

  分子生药学作为云南中医药大学中药学院(以下简称“学院”)中药学、中药资源与开发、中药栽培与鉴定等专业的基础课程,应用性较强,一般在大二、大三年级开设,与中药学、中药鉴定学、生药学、分子生物学、药用植物学、天然药物化学等课程具有密切联系[2]。该课程在黄璐琦院士提出的“中药分子鉴定是基础、道地药材形成分子机制是特色、应用合成生物学生产活性成分是前沿”[3]思想指导下,致力于培养在中药生产、检验、研发等领域从事中药资源合理开发利用与保护、药用植物栽培与引种、中药质量评价、中药材加工与养护及中药生产和经营等方面的现代化人才。分子生药学注重理论与实践的结合,力求突出基本理论、基本知识、基本技能,体现思想性、科学性、先进性、启发性、适用性,为学生知识、能力、素质协调发展创造条件。

  自1995年黄璐琦院士在《展望分子生物技术在生药学中的应用》一文中首次提出“分子生药学”概念,分子生药学发展仅约30年,学科发展历程较短,相关教学方法仍在不断摸索中[4]。分子生药学也是一门前瞻性学科,由生药学、分子生物学等数门课程融合衍生而成,涉及多个学科、多个方向,以及多种新技术和新方法,授课难度和学生接收难度均较大[5]。对于教师,需要有药用植物学、生药学、分子生物学等学科的知识背景;对于学生,在学习分子生药学课程前,要已学习药用植物学、中药鉴定学、生物化学等课程,并掌握药用植物分类、中药真伪鉴定、核酸结构、基因扩增技术(polymerase chain reaction,PCR)等基本知识。因此,教授和学习分子生药学课程,对于教师和学生的知识储备均提出巨大挑战。此外,分子生物学作为分子生药学的技术基础,原理复杂、知识抽象,授课时易让学生感到枯燥,尤其是对于没有扎实分子生物学基础的中药学专业学生,会显著降低其学习热情。

  传统教学以教师、教材及课堂为中心,重视课本讲授,认为教师是教学的主体,忽视学生的主动参与,不利于教师和学生积极性的发挥[6]。本文针对分子生药学传统教学存在的问题,结合学院开设分子生药学课程的教学经验,总结该课程在教学实践中不断探索的教学模式和教学创新,以期为推进分子生药学课程建设提供思路和方法。

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  2课程改革措施

  2.1探索PBL教学法在课程中的应用,激发学生兴趣

  问题驱动教学法(problem-based learning,PBL),又称“基于问题的教学方法”,以问题为导向,提前设定问题,引导学生自主学习,强调学生是学习的主体[7]。PBL教学法是一个注重理解问题和解决问题的学习过程,致力于克服传统教学被动接受知识的弊端,发挥学生主观能动性,让学生在自主寻找解决问题的方法的过程中学习知识和技能,有效提高学生自学、综合分析和独立思考问题的能力[8]。实践中,教师起引导作用,负责将教学内容拆分成不同问题,激发学生兴趣,让学生通过自学或查阅资料等方式寻找问题的答案[9];学生为主体,通过总结和讨论,理解问题,内化知识并提升能力,并在此基础上提出新的问题,继续寻找答案。在这一循环过程中,学生的专业知识和综合技能均得到显著提高。例如,在学习第二章“中药分子鉴定”时,课前,教师可推荐学生使用专业学术网站,如NCBI、万方等查阅文献资料;课上,教师先讲授脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)的基本技术原理和核糖核酸(ribonucleic acid,RNA)的基本技术原理,在学生理解和掌握技术原理和方法步骤后,提出如何利用分子鉴定技术对市面上的相似药材进行真伪鉴定,鼓励学生独立思考并找到问题的答案,在自主学习中深化学生对知识的理解和记忆,培养学生解决问题的能力。

  2.2探索使用翻转课堂,增强学生的参与性

  翻转课堂与PBL教学法相似,强调学生的主体地位,鼓励学生参与教学活动,培养学生的团队协作精神[10]。互联网的普及和计算机技术在教育领域的应用,使得翻转课堂教学模式变得可行[11]。学生可通过互联网使用优质教育资源,摆脱单一课堂授课模式[12];教师角色发生了变化,更关注理解学生的问题和引导学生运用知识。在翻转课堂教学活动中,教师会先选择一个知识点作为任务题目,让学生通过对教材的理解和查阅文献资料加深理解,制作视频和图片,并在课堂上给其他同学讲解。该过程培养了学生的归纳性思维、语言逻辑表达能力及讲课台风、仪态等综合素养,加深了学生对专业知识点的理解。例如,在学习PCR反应的理论内容时,教师可引导学生根据自己的学习理解(PCR反应是DNA复制的体外模拟实验,而DNA复制在理论知识部分已经学习)加上查阅文献资料,自主讲授这一知识点。在实施过程中,先按照3~5人分组,组内讨论试讲内容和多媒体制作;在试讲环节,按照原理、技术、应用及案例部分组织分节讲解,要求其他同学提出问题并讨论,教师再进行评教。这一参与式教学活动提高了学生的学习自主性和积极性,为教与学提供了一个新选择,在实验实践理论学习等情况下可选择使用。

  2.3增加实验实践课程课时,增强学生实验操作能力

  分子生药学的理论知识较为枯燥,且不具备直观性。例如,在学习第二章“中药分子鉴定”时,要求熟悉中药分子鉴定涉及的分子生物学基础知识,明确其概念与原理,并掌握药品标准中的中药分子鉴定方法。这需要学生学习DNA的提取和PCR实验操作的步骤和方法,并动手实践操作练习。对此,教师应结合学校科研条件及实验设备基础,在进行理论课讲授的同时,增加学生实验操作机会。通过对特异性PCR鉴定、PCR-RFLP鉴定、DNA条形码鉴定等实验操作过程的观察、学习和练习,让学生将理论知识和实践操作联系在一起,更直观地理解理论知识,学会和掌握基本实验操作技能,培养动手能力和科学思维能力。

  2.4使用虚拟仿真课堂,提高学习效率

  分子生药学课程应用性较强,涉及实验较多,除“中药分子鉴定”章节涉及一系列常用的分子鉴定技术,其他章节也涉及其他鉴定技术方法。例如,第三章“中药种质资源”会介绍一系列中药种质鉴定方法,如限制性内切酶片段长度多态性(restriction fragment length polymorphism,简称RFLP)、随机扩增多态DNA(random amplified polymorphic DNA,简称RAPD)和扩增片段长度多态性(amplified fragment length polymorphism,简称AFLP)分子标记技术,但因课时有限,并不能在实验课程中将所有分子技术和相应的实验方法一一展示,导致学生缺乏练习机会。对此,该部分内容可通过虚拟仿真课堂的形式,让学生沉浸式体验,提升学习兴趣和学习效率。

  2.5利用网络信息资源结合教学,提高学生兴趣

  目前,网络信息发达,可利用丰富的信息资源,展示图片和视频等,丰富课堂内容,使教学形式和内容更加多样化,吸引学生注意力,激发学生参与感,增强学习互动,提高教学质量。例如,第八章“中药活性成分的生物技术生产”内容包括细胞生产、生物转化、微生物发酵等,理论知识较多,学生以往接触较少,理解和学习难度较大。对此,可结合网络资源制作小视频,通过图文并茂、动静结合的方式,使学生更形象、直观地理解内容,提高学习兴趣。

  2.6结合行业案例和前沿动态,拓宽学生学习视野

  分子生药学强调利用分子生物学的技术和方法对中药资源进行研究。随着分子生物学技术迅速发展,分子生药学课程应结合前沿技术和行业动态,帮助学生拓宽研究思维和专业视野。例如,第四章“中药资源与功能基因组”会介绍基因组、转录组、蛋白组、代谢组等组学技术在中药资源中的应用。其中,基因组测序技术迅猛发展,从高通量测序到单分子实时测序技术,具有测序读长更长、精确度更高、用时更短等显著优势,推动基因组研究愈加成熟,同时中草药的基因组测序也得到相应发展。通过全基因组测序解析关键药效成分的生物合成途径,分子辅助育种实现了快速选育优良品种。自2010年公布首个中草药“丹参”基因组[13]以来,基因组测序在解析中草药的药用成分和适应性机制方面发挥了重要作用。2021年,通过三代测序技术组装染色体级别的高质量南方红豆杉参考基因组,解析了紫杉醇生物合成的遗传基础[14],加深了学生对紫杉醇生物合成途径及其遗传基础的理解,为紫杉醇生物合成途径的研究奠定了重要基础。在讲授该部分内容时,教师可为学生提供前沿的科研动态,提高学生学习兴趣,调动学生参与热情。

  3结语

  分子生药学课程知识具有交叉性和专业性,需要突破传统教学模式,多角度、多维度探索新型教学模式和方法,提升学生主体地位,深化学生对知识技能的掌握和理解。

参考文献

  [1]黄璐琦,肖培根,郭兰萍,等.分子生药学:一门新兴的边缘学科[J].中国科学(C辑:生命科学),2009,39(12):1101-1110.

  [2]黄璐琦.分子生药学[M].北京:北京医科大学出版社,2000.

  [3]黄璐琦.分子生药学栏目编者按[J].中国中药杂志,2017,42(2):203-204.

  [4]黄璐琦.展望分子生物技术在生药学中的应用[J].中国中药杂志,1995(11):643-645,702.

  [5]杨美青,杜燕.浅谈分子生药学教学方法[J].课程教育研究,2016(28):241-242.

  [6]王鑫.论Mooc对传统“三中心”教育模式的冲击[J].教育现代化,2016,3(30):134-135.

  [7]BLAYNEY N.Problem-based learning:A new approach in medical education[J].In Practice,2003,25(2):101-106.

  [8]李汉兵,齐敏友,孙国君,等.“基于问题的学习”教学法在药学类专业生理学教学中的应用[J].中国高等医学教育,2009(6):71-72.

  [9]娄立娟,杨剑,刘晓兰,等.SPL、PB L与思维导图在中药学教学中的应用与研究[J].中国中医药现代远程教育,2020,18(18):160-163.

  [10]刘钊,王宪云,宋军娜,等.基于PBL的翻转课堂模式在分子生药学教学中的应用[J].广州化工,2018,46(13):148-149.

  [11]梁为.基于游戏的翻转课堂环境构建[J].教育信息技术,2013(4):12-15.

  [12]龙晶晶.翻转课堂研究综述[J].北京科技大学学报(社会科学版),2016,32(6):113-118.

  [13]兼葭.双轮驱动:开启中药基因时代——广药集团成功绘出丹参基因组框架图[J].广东科技,2011,20(23):25-27.

  [14]CHENG J,WANG X,LIU X,et al.Chromosome-level genome of Himalayan yew provides insights into the origin and evolution of the paclitaxel biosynthetic pathway[J].Molecular Plant,2021,14(7):1199-1209.