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关键词:细胞生物学, 本科教学, 教学改革
细胞生物学是本科院校生命科学体系中重要的基础学科,是目前自然科学中发展最迅速的前沿学科,是从不同层次上(包括细胞整体、显微、亚显微和分子等层次)研究细胞结构、功能及基本生命活动规律的学科。由于此学科本身比较抽象、深奥、枯燥,被学生普遍认为是难点课。本文就如何形成特色课程内容体系和如何处理好细胞生物学与相关学科之间教学内容衔接等问题进行探讨,并从提高学生学习兴趣入手,综合运用列表比较法、互动法和讨论法等多种教学方式方法,结合多媒体教学手段,帮助学生更好地构建细胞生物学的知识体系,培养学生的思维能力。
一、处理好细胞生物学与相关课程的衔接问题,形成特色课程内容体系
1.比较研究多本教材,引入科技前沿进展
细胞生物学课程教学以指定教材翟中和、王喜忠、丁明孝主编的《细胞生物学》第3版为主,并参考王金发主编的《细胞生物学》、韩贻仁主编的《分子细胞生物学》等多本的相关书籍。通过比较研究多本教材,取长补短,结合课程目标,精心编排教案,努力逐渐形成一套更符合授课对象特点和有特色的课程内容体系。
同时,在理论课中适当地引入一些科技前沿知识作为补充,缩短教材中的理论内容与当前理论发展之间的差距。在绪论中介绍搜索引擎Google学术搜索、NCBI PubMed等网络资源和生物谷、丁香园等国内著名的生物学论坛,并将本人的研究课题,融入到理论教学中去,以引发思考为主,培养了学生的科研思维,拓展了学生视野,教学反响良好。
2.处理好细胞生物学与分子生物学、生物化学课程的教学衔接问题
分子生物学与细胞生物学、生物化学是本科院校生命科学体系中三门重要的基础课程。三门学科在内容上相互交叉、相互渗透,有着极为密切的联系,可以用“你中有我”、“我中有你”来形容。由于三门学科的教材有些重复的内容,给授课教师在教学中带来一定困扰。因此,如何处理好三门课程内容的教学衔接是教学实际中的一个难题。为解决此问题,笔者认为需要做好以下两点工作:
首先,重视教学团队内部及团队之间的交流沟通工作。相关学科的教学团队成员应共同备课,包括三门课程的授课教师在内教学团队需要在备课中加强沟通,通过积极讨论,达成共识,努力形成一套更科学、更符合学科内在逻辑的教学计划。
其次,制定和完善教学计划的关键在于,准确把握三门科学的侧重点。细胞生物学重点是研究细胞水平上细胞结构方面和关信号转导;而分子生物学基于分子水平入手研究大分子的结构与功能等生物现象;生物化学则是分子的代谢转化。
课程的重叠现象一般分为以下三种情况,针对不同情况,制定针对性教学方案。
(1)对于在多门课程中有重叠的部分内容,根据学科特点进行取舍,确定在最适合的课程中讲授。这样可以避免重复学习、浪费学时或者在三门课程中都未讲透。例如,“真核生物染色体的组成和组装过程”以及“线粒体和叶绿体”,虽然在细胞生物学和分子生物学中都涉及到这两部分内容,将此内容仅放在细胞生物学中重点学习更为合理,因为从内容归属上更偏重于细胞生物学。
(2)有些在两门课程都涉及到的重叠内容,是后开课程的基础,需要牢固掌握,必须在先开课的课程中重点学习。如“核糖体的类型和结构”与“蛋白质的合成”是细胞生物学和生物化学的重叠部分,在生物化学中一定要重点学习。因为此内容是蛋白质分选章节的基础。如果学生对核糖体的结构功能掌握不牢固,在学习蛋白质分选途径时就会感到知识链断层,增加了理解难度,影响学习信心,继而影响教学进度和效果。
(3)而某些内容即使在两门课程中有重叠,却在其中任何一门中都不可舍弃,否则会影响该课程体系的完整性。如“基因的复制”、“转录”、“翻译”是生物化学和分子生物学中的重要章节。这些内容应该根据学科的侧重点来安排:在生化教学中,应该以代谢为主线,侧重于核酸的结构组成、蛋白质的合成过程以及核酸代谢与三大物质代谢间的联系;而对于分子生物学,应以中心法则为主线,即沿着“复制-转录-翻译”这一遗传信息传递流为主线,重点是信息和调控。核酸的结构组成和核酸代谢的内容由于在生物化学中已学习过,在分子生物学中可采取布置预习作业或者提问的方式,让学生带着问题预习和复习,体现了教学中的巩固性原则。
二、综合运用多种教学方式方法,帮助学生构建细胞生物学知识体系
细胞生物学内容比较繁杂、深奥,学生在学习过程中普遍认为难以理解和记忆。教学实践中,通过梳理知识脉络,抽象理论形象化,综合采用列表比较法、互动法和讨论法等教学法,结合多媒体手段,加深了学生对课程内容的理解和掌握。
1.梳理知识脉络,形成知识框架
学生普遍认为细胞生物学难学,究其原因是学科内容比较繁杂、深奥。如果没有形成整体的知识框架,学生感觉到学到的是支离破碎的知识片段。针对这个问题,教师应发掘、把握各个章节之间的内在联系、各个章节与课程整体之间的关系,帮助学生在脑中建立起一个知识网络。
在细胞生物学中,真核细胞的结构体系包括三大系统:生物膜体系、遗传信息体系和细胞骨架体系。实际上,细胞生物学课程的主要框架就是这三大体系,涵盖了几乎全部章节。教师就要抓住这三大体系。讲授绪论时,就把整门课程的框架展现出来,把课程的各个章节归结到其中去,形成整体印象;在讲授每一章节的时候,指出此章节在课程体系中所处的地位,及其与其他章节之间的内在联系,从而强化学生的整体印象。这样一个完整的课程知识体系就建立起来了,有助于学生尽快入门。
2.联系实际生活,抽象理论形象化讲解
细胞生物学的许多理论过于抽象、难于理解,教师可以试将理论与生活实际相结合,使学生有此联想起有趣的、熟悉的生活场景,使抽象的内容形象化和动态化,使学生对理论内容的理解变得简单。
例如,细胞生物学中的一个重要概念“细胞通讯 (cell communication)”(细胞通讯是指在多细胞生物的细胞社会中, 细胞间或细胞内通过高度精确和高效地发送与接收信息的通讯机制, 对环境作出反应的综合细胞行为。)在教学中,引导学生通过对比联想到人与人之间的会话、交流,以助于理解。又如,“蛋白质的分选(protein sorting)”概念的讲解。蛋白质的分选是指细胞中的蛋白质在核糖体上合成后转运至细胞的特定的部位的过程,这些蛋白生来有它的“宿命”,有些蛋白质诞生后将会作为细胞质膜上的成分、有些蛋白质装配成激素分泌到细胞外,而有些内质网和溶酶体中的固有酶。由此概念引导学生联想到人类社会与细胞社会有类似的特点:在人类社会中,大学会培养出不同专业、各种类型的人才,大学毕业生要找到适合其自身特点的岗位,才能发挥所长;在细胞社会里,在细胞中每时每刻都有新的蛋白质产生,只有被运转至正确的部位,并装配成具有结构正确的复合体,才能发挥其功能,参与细胞的生命活动。
同时结合多媒体辅助教学手段,根据课堂内容播放动画讲解,结合声音、图像等多媒体手段,使复杂的分子与细胞生物学原理形象生动地表现出来,如:利用多媒体演示细胞分裂的过程、哺乳动物细胞培养的过程等。
总之,运用发散性思维将理论与生活实际联系起来,将自然科学与人文科学在某些共通点上巧妙结合起来,配合以多媒体辅助手段,使抽象的细胞生物学理论变得形象生动。
3、运用多种教学方法,提高课堂教学质量
(1)列表比较法。教学中,比较法是一种常用的、有效的手段,采取列表的方式对相应内容进行对比,学生会感到知识体系清晰,一目了然,也有助知识体系的建立。例如,比较真核细胞和原核细胞的特征,物质的三种跨膜运输方式等,使教学内容条理清晰,学生非常容易掌握,达到了较好的复习效果。
(2)互动法。在课堂上,鼓励学生提问,激发他们的学习兴趣和求知欲。同时采用组织课堂讨论的方式加强对基本概念和基本原理的理解,实现课堂上与学生互动,促进学生积极思维,而非被动接受。并配合以实验教学,理论与实践并重,逐步提高细胞生物学的教学水平和教学质量。
(3)小组讨论合作法。通过组织课堂讨论、读书报告及组织学生之间进行相互点评等形式,提高学生了解专业前沿进展的兴趣,也推动了学生积极思维,并且促进了学生思考和探索如何建立良好的合作方式,培养了其团队合作能力,从而推进学生的素质教育。例如,细胞生物学的课程讨论部分,组织学生 4人为一个小组做一份读书报告,选择感兴趣的题目,自行确定组员的分工形式,每组报告结束,由其他小组对其报告效果进行打分和评判,作为期末成绩的打分提供参考。
实践证明,综合运用以上教学方式方法能够帮助学生形成合理的知识体系,有利于有效解决细胞生物学的教学上的难点,收到了良好的教学效果。
三、结语
以上是我们在细胞生物学教学过程中的一些实践与探索,通过编排教学内容的改革实践和多种教学方法、手段的综合运用,提高了学生的学习兴趣,使细胞生物学不再是难点课。
参考文献:
1. 韩端丹,洪琦.分子生物学与生物化学课程间教学衔接探析.高等函授学报, 2010,23(5): 30-32.
关键词:维吾尔医学;医学细胞生物学;教学改革
Discussions about reforms of teaching medical cryobiology
in Uyghur tranditional medicine
Yuan Fang, Xiamixinuer·Yilike, Milikezhati·Bawudong, Zhou Yong
( Department of Biology,College of Preclinical medicine,XinJiang Medical University, Urumqi 830011, China )
Abstract: To improve the quality of teaching, stimulate students' interest in studying medical cytology, and nurture the medical students with solid theory and ability of innovation, we have carried on different kinds of teaching methods in Uygur tranditional medicine. Discovered that: If teachers can connect with multi-teaching methods, strengthen the relationship between the real life and the clinical practice,reform test forms, and we will receive a satisfactory teaching effect.
Key words: Uygur tranditional medicine; medical cytology; teaching reform
著名的细胞学家E·B·Wilson说过:“每一个生物科学问题的关键都必须在细胞中寻找”。学习医学细胞生物学,在细胞和分子水平上认识细胞的结构和功能,可加深学生对生命现象本质的理解和认识,培养学生的科学思维和基本操作技能,为医学生将来从事临床及科研工作奠定坚实的基础。作为祖国四大民族传统医药之一的维吾尔医药学,是维吾尔族人民的珍贵文化遗产和医学体系,是中华传统医学的重要组成部分。新疆医科大学是我国唯一的一所培养高级维医人才的院校,填补了该专业高等教育领域的空白,医学细胞生物学是给维医生开设的第一门主要基础课程,学生往往觉得很难掌握。通过与同时授课的其他民考民学生比较,发现其专业汉语水平较低、基础知识较差、不适应大学学习方法等。因此,如何很好地引导他们完成从中学到大学的过渡,学好第一门专业基础课,是值得每一个教师去努力的。我教研室在已开展的教改的基础上,针对我校新办专业——维吾尔医学,进行医学细胞生物学课程的教学改革,2008年申请到教改课题,现对课题实施情况做一总结,为提高各专业的课程教学质量提供参考。
一、教学改革实践
1.指导学生认识自己是学习的主体。
教与学是一个相辅相成的过程,在教学过程中,学生是主体,教师是主导。如何围绕学生在教学中充分发挥教师的主导作用,我们做了一些有益的尝试。对于刚刚走进大学的学生来说,在学习上还没有摆脱中学填鸭式的学习模式,为增加学生的“主体”意识,在课程开始前,首先让学生认识细胞生物学在课程体系中的地位,明确医学细胞生物学中几乎每一个内容都与临床医学有或多或少的联系,让学生在思想上给予重视。在教学过程中,教师要起到引导的作用,督促学生加强学习的主动意识,每节课前安排学生讲解教师预先提出的内容,鼓励学生提出问题,培养思考习惯。每章结束后,指导学生自己总结,做练习。课程结束后,进行知识竞赛,提高学生的学习兴趣。
2.教师教学的主导作用
我们教研室特别选择了具有丰富教学经验的高年资民族教师为维医系授课,以便老师和学生能够更好的交流。备好课是上好课、完成教学目标的前提,直接影响着课堂教学的效果。教师必须根据教学目的、教学大纲的要求,深入钻研教材,抓住基本概念、基本理论,精选出讲课的内容,组织成条理化、系统化的教案。编写教案时,教师要事先了解学生类型,已经具备哪些知识,估计在学习过程中可能会出现的问题和容易混淆的概念,从学生和教材的实际出发,确定每个章节的重点、难点。由于细胞生物学是一门发展迅速的学科,备课时教师还应广泛阅读相关的专著及学科资料,使学生了解最新的研究动态。
为调动学生学习的积极性与计动性,授课教师采用可以引导学生发挥学习主动性的教学方法,从灌输式教学法进一步走向启发式、问题式(PBL)和参与式(CBS)教学(各安排两次)[2]。细胞生物学知识点比较多,初学者很难形成一个完整的知识体系,往往导致混淆。在教学过程中我们注重引导学生对所学过的内容进行归纳和总结。适时地提出一些生活中常见的问题,可吸引学生的注意力,激发其求知的欲望,进而促进教学质量的提高。如可通过提出“为什么我们要一日三餐?为什么食物能转化为我们所需的能量?食物被消化成葡萄糖、氨基酸等分子以后,通过血液循环到各组织的细胞中,怎样产生能量?”等一系列与日常生活密切相关的问题,引出对线粒体的讲述。在讲解内膜系统时,把高尔基体比喻为分泌蛋白的加工车间和转运站,在不同车间(区室)时按订单进行着分泌蛋白的深加工(修饰),并为产品打上分类标签(分选信号),然后用专用运输线(运输小泡)准确无误地运送到客户(质膜、溶酶体、细胞外)手中。这样,不仅可使授课内容变得直观、生动、浅显,增加其学习兴趣,还有助于创造轻松、融洽的教学气氛,最终达到提高教学效果的目的。
3.多媒体手段的合理使用
多媒体教学信息量大,将文字和媒体信息统一起来,图、文、声、像并茂,给学生提供多种感官的综合刺激,这种刺激能提高学生的学习兴趣和积极性,提高教学效率[3]。如在细胞分裂的教学中,完整的细胞分裂视频多侧面、多层次、形象地模拟出染色体在整个细胞周期中的变化,使这些抽象、复杂、难懂的过程变得直观、简单、易懂,使枯燥的内容变得生动、形象而有趣。但教师不能过分依赖多媒体,忽视自身的主导作用,减少了师生交流,课堂教学仍应该以老师的口授为主,通过正确运用多媒体手段配合教师的身体语言,才能真正把一堂课上好。我们把所搜集到的相关多媒体教学资源(含教学课件)全部放置在校园网上,引导学生在课余利用这些资源,根据需要随时下载学习,不仅巩固课堂教学的成果,还可以开拓学生的视野,收到较好的效果。
4.考核方法的改革
临床专业学生招生是属于第一批次招生,而维医生属于第二批次招生,两者间高考总成绩大约有60分的差异。考虑到维吾尔医学专业学生的实际情况,同比其他专业民族班学生,无论是汉语水平还是基础课程水平都有一定差距,我们在考核中也采取了一些改革,如课后进行双语辅导,巩固专业汉语词汇量,然后安排小测验,及时了解学生学习情况,调整教学方案。实验成绩计入课程考试总成绩(占总成绩的15%),督促同学通过实验增强动手能力,掌握医学生必备的基本实验操作技能。同时,安排期中考试,给学生创造机会了解大学基础课程试卷,包括考试题型、难度等,使学生有的放矢的做好复习准备。
二、教学改革实施效果
此课题在2008学生第一学期的医学细胞生物学课程正常教学过程实施。考核指标定为:试卷使用本科班统一的“医学细胞生物学”试卷,并采用与本科生一样的试题分析系统分析结果。以新疆医科大学维吾尔专业2008级学生为实验班;对照班为2008级口腔医学、医学检验专业民考民学生。实验班和对照班同属第二批次招生,入学成绩无显著差异。教改后的维吾尔医学生医学细胞生物学考试成绩与对照班比较,平均成绩有显著性差异(P
表1 维吾尔医班级与对照班期末成绩比较()
组别 人数 平均成绩
实验班 48 76.57±11.42
对照班 90 60.46±13.12
临床专业是我校第一批次招生,入学成绩比第二批次招生高60分左右。教改后的维吾尔医学生医学细胞生物学考试成绩与民考民临床专业的医学细胞生物学成绩作对比,两班平均成绩无显著性差异(P﹥0.05),结果见表2。
表2 维吾尔医班级与临床班期末成绩比较()
组别 人数 平均成绩
实验班 48 76.57±11.42
临床班 79 76.42±10.80
结果显示,经过教改后,2008级维吾尔医班学生取得了很大进步,期中考试时,及格率不足60%,很多同学只考了二三十分,而到了期末考试,及格率达98%,平均成绩76.57分,明显高于同批次的口腔、检验班级,与临床专业学生成绩比较无显著性差别。教学改革取得了明显效果,学生也反映取得了很大进步。
总之,作为医学生的第一门专业基础课,在课堂教学过程中教师应有意识地优化教学内容、教学方法和教学手段,着眼于增进学生的素质,建立科学的思维方式,对细胞生物学的热点问题适当安排教学讨论课,比如端粒酶与人类寿命的关系;细胞衰老与人体衰老、衰老和死亡的关系;脊髓库、试管婴儿与克隆人等专题。通过讨论,可使同学们深入理解细胞生物学乃至整个生命科学并不是深奥不可理解的,而是实实在在存在于我们的生活、社会、伦理道德之中[4]。以培养具有宽厚扎实的理论知识基础、较强的创新精神和实践能力和高尚医德的高素质、高标准的医学人才。
参考文献
[1] 唐宝定、李蕾娜、吴涛.充分发挥教师在细胞生物学教学中的主导作用[J].山西医科大学学报:基础医学教育版,2007.2.9(1)
[2] 李永芳、唐瑜菁、赵静等.PBL与LBL教学法在细胞生物学教学中应用的比较[J].中国高等医学教育,2008.4
[3] 周进、陈绍坤.医学生物学多媒体教学的探讨[J].现代医药卫生,2006.8
1.基本概念很重要
分子生物学中有很多名词会让初学者感到不可理喻,有的学生即使对其有专业感觉也很难把它说清楚,这直接导致学生分子生物学学习障碍的产生。所以老师要做的第一件事就是向学生教授概念,澄清概念和鉴别概念。(1)教授概念如果这个概念是学生在其他科目中没有接触到的全新概念,老师就需要对其给出一个鲜明准确的定义,这点是每个老师都应该做到的,比较常规,此略。(2)澄清概念主要指的是帮助学生理顺概念间的相互关系。例如:染色体,染色质,核小体,螺线管,超螺线管,DNA(RNA),蛋白质这一组名词,我们应该掌握他们的内在联系。染色体是由DNA(RNA)和蛋白质组成的。染色体的基本组成单位是核小体,一个个核小体成串排列在染色质细丝上。核小体是DNA(RNA)缠绕在八聚体蛋白被压缩成1/7的结果,核小体缠绕成螺线管又压缩了1/6,进一步压缩成1/40的超螺线管,超螺线管再压缩到1/5成为染色单体。可以看到染色体,染色质,核小体,螺线管,超螺线管的组成都是DNA(RNA)和蛋白质,只不过在不同情况下存在不同形态而对应不同名称而已。对于很多同学来讲,这种概念的澄清是非常必要的。(3)鉴别概念刚才说的是同一物质不同形态的名称问题,这里指的就是完全一样的内涵对应不同名字的问题。例如:在真核生物基因表达调控内容中,通用型转录因子与一般辅助因子,同源域与同源盒等等,虽然说法不同但表示相同的内容。这些情况如果老师对学生缺乏交待,会造成大部分学生概念认识上的混乱。如果在分子生物学授课过程中能够使学生对基本概念有一个清晰明确地认识,后续的教学任务才有望顺利完成。
2.建立知识体系
以比较权威的分子生物学教材——北京大学教授朱玉贤的《现代分子生物学》——为例,分子生物学的教学内容分以下章节:染色体与DNA;从DNA到RNA;从mRNA到蛋白质;分子生物学研究法;原核基因表达调控模式;真核基因表达调控规律;疾病与人类健康;基因与发育;基因组与比较基因组学。分子生物学的核心基础知识集中体现在前六部分,后面内容更多的是前面知识的综合运用。当课程进行到真核基因表达调控规律一般内容的时候,笔者会帮助学生回首前面的所有内容,并将其纳入到此为止揭示出的理论框架中来,即真核基因表达调控的核心内容是顺式作用元件与反式调控因子之间相互作用的过程。这说明什么呢?DNA经过转录和翻译生成蛋白质,真核基因表达调控是蛋白质因子与DNA序列间作用,原核生物虽以操纵子为模型来讲述其调控过程,但实际上也是通过蛋白质因子与DNA的作用来完成的。虽然真核生物与原核生物各个方面存在很多不同,但我们看到了其大同的一面,这样我们就可以把有关DNA,蛋白质以及一切从不同角度对真原核生物表达调控进行描述或分类的内容都镶嵌到这个框架相应的位置上。如果学生做到了这一点,他会有豁然开朗,别有洞天之感,分子生物学理论学习道路上的一切阴霾就此消散。至于基因治疗,发育生物学,免疫学等是在此基础上结合其他课程内容,对分子生物学知识的综合运用,研究方向相对独立,只要学生有了前面的知识框架基础,再来看这些内容,会多少找到用公式原理解应用题的感觉。在笔者的分子生物学理论教学过程中,一直把知识体系的建立放在重中之重的位置,这比要求学生掌握很多细节知识更重要。
3.培养学生用哲学方式看问题
关键词:分子生物学;教学改革;经验介绍
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)31-0176-02
分子生物学主要研究DNA的复制、转录、蛋白质的翻译及其相关调控规律的学科,它是高等学校生物相关专业开设的核心课程之一。虽然分子生物学是近二十年才被写入高校生物类及相关专业本科及研究生培养大纲,但是分子生物学已成为生物类等很多专业的核心专业课程之一。分子生物学理论和实验结合最紧密的课程之一,不但是生物科学和其他生物技术专业的基础课,而且广泛应用于生命科学实验的各个领域。分子生物学这门课程内容繁杂,微观概念繁多,并且其理论体系演变发展很快,也对其课程教学带来了巨大的挑战。
笔者长期从事分子生物学课程的理论和实验技术的教学工作。在教学过程中,结合该课程微观概念繁多、抽象性强等特点,从教材的选用、内容、以及教学方法等几个方面进行了探索研究,并取得了一些成效。以下对教学改革的几点措施以及体会和认识进行具体的描述。
一、精心选择有关教材和参考书
教材是学生“学”和教师“教”的过程中的基本资料,市面上关于分子生物学的教材十分多。由于分子生物学所包涵的知识面十分广,在编写教材时有不同的侧重点,因此选用一本合适的教材十分重要。通常要求教材既能涵盖分子生物学基本概念与基础知识,同时又能反映学科的发展动态,体现学校的办学特色。分子生物学是我校较早实行双语教学的课程之一,根据学生的实际水平选择了科学出版社影印出版的英国经典分子生物学教材《Molecular Biology》(Turner)。本教材按主题,采用言简意赅的语言和简明清晰的图表,系统概括了分子生物学的核心内容、主要技术及前沿动态。而且,此教材有中文译本,可以帮助学生快速准确获得信息,十分适合作为双语课程的教材。
二、优化教学内容
由于目前大多数生物学课程,如遗传学、生物化学、细胞生物学等都进入了微观分子时代,因此均增加了蛋白质、核酸、基因表达调控等基础知识的讲解。这使得学生对开设在高年级的分子生物学有一些似曾相识的感觉。这虽然有助于学生对分子生物学的理解,但是也会使学生感觉好多内容是对前面的复习,出现厌学情绪。针对这种情况,我们邀请遗传学、生物化学、细胞生物学等可能涉及分子生物学内容课程的主要负责人,认真讨论,优化了各自的教学大纲,在保证课程内容完整性的前提下,尽量压缩分子生物学的相关内容。对于教学过程中,生物化学、遗传学和遗传学中必须出现的分子生物学内容,如蛋白质核酸的结构与组成,采用分组讨论的方式进行自学,调动学生的学习积极性,因势利导,使学生对所学知识能够更加理解,对所学知识的记忆和理解能够进一步加深,为以后对相关知识点的学习打下良好基础。与此同时,这既节约了教学时间,又不会再出现与遗传学和生物化学有相同内容的重复教学问题。这样,一方面对分子生物学的教学重点进行了明确,另一方面又突出了分子生物学的教学特点,即以遗传学和分子生物学为基础,保证了教学课程的系统性和完整性。
三、合理使用多媒体课件
分子生物学理论课教学内容多,而且抽象,因此学生很难熟练掌握和理解。另外,分子生物学又有着很强的技术性。其原理十分复杂、难度高,很难进行试验操作且成本很高,这样可以利用教学课件中的相关图像及动画来进行演示,提高学生的学习兴趣。教师还可根据学生的个性特点以及接受能力来选择合适的多媒体课件配合内容的讲解,文、声、图、像并茂的新闻课件能够从多个角度分层次地展现教学内容,使学生更加容易理解相关知识,从而提高教学质量。美观清晰的多媒体界面,逼真的动画模拟更加方便教师在教学过程中的使用。通过多媒体向学生提供信息,是对学生进行多种感官的综合刺激,在获取信息的过程中,学生通过听觉、视觉等多方面的并用,更加容易使学生在学习中进行想象和创新,提高学生的学习积极性和创新能力。
但是,在教学过程中使用多媒体时,应注意它只是一种教学手段,是为教师的教和学生的学服务的。教师不能一味地让学生时刻跟着多媒体,只是做一个多媒体的操作员。所以,在多媒体教学过程中,教师要把多媒体当一种教学辅助手段,同时要注意给学生思考和讨论的机会和时间,培养学生的创新思维,重视学生的主体地位。
四、剖析经典实验
分子生物学是所有生物学学科相关课程中,最注重实验研究的课程之一。目前,现代分子生物学的理论发展的过程,实际上是前人大量实验发现的科学阐述集合,比如转座子的发现、RNA干扰现象及其机制的发现等。这些设计巧妙的实验,有着严谨的论述,其中的一些研究方法如今仍然在分子生物学的研究中广泛应用,如RNA干扰。这些经典实验过程本身就是一个科学故事,在很大程度上提高学生对相关领域的兴趣,其实验设计可以启发学生寻找解决问题的方法,也可以帮助学生在专业课程的学习中了解研究方法,从而加深对相关理论知识的理解和掌握。
同时,分子生物学本身仍在不断地完善当中。相关的知识内容、发现和研究方式方法日新月异。如对非编码RNA的研究已经成为目前对分子生物学进行研究的特点。将用故事的相识对非编码RNA的研究历史进行讲述,进而采用启发的方式对学生进行引导,讨论在研究中对这一作用的应用。这样的起发过程,可以增加学生对现代生物学研究中理论与技术相互促进发展的理解,激励他们对已学知识的充分思考,建立基础研究与社会应用之间的联系,提高学生的创新能力和学习积极性。
五、利用科研实例剖析重点难点问题
分子生物学虽然理论很高深,但是它却被广泛应用于各种领域。特别值得一提的,如今各高校的教师有着较高的学历和丰富的科研经历,能够在教学过程中融入实际的科研案例。在教学中对书本知识进行传授的同时,为学生讲解讲授一些在实际工作中应用理论知识的实例,对学生知识的灵活运用能力的提高有很大帮助,可以为他们今后的工作和实践奠定基础。从课堂教学效果来说,有助于激发学生的学习积极性,并增强他们对重点知识的掌握理解。除此之外,也有助于提高学生对所学知识的应用能力,为以后的工作和实践奠定基础。
如可能的话,教师可以介绍自己研究团队的一些有趣的研究。比如笔者所在的团队,是搞泌乳调控机制的研究的。首先,向学生简单介绍研究泌乳调控机制的背景(泌乳对母亲和婴儿的重要作用)。我们在研究过程中发现一个小RNA对泌乳调控有重要作用,它可以影响乳蛋白的合成。进一步向学生介绍这个实验的设计思路,研究过程中所采用的试验方法。这种讲解,可以使学生对小RNA有深刻的印象,大大激发他们的科研兴趣。
六、实行双语教学
分子生物学,可以说是发展最快的生物学领域,因此分子生物学课程内容相应地也在迅速更新。大多数分子生物学的新发现,主要以英文论文形式发表在各种期刊杂志及其他媒体上。这要求教师不光要给学生讲授分子生物学的理论内容,同时还要培养学生通过英文杂志媒体了解、掌握分子生物学的前沿进展。双语教学在分子生物学教学过程中体现了很大的优势。我校分子生物学课程组自2004年起开始了双语教学的尝试,积累了一些经验。首先,在教材方面,我们选用了内容简洁的英国经典分子生物学教材《Molecular Biology》(Turner)。该教材涵盖了分子生物学绝大多数的基本知识点,且篇幅较短,特别适合本科生使用。第二,在教学方法方面,采用循序渐进、分步实施的办法。即开始是中英文对照,逐渐改为全英文,让学生逐步适应,减少因畏惧产生厌学。教学过程中,采用多媒体教学手段,教学课件中尽量多选用形象、精美的图片,将高深的抽象概念转变成直观的图像、动画,调动学生的学习积极性。注意搜集国外分子生物学视频,特别是一些标准英文配音的动画视频。这些动画视频形象地把一些分子生物学过程展示给同学,极大引起学生的兴趣。视频所配的标准英文介绍,可以帮助学生纠正一些专业词汇的正确读音,演示后,教师加以中文解释可进一步加深学生对相关知识的理解。
参考文献:
[1]王子健,张超,刘群红.生物化学和分子生物学课程整合的教学探索[J].基础医学教育,2011,13(12):1061-1063.
[2]Weaver.R.F.分子生物学[M].郑用琏,译.北京:科学出版社,2010.
[3]谢兆辉.小RNAs作用机制的研究进展[J].遗传,2009,31(12):1205-1213.
要在临床医学本科生中开展再生医学课程,首先必须有合适的教材和参考书。再生医学的相关知识零散分布于基础医学及临床医学多门课程的多个章节中,不利于学生对于再生医学基础知识的系统学习和研究。虽然有相关专著,如《再生医学原理与实践》(付小兵主编)和《再生生物学与再生医学》(斯托克姆主编)等,这些书籍主要内容涉及再生医学相关的各个领域,对再生医学的基本内容、基本原理以及在临床的具体实践均作了详细的论述,但这些不适合作为本科生以及研究生的教材使用,只能作为参考书籍供从事再生医学研究或者组织工程研究的人员学习。
为此,来自南通大学、北京大学、复旦大学、中国医科大学、四川大学、上海交通大学、第四军医大学、江苏大学等全国十多所高校的专家共同编写了再生医学教材。该教材参编人员长期从事再生医学相关研究,其中多数人员曾主持或主要参加国家“973”计划、“863”项目以及国家自然科学基金项目,已在国际再生医学相关杂志发表较多的系列论文,并获得了多项发明专利,相关高技术新产品的研发与应用正在深入推进。在编写过程中参考了大量国内外书籍和最新文献,教材编写内容反映了当今国内外再生医学的现状与趋势,从再生医学的原理与基础知识,到再生医学新技术新产品及其临床应用分别予以阐述。全书共18章,其中1至6章重点介绍再生医学原理与基础知识,包括再生医学概论、再生的生物学机制、干细胞与再生医学、组织工程与再生、组织器官移植与功能重建和再生医学面临的挑战,7至18章侧重介绍再生医学新技术新产品及其临床应用,包括皮肤再生、骨再生、软骨再生、肌与肌腱再生、心肌再生、神经再生、血管再生、胰腺再生、肝脏再生、牙齿再生、角膜再生和再生医学研究进展。该教材不仅适用于生命科学、医学、生物工程、材料科学、化学等专业的本科生、研究生,也适用于相关专业的教师、研究人员、医生和工程技术人员。
2课程设置和教学内容安排
再生医学的内容非常广泛,涉及从组织器官的发育到基本结构、从病理生理改变到细胞分子机制、从临床表现到治疗策略等多个方面,由此可见再生医学是一门从基础到临床的课程。因此我们选择在5年制本科生的二年级下半学期开设该课程。学生在前期学习中已经掌握了人体解剖学、组织胚胎学、生理学、生物化学、细胞生物学和病理学等基础医学知识,为再生医学的学习奠定了良好的理论基础,同时也有利于向临床医学课程的过渡。
由于临床医学本科生课程安排较紧,再生医学的理论计划学时仅为36学时,如何在有限的学时内激发学生的学习兴趣并获得尽可能多的信息成为教学的关键。在教学内容的安排上要突出教学重点和难点,避免面面俱到,通过包括多媒体和传统教授等多种教学手段的联合应用,尽量深入浅出,激发学生的学习兴趣。例如,在再生医学原理和基础知识的学习中,以基本概念和理论的讲授为主,从研究的历史出发,让学生了解其发展历程及需要解决的问题和发展趋势,激发学生探索再生医学知识的热情和研究兴趣。对于再生的分子机制和干细胞等目前研究的热点问题,在介绍基本概念和原理的基础上,结合最新研究进展,使学生对再生医学所涉及的方法和策略等有进一步的感性认识。在各个组织器官再生的学习中,首先简要回顾该组织器官结构及发育过程,然后讲解其损伤后的病理及分子变化,最后结合相关的新产品、新技术介绍其再生策略及在临床的应用,使学生建立起清晰的思考脉络和整体思维能力。
除了课堂教学,还可开展研究性教学。由于教学时间和教学条件的限制,目前还未能在全体学生中开展实验教学,但可以接受部分有兴趣的学生参与教师的科研工作。通过实际的研究工作,有利于开发学生的智力和创新思维能力,将抽象的书本知识转化为实践,使学生对再生医学的基础研究具有初步的认识和了解,增强实际工作的能力,以便更好地将这些知识应用于今后的临床研究和工作。
3教学方法和教学效果评价
由于再生医学是一门新兴的课程,没有可供参考的教学经验,而且部分章节如再生的生物学机制等内容比较抽象和枯燥,对于二年级本科生来说具有一定深度,较难理解,因此如何在教学过程中应用适当的教学方法对教学效果具有重要的影响。目前在医学生的教学中常用的教学方法主要包括讲授法、任务驱动教学法、参与式教学法、案例教学法、角色扮演法、以问题为基础的教学法和标准化病人教学法。不同教学方法各有利弊,应根据不同的教学内容采用不同的教学方法。
在讲解一些目前研究比较成熟的组织器官再生如皮肤再生时,可以结合美容整形等学生感兴趣的问题,调动学生的积极性,以典型病例为教材,同时对目前市场上较为成熟的产品进行分析,了解这些产品在临床应用的优缺点和适用范围,加强学生的直观认识。在一些目前研究还不成熟的领域,可以讲授法为主,重点讲解基本原理,并注意新知识、新进展的讲解及现有的困难和未来的发展方向,并可适当提出一些开放性问题,通过讨论等学生参与的环节充分调动学生的想象力和创造力,活跃课堂气氛,同时使学生看到研究的希望并激发浓厚的研究兴趣。例如在讲解干细胞与再生医学关系时,可以在介绍干细胞基本概念的基础上,通过对最新文献的学习,使学生了解干细胞研究的基本方法和发展动态,有助于培养学生的逻辑思维能力。对于再生医学中应用到的技术方法,通过录像演示教学动态地展示给学生,在条件允许时,组织部分感兴趣的学生参观实验室,并邀请有使用经验的教师讲解每种仪器的功能和使用方法,进一步增加了学生对相关研究的直观认识。虽然基本理论的学习有助于学生建立起再生医学研究的整体印象,但再生医学毕竟是一门发展极为迅速的学科,新近的重要研究成果有助于激发学生学习和探索的兴趣,弥补基础理论教学的不足。
在再生医学教材正式出版前,以再生医学讲义作为教材,在本校临床医学本科生中进行了初步尝试。通过以上教学方法的综合使用,不但有效地提高了学生对再生医学课程内容的兴趣,也使学生对进一步深入学习和研究再生医学有了浓厚的兴趣。
一、正确处理学科知识、社会需要和学生发展之间的关系
无论是课程目标的确定还是教学内容的选取,都有一个首当其冲而且无法回避的问题,也就是学科知识、社会需求和学生发展三者的关系问题。各国课程改革的经验表明,“以学科为中心”的课程能够较好地传递人类社会积累的知识和经验,有利于学生建立完整的知识结构并实现知识的迁移,但是由于忽视社会的需要和学生的心理特征及认知规律,容易造成与社会脱节和学生学习负担过重。“以社会为中心”的课程强调按社会需要来确定教学内容,有利于培养学生参与社会活动的意识和能力,但是由于忽视知识的内在逻辑顺序和学生的个性特点,使得课程内容零散,缺乏整体性和连续性,不利于学生的全面发展。“以学生为中心”的课程以学生的兴趣和动机为基础,以学生所需要的经验和感兴趣的问题构成学习单元,让学生从做中学,有利于提高学生的学习兴趣,发展学生学习的主动性和创造性,但是由于忽视知识的系统性和教育的社会功能,内容庞杂而缺乏连续性,不利于人类文化遗产的传递,不利于学生掌握适应社会所必需的基础知识和基本技能。现在,越来越多的人认为,学科知识、社会需求和学生的发展都是课程设计应当考虑的重要因素,应当将这三者作为一个统一的整体来考虑,不可偏废。
中学生物课程目标的确定应当力求实现学科知识、社会需求和学生发展的最佳结合。因此,新世纪中学生物课程教材改革的重点不是如何更加完美地呈现生物学科的知识结构,而是如何更好地体现学生发展和社会的需要。
二、课程目标要适应社会发展的需要
在充满希望和挑战的21世纪,科学技术与社会将发生强相互作用。科技将高度社会化,社会将高度科技化。社会的高度科技化要求公民普遍具有较高的科学素养,包括科学知识、科学观点、科学态度、科学精神、科学方法、科学价值观、科学思维习惯和行为习惯等。生物科学在社会发展中的地位和作用要求我国涌现出一大批站在生物科学前沿的创新型人才。从这个意义上说,中学生物课程一方面要使广大受教育者具有较高的生物科学素养,另一方面又要为将来可能从事生物科学研究的学生,在态度观念、知识和能力等方面打好生物学基础。
从国际上看,全球经济的一体化,人类社会的高度信息化和科技化,高科技的发展所引发的知识经济时代的到来。全球性的人口、粮食、健康、能源、资源和环境等问题,都给各国的基础教育,尤其是发展中国家的基础教育提出了严峻的挑战,要求基础教育的教育目标作适当的调整,如强调国际理解,具有收集和处理信息的能力,树立全球意识和环境意识,树立人与自然和谐共处、可持续发展的观念,学会关心,学会学习,学会发现,学会创造等。从国内形势来看,经济正处在高速增长的阶段,同时也面临着许多问题,如人口负担过重,环境污染加剧,科学技术水平与发达国家相比差距较大,民族创新意识不强,社会转型期人们的思想观念冲突和各种社会矛盾比较突出,人们的思想道德和科学文化素养有待于进一步提高,等等。这些问题对基础教育所提出的要求,特别是知识经济对基础教育的要求,也都应当在中学生物课程目标中得到体现。
知识经济是建立在知识的生产、传播、转移、分配和使用之上的经济。知识经济所依赖的主要资源不是有形的物质资源,而是无形的智力资源。中国作为一个人口众多、人均物质资源相对贫乏、因科技和管理水平低而对物质资源的利用效率又很低的国家,如果能充分开发人们的大脑,提高民族创新能力,特别是科技创新能力,沉重的人口负担就会转化为无与伦比的智力资源。中国就有可能变劣势为优势,在某种程度上超越工业化国家已经走过的一些发展阶段,迅速赶上发达国家。假如我们培养出的学生总是长于记忆而拙于发现,长于应试而拙于实践,乐于接受现成结论而不会质疑,只知被动完成老师下达的学习任务而不知主动地学习,创新精神和实践能力就无从谈起,我们怎么能抓住知识经济时代带来的发展机遇呢?由此可见,新世纪中学生物课程的教育目标,应当以全面提高学生的生物科学素养为宗旨,以培养学生的创新精神和实践能力为重点。
三、课程目标要符合学生发展的需要
关于学生发展的需要,首先应当研究中学生学习生物科学的心理特征和认知规律。要了解哪些内容是学生乐于学习的,哪些内容对学生的终身学习和发展具有较高的价值,而不是单纯从学科知识的系统性出发,选取学生应当学习的内容。调查表明,关于动植物的形态结构和分类等事实性知识,名词术语较多;有些动植物是学生不常见的,教学大纲和教材从学科知识的系统性出发,将它们作为代表动物或代表植物讲述,学生的学习兴趣较低。关于原理性知识和程序性知识,能够使学生理解为什么,懂得怎么做,是学生非常感兴趣的。例如,生物的性状是怎样遗传给后代的?遗传物质是怎样发现的?等等。因此,在确定具体教学内容的教学目标时,对事实性知识应当做较低要求,如知道或识记等;对原理性和程序性知识应当做较高要求,如理解和应用等。教学内容的时效性和对学生发展的价值是与其基础性呈正相关的,也就是说,教学内容与基本概念、基本原理和相关性越高,其时效性就越长,对学生发展的价值就越大。因此,在确定本学科课程目标时,使学生掌握生物学的基本概念和基本原理仍是不可忽视的。
生物学实验、实习和调查等探究活动是中学生普遍感兴趣的。这些探究活动不仅能够帮助学生掌握知识,而且能够使学生充分体验到发现的乐趣,成功的愉悦,在科学态度、意志、合作精神、观察能力、动手能力、分析和解决问题的能力等方面也能得到发展。因此,让学生拥有科学探究的经历和体验,应当成为中学生物课程的重要目标。
在研究学生心理特征和认知规律的基础上,至少还应当研究以下几个问题。一是如何促进学生的全面发展。促进学生的全面发展是靠整个教育体系特别是课程体系来实现的,社会和家庭因素也起着重要作用,因而非一门学科课程所能承担。但是,一门学科课程的教育功能又是多方面的。中学生物课程作为一门科学课程,在提高学生的生物科学素养、发展智力的同时,在德育、美育和促进学生身心健康发展方面也应当发挥独特的作用。二是如何体现尊重学生个性发展的特点。学生的认知水平和兴趣都不是整齐划一的。具体教学内容的教学目标应当体现弹性和选择性,有基本要求和较高要求之分,随着年级的递进,选学内容应当逐渐增多。各种探究活动应当为学生提供多种可供选择的方案,也可以让学生自己提出探究的课题,自己设计和进行实验寻找答案。三是如何为学生的终身发展打基础,培养学生终身学习的能力。为此,在课程目标中应当要求学生具有利用课本以外的信息资源获取和处理信息的能力。
四、课程目标应当体现学科特点
在20世纪,随着数学、物理和化学原理和方法在生物学研究中的广泛应用,研究手段的现代化,生物科学取得了突飞猛进的发展。以DNA双螺旋结构模型的建立为标志,分子生物学的研究取得长足进展,并深入到遗传学、细胞生物学、神经生物学、发育生物学、进化论和生态学等各分支领域,使生物学各个领域的研究在分子水平上趋于统一,并越来越接近揭示生命的本质。生物科学原理与工程技术的结合,催生了生物工程(生物技术),并迅速实现产业化,成为新的经济增长点,在农业、医药工业、医疗、环保等领域硕果累累。与生物学密切相关的人体科学、营养学、优生学、卫生学、行为科学等学科的发展,在促进人们身心健康、提高人们生活质量方面发挥了重要作用。
21世纪将会加速发展的学科群中,生命科学因其研究客体的极端精巧和复杂性,以及社会多种需求(人类生存环境、资源、食物、健康等)所产生的紧迫性,最可能出现革命性的变化,以至成为新的科技革命的中心,对其他学科产生巨大的带动作用,并对人类社会的生产方式、生活方式乃至思维方式产生广泛而深刻的影响。
生物科学的现状和发展趋势要求中学生物课程的知识教育目标做出相应的变革,应当使学生不仅掌握基本的生物学概念、原理和规律,而且了解这些知识产生的过程及其应用,还要了解生物科学的新进展和发展趋势。
摘要:师范教育改革下高师院校课程的重新建设已成为重中之重。如何在改革的新背景下建构合适的课程体系,成为高师院校要解决的问题。本文立足于师范教育改革背景下的需求,针对《生物信息学》课程的特点和教学中存在的问题进行初步探讨,就其在教学方法的更新、教学标准的编写、考核方法的改进等方面提出了一些思考,希望通过不断的完善从而提高《生物信息学》课程的教学质量。
关键词:师范教育改革;生物学信息学;课程建设
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)21-0102-02
随着教育的发展,教师体制也不断发生改变,顺应发展的趋势,教师资格证的改革开始不断推进与完善。2012年《国家中长期教育改革和发展规划纲要》精神和教育部部署启动全国中小学和幼儿园教师资格证改革试点工作,2013年《中小学教师资格考试暂行办法》出台并规定:试点启动后入学的师范专业学生申请中小学教师资格应参加教师资格考试。2015年我国正式实施教师资格证国考制度,并实行五年一个周期的注册制度。教师资格证制度的变革是对高师院校实施教学改革的促进同时也是对师范生的挑战。改革制度下更要求提高教师的综合素质和学生能力的培养,而《生物信息学》所具备的专业性与前沿性正是师范教育对学生着重培养的方向与目标。
《生物信息学》是一门交叉学科,包含了对生物信息的获取、加工、存储、分配、分析、解释等在内的所有方面,运用数学、计算机科学和生物学的各种工具阐明和理解大量数据所包含的生物学意义。随着大规模的基因组测序工作的开展,生物学数据获得了大量的积累,生物信息学悄然兴起并得以蓬勃发展。生物信息学使学生了解学科前沿和新技术进展,同时培养学生综合运用知识的能力。但目前多数院校只将其设为选修课程,重视程度很低,而且在教学内容、方法等方面存在一些问题。由于师范教育改革对师范生要求不断提高,课程的学法和内容也要与时俱进,怎样建构新的课程体系是高师院校需要解决的问题。
一、课程教学现状
1.师资力量薄弱。生物信息学不仅对教师专业知识要求高,同时也需要有计算机理论基础的教师来授课。但目前教授生物信息学课程的教师大多都为其他生物学课程的教师,这些教师往往缺乏专业的生物信息学分析软件操作训练和计算机基础,不能将各学科更好融合。
2.教学方法滞后。生物信息学是一门交叉学科,但教师在教学过程依旧采用传统教学方法,计算机辅助教学不常见,这种授课方式不仅效果欠佳也没有发挥此学科的优势。而且在教学过程中不注重培养学生对生物信息学的重要性的认识,所以学生认为该课程只是理论学科,认识不到其对实践操作能力的重要和生物数据分析的意义。
3.实践教学不足。受传统的教学观念影响,教师在教学过程中只注重理论教学忽视实践教学,导致学生所学的理论知识与实践脱节。因为生物信息学对于网络高度依赖,但由于受学时限制,课堂教学的内容有限,实践教学课时数较少,内容也比较简单,缺乏完善的实践教学过程,学生也缺乏实际动手操作的能力。
4.考评方案简单。生物信息学的考核重点是学生对生物信息基本概念的理解,软件操作的掌握程度及生物数据分析解释的能力。但一些学校的考试形式还全部是理论知识,缺少实际操作能力的检验,这种考评办法的评价效能差,而且不能体现学科的特点。
二、课程体系建设优化
1.提高教师素质。教师是教学的核心资源,其知识水平和操作技能都会影响教学的效果。提高教师素质首先要对任课教师开展《生物信息学课程教学改革和实践》专题讲座,其次鼓励教师通过查阅相关文献,了解课程的特点及发展,组织大家进行讨论,再次,也要积极组织教师参加科研活动,提高科研新能力,在科研过程中进一步了解本学科的前沿内容。
2.编写教学标准。如今的教师专业化不只是强调教师要有扎实的理论知识,更要有实践能力。所以生物信息学的课程建设改革要组织新的教学内容,合理安排理论学时特别是实验学时。课程标准对生物信息学的研究内容、现状和发展前景做具体的介绍,主要对生物信息学的基本概念和基本方法进行讲解,重点是分析软件的操作方法和生物学数据库的使用方法的讲解。
3.改进教学方法。师范教育改革意味着对师范生各方面要求的逐渐提高,学生不能只被动接受知识,所以教师在教学中要利用多媒体辅助进行直观教学,演示生物学数据库的浏览与检索,软件的使用,基因序列的检索、基因阅读框架的找寻、序列比对、进化树的构建等操作。教师也可以提供课件和DNASTAR、DNAMAN、MEGA、BIOEDIT等软件安装程序及使用手册等扩大学生的自学空间,使学生的被动学习变为主动学习,也符合师范教育对学生创造能力、应用能力的培养。
4.教学科研结合。生物信息学教学强调能力的培养,且学科的交叉性也能使学生将所学知识与之结合。教师可以鼓励学生参与相关课题研究,学校也可以提供机会让学生参与到创新创业性研究的科研项目中,这样的学习方式可以激发学生对科研的兴趣,巩固课程中所学到的知识,使学生掌握生物信息学课程的实践技能,也更好的体现对师范生创新能力培养。
5.优化理论课结构。师范教育提倡以学生为主体的授课方式,所以课堂可以采取不同的学习方式如小组合作或学生讲述等以此丰富理论课的教学模式。教师可以提出问题由小组成员讨论研究学习,课堂也可以以自讲的方式进行学习,学生通过查阅资料了解学科在临床医学、药物产业等方面的应用以及在后基因组时代的主要研究内容等,不仅掌握了前沿知识同时也锻炼教师技能,对于师范教育培养有很好的促进作用。
6.加强实验课建设。师范教育在强调师范生理论知识的同时更注重实际的操作能力,所以实验教学起着越来越重要的作用,在学习中通过生物数据库的使用,可以提高学生处理生物信息的能力。生物学数据库均可以通过网络提供数据检索服务,学生可以根据理论知识进行相应的实际操作。学院可以进一步开放实验室,为学生创造动手操作的自学实验环境。
7.改革考核方法。考试是检测教学效果的方法,也是促进学生学习的有力手段。如何考核需要制定详细的评价指标体系。生物信息学的考核改革是在基础考核之上增加了小组答辩和论文成绩。小组答辩以生物信息学在疾病研究中的应用为拟设计命题,培养学生协作收集整理相关文献并展示其整合分析结果的能力。论文以蛋白质生物信息学分析在药物靶点挖掘和药物设计中的应用为题。最后根据论文结构完整性和内容独创性、条理逻辑性和学术水平进行评分。
三、课程体系构建的进一步设想
进一步利用网络学习平台慕课扩展生物信息学的理论深度与新技术发展,学生可以进一步接触并利用云计算等技术对大数据进行处理,或基于手机客户端让学生随时可以查询及学习,这样的构建既是生物信息学课程建设的发展,也是培养学生能力的体现。生物信息学课程建设改革对学生综合运用知识的能力起到了促进作用,也加强了理论联系实践的操作能力。生物信息学能够培养学生全面掌握生物学知识,对今后选择生物学科领域的工作有推动作用,也是师范生成为合格人民教师的理论基础。
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收稿日期:2016-11-21
[摘要]本文从教学内容;教学方式;实验教学;课程考核
方面介绍了饲料学教学改革的具体内容与措施,通过教学改革明显提高了学生理论知识与实践操作能力,培养了学生的创新思维。
[关键词]饲料学;改革与创新;教学;动物科学《饲料学》是动物科学专业的一门必修专业课,主要学习饲料学的基本概念、饲料分类、饲料原料的营养特性、饲料添加剂、饲料配方、饲料加工、饲料营养价值评定等方面的理论知识与实验技能[1]。传统的教学偏重理论,面广量大,学生较难掌握。为实现“基础扎实、知识面宽、能力强、素质高”的高等学校人才培养模式[2],西南大学动物科技学院饲料学教研室对理论与实践教学过程进行了大胆改革,并在实践中不断完善,形成了独具特色的实践教学体系。
1优化教学内容
传统的饲料学课程主要讲述饲料分类、饲料营养价值和特性、饲料资源开发与利用、饲料添加剂、饲料配方的制作以及饲料加工等知识,这些内容是饲料学的基础,但随着相关学科的发展,尤其是生物技术在饲料业的广泛应用,饲料学的教学内容发生了明显变化。因此,结合办学定位、人才培养目标,西南大学动物科技学院饲料学教研组调整了饲料学的知识结构,优化后的教学内容分为以下几个方面:(1)饲料学的发展概况,突出科学技术的发展对饲料学的促进作用;(2)饲料原料的营养价值与特性,突出生物技术在非常规饲料资源开发与利用中的作用;(3)饲料添加剂,强化新型绿色、功能性饲料添加剂的研发与利用;(4)饲料配方的制作,强化特殊生理状态(如热应激、冷应激、运输应激等)下动物的日粮配方特点;(5)饲料营养价值评定,强化瘘管技术、血插管技术、同位素示踪技术、基因组学技术、蛋白组学技术、代谢组学技术等在饲料营养价值评定中的应用;(6)饲料安全与产品品质控制,突出霉菌毒素、抗生素、重金属的危害与控制[3]。同时在教学过程中注重将学科的基础知识与最新研究进展相结合,并介绍相关研究领域的杰出科学家。这一优化方案不仅保证教学内容的时效性与先进性,同时有助于培养学生的科研兴趣与创新思维[4]。我们也尝试着将本学科的知识与其他学科的知识联系起来,培养学生从多视角看问题的能力。例如,在讲到影响饲料吸收率的因素时,我们特别强调了肠道菌群的作用,尽管传统上这一部分属于畜牧微生物学课程的内容。又如,在学习饲料加工时,我们讲述了机械加工、仓储和经济学等相关领域的知识,目的是让学生认识到,在进行饲料加工时,要同时考虑多方面的因素。
2丰富教学方式
除采用常规的教学方式外,西南大学动物科技学院饲料学教研组还采用课程组授课和小组讨论授课方式。教师在授课中分担不同的教学任务,其中一位教师总体负责课程的组织与安排,同时根据教研组老师的知识结构特长,选择性地主讲所擅长的教学内容。此外,安排课程讨论,一般为3~4次。讨论题目通过在线教务系统提前安排,以确保有充足的准备时间。学生自由组合,一般为5~7人一组。组员先查阅、消化资料,然后再进行讨论。课堂上,每一小组挑选出代表发言,其他组员进行补充。教师对各小组的发言进行点评,同学之间则开展广泛讨论[5]。这种方式改变了过去老师授课为主的传统教学模式,充分调动了学生的主动参与意识。西南大学饲料学教研组还采用项目化的教学模式。项目教学法是“行为导向”教学法的一种,通常是老师提出研究问题,学生对此进行深入调研,并制定研究计划和具体的实施方案,最后开展试验。在此过程中,教师会对学生的方案进行审查并给予指导意见。不同于传统的教学方法,项目教学法要求学生在规定时间内完成所设计的研究内容,而不是让研究计划仅仅停留在“纸面上”。项目教学法的优点在于学生会根据自己的能力制定出简单可行的实验方案,而不会“好高骛远”和“纸上谈兵”地设计出不切实际的研究方案。
例如,我们安排了“猪对无机磷的吸收率”这一项教学研究内容。经过深入的讨论后,有同学认为应该采用常规研究方法,即分别测定饲料和粪便中磷的含量,然后计算出猪肠道对磷的吸收率。但也有同学对该方法提出异议,认为小肠上皮细胞对磷的吸收受饲料来源与种类的影响,并且由于存在个体差异,要测得相对准确的磷的吸收率需要较大的实验样本,这无疑增加了工作量。有同学认为可以利用细胞培养技术,即通过测定一段时间内细胞中磷的增加量以及培养基中磷的减少量来计算肠上皮细胞对磷的吸收率。在细胞水平上研究磷的吸收率固然降低了工作量,但是培养基中磷的变化量是非常微小的,现有的常规方法无法对此变化进行准确测定。此外,细胞模型试验不仅无法反映出动物机体的生理状态,同时还存在许多弊端。最后大家决定采用尤斯灌流法,即通过体外分离肠黏膜组织并测定组织培养液中磷的减少量来测定肠上皮细胞对磷的吸收率。通过项目教学法,学生分析问题的能力和实践能力都得到了显著提升。此外,我们充分利用了在线教务系统,来提升学生的学习效率,促进学生与老师的交流和学生与学生的交流。通过在线教务系统,教师除布置和评阅作业外,还可以设置提交作业的截止时间,这能有效改变学生拖拉作业的现象。作业的批阅结果和成绩都会立即在网上显示,便于学生及时了解自己的学习水平,也能让学生认识到自己与其他学生的差距。此外,老师和学生之间以及学生与学生之间可通过教务系统随时进行交流。
3创新实践教学内容,注重学生动手能力和创新思维的培养
3.1制订明确的实验课程培养目标
西南大学饲料学教研组将饲料学实验能力的培养分为两个方面:(1)饲料学基本实验技能:包括饲料样品的采集、制备与物理性状检测、营养成分分析、青贮饲料的制作、饲料配方的制作等。通过这一部分内容的培训,学生可以掌握饲料学基本的实践技能。(2)饲料学实验创新实验技能:创新型实验教学是高等教育关注的重要课题,西南大学饲料学教研组在注重基本实验技能培训的同时,也注重培养学生独立进行实验设计的能力,以及对实验结果的分析、总结及讨论的能力[6]。创新实验技能培训的基本路线如下:学生自己或在老师建议下确定题目,然后进行文献查阅、制定研究方案、准备实验材料、开展实验、分析与整理数据,最后得出结论与总结。这一创新能力培养方式能够极大程度调动学生的主观能动性,明显提高学生的创新思维和动手能力。
3.2教学平台与研究平台融合
受仪器设备的限制,饲料学教学实验通常只能开展饲料中粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分等常规营养成分的分析,学生毕业后由于不能应用一些先进的仪器分析设备而受到研究机构与饲料企业的质疑[3]。针对传统实验教学的弊端,西南大学饲料学教研组进行了一项大胆创新,即将教学平台与研究平台相融合。西南大学动物科技学院所建的生物饲料与分子营养实验室拥有大量先进的仪器设备和检测方法。教学平台与研究平台融合不仅能让本科生学习、掌握先进仪器设备的使用,同时能从研究生身上学习到大量的研究技术。通过四年的实践,本科生在毕业之前已熟练掌握饲料成分分析技术、瘘管技术、尼龙袋降解技术、体外发酵技术等饲料学科的传统实验技术,同时初步掌握了细胞生物学技术和分子生物学技术。这一举措将教学实践与综合性研究技能有机结合起来,为实验教学改革奠定了坚实的物质基础,提高了学生的学习兴趣以及研究水平。
3.3建立本科生导师制
西南大学饲料学教研组老师在新生入学时都会同大一学生进行广泛的交流,介绍本实验室的基本情况以及研究方向,吸引学生进入实验室学习。进入实验室后,首先在老师的指导下学习基本实验技能,这一过程大约需要1年的时间。在掌握基本实验技能后,导师们会根据学生的兴趣确定其研究方向,并在老师的帮助下,进行选题、立项、开展科研。在整个过程中,导师仅限于指导,具体操作则全部由学生自己完成。本教研室老师也指导本科生申报国家、地方、学校、企业的创新基金。此外,鼓励本科生阅读英文文献、撰写英文文章。通过长期的磨练,部分本科生达到甚至超过研究生水平。例如,2011级动物科学的几位本科生从大一开始进入饲料学创新实验室学习,通过1年的学习既已掌握了饲料成分的分析技术以及常规的分子生物学和细胞生物学实验技术,此外,对科学研究也有了较为深刻的认识。在具备以上基本科学素养后,这几位同学在大二期间成功申请到大学生国家创新基金(L-谷氨酸对山羊小肠氨基酸吸收转运的调控作用及机理)。在开展该研究后发现,必需氨基酸和非必需氨基酸的划分是相对的,在山羊小肠吸收转运层面,某些非必需氨基酸如谷氨酸起到重要调控作用。在饲料学创新实验室学习的同学还获得了其他科研项目的资助,例如雅琪创新基金、西南大学本科生科技创新基金等。在取得科研结果后,本科生也积极撰写科技论文,到目前为止,已经有8位本科生以第一作者在《动物营养学报》等期刊上发表研究性论文。西南大学饲料学教研组实行的本科生导师制全面提升了学生的实验技能以及研究水平。
4完善成绩评价体系
传统的饲料学成绩评价体系一般包括期中、期末理论考试成绩、考勤、课堂表现、课程作业、实践五个方面,很显然这一评价体系是不充分的。多样化的课程成绩评价才能综合、客观、公平地反映教学和学习效果。与教学内容、教学方式以及实践相一致,西南大学饲料学教研组对课程成绩评价体系进行了补充完善,现在的课程成绩评价项目包括随堂测试与测验、期中和期末考试、课程作业、论文、课堂讨论、实验操作与报告等。突出随堂测试与测验,这一部分成绩占到饲料学总成绩的50%;淡化期中和期末的理论考试成绩,这一部分成绩仅占总成绩的30%;其他部分占20%。课程成绩通过在线教务系统能及时反馈给学生,使学生能在第一时间了解到自己的学习状况。通过多元化的评价机制,调动了学生的积极性和主动性,能够全面反映学生对知识、实验技能的掌握情况,同时也培养了学生论文写作及口头表达的能力。
此外,我们鼓励学生撰写科研论文、申请专利或提出针对饲料业中存在问题的解决方案,并将学生取得的成果纳入成绩考核中。目前,许多学生仍以获取高分为学习目标,殊不知当代大学的教育目的是培养学生的实践能力、创新能力和科研能力。学生要发表文章,首先得查阅大量的文献,以储备相关知识,此外,在研究方法和研究技术上也需要有所创新。在文章审稿过程中,评审专家会提出许多宝贵的建议或者指出试验中存在的问题。在此过程中,学生能够得到与知名专家交流的机会,从而提升对科学问题的认识能力。在学习与实践过程中,有些学生通过观察与思考,发明了一些很实用的装置,最后获得发明专利。还有些同学利用所学到的知识解决了饲料企业或养殖企业某些生产环节存在的一些问题,或改进了某些生产环节,为企业创造出额外的利润。我们这一成绩评估体系的改革鼓励学生学以致用,将所学的知识广泛应用于科研与生产实践中。
5小结
通过本教研室的不断探索与努力,创新了饲料学的理论与实践教学内容,提高了学生的学习兴趣,培养了学生的创新思维及实践能力。但是,要想取得更为显著的教学成果,还需要在教学过程中探索新的方法和途径。
参考文献:
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[2]丁雪梅,张克英,吴彩梅,等.《饲料学》课程实验教学改革与实践[J].畜牧与饲料科学,2013,34(7-8):33-34.
[3]杨彩梅,汪以真,詹勇,等.饲料学课程教学的改革与创新[J].饲料博览,2011(11):51-53.
[4]郑曙明,何利君,吴青,等.建立开放型实验室培养学生能力的研究[J].西南农业大学学报,2005,3(1):137-138.
[5]王平.浅谈美国大学“大班”教学的启示--美国UIUC营养与饲料学课程教学观摩有感[J].家畜生态学报,2013,24(1):90-93.
【关键词】 变态反应和免疫学;教学方法;教育改革
医学免疫学作为生命科学发展的前沿学科,以其广度的多交叉性和深度的多层次性,成为沟通基础医学和临床医学无可替代的桥梁学科。在分子生物学、细胞生物学、遗传学等多学科的渗透下,当代医学免疫学的发展日新月异,并显示出和临床疾病的发生、发展、诊断、治疗以及预防等诸多环节息息相关,和生物技术的发展及产业化紧密联系等一系列特点,加之免疫学理论具有相对独立性,名词新颖概念繁多,内容比较深奥抽象,学生初次接触时,觉得学习较为困难。因此,如何适应当代医学免疫学发展的时代要求,针对免疫学知识体系的特点,有效提高医学免疫学教学质量,成为医学免疫学教学的关键。几年来,我们在免疫学教学中,注重加强教学改革,对学生在知识、能力和素质三方面进行培养,收到良好效果,现总结如下:
1 优化免疫学理论课教学内容,培养学生的主动学习能力
免疫学理论具有相对独立性,内容比较抽象,新理论、新知识、新技术较多,在教学上历来存在内容多而课时少的矛盾,如果教师为完成教学内容而满堂灌,就会造成教师讲的越多,学生得到的越少;教师面面俱到,重点不突出、难点讲不透,学生的印象模糊不清,结果事倍功半,事与愿违。因此,在教学中必须从分析知识的内在联系和教材内容的前后联系出发,把握教学重点,找出难点和关键。并对知识结构进行重新优化组合,使之成为能为学生接受的知识框架,例如免疫应答是基础免疫学的核心内容,以往学生反映本章理论深奥,难以掌握,为此我们在教学时,将每一种应答的基本内容设计为图表进行归纳,把繁杂的文字叙述提炼为知识点串联起来的框架,提供给学生最简单、最有效的知识养分。在课堂上主要讲解重点和难点内容,而对其他次要内容或比较容易理解的内容则略讲或让学生自学。根据学生情况,推荐一些新版专著及相关的综述文章作为参考,以开阔其思路和视野。这样,一方面在不失全面性、系统性的基础上,紧扣重点、突破难点,精辟讲解,使学生学得懂,学得精;另一方面也培养了学生学习和掌握新知识的能动性。
2 改革免疫学理论课教授方法,注重知识传授与能力培养
2.1 运用启发式教学,提高学生学习兴趣[1] 医学免疫学概念多、抽象、不易理解,如果教学方法不当,很容易使学生产生疲劳感。因此,在教学过程中,教师要按照科学发展的规律、知识结构相互依存关系,由浅入深、由表及里,由特殊到一般地展现知识,启迪学生在理解的基础上掌握知识,加强记忆,举一反三,触类旁通。我们经常运用提问方式,把要讲的内容以问题的形式提出,引导学生积极思考,然后围绕问题以解答的方式授课;或者有的问题问而不答,让学生自己思考、讨论,激励学生大胆质疑,老师学生共同解疑。比如在讲免疫学绪论时,我们采用提问方式激发学生的兴趣,如:首先提出青霉素过敏性休克是如何发生的?乙型肝炎如何预防等,然后简单回答,最后小结免疫学与疾病的发生、诊断、预防、治疗等息息相关,以此说明免疫学的重要性和激发学生对免疫学学习的兴趣。
2.2 利用多媒体教学,加深学生对知识的理解[2] 计算机多媒体技术将文字、图像、声音等多种载体结合在一起,具有信息载体多样性、集成性和交互性等特点,它改变了“一本书、一张嘴、外加板书和挂图”的传统教学模式。近年来,我们在免疫学教学中应用多媒体进行教学,深受学生的欢迎,应用多媒体教学,省去了教师板书的时间,可以讲授更多学生感兴趣的问题,扩展学生的知识面,拓宽学生获得知识的时间和空间范围。此外,多媒体教学应用视听结合方式表达授课内容,充分调动视觉、听觉两种功能的作用,为学生提供直观、生动的感性认识,化深奥为简易,化抽象为具体,化静态为动态,使过于理论化、抽象的免疫学理论得到更形象、直观的阐述,从而激发了学生的学习兴趣,提高了学习效率。如在讲解抗原提呈细胞章节时,可用几幅带有动画效果的画面,通过颜色和不同画面出现的时间差的变化,比较形象地把抗原提呈细胞对抗原的摄取、加工处理及提呈过程展现给学生,收到事半功倍的效果。
2.3 对学生进行学习方法指导[3] 古人曰:“授人以鱼,一食之需,授人以渔,终身受用”。作为身心均发育成熟的大学生,其“会学”比“学会”更重要,又由于免疫学对初学者而言需要接受、理解、记忆的基本概念和基本理论太多,因此,指导学习方法是必需的。我们认为给学生有意识地介绍学习方法,对帮助其学好免疫学非常重要。在免疫学学习过程中,第一是要求学生上课时注重对问题的理解。在理解的基础上,才能记住相应的知识,切忌上课当“打字机”。第二是要求做好笔记。因我们所选教材的内容丰富、繁杂,有时一次课涉及多个章节内容,如果学生上课时不做笔记,或做得不好,课后将难以把握本次课的主要内容和重点难点,这就要求学生边听边在重点部分做符号,重点内容重点记,一般内容略记。重点的内容提示学生先理解听懂,再留时间做笔记。第三是课后要求及时复习。因免疫学内容抽象,要理解的内容多,如不及时复习就容易忘记,而理不清其内在逻辑关系,学生不能在理解基础上记忆就会感到难以记住。第四是要求阶段小结。因为免疫学前后章节联系紧密,前边所学内容进一步为后边的内容打下基础,如果前边的内容没学好,学习“欠帐”越多,后边的内容理解就越困难。因此,要求学生对前边所学的内容要进行阶段小结,并布置一定量的思考题;第五是指导记忆方法。因免疫学内容繁多,不好记忆,根据不同章节指导学生应用图示、提纲、列表、对比等方法,通过这些方法的介绍,不仅让学生获得了相应知识,而且提高了学生获取知识的能力。
2.4 引入PBL教学法,提高学生独立思考、发现问题、分析问题和解决问题的能力 对临床免疫学的内容,如超敏反应、免疫缺陷病、自身免疫性疾病、移植免疫、肿瘤免疫等,在学生对免疫学的基础知识有一定熟悉和掌握的基础上,我们采用PBL教学法[4],进行病例讨论。讨论课前将病例及问题发给学生,比如“急性肾小球肾炎”病例,列出“初步考虑病人患何病?”、“发生机理如何?”、“如何进一步明确诊断?”、“如何预防?”等问题。让学生查阅资料,预习相关的知识点,自学总结,准备小组讨论提纲。在PBL教学课中,围绕病例所提出的问题,首先由组长作中心发言,然后由其他同学进行补充或修正。再由教师提出新问题,让作中心发言的学生解答,或由他人回答。若问题比较难,学生解决不了时,教师可做适当启发和引导,如果仍不能解决,则由教师解答。PBL教学课结束前几分钟内,教师做总结归纳,强调一下重点和难点。此外,课堂讨论前,教师应随机地检查学生的预习笔记,了解学生的主动学习情况。课后,教师根据学生的讨论中的表现,实事求是,客观地做出评定。这种教学方法,提高了学生的收集信息、处理信息的能力,独立思考、发现问题、分析问题和解决问题的能力,自主学习和终生学习的能力。
3 改进实验课教学,提高学生动手能力,培养学生创新能力
免疫学是一门实践性很强的学科,因此,实验的开设很重要。实验课不仅可以验证学生在理论课学到的理论知识,而且还能训练学生的基本实验技能、培养其科学思维能力。为此,我们增加了实用性强的实验,并注重对实验内容的整体安排。另外,对学有余力的学生,我们开展课外科研兴趣小组活动,以问题为中心,让学生围绕某一问题查找文献,收集资料,在老师指导下设计实验计划,亲自动手完成相关实验,分析实验结果,写成论文。比如以免疫球蛋白的分离、纯化、鉴定为主线,安排了血清IgG的提纯、酶联免疫吸附试验、SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳、免疫印迹等一系列实验。这样做不仅训练了学生的基本实验操作技能,同时还培养了他们的创造性思维习惯和对实验结果的观察、分析和表达能力,这对日后进一步深造及科研创新打下了良好的基本功。
4 利用网络资源,开展高效轻松的课后复习方式,提高学习效果
医学免疫学的内容需要反复理解和记忆,我们利用学院网络资源,建设网络课程,让学生在课余时间上网自学和复习。学生可以通过终端与网络中心连接,将课堂上讲解的多媒体课件再从教学资料中心的服务器中读取,对不理解的环节可反复观看。同时,可以利用网上提供的练习题进行自我测验,检查学习效果。对还没有掌握的内容再进行学习。这种做法,不仅降低了教师工作强度,而且提高了学生学习兴趣和学习效果[5]。2006级学生医学免疫学期考成绩为(80.32±16.46)分,2005级学生期考成绩为(72.78±21.75)分,统计学比较差异有显著性(t=6.18,P<0.01),2006级学生医学免疫学期考成绩比2005级学生有明显提高。
综上所述,我们根据免疫学的学科特点,对免疫学课程从教学内容、教学方法等多方面进行了改革,激发了学生主动学习的热情,取得了良好的教学效果。
参考文献
[1] 杨静,毛立群,牛秀珑.医学免疫学教学法初探[J].山西医科大学学报:基础医学教育版,2004,6(6):571-572.
[2] 程桂芝,郗雪艳,马杰,等.多媒体辅助教学手段在医学免疫学教学中的应用[J].大连医科大学学报,2004,26(4):319-320.
[3] 樊晓晖,杨海波.微生物学与免疫学教学的几点体会[J].广西医科大学学报,2004(21):120-121.