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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篇分子生物学的重要性,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。
【关键词】 实验教学;医学分子生物学
文章编号:1004-7484(2014)-02-0645-02
随着上世纪50年代分子生物学的诞生,以及半个世纪以来生物技术革命的不断创新,使得21世纪成为生命科学的世纪。医学分子生物学是分子生物学的一个重要分支,是从分子水平研究人体正常和疾病状态下生命活动和规律的一门科学[1]。分子生物学基础理论知识影响深远,基本实验技术渗透范围极为广泛,它使医学领域的各个学科在分子水平上密切联系,互相渗透,交叉融合,从而成为了解生命现象的分子基础。分子生物学是一门实践性很强的课程,而实验教学又是学生掌握理论知识的有力手段,重视实验教学不仅能够使同学们掌握和理解理论知识,而且为他们日后的科研工作打下坚实的基础。我们针对于我校临床医学本科专业学生的分子生物学实验课教学实践中发现的一些不足之处,提出思考与改进。
1 制约分子生物学实验教学的问题
1.1 实验学时少,实验内容与理论课内容脱节 目前我校的分子生物学理论课时58学时,实验课学时仅12学时,实验课与理论课学时比接近5:1,实验课学时比远远低于教学实际的要求。不仅不利于实验教学课程的安排,也不利于同学们掌握基本的分子生物学实验技术。现有的实验主要体现在质粒DNA的提取、DNA酶切、PCR、电泳基本技术。实现实验教学和理论教学有机结合并有效发挥实验教学促进学生理论知识学习是实验教学的目标。如果在教学上不注意实验内容的连贯性,就会造成实验与实验之间的脱节,学生不能很好地掌握实验技术之间的联系,更谈不上通过实验理解理论知识了。由于课时安排不够充分,严重影响教学质量。
1.2 实验内容更新迅速,教师自身素质有待提高 分子生物学理论与技术的不断发展使实验内容迅速更新,这就给实验教学带来了新的挑战。目前全国尚缺乏统一的分子生物学实验教材,各医学院校基本上采用自编教材开设的实验内容也是自行设定,院校之间难以借鉴。分子生物学作为一门实践性较强的学科,还要求任课老师不仅具备扎实的专业基础理论知识,更要求教师具有一定的实践经验,能熟练掌握分子生物学基本实验操作。而目前我校上实验课的教师依附于理论课教师,理论课与实验课均由理论教师主导,教师必然形成重理论轻实验的观念,不利于保障实验教学的目的和效果。因此任课老师的自身素质还有很大的提升空间。
1.3 实验经费投入不足,实验教学效率低下 分子生物学实验的试剂相对成本较高,如何利用有限的教学经费获得最大的教学收益也是实验教学成功的关键。其次分子生物学实验流程长、步骤多,这对实验技术人员素质有较高的要求,实验技术人员必须理解、掌握基本的分子生物学实验技术,这样才能为实验做好各项准备。再次我校的实验教学仍是实验小班上课,受实验设备、实验人员的限制,很难做到完全开放实验室让学生自主实验。采用合适的教学方法,利用有限的实验教学时间及教学设备完成分子生物学实验教学并取得良好的教学效果,是值得思考的又一问题。
2 改善分子生物学实验教学的思考
2.1 增加教学经费,改善教学条件 在学校管理层面上应该提高对实验教学重要性的认识,在实验设备和试剂上加大投入,改善实验教学条件,保证学生在实验室真正学到知识。学生只有在实验室多动手,他们今后的动手能力才强,科学思维能力在实验中也能得到良好的训练。但一些高校只注重硬件投入而忽视了高质量试剂的采购,直接制约了实验内容的更新,造成已购设备利用效率不高等现象。例如,很多院校采购了实时定量PCR仪,却没有划拨教学经费购买试剂导致仪器闲置。因此在教学投入上应该加大实验投资,有的放矢、合理安排。
2.2 增加教学学时和充实实验内容 在教学管理层面上应该重视实验教学的重要性。实验教学是高校培养学生科学实践能力、提高科学素质的重要环节,美国认为能力比知识重要,能力不是从知识中获得的而是在“做”的过程中获得的[2]。医学教育更应该重视培养学生的动手能力,只有重视和增加实验课教学课时,加大实验课的比例才是提高学生动手能力培养目标的根本。目前我们开设的分子生物学实验课程主要是以验证性实验为主,对于帮助学习和理解理论知识的作用十分有限。
对医学生而言,如果能够把医学分子生物学的理论知识紧密结合临床实际,不仅提高了教学效果而且增加同学们的学习兴趣,一举两得。这就要求在理论知识之外,实验教学必须与临床应用相结合。开展一些设计性和综合性实验内容,让同学们体会到分子生物学技术与疾病的分子诊断和治疗密切相关。例如:利用PCR技术通过开设乙肝病毒检测、STR-PCR亲子鉴定的实验等,理论结合临床实际激发学生的学习兴趣。
2.3 加强实验教学师资队伍建设 随着分子生物学的不断发展,对实验教学也提出了更高的要求,实验教学的师资队伍无论知识结构、还是学历层次都需要不断提高才能适应发展的需求。目前我校的实验室技术人员主要从事实验准备及实验室管理工作,不能授课。新形势下的高等教育,实验课要有一定的独立性。如何加强实验教学师资队伍建设,一方面大力培养和挖掘现职的实验技术人员的潜能和工作积极性;另一方面引进高级实验技术人才,加强实验室日常管理、承担一定的实验教学任务。目前我们在立足于现状,引导实验技术人员学习分子生物学的相关知识,邀请他们参加教师集体备课等教学活动,给他们多创造进修与交流的机会。在满足实验准备的基础上提高他们的管理水平,才是保障实验教学与时俱进的根本。
总之,实验教学是本科教育中不可缺少的重要组成部分,通过加强经费投入改善教学条件;加强教材、师资队伍与实验室的建设;结合实际充实实验内容,添加设计性和综合性实验,才能充分发挥实验教学的重要作用,培养学生实际动手能力提高学生的综合素质。
参考文献
关键词:分子生物学;农学学科;分子育种
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)16-0201-02
分子生物学是21世纪最具创新性和活力的学科,它主要讲授生物学领域的基础知识和最新研究进展,如:核酸、RNA和蛋白质的结构和功能、遗传信息的表达与调控、转基因等[1]。通过本课程的学习,可以促使农科学生从分子水平上认知生命现象的本质,增强同学们探索生命现象本质的兴趣。更为重要的是,本课程能让同学们掌握现代分子生物学的基本理论和技术,为其他专业课的学习和今后的发展奠定基础。生物技术是推动现代农业向前发展的重要引擎,掌握基本的生物学理论和技术能促进农科学生的就业,并为他们将来从事生命科学的相关研究打下坚实的基础。同时,我们也应该看到,分子生物学在实际的教学过程中存在众多的问题,如基础知识点量大、新知识涌现快、课时严重不足等,以上种种问题直接导致分子生物学的教学工作困难重重。仅凭借传统的教学手段和方法已经很难适应市场对新时代毕业生的要求,教学改革势在必行[2]。本文将结合本人学习和教授分子生物学中的经历和经验,对如何提高和改进分子生物学的教学工作提出以下四方面的观点。
一、优化章节教学内容、突出基础性
传统的分子生物学课本通常会包括:核酸结构与功能、DNA到RNA、mRNA到蛋白质、分子生物学研究技术和方法、原核基因的表达调控、真核基因的表达调控、疾病与人类健康、基因与发育、基因组与比较基因组学等章节。要想在32个课堂教学的学时内完成这些内容的教学,几乎是不可能的,即使能够讲完这些章节,上课效果也会大打折扣,因此需要对全部讲授内容进行有目的精简和优化。
《生物化学》和《遗传学》也是农科本科生的必修课程,且这两门课程与《分子生物学》课程的教学内容有交叉,例如核酸和蛋白质的结构等。因此在有限的学时内讲授《分子生物学》课时,就需要根据农学专业的前修课程,进行相关调整和整合。根据内容的基础性和重要性,将全部内容整合成如下章节:核酸的结构与功能、DNA的表达与调控、RNA的翻g与调控、基因组与比较基因组学。其中“核酸的结构与功能”在《生物化学》课程中有大量讲解,因此,此章节可以降低为6个学时;“DNA的表达与调控”章节的内容涉及mRNA水平上的调控、真核生物的表达调控、原核生物的表达调控等内容,内容较多,涉及基础知识点较多,对后续专业课和学生继续深造有较大影响,应分配12个学时;“RNA的翻译与调控”涉及mRNA的翻译过程、翻译过程调控机理、原核生物和真核生物的翻译调控,本章节也是本课程的重要章节,对后续专业课和继续深造有较大影响,涉及较多前沿知识点,应分配10个学时;“基因组与比较基因组学”涉及测序等现代技术,是大多数同学们从未涉及到的知识,起到承前启后的作用,所以应选取此章节进行讲解,并分配4个学时。
二、合理化实验教学、突出实用性
实验设计的原则是:突出基础性、与课堂知识的关联性、不同实验间的连续性,最重要的是要有实用性,且是目前农学专业研究生所用的主流实验技术。只有实用的实验技术才能满足农学本科毕业生将来的工作和进一步深造的需求,只有基础性的实验才能加深同学们对于基础理论的理解,并为他们自主设计实验提供技术支撑。基于以上原则,我们设计了以下分子生物学实验内容及学时分配:重组质粒的构建(2学时)、质粒转化(3学时)、大肠杆菌培养(2学时)、质粒提取(2学时)、质粒酶切(2学时)、目的基因的琼脂糖分离(3学时)、分离目的基因的处理及测序(2学时)。这个系列的实验包括了生物工程的质粒重组、转化、菌培养、质粒提取、酶切、电泳、测序,基本涵盖了分子生物学知识获取的全部重要实验和分析技术,有助于加深同学们对相关知识点的理解,并为同学们的自主实验设计提供技术支撑。
三、应用微信、QQ等社交软件传授知识、突出趣味性
同学们都是新世纪成长起来的年轻人,对待新鲜事物容易接受,因此能否借助现代社交软件(如微信、QQ等)传授知识,是能否真正将知识灌输给同学们的关键。“微信”和“QQ”软件是目前中国最流行的社交软件,而智能手机的普及推动了利用这些软件进行信息交流的全天候化。教授一门课程时要求全体同学们加为“微信”和“QQ”好友,然后就可以利用“微信”里的“朋友圈”和“QQ”里的“好友动态”全天候的给同学们灌输知识。
当然利用社交软件灌输知识不能采取和课堂授课同样的内容,只有的信息有“趣味性”,才能引起同学们的兴趣,才最终起到辅助课堂教学并推动本门课程学习的目的。例如转发以下话题:“一个细胞引发的惨剧(2016-07-26,丁香园)”;“红杏出墙――肥胖易感基因FTO的家丑(2014-03-14,丁香园)”;“清华大学一实验室发生爆炸,博士后不幸死亡(2015-12-18,澎湃新闻)”警醒同学们的安全意识。
四、结合就业市场需求、突出前瞻性
农学专业学生未来的工作去向主要有以下几种:(1)考研;(2)本专业企事业单位;(3)本专业私人企业;(4)非本专业工作。对于从事本专业工作的同学,《分子生物学》的学习可能帮助他们考研和更快的开展相关工作;对于从事非本专业工作的同学,本课程的学习能拓宽他们的视野和眼界。因此,农学本科专业的《分子生物学》教学应立足于本专业未来的就业市场,而必须区别于其他专业的课程内容,并且突出前瞻性。
总之,《分子生物学》是高等学校农学专业重要的基础性课程,是很多后续课程的基石,授课效果的好坏对农学专业学生后续的发展至关重要。因此,我们在该课程的教授过程中,要不断探索和总结,以授课内容能否适应现代社会的发展和需求为评价标准。通过对教学内容的不断优化、实用性建设、新传授方法应用及接近市场需求,能培养出基础扎实、适应性强、能快速适应社会需求的新世纪人才。我将始终以“生以求知为乐,师以从教为荣”[3]作为自己的座右铭,时刻“自省吾身”并不断学习和求索,在高等教育的舞台上散发出自身的光芒。
参考文献:
[1]朱玉贤.现代分子生物学[M].第4版.北京:高等教育出版社,2012.
关键词: 分子生物学实验教学 教学模式 实验内容 评价体系
21世纪是生命科学的时代,分子生物学理论与基本技术渗透到生命科学的各个领域,成为生命科学中最具活力的学科,并且得到越来越广泛的发展和应用,呈现出生机勃勃的发展趋势[1]。
分子生物学实验是一门集分子生物学和基因工程理论为一体的操作性极强的实验性课程。因此,对实验教学内容的设置会影响学生对分子生物学和基因工程的学习和理解,合理地设置分子生物学实验教学内容对于培养学生的科学作风和科学思维能力,形成研究问题的科学方法和实际动手操作能力都具有十分重要的意义。
由于分子生物学实验对操作技能和实验条件要求较高,同时本科教学又具有学时少和学生人数多等特点,给分子生物学实验教学带来了极大的挑战[2]。针对我院学生的特点,我们也在不断思考,在实践中总结经验,以期更好地利用分子生物学实验教学让学生掌握其基本实验技术和规范化操作,为进一步深入学习打下基础。本文就此课程的实验教学进行了探讨。
1.教学模式
1.1从基本操作入手,培养基本技能。
在实验课中对每个仪器设备使用方法都给学生清晰地讲述,并多做示范动作,每个仪器上都简明扼要地给出仪器使用操作步骤和方法,保证仪器的安全使用,尤其是微量移液器的使用及保养。在学生动手操作过程中及时指出不规范的地方,并予以纠正。实验空隙给学生集中讲解学生提出的问题,对实验中的学生多提问几个为什么,让他们思考和回答,既活跃了课堂气氛,又奠定了做好实验的理论基础。
1.2学生自主动手,培养实验兴趣。
为提高学生操作技能,对实验的前期准备工作,如分子生物学实验试剂配制、器皿清洗和灭菌等工作,在教师指导下由学生完成。带领参与准备实验的学生完成预备实验,全程监督,严格要求,在具体操作方面,从试剂的配制、分装到保存,仪器的使用及养护等都给予精心指导,实验过程中出现的问题给予分析和指导。通过学生参与实验准备,有助于理解和掌握整个实验,同时可激发学生参与实验的兴趣和欲望。
1.3向学生开放实验室。
实验室的开放不仅是指仪器设备与时间概念上的开放,是实验课程、实验项目的开放,更重要的是让学生投入到教师的研究课题中,让学生在实际科研活动中得到锻炼。承担科研项目的教师鼓励学生参与老师的科研活动并有计划地安排实验,根据学生的实际情况,分配给学生适当的实验任务,在科研活动中锻炼学生独立完成实验的能力,大大提高实验技能。
2.依据能力培养,制定实验内容
2.1精选实验内容。
我院分子生物学实验相对课时较少,本科生物技术和生物科学专业实验课仅为18学时,在有限的学时内,我们选择实验内容时应尽量避免重复,还要兼顾实验方法的完整性,充分体现分子生物学实验与其他实验的异同。我们选择了大肠杆菌质粒DNA的提取、琼脂糖凝胶电泳检测DNA、分光光度计检测DNA的浓度和纯度、大肠杆菌质粒DNA的转化及聚合酶链式反应。通过对质粒DNA的提取、检测、转化、扩增使学生掌握分子生物学的基本操作。我们选用北京师范大学魏群教授主编的《分子生物学实验指导》教材,由于实验材料不同,有关老师共同编制了每一个实验的方法步骤,简明清晰,增强可操作性,尽量保证每个实验都有实验结果,让学生观察到自己所做的实验结果,增强学生对实验的信心。同时对我们无法开设的实验,学生也可通过实验教材的学习有一定的了解和认识。
2.2适当补充创新性实验。
在实验教学中,一定要重视培养学生自身的创新精神和科研能力[3]。学生可以选择相应的指导教师,由学生选择研究题目作为自己的课题,除了分子生物学基础实验以外,对于学生还要求系统学习创新实验或生物技术综合实验,探索分子生物学实验的多样性,为培养不同层次的人才提供实验教学模式的多样性。
在实验的开设上要注意实验内容与专业相结合,使学生学到的实验技术对今后的工作产生实质性帮助,这样的实验既符合本科教育的目标,又有利于激发学生学习的兴趣。
3.建立科学、有效的评价体系
客观公正地评价学生的学习效果是教学过程的一个重要环节。我们在分子生物学实验成绩的评定中,主要采用实验考核包括平时考核和期末考核两部分。平时考核的内容包括实验预习、实验操作、实验报告等环节,各环节考核分数比例为:预习报告10%、实验操作40%、实验报告50%,这部分成绩占该实验课总成绩的80%;期末考试(包括实验操作、技能、实验理论等)占该实验课总成绩的20%。
4.结语
分子生物学实验课经过几年的教学探索,取得了一定的成效,使学生认识到了本课程的重要性,激发了学生上好实验课的热情,牢固地掌握了分子生物学基本方法和规范化的操作,为后续相关课程的学习提供了有力保障。但也存在一些问题,如教学体系需要不断进行适时的调整与更新,注意与相关学科的衔接。此外实验室开放大大增加了教师的工作量,各种试剂、耗材增加;仪器设备的规范管理和使用等都有待完善和解决。
参考文献:
[1]李林,张宇辉,李云峰.构建新的生物化学与分子生物学实验教学模式[J].山西医科大学学报:基础医学教育版,2004,6(6):630-631.
关键词:分子生物学;双语教学;课堂实践
中图分类号:K826.15文献标志码:A文章编号:1674-9324(2018)17-0164-02
2001年8月,教育部印发了《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》(教高[2001]4号),要求各高等学校积极推动使用英语等外语进行教学[1]。实行双语教学是我国高等教育走向世界的重要措施之一,可以使学生在專业技术方面较快掌握本学科相关的英语词汇,增强学生了解世界科技最新成果的能力,加快高校高层次教育与国际接轨的步伐[2]。
一、课程教学理念与目标
分子生物学是研究核酸等生物大分子的功能、形态结构特征及其重要性和规律性的科学,是人类分子水平上真正揭开生物世界的奥秘,由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科[3]。近年来,分子生物学发展迅速并在生命科学领域里应用越来越广泛,在生命科学领域中处于核心领导地位。
(一)先进性与创新性的教学理念
我们本着先进性的教学理念,使教学内容先进,及时反映分子生物学领域的最新研究成果;教学方法、手段先进,合理运用现代信息技术等手段,改革传统的教学方法与手段。
(二)培养高素质人才的培养目标
根据专业培养目标,制定了适宜的教学大纲,课程教学的总目标是培养具有国际竞争能力的、掌握分子生物学理论知识与实验技能的高素质研究生。主要表现为:(1)先进性目标,强化课程的学科前沿性,教学内容先进,及时反映分子生物学领域的最新研究成果,保持该课程应有的前瞻性。(2)整体性目标,本课程的建设考虑完整的课程建设的各个环节,即课堂授课水平、教与学的互动、学生课余的自主学习和实践动手能力的培养、学生成绩的评价能及教学辅助手段和教学参考书的建设等,要抓住多方面间的关系,关注整体建设而不是局部建设。(3)开放性目标,经过几年的努力,建成高质量的分子生物学课程网站,制作动态的多媒体课件,谋求更高水平的网上资源的规划和设计。
二、双语教学探索与实践
目前《高级分子生物学》是我校植物学专业研究生的专业学位课,是发酵工程、食品科学和生物化工专业研究生的专业课。由于其重要性,我们在教学中不断进行教学改革,提高教学质量,主要举措包括如下四个方面。
(一)精心选用教材和参考书
在教材选择方面,我们紧跟时展,采用最新版本的权威教材。采用BenjaminLewin编著的《GeneX》英文原版教材,该书是对分子生物学和分子遗传学进行了精彩的论述,内容涵盖了基因的结构、序列、组织和表达。新版中还包含了一些新的教学特色,便于学生在阅读《基因X》过程中更好地学习;增加一个在线学习导航,学生可以使用它对关键内容进行自我测试。科学出版社发行了该书的中、英2个版本,便于同学们对比学习。为进一步拓展学生的专业知识面,我们还为同学们推荐了Watsonetal《MolecularBiologyoftheGene》6thEd,Albertset.al《MolecularBiologyoftheCell》(5thEdition),朱玉贤主编的《现代分子生物学》第四版,以及国际一流杂志相关网站。
(二)优化课程教学内容
由于大部分研究生同学在本科阶段已学习过分子生物学基础内容,因此研究生《分子生物学》的教学结合最新版英文教材,着重讲述分子生物学更高层次的理论知识,如原核生物和真核生物基因表达调控和高级分子生物学实验技术理论内容,并同时在课堂上引进国际一流期刊杂志如science,Nature,Cell,JournalofMolecularBiology等相关文章,使同学们在掌握书本最新知识的同时,也能及时把握国际上最新的科研进展。
(三)多元化双语教学
为了活跃课堂气氛和提高教学效率,我们就课堂教学也开展系列措施,并取得了满意的效果。课堂教学中我们主要采用双语教学,但对难理解的原理性知识,则采用中文讲解。
1.英文多媒体课件。为了强化学生对分子生物学专业术语的学习和培养良好的英文学习习惯,我们采用英文多媒体课件;同时,为使所讲的内容形象化、具体化,便于学生理解记忆,刺激学生活跃的思维,我们搜集了大量分子生物学相关的精美图片和动画,制作了生动的英文多媒体课件。
2.双语板书。对于重要的分子生物学概念、需要重点记忆的专业词汇,辅以中英文板书进行讲解,促使学生在学到分子生物学知识的同时也掌握相应的专业词汇,方便对英文文献的阅读。
3.翻转课堂。建立2人小组学习单位,教师为各小组指定题目并提供部分英文阅读材料,要求每名同学查阅相关的中英文文献,书写书面报告,制作双语PPT,并做学术报告,每名同学10分钟的报告时间和5分钟的讨论时间。这不仅锻炼了同学们阅读、归纳总结中英文文献的能力,还锻炼了同学们的学术报告能力。
4.启发式教学。为鼓励学生积极思考,巩固所学知识,活跃课堂气氛,我们运用启发式教学,特别是在实验技术内容讲解时,启发、引导学生将所学理论知识和实验技术运用到自己的研究课题中。
(四)开放教学
1.充分利用网络资源。课程教学资源不仅局限于教师的教学课件及多媒体动画,为促进学生自主学习,学生还可在河北科技大学精品课程教学平台——分子生物学课程教学网站(http://depart.hebust.edu.cn/jpk/molecular/index.htm)进行学习,也可在中国大学MOOC平台(http://xuetangx.com)进行在线学习其他高校分子生物学内容,也可在网易公开课(http://open.163.com/)搜索世界知名高校分子生物学课程进行在线学习。
2.建立课程学习QQ群。利用网络传播的力量,建立《分子生物学》课程QQ群,共享教师教学课件和同学们学术报告的课件及相关文献,老师和同学利用课下时间随时进行自由的学术交流。
(五)课程考核
为提高学生的综合素质和能力,形成良好的学习气氛,克服期末一次考试定最终成绩的弊端,遏制高分低能现象的出现。拟采用综合考核的方法,即总成绩由中英文文献阅读(15%)、专业汇报(15%)和期末考试成绩(70%)三部分组成。
三、存在的问题
尽管教师用心备课及教学,但由于学生英语水平和专业知识水平不同,接受双语教学的效果也会不一样,因此,我们仍需要进一步探索如何在不同水平同学中开设双语教学的方式;另外,老师自身的英文表达能力也需要进一步提高,建议我省或我校设立专项资金,每年利用暑期组织双语教学教师到英语母语国家进行为期1—2个月的双语教学培训。
参考文献:
[1]葛亚东,葛雅丽,王鹏,朱国萍.分子生物学国家级双语教学示范课程的实践与思考[J].中国细胞生物学学报,2013,35(8):1251-1254.
[2]张迎梅.“动物生物学”开展双语教学的几点体会[J].高等理科教育,2003,(1):67-681.
[关键词]双语教学;分子生物学;策略
[中图分类号]G624.0 [文献标识码]A [文章编号]1005―6432(2011)18―0169―02
所谓双语教学(Bilingual Teaching),即用非母语进行部分或全部非语言学科的教学,其实际内涵因国家、地区不同而存在差异。如在加拿大,双语教学一般指在英语地区用法语授课的教学形式。在美国,双语教学一般指用西班牙语进行的学科教学。在我国现阶段的高等教育体系中,双语教学实际上是指用汉语与英语交替进行的教学模式。国际通行的一般意义的双语教育的基本要求是:在教育过程中,有计划、有系统地使用两种语言作为教学媒体,使学生在整体学识、两种语言能力以及这两种语言所代表的文化学习及成长上,均能达到顺利而自然的发展。在这里,第二种语言是教学的语言和手段而不是教学的内容或科目。
分子生物学(Molecular Biology)是以分子水平研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科,它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象,是当前生命科学中发展最快并正在与其他学科广泛交叉与渗透的重要前沿学科。本文就双语教学开展的现状,结合我们在开展《分子生物学》双语教学中的一些体会,列举了双语教学过程中出现的一些问题并提出了应对策略。
1、分子生物学课程实施双语教学的必要性
1.1 双语教学是分子生物学科发展的内在需求
分子生物学,是研究核酸、蛋白质等生物大分子的功能、形态结构特征及其重要性和规律性的科学,是人类从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘,由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科;是一门国际前沿性强、发展迅速、对生命科学领域各分支学科具有广泛和深入影响的学科。分子生物学领域的重要成果和最新的研究发展都发表在影响因子比较高的国际性刊物上,这类刊物都是英文刊物。因此,双语教学是分子生物学科发展的内在需求,对于促进学科与学术前沿融合有重要意义。双语教学有利于促进教育与国际接轨,也是短时间内跟上国际科技发展的迫切需求。
1.2 双语教学是本学科教学改革的需要
近20年来分子生物学领域发展极为迅速,知识更新率也很快,教材内容相对滞后,这就要求老师在完成教学大纲所规定的教学内容的同时,要注意本学科前沿发展的最新动态,教学中采用双语教学,适当地增加新的知识与国际接轨以开阔学生视野。双语教学是促进中国大学教育国际化“走出去引进来”的必备条件之一,它可以为学生提供一个国际化的教育大环境,使学生直接了解本学科专业的国际先进动态,使学生按照英语的思维模式直接吸收世界先进的科技、文化知识,提高学生的科学素养,造就现代化新型人才。
2、双语教学过程中出现的一些问题
2.1 师资条件
教师是教学的主导者,因此双语课程教师素质决定了双语教学的实施情况,从而影响对双语教学效果的评价。和专业课教师一样,双语教学的重点首先是学科内容,其次是外语,尤其是专业外语在教学中的运用。所以,这就要求双语教师不仅精通学科内容,而且具有较高的外语水平,能熟练地驾驭外语进行专业课的教学,因此双语教学对教师提出了更高的要求。在一些发达国家,国家对双语教学有明确的政策规范,例如,在加拿大,当法语作为教学语言时,必须由本族语为法语或法语水平相当于本族语的教师施教,这些规定与其国情相符,保证了加拿大双语师资的质量。与发达国家相比,我国的双语教学尚处在实验阶段,也从未设立双语师资专业。目前的双语教师基本上没有接受过专门的培训,还有一部分教师没有国外留学经历。因此,在师资水平这一环节上与发达国家存在显著的差距,双语教师水平的参差不齐对双语教学的影响不容忽视。
2.2 教材的选用
通常的双语教材包括国外引进教材、国内出版教材、翻译教材等,在高校中大多采用的是国外引进教材,这些教材的优点是语言纯正,但是大多与国内的课程标准不符,难度和我国学生的实际英语水平有差距。此外,目前引进的原版教材种类有限,在使用中选择余地很小。《分子生物学》常用的是科学出版社引进的现代生物学精要速览系列的教材,和国内相应专业课的课程体系有较大的区别,造成不同学科教学中内容的重复。因此,在双语教学中迫切需要语言地道,篇幅适当,符合我国学生认识能力的教材,相关部门应当重视原版教材的引进,这已经成为制约双语教学开展的一个突出问题。
2.3 教学方法和手段
目前,在很多院校的《分子生物学》教学还是采用传统教学模式。教学过程都是以教师为中心,教师在课堂上以描述性的讲解来传播知识,学生在教与学的过程中是知识信息的被动接收者,在这种教学模式下,往往忽视了学生获得知识的潜在性和理解知识的差异性以及发展知识的创造性。并且,分子生物学主要是从DNA分子水平来阐述遗传信息的传递(DNA复制等)、基因表达(DNA到RNA到蛋白质)及基因表达的调控。然而,基因看不到摸不着,学生对其是一个懵懵懂懂的认识,再加上其复杂抽象艰深的调控过程,容易使学生觉得枯燥,产生一种五里雾里的混乱感,教学效果不理想。
3、问题应对策略
3.1 大力提高双语教师的水平
目前,很多院校都与国外有着定期或不定期的学术交流,或与国外院校合作办学,这为教师带来了进修或考察的机会,有助于提高教师的英语和专业水平,学术交流也为双语教学引进原版教材提供了有利条件。如果有学校政策的支持,通过聘请校内外著名专家、高水平专业人才承担双语教学任务和开设讲座,推动双语课程建设也是教学团队和高水平教师队伍建设的有力手段。同时也可以充分利用现有的师资条件,重新整合教学团队,将有留学背景的专业教师或者在分子生物学领域的科研人员充实到双语教学的第一线也是提高双语教学质量的捷径。通过鼓励留学进修、深造来提升教师的学历层次和专业水平也是一条途径。只要学校予以重视,给予一定的优惠政策,在较短的时间内提高双语教师的水平还是完全可能的。
3.2 教材和教学内容的灵活选择
分子生物学是一门新兴的发展迅速的学科,由科研第一线的教师结合国内外的研究进展进行讲授,非常生动具体。采用英文原版教材推行双语教学,帮助学生建立英语的分子生物学知识体系,同时引入后基因组时代的具有新概念和新技术介绍的先进内容的《GeneⅧ》、《MolecularBiology 0f the Gene》、《Molecular Cell Biology》、《Molecular
Biology 0f the Gene》、《Modern Genetic Analysis》和《TheCell:A Molecular Approach》等作为备课的补充材料,实现在知识体系和内容上的更新。目前网上资源非常丰富,其利用越来越普遍,但选择网上资源要符合自己的教学特点,适合本班学生的学习状况,并与学生所用教材内容相关,这样就可以达到好的教学效果。
3.3 充分运用现代化的手段开展教学
分子生物学双语教学的具体目标是在学习分子生物学知识的同时掌握英语语言,主要教学目的应定位在专业课教学,但在课堂上应尽量创造较多的使用英语的语言环境。考虑到实际教学学时的限制和分子生物学内容的繁多,本着在较少的课堂教学时间内,为学生介绍较多的内容,采用图文并茂、信息量大、形象生动的多媒体形式进行教学。应用丰富的网络资源,参考国外多种原版教科书及电子图书,系统制作出全部教学内容的多媒体课件和模拟动画等。把书本知识转换为直观形象的、图文并茂的、情景交融的计算机辅助教学课件,把间接兴趣转变为直接兴趣,教师讲解省时,授课信息量增大,提高了课时利用率,解决了内容多而课时少的矛盾。在教学过程中还辅以观看《Molecular Cell Biology》和《Molecular Biology of the Gene》(Fifth Edition)的配套光盘、参观分子生物学实验室和动手实验等多种方式,使理论知识的表达更加形象、直观,从而激发学生学习的主动性和积极性。
另外,学生的外语水平和接受双语教学的能力直接影响双语教学实施的效果,有条件应尽量根据学生的英语水平进行分类教学或分班教学。对英语水平较低的学生应先使用英文原版教材,用全中文授课的教学方式;当学生英语水平提高到一定程度时再逐步增加英文讲授的比例,对分子生物学中一些重要的、难理解的理论应仍以母语教授为主,这样才能达到双语教学的教学目的。
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关键词:分子生物学;课程教学;改革研究;创新生物学人才
分子生物学的目标是在分子水平上阐明细胞活动的规律,从而揭示生命的本质[1]。虽然它在生物类专业课程体系中充当着重要角色,对生命科学的发展起着至关重要的作用,但是分子生物学的教学却因为课程内容多,学科交叉广,理解难度高,信息量大,知识更新快而使教学效果差强人意,集中表现为教师授课难和学生学习难。这种现状不但困扰着老师和同学,也与大学培养高素质创新型人才的目标不相适应。如何克服分子生物学课堂教学的“瓶颈”?本人在从事十多年的分子生物学教学过程中,努力研究和探索多种形式的教学改革,力求提升教学效果和教学质量。
一、教学内容的合理组织
分子生物学的教学除了选用好的教材,制定完善的教学大纲,如何组织教学内容是教学的一个非常重要环节[2]。教学内容呈现给学生的应该是完整、清晰的、有层次、条理的知识。我们在组织教学的过程中,首先从提高自身学科素养着手。“一本教材书,数种参考书”,除分子生物学国内、国外各类版本外,与分子生物学相互交叉和渗透的其他学科,如细胞生物学、生物化学、遗传学,我们也都进行了系统的学习和强化,不断夯实专业知识、拓展专业领域,基本构建了分子生物学完整的知识体系,具备了对教材处理的前提。既避免了教学中各学科的重复,也进一步凝练了知识。此外,我们还通过网络教学平台向全国优秀教师学习,在不断的探索中总结出了教学内容合理组织的一些思路。1.思维导学模式。在DNA复制教学环节,知识点多,并且较分散,很容易在教学中造成学习困难和知识混淆的现象,针对这章教学的特点,我们采用了思维导学模式,收到了非常好的教学效果。2.重点、难点解读。本科教学形式多样化,也更提倡学生的自主学习,但并不是淡化了教师的教学,反而对教师提出了更高的要求[3]。教师必须围绕每堂课的教学目的,合理组织和引导学生理解并掌握教学的重点和难点内容。比如在讲解染色体端粒末端修复机制中,教师首先要从教材的知识结构中梳理出重点。染色体端粒末端修复机制的知识点包括:(1)引物切除造成的遗传信息缺失;(2)端粒末端的特点;(3)体细胞和性细胞末端修复机制的不同;(4)DNA结构的变化;(5)端粒酶的修复机制。梳理知识点后,总结教学重点:一是引物切除后损伤修复在体细胞和性细胞中的不同;二是四链DNA结构;三是端粒酶的修复机制。其中端粒酶修复机制的讲授是学生学习的难点。难点集中在端粒酶的性质和修复发生的过程。经过对教学内容中重点和难点的准确把握和合理组织,教师才能在课堂教学中突出重点、突破难点,让学生的课堂学习无障碍。
二、教学方法和手段的改进
教学方法的推陈出新,是教学改革的重要内容[4]。为发挥学生作为教学主体的能动性,我们根据具体的教学内容设置了启发式、联想式、探究式等多种教学方法[5],让学生参与到教学过程中,不仅活跃了课堂气氛,而且在分享知识的同时,更注重教会学生灵活掌握学习的方法。
1.启发式教学。启发的目的在于举一反三,触类旁通。针对每一次的课堂教学,设计一些抛砖引玉的问题,供学生思考与讨论,这成为了分子生物学理论教学的重要组成部分。如进行到真核生物基因表达调控学习环节,提出甲基化修饰的生物学意义,这个问题覆盖范围广,涉及到了DNA复制的调节、蛋白质和DNA甲基化修饰对基因表达的调控,以及Epigenetic(表观遗传学)方面的知识。通过提出问题—讨论分析—不断启发—再讨论分析—归纳总结—解决问题这一系列的互动教学活动,充分调动了学生课堂学习的主动性和积极性,在不断的讨论分析中通过展示不同的思维、发表各自的观点,不但有利于促进学生在学习中发现问题、解决问题,而且有利于学生通过对基础知识的消化、理解来达到理论的升华、拓展[4]。
2.联想式教学。分子生物学是在生物化学、细胞生物学和遗传学的基础上发展而来[6],因此知识相互交叉、相互渗透。在授课的过程中,教师一方面要避免重复,一方面要通过联想知识点适时培养学生的发散性思维,提高学生对知识的迁移能力和整合能力。如在讲解化学修饰对基因的表达调控时,将细胞生物学中的信号转导有机结合,使学生了解基因表达调控对细胞信号转导的作用机制。
3.探究式教学。在分子生物学教学中,每一个理论知识的背后都是科学研究的重大突破。如确定遗传物质是DNA的两大经典实验,我们以探究的形式呈现教学内容,从实验设计,到结果显示,再经过讨论分析并得出结论,以课题研究的角度,研究人员的身份引导学生进入学习角色,将学科概念、理论产生的起因和过程展示给学生,启发学生努力探索,走近科学,让学生从中领悟知识形成的探究性和科学性,逐渐培养具有创新意识和能力的高素质研究型人才。4.多媒体多样化教学。分子生物学的教学内容具有微观性、复杂性、抽象性和动态性。传统的教学手段无法满足教学的需求,而多媒体技术则具有声像俱佳、动静皆宜的特点[7],是传统教学无法比拟的。多年来我们不断补充和完善教学手段,逐渐形成了独具特色的多媒体教学课件。多媒体图像处理清晰直观,文字表述简洁明了、主题突出。课件中的图像来源于国内外的网络数据平台。如讲述DNA半保留复制机理时[8],首先将DNA可能存在的几种复制方式用图像展现,并利用Meselson和Stahl设计的DNA复制同位素示踪实验和密度梯度离心实验来进行结果验证,引导学生明确掌握DNA半保留复制特点,并结合文字,通过图文并茂的多媒体课件,将教学内容中的背景知识、基本概念、基本理论,以及静态、抽象的微观知识清晰讲解。多媒体课件动静结合、声像互动。对于生命过程中动态的知识点,比如DNA的复制、RNA的转录、蛋白质的翻译过程,可以将这些复杂的生命过程利用多媒体手段做成动画并配以文字和声像,形象直观地展现给学生,既加深了学生对知识的理解,也提高了其学习效率。
三、知识领域的拓展
分子生物学的教学内容除包含基础理论知识外,还有大量理论应用的研究方法部分。我们在教学中不仅仅将知识局限在教材中,利用课堂教学不断引导学生去了解本学科相关领域内的研究热点、最新进展、发展趋势[8],以及生物技术在生产实践中的广泛应用。
1.专题讲座与专题讨论。专题讲座是教师根据教学内容,自己组织参考资料对教学内容的延伸与拓展。比如在讲授“SNP技术”时,先从遗传标记分析的发展着手,把一代、二代的标记分析做知识性的回顾,再将纳入教材的第三代标记分析“SNP”做详细的讲解,引导大家理解什么是单核苷酸多态性,核苷酸多态性研究的生物学意义以及在医学、农业、畜牧等多种领域的发展与应用。通过这种方式激发了学生的学习热情和求知欲,也使教师不断地进行知识的更新,及时了解本学科当前发展的趋势、研究的热点以及争论的问题。专题讨论则是以学生为主体,根据课程教学内容,组织学生就某一个专题自行查阅、组织文献资料,并在课堂上展开讨论[9]。比如在讲授基因重组的教学内容时,设计“转基因的利与弊”供学生讨论。引导学生思考基因工程药物和转基因动植物对社会产生的巨大影响,让知识离开课本走进生活,从而唤起学生学习的兴趣和探索未知领域的欲望。这不仅使学生更加深入、系统地理解所学知识,并且培养了学生灵活运用知识的能力[10]。
2.生物信息技术与数据库。生物信息技术已经发展成为分子生物学研究方法中不可分割的一部分,比如在“PCR技术”的专题讲座中,不仅要对实验目的、原理、操作以及应用进行讲解,还要特别对引物设计的生物信息技术进行补充,介绍学生对一些常规的生物信息技术软件Primer6.0、DNAman、Olig6.0、DNAS-tar、Cluster等有一个基本的认知度。在整个分子生物学的教学中,学生需要自行查阅和组织各种文献资料,因此,必须特别强调互联网资源运用的重要性。教师通过介绍中国知网、维普、清华同方、NCBI等几个常用资源库,使学生了解如何利用资源库进行查询,对互联网资源的熟练应用使学生的知识体系得以完善,学生通过自身的努力来提高信息收集和辨别的能力,培养了学生的自学能力。
四、教学改革中应该注意的问题
1.教师的专业修养与教学基本功。教师在教学中具有双重身份,既是一名导演,又是一名演员。作为导演,首先需要有最新的教学理念,整个教学过程中适时设问、适时讨论、适时启发。其次要有较强的课堂组织能力,根据学生的学习情况,把握课堂节奏,调动学生课堂学习激情,使教学有的放矢。否则会在教学中出现“启而不发”和论证条理不清的现象;作为演员,还要有良好的课程驾驭能力,通过教师扎实的专业知识、广泛的认知领域、全面的知识结构,呈现给学生的是一个丰盛的知识大餐,而不是一锅夹生饭。因此作为教师,必须从理论水平、科研水平、思维水平这3个方面提高教师自身的专业素质,此外,还要掌握适合自己的各项教学技能。
2.多媒体教学的合理应用。多媒体教学只是一种提高教学效果的辅助手段,是为教师的教学和学生的学习服务的,只有运用合理才可能达到好的效果。因此尽量避免在多媒体教学课件上出现过多的文字,否则多媒体成了教学活动中的主体,老师由照本宣科转变为扮演放映员和播音员的角色。学生的学习兴趣不高,教学效果也就适得其反。多媒体和传统教学只有合理地结合,取长补短,才能在课堂教学中体现出其真正的价值。总之,教学改革的目标是帮助学生建立学科知识体系,培养学生良好的科学素养,提升学生后继学习的能力。正如叶圣陶先生所说:“教师的教学,不在于给学生搬去可以致富的金子。而在于给学生点金的指头。”目前,我们关于分子生物学课堂教学改革还处于不断探索和实践阶段,除了需要不断地提高教师自身的学科修养和科研素质外,也以“夯实基础、拓展知识、增强能力、提高素质”[8]作为教学的目的和人才培养目标,努力在今后把教学工作开展得更加有生有色,为社会培养更多高素质创新型人才。
作者:武晓英 乔宏萍 张猛 吴丽华 郝雪峰 单位:太原师范学院
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关键词:教学模式;研究生;分子生物学
以团队为基础的教学(Team Based Learning,TBL)是在以问题为基础的教学(Problem-Based Learning,PBL)的基础上提出的一种新的教学方法。TBL以一个小型组织化的学习环境为条件,以引导学生自主探究、合作学习为抓手,以教师的有效教学和管理方式为手段,以提高学生的学习能力和综合素质为目标的一种学习模式[1]。高晓秋等[2]首次将TBL应用到西医外科学教学中。穆攀伟等[3]认为TBL教学适于现代医学教学的要求,值得在医学教育中引入和推广。宋京等[4]评价了TBL教学对医学生学习效果的影响,发现TBL教学对医学生学习有促进作用。作者在2014级研究生分子生物学教学中采用TBL教学进行了一些探讨,获得了一些体会,现总结如下。
1构建教学资源库
TBL教学模式是在PBL基础之上的以团队为基础的教学,是学生自我学习和团队合作为主导的教学模式。教师根据教学大纲安排教学内容,设计教学问题,学生根据教师设计的问题查阅资料和文献,寻求问题的答案。这就需要构建强大的学习资源库。鉴于研究生已经接触过一些分子生物学知识,我们没有选择一般的分子生物学教科书作为教材,而使用罗建红主编、科学出版社出版的《医学分子分子细胞生物学:研究策略与技术原理》作为教材,以学校图书馆提供的文本资料如中英文纸质教材和电子资源如中英文电子书与中英文文献数据库以及常用的分子生物学网站和精品课程网站链接作为学生学习的资料库,便于学生查阅和使用,全面培养学生的自学能力。
2设计教学主题
TBL教学需要学生具备分子生物学的一些基础理论知识,这样才有利于学生利用所掌握的知识去获取更多深层次的知识,学会运用这些知识去探索和解决分子生物学领域中的实际问题。根据研究生的分子生物学基础,设计八个主题进行TBL 教学,包括基因组学、基因克隆及表达技术、真核生物基因转录起始调控研究、非编码小RNA、蛋白质组学、动物基因修饰技术、肿瘤生物标志物的筛选策略、分子药物靶点的研究,结合教学主题设计教学内容和问题,保证教学的有序开展。
3教学的组织和实施
结合研究生的学习基础和专业将研究生分成8~10人为单元的学习小组,设组长一名。教师根据教学内容提前一周发放预习提纲和问题,组长根据组员特长对预习提纲和问题进行分工,各自自主学习,组长定期组织讨论,并各自写出读书报告。课堂教学中,学生先完成个人测试,教师再提出问题,由小组团队共同讨论完成,教师不直接提供答案。讨论完成后再发放测试卷,由教师评分,记录成绩。课堂结束前,教师总结学习情况和存在的问题,纠正错误的观念,补充学习的不足。
4教学评估
教学评估包括教师对教学效果的评估和学生对TBL教学模式的评估。教学效果的评估用期末测试来评估,学生评价采用问卷调查的形式进行。期末测试为闭卷考试,总分为100分。94名同学的平均成绩为(59.60±9.64)分,达到了教学的基本要求。学生问卷调查的结果见表1。由表1可知,TBL教学对增加习兴趣和加深知识掌握的效果一般,但对培养综合分析能力和自学能力、提高语言表达能力、促进学科间交流、加强师生间交流的效果好,提示TBL教学对培养学生的自学能力和创新思维是有效的。
5教学反思
分子生物学是我校医学研究生的公共必修课。学生来源于基础医学、临床医学、预防医学和护理学的各专业,均完成了全部本科医学课程的学习,并经历了临床实习甚至临床工作,有一定的知识储备和工作阅历,开展交流和讨论,可相互取长补短,实现教学相长[5]。通过师生的共同努力,取得了较好的效果。但其中还存在诸多的不足,需要我们改进和提高。首先,由于教师队伍经验不足,个别主题、问题和测试题选择欠科学;有必要加强知识储备,选择更合理的主题,提出合理的观点和思考题。其次,由于专业背景不同,就业方向不同,导致不同学生对分子生物学的感兴趣度也不一;部分学生学习目的不明确,对分子生物学重视程度低,对获取新知识的欲望不强,不喜欢合作学习讨论,参与的交流讨论少,还是依赖于老师的讲解和指导,以致学习效果不佳。在今后的教学中,教师应精心解读教材,熟练掌握教学内容,有的放矢地开展TBL教学,并适当补充传统的讲授式教学,保证教学质量的提高。另外,要在教学中强调课程学习的重要性,强化分子生物学在医学中的基础性地位,制作动画演示重要技术,增强内容的真实感,从而提高学生的学习兴趣,增强学生学习的主动性。相信随着TBL教学在分子生物学教学中的有序开展,通过老师们的不懈努力,该课程的教学质量将会不断得到提高。
总之,分子生物学是整个医学科学的基石,也是整个基础医学的前沿。张海波等[6]探讨了TBL教学法在实验教学中应当注意的问题,证实TBL教学法是医学分子生物学实验教学课程中值得推广的教学模式之一。TBL 教学能增强学生自主学习的能力,提高学生学习的积极性和主动性,培养学生的团队合作精神和科学思维能力[7]。本文通过在分子生物学课程中开展TBL教学,初步建立了分子生物学的TBL教学体系,积累了教学经验,学生的自学能力、综合分析能力、语言表达能力、交流能力和团队精神都得到了提高。但课程的教学改革任重道远,只要有一支高素质的教师队伍,认真开展多种形式的课堂教学,创新教学内容,注重学生基本理论和基本技能的培养,不断提高教学质量,相信能培养出具备坚实基础的复合型高级医学人才。
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[关键词]分子生物学 网络 建构主义 探究式课堂教学
[中图分类号] G642.421 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)19-0063-03
随着网络技术的迅猛发展,当今世界已经进入了以信息技术为标志的知识经济时代。知识的获取来自教育,现在信息传播的主要途径是网络。教育与网络是现代知识经济的两大重要组成要素。把网络技术应用于教育领域,必将使教育教学发生新的变革。[1]如何在具体教学活动中合理利用网络资源,也成为当前教学研究的热点之一。
现在,对网络环境下的教学研究主要集中在如何建设学校的网络硬件环境、如何利用网络实现与学生的即时交流和教学互动、如何建立专业教学网站并将其应用于教学方面等。这些教学研究工作是重要的和必须的。目前,多数高等学校的网络教学硬件条件日臻完善,网络上的教学资源得到了极大的丰富,但也出现了大量内容重复的教学网站,这无疑造成了教育资源的很大浪费。广大教学第一线的教师目前面临的主要问题是如何把现有的网络资源应用于教学中。基于这个前提,现把我们合理利用网络进行《分子生物学》课程教学的实践总结成文,与同行商榷。
一、网络对现代教学的影响分析
(一)网络对教学的积极影响
在传统教学中教师是中心,占主体地位,学生被迫学习。现代信息技术的发展给我们提供了时间和空间上的诸多便利,互联网的发展打破了传统的封闭式课堂教学模式。网上有一些优秀教师的讲课视频、图像和文字及他们的丰富的教学经验和见解,让学生可以在课外去参考这些网上资料,补充和完善自己的知识。教师可利用网络,将教学延伸到课堂之外。另外,教师还可以通过网络与学生进行互动交流。[2]
1.网络对教学的消极影响
网络是进行教学的一种现代工具,具有开放性,方便交流和合作。但网络又是一把双刃剑,使用不当就很容易误伤。首先,海量的网络信息存在多而杂的特点,存在大量片面的、不完整的甚至是错误的信息。这就要求教师必须起到引导作用,引导学生正确使用网络上的专业信息。教师应该科学合理地对待网络,不能盲目崇拜,要善于准确有效地应用网络组织教学。[3]
2.网络对教与学的影响
“师者,所以传道授业解惑也”是古代对教师的一种定义。在网络社会中,所有有能力、有经验的人都可以通过网络展示自己的技能、经验,成为一名施教者。知识总量的迅猛增长也迫使人们必须去学习更多新的知识,而传统的学校教育则无法满足人们的学习需求。网络的出现,使越来越多的人加入学习的队伍,他们一边工作,一边通过网络学习自己所需的知识,他们既是学习者同时也是施教者。根据中国社会科学院2011年《社会蓝皮书》的统计,截至2010年6月30日,中国的网民已经达到4.2亿人,互联网普及率达31.8%,超过世界平均水平。上网条件的便利使得人们乐于在网络中获取知识,享受学习所带来的乐趣。网络环境下的施教者和受教者已由学校扩展到全社会,所有社会人都可以利用网络学习知识并传播、传授知识,网络环境下的师生关系由传统的一个对多个变成了多边互利的关系,师生的界限也变得越来越模糊。
3.网络与课堂教学
课堂教学是高校教学的基本组织形式,是“教育者把年龄和知识程度相同或相近的学生,编成固定人数的班级集体,按各门学科教学大纲规定的内容,组织教材和选择适当的教学方法,并根据固定的时间表,向全班学生进行授课的教学组织形式,也称班级授课制”。[4]尽管有报道称“亚洲各国(主要是中国和印度)政府因为认识到创新教育的重要性,正在改变集中地教学课程和改革教学组织形式”,[5]但班级授课制仍然是我国高校最主要的教学组织形式。
将丰富的网络资源与课堂教学相结合,为学生在教师指导下的自主学习提供了各种有利的学习环境。计算机虚拟实验可以部分地弥补课堂教学的不足,网络互动也使课堂教学时间能被更加有效地利用。在此方面已经有较多的教学改革实践和研究成果。
二、网络环境下分子生物学教学实践
(一) 探究式教学模式是分子生物学实验教学改革的指导思想
探究式教学模式的教学理论是布鲁纳(Jerome Seymour Bruner)倡导的,布鲁纳主张采用“探究学习”,即主张学生自己去发现教材结构。[6]“探究法教学基于建构主义,相信只要透过学生之间的互动讨论及探索,无须老师太多的干预及控制”。[7]探究式实验教学模式改变了以教师为中心的传统实验教学,学生成为实验教学的主体,促使其由被动接受知识的学习变为主动的探索性学习,培养了学生运用所学知识发现问题、分析问题、解决问题的综合能力,严谨的工作作风和勇于探索的科学精神。有文献报道,“对中国学生,探究式教学较之于直接讲授教学对提升学生的批判性思维能力更有效”。[8]现在,在国内高校有越来越多的教师尝试在教学中使用探究式学习教学方法。我们在分子生物学教学实践中把这种科学的探究式教学模式作为指导思想。
(二) 网络环境下探究式分子生物学课堂教学组织策略
分子生物学是高等院校生物工程专业开设的重要专业课程之一。如何为学生构建脉络清晰、系统性强的分子生物学知识体系,同时培养学生创造性思维,已经成为培养生命科学创新型人才的关键。本文设计一种基于网络环境的探究式分子生物学课堂教学模式,目的是在分子生物学课程教学过程中合理利用网路资源,培养学生创新性思维,使学生在整个课程学习过程中,将学习学科知识与提高创造性思维能力结合在一起。
1. 建立师生平等的民主教学氛围
传统的课堂教学一直把教师看做是知识的权威和真理的化身、 学生学习结果的裁判员。在这样的课堂学习氛围中,学生学习处于一种被动的状态;学生视学习为负担,缺乏创新欲望。我们知道创造性思维来自于民主、平等、宽容、和谐的环境和氛围。著名教育家陶行知先生说过:“创造力最能发挥的条件是民主,只有民主才能解放最大多数人的创造力, 并且使大多数人之创造力发挥到最高峰。”因此营造学生勇于表达, 师生间、同学间相互尊重和接纳的热烈课堂教学气氛是创造性思维教学的起点。在这方面已经有了初步的尝试,关于课堂的民主教学氛围的重要性和营造方法已有多篇文献见诸报道。
2. 依据教学内容,合理运用不同教学方法,合理利用网络环境
建构主义强调让学生探索及体验,在各国的教育改革中备受重视,但这种方法往往忽视知识结构。用问题探究法时,学生必须有足够的基础知识储备,这样才能够从探索活动中获益。现代教学模式有很多种, 常见的如启发发现法、类比研究法、探究法、自学辅导法、目标掌握法等多种方法;而真实的日常教学必然是多种教学法的混合体。根据不同的教学内容,合理应用教学方法,将探究式学习自然渗透到课堂教学中,是目前班级授课制下最合理有效的方式。
对于理论课程的基本知识教学,主要目的是让学生掌握学科基本知识和基础理论,这时宜采用改进的传统模式进行教学。教师提前布置学生根据教学指导进行预习的任务,让学生通过网络进行调查研究,熟悉教学内容。在这个环节,教师在布置任务时要注意时间的提前量,通常在每次上课结束时布置下一次上课教学内容的网络调研任务。网络上的分子生物学相关内容非常丰富,与本科阶段的实验内容相关的文字、视频及图片几乎都可以在网络上查到,这为我们利用网络的相关知识来进行教学提供了极大的便利。通过网络对相关知识的查询,可以有效地利用网络的现有资源。课上以讲重点、难点为主,循序渐进地进行系统讲解。教学中将探究式学习合理穿插于讲授法之中,在教授知识的同时,培养学生思维的逻辑性、流畅性和对事物深入分析的意识。在教学过程中,以讲解学科中重大科学理论发现为契机,设置问题情境,带领学生进行思维的“时空穿越”,教育学生合理把握科学发展趋势,培养学生发现问题的能力,进而激发他们探究的强烈愿望。在讲解学习内容时,先就已经学过的知识,介绍相关知识被发现年代的研究形势,那时人们已经知道哪些,在这种形势下,如果你“穿越”成为一个生活在那个年代的科学研究工作者,你对什么感兴趣,你如何确定你的研究课题,你会必然性地思考这个问题吗?通过这些设问培养学生对科学发展趋势把握的敏感度。
发起讨论也是重要的探究式教学方式。在教学中,教师可以通过发起对分子生物学重大发现的成功原因的分析讨论,来培养学生的批判性思维。“高素质的教育必须包括指导学生学习批判性思考”。网络为教学的协作与会话提供了另一种选择,网络讨论也突破了时间和空间的限制,可以将讨论延伸到课堂教学以外。为了方便学生的讨论,教师可以在教学网站上建立班级的BBS供学生讨论用。如果教师因网络知识或硬件条件所限无法建立专用的BBS,也可以申请各大网站提供的微博作为班级的讨论空间,让每个学生都可以看到别人的意见。在学生讨论环节,教师的参与非常重要。教师在讨论中要扮演参与者与引导者的角色,作为学生建构意义上的帮助者与促进者。教师在备课时要充分调研网络上的专业信息内容,在讨论时及时推荐给学生;同时学生也可以将在网络上找到的有用的信息及时反馈给教师。在这个相互交换信息的过程中,教师的教学资源得到了进一步的补充和丰富,积累的这些教学资源,又能应用于以后的教学,教学相长。
三、展望与反思
分子生物学教学改革的效果通过我们对学生的考查结果来看,学生的思考能力、收集处理信息的能力、科学探索精神和知识整合能力、科学思维能力、实验设计能力以及发现问题的能力、分析和解决问题的能力、课外自学的能力、总结归纳能力都有所提高。但对如何提高个别学生网络讨论的参与度还需要进行研究。
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关键词:绿色革命;农学;专业设置
中图分类号:S-1 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2011)-08-0264-2
我国有13亿多人口,是粮食生产与消费大国。中央政府连续提出农业问题是中国的根本问题,是保持国民经济持续快速协调健康发展的必然要求,是实现全面建设小康社会宏伟目标的必然要求,是维护社会稳定和国家长治久安的必然要求。中国的粮食状况如何?中国的粮食生产潜力有多大?中国人民能不能养活自己?这是政府和社会普遍关心的三大问题。而解决这些疑问的关键在于农业科学的发展,在于农业现代化的最终实现。各大高等院校与农业研究院对人才后备力量的培养是实现农业现代化的根本保障。因此农学专业学生的专业设置科学与否?结构是否合理和重点学科是否突出支撑学科是否完善等等都是十分严肃而又重要的研究课题。
本文并未考虑绿色革命带来的政治问题,仅以绿色革命带来的科技进步为基础,以近现代世界农业发展的主要矛盾问题为启发,浅议农学专业设置,并为科学的学科建设提供理论依据。
1 绿色革命
自人类社会诞生以来,农业和粮食问题就始终影响着全人类的文明进程。历史上各个时期的人们都被粮食和人口的问题困扰,18世纪中期,马尔萨斯在其代表作《人口原则》和《政治经济学原理》中提出了著名“马尔萨斯人口论”――人类必须控制人口的增长。否则,贫穷是人类不可改变的命运。悲观的马尔萨斯认为人口的增长速度远远超过粮食的增产,贫穷和饥饿是人类不可改变的命运。但回到21世纪往回看,马尔萨斯的忧虑并没有变成现实。而致使马尔萨斯人口论出现偏差的原因就是――绿色革命。
绿色革命是于20世纪中叶,洛克菲勒基金会发起,国际农业发展组织广泛参与的西方国家大规模投资农业科学研究,导致农业产量戏剧性的突破。现代化种植模式、农业科学技术的发展、化肥和农药的使用加速了提高产量的进程。在20世纪下半叶,绝大多数发达国家获得了稳定的食物供应,消除了饥饿的威胁。
绿色革命强调灌溉、化肥、农药和育种在粮食生产中的重要性,农田水利的建设,以我国杂交水稻技术为代表的传统杂交育种的发展,廉价化学农药和杀虫剂的广泛使用,使世界范围粮食总产量在1950年到1990年的40年内翻了将近10倍。中国,墨西哥,印度等主要发展中国家的粮食产量上升了70%。
2 绿色革命带来的问题和我们专业设置中需要重点解决的问题
绿色革命发展到今天在缓解粮食人口矛盾的方面起很重要的作用,但是也必须清楚的看到绿色革命带来的严重问题:
(1)全球农作物产量已经达到了高产平台期,灌溉、化肥和农药的使用已经够多,在此方面可挖掘的潜力已经很小,同时过多的使用化肥和农药已经带来土壤退化,水污染等很大的环境成本。
90年代初,又发现其高产谷物中矿物质和维生素含量很低,用作粮食常因维生素和矿物质营养不良而削弱了人们抵御传染病和从事体力劳动的能力,最终使一个国家的劳动生产率降低,经济的持续发展受阻。
(2)推广的品种不适于旱地种植,绿色革命推广的品种存在要求肥水条件高、不适于旱地种植等问题。这些品种仅在灌溉条件好和降雨充沛的地区得以大面积推广,而在降雨稀少的地区则难以种植。
(3)同时由于人们生活水平的提高,对肉、蛋、奶的需求进一步提高。对以玉米和大豆等为主饲料作物的需求更加突出,并应注意动物科学的发展,提高肉、蛋、奶的产出和避免饲料的损耗。
3 绿色革命对农学学科专业设置的启发
绿色革命带来的成效是毋庸置疑的,大大缓解了人口和粮食的矛盾。但是前一阶段绿色革命的手段(灌溉、农药、化肥、传统育种)的潜力已经挖掘殆尽,并且带来了严重的环境问题。但是人口的增长并没有放缓,粮食问题依旧压力很大。我们的农学专业设置必须参照绿色革命带来的启示,着力于解决绿色革命带来的矛盾。寻找新途径针对性解决粮食增产和改良方法:
(1)分子育种的重要性
绿色革命面临的一个巨大问题是粮食增长潜力问题。粮食增产的核心问题是亩产的提高,在传统育种和农药、化肥潜力挖掘殆尽的背景下、我们必须寻找新的粮食亩产提高的方法。传统育种费时费力,且受野生作物物种资源限制。
在后基因组时代,许多重要作物均已完成全基因组测序的背景下,使得能够对作物基因组进行重组,可以做到跨物种寻找高产相关基因、抗病虫害相关基因、抗旱相关基因、缩短生长期相关基因等重组到作物中,起到改良作物的目的。更先进的思路还包括把玉米、甘蔗等C4(碳4)循环相关基因重组到水稻、小麦、大豆、棉花等C3(碳3)植物中,提高二氧化碳固定效率,有利于植物在干旱环境生长,增加产量等。由于将供体植物带目的性状的遗传信息者DNA分子或其中的目的基因分离提取出来,导入待改良受体细胞中(受精卵、种胚细胞等,使之整合、父子、表达和遗传,这一系列过程都是运用分子生物学和基因工程的技术手段。发现和研究功能基因都是以分子生物学为基础。
因此必须提高生物技术相关课程在农学中的比例,强调和提高分子育种在农学中的主导地位,强化分子生物学、基因工程、细胞生物学、遗传学等传统生物技术学科在农学中的地位。培养学生的实验室动手能力。农学的相关分子生物学课程要有农学特色,突出和粮食作物、经济作物、家禽家畜的关联。
(2)植物保护的重要性
绿色革命的成绩突出的一个主要措施是杀虫剂的使用,其指导思想是减少其他生物对农作物的侵害。但是传统杀虫剂带来的病虫害抗药性和环境污染问题十分严重。解决这些问题要跳出传统化学农药的思路――利用转基因等手段开发更具抗虫效果的新品种(如转Bt基因水稻、转Bt基因棉花);从分子层面上研究病虫害的致病机理,结合施水施肥等手段,选择更具有针对性的措施(如对白粉病的致病机理研究等);了解病虫害的生态特点,利用性外激素等昆虫行为方式杀灭病虫害。这一系列着力于挖掘动植物自身潜力的方法手段,既可做到高效经济的杀灭病虫害,又可减少对环境的污染。
植物保护的重要性使得我们要开设动植物病毒学、农业生物科学、农业生态科学、农业病虫草鼠生物学及其致害方面的基本理论和基本知识方面的学科。
(3)注重动物科学和农产品的经济性
绿色革命的进程中还凸显了技术的成本问题,随着人们生活水平的提高对肉、蛋、奶的需求越来越旺盛,经由家禽家畜从饲料中转换营养元素会造成大量损耗。因此必须重视动物科学的发展,培育产量、转化效率更高的动物、开发更经济高效的饲料体系、重视动物营养、重视动物病害的防治。同时由于人们生活水平的提高对绿色健康的要求更高,需要在学科建设中突出绿色、健康无公害的指导思想。
针对此指导思想动物科学的专业应开设动物营养学、动物胚胎学等专业,并专注于动物转基因、胚胎移植等专业技术平台的建立。
参考文献
[1] 熊愈辉.对绿色革命与新绿色革命的若干思考[J].石河子大学学报(自然科学版),2003,03.
[2] 周凤珏.农学专业教学计划的现状及改革思路[J].广西农业科学,2003,06.
1医学研究生科研技能培养面临的问题
1.1本科教育忽略学生实验技能、逻辑思维和创新能力的培养本科生学习模式中老师与学生基本是零交流,老师幻灯片教授已有现成的书本知识,学生接受、理解、记忆,完成考试即可。这种方式严重忽略了学生思考能力和创新力的培养,使其缺乏逻辑思维和创新思维的意识习惯。而学生在面临探索型科学研究时就似隔屋撺椽,无法胜任。
1.2本科教育学习环境简单,缺乏必需的社交经验医学生的本科学习任务相对其他专业更加繁重,课业、考试压力大,大学生实践活动较少,缺乏丰富的人际交往经验。而研究生学习环境相对复杂,需要处理好与导师、同门、厂家、其他实验室之间的关系,存在一定的利益诱惑。一旦进入研究生阶段学习,如何适应这种环境的改变就显得尤为重要。
1.3研究生生源种类多,知识背景相差大目前研究生招生来源很多,甚至还会有跨专业报考的现象,所以知识背景相差很大。比如现代的医学科学研究常常接触到分子水平的实验,本科为临床医学或护理学的医学研究生比较缺乏。即使本科阶段有一些相关基础课,由于没有认识到重要性,知识也比较薄弱;而本科为生物技术的研究生比其他专业的学生掌握更多的分子生物学背景知识。研究生阶段的教学是以自学为主,在参差不齐的背景下,如何让医学研究生迅速学习和掌握良好的科研技能,是一个非常重要的问题。
2医学研究生科研技能培养的模式探讨
2.1加强本专业相关理论知识的积累并进行科研尝试为弥补本科生理论基础薄弱的情况,研究生一年级主要是进行理论学习以满足将来的科研要求,如实验动物学提供动物实验的基础知识,科学研究严谨的设计和分析需要统计学。但研究生导师的研究方向很多,对学生的要求也不一样,已有的学校研究生课程无法满足每个方向的不同要求。为此,重点学习相关专业的背景知识尤为重要。如对于生殖医学研究方向的研究生,就需要加强生殖医学和生殖生物学的基础知识,与其他方向的研究生要求略有不同。为了让研究生学习生殖相关基础知识,学校最近专门开设了生殖生物学选修课程,供生殖医学研究方向的研究生选修。现在的医学研究已经深入细胞和分子水平,需要用到多种大型仪器。仪器分析课程可以帮助研究生了解常见大型仪器的原理,如用于断层扫描的激光共聚焦、细胞检测和分选用的流式细胞仪、超高分辨率的电子显微镜等。通过这些理论课程的学习,研究生可以掌握常见大型仪器的基本原理,有助于将来课题的实验设计。以上的努力仍然不能为每个研究方向的研究生开展课题研究提供足够的理论知识。所以在已有的理论课程的基础上,通过组织相关研究方向的研究生深入学习专业相关的专著就很有意义。如本实验室从事发生研究的研究生,就组织学习发生相关的英文专著,如HistologicalandHistopathologicalE-valuationoftheTestis和Andrology-MaleReproductiveHealthandDysfunction。研究生自学后以讲座的形式,给其他同学介绍各个章节的内容。通过这种途径,在学到专业知识的同时,提高了自学能力和英文专著阅读能力,锻炼了总结、陈述、演示以及制作讲解报告的能力,有助于开题报告和毕业答辩的顺利完成。
2.2培养良好的实验技能分子生物学是从分子水平研究生命现象、生命本质、生命活动及其规律的科学,与其他学科广泛交叉渗透,是当前生命科学中迅速发展的前沿学科。医学分子生物学是实验性极强的学科,其实验技术和方法已普遍应用到各个学科的研究中。除了分子生物学技术,其他如细胞生物学等技术也在科研中广泛使用,这些实验技能的培养对于其课题开展均具有重要的意义。目前研究生数量多,教育资源有限,即使有实验课程安排也无法实现让每个研究生动手操作。所以研究生实验技能的培养不能仅靠学校的研究生课程;再者医学研究生一般来自于医学专业如临床医学或者护理学等,本科教育没有经过分子生物学理论和实践培训,所以研究生进入实验室后,还需要进一步培训。为此,本实验室在培养模式上进行了一些尝试。组织由多位教师、技术员和高年级博士组成的培训团队,以专题培训的方式对实验室基本科研技能进行短期培训,包括RT-PCR、苏木素伊红染色、免疫荧光、Westernblot、流式细胞术、显微镜操作、文献检索等多种常规实验方法和技术,目的是让刚进入实验室的研究生迅速掌握常用分子生物学和细胞生物学技术以及常规实验仪器和设备的使用。实验技能培训分为三个部分,首先介绍实验的基础理论,然后演示实验操作,最后由学生独立完成实验,完成的实验结果由老师统一评价。只有能独立地完成每个实验,才算顺利通过培训。我们深知理论是为了指导实践,所以理论与实践齐头并进的模式能取得更好的效果。在基本理论知识学习的过程中,同时进行实践操作,引导学生发现问题并探索思考,形成边动手边思考、理论指导实践的学习模式。本实验室通过这样统一的理论和实践相结合的培训,帮助研究生在短时间内系统而迅速地掌握常用的基础实验理论和技术,为后续课题开展奠定了坚实的基础,取得了很好的效果。
2.3严格实验室规范管理实验室是高校研究生科研实验技能培养的主要场所,其建设和管理水平直接影响研究生科研实验技能的水平。比如一个实验室通常有多个研究生,每个研究生在课题开展中一般会使用多种仪器设备。有的仪器设备比较贵重,操作不当可以导致仪器损坏,甚至威胁人身安全。如高速离心机使用时,转子不盖盖子,高速旋转时,转子可以飞出离心机,导致财产或人身损伤。所以如何能保证仪器的正常使用和得到高质量的研究数据,有序的管理就显得非常重要。以本实验室为例,实验过程中会有常见仪器,如pH计、天平等;有贵重仪器,如高速离心机、荧光显微镜、定量PCR仪等;还有一些大型的仪器,如电子显微镜、流式细胞仪、激光共聚焦显微镜等。本实验室采用如下管理方式:对于实验室常见仪器,研究生通过培训过后可以自由使用。而大型仪器一般都有分析测试中心集中管理,如电子显微镜、流式细胞仪等设备有工作人员操作,学生只需理解原理,按照要求准备样本和学会分析数据。但有的大型仪器如激光共聚焦,学生可以通过专门的操作培训,自己独立操作。高速离心机、荧光显微镜等设备一般都有专人管理。在学生进入实验室统一培训时,会涵盖这些设备的使用。如此,既使得实验室仪器得到正常使用,又营造了严谨、有序和安全的实验室环境,为进行科学研究提供了必要保证。
2.4培养严谨的科研态度和团队合作精神研究生在开展科研的准备过程中,完成了理论知识的储备、实验技能的掌握和实验室管理的规范,还面临着最关键的科研精神和习惯的培养,因为这与最终科研活动的完成并被接受认可密切相关。研究活动中,能拿到客观的数据至关重要,而严谨的科研习惯恰恰决定了客观数据的可信度,所以我们要培养研究生客观详实地记录实验过程和结果的习惯,也就是实验记录的撰写。一份好的实验记录能让人知道为何开展该实验(实验目的),实验如何进行(实验流程),实验得出什么结果(实验原始数据),这些结果提示了什么,其中有什么问题(结果分析)。所以实验记录的培训是研究生培训的重要组成部分。为了便于管理,本实验室引进了Elab电子实验记录,学生通过电子实验记录,将实验结果通过Word文档或附件形式保存在数据库中,导师可以及时对实验结果进行评价,对研究生科研中存在的问题做到早发现、早纠正,把研究生弄虚作假的现象消灭于萌芽,有效预防了研究生学术道德腐败现象的发生。这些实验记录可以长期保存,弥补了纸质记录保存期限的不足。科研的严谨性还在于数据的客观性。因实验有一定的变异,人群或动物个体差异,实验结果都需要重复,由统计学得出结论。所以要让学生掌握t检验、单因素方差分析等基本的分析方法。在涉及人工计数的实验,需要至少两位同学分别统计,最后得到客观的计量结果。科学研究靠的是自身不懈的努力,更离不开团队合作[5]。现在科学研究涉及的技术方法越来越多,好的研究结果工作量也很大,常常不是由一个人独立完成,需要多人互相配合协作,所以良好的团队合作精神非常重要。团队合作可以增进学生之间的交流,互相借鉴研究方法,甚至触发研究思路和灵感。为此,本实验室研究并实行“新老结合、以老带新”的模式,以课题组为单位,让高年级学生带动低年级学生探索学习,如此不仅使得实验技巧得以传承并优化,更能通过不断交流学习迸发更多科研想法和理念,实现双赢。
2.5完善科研思路培养科研精神强调对未知的探索,科学研究要求有新颖性。在教育过程中,我们应该指导学生不断追踪研究领域的最新进展,才能站在巨人的肩膀上,进一步开展创新性的研究。在阅读最近发表的高水平文章后,进行读书报告,能锻炼自主学习、阅读前沿文献的能力。通过整理PPT、口头报告的形式进行读书报告,研究生还能锻炼自己的语言组织能力和口头表达能力。针对研究生科研思路的培养,除了课题的开题报告,每周安排学生整理PPT、进行工作汇报、报告近期的实验进展、分析实验中的问题,以便导师及时发现研究思路的偏差并纠正,讨论下一步实验设计,引导学生思考交流。在研究生招生规模不断扩大的今天,如何保证高质量的医学研究生的输出,对学生本人、导师水平以及实验室管理提出了更高的要求。通过上述措施的实施,本实验室充分发挥了在医学研究生培养过程的重要作用,思路明确,环环相扣,使研究生获得扎实的理论基础、更多的实验技能、严谨的科研习惯、高尚的科研精神,为其将来发展打下坚实的基础。
作者:郭雪江祝辉王蕾霍然黄晓燕林敏王黎熔周作民沙家豪单位:南京医科大学组织胚胎学系生殖医学国家重点实验室
关键词:生物信息学 交叉学科 学生培养
一、生物信息学的产生
生物学是一门古老的学科,在人类历史发展的长河中,人类从未停止过对生命奥秘的探索。人们逐渐认识到,虽然生物种类多种多样,但是它们的最基本分子却是相同的。DNA、RNA和蛋白质等分子构成了生命的基本单位,再由细胞到组织、器官,最后器官系统组成完整的生物体。
传统的生物学研究中,由于受到技术水平的限制,生物学家多采用低通量的生物实验方法,其研究对象通常是一个基因或者几个基因组成的通路。在这种情况下,实验后的简单观察就可以满足研究需要。随着生物研究的不断深入,积累了大量实验数据,人们不禁想到,如何把不同的实验结果整合起来?另一方面,随着生物技术的发展,大量新兴技术出现,产生了海量的数据。例如90年代兴起的基因芯片技术,单张芯片就可以测定成千上万个基因在某一状态下的表达情况。1990年启动的人类基因组计划更为生命科学的研究提供了海量的序列数据。面对如此多的数据,以前依靠生物实验研究单个或几个基因的方法很难再适用,生命科学、统计学、计算机科学和信息科学等若干学科的交叉学科――生物信息学应运而生。生物信息学以计算机、统计、模式识别等方法为手段,以生物数据为研究对象,通过对大量生物数据的储存、处理和分析,提取其中有意义的生物知识[1],从而最终揭示蕴藏在核酸序列和蛋白质序列中的信息,对了解生命活动的基本规律出贡献。
二、生物信息学在生命科学研究中的作用
作为一门新兴的学科,大家对生物信息的作用并不十分明确。很多人认为生物信息学只是为实验科学服务。从广义上讲,这种说法也不无道理,但是生物信息学并不是实验科学的附属品,与生物实验一样,它也是解决生物问题的一种手段。为了解决生物问题,生物学家依靠的是实验台,生物信息学家依靠的是计算机。
在生命科学的发展过程中,以分子生物学的产生为界,可以分为传统生物学和现代生物学。传统生物学和现代生物学取得的成就为生命科学的发展做出了巨大贡献。人类基因组计划启动以来,人们一度认为只要把各种生物基因组的全部碱基排列顺序测定清楚,生命的遗传奥秘就会显露无余,但是真实的情况远不像想象的那样简单。人类的个体发育开始于一个单细胞受精卵,受精卵经过一系列的细胞分裂和分化,产生具有不同形态和功能的细胞,不同细胞之间相互作用构成各种组织和器官。虽然人类基因组中有两万多个基因,但是在单个细胞当中,同时起作用的基因往往是很少的。有些基因只在特定阶段起作用,有些基因只在特定组织起作用。只关心某个基因或蛋白的功能是不够的,因为在不同时空条件下,同一个基因或蛋白的功能可能不同。生物是一个复杂的系统,其表型和功能不仅体现于基因数量和序列的不同,更体现在基因、蛋白以及其他生物分子之间的相互作用之中。因此,把研究对象当成一个整体,系统地分析内部的相互关系尤其重要。但是无论是传统生物学还是现代生物学,都是一门实验学科,生物学的发展中缺乏一种系统思想。生物信息学可以从大量生物数据中提取有意义的生物知识,通过对已有数据的总结,进一步推测生物体的某些性质和变化趋势,生物信息学为大量生物数据的整合提供了可能,与生物实验一样,是生物研究中的一种重要途径。
三、生物信息学学生的培养
生物信息学是一门交叉学科,要求学生具有较好的分子生物学、计算机科学、数学和统计学素养,目前国内只有少数几个学校设立了生物信息学本科专业,大部分的学生都是进入研究生阶段才开始生物信息学的培养。在进入生物信息学专业前,本科阶段可能接受过计算机、统计学、信息学、生物学等某一方面的教育,但要进行生物信息学的研究,大多需要补充其他方面的知识。
生物信息学研究可以分为两类:第一,在深刻理解生物问题的基础上,利用计算技术解决生物问题,第二,为生物学家提供性能更好的方法(算法)。理工科背景学生的生物知识较少,但是对于各种计算方法的原理和使用非常熟悉,对于这类学生的培养,第二类问题比较适合他们入门。在生物信息领域,有很多经典的分类问题。这些问题已经明确了分类目标,并且大都有通用的数据集。但是这类工作也受到了生物学家的质疑,因为大部分工作都是把已有的经典算法用在生物数据上,由于对生物问题不够了解,最后成为只有做生物信息的人才看的方法。这也在一定程度上导致了部分生物学家对生物信息存在偏见,认为生物信息就是提出新算法,做一些数据库。要想真正让生物学家认识到生物信息学的重要性,就要以解决生物问题为根本出发点,即使是做预测方法,也要建立在解决生物问题的基础上。做出更好预测方法的关键是深入理解生物问题并抓住关键特征。举个例子,要把男生和女生分开,我们可以根据很多特征,比如身高、体重、头发长短,虽然大多数情况下来说,男生比女生高、比女生重、比女生头发短。但是只基于这些特征还是会造成很多的分类错误,因为这些特征不是男生女生差别的最根本因素。如果我们是根据性染色体来分,那正确率的提高就非常显著了。在预测问题中,利用五花八门的方法并不是关键,如何能够对生物问题深入了解并找到关键特征,才是最主要的。
作为一门新兴的学科,大家对生物信息的了解还很少,很多人对它的定位也不同。但既然是生物信息,就是先生物后信息,可见生物的重要性。所以,在生物信息的研究过程中,对生物问题只限于表面地理解,势必不能做出好的工作。只有对生物问题有了深入了解,才能发现其中的问题。能够找到值得做的问题,可以说工作已经成功了一大半。当然,解决问题过程中也会有很多困难,比如发现了值得研究的课题,但在解决的过程当中发现某些数据无法获得,或者某些技术超出了自己的能力范围。在这种情况下,可以首先想想有没有其它变通的办法可以解决问题,如果经过慎重的考虑都无法找到,就要果断的放弃。这里要强调一定要慎重考虑,不能遇到一点困难就放弃。
相比理工科背景的学生,生物背景的学生有着扎实的生物学知识基础。但是如果是从本科阶段直接进入生物信息学,由于还没有进行过实验操作,他们对生物问题的理解也很难非常深入。不管是理工科背景还是生物背景的学生,丰富的生物学知识都是进行好的生物信息学研究的前提。在培养学生时不可忽视对其基础生物学知识的传授和教育,并适当引导其对生物学问题的思考。生物学问题可以很大也可以很小。大的生物学问题任何一个懂得基础生物学知识的人都可以提出,但也是最难解决的,比如到底是什么改变使细胞恶变,自身免疫病是如何形成的,心血管病糖尿病等复杂疾病是如何发生的,为何有人容易生某种病而其他人不易感。小的生物学问题就是各自领域的具体研究课题,比如表观遗传学领域的DNA去甲基化酶是否存在,基因表达调控领域的转录起始频率是如何决定的,RNA领域的大量非编码RNA的作用,蛋白修饰领域新发现的修饰如何调控蛋白的功能等等。在脑中提出并试图思考一系列大大小小的生物学问题是对学生培养目标的第一步。这些问题的产生的前提是对生物学知识的熟悉掌握。然而在对学生培养的过程中没必要也不可能告诉他们所有的知识,生物学知识教育的原则是为他们打开门,当他们思考问题的时候知道去哪里找到相关的知识。
另一方面,只有生物学基础知识和问题是不够的。很多问题在生物信息学产生之前就存在了,传统的方法无法带给人们问题的答案。人们一直期待新的方法去理解和解决这些问题。生物信息学的产生无疑提供给人们另一种思考生物问题的方式,为一些经典问题的解决提供了可能。例如最近的大规模的肿瘤基因组测序和分析使我们发现了很多新的肿瘤相关基因[2]。对于生物背景的学生,在教学中要把这样的例子介绍给学生,生物背景的学生在理解信息学理论方面会存在困难。最初很难要求他们理解所有具体过程。但是至少要让他们知道这些方法的基本原理,还有在什么情况下使用。这样在以后的研究中遇到类似问题才能想到应该选择什么样的信息学工具去解决,在具体应用过程中加深对整个过程的理解。生物背景的学生如果想成为生物信息学专家,只会应用是不够的,补充一些计算机、统计、信息方面的基础知识是必不可少的。
生物信息学是一门仍处在快速发展之中的学科。还没有一本教材能够满足生物信息学教学的需要,生物信息学立足于分子生物学、模式识别、计算机科学与技术、数学和统计学等学科,所以学生要先对这些学科的基本概念和系统有一个较为全面和直观的认识,为日后的科研打下坚实的基础。另外,培养过程中要包括大量的实例介绍,对一些重要的应用还加以详细解剖,使得同学们不再仅掌握理论,而是能够学会如何在实际工作中灵活应用这些理论。在此基础之上,向同学们推荐一些最新的论文、期刊、参考读物和相关的学术报告,让同学们能够切身感受到学科发展的前沿,培养学生的创新能力。21世纪是生命科学的时代,也是信息科学的时代。生物信息学在这样的历史条件下产生并壮大,它作为多个领域的交叉新兴学科,对生命科学研究有着巨大的推动力。生物信息学是一门应用性非常强的学科,也是一门非常活跃的前沿学科,良好的教学效果必须以先进的内容体系为基础,我们应时刻注意以科研促进教学,教学科研相长,使教学研究达到更高的水平。
[参考文献]
[1]蒋彦等.基础生物信息学及应用[M].北京:清华大学出版社,2003
摘要:普通生物学为生物工程专业开设的专业基础课,其教学目标是夯实生物学基础。该门课程使用双语教学授课方式,可以使学生在专业英语词汇积累、英文文献阅读、英语听说能力上均有不同程度的提高;还有利于学生在研究实践中应用英语积极主动地获取专业新信息、新知识,了解快速发展的生物学理论及技术,为今后适应社会的发展、提高国际竞争力打下了基础。
关键词:生物工程专业;普通生物学;双语教学
中图分类号:G633.91 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)52-0239-02
双语教学分为广义的双语教学及狭义的双语教学。一般广义的双语教学就是学校使用两种语言对学生进行教育。而狭义的双语教学是指针对于某些课程,数学、历史、地理、生物、语文等学科内容,采用除本国语或常用语外的第二种语言进行教学。当然这都是国际上对于双语教学的界定,而我国对于双语教学的界定则是学校课堂教育全部或部分采用外国语(一般指英语)对学生进行学科内容的教育。我国著名的教育家王斌华教授还提出我国的双语教学主要涉及的是课堂层面的教育活动,而远未涉及到对于受教育者在德育、体育、智育等其他层面的教育活动。
一、生物工程专业普通生物学推进双语教学的重要性及实际意义
(一)推进双语教学,有利于提高学生在研究实践中应用英语的能力
推进双语教学能在很大程度上提高学生在研究实践中自我表达及组织应用英语的能力。学生通过搜集与课程相关的专业知识、制作讲解提纲和教案、为其他学生讲解相应的课程内容、分析自己的观点等,掌握使用英语这一语言工具获取专业知识的技能,包括能够流利地阅读和理解生物工程相关学科的英语文献等方面。
(二)推进双语教学,有利于学生积极主动的获取专业新信息、新知识
推进双语教学对于达成教育面向现代化、面向世界、面向未来这一伟大宏伟蓝图而言志在必行,这也是随着时代的发展而必然产生的。在全球化背景下,随着新知识、新信息的不断涌现,生物学专业正处在日益发展的阶段,专业知识的文化课建设需要与国外先进知识技术接轨、需要加强与国外的交流,通过使用英语等外语进行生物学公共课和主要专业课教学,尤其是对不断有新技术、新理论出现的生物技术专业,以此使学生适应经济全球化和科技革命的挑战,这是双语教学所能给予的,也是双语教学的最大优势。
(三)推进双语教学,有利于学生了解快速发展的生物学理论及技术
推进双语教学,在充分将传统授课方式与多媒体授课相结合、提高教学效果的同时,编写真正适合生物工程专业及相关专业学生学习普通生物学双语教学教材,从而改善传统的同类教材中内容深浅不一、系统性不强等不足,填补国内普通生物学双语教材的空白,在真正意义上达到满足学生的课程学习,提高学生的学习效率,完善课程体系。通过不同的教学方式使学生真正参与到教学当中,在充分地调动学生的学习积极性和主动性的同时,也明显地提高了教学效果。将双语的专业课教学学习通过合适的展开,使双语教学成为课堂教学的焦点,帮助学生更好地掌握快速发展的相关专业理论知识及专业实践技能。
(四)推进双语教学,有利于高校生物学创新意识及实践能力复合型人才的培养
培养双语人才一度列入中国教育发展的重要目标之一,目前已成为教育改革的热点。生物工程已成为21世纪的龙头产业,生物科技已成为衡量一个国家科技水平和核心竞争力的重要依据。而欧美国家一直以来在属于高新技术的生物工程领域内具有领先优势,科技优势决定了英语的语言优势,因此这个学科在世界一流的高校里普遍采用英Z教学,同时也主要用英语、专著和进行学术交流。为了使生物工程专业的学生跟上学科发展的最新进展,培养其创新能力、国际交流与竞争能力,需要实施双语教学。
二、目前高校生物工程专业普通生物学推进双语教学存在的问题
(一)对于学生来说双语教学难度很大
由于存在语言障碍,学生听起来很困难,同时学生本身除了生物学专业课程外,还有一些其他的必修及选修课程,对本双语课程内容一般也不会有很深的研究。而教师对自己所教授的课程有一定的研究背景和知识储备,而且可以花费大量时间进行研究,所以往往自己觉得很简单的内容,对于学生来说则可能很难。所谓“难者不会,会者不难”,这样就形成了教与学的“代沟”。
(二)师资问题是制约我国高校双语教学顺利进行的主要因素
现在高校双语教学多是教师在课堂上讲得卖力,学生听得漫不经心;教师提问,学生常常不知教师所云。在整个课堂教学中,教师占据主动,学生处于被动地位。本来大学生已认识到通过双语教学与国际接轨的重要性和必要性,也有学习积极性,但随着这种“填鸭式”、“满堂灌”课堂教学方式的“绵延”,他们的学习热情与耐心逐渐消失,听课变得越来越麻木。因此有些生物学双语课不仅没有达到“专业和外语水平双赢”的初衷,而且削弱了生物学专业知识的学习效果。
(三)教材问题作为影响高校生物学双语教学的一大硬件问题
高校生物工程专业普通生物学高精的专业知识决定了生物学双语教学中双语教材对于生物学双语教学的重要性。外文原版教材本身难度太大,而外文译作的生物学专业教材有时又会偏离真实内容,加上生物学专业知识本身也很深奥,这就使得教材问题成为了影响高校生物学双语教学的一大硬件问题。
三、如何有效创新的实现高校生物工程专业普通生物学的双语教学
基于传统的课堂教学中教师和学生的关系,双语教学的师资队伍建设对于高校顺利推行生物学双语教学非常重要。良好的师生关系对于教育的价值取向、教育的目的、教育的形式、教学过程的结构和模式、新型人际关系的建立等都将产生好的促进效果。为了锻炼学生的自我表达能力和组织能力,培养学生的团队合作精神,使课堂真正变成教师和学生共同的课堂,重视师资队伍建设、引进人才、广纳贤良是高校在推行双语教学中所必须遵循的事情。
由于双语课程采用原版英文教材、运用两种教学语言授课,对“教”与“学”都带来了一定的难度。课堂上既不能为了用外语上课而忽视专业内容的传授效果,也不能为了专业学习而把外语当作负担。不然,就失去了双语教学的意义。双语运用的合适度,成为双语课堂教学的焦点。我们从教学语言媒介的运用切入,采取“小步引进、稳步推进、逐步渗透英语”的策略,形成了“渐进式”英语教学模式。在生物工程专业普通生物学双语教学建设项目的实施中,解决教材问题,实现普通生物学教学平台的搭建和建设,提高学生的学习效率。
对于生物工程中普通生物学双语教学效果最好的评价即英语在生物学知识的教学中的运用程度,当母语与英语这两种语言在学生的思维中能够互相交叠、自由切换的时候,我们就可以说,生物学双语教学获得了一定的成绩。当然,这只是片面地对双语教学进行考核,更加准确的、有效的考核标准和效果评价还有待于开发和被证实。
通过以上对双语教学特点的分析来看,寻找有效的教学方法以克服学生学习双语困难的问题,全面考虑双语教学的特点和存在的问题,在双语教学的授课方式、教材编写、等方面做有意义的尝试,最终使课程体系日趋系统、完善,是高校生物学双语教学的办学宗旨。
参考文献:
[1]邱海洪,肖韵兰,蒋盛岩,刘建强,尹乐斌,刘静霆.普通院校生物工程专业分子生物学双语教学探讨[J].教育教学论坛,2015,(38):181-182.