时间:2023-08-17 18:04:00
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇生命科学产业特点,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
2015年12月,上海市徐汇区政府吸取国内外生物医药园区发展的经验,结合自身的资源优势,成立了上海枫林生命健康产业发展(集团)有限公司(以下简称“枫林集团”),力求打造出中国一流的生命健康产业城。近日,本刊专访了枫林集团董事长吴寅飞先生,并对枫林生命科学园有了更加深入的了解。
《上海医药》:近几年,国内各地的医药园区如雨后春笋般纷纷建立。然而总体看来,目前国内生物医药园区发展中普遍缺乏宏观规划,各园区之间也普遍存在产业领域重叠、低水平竞争、资源争夺激烈等情况;与此同时,多数园区建设都是以各地政府强力引导以形成地区竞争优势为前提,离真正形成园区各生产要素协同作用的创新网络,依据市场变化、内部需求互补整合的理想状态还相距甚远,远未形成专业化分工的产业集聚和联动效应,很多地方的医药园区建设情况并不尽如人意。为何枫林集团还要继续跟进,全力打造枫林生命科学园?
吴寅飞:在日前我们集团主办的“2016全球精准医疗(中国)峰会”上,徐汇区方世忠区长在大会上表示,徐汇区“有资源、有平台、有空间”发展成为“中国一流、亚太有影响力、国际有知名度”的生命健康产业集聚区。
首先,徐汇区有丰富的产业资源和坚实的发展基础。徐汇区不仅是上海乃至是全国范围内生命健康研发机构和医疗机构最为集聚的地区之一,拥有上海医药临床研究中心和国家中医临床研究基地,以及强生、默沙东、昆泰、海正辉瑞等一批世界500强企业的研发中心。从2004年开始提出打造的枫林生命科学园区,正在致力于整合区域资源优势,建设国际一流的医疗保健、健康管理、研发孵化和学术交流中心。生命健康领域“产学研医”全产业链在徐汇初步形成了集聚效应,为产业发展奠定了坚实的基础。
其次,徐汇区有高端的产业合作平台和完善的产业配套机制。2012年,上海市科委和徐汇区政府联合中科院上海分院等9家知名科研院所成立“上海枫林生命科学联盟”,以资源整合、协同创新、开放合作的理念,推动领域内不同类型的创新主体开展协作、实现共赢。2015年,徐汇区委、区政府出台了《加快建设具有全球影响力的科技创新中心的实施意见》,明确提出以滨江枫林板块为核心打造生命健康产业集群的战略目标,重点聚焦高端医疗、临床研发等服务,发展个性化、精准化医疗产业。同时出台了政府服务、空间布局、人才机制、产业平台等一系列配套政策和服务措施,并组建成立枫林集团,发挥企业化运作的机制优势,通过市场化、项目化的模式真正把产业资源落实到具体项目,做实做强产业发展机制。
再次,徐汇区有优越的产业发展空间和高品质的楼宇载体。枫林生命健康产业集聚区的核心区域位于滨江枫林板块,目标是建设成为国内一流、亚洲有影响力的生命健康产业城。徐汇滨江地区是目前上海中心城区黄浦江两岸可成片开发面积最大的区域,被上海城市总体规划(2016―2040)列为与外滩、陆家嘴同等级别的中央活动区,将在2017年底实现沿江道路和公共空间全面贯通,打造水、绿、人、文、城相融合的世界级滨水区。优越的地理位置、高端的产业载体、优质的空间环境,将使徐汇滨江枫林地区发展有望成为生命健康产业的热土。
《上海医药》:枫林园区将重点聚焦关注医药产业的哪些领域?
吴寅飞:我们通过对国内外顶尖生命健康产业园区的竞争合作关系进行比较分析,梳理徐汇区内生命健康产业已有的基础和发展能力,如区域规划、载体布局等,并结合政策环境、龙头企业需求、区域要素禀赋等因素,评估和预测生命健康产业的市场竞争力和未来发展趋势,明晰了徐汇区的核心优势和差异化竞争力,最终形成实施徐汇区生命健康产业发展的“1744”工程,即:
“1个目标”――以构建具有徐汇特色的生命健康产业体系、坚持特色和差异化发展为目标;
“7大领域”――重点发展生物医药高端制造、健康产品销售、医药企业总部与投资管理、高端医疗服务、健康科学研究和技术研发服务、互联网(移动)医疗、健康管理和金融衍生服务7大领域;
“4大产业链”――打通研(学)、医、产创新模式,由点到线,形成健康管理、精准医、新型医用材料及医疗器械、医疗科技服务四大产业链;
“4项任务”――推进产业融合和产城融合的“双融”发展模式,切实规划和落实整合土地载体要素、扩大招商力度、搭建公共服务平台、建设生命健康高端人才系统这四项重要任务,促进产业聚集和提升产业能级,推动生命健康产业规模扩张和业态转型。
《上海医药》:针对区内入住单位的资源特点,枫林园区将采用怎样独特的运营模式?
吴寅飞:我们调研了国内外许多著名医药园区,发现我们的情况与美国波士顿医药园区非常相似。波士顿地区的成就与其创新生态环境密切相关,如聚集了哈佛大学等40多所世界顶尖高校院所,拥有麻省总医院等优质临床资源,还有众多在生命科学、分子生物学等研究领域引领世界的优势学科群和实验室,三者的高度集聚创造出大量的创新项目。从这些成功因素来看,跟徐汇区高度相似,我们也最有条件和把握对标波士顿。
枫林集团作为区政府推进生命健康产业集聚发展的实体化运作平台,在未来五年内,将充分依托徐汇区独一无二的高端研发和临床资源优势,对标国际整合资源的需求,精准定位徐汇产业发展重点领域,全力构建“以国家重大战略项目为引领,以信息、技术共享平台为核心,以研发、临床及应用环节联动为纽带,以产业资本和高端人才为支撑”的生命健康产业发展生态圈,具体要做好“三类平台”建设。
第一类平台是“枫林联盟”战略合作平台。2012年,由上海市科学技术委员会牵头,徐汇区政府与徐汇区域内的中国科学院上海分院、上海生命科学研究院、复旦大学、交通大学、华东理工大学、中山医院、龙华医院、肿瘤医院等大院大所成立合作联盟。在这个平台上,我们依托所在地政府的综合服务优势,为大院大所提供包括党建联建、基建项目开发建设、人才服务、社区联动以及交通、环境、治安等综合服务,让他们切实感受到当地政府的支持,融入徐汇发展建设。同时,集团邀请大院大所参与我们的产业规划、载体布局,帮助我们引进或者参与纳入国家战略性新兴产业、引领行业发展的重大项目,努力把握产业创新发展的源头,构筑产业发展高地。
第二类平台是专业化、项目化平台。就是和大院大所合作,在细分行业领域或者具体产业化项目中搭建合作平台。比如我们正在与上海市五官科医院合作推进的医疗器械国产化平台。这个平台就是因为目前的进口医疗器械主要是按照西方人的生理特征设计的,不符合东方人医生和病人的要求。五官科医院的医生研究后形成了专利技术,需要进行成果转化和生产销售。我们集团就与其合作搭建了项目化平台,对接技术成果提供方和医疗企业生产企业,同时提供市区两级政府的政策配套,与医药企业监管机构联系,寻求银行和风投等资金配套,推荐知识产权和专利评估机构,提供律师和会计师服务等中介服务。目前这个合作模式经过了论证,推进顺利,已经上海市科学技术委员会审核拨付了专项扶持资金50万元。通过这种平台服务既真正实现了与大院大所的合作项目落地,又通过项目化、市场化手段打通了产、学、研、医、政、企沟通的渠道。
第三类平台是国际合作交流平台。为了打响“徐汇枫林”品牌,搭建国际化的产业合作交流平台和窗口,枫林集团成立1年以来已经成功主办了“中欧生物医药合作暨投融资大会”,与瑞士巴塞尔园区签署了《关于合作推进生命健康产业发展的合作备忘录》;与华东理工大学联合举办了“2016中国医药产业创新发展高峰峰会”,与华东理工商学院签订了战略合作协议;与美中医药开发协会(SAPA)联合举办了“2016全球精准医疗(中国)峰会”。通过成功举办这些产业合作交流大会,成功搭建了连接产业与资本,国际与国内市场、政府引导与市场竞争、创新与产业化密切融合的交流平台,进一步提升徐汇枫林的影响力和产业集聚效应。 除了会议会展,枫林集团正在枫林生命科学园区的标志性楼宇――枫林国际大厦内建设“枫林国际交流中心”,该中心将成为国外成熟技术和项目进入国内市场的“桥头堡”,为国际项目落户上海提供企业办公、产业政策咨询、商事注册、人力资源、投融资以及法律、知R产权等各方面服务。
《上海医药》:未来,徐汇区生命健康产业园区将形成怎样的整体布局?
关键词:专业;分类培养;模块化教学;实践教学
中图分类号:G642.0文献标志码:A文章编号:1674-9324(2017)12-0100-02
教育部阳光高考网站2013年列出了因就业难被亮红牌的全国十大专业名单,生命科学学院现有的4个本科专业中名列有3,即生物工程、生物技术和生物科学。因此,生物工程、生物技术和生物科学专业的教学改革和从根本上解决发展瓶颈已势在必行。
一、专业现状
生物工程和生物技术是近年来新兴起来的学科专业,二者都包含着若干二级学科领域。其中,生物工程包括酶工程、蛋白质工程、糖工程、基因工程、发酵工程、胚胎工程、组织工程、细胞工程等;生物技术包括植物生物技术、动物生物技术、微生物生物技术、环境生物技术、农业生物技术、组织培养、繁殖发育技术等。对应每个二级学科领域,都有一系列的专业课程设置。内蒙古农业大学生命科学学院现有两个工科专业和两个理科专业,分别是生物工程和制药工程,生物科学和生物技术。其中,生物工程和生物科学专业是生命科学学院最早设立的专业,属于一类本科专业。生物技术和生物制药是二类本科专业。目前我校的生物学一级学科挂靠生物科学专业。从2013年开始,我们实现了按类招生,从第三学期开始再进行专业选择。
二、生命科学类专业存在的主要问题
目前生命科学类专业,尤其是生物科学和生物技术专业从在以下几个突出的问题:(1)培养出的毕业生就业竞争能力差。这是一个全国性的普遍问题,不是个案。究其原因首先是这两个专业在高校的专业设置中发展过快,远远超过了生命科学行业发展的需求。现在全国高校中没有生物科学和生物技术本科专业的寥寥无几。其次生物科学专业涉及的领域太过广泛,涉及到了动物、植物和微生物,由于涉及领域宽导致专业不专,使毕业生的就业竞争力弱。(2)生命科学类专业在大学专业中实力不强。随着生物技术的普及,生命科学面临着与高校计算机专业外语专业等一样的困境,它不再是一门只有专业人士才能掌握的技术,生物技术已经渗透到许许多多的领域当中了,例如农学、园艺、林学、兽医、人医、微生物等生命科学的范畴之中,而像内蒙古农业大学的专业设置中又有这些专业,这些专业又是非常接地气的专业。从研究领域来看,在植物领域,生命科学学院是不到20人的团队,而农学院光作物领域就是上百人的队伍。所以生命科学学院在高校中,尤其是在我们这样一个农业高校中的地位可见一斑。
三、解决方案
基于上述情况,要解决这些问题,需要我们对生命科学类专业中尤其是生物科学和生物技术二个本科专业进行专业定位,通过继续加强师资队伍建设和制定导向性专业课程教学模块,推动同一专业学生根据兴趣爱好、研究目标、工作意向在专业内向不同技术领域倾斜,从而使本科教育向目标化、专业化教育发展,在保证学生宽口径教学的基础上,推动学生的专业技能培养,从而提升专业竞争力和学术影响力。具体通过以下措施来实现。
1.专业定位。专业培养方案要跟上时代的发展和社会的进步,所以要解决生物科学和生物技术这两个专业所面临的困境,我们首先要进行这两个专业的重新定位。定位之前首先要做的工作是:(1)收集全国相关高校生物工程和生物技术专业培养方案,结合各高校学术地位、专业优势、地理位置、经济环境等,比较分析其专业特点和专业定位情况;(2)比较分析生物工程和生物技术本科专业的特点、优势、不足和国内所处的位置,结合自治区发展目标和经济发展趋势,围绕自治区农牧林与生物产业需求,并结合自治区生产生活中的教育和科技需求,探讨我校生物科学和生物技术专业定位目标,制定出符合时展和社会需求的生物科学和生物技术的专业培养方案。
2.强化师资队伍建设。专业建设的基础是师资队伍建设,教师既是思想的启蒙者,又是知识的传播者,是教学第一线的主力军,在教学、科研的工作中占有主导地位,拥有高水平的教师队伍,才能培养出合格的人才。所以生物科学和生物技术专业加强建设的首要步骤是加强师资队伍建设。在建设过程中要加强名师建设,加强学术带头人和学术骨干建设,加强青年教师的培养。在教师师资队伍建设中不能是一个口号的问题,需要各级部门下大力气,需要资金和配套设施的投入,需要师资培养部门务实事。强大的师资队伍配合以科学的教学管理模式构成生物科学和生物技术的专业建设核心要素。
3.优化课程体系,推进模块化教学。首先我们应该大力支持学校的关于优质教学资源的整合的倡议,把一些专业基础课程例如动物学、植物学、生态学、动物生理学和植物生理学等课程整合到学校的优质教学资源中,由学校层面的平台来开出。另外针对生物科学和生物技术专业涉及范围过大,重点不突出,我们在强化专业课教学质量的前提之下,通过制定导向性专业课程教学模块,推动同一专业学生根据兴趣爱好、研究目标、工作意向在专业内向不同技术领域倾斜,从而使本科教育向目标化和专业化方向发展。配合生命科学类专业分类培养模式,建立模块化教学。这个模块化不能撼动教育部关于生物科学和生物技术专业定义的根基,所以可以在学生的选修课程中加入模块化教学。例如加入马铃薯快速繁殖技术、食用菌栽培技术、转基因技术、分子标记开发与应用、动物体细胞克隆技术等模块,每一模块由2—3门课程组成。要求学生按照模块化课程进行课程选修。模块化教学最大的特点就是将某一阶段所要学习的知识点,以一定的载体为依托,将相关的知识点组合起来,形成一个知识模块。它重视学生在学习过程中的实践活动,注重学生学习能力的培养。虽然模块化教学盛行已久,但是其在高职教育中应用比较多,也产生了积极的作用。但是在生物科学和生物技术专业中引入模块化教学的高校还比较少。西北农林科技大学生命科学学院的生物科学和生物技术专业已经根据陕西地区与生命科学相关的经济发展特点建立了模块化教学特点,已经取得了显著的成效,每年为太白酒业、天士力公司等相关的企业输送了大量的人才。实践证明生物科学和生物技术模块化教学的引入将推动这两个专业的建设,直接提高了生物科学和生物技术专业学生的就业竞争力。
4.继续优化实践教学。高等院校的实践教学改革已取得很大成效。实践证明,强化实践教学是提高大学生实践能力、创新能力的措施与保障,是培养大学生创新意识与拓展知识的有效途径,是理论与实践相结合的桥梁,是提高大学生综合素质的重要平台。实践教学在人才培养中占据非常重要的地位。在我校生命科学学院专业分类培养体系改革中我们要继续加强实践教学的力度。首先结合2016年新一轮人才培养方案的修订,继续加强实践教学在生物科学和生物技术两个专业中所占的比例。另外我们在新培养方案的制定中在选修模块中大量增加了与应用技术密切相关的一些课程,例如在生物技术专业培养方案的选修模块中增加了环境生物技术、食品生物技术和生物制品学等课程,这些课程的增设把实践教学有目的有方向地引导到生物技术的实际应用环节中。这样在我们的生物科学和生物技术的人才培养中进一步完善了从理论教学和实践教学到实际应用的科学的人才培养体系。其次我们需要继续加强学校和学院两级实验教学平台的建设。就学院而言我们需要做好以下几方面的工作:一是加强对原有实验教学平臺的建设,包括优化实验室资源的配置、对必要的老旧仪器设备升级、对实验教学人员进行培养。二是继续完善实验室的运行机制,保证实验课顺利地高质量地开出。三是加强对实验教学环节的考核,完善实验教学环节的监督机制。由于近些年高校扩招的原因,导致实验教学的压力远远大于其承载能力,所以在实验教学中我们需要想出更多的办法来保障教学质量。这里需要做的工作有很多,例如实验经费投入,实验室配套仪器设备的完善,提高实验教学人员的能力和素质,进一步合理化实验教学工作量的计算,完善实验教学的监督机制。四是完善大学生创新实验室的开放机制。五是建设我维护好校外实习基地,充分为我们的实践教学服务。
关键词:研发产业 内涵 外延 界定
中图分类号:F276.42
文献标识码:A
文章编号:1004-4914(2012)04-016-02
一、研发产业的概念
国外对于研发产业及其相关内容的研究始于20世纪末。关于研发产业的概念,至今尚无统一认识。一种观点认为,研发产业由在自然科学、工程领域、生命科学社会科学与人文科学领域从事研发活动的组织构成。另一种观点认为,研发产业是以专业与科学技术行为为内容,以很高的专业训练为基础,为服务对象提供专业知识和技能的产业。这些产业概念与我们的研发产业概念较为接近。Gregory Tassey(1997){1}提出了“研究密集产业”的概念,认为该产业主要包括计算机、软件、医药、科学仪器等。2000年,在“美国缅因州公共资金用于研发的评价研究的成果”中,首次出现了R&D Industry的提法{2}。美国国家统计局认为主要的研发产业(Major R&D Industries)包括化学制品、计算机、机械制造、交通运输、仪器仪表和某些商业服务(如软件开发)。还有学者认为伴随着研发活动的外部化,应该把研发发展为一种提供科学和技术研究的服务,比如应包括研发合作、试验与研究发展服务、科技咨询服务、工业设计服务等。西方国家习惯性地将研发产业称之为“研发服务业”。2002年,北美产业分类体系(NAICS)将R&D产业目录集中于54代码之下,具体指5417即研发服务业。
国内学者于2000年开始使用“研发产业”的提法。胡鞍钢(2000){3}认为,随着以知识为基础的经济发展的进一步深化,决定一个国家或地区三方面知识能力的将是三个新兴产业:R&D产业、教育产业和信息产业。高汝熹(2001){4}最先对研发产业进行了定义,认为研发产业是指从事研发活动的企业和组织的集合,其中研发活动是指科学家、工程师及其助手所进行的知识创新活动。黄鲁成(2005){5}认为研发产业是从事R&D经营活动(未增加知识的总量,包括有关人类、文化和社会的知识,以及运用这些知识创造新的应用,所进行的系统的、创造性工作),提供智力成果、技术服务和现代商务服务的组织的集合。2005年10月,在北京举办的“研发产业研讨会”是国内首次关于研发产业的会议。李京文、黄鲁成(2004){6}在NAICS的基础上探讨了R&D产业包括的构成,认为研发产业包括工业设计、工程服务、实验室的实验活动、计算机系统及相关服务、科学技术咨询服务。
二、研发产业的内涵
产业是指生产同一类产品(或提供同一类服务)的生产者(厂商)的集合,其中内容涉及产业供需双方的主体,以及双方进行营利性活动的交易市场。类似地, 研发产业是从事R&D活动、并提品或服务的组织和企业的集合,集合包含产业主体和产业市场等方面的内容。但是R&D产业作为一个新兴产业,其生产消费活动具有一定的特性,应当从产业一般和R&D活动特殊性两个方面去把握R&D产业的内涵。
R&D活动具有以下特殊性:第一是R&D活动的外部性。研发活动从根本而言是知识创新的活动,研发结果会在不同行业间扩散,产生外部经济效应。这就使得完善的知识产权保护体系和R&D研发活动的政府支持成为必需。第二是R&D活动产出的不确定性。由于研发活动的结果指向未来,这就造成R&D活动的不确定性,需要完备的资本市场分散研发活动风险,降低研发成本。第三是R&D产业与经济结构升级相伴而生。由于研发产业所提供的产品处于相关行业的前沿领域,多为满足工业企业中间投入需求,因此企业中间需求的不断升级构成为研发产品最终实现经济效益的关键,研发活动促进产业结构升级的同时,产业结构升级也反过来推动研发活动的专业化和产业化。第四是研发主体角色的复杂性。研发主体所在行业多种多样,并且研发活动往往在企业内部进行,当研发产品作为本企业生产投入时,企业以需求方出现,而当企业把研发成果对外出售时,则在技术交易市场上是供给者的角色。第五是人力资本的地位突出。研发产业为知识密集型产业,研发投入除经费之外,主要的投入就是科学家和工程师的智力劳动投入。
根据不同的分类标准,研发产业可以有多种分类。从研发产业的内涵出发,可以将R&D产业活动分为两类:一类是企业内部的R&D活动,它是指以本企业为R&D服务和产品供给的主体,研发产品和服务的价值通过最终产品的消费或在技术市场交易实现;另一类外部性研发活动,它是指研发主体由企业外的专业研发机构担任,从外部寻求R&D服务支持的活动。
从研发产业的执行主体出发,可以将R&D产业活动分为两类:一类是各类企业从事的研发活动,具体包括不以研发为主要业务的企业内部的研发活动与研发型企业的研发活动;另一类是由高等院校和专业科研机构从事的研发活动。
从研发产业的执行内容来看,可以将研发产业活动分为两类:一类是物理工程和生命科学的研究与开发活动,一类是社会科学的研究与开发活动。
三、对研发产业内涵的重新界定
根据上述关于研发产业内涵和定义的分析,笔者认为,关于研发产业包括工业设计、工程服务、实验室的实验活动、计算机系统及相关服务、科学技术咨询服务的提法实际上是混淆了科技服务业与研发产业的概念。究其根本,科技服务业作为为科学技术提供服务的行业,具体包括研究与开发服务业、设计服务业、科技咨询和推广服务业。因此,研发服务业只是科技服务业的一个组成部分。
按照我国研发服务的内容,笔者认为,研发产业在我国等同于北美产业分类体系中的研发服务业,具体包括物理工程和生命科学的研究与开发、社会人文科学的研究与开发。本文中研发产业的范围,除包括独立的研发活动外,还包括企业内部的研发活动。
注释:
{1}Gregory Tassey.The Economics of R&D Policy, Quorum Books,Nov 1997,p 2.
{2}Michael Luger,Ivwin Feller,Catherine Renault, Evaluation of Maine’s Public Investment in Research & Development, Office of Economics Development University of North Carolina at Chapel Hill,Oct 2001.
{3}胡鞍钢,熊义志.我国知识发展的地区差距分析:特点、成因及对策.管理世界,2000(3)
{4}高汝熹.上海研发产业发展前景.上海经济研究,2001(9)
{5}黄鲁成.研发产业内涵、成因及意义.科研管理,2005(5)
{6}李京文,黄鲁成.关于发展北京R&D产业的思考.中国软科学,2004(8)
如何推动实践教学
以北方民族大学为例,该校设置的7个实验板块中,设计性和综合性本科实验项目的来源,均围绕教师的科研项目或科研成果而设置。例如:在微生物学板块中,部分实验教学项目是根据基金项目“虾青素高产酵母菌的选育及其产物功能研究”等课题而设置。再以福建师范大学为例,生命科学学院工业微生物教育部工程研究中心,投入建设经费2000余万元,建成省属高校领先水平的发酵工程中试车间[2]。目前该车间配备有多台10~1000L全自动发酵罐及其配套的辅助设备和下游工程设备,如空压机、空气净化系统、电锅炉、制冷装置、管式离心机、三足离心机、微滤系统、超滤系统、纳滤系统、喷雾干燥器等先进的仪器分析系统,完全可以满足该院师生进行相关实践性教学的需要。江南大学生物工程学院,在学生毕业实习之前,由学院下属的5个研究中心根据自身特色,各负责1个本中心课题组特色教学训练项目。将学生分为5个大组,轮流进行互动实验,每个项目安排4~5天,整个教学训练项目在短期内完成[3]。天津科技大学认为上述做法实质上相当于工业产品开发中的中试环节,具有连续或半连续的生产方式,并可以全面监测产品过程,从中发现问题和解决问题。因此,它是学生将知识从理论上升到实践的一个重要环节。例如湖南人文科技学院,与娄底百雄堂高科技农业有限责任公司建立校企产学研合作关系,合作内容是:(1)开展科研合作。(2)每年接收生命科学系学生实习。(3)共享资源。例如公司提供腊八豆菌种和腐乳菌种等现有产品和技术,作为科研合作的起点和生命科学系实验课的内容;生命科学系提供气相色谱仪、液相色谱仪、原子吸收光谱仪等设备供公司产品质量分析使用。此举可供其他高校借鉴。2009年以前,生物工程与生物技术实验装备中多数涉及上游技术的设备已经基本配置到位(如基因工程操作设备,萃取、离子交换、吸附、层析、蒸馏、结晶干燥等实验室级别的代谢产物分离设备),缺乏的是下游生产级别的设备,所以要重点考虑配置实训车间设备。在高等教育装备博览会上,同样可以看到国家对高等教育实验室装备的一些新理念,以及设备制造业满足市场新需求的动向。浙江天煌公司的实验室设备,以典型工业产品范例和个案研究开发,作为高校实验实训的装备依据。涉及生物技术的实训系统,就有啤酒自动化生产线过程控制(工程型)系统(含5器和4发酵罐)等。高校还需建设固体制剂生产线实训车间(含30万级洁净水平操作间)和分离制备生产线(包括发酵罐、多功能动态提取罐、旋转薄膜蒸发器、结晶罐、迭片式离心机、板框压滤机等),适合各类食品或药品的生产操作训练。校内小型实训车间,其生产过程完全与工业化生产过程相同,使学生能够从生产原料预处理、培养基制备、菌种扩培、发酵罐灭菌、接种及发酵过程中工艺参数的控制、产品分离提取等各个环节进行实际操作和系统分析。不过,各校对实训车间的投入还是普遍偏少。天津科技大学生物工程校内实践基地,设备总价值近500万元,包括好氧发酵、果酒酿造、啤酒生产、分离提取、精制纯化等中试系统,涵盖了生物工程产业上中下游生产环节[4]。华中农业大学从2000年起分3期,建成生物工程专业教学实验室1000m2,包括有通风发酵、固态发酵、生物工程下游技术、啤酒加工等实验室及仪器分析室和准备室等。在引进现酵控制系统、发酵后处理设备的同时,成立了生物工程设计室,通过工程软件AutoCAD电脑绘制,进行发酵工艺和设备流程设计等操作。
实践教学中新手段、新体系的运用与推广
对于和实际生产联系最紧密的课程,如化工原理、发酵工程、生物工程设备、生物发酵工艺等,吉林农业科技学院考虑到设备的限制问题,增加了模拟教学,从专业教学仿真软件开发公司购置了仿真教学模拟软件,保证一人一机的实践演习。这些软件的仿真性强,尤其是配备的实践操作演练,能让学生真正达到工厂模拟化的操作练习。烟台大学生物工程系将计算机模拟仿真引入实践教学[6]。这种仿真系统能逼真地模拟工厂运行和各种事故状态的现象,大大缩短培训时间。在计算机仿真环节,该校选用了北京东方仿真公司开发的青霉素发酵工艺仿真软件,以单元操作的形式进行仿真模拟。青霉素发酵工艺仿真包括青霉素发酵生产、青霉素的精制和提纯等内容。同时,教师可以通过计算机监测系统,全程跟踪每组学生的操作,真正达到实践训练教学的目的。传统实验项目普遍存在反应体系大、样品处理量多和处理时间长等特点,也使微量移液器、微量与狭缝分光光度计等现代科教仪器不能充分发挥其先进性。微型化实验于1988年末开始引入我国,关于微型实验已有文献报道[7]。微型化实验的研究,是着眼于环境保护和实验安全的需要,体现了现代科学技术发展水平的要求。微型化实验具有现象明显、操作简便快速、节省经费、减少污染、安全和便于携带等优点。
本文作者:余多慰工作单位:南京师范大学生命科学学院
关键词:中医药教育 人才培养 现代化 创新
1中医药教育发展的环境与自身的不适应性
人们有理由预料,21世纪将是知识经济时代。它是一个以知识创新为基础的新的经济形态,人类将逐渐突破工业经济百年来不断完善所形成的各种“成规”,借助科学技术和知识信息等生产力发展内部要素,极大地推动经济与社会的现代化进程。作为具有先导性、全局性和基础性特征的知识产业,高等教育也应主动、积极地思考和变更自身的社会定位,在教育思想、发展水平、教育质量、布局结构、办学模式等层面全方位走向现代化。推进高等教育现代化必须以观念为先导,以体制创新为关键,以教学改革为核心,以师资队伍为保障,同时必须处理好国际化与本土化、标准化与特色化的关系。高等中医药教育担负着造就适应社会、经济和医学发展要求的高规格人才的重任,其改革与发展事关中医药事业的兴衰存亡。与此同时,21世纪也将为中医药产业和高等中医药教育发展带来前所未有的机遇。
人们对疾病的无毒(少毒)、无创(少创)、安全、有效的治疗的要求逐步提高,对亚健康状态的日渐重视,对保健强身意识的不断增强,为中医药拓宽了服务领域,提供了广阔的发展空间,中医药学将在世界范围内引起学术界、科技界的广泛关注,对中医药学的科学研究必然会在国际间广泛开展,并不断深化。中医药将更广泛地介人临床医学的各个领域;对中医基础理论研究的深人将对医学科学产生深刻影响;中药学的研究将在各个领域中取得全面进展。中药在防治疾病中的作用和地位将显著提高;中医药学将真正走向世界和实现现代化。21世纪的新科技改革的六大趋势中,把生物技术放到了十分显著的位置。21世纪将开创生命科学的新纪元,生命科学与其他自然科学将不断形成和发展,多层次、多方位的研究日益受到重视,微观领域和宏观领域的研究将不断加强和深人,群体医学、环境医学、社会医学、自然医学的崛起和发展,生命科学正朝着定量、理性、数学模拟、综合的方向前进,一个新的综合科学的正在酝酿之中。现代科技的发展,为中医药与现代科技的结合提供了现实的可能性,中医药现代化必将走出当前几乎单一的用西医学研究中医学、论证中医学的科学性的局面,用多学科融合的方法解决中医药学学术发展中的各种问题,形成新的概念体系、方法论和研究领域。这对中医药人才的培养提出了一个严峻的问题。
医学模式及医学服务的根本性转变,为中医药的发展提供了广阔的空间。20世纪后20年,随着人类疾病谱、死因谱的变化,迫使医学从单纯的生物模式向超生物模式转化,形成了今天的“生物一心理一社会一环境”的新型模式,医疗活动也从单纯治疗拓展为以群体保健预防和主动参与为特征,以促进健全的身心状态和对环境、社会良好适应性为目标的综合态势。
面对机遇,中医药要走向现代化必然要求中医药教育的现代化,但目前高等中医药教育还存在着诸多的不适应性:
其一,高等中医药教育的封闭状态尚未根本解除,中医药教育的社会化程度不高、对与社会、政治;经济的密切融合缺乏主动性,其专业设置、教学内容改革的内在动力不足。
其二,中医药单一职业教育的局面仍未打破,过分强调专业知识的传授,忽视道德情操、人文素质、创新意识、科学精神与非智力因素对中医药人才价值取向的重要意义,人才适应性、针对性与超前性关系未能理顺,严重削弱了人才的发展潜力和普遍适应性。
【关键词】微生物学 改革 探索
【中图分类号】G712 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2014)03-0242-02
现代生物技术是21世纪高新技术革命的核心内容,因此21世纪被誉为是生命科学的世纪,而微生物学已贯穿整个生命科学领域,是生命科学各专业的重要基础课程和主干课程之一,是遗传学、细胞生物学、分子生物学、基因工程、酶工程、发酵工程等理论及其实验课程的基础。因此,如何培养适应新世纪发展需要的创新型人才和服务型人才,成为该课程所面临的重要的现实问题。为了实现这一目标,适应科学技术的发展的需要,全面培养学生的动手实践能力,微生物的教学改革势在必行。笔者通过多年来的教学经验以及查阅大量的相关资料,将改革的方式成功的运用到教学中来,极大地激发了学生的学习兴趣,提高了教学的质量,利于学生对知识内容的理解和掌握,受到学生的一致好评,为培养优秀的服务型人才打下坚实的基础。
1.模块化、项目化教学
1.1 选用合适教材
教材是连接学生与教师之间的桥梁,是丰富知识理论的载体,一本合适的教材,可以在很大程度上提升教学的质量,激发学生求知学习的欲望。因此,选择具有系统性、科学性、合理性的教材是确保教学质量的关键。目前,国内关于微生物教学方面的教材版本繁多,侧重点各有不同。我院根据人才培养方案的设计,以及经过大量的社会考察调研活动,并结合社会发展的需要,最终选定李丹丹等在中国医药出版社出版的全国医药高等职业教育药学类规划教材《微生物学基础》(第二版),该教材集必备知识、实用讲义、实训预习、实训报告、实训评价为一体,内容新颖,重难点突出,适合我院生物技术专业理论教学的要求。
1.2 模块化、项目化教学
教学内容的改革是教学改革的核心。微生物学是贯穿整个生命科学领域的基础学科,与其他课程相互融合相互渗透,因此,如何避免与其他课程的重复,同时又可为后续知识学习提供良好的衔接变得尤为重要。我们以系统性、基础性作为出发点和立足点,以新进展、新技术和实用性为主体,将内容设计上安排了五大教学模块:预备知识、镜检技术、消毒灭菌技术、微生物培养技术、岗位应用。五大模块的设计呈逐步深入式,侧重于对技术的掌握,基础知识的运用,为培养技术型人才提供有力的保障。同时,具体将五大模块划分为17个项目,包括概述微生物、显微镜观察各类微生物形态、染色制片技术、化学消毒剂、杀菌剂和防腐剂、物理消毒灭菌技术、微生物的营养、微生物的人工培养与技术、GMP中微生物控制岗位、菌种岗位、微生物鉴定岗位、QA中的菌检岗位、微生物发酵生产岗位、药物体外抗菌岗位、无菌产品生产岗位、免疫制品的生产和质量控制岗位、血清学检测岗位等。这些模块化、项目化的教学方式,有利于培养专项人才,使学生可以有侧重点的针对医药企业岗位的需求,对于知识的掌握和了解得到有效的保障。实践证明,我们为江苏恒瑞医药有限公司以及扬子江药业集团培养了大批一线抗生素药物的生产员工以及微生物鉴定岗位和QA菌检岗位的人才,为我们不断采用和深化教学内容提供强大的保障。
2.科学利用现代化教学手段提高教学质量
2.1 合理利用多媒体教学手段
随着各学校硬件及软件设施的逐渐完善,多媒体教学已经成为当代高等院校教学的主要手段之一,多媒体教学课件是授课教师通过查阅大量的教学资料将书本上的知识以多种丰富的形式向学生传输知识的一种有效地的途径,其优势在于可节省大量板书时间,在有限时间内向学生介绍大量知识;同时,多媒体教学能够体现图文并茂、生动活泼的特点,将微观的、描述性的、抽象的内容,变得具体化、形象化。在微生物的课程教学中,可以将人类肉眼无法直接可见的微生物世界通过图片、动画等形式展示给学生;利用教学视频,使学生能够轻松掌握接种、纯种分离等实验步骤,为后续实验打下基础。这些方式可以有效地将微观世界生动形象地展现在学生面前,使一些抽象微观的结构具体化,复杂生理活动简单化,生动化,激发了学生的学习兴趣和求知欲望,对学过的知识形成整体认识,培养学生的综合思维能力。
此外,多媒体课件可反复回放教学内容,起到加深、巩固、再学习的目的,也可以通过在制作课件时设置超链接对前后彼此联系的内容进行链接,对一些案例事件和视频进行超链接,加深对知识的掌握以及调动学习的热情。这一优势在“抗生素发酵”这章内容中体现得尤为明显,通过多媒体教学将复杂的抗生素发酵以网络途径彼此连接,使学生了解抗生素发酵的过程,链接微生物的代谢途径,掌握每条代谢途径线路的特点及在生产实际中应用,从而为发酵工程在医药企业的实际应用奠定基础。
同时,生物统计作为数理统计在生物学领域的应用,是教学难度较大的一门课程。因此,在生物统计学精品课程建设过程中,针对各专业培养目标的定位,因材施教,更新教育理念,加强实践训练,在教学方法和教学手段上进行改革和大胆探索。
二、二十一世纪对生物统计学课程的重新定位。
(一)新世纪对生物统计学课程提出的新要求。
二十世纪上半叶农业和遗传统计学首先获得了发展,在其基础上发展起来的生物统计学、统计流行病学、随机化临床试验学已经成为攻克人类疾病的一个里程碑。这在过去的半个世纪里显著提高了人类的期望寿命。
21世纪人类基因组,基因芯片等实验科学产生出的巨量数据,需要新工具来组织和提取重要信息。
将数据转化为信息需要统计理论和实践方面的洞察力、技术和训练。
未来的生物统计学将会与信息技术密切结合,较少侧重传统数理统计,而会更多注意数据分析,尤其是大型数据库的处理。生物统计学越来越不同于其它数学领域,计算机和信息科学工具至少和概率论一样重要。
(二)生物统计学对大学生素质培养的作用。
生物统计学的一个重要特点就是通过样本来推断和估计总体,这样得到的结论有很大的可靠性但有一定的错误率,这是统计分析的基本特点,因此在生物统计课程的学习中培养了一种新的思维方法———从不肯定性或概率的角度来思考问题和分析科学试验的结果。
生物统计学是通过个别的试验研究得出其一般性结论,属于归纳推理的范畴。但其有别于简单枚举法和科学归纳法,是一种或然性归纳推理或者概率归纳推理。在生命科学的研究中绝大多数涉及到的是随机事件,因此,生物统计学不仅是试验设计与统计方法的教学,更重要的还是大学生思维方式的培养,这对提高大学生的素质很有必要。
生物统计学包括试验设计和统计方法两个有机联系的组成部分。通过试验设计的教学可提高大学生设计研究课题试验方案的能力,使之明确课题的研究目的、试验因素与水平以及试验设计方法等方面的内容。通过统计方法的教学除让学生弄清各种统计方法的内涵外,还需要使学生能够正确地选择最适合的统计方法,以揭示资料潜在的信息,达到研究的最终目的,从而提高大学生科学研究素质。
三、教学方法和教学手段的改革。
(一)加强电子课件及网络平台建设。
生物统计学是应用概率论和数理统计原理研究生物界数量变化的学科,而概率统计的理论和思维方法对本科生来说有一定的难度,加之课程学时的减少(由原来的60-70学时,降到现在的40学时左右),如何深入浅出地引导学生入门,并使学生在了解概率统计思想的基础上,掌握常用统计分析方法的应用及使用条件是课程的教学难点。为此,我们利用多媒体技术,制作了与教材配套的课件,通过在课堂上把抽象内容形象化与直观化,收到了良好教学效果。建设了一个生物统计学教学网络支撑平台,现有课程简介、教学大纲、师资力量、授课教案、电子版《生物统计学》教材、课程录像、实习指导、在线测试题、参考文献、其它教学资源等栏目,免费向全校师生开放。
(二)将多媒体教学优势与学生的认知规律有机结合,用较少的学时得到良好的教学效果。
多媒体具有信息量大、形象化、直观化的特点。
但是如果不能很好地将多媒体这些特点与学生的认知规律相结合,多媒体教学就可能会带来一些弊端诸如:(1)内容多,幻灯片变换快,由照本宣科变为照屏宣科,为新的“满堂灌”;(2)课件图片多,内容以展示为主,缺乏启发性;(3)教学内容常用满屏的方式显示(即所谓“死屏”),老师照着屏幕上的内容给学生讲解,失去了传统教学方法,老师边讲边板书能给学生留下比较深刻印象的特点,缺乏吸引力。
而多媒体在教学中只能充当工具的角色,在教学过程中必须将多媒体信息量大、形象化、直观化的特点与学生的认知规律紧密结合在一起。在制作课件时,采用启发式教学方式,精炼教学内容,模仿传统教学书写板书的过程,根据教学内容的难易程度,采用逐字、逐句、逐段显示教学内容的动画方式。在课堂教学中,老师仍然保持传统教学方法的教姿教态,在授课的过程中与学生保持互动,根据学生在课堂上接受知识的能力,掌握屏幕上显示内容的速度,必要时辅以板书进行讲解。这样做既发挥了多媒体教学的特点,又充分照顾到学生的认知规律,在内容没有缩减,学时减少近三分之一的情况下,仍然取得良好的教学效果。
(三)长期坚持教育教学方法及教学规律的研究。
生物统计学的理论基础是概率论与数理统计,从这个层面上讲,它有非常浓的数学味道,但是它又有别于概率论与数理统计,生物统计学更主要强调的是概率论及数理统计的思想和方法在解
统计学在生物学中的应用已有长远的历史,许多统计的理论与方法也是自生物上的应用发展而来,而且生物统计是一个极重要的跨生命科学各研究领域的平台。现在基因组学、蛋白质组学与生物信息学的蓬勃发展,使得生物统计在这些突破性生物科技领域上扮演着不可或缺的角色。
在课程建设中,随时注意纳入生物统计学在前沿领域研究应用的内容,增强课程的活力,提高教师和学生面向生物产业主战场解决实际问题的能力。
四、加强实践教学,注重学生能力培养。
生物统计学要不要开实验课,怎样开实验课,一直存在争议,在此认为生物统计学不仅应该开设实验课,而且还要将实践教学的重点放在计算机技术和统计软件的应用上,让学生不仅掌握统计方法,而且加深对原理的认识,获得就业或升学的必备计算机统计技能,提高解决复杂问题的能力。
(一)开展统计软件的实习,扩大学生的视野,提高学生素质。
20世纪20年展起来的多元统计方法虽然对于处理多变量的种类数据问题具有很大的优越性,但由于计算工作量大,使得这些有效的统计分析方法一开始并没有能够在实践中很好推广开来。而电子计算机技术的诞生与发展,使得复杂的数据处理工作变得非常容易,所以充分利用现代计算技术,通过计算机软件将统计方法中复杂难懂的计算过程屏障起来,让用户直接看到统计输出结果与有关解释,从而使统计方法的普及变得非常容易。在课程体系改革中,各课程的教学时数与达到培养目标所需完成的教学内容相比还是不足的。为此,可以通过标准的统计软件的教学实习来达到以点带面,扩大学生视野,提高学生素质。
为此我们建立了一个专用于实习教学的生物统计电脑实验室。现共有50余台电脑,并连接到校园网。实验室配备有指导教师,负责对上机的学生答疑。除按教学计划进行的正常实习教学外,实验室还对优秀学生免费开放,鼓励他们结合教师的科研活动,应用所学生物统计学知识,学习新的生物统计学知识,掌握应用计算机解决生物统计学问题的技能。
(二)全方位、多层次的实践教学。
为了进一步培养学生实际动手能力和科学严谨的治学态度,必须将本课程的实践教学活动延伸到课堂教学外,开展全方位、多层次的实践教学。
在原绵阳农专期间,主要在作物育种、作物栽培、动物营养等课程实验与实习中,根据相关内容加入了试验设计方法以及数据统计分析的相关内容。
组建了西南科技大学生命科学与工程学院以后,由原来的单一农科专业变成了理、工、农三大学科均有专业的格局。虽然专业的学科归属不同,但有一点是相通的,其内涵均属于生命科学的范畴。以科学研究的方法进行划分,均属于实验科学。
掌握正确的实验设计方法,从不确定性数据中挖掘事物的客观规律,是实验科学工作者必备的技能。因此,我们将原来只是在农科专业上延伸实践教学的作法推广到全院的所有专业,结合实验课教学的改革,对发酵工艺学实验、植物细胞工程实验、食用菌实验、微生物学实验等课程的内容全部或部分改为用生物统计学指导学生自主进行实验设计,把过去单一的实验流程、样品观察或检测实验改变为试验条件的优化试验,提出在不同条件下对样品测定的比较试验设计、单因素试验设计、多因素试验设计、正交试验设计、均匀试验设计,对试验结果要求学生使用统计学的方法对进行分析和讨论,最后得出最佳试验条件。
这样的实验教学改革起到了一箭双雕的作用,从专业基础课或专业课的角度看,改验证性实验为设计型、综合性实验,增强了学生解决实际问题的能力,培养了学生创新思维的能力;从生物统计学角度看,将课程的教学实践延伸到课程外,弥补了学时的不足,更重要的是学生将自己学到的统计学知识,转化为解决实际问题的能力,知识得到很好的内化。
此外,在学生课外科技活动中指导学生选用正确的实验设计和数据的统计分析方法,提升科技作品的档次;在毕业论文(设计)中要求学生采用恰当的生物统计学方法进行设计与分析,写出高质量的毕业论文(设计)。
通过这样的教学实践,训练了学生的统计思维能力,使学生充分认识到掌握生物统计学这一工具的重要性和必要性,增强了学生学好用好这门工具的信心,提高了学生从复杂的生命现象中挖掘事物客观发展规律的能力。
精品课程是集科学性、先进性、教育性、整体性、有效性和示范性于一身的优秀课程。作为精品课程的载体,应具有一流的教师队伍、一流的教学内容、一流的教学方法、一流的教材、一流的教学管理等特点。与之相比,我们在生物统计学精品课程的建设上,才刚刚起步,今后还要在教材建设、师资队伍建设、科学研究等方面加大力度,将生物统计学建设成体现现代教育教学思想、符合现代科学技术和适应社会发展进步的需要、能够促进学生的全面发展而深受学生欢迎的一门课程。
关键词:生物统计学;精品课程;教学改革
一、引言
随着生物科学的发展,只有定性的结论已不能满足实践的需要,实现生物科学结论定量化是人们长期追求探索的目标;生物统计学是生物学科定量化的重要分析理论与方法,生物统计学是生物学科应具备的基本知识和素质,与生命活动有关的各种现象中普遍存在着随机现象,大到森林陆地生态系统,小至分子水平,均受到许多随机因素的影响,表现为各种各样的随机现象,而生物统计学正是从数量方面揭示大量随机现象中存在的必然规律的学科。因此,生物统计学是一门在实践中应用十分广泛的工具学科,它是生命科学各专业的专业基础课,对后续生命科学课程学习和生物科研有重要作用。
同时,生物统计作为数理统计在生物学领域的应用,是教学难度较大的一门课程。因此,在生物统计学精品课程建设过程中,针对各专业培养目标的定位,因材施教,更新教育理念,加强实践训练,在教学方法和教学手段上进行改革和大胆探索。
二、二十一世纪对生物统计学课程的重新定位
(一)新世纪对生物统计学课程提出的新要求。
二十世纪上半叶农业和遗传统计学首先获得了发展,在其基础上发展起来的生物统计学、统计流行病学、随机化临床试验学已经成为攻克人类疾病的一个里程碑。这在过去的半个世纪里显著提高了人类的期望寿命。
21世纪人类基因组,基因芯片等实验科学产生出的巨量数据,需要新工具来组织和提取重要信息。
将数据转化为信息需要统计理论和实践方面的洞察力、技术和训练。
未来的生物统计学将会与信息技术密切结合,较少侧重传统数理统计,而会更多注意数据分析,尤其是大型数据库的处理。生物统计学越来越不同于其它数学领域,计算机和信息科学工具至少和概率论一样重要。
(二)生物统计学对大学生素质培养的作用。
生物统计学的一个重要特点就是通过样本来推断和估计总体,这样得到的结论有很大的可靠性但有一定的错误率,这是统计分析的基本特点,因此在生物统计课程的学习中培养了一种新的思维方法———从不肯定性或概率的角度来思考问题和分析科学试验的结果。
生物统计学是通过个别的试验研究得出其一般性结论,属于归纳推理的范畴。但其有别于简单枚举法和科学归纳法,是一种或然性归纳推理或者概率归纳推理。在生命科学的研究中绝大多数涉及到的是随机事件,因此,生物统计学不仅是试验设计与统计方法的教学,更重要的还是大学生思维方式的培养,这对提高大学生的素质很有必要。
生物统计学包括试验设计和统计方法两个有机联系的组成部分。通过试验设计的教学可提高大学生设计研究课题试验方案的能力,使之明确课题的研究目的、试验因素与水平以及试验设计方法等方面的内容。通过统计方法的教学除让学生弄清各种统计方法的内涵外,还需要使学生能够正确地选择最适合的统计方法,以揭示资料潜在的信息,达到研究的最终目的,从而提高大学生科学研究素质。
三、教学方法和教学手段的改革
(一)加强电子课件及网络平台建设。
生物统计学是应用概率论和数理统计原理研究生物界数量变化的学科,而概率统计的理论和思维方法对本科生来说有一定的难度,加之课程学时的减少(由原来的60-70学时,降到现在的40学时左右),如何深入浅出地引导学生入门,并使学生在了解概率统计思想的基础上,掌握常用统计分析方法的应用及使用条件是课程的教学难点。为此,我们利用多媒体技术,制作了与教材配套的课件,通过在课堂上把抽象内容形象化与直观化,收到了良好教学效果。建设了一个生物统计学教学网络支撑平台,现有课程简介、教学大纲、师资力量、授课教案、电子版《生物统计学》教材、课程录像、实习指导、在线测试题、参考文献、其它教学资源等栏目,免费向全校师生开放。
(二)将多媒体教学优势与学生的认知规律有机结合,用较少的学时得到良好的教学效果。
多媒体具有信息量大、形象化、直观化的特点。
但是如果不能很好地将多媒体这些特点与学生的认知规律相结合,多媒体教学就可能会带来一些弊端诸如:(1)内容多,幻灯片变换快,由照本宣科变为照屏宣科,为新的“满堂灌”;(2)课件图片多,内容以展示为主,缺乏启发性;(3)教学内容常用满屏的方式显示(即所谓“死屏”),老师照着屏幕上的内容给学生讲解,失去了传统教学方法,老师边讲边板书能给学生留下比较深刻印象的特点,缺乏吸引力。
而多媒体在教学中只能充当工具的角色,在教学过程中必须将多媒体信息量大、形象化、直观化的特点与学生的认知规律紧密结合在一起。在制作课件时,采用启发式教学方式,精炼教学内容,模仿传统教学书写板书的过程,根据教学内容的难易程度,采用逐字、逐句、逐段显示教学内容的动画方式。在课堂教学中,老师仍然保持传统教学方法的教姿教态,在授课的过程中与学生保持互动,根据学生在课堂上接受知识的能力,掌握屏幕上显示内容的速度,必要时辅以板书进行讲解。这样做既发挥了多媒体教学的特点,又充分照顾到学生的认知规律,在内容没有缩减,学时减少近三分之一的情况下,仍然取得良好的教学效果。
(三)长期坚持教育教学方法及教学规律的研究。
生物统计学的理论基础是概率论与数理统计,从这个层面上讲,它有非常浓的数学味道,但是它又有别于概率论与数理统计,生物统计学更主要强调的是概率论及数理统计的思想和方法在解决生命科学中一些具体问题的应用。因此在教学过程中就存在一个“度”的把握问题,如果将概率论及数理统计的原理讲得太多,一是学时不允许,二是学生难以消化,得不到好的教学效果;如果只注重方法的讲解,学生知其然不知其所以然,就会误入乱套公式的歧途。经过将教学的重点放在教学中引导学生重点掌握统计方法的功能与用途,方法与步骤,防止各类方法的误用,淡化定理的证明与公式的推导。在教学内容的安排上采用“保干削枝”,即在学时减少很多的情况下,将一些次要的统计方法去掉,也要保证有足够的学时讲授理论分布与抽样分布、统计假设测验等方面的内容,让学生掌握生物统计学中所蕴含的概率论及数理统计的思想精髓,从而避免学生乱套统计公式。
(四)密切跟踪生命科学发展的前沿动向,探索生物统计学解决前沿问题的理论与方法。
统计学在生物学中的应用已有长远的历史,许多统计的理论与方法也是自生物上的应用发展而来,而且生物统计是一个极重要的跨生命科学各研究领域的平台。现在基因组学、蛋白质组学与生物信息学的蓬勃发展,使得生物统计在这些突破性生物科技领域上扮演着不可或缺的角色。在课程建设中,随时注意纳入生物统计学在前沿领域研究应用的内容,增强课程的活力,提高教师和学生面向生物产业主战场解决实际问题的能力。
四、加强实践教学,注重学生能力培养
生物统计学要不要开实验课,怎样开实验课,一直存在争议,在此认为生物统计学不仅应该开设实验课,而且还要将实践教学的重点放在计算机技术和统计软件的应用上,让学生不仅掌握统计方法,而且加深对原理的认识,获得就业或升学的必备计算机统计技能,提高解决复杂问题的能力。
(一)开展统计软件的实习,扩大学生的视野,提高学生素质。
20世纪20年展起来的多元统计方法虽然对于处理多变量的种类数据问题具有很大的优越性,但由于计算工作量大,使得这些有效的统计分析方法一开始并没有能够在实践中很好推广开来。而电子计算机技术的诞生与发展,使得复杂的数据处理工作变得非常容易,所以充分利用现代计算技术,通过计算机软件将统计方法中复杂难懂的计算过程屏障起来,让用户直接看到统计输出结果与有关解释,从而使统计方法的普及变得非常容易。在课程体系改革中,各课程的教学时数与达到培养目标所需完成的教学内容相比还是不足的。为此,可以通过标准的统计软件的教学实习来达到以点带面,扩大学生视野,提高学生素质。
为此我们建立了一个专用于实习教学的生物统计电脑实验室。现共有50余台电脑,并连接到校园网。实验室配备有指导教师,负责对上机的学生答疑。除按教学计划进行的正常实习教学外,实验室还对优秀学生免费开放,鼓励他们结合教师的科研活动,应用所学生物统计学知识,学习新的生物统计学知识,掌握应用计算机解决生物统计学问题的技能。
(二)全方位、多层次的实践教学。
为了进一步培养学生实际动手能力和科学严谨的治学态度,必须将本课程的实践教学活动延伸到课堂教学外,开展全方位、多层次的实践教学。
在原绵阳农专期间,主要在作物育种、作物栽培、动物营养等课程实验与实习中,根据相关内容加入了试验设计方法以及数据统计分析的相关内容。
组建了西南科技大学生命科学与工程学院以后,由原来的单一农科专业变成了理、工、农三大学科均有专业的格局。虽然专业的学科归属不同,但有一点是相通的,其内涵均属于生命科学的范畴。以科学研究的方法进行划分,均属于实验科学。
掌握正确的实验设计方法,从不确定性数据中挖掘事物的客观规律,是实验科学工作者必备的技能。因此,我们将原来只是在农科专业上延伸实践教学的作法推广到全院的所有专业,结合实验课教学的改革,对发酵工艺学实验、植物细胞工程实验、食用菌实验、微生物学实验等课程的内容全部或部分改为用生物统计学指导学生自主进行实验设计,把过去单一的实验流程、样品观察或检测实验改变为试验条件的优化试验,提出在不同条件下对样品测定的比较试验设计、单因素试验设计、多因素试验设计、正交试验设计、均匀试验设计,对试验结果要求学生使用统计学的方法对进行分析和讨论,最后得出最佳试验条件。
这样的实验教学改革起到了一箭双雕的作用,从专业基础课或专业课的角度看,改验证性实验为设计型、综合性实验,增强了学生解决实际问题的能力,培养了学生创新思维的能力;从生物统计学角度看,将课程的教学实践延伸到课程外,弥补了学时的不足,更重要的是学生将自己学到的统计学知识,转化为解决实际问题的能力,知识得到很好的内化。
此外,在学生课外科技活动中指导学生选用正确的实验设计和数据的统计分析方法,提升科技作品的档次;在毕业论文(设计)中要求学生采用恰当的生物统计学方法进行设计与分析,写出高质量的毕业论文(设计)。
通过这样的教学实践,训练了学生的统计思维能力,使学生充分认识到掌握生物统计学这一工具的重要性和必要性,增强了学生学好用好这门工具的信心,提高了学生从复杂的生命现象中挖掘事物客观发展规律的能力。
精品课程是集科学性、先进性、教育性、整体性、有效性和示范性于一身的优秀课程。作为精品课程的载体,应具有一流的教师队伍、一流的教学内容、一流的教学方法、一流的教材、一流的教学管理等特点。与之相比,我们在生物统计学精品课程的建设上,才刚刚起步,今后还要在教材建设、师资队伍建设、科学研究等方面加大力度,将生物统计学建设成体现现代教育教学思想、符合现代科学技术和适应社会发展进步的需要、能够促进学生的全面发展而深受学生欢迎的一门课程。
参考文献:
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[3]崔相学。提高学生统计分析素质的实践与探讨[J].成都中医药大学学报(教育科学版),2004,6(2):67~68.
[4]邓华玲,傅丽芳,孟军,等。概率论与数理统计课程的改革与实践[J].大学数学,2004,20(1):34~37.
随着生物科学的发展,只有定性的结论已不能满足实践的需要,实现生物科学结论定量化是人们长期追求探索的目标;生物统计学是生物学科定量化的重要分析理论与方法,生物统计学是生物学科应具备的基本知识和素质,与生命活动有关的各种现象中普遍存在着随机现象,大到森林陆地生态系统,小至分子水平,均受到许多随机因素的影响,表现为各种各样的随机现象,而生物统计学正是从数量方面揭示大量随机现象中存在的必然规律的学科。因此,生物统计学是一门在实践中应用十分广泛的工具学科,它是生命科学各专业的专业基础课,对后续生命科学课程学习和生物科研有重要作用。
同时,生物统计作为数理统计在生物学领域的应用,是教学难度较大的一门课程。因此,在生物统计学精品课程建设过程中,针对各专业培养目标的定位,因材施教,更新教育理念,加强实践训练,在教学方法和教学手段上进行改革和大胆探索。
二、二十一世纪对生物统计学课程的重新定位。
(一)新世纪对生物统计学课程提出的新要求。
二十世纪上半叶农业和遗传统计学首先获得了发展,在其基础上发展起来的生物统计学、统计流行病学、随机化临床试验学已经成为攻克人类疾病的一个里程碑。这在过去的半个世纪里显著提高了人类的期望寿命。
21世纪人类基因组,基因芯片等实验科学产生出的巨量数据,需要新工具来组织和提取重要信息。
将数据转化为信息需要统计理论和实践方面的洞察力、技术和训练。
未来的生物统计学将会与信息技术密切结合,较少侧重传统数理统计,而会更多注意数据分析,尤其是大型数据库的处理。生物统计学越来越不同于其它数学领域,计算机和信息科学工具至少和概率论一样重要。
(二)生物统计学对大学生素质培养的作用。
生物统计学的一个重要特点就是通过样本来推断和估计总体,这样得到的结论有很大的可靠性但有一定的错误率,这是统计分析的基本特点,因此在生物统计课程的学习中培养了一种新的思维方法———从不肯定性或概率的角度来思考问题和分析科学试验的结果。
生物统计学是通过个别的试验研究得出其一般性结论,属于归纳推理的范畴。但其有别于简单枚举法和科学归纳法,是一种或然性归纳推理或者概率归纳推理。在生命科学的研究中绝大多数涉及到的是随机事件,因此,生物统计学不仅是试验设计与统计方法的教学,更重要的还是大学生思维方式的培养,这对提高大学生的素质很有必要。
生物统计学包括试验设计和统计方法两个有机联系的组成部分。通过试验设计的教学可提高大学生设计研究课题试验方案的能力,使之明确课题的研究目的、试验因素与水平以及试验设计方法等方面的内容。通过统计方法的教学除让学生弄清各种统计方法的内涵外,还需要使学生能够正确地选择最适合的统计方法,以揭示资料潜在的信息,达到研究的最终目的,从而提高大学生科学研究素质。
三、教学方法和教学手段的改革。
(一)加强电子课件及网络平台建设。
生物统计学是应用概率论和数理统计原理研究生物界数量变化的学科,而概率统计的理论和思维方法对本科生来说有一定的难度,加之课程学时的减少(由原来的60-70学时,降到现在的40学时左右),如何深入浅出地引导学生入门,并使学生在了解概率统计思想的基础上,掌握常用统计分析方法的应用及使用条件是课程的教学难点。为此,我们利用多媒体技术,制作了与教材配套的课件,通过在课堂上把抽象内容形象化与直观化,收到了良好教学效果。建设了一个生物统计学教学网络支撑平台,现有课程简介、教学大纲、师资力量、授课教案、电子版《生物统计学》教材、课程录像、实习指导、在线测试题、参考文献、其它教学资源等栏目,免费向全校师生开放。
(二)将多媒体教学优势与学生的认知规律有机结合,用较少的学时得到良好的教学效果。
多媒体具有信息量大、形象化、直观化的特点。
但是如果不能很好地将多媒体这些特点与学生的认知规律相结合,多媒体教学就可能会带来一些弊端诸如:(1)内容多,幻灯片变换快,由照本宣科变为照屏宣科,为新的“满堂灌”;(2)课件图片多,内容以展示为主,缺乏启发性;(3)教学内容常用满屏的方式显示(即所谓“死屏”),老师照着屏幕上的内容给学生讲解,失去了传统教学方法,老师边讲边板书能给学生留下比较深刻印象的特点,缺乏吸引力。
而多媒体在教学中只能充当工具的角色,在教学过程中必须将多媒体信息量大、形象化、直观化的特点与学生的认知规律紧密结合在一起。在制作课件时,采用启发式教学方式,精炼教学内容,模仿传统教学书写板书的过程,根据教学内容的难易程度,采用逐字、逐句、逐段显示教学内容的动画方式。在课堂教学中,老师仍然保持传统教学方法的教姿教态,在授课的过程中与学生保持互动,根据学生在课堂上接受知识的能力,掌握屏幕上显示内容的速度,必要时辅以板书进行讲解。这样做既发挥了多媒体教学的特点,又充分照顾到学生的认知规律,在内容没有缩减,学时减少近三分之一的情况下,仍然取得良好的教学效果。
(三)长期坚持教育教学方法及教学规律的研究。
生物统计学的理论基础是概率论与数理统计,从这个层面上讲,它有非常浓的数学味道,但是它又有别于概率论与数理统计,生物统计学更主要强调的是概率论及数理统计的思想和方法在解决生命科学中一些具体问题的应用。因此在教学过程中就存在一个“度”的把握问题,如果将概率论及数理统计的原理讲得太多,一是学时不允许,二是学生难以消化,得不到好的教学效果;如果只注重方法的讲解,学生知其然不知其所以然,就会误入乱套公式的歧途。经过将教学的重点放在教学中引导学生重点掌握统计方法的功能与用途,方法与步骤,防止各类方法的误用,淡化定理的证明与公式的推导。在教学内容的安排上采用“保干削枝”,即在学时减少很多的情况下,将一些次要的统计方法去掉,也要保证有足够的学时讲授理论分布与抽样分布、统计假设测验等方面的内容,让学生掌握生物统计学中所蕴含的概率论及数理统计的思想精髓,从而避免学生乱套统计公式。
(四)密切跟踪生命科学发展的前沿动向,探索生物统计学解决前沿问题的理论与方法。
统计学在生物学中的应用已有长远的历史,许多统计的理论与方法也是自生物上的应用发展而来,而且生物统计是一个极重要的跨生命科学各研究领域的平台。现在基因组学、蛋白质组学与生物信息学的蓬勃发展,使得生物统计在这些突破性生物科技领域上扮演着不可或缺的角色。
在课程建设中,随时注意纳入生物统计学在前沿领域研究应用的内容,增强课程的活力,提高教师和学生面向生物产业主战场解决实际问题的能力。
四、加强实践教学,注重学生能力培养。
生物统计学要不要开实验课,怎样开实验课,一直存在争议,在此认为生物统计学不仅应该开设实验课,而且还要将实践教学的重点放在计算机技术和统计软件的应用上,让学生不仅掌握统计方法,而且加深对原理的认识,获得就业或升学的必备计算机统计技能,提高解决复杂问题的能力。
(一)开展统计软件的实习,扩大学生的视野,提高学生素质。
20世纪20年展起来的多元统计方法虽然对于处理多变量的种类数据问题具有很大的优越性,但由于计算工作量大,使得这些有效的统计分析方法一开始并没有能够在实践中很好推广开来。而电子计算机技术的诞生与发展,使得复杂的数据处理工作变得非常容易,所以充分利用现代计算技术,通过计算机软件将统计方法中复杂难懂的计算过程屏障起来,让用户直接看到统计输出结果与有关解释,从而使统计方法的普及变得非常容易。在课程体系改革中,各课程的教学时数与达到培养目标所需完成的教学内容相比还是不足的。为此,可以通过标准的统计软件的教学实习来达到以点带面,扩大学生视野,提高学生素质。
为此我们建立了一个专用于实习教学的生物统计电脑实验室。现共有50余台电脑,并连接到校园网。实验室配备有指导教师,负责对上机的学生答疑。除按教学计划进行的正常实习教学外,实验室还对优秀学生免费开放,鼓励他们结合教师的科研活动,应用所学生物统计学知识,学习新的生物统计学知识,掌握应用计算机解决生物统计学问题的技能。
(二)全方位、多层次的实践教学。
为了进一步培养学生实际动手能力和科学严谨的治学态度,必须将本课程的实践教学活动延伸到课堂教学外,开展全方位、多层次的实践教学。
在原绵阳农专期间,主要在作物育种、作物栽培、动物营养等课程实验与实习中,根据相关内容加入了试验设计方法以及数据统计分析的相关内容。
组建了西南科技大学生命科学与工程学院以后,由原来的单一农科专业变成了理、工、农三大学科均有专业的格局。虽然专业的学科归属不同,但有一点是相通的,其内涵均属于生命科学的范畴。以科学研究的方法进行划分,均属于实验科学。
掌握正确的实验设计方法,从不确定性数据中挖掘事物的客观规律,是实验科学工作者必备的技能。因此,我们将原来只是在农科专业上延伸实践教学的作法推广到全院的所有专业,结合实验课教学的改革,对发酵工艺学实验、植物细胞工程实验、食用菌实验、微生物学实验等课程的内容全部或部分改为用生物统计学指导学生自主进行实验设计,把过去单一的实验流程、样品观察或检测实验改变为试验条件的优化试验,提出在不同条件下对样品测定的比较试验设计、单因素试验设计、多因素试验设计、正交试验设计、均匀试验设计,对试验结果要求学生使用统计学的方法对进行分析和讨论,最后得出最佳试验条件。
这样的实验教学改革起到了一箭双雕的作用,从专业基础课或专业课的角度看,改验证性实验为设计型、综合性实验,增强了学生解决实际问题的能力,培养了学生创新思维的能力;从生物统计学角度看,将课程的教学实践延伸到课程外,弥补了学时的不足,更重要的是学生将自己学到的统计学知识,转化为解决实际问题的能力,知识得到很好的内化。
此外,在学生课外科技活动中指导学生选用正确的实验设计和数据的统计分析方法,提升科技作品的档次;在毕业论文(设计)中要求学生采用恰当的生物统计学方法进行设计与分析,写出高质量的毕业论文(设计)。
关键词:分子生物学;实验教学;教学改革
中图分类号G642.0文献标识码A文章编号1007-7731(2019)01-0149-02
随着“互联网+”新时代的到来,传统产业与学科面临着新的挑战。新的形势对高等教育工作者也提出了新的要求,应摒弃旧式“唯分数论”的应试教育思想,贯彻师德育人的理念,注重培养学生的综合素质,聚力实施素质教育,促进高等教育质量的提升。
当今,分子生物学技术在农业、医药等行业得到了广泛应用,并渗透到生命科学的各个领域,促进了相关学科及产业化的迅速发展。比如当前研究如火如荼的基因编辑技术,其核心内容就包含在分子生物学技术中。本科阶段生物基础知识的掌握,对学生未来在社会上的应用与拓展至关重要。为了适应迅速发展的现代生物技术的需求,在大学阶段培养优秀的生物专业人才,提高分子生物学实验等相关实践课程的教学质量,注重大学生创新能力、综合能力和应变能力的培养,是教育工作者的重要使命。
1分子生物学实验教学现状及存在问题
青岛农业大学分子生物学大实验是一门独立的实验课程,总学时为64学时,经过调整后的分子生物学大实验课程由基本实验、综合性实验、研究性实验3个逐渐升级的体系共同组成,是涵盖了质粒DNA提取和转换,DNA重组,植物遗传转化的综合性实验课程。当前实验中存在的问题如下:
1.1学生学习动力不足,处于被动学习状态学生对于实验课的认识仅仅局限在实验上,草草应付实验报告,为了得到分数去做实验,而对实验背后的原理、现象剖析、应用价值理解甚微,导致始终处于被动学习的状态,严重影响了实验课的教学效果。学生实验课学习目标不明确,主动意识不强,已成为分子生物学实验课的常态。
1.2教学模式老化,缺乏激发学生兴趣的教学体系实验课的教学10多年来一直是黑板上放挂图,学生按照实验步骤按部就班地做下去,获得实验结果即可,使学生习惯于老式的教学模式,无法激发其对实验课程的兴趣。当前的实验教学模式,很难培养学生自主思考、独立解决现实问题的能力。
2实验课程改革方案
2.1提高授课水平教师在实验授课过程中,要打破传统的讲原理、讲步骤的一般方式,丰富授课内容,引入领域前沿技术及背后的故事,引入实验技术的应用及产业化案例,使同学们意识到所学实验内容与社会技能的衔接关系,进而激发学生学习与操作的内心动力,认真完成实验的每个环节,熟练掌握生物技术操作的基本技能,为进入社会或进级研究生阶段奠定良好的基础。
2.2设置助教,进行实验小组(团队)管理制针对分子生物学实验操作细致、试剂微量、严谨度高的特点,笔者将班级划分成6个小组,每组4~6人,并设置1名助教(组长),负责小组纪律,酶、氯仿等微量、有毒试剂的正确使用,以及高速离心机、PCR仪的安全使用。经过4个学期的实践,取得了良好的效果,实验课堂的纪律有了明显的好转,1个小组的成员养成了互相探讨问题,互相帮助的习惯,形成了有凝聚力的小团体,促进了较高质量实验结果的产出,提高了学生相互沟通的能力。同时,助教管理模式的导入,提高了学生的主人翁意识,锻炼了其领导能力和人员协调能力。
2.3导入微课教学模式微课能以视频等直观的形式将实验操作过程、知识点等简短、完整地预先展现给学生,具有不受时间、场所限制,能够随时随地学习的特点。我们将琼脂糖凝胶跑电泳等实验做成微课,提前发送到班级微信群中,并做10道习题进行实验的考核,课堂上在实验操作过程中进行答疑,通过小组讨论解决了实验中不理解的现象。这种教学模式,大大提高了学生们主动学习的积极性,增加了对实验的理解深度,同时激发了学生们主动做实验的兴趣,培养了其自主学习的能力。
2.4增加与学生的沟通交流,因材施教学生个人潜在意识的激发是能动学习的重要因素。教师在实验过程中经常在实验室走动,尽量与每一组的学生进行交流,了解学生做实验时的心态,细心观察优秀学生、中等、较差学生做实验的细节,鼓励动手能力差的学生,表扬好学生并引导起到带头表率作用。及时发现并纠正学生不正确的操作,交流产生结果的原因和原理,养成以组为单位讨论实验现象,共同分析问题解决问题的良好习惯。
2.5开展实验课与农业科研项目及生产实践的结合分子生物学实验涵盖了植物DNA提取、基因克隆、遗传转化等与生产实践密切结合的实验,产业化中的植物DNA提取通量更大,遗传转化效率更高,这些实际应用与课程实验间的差别和关系,可及时传达给学生,并以课题研究内容为案例,解析学生们所做实验的应用价值,使学生们更加聚精会神地听课,更加全神贯注地去做实验。
中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2017)10-0028-03
“细胞生物学”是生命科学的基础学科,也是前沿学科,是教育部规定的生命学科各专业学生必修的7门主干课程之一[1],在生命科学教育中占有核心地位,近年来,随着新的仪器设备、先进手段的应用,尤其是细胞生物学与医学、分子生物学、神经生物学等学科的相互渗透及交融,已成为21世纪生命科学的重要研究领域[2]。商洛学院作为地方应用型本科院校,以培养应用型人才为目标,在细胞生物学教学中不断更新教育观念,钻研新的教学方法,也取得了一点成绩,现就该课程建设实践与经验进行总结探讨如下。
一、商洛学院细胞生物学课程发展的历史沿革
追溯商洛学院的办学历史,它经历了专科和本科两个阶段。在专科教学阶段,商洛学院创办的生物类专业先后有生物教育、生物技术及应用,“细胞生物学”作为该专业的基础课、必修课,在该专业的人才培养方案课程体系中起着重要的作用,课程教学共设54学时,其中课堂教学36学时,实验教学18学时,这一阶段的教学活动都是以教师为中心,学生在教与学的过程中是被动地认知信息的接受者。这种教学方式,往往忽视学生主动获得知识的潜在能力和理解知识的差异性,以及发展知识的创造性。这种传统的“讲授式”教学模式虽然在教学中统一了大纲,确定了标准,规范了教学制度,但同时也阻碍了学生个性的发挥,忽略了学生积极思维的发展,不利于面向21世纪的高素质应用型人才的培养。
2006年2月经教育部批准我校升格为本科院校,同时更名为商洛学院,2011年起成为省市共建高校,2014年被陕西省教育厅确定为向应用技术大学转型发展试点高校。随着商洛学院学科发展、人才能力培养需求及现代网络技术的冲击,原先知识体系、师生互动模式、考核方法等方面已不能满足课程教学要求和学生学习兴趣要求。伴随生命科学的发展,细胞生物学课程内容也出现了调整,教学重点从过去对细胞形态结构与功能定位的描述,转移到细胞重大生命活动及其分子机制的研究上来。这种课程内容结构的转变和对新时期人才能力培养的要求致使“细胞生物学”的教育教学改革势在必行。目前商洛学院生物类专业“细胞生物学”课程教学共设72学时,其中课堂教学36学时,研究性教学课程论文18学时,实验教学18学时。特别是对于新建地方本科院校而言,目前能充分体现应用型人才培养目标和以能力培养为核心的人才培养规格的研讨式教学模式的更新更加迫在眉睫了。
二、细胞生物学精品课程建设的意义
2003年,教育部在全国高校启动精品课程建设,其目的是为了切实推进教育创新、深化教育教学改革、培养创新型人才[3]。而商洛学院作为应用型本科院校,主要培养具有创新能力和实践能力的应用型人才,目的是面向地方,服务于地方区域经济社会发展。在教育教学过程中,商洛学院自升本以来不断修订完善人才培养方案,通过教育教学改革,促进学生了解学科前沿和热点问题,培养学生的自主学习能力,提高学生分析、解决问题的能力等,保障新时期对创新型人才的需求。
“细胞生物学”是现代生命科学的三大基础之一[4],而细胞的研究既是生命科学的出发点,又是生命科学的汇聚点,著名科学家E.B.Wilson在1925年就曾提出:“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找”[5],因此,建立好细胞生物学理论与实验的学科基础,从显微、亚显微、分子水平,从细胞系统化、动态化的角度认识生命和生物科学,为后续课程的学习打下良好基础。
然而在教学中,我们发现地方高校“细胞生物学”教学模式陈旧,学生只知道听、记、背,这种“灌输式”的教学模式已经不能满足现代社会对创新型人才培养的需求,呈现出学生学习积极性不高、自主学习能力不强、所学知识不能紧跟时展等问题。同时,本课程内容多、抽象难懂,又是一门前沿性学科,在教学上既要保证学生对基础性知识的掌握,又要尽可能地介绍新的理论和方法,让学生了解本学科的前沿动态,更好地达到应用型人才培养的目标。为了解决地方高校“细胞生物学”教学过程中产生的诸多问题,培养学生的学习兴趣,提高教学质量,我们就有必要建立“细胞生物学”精品课程。
课程建设与改革是提高教学质量的核心,也是教学改革的重点和难点,而“细胞生物学”精品课程建设能在很大程度上改善学生的学习条件,提高学生的学习热情,塑造良好的学习氛围,提高教学质量。通过精品课程建设,教师转变了教学理念,改进了教学方法,创新了教学模式。精品课程建设也是地方高校深化教育教学改革的一项重要任务。
三、细胞生物学精品课程的主要特色
(一)以“学生为主体、教师为主导”创新教学模式
教学改革的一个重要趋势是教育工作者要以人为本,促进大学生全面发展,尤其是注重从知识的传承向能力的培养的转变[6]。“细胞生物学”教学紧跟学科发展趋势,在近七年的教学中,课程组成员积极改变传统的教学模式,在教学中践行了“以学生为主体、教师为主导”的研究性教学模式。
为了充分调动学生的积极性,提高教学质量,课程组成员不断修订人才培养方案,调整教学大纲,在教学内容中增加了合作研讨教学环节,从已授理论课的重点内容中提炼一些具有综合性、趣味性、争论性的讨论话题,并将其作为合作讨论式教学的论题,如线粒体与阿尔兹海默症、p53与衰老的关系、细胞膜与癌症等,通过学生查阅文献及自主学习,使学生能自主参与知识的获得过程,有利于学生实践能力和创新能力的培养。
本次改革分别以商洛学院生物技术、生物科学专业学生为对象,进行了五轮合作讨论式教学的尝试。教学过程分两部分,即大班上课和小班讨论,在大班上课中,由教师讲解本课程的基本理论,而针对一些具有共性意义的重大问题或热点问题所涉及的“细胞生物学”知识及前沿动态进行小班讨论,有效地培养了学生的自主学习能力、团队合作精神,促进了学生个性的发展,对学生综合能力的培养起到了较好的效果,对于以应用型人才培养为目标的其他高校生物类专业的“细胞生物学”教学和其他专业课教学也具有一定的借鉴意义。
(二)以“教学奠基科研,科研反哺教学”培养创新人才
高校的根本任务是人才培养,人才培养的质量是衡量一所高校教育教学水平的一个重要标志,也是高校生存和发展的唯一途径。只有将科研成果转化为教学资源并融入教学实践,才能弥补课堂内容的不足,实现教师的专业化发展,形成专业特色,培养创新型人才,进而提高课程教学团队的整体水平,实现“以教学奠基科研,科研反哺教学”的目标。
近年来,课程组成员能结合地域资源特点,积极申报科研项目,将科研成果及学科前沿动态融入教学。同时,通过鼓励学生积极参与教师科研项目、大学生科技创新项目及课外实践活动等多种方式对学生进行科学素质培养和创新思维训练。这种方式极大地促进了课堂教学的延伸,显著地提高了学生的创新意识和创新能力,涌现出了一批优秀的学生。近年来,在学生毕业论文选题中与该课程相关的论文题目每年平均占该专业的26.7%,整体上反映了学生良好地掌握了基础理论、专业知识和应用知识的能力。从近三年生物技术专业学生考研情况来看,以该课程作为专业课的学生平均每年占考研上线率的46.7%。
(三)以“理论联系实际,技术支撑产业”服务地方经济
服务地方经济社会发展是推动高校科学发展的一个重要方面,也是商洛学院响应转型发展的一项重要职能。随着大学从“精英教育”向“大众教育”发展转型和地方经济发展对人才需求的增加,这一职能显得尤为重要。
为了适应新形势的需要,拓宽学生的知识面,提高学生的实验操作技能,培养学生的创新能力,更好地适应社会对人才的需要,本课程组依托商洛学院生物学优势学科和GAP科研工程中心,结合地方资源和产业特点,积极申报各类科研基金项目,利用“细胞生物学”中的核心技术开展了五大商药、秦岭野生兰花、秦岭高山杜鹃等研究,为相关产业的发展提供技术支撑和服务平台。同时,这也是商洛学院面临转型发展,根植地方行动的重要举措。
(四)注重实践教学,提高学生的综合素质
实践教学是“细胞生物学”教学中不可缺少的环节,2014年,商洛学院成立生物医药与食品工程学院,为促进细胞生物学学科发展,我们对生物技术及生物科学专业的人才培养方案进行了调整,坚持以先进的教学理念为指导,改造传统的以依附和印证理论为主的实验模式,建立以能力培养为主线,分层次、多模块的实验教学体系的基本框架[7]。课程实验内容分基础性实验、综合性实验和设计性实验三个层次设置实验项目并实施。如:学习完细胞融合知识后,完成鸡血细胞计数与PEG诱导的细胞融合实验项目,使学生明确细胞融合的原理及方法。学习完线粒体结构及功能后,进行线粒体的超活染色与观察,明确细胞器的超活染色技术;学习完植物组织与细胞培养知识后,让学生查阅文献,自行设计实验方案,撰写实验论文。
教学方法上采用统一模式、开放模式和导师模式等多种方式。教学手段上,充分发挥现代化教学手段在实验教学中的作用,使实验课程和实践教学资源陆续上网。建立多种实验考核方法,统筹考核实验过程与实验结果,激发学生实验兴趣,提高实验能力。采取平时成绩同期末考试成绩相结合的办法,严把毕业论文关,鼓励学生在实验中有所创新。
实验教学加深了学生对课程理论知识的理解,也激发了学生的专业学习兴趣。近年来,依托本区域优势、特色资源,结合生物技术学科领域的发展,主要侧重于“细胞生物学”实践应用方面的选题,大部分选题结合教师科研或来自生产第一线,有较大的实用价值或参考意义,有一定的创新性。
(五)应用现代教育技术,提高教学效果
“细胞生物学”属于生命学科领域的课程,授课内容和知识点存在客观、微观和抽象等特点,因此,国外许多教学机构很早就开展了将深奥难懂的理论知识以直观、形象的方式呈现出来,尤其需要现代多媒体技术辅助教学[8]。该技术以其大信息量、文字、图像、声音多形式的信息传播方式,在课堂教学中越来越受到重视。“细胞生物学”的教学内容中包含许多细胞和亚细胞精细结构,功能原理复杂、抽象难懂,尤其缺乏动态的机理解释,这使得原本客观实际的文字介绍,在初学者眼中变得抽象而枯燥,学习效果差,学习兴趣不高。多媒体技术,可以将文字、图片包括其中,使教学内容图文并茂,专题视频形象生动,使学生对细胞的微观构造产生直观的认识,如细胞内部结构视频、细胞功能动画、细胞重要生命活动相关图片、视频等。“细胞生物学”课程组通过近年来教学实践的积累,已完成全套“细胞生物学”课堂教学多媒体课件及收集到相关章节的视频及动画,使“细胞生物学”知识由抽象变具体、由静态变动态、由微观变宏观,有助于提高学生的学习兴趣,加深学生的理解和记忆,增强教学效果。
“细胞生物学”网络课件就是用于辅助学习的网络资源。近年来,课程团队致力于相应课件、电子教案、习题集和专题视频的收集、制作与更新,补充完善和充实了课程网络资源。为了使初学者能尽快熟悉课程教学组织形式,把握学习重点,做好课前准备工作,网络平台还专设了研究性教学单元模块,包括研究性教学题目来源、近年来小班课组织形式、学生汇报ppt、自主学习报告等内容,便于师生有效地开展教学活动。
根据历年来生物技术专业部分学生的考研复习需求,网络平台还增设了考研专题模块,涉及相关学校的考研信息、电子图书、历年考研真题等资料,反响良好。为了便于自学和师生交流,不断提高课程网站建设质量,拓宽服务面,网站系统开通了信箱答疑和在线沟通平台。
四、细胞生物学精品课程的建设成效
一、举办市海峡两岸大学生创意设计作品巡回展,搭建市与高校大学生科技交往平台
从年起,市参加了由市科协、中华创意发展协会发起,国内近20个大中城市科协和有关学术团体共组织开展的“海峡两岸大学生创意设计作品巡回展”。
2010年市第三届巡回展由市科协主办,艺术学院设计学院承办,省内19所高校参加活动,共征集了作品80件、省外作品598件、省内作品494件,作品涵盖海报招帖类、产品设计类及动漫类三个专业方向。参展作品的创作体现了大学生打破常规哲学,充分发挥想象力和创造力,将深度情感和理性的思考与实践结合,体现了创意与生活的完美结合。9月14日市“第三届海峡两岸大学生创意设计作品巡回展”开幕式暨优秀作品颁奖在艺术学院举行。市原政协主席、市工艺美术协会会长张绪明,原市人大副主任张德林,省科协副主席尹军,市科协党组书记、主席孙国庆等有关领导参加开幕式。开幕式上对参加巡回展的优秀作品进行展示,对获奖作品作者进行了表彰。
2011年市的巡回展加大宣传和组织力度,根据参加活动大学指导教师和学生的建议,通过我们积极工作,巡回展得到省教育厅领导的大力支持,2011年市第四届海峡两岸大学生创意设计作品巡回展由省教育厅、市科协共同主办,艺术学院艺术设计研究中心承办,东北师范大学美术学院等省内外29所大学协办,共征集作品2220件。2011年市第四届“海峡两岸大学生创意设计作品巡回展”开幕式暨优秀作品颁奖在9月份科普宣传日期间举行,出席开幕式的省政协主席巴音朝鲁、市委书记高广滨、省科协主席刘淑莹等领导为290名获奖作品代表颁奖,省市科协领导还参观了优秀作品展示。
巡回展的举办为省高校与国内及地区大学生创意设计思想的交流打造有效的平台,使大学生们足不出户就可以了解来自国内及地区最优秀的创意思想和成果,为大学生展示自己最新作品和自身风采提供了最直接的舞台。巡回展还促进了大学生与社会实际相结合,为毕业后走向社会成功就业起到很大帮助作用。巡回展在有关部门的大力支持下,规模和影响力逐年扩大,活动受到省内高校广大师生的一致好评。
二、组织科技代表团,赴开展科技交流
2011年3月,应日中科学技术文化中心邀请,市科技代表团一行三人,由市科协党组书记、主席、博士联合会理事长孙国庆带队,对日中科学技术文化中心和全中国人博士协会等海外科技团体进行了友好访问。访问期间,代表团回访了全中国人博士协会等海外科技团体。全中国人博士协会副会长、神奈川大学理学部情报科学科张善俊教授;在日中国科学技术者联盟、会长杨克俭博士;岗山大学生命科学院、院长吴博士;科学技术振兴机构中国综合研究部、部长米博士;国立大学女子学院人间文化创成科学研究科盖迪博士等参加了会见。代表团听取了全中国人博士协会、在日中国科学技术者联盟等科技团体的情况介绍。会谈期间,代表团向博士们发出了邀请,诚挚地欢迎他们到来,为的学术繁荣及经济社会发展提供服务。会谈结束时,代表团与有关海外专家达成3项合作内容。
1、岗山大学生命科学院院长吴博士应代表团的邀请,决定2011年来开展生命科学研究领域最新发现成果方面的学术交流,并以理工大学生命科学实验室为依托,组织一次生命科学研究方面的新观点、新学说学术沙龙。
2、为加强中日双方大学交流与合作,促进中日两国大学间产学合作、人才交流,由科学技术振兴机构中国综合研究中心、中国留学服务中心等部门共同举办第二届中日大学展暨中日大学论坛,将于今年在东京召开,届时将有50所中国高校,50所高校出席这一盛会。为宣传省高校,为高校参加中日高校间科技交流搭建平台,市科协邀请科学技术振兴机构中国综合研究部、部长米博士2011年到访问,市科协将协助米博士到省高校考察,推荐省高校参加第二届中日大学展暨中日大学论坛,米博士愉快接受邀请。
3、国立大学女子学院人间文化创成科学研究科盖迪博士结合自己正在攻读的生命科学博士后课程,关于贫困山区孩子如何注意个人卫生的研究成果,为代表团提供了图文并茂的适合孩子们阅读的科普小册子(征求意见稿),希望国内孩子们读后提出修改意见后反馈给她,以便帮助这项研究更加切合实际,代表团愉快接受协助请求。
在对大坂、京都、东京等大中城市考察期间,代表团对的科学可持续发展的兴国理念有了深刻理解。一致认为,人对待事物的科学精神值得借鉴,对环境的保护意识、做事认真一丝不苟的态度及对资源的综合利用理念值得学习。此次出访,增进了与海外科技团体的相互了解,学到了的先进理念。
三、邀请留日专家,来长举办学术报告会
2011年5月26日,市科协邀请了岗山大学吴教授和京都大学乾教授来开展学术交流。
两位教授在长期间分别在大学中日联谊医院和东北师范大学作了心理医学方面的学术报告,参观了东北师大心理学实验室,并且和两个单位的专家学者进行广泛学术交流。
四、支持中国科协海智基地建设,促进海智计划深入开展
中国科协海智计划工作基地建立以来,基地工作在中国科协的指导下,一直得到国家和省市领导、市科协领导及海外留学人员的关心、重视和支持。目前基地共吸引23个国家和地区的近300名海外留学人员归国创业,领办创办近200家拥有自主知识产权的高技术企业,一批具有国际先进水平的项目相继落户基地。留学人员创办企业正迅速成长为省及市相关产业中的骨干企业和地方经济新的增长点。2011年,基地从稳固基础、整合资源、深化服务、创新突破等方面精心谋划,以现有资源为依托,以提高基地网络化、专业化、国际化水平为目标,以建立高水平的专业服务队伍为保障,坚持政府引导、社会化建设、市场化运作、企业化经营、规模化发展的原则,科学整合现有创新资源,营造一流的创新创业环境。
在加强服务体系建设中,坚持“整合资源,扩张功能,强化管理,优化服务,创新思维,发挥优势,突出特色,打造品牌”的指导思想,形成了“创业服务、企业服务、产业服务、项目服务、人才服务、导师服务、平台服务、融资服务、文化服务、商务服务”十大类三十项服务功能组成的独具特色的留学人员服务体系。在运用政策性资源中,2010年为企业争取到各类政府性资金超过2470多万元。在深化服务内容方面,全年组织各类活动20次,活动参与人数达到1000多人次。全年累计走访企业400余次,征集和挖掘创业项目220个,为企业邀请创业导师17名。在创新突破,谋求服务新形式中,基地与团市委合作共建了“青年创业园”,并启动了“市首届青年科技创新创业大赛”,征集各高校优秀大学生项目160余项,为其中的36项累计提供120万元的天使资金。利用省科技厅的资助资金,加强与有关专业培训机构合作,针对创业企业需求的特点,开展形式多样,内容丰富的培训,全年累计培训人数超过2000人。
五、发挥示范效应,宣传表彰突出贡献的海外归国留学人员
海智计划开展以来,为宣传海外留学人员回国创业的科研成果和创业精神,市科协协助中国科协海智计划工作基地举办两次留学人员创业成果展,国家和省市领导多次参观成果展,并给予很高的评价。2011年市科协、市委组织部等部门共同组织开展第二届市“十大杰出科技英才”和“百名优秀科技工作者”评选活动,我们积极组织海外归国科技工作者申报材料,经由院士等组成的评委会评审,百克药业孔维博士再次被评为市“十大杰出科技英才”,中软吉大信息技术有限公司总经理张学文、中国科协海智计划工作基地原主任蒋小铭等6名海智计划的企业代表和组织者被评为“百名优秀科技工作者”。在表彰会上,孔维代表受表彰的科技人员发言。