结构生物学在本科教育中教学方法的探讨与思考.docx

结构生物学在本科教育中教学方法的探讨与思考关键词：结构生物学；教学方法；本科教育一、结构生物学的研究范围结构生物学是以生物大分子特定空间结构、结构的特定运动与生物学功能的关系为基础，来阐明生命现象及其应用的科学。主要研究对象是以蛋白质和核酸为主的生物大分子的空间结构及相互作用关系，并且通过对大分子结构的研究进而阐明生物大分子行使功能的分子机理。传统的结构生物学课程是以某-射线晶体学和核磁共振波谱学为主要教学内容，着重于介绍研究结构生物学的方法和原理，偏重于数学和物理学基础，是一门针对研究生的高级课程。近些年来，随着电子显微镜三维重构技术的迅速发展，结构生物学的教学内容又有了一定的扩充。但从教学的角度而言，还是着重于研究方法和原理的讲授。二、开展大学本科阶段结构生物学课程的重要性近年来，结构生物学更是到了一个飞速发展的时期。主要有两个原因：一是目前生物学研究更加细致，学科之间的交叉性更强，更加倾向于分子水平上机理机制的研究。结构生物学作为一门研究生物大分子结构和功能关系的学科，自然成为了一门所有生物学科都需要使用到的基础性学科，许多生物学，医学领域的研究工作都需要研究结构生物学，或者使用到结构生物学的研究背景；二是结构生物学已经成为药物研发中必不可少的一环。无论小分子药物的设计还是大分子多肽类药物及抗体药物的开发合成提取，都需要涉及到结构生物学的知识。因此，作为一名生物学专业的本科毕业生，无论是选择进一步研究生阶段的深造，还是选择进入生物学相关工作，掌握结构生物学的知识都是必须的。所以在生物学相关专业本科学习阶段，开展结构生物学课程的教学工作，是与时俱进，紧跟生物学发展趋势，培养更为优秀的人才的必要举措。三、本科结构生物学教学与传统结构生物学教学的区别（一）教学内容指导考虑到大学本科生所接触的基础课程相应较少，还处于生物学基础知识的储备过程中，所以针对大学本科生开展的结构生物學教学活动主要分为两部分：一部分为结构生物学的基础知识传授，主要介绍主要生物大分子（蛋白质；核酸）的高级结构，以及结构和功能的关系。生物大分子的结构与功能部分主要介绍两类重要的生物大分子蛋白质和核酸的空间结构。课程内容主要分为三部分：一是核酸（DNA；RNA）的高级结构，主要介绍核酸的基本组成单位核苷酸的种类和化学结构；DNA的双螺旋高级结构以及RNA的高级结构。二是蛋白质的组成及高级结构。主要介绍蛋白质的基本组成单位氨基酸的种类和化学结构，连接氨基酸的肽键以及蛋白质的四级空间结构。三是蛋白质结构与功能之间的关系以及蛋白质在体内高级结构的形成。结构生物学方法学部分主要介绍研究生物大分子结构的三种方法，即某-射线晶体衍射法；核磁共振法和冷冻电子显微镜三维重构法。考虑到大学本科的内容以及课时情况。方法学部分主要介绍每一种方法的大致原理，力求用实际的事例来解释书本中的原理公式，方便学生的学习。（二）与生化分子生物学等基础学科的区分生物化学以及分子生物学作为生物学专业的基础性学科，涉及的内容非常广泛，在某些基础内容方面会与结构生物学有重合的部分，比如蛋白质和核酸的组成和空间结构。所以结构生物学这些部分的课程定位成以生化分子生物学内容为基础之上的深入，即从结构的角度出发，用分子及原子相互作用的角度来阐述一些基本的生化分子生物学内容。此外，在结构生物学教学方面需要始终强调所学习内容的微观性。在学习生物学所有课程的内容，理解所有生物现象是需要寻根究底，探索其分子水平上的作用方式，用微观生命分子的本质来看待宏观的种种生物学现象。四、本科结构生物学教学方法的探索除了传统的书本和板书方式教授课程之外，结合结构生物学的特点，我们还使用了以下一些教学方法来促进学生学习的兴趣并巩固相关内容。（二）在教学过程中多举实例，理论结合实际。在介绍结构生物学基础内容的过程中，我们采取多举结构生物学研究实例的方法。目的是让学生了解课程的内容是和我们所有的日常生活密不可分的。其次也可以加深学生对于书本基础内容的认识，加深对于结构生物学知识的理解。此外，此种方法也可让学生意识到学习结构生物学的重要意义，切身体会到结构生物学知识是存在于我们生命活动中的方方面面的。（三）結构生物学方法学教学更加注重应用。传统结构生物学的方法学教学更加注重于算法，原理的介绍和推导。本科结构生物学在这一部分的教学工作采取偏重于实际运用的方法进行教授。即在教授结构生物学方法学原理之后，以真实的实验数据举例，教会学生采用相关软件使用这些方法，利用数据解析生物大分子的空间结构，不但让学生在实际操作中更好地理解原理，也能够掌握多种结构生物学的研究手段和方法。（四）众所周知，许多生命过程都涉及到很多复杂反应和大分子的相互作用，这些过程很难用语言和文字或者简单二维图画表示清楚，此外，一些方法学原理也同样难于用文字和公式阐明。针对这种情况，我们遇到相应知识点时，使用动画短片的形式帮助学生理解，往往晦涩难懂的描述通过动画的形式展示在学生的面前时，会有事半功倍的效果。（五）教学过程加入课后复习部分，以视屏的形式帮助学生复习。一门课程的学习不仅仅有上课的部分，还有下课预习复习的部分。结构生物学课程的课堂教学部分主要参照教学大纲，使用上述几点教学方式来完成。课程学习的课后部分主要是通过学生自主完成。为了使学生能够更好地领会课程内容，我们通过录制教学短片的方式帮助学生预习和复习。不同于上课的内容，教学短片的内容主要是围绕课程的一系列知识点开展，每一个短片只讲授一个知识点，这样的方式更具有针对性，学生可以根据自身的理解情况选择不同的知识点来进行课后学习。所以这种课后教学的方式将成为课堂教学的良好补充。六、总结