茶學碩士研究生分子生物學課程設計

瞿嬌嬌 曹威 鄒曉 周葉鳴

摘 要： 隨著分子生物學在各個學科之間的廣泛應用，其基本理論及操作技術已經成為茶科學研究中必不可少的方法之一，如茶樹種質資源研究、茶樹植物保護、茶葉加工及功能成分保健機理研究等各領域。為使茶學碩士研究生更系統地掌握分子生物學理論和方法，能熟練地將分子技術應用于具體的科研試驗，以貴州大學茶學院茶學碩士點為例，針對當前開設的分子生物學課程中普遍存在的理論課程結構體系松散、與茶產業應用聯系不緊密、實驗課程比例嚴重不足等實際問題，有針對性地開展課程的教學內容改革探索?；A理論知識部分，通過基礎知識結構重組、設置主題教學、小組自主學習等靈活的教學方式吸引學生的學習興趣，逐步夯實學生的理論基礎知識。圍繞分子生物學在茶葉生產、加工等方面的具體應用，突出實驗教學內容和實踐項目設計，注重學生知識運用和創新能力的培養。通過多方面的課程改革措施來綜合提升該課程的教學質量和效果，促進茶學碩士培養的高質量發展。

關鍵詞：茶學；分子生物學；課程設計；教學改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1795（2024）01-0137-05

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.01.024

0 引言

20 世紀中期以來，分子生物學正在各個學科之間快速廣泛滲透，相互促進，不斷深入和發展，從微觀尺度、分子水平和細胞水平等不同層次深入探索各種生物學現象，為生物的起源和發展研究提供了有力工具[1]。茶學也不例外，隨著科學技術的進步及農業可持續性發展的需要，茶樹分子生物學顯現出越來越強的支撐作用[2-3]。目前，茶樹分子生物學研究已成為茶學研究中最活躍和進展最快的一個領域[4]。如利用分子技術構建茶樹育種的新技術平臺、充分挖掘豐富的優異茶樹種質資源、研究茶樹抗性特性、分析茶樹功能基因的作用機理、闡明茶葉和人類健康的關系等。這些研究是提升茶產業核心競爭力、促進茶產業結構高質量發展的必要前提。目前，分子生物學理論和技術的進展日新月異，這也為茶學在茶樹品種的篩選鑒定、生產、機理研究和綠色防控等方面帶來新的發展契機。因此，分子生物學課程被很多高等院校的園藝學、林學及茶學等相關專業列為基礎課程，對學生從事科學研究、創新創業等工作具有顯著的支撐和促進作用[5]。

研究生教育是茶學教育體系中最高層次的教育，是茶學創新體系中最重要的創新執行主體[6]。但隨著近年來我國研究生招生教育規模的不斷擴大，使得茶學研究生的生源更廣，不同學科交叉、專業背景不同造成了研究生的基礎水平參差不齊；加之研究生的培養方案沒有針對性，制約著高質量茶學研究生教育的發展[7]。目前國內外高校開設的茶學研究生培育方案中，分子生物學課程或植物分子生物學課程通常是作為學位課程設置的，但只是通識性常規教學，沒有突出茶學專業特色和學科特點。如貴州大學的茶學碩士點包含3 個專業：園藝學、農藝與種業及生物與醫藥，開設的分子學課程為現代分子生物學課程，教學大綱參照生物學專業進行編制，共54 個學時、3 個學分。這也導致了課程內容較為艱深復雜、與茶學專業相關性較少，基礎薄弱的學生經常反饋理解困難或是與實際應用聯系不緊密。同時，實踐教學僅開展前沿文獻解讀，并沒有設置開放實驗課程及茶學研究的相關科研訓練項目，這使得學生進入研二學習后，其科研內容涉及分子生物學課程時不能很好地根據具體的選題內容來制定合理的實驗方案并予以執行，經常在論文開題環節中出現分子方法和技術的常識性錯誤。主要原因是由于分子生物學課程沒有達到教學目標。另一方面，為適應茶產業的快速發展，茶學碩士研究生人才培養質量的要求也向創新創業型的高級專業人才轉變[8]。因此，現行的茶學分子生物學課程急需進行調整和改革，從而提升教學質量和學生綜合素質，以滿足新形勢下茶產業對人才知識和能力的客觀需求。

為了凸顯分子生物學課程在茶生產過程中的實際應用作用，打造茶學碩士研究生的特色課程，將分子生物學基礎知識與茶科學研究的相關內容進行創新融合，從2020 級開始設計貴州大學茶學碩士研究生的現代分子生物學課程方案和實驗項目。通過課程改革，希望培養學生扎實的分子生物學理論基礎、熟練掌握相關實驗技能，從而對分子生物學與茶產業之間的關聯及在該學科中的創新應用有更深入地認識，培養解決實際問題的能力和創新思維。

1 課程存在問題

1.1 與學科專業聯系不強

根據教學大綱，目前分子生物學課程使用的主要參考教材是朱玉賢主編的《現代分子生物學》（第5 版）[8]。教材內容對染色體結構、DNA 復制形式與特點、DNA 轉座、遺傳密碼的破譯、蛋白質合成和運轉、基因表達調控原理、癌癥與癌基因活化、癌癥主要現代療法、人類免疫缺陷病毒分子機制及基因組與比較基因組學等現代分子生物學中的重大問題作了全面系統的分析；側重點及案例分析均是以微生物、動物或人為主，與茶學關聯極少，學生學習時往往找不到落腳點。另外，分子生物學課程知識點較多、過程比較抽象，知識點相對精深而且容易混淆；加之很多學生在本科階段并未選修分子生物學，前期基礎較薄弱[9]。因此，僅參考生物學方向的分子生物學教材，沒有根據茶學研究特色重新對教學內容進行大綱編制和課程內容重組，會使課程結構變得松散而艱深（如真核生物基因表達的調控），調動不了學生的積極性，導致教師花了大力氣去講授，但學生把握不了知識框架和重點，將知識點進行實踐應用比較困難。

1.2 實踐教學占比不足

分子生物學課程是一門實踐操作性極強的學科，故課程還應該包含有系列配套的分子實驗教學。但目前茶學院設置的分子生物學課程的常規教學模式主要是以理論教學為主，實踐教學比例相對不足。課程設計缺乏與茶學相關的核心實踐內容的綜合設計、案例解析中知識的擴展延伸沒有體現高階性等。如隨著研究生規模的擴大，茶學研究生招生跨學科、跨專業現象普遍[10]。盡管跨學科的人才具有交叉的知識背景，知識面更寬泛，但對于分子生物學相關知識體系的掌握相對欠缺，特別是茶學的基礎知識更是薄弱。因此，很有必要增加實踐教學的比例。

目前分子生物學技術主要應用于茶學的熱點方向：探討茶樹特別是新梢中特征性次級代謝產物的合成代謝途徑、功能結構及在茶葉加工及貯藏過程中的轉化規律；茶樹基因組、特異性茶樹種質資源代謝組、茶葉加工過程代謝譜及茶葉品質功能基因挖掘等領域[11-13]。在相關的理論章節和實驗設計過程中，可先系統講授基礎知識，再與學生各自導師相關的科研工作相結合，可以針對性地引導學生了解目標領域的研究概況及所涉及的分子生物學技術。另外，通過有針對性的實驗設計和實施，學生既能加深對基礎知識的理解，掌握后期論文實施所需相關的分子生物學技術，同時進一步明確分子生物學在茶產業中的具體運用。這樣的課程設置既拓展了學科領域的發展動向，又使得與專業知識之間的關聯更加順暢。

2 課程改革主要內容

2.1 課程定位

通過課程學習，使學生掌握系統的現代分子生物學知識及技術體系、分子生物學研究思路和方法，以及學科整體發展趨勢，加強學習過程管理和學生創新能力的培養。為使學生快速開展科研工作，在著力構建學生的分子生物學基礎理論知識體系的同時，還應將分子生物學的經典理論和前沿進展融入茶學專業，合理引入實際科研案例進行教學，保證學生所學知識與茶學的關聯性，著重培養學生的創新意識和跨學科應用理念。除此之外，還應將分子生物學在茶葉深加工與生物活性、茶葉生物化學、茶樹生理生態和病蟲害研究等方面發揮的作用作為教學主線貫穿整個教學環節，加強知識體系的邏輯構建。教學模式上突出學生的自主學習，以學生為主體，加重實踐教學模塊的比例，靈活利用導師引導學習、突出模塊化學習及個性化學習方案的制定等先進教學方法，著力提高學生個體學習的側重點，充分調動學生的積極主動性，從而提高學習效率[14]。

2.2 教學內容重組

遵循研究生系統知識體系的構建和創新能力培養的規律，根據實際需要設計教學大綱，將本課程原有的包括染色體與DNA、生物信息的傳遞（上、下）、分子生物學研究法（上、下）、原核基因表達調控、真核基因調控、基因與比較基因組學共8 章的大綱教學內容整合為4 個部分，如表1 所示。

2.2.1 基礎知識部分

包括染色體與DNA、生物信息的傳遞（從DNA到RNA）、生物信息的傳遞（從mRNA 到蛋白質），構建分子生物學的基礎知識框架。教學內容全部以課堂教學形式進行講授，大綱中所涉及的案例均以茶樹栽培和茶葉加工過程進行展示。加重平時成績的權重、靈活使用翻轉課堂、啟發性問題討論、隨堂思維導圖的繪制及布置思考型作業等方式幫助學生構建基礎知識的邏輯框架，啟發學生的“探究意識”。

2.2.2 綜合知識部分

包括分子生物學研究法（DNA、RNA 及蛋白質操作技術）、基因功能研究技術、基因組和其他組學研究及原核和真核基因的表達調控。教學內容以案例展示、問題驅動的文獻解讀教學為主，注重經典知識的更新，并引入茶學前沿領域發展最新研究熱點和趨勢動向（如茶樹植物保護的分子技術進展等），拓展學生的視野，激發學生將知識進行實際應用的興趣。

2.2.3 操作方法訓練部分

主要圍繞目前茶學院正在開展的研究項目內容設置6 個分子生物學開放實驗項目，包括常規分子操作、茶學主要研究方法，如常見的基因克隆、生物信息學分析、質粒構建和基因表達量測定等實驗內容。材料均與茶樹相關，難度從易到難進行設計，以教師進行原理講解和操作演示為輔，學生通過分組操作，并對具體實驗結果進行總結分析為主。注重引導學生掌握基礎理論知識與實驗技術之間的聯系，思考科學研究的方法與內在邏輯，培養實踐創新能力。

2.2.4 個性化學習部分

要求學生與導師事先進行未來研究方向的討論，根據研究方向與內容列出需要掌握的分子生物學知識點、重要文獻和所需的分子技術清單。根據學習清單，鼓勵學生自主選擇學習主題并進行相關知識點的查新、總結、匯報和評比，培養學生的語言表達、邏輯思維、組織能力等。此外還鼓勵學生結合學習主題開展研究生創新訓練項目申請練習，培養研究生的科研思維、訓練科學寫作和提升創新能力。

2.3 教學實施設計

2.3.1 基礎知識教學

本課程的基礎知識和綜合知識部分教學均體現以學生為主的理念。根據茶學研究生的培養方案，參考生物學、農學和林學等方向的多種教材，充分利用茶學院的科研素材，制定教學目標和大綱。通過對課程設計、教案和教學內容進行革新，提高茶學研究生分子生物學的教學質量。課堂講授綜合應用BOPPPS、翻轉課堂等多種教學方式展開，充分利用慕課、移動教學平臺等豐富線上教學資源引導學生自主學習[15]。另外，講授的內容全部聯系茶學研究，提升學生對分子生物學與本專業聯系的直觀感受。建立良好的課程教學評價體系，積極通過課堂評價軟件及時對教學內容和教學方式進行討論和評估，不斷根據教學效果和學生反饋進行調整，改進教學質量[16]。

2.3.2 實踐教學

實踐教學包括基礎分子技術操作訓練部分教學和綜合科研能力培養，進一步培養學生動手能力和創新能力，便于學生后期快速開展科研實驗。整合之后的基礎實驗技能訓練部分共包含6 組實驗，以茶樹為材料，涵蓋DNA、RNA 和蛋白質操作技術，包括PCR技術、DNA 和RNA 的提取、基因克隆、cDNA 的合成及載體構建，均是為了加強分子生物學理論在實踐中的應用，并鞏固和加深對基礎知識的理解。另外，為提高研究生的科研素養，具有一定文獻研讀、總結分析問題的能力，課程設置個性化學習部分，充分利用導師指導、教師團答疑及學習匯報、討論等多種途徑開展。著力培養學生自主學習、團結協作、語言表達等綜合素質。

2.4 課程評價體系

通常研究生的課程考核均比較靈活，是檢驗學生對專業知識掌握程度的主要手段，包括理論知識考試、課程論文提交、小組討論考核等。但任何單一的考核方式遠不能達到教學目的，如理論考試不能體現研究生的綜合能力水平，課程論文提交方式存在學生為應付考核、隨意從文獻上復制拼湊論文、甚至一篇論文同時應付幾門課程考核等問題。為了全面評估教師的教學效果和學生的學習成效，促使學生靈活應用該學科技術解決茶產業中的實際問題，并培養學生探索科學研究的興趣，茶學研究生的分子生物學課程增加了平時學習情況和實踐能力方面的考核比例，課程考核指標包括課堂參與度、實驗技能表現、實驗設計和項目申請書撰寫等多個方面，如表2 所示。

3 課程改革實施后效果與評價

課程改革的效果并不能立竿見影，而是會延伸到整個研究生階段，但教學效果還是有所改觀。目前的課程改革只覆蓋了兩屆研究生，對教改實施后年級的期末分數進行了統計。由表3 可知，自從2020 級開始實施課程全面改革以來，茶學相關專業學生的平時成績和期末成績有所提升；總成績一項中，2021 級與2019 級之間達到了顯著性差異?？己梭w系中，平時成績占比提升至60%，這使得學生的課堂參與性和積極性均有提高。在平時授課過程中，學生對于自己即將要用到的知識和方法更感興趣，往往討論也更加熱烈。另外，課程改革的效果還體現在研究生的論文開題培養環節。在學生的開題報告中研究方法這部分，有關分子生物學方法和技術的應用和表述的錯誤率明顯下降，其嚴謹性也大有改觀。這從側面證明了研究生對分子生物學中經典理論和實驗技術的掌握均有了很大程度的提升，課程改革對于研究生的高質量培養很有必要性。

4 結束語

分子生物學課程一直是茶學相關專業研究生培養方案中的重要學位課程。貴州大學茶學碩士點設立時間不長，茶學研究的學術水平與科研能力與國內具有重要影響力的茶葉教學或科研單位還存在一定差距。因此研究生的基礎能力與素質培養是提升學校茶學科影響力的關鍵因素之一。從前期分子生物學課程的教學調研結果來看，問題主要集中在：學生前期基礎薄弱、基礎知識比較抽象、學習難度較大；教學沒有針對性和茶學特色，學生對分子技術的實際應用難以建立聯系；沒有充分掌握專業所需的分子生物學技術等。為加強茶學碩士研究生分子生物學課程的建設，解決教學過程中的突出問題，以茶學研究生為研究對象，對分子生物學課程及時進行改革和優化，聯系研究生科研工作的實際需求，教學方式由原來的單純講授式教學向綜合教學方式轉變。

培養研究生的科研創新能力是分子生物學課程的核心目標。通過重新編排優化后的課程設計，可以夯實研究生的分子生物學基礎知識，循序漸進地引導學生建立分子生物學技術與各自研究內容的聯系。使學生明晰課程目的，進而重視課程學習、產生學科興趣，為后續的學習和研究工作奠定堅實基礎，促進學生知識、能力和素質的全面提高，以滿足茶產業的創新發展需求。