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關(guān)鍵詞: 生物技術(shù)專業(yè) 交叉學(xué)科 創(chuàng)新人才
隨著我國高等教育發(fā)展,培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才已成為整個社會的共識,是評價各個高校辦學(xué)水平和競爭力的重要指標(biāo)。當(dāng)前,我們正處于知識高度融合的時代,特別在21世紀(jì)的生物學(xué)世紀(jì),生物科學(xué)高速發(fā)展,生物科學(xué)與其他學(xué)科的融合交叉尤為迅速。那么,怎樣在這種學(xué)科交叉背景下,建立培養(yǎng)生物技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新人才的模式成為一個重要研究課題。根據(jù)當(dāng)前生物技術(shù)發(fā)展方向和發(fā)展?fàn)顩r,生物技術(shù)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式應(yīng)該考慮以下方面。
一、夯實基礎(chǔ),加大交叉課程選修課的比例
實際教學(xué)中,要明確培養(yǎng)學(xué)科交叉的生物技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新人才的方向在哪里?前麻省理工學(xué)院校長蘇珊?霍克菲爾德的一句話道出天機,他指出:“下一次劃時代的創(chuàng)新來自生命科學(xué)、物理科學(xué)及工程學(xué)領(lǐng)域的大融合。”當(dāng)然,他說的比較概括,具體對生物學(xué)來講應(yīng)該是和計算機科學(xué)相結(jié)合的生物信息學(xué)相關(guān)學(xué)科,與物理學(xué)結(jié)合的生物物理學(xué)相關(guān)學(xué)科、與材料學(xué)結(jié)合的生物材料、生物仿真、生物電子等相關(guān)學(xué)科,這些學(xué)科應(yīng)該在選修課程中體現(xiàn)。當(dāng)然,加大交叉學(xué)科選修課的比例并不意味著忽視專業(yè)課,要求進(jìn)行專業(yè)課有機融合。特別是許多專業(yè)課的生物基礎(chǔ)知識部分是重合或相似的,這部分課時可以集中到一門課中,其他課中可不再重復(fù)講授。只有讓學(xué)生了解當(dāng)前更多前沿學(xué)科,多與能源、材料、機械、信息等理工學(xué)科交叉,才能更激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物技術(shù)專業(yè)的熱情,拓寬學(xué)生的視野和就業(yè)渠道,提高學(xué)生的創(chuàng)新動力和創(chuàng)新能力。當(dāng)前,許多國內(nèi)外著名高校已經(jīng)在非生物技術(shù)理工科專業(yè)中開設(shè)生物技術(shù)課程,如麻省理工學(xué)院、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、華中理工大學(xué)等都為非生物學(xué)專業(yè)開設(shè)了一門或數(shù)門生物學(xué)課程。作為生物技術(shù)本專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)更應(yīng)注重學(xué)科交叉融合的重要性,以體現(xiàn)其創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。
二、將專業(yè)技能與其他學(xué)科相融合培養(yǎng)創(chuàng)造性實踐能力
生物技術(shù)專業(yè)是一門實踐性很強的技術(shù)學(xué)科,對學(xué)生將理論知識應(yīng)用到生產(chǎn)實踐的能力要求非常高。而在生產(chǎn)實踐中遇到的實際情況往往不僅涉及一門學(xué)科知識,而是多門學(xué)科綜合的問題。這就要求生物技術(shù)的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式保證學(xué)生在掌握多學(xué)科基礎(chǔ)知識、技能和方法的基礎(chǔ)上,在實踐中培育多學(xué)科交叉融合的思維方式,從而在實際實踐中推陳出新,不斷創(chuàng)新。這就要求在專業(yè)技能實踐教學(xué)中構(gòu)建與創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)的實踐教學(xué)體系。實踐課程內(nèi)容要兼顧本專業(yè)理論和實踐知識,體現(xiàn)同其他學(xué)科間的結(jié)合點,培養(yǎng)學(xué)生多學(xué)科技術(shù)和方法的融合應(yīng)用。以生物技術(shù)為主,把不同學(xué)科相關(guān)內(nèi)容整合為綜合性實驗項目,培養(yǎng)學(xué)生融合運用不同學(xué)科知識解決生物技術(shù)相關(guān)實踐問題的能力。同時,在實踐教學(xué)團(tuán)隊的構(gòu)成上,兼顧不同教師的專長和研究方向進(jìn)行隊伍構(gòu)建,可以邀請其他相關(guān)學(xué)科如計算機、物理、化學(xué)、環(huán)境等學(xué)科的教師參加教學(xué)團(tuán)隊。優(yōu)先設(shè)立與生產(chǎn)實踐結(jié)合緊密的交叉學(xué)科實驗研究項目,以科研課題帶動實驗教學(xué),提高實踐教學(xué)水平。當(dāng)然,強調(diào)與生物技術(shù)相關(guān)交叉學(xué)科是建立在生物技術(shù)本專業(yè)與生產(chǎn)實踐相結(jié)合的基礎(chǔ)上的,不能因為交叉而弱化生物技術(shù)專業(yè)的主體地位。
三、培養(yǎng)立足專業(yè),多科融合的創(chuàng)新思維
近期是我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的重要時期。轉(zhuǎn)型成功與否,很大程度上決定于創(chuàng)新能力強弱。最近國家在不同層面上鼓勵創(chuàng)新創(chuàng)業(yè),對于國家新興產(chǎn)業(yè)中的重要組成部分,生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)更需要培養(yǎng)有創(chuàng)新思維的人才。大學(xué)生正是接納新思想、新理論、新技術(shù)的黃金時期,在這個階段要為他們播下多學(xué)科交叉創(chuàng)新的種子,將使其受益終身,也是對國家支持教育的最大回報。要培養(yǎng)生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生的交叉學(xué)科融合的創(chuàng)新思維,立足創(chuàng)新思維的八個特征,即獨立性、敏感性、想象性、聯(lián)動性、多向性、跳躍性、頓悟性、邏輯性。這八條里面的“聯(lián)動性、多向性、跳躍性”本身就體現(xiàn)了多學(xué)科多知識的融合交叉。為培養(yǎng)學(xué)生的多學(xué)科創(chuàng)新思維,可以從以下方面入手。1.教學(xué)中對現(xiàn)代生物學(xué)發(fā)展的里程碑事件或經(jīng)典實驗,挖掘其中多學(xué)科背景的創(chuàng)新思路,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和興趣。2.創(chuàng)設(shè)以學(xué)生為主體的情境,通過運用多門學(xué)科的知識討論、解決問題,從而訓(xùn)練學(xué)生創(chuàng)新思維能力。3.注重學(xué)生綜合利用多學(xué)科知識參加實踐教學(xué)過程,通過學(xué)生主動查閱生物技術(shù)專業(yè)以外的與實踐課題相關(guān)知識解決問題,以激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生利用多學(xué)科知識解決本專業(yè)問題的創(chuàng)新思維方式。
國家經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型和知識經(jīng)濟(jì)時代的到來,都需要生物技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)的人才具有創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力。而學(xué)科交叉正是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的搖籃。生物技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)只有緊跟時代和本學(xué)科前沿發(fā)展的步伐,建立立足本專業(yè)、注重學(xué)科交叉、主動尋求學(xué)科交叉的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式,才能充分體現(xiàn)生物技術(shù)專業(yè)新興學(xué)科的優(yōu)勢,培養(yǎng)出適合社會發(fā)展的新型人才。
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隨著教育改革的需要,素質(zhì)教育尤為重要。要求學(xué)生要積極參與到教學(xué)中來,使學(xué)生會學(xué),成為教育的主體。要把學(xué)生培養(yǎng)成社會發(fā)展需要的有用的人才,在生物教學(xué)中滲透科學(xué)、技術(shù)和社會教育尤為重要。
在生物教學(xué)中,要求學(xué)生不僅掌握生物學(xué)的基本知識和技能,而且要懂得這些知識的應(yīng)用價值。例如,在講解種子的萌發(fā)時,使學(xué)生掌握玉米種子萌發(fā)的條件對生產(chǎn)的重要性。說明農(nóng)民在種植玉米時為了提高產(chǎn)量,滿足生長期長的需要,盡量促進(jìn)種子早出苗,都是采用催芽種植。使其增產(chǎn)增收。從而使學(xué)生的、知道了生物學(xué)和社會發(fā)展的重要關(guān)系,知道了生物學(xué)來源于生活,同時又為社會生活服務(wù),培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣,知道了生物學(xué)是有用的科學(xué)。增強了學(xué)習(xí)生物的積極性,能夠主動的參與到生物的教學(xué)中來。
科學(xué)、技術(shù)好社會的教育不僅重視科學(xué)知識的學(xué)習(xí),還要重視技術(shù)的教育強調(diào)活學(xué)活用。例如,在講生態(tài)系統(tǒng)時,以學(xué)校的校園為一個生態(tài)系統(tǒng),使學(xué)生認(rèn)識到生態(tài)系統(tǒng)的組成及個個生物之間的相互依賴的關(guān)系,從而擴(kuò)充到生物圈中這一大的生態(tài)系統(tǒng)的組成。使學(xué)生認(rèn)識到生物圈中的各個生物體之間是相互依賴、相互制約、相輔相成的,缺一不可的。通過往、今的對比,使學(xué)生認(rèn)識到亂砍濫伐和毀林耕田,是當(dāng)今造成風(fēng)沙、干旱、沙漠增多的主要因素。為了眼前的利益,有的人不顧國家的法律、法令。殺害生物圈中的保護(hù)動物,對人們的生活造成的不良影響及危害,使人類負(fù)出了巨大的代價。于是,使學(xué)生認(rèn)識到我們要保護(hù)好我們賴以生存生態(tài)系統(tǒng)――生物圈。不能為眼前的一點點小利,而去破壞它。解決好經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的矛盾。在講綠色植物與生物圈的水循環(huán)一章時,利用學(xué)生身邊的生物事例來說明水的重要作用。如,以近幾年來的干旱對農(nóng)作物的減產(chǎn),水生動物的減少,以及電視中的科學(xué)世界中的介紹的情景,來使學(xué)生對水的重要性的理解和掌握,知道水資源是關(guān)系到我們生存的主要因素。是地球上的生物賴以生存的主要因素。于是,我們要科學(xué)地開發(fā)和利用水資源。認(rèn)識到節(jié)約用水刻不容緩,從我做起,珍惜每一滴水。
在探究性的學(xué)習(xí)中,培養(yǎng)學(xué)生的觀察、動手、動腦、相互交流、相互合作的能力。教師要給學(xué)生一定的時間走出課堂,去查閱資料、進(jìn)行社會調(diào)查、上網(wǎng)等輔助手段去完成,培養(yǎng)學(xué)生對生物知識的理解和掌握,以便更好地運用到實踐中去。為人類的生產(chǎn)、生活服務(wù),達(dá)到生物課中的科學(xué)、技術(shù)和社會教育的要求。
總之,科學(xué)、技術(shù)和社會的教育是今后教育改革的發(fā)展趨勢,每個教師都必須認(rèn)識到,要很好地應(yīng)用到教學(xué)實踐中去。我們應(yīng)當(dāng)努力使有機會走出課堂,走向更為寬廣的社會實踐中去,親身體會到科學(xué)、技術(shù)的發(fā)展對社會的深刻影響,從而激發(fā)學(xué)生學(xué)好科學(xué)、技術(shù)并服務(wù)于社會的崇高情感。
(宜賓翠屏外國語學(xué)校 劉道修)
摘要 生物學(xué)是研究生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理、分類、遺傳和變異、進(jìn)化、生態(tài)的科學(xué)。生物學(xué)科的教學(xué)注重于宏觀和微觀兩個方面,強調(diào)實驗?zāi)芰涂茖W(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)。而多媒體可以化靜為動,化虛為實,化抽象為直觀;能夠拓寬課本知識體系,拓寬教學(xué)的時間和空間,拓寬和加深課堂學(xué)習(xí)的內(nèi)涵和外延。因而,隨著素質(zhì)教育的深入開展,多媒體技術(shù)在中學(xué)教學(xué)尤其是生物學(xué)科的教學(xué)中越來越體現(xiàn)出其優(yōu)越性。但是,在多媒體的使用過程中,我們也發(fā)現(xiàn)普遍存在下列幾種不良現(xiàn)象:過分夸大了多媒體的效果,排斥傳統(tǒng)的教學(xué)手段;為多媒體而多媒體的現(xiàn)象,即只是一種花瓶式的,僅供教師演示和比賽用的;只考慮多媒體在輔助教師教學(xué)中的作用,而忽視了其在幫助學(xué)生學(xué)習(xí)中的作用;只適于制作者或設(shè)計者個人使用,其他人則無法擺弄。將多種媒體的組合錯解為多媒體,不了解多媒體本身的特征和功能。以上幾種現(xiàn)象是當(dāng)前中學(xué)教學(xué)中應(yīng)當(dāng)力戒的。如何解決?根據(jù)實踐的經(jīng)驗,筆者認(rèn)為,應(yīng)當(dāng)努力將多媒體技術(shù)與各學(xué)科教學(xué)整合起來。
首先,我們解釋一下多媒體技術(shù)和整合這兩個概念。多媒體技術(shù)結(jié)合到教育中來講,我們理解為它是現(xiàn)代教育技術(shù)的一種手段,是指以計算機為工具,運用現(xiàn)代教育理論和現(xiàn)代信息技術(shù),借助聲、像、圖、文,通過人機交互對教與學(xué)的過程和教與學(xué)資源進(jìn)行設(shè)計、開發(fā)、利用、管理和評價,以實現(xiàn)教與學(xué)的優(yōu)化的理論與實踐。所謂整合就是根據(jù)學(xué)科教學(xué)需要,充分發(fā)揮計算機的工具性功能,使計算機溶入學(xué)科教學(xué)中,從而提高教學(xué)質(zhì)量,促進(jìn)教學(xué)改革,培養(yǎng)具有創(chuàng)造能力和創(chuàng)新精神的21世紀(jì)中學(xué)生。整合并非是將計算機與所有學(xué)科結(jié)合,也不是用來解決教學(xué)中的所有問題,而是從實際出發(fā),尋找最佳結(jié)合點,突出教學(xué)重點,解決難點,探索規(guī)律,啟發(fā)思維。那么,如何做到多媒體技術(shù)與生物學(xué)科教學(xué)的整合呢?
首先我們要考慮的是在生物學(xué)科教學(xué)中如何選擇多媒體,它有哪些依據(jù)呢?
1、根據(jù)學(xué)生的身心特點選擇多媒體 中學(xué)生正處于一個求知欲強,接受新鮮事物快的年齡時期,因而多媒體具有的聲、光、電的綜合刺激,能夠激發(fā)學(xué)生的積極性,引起學(xué)生的注意。但心理學(xué)也表明,中學(xué)生的大腦皮層長時間處于高度興奮狀態(tài),容易使身心疲倦;經(jīng)常性地使用電腦,也容易使學(xué)生視力下降。因而,多媒體在生物課堂的使用,要注意兩點:一是界面制作要平和自然,切忌花、艷、亂;二是一定要適時適度,切忌頻繁濫用,否則其結(jié)果必然事與愿違。中學(xué)生的空間想象力還不夠,加上高中生物的部分與化學(xué)相關(guān)的內(nèi)容接觸較早,給教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)也帶來了麻煩。如,"蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和合成",通過多媒體模擬蛋白質(zhì)的各種空間結(jié)構(gòu)和其合成過程,學(xué)生輕而易舉地理解了蛋白質(zhì)的多樣性、多肽、肽鍵等概念及相互關(guān)系。
2、根據(jù)內(nèi)容選擇多媒體 多媒體的設(shè)計是為了更好地解決在傳統(tǒng)教學(xué)中不能或難以解決的問題"。這就意味著并不是所有的生物課都能運用多媒體教學(xué)。多媒體作為教學(xué)的重要手段,要最大限度地發(fā)揮其作用與效益,其展示的知識內(nèi)容必須與教材相適應(yīng),與學(xué)生的認(rèn)知水平相適應(yīng)。高中生物學(xué)中有很多內(nèi)容是學(xué)生能夠看得懂,或通過自學(xué)能夠掌握的,或其社會實踐和生活經(jīng)驗已經(jīng)具備了的,或只需要教師作簡單指導(dǎo)便能融會貫通的。這部分知識是根本用不著利用多媒體來進(jìn)行教學(xué)的,否則就畫蛇添足"或者是"殺雞用牛刀"。而象一些微觀的現(xiàn)象或暫時觀察不到的現(xiàn)象,我們可以通過多媒體來再現(xiàn),為學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境,使學(xué)生能夠一目了然。如《細(xì)胞的分裂》中有絲分裂、減數(shù)分裂、無絲分裂的過程,我們通過微機模擬,分步展示各個時期的變化特點和整個過程,使學(xué)生有直觀的感受,而且通過三者的比較,能夠熟練地把握三者之間的根本區(qū)別。再如《動物的個體發(fā)育》,它既微觀,又不合時宜,我們模擬了一個池塘中蛙卵的發(fā)育為蝌蚪的過程,再通過錄像顯示蝌蚪的變態(tài)發(fā)育,使學(xué)生印象深刻。
3、根據(jù)實驗性質(zhì)選擇多媒體 生物學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,在實驗過程中可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和觀察能力,也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的主要陣地。因則,我們認(rèn)為,可以用實驗展示的現(xiàn)象或?qū)嶒灡旧硪话闶遣贿m宜選用多媒體來替代的。即使要使用,也應(yīng)該結(jié)合實驗本身。如一些在課堂上無法完成的演示實驗或現(xiàn)象,以及在現(xiàn)有的條件下無法完成的一些經(jīng)典實驗,則可以通過電腦模擬來實現(xiàn),幫助解決問題。如:光合作用、呼吸作用的過程,噬菌體侵染細(xì)胞的實驗、米勒實驗等,通過多媒體的展示,能收到良好的效果。
4、根據(jù)課型選擇多媒體 新授課,一般根據(jù)以上幾個原則來進(jìn)行,主要是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,突出重點,突破難點。復(fù)習(xí)課則可選擇多媒體來擴(kuò)大容量,濃縮教學(xué)內(nèi)容,建立系統(tǒng)的科學(xué)認(rèn)知體系,強化重難點。
確定好使用多媒體后,主要的問題就是如何來設(shè)計和制作多媒體課件,才能最大限度地使多媒體技術(shù)與生物教學(xué)整合起來。
一、課件設(shè)計的思路和原則
就目前來講,課件設(shè)計的思路有兩種: 一種是以教師的"教"為中心的課件設(shè)計,這是當(dāng)前多媒體在教學(xué)中應(yīng)用的主要思路。其特點是以教師為中心,只強調(diào)教師的"教"而忽視學(xué)生的"學(xué)",我們簡稱為"輔教"。用這樣的課件進(jìn)行課堂教學(xué),學(xué)生參與教學(xué)活動的機會少,大部分時間處于被動接受狀態(tài),學(xué)生的主動性、積極性很難發(fā)揮,更不利于創(chuàng)造型人材的成長。在這里不作深入的探討。另一種是以學(xué)生的"學(xué)"為中心的課件設(shè)計,這是多媒體技術(shù)與學(xué)科整合的要求,是新形勢下素質(zhì)教育的要求,也是未來占主導(dǎo)地位的設(shè)計思路。現(xiàn)代教育理論之一--建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強調(diào)以學(xué)生為中心,認(rèn)為學(xué)生是認(rèn)知的主體,是知識意義的主動建構(gòu)者;教師只對學(xué)生的意義建構(gòu)起幫助和促進(jìn)作用,并不要求教師直接向?qū)W生傳授和灌輸知識。可見在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境下,教師和學(xué)生的地位、作用和傳統(tǒng)教學(xué)相比已發(fā)生很大的變化。其設(shè)計原則可以概括為:(1)明確以學(xué)生為中心。要在學(xué)習(xí)過程中充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和首創(chuàng)精神;要讓學(xué)生有多種機會在不同的情境下去應(yīng)用他們所學(xué)的知識(將知識"外化");要讓學(xué)生能根據(jù)自身行動的反饋信息來形成對客觀事物的認(rèn)識和解決實際問題的方案(實現(xiàn)自我反饋)。(2)強調(diào)"情境"對意義建構(gòu)的重要作用。我們應(yīng)當(dāng)創(chuàng)設(shè)一種與學(xué)習(xí)相聯(lián)系的一定的社會文化背景,激發(fā)學(xué)生的聯(lián)想思維,使學(xué)習(xí)者能利用自己原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的有關(guān)經(jīng)驗,去同化和索引當(dāng)前學(xué)習(xí)到的新知識,從而在新舊知識之間建立起聯(lián)系,并賦予新知識以某種意義。(3)強調(diào)"協(xié)作學(xué)習(xí)"對意義建構(gòu)的關(guān)鍵作用。其目的是使學(xué)習(xí)者群體(包括教師和每位學(xué)生)的思維與智慧被整個群體所共享,即整個學(xué)習(xí)群體共同完成對所學(xué)知識的意義建構(gòu),而不是其中的某一位或某幾位學(xué)生完成意義建構(gòu)。打個比方,這就象你有一條信息,我有一條信息,交換下每人就有兩條信息。(4)強調(diào)對學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計。即學(xué)習(xí)者利用各種工具和信息資源在其中進(jìn)行自由探索和自主學(xué)習(xí),從而達(dá)到自己的設(shè)計目的。(5)強調(diào)利用各種信息資源來支持"學(xué)"。即多媒體課件應(yīng)當(dāng)包含文字材料、書籍、音像資料以及Internet上的信息等,使學(xué)生有更為廣闊的馳騁空間。(6)強調(diào)學(xué)習(xí)過程的最終目的是完成意義建構(gòu),而不僅僅是完成教學(xué)目標(biāo)。
二、設(shè)計的方法與步驟:
1、選擇主題 確定一個鮮明的可以用多媒體來表現(xiàn)的主題,能夠充分發(fā)揮多媒體的作用,是其他教學(xué)手段所不能解決或不可能達(dá)到此效果的。如上文中所舉例若干。
2、情境創(chuàng)設(shè) 創(chuàng)設(shè)與主題相關(guān)的、盡可能真實的情境。如《環(huán)境保護(hù)》中,模擬出酸雨的現(xiàn)象及其危害,使學(xué)生有身臨其境之感。
3、信息資源設(shè)計 確定學(xué)習(xí)本主題所需信息資源的種類和每種資源在學(xué)習(xí)本主題過程中所起的作用。對于應(yīng)從何處獲取有關(guān)的信息資源、如何去獲取以及如何有效地利用這些資源等問題,如果學(xué)生有困難,CAI系統(tǒng)應(yīng)給以適當(dāng)?shù)膸椭H绻P者制作的《基因革命》中,通過課本相關(guān)知識、相關(guān)新聞報道、最新科技發(fā)展等內(nèi)容的匯集,讓學(xué)生對基因研究帶來的革命從多方位多角度去了解和掌握,使課本內(nèi)容得到深化;同時給出"搜索"功能,讓學(xué)生自主地從網(wǎng)上獲取相關(guān)知識和信息。
4、自主學(xué)習(xí)設(shè)計 課堂上在明確目的之后,給學(xué)生20~30分鐘的時間進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。通過問題的設(shè)置使每個學(xué)生有自己的任務(wù),學(xué)生可以隨意地進(jìn)入任何一種環(huán)境下進(jìn)行學(xué)習(xí),可以針對任何問題進(jìn)行研究,并提出自己的觀點。
5、協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計 在個人自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上開展小組討論、協(xié)商,以進(jìn)一步完善和深化對主題的意義建構(gòu)。整個協(xié)作學(xué)習(xí)過程均由CAI課件通過"在線交流"、"留言版"、"聊天室"等組織引導(dǎo),討論的問題皆由CAI系統(tǒng)提出或由學(xué)生自由提出,協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計應(yīng)包括以下內(nèi)容:①能引起爭論的初始問題。如《基因革命》中問"目前科學(xué)家研制出治療艾滋病的藥物是根據(jù)抑制逆轉(zhuǎn)錄酶的活性的原理。隨著科技的發(fā)展,你還有更好的根治方法嗎?"②能將討論一步步引向深入的后續(xù)問題。如根據(jù)瘋牛病的有關(guān)知識,再問"根據(jù)你所了解的知識或現(xiàn)象,你認(rèn)為課本上的中心法則已經(jīng)完整地表達(dá)了遺傳信息傳遞的過程了嗎?"從而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步考慮中心法則中遺傳信息傳遞的過程,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和首創(chuàng)精神。③多媒體系統(tǒng)要考慮如何站在稍稍超前于學(xué)生智力發(fā)展的邊界上(即最鄰近發(fā)展區(qū))通過提問來引導(dǎo)討論,切忌直接告訴學(xué)生應(yīng)該做什么(即不能代替學(xué)生思維)。
6、強化練習(xí)設(shè)計 精心挑選本主題中既反映生物學(xué)基本概念、基本原理又能適應(yīng)不同學(xué)生的要求的練習(xí),以便通過強化練習(xí)糾正原有的錯誤理解或片面認(rèn)識,最終達(dá)到符合要求的意義建構(gòu)。可以采用搶答競賽的方法進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的積極性或通過數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)計分析。
三、生物教學(xué)中多媒體課件設(shè)計平臺
根據(jù)生物學(xué)自身的特點,可以采用以下四種平臺:
1、Authorware 是當(dāng)前生物課件制作的主要平臺。主要用于集成錄像、動畫等avi、mpg文件和聲音wav文件,并能控制avi文件播放;具有一定的交互作用,可以演示拖動圖片、文字等,可以通過函數(shù)調(diào)用外部程序。生物學(xué)中的光合作用、呼吸作用、動物的個體發(fā)育、細(xì)胞分裂、基因控制蛋白質(zhì)的合成等可以用它來集成。
2、PowerPoint 主要用于演示類。有統(tǒng)一的界面格式,也可以自創(chuàng)。能通過超連接調(diào)選所需要的文件進(jìn)行播放。生物學(xué)中可以用它來介紹一些科學(xué)史實,簡單的實驗過程、生活現(xiàn)象等。
3、Flash 主要用于gif動畫的制作,也可以直接以swf文件成為獨立的課件。但修改較為麻煩,且無集成功能。生物學(xué)中一些二維狀態(tài)的漸變動畫(如植物的個體發(fā)育、酸雨、有絲分裂、克隆羊、生態(tài)平衡、水循環(huán)等)可以由它來制作,特點是界面美觀,漸變過程清昕。
如何推動實踐教學(xué)
以北方民族大學(xué)為例,該校設(shè)置的7個實驗板塊中,設(shè)計性和綜合性本科實驗項目的來源,均圍繞教師的科研項目或科研成果而設(shè)置。例如:在微生物學(xué)板塊中,部分實驗教學(xué)項目是根據(jù)基金項目“蝦青素高產(chǎn)酵母菌的選育及其產(chǎn)物功能研究”等課題而設(shè)置。再以福建師范大學(xué)為例,生命科學(xué)學(xué)院工業(yè)微生物教育部工程研究中心,投入建設(shè)經(jīng)費2000余萬元,建成省屬高校領(lǐng)先水平的發(fā)酵工程中試車間[2]。目前該車間配備有多臺10~1000L全自動發(fā)酵罐及其配套的輔助設(shè)備和下游工程設(shè)備,如空壓機、空氣凈化系統(tǒng)、電鍋爐、制冷裝置、管式離心機、三足離心機、微濾系統(tǒng)、超濾系統(tǒng)、納濾系統(tǒng)、噴霧干燥器等先進(jìn)的儀器分析系統(tǒng),完全可以滿足該院師生進(jìn)行相關(guān)實踐性教學(xué)的需要。江南大學(xué)生物工程學(xué)院,在學(xué)生畢業(yè)實習(xí)之前,由學(xué)院下屬的5個研究中心根據(jù)自身特色,各負(fù)責(zé)1個本中心課題組特色教學(xué)訓(xùn)練項目。將學(xué)生分為5個大組,輪流進(jìn)行互動實驗,每個項目安排4~5天,整個教學(xué)訓(xùn)練項目在短期內(nèi)完成[3]。天津科技大學(xué)認(rèn)為上述做法實質(zhì)上相當(dāng)于工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)中的中試環(huán)節(jié),具有連續(xù)或半連續(xù)的生產(chǎn)方式,并可以全面監(jiān)測產(chǎn)品過程,從中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。因此,它是學(xué)生將知識從理論上升到實踐的一個重要環(huán)節(jié)。例如湖南人文科技學(xué)院,與婁底百雄堂高科技農(nóng)業(yè)有限責(zé)任公司建立校企產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系,合作內(nèi)容是:(1)開展科研合作。(2)每年接收生命科學(xué)系學(xué)生實習(xí)。(3)共享資源。例如公司提供臘八豆菌種和腐乳菌種等現(xiàn)有產(chǎn)品和技術(shù),作為科研合作的起點和生命科學(xué)系實驗課的內(nèi)容;生命科學(xué)系提供氣相色譜儀、液相色譜儀、原子吸收光譜儀等設(shè)備供公司產(chǎn)品質(zhì)量分析使用。此舉可供其他高校借鑒。2009年以前,生物工程與生物技術(shù)實驗裝備中多數(shù)涉及上游技術(shù)的設(shè)備已經(jīng)基本配置到位(如基因工程操作設(shè)備,萃取、離子交換、吸附、層析、蒸餾、結(jié)晶干燥等實驗室級別的代謝產(chǎn)物分離設(shè)備),缺乏的是下游生產(chǎn)級別的設(shè)備,所以要重點考慮配置實訓(xùn)車間設(shè)備。在高等教育裝備博覽會上,同樣可以看到國家對高等教育實驗室裝備的一些新理念,以及設(shè)備制造業(yè)滿足市場新需求的動向。浙江天煌公司的實驗室設(shè)備,以典型工業(yè)產(chǎn)品范例和個案研究開發(fā),作為高校實驗實訓(xùn)的裝備依據(jù)。涉及生物技術(shù)的實訓(xùn)系統(tǒng),就有啤酒自動化生產(chǎn)線過程控制(工程型)系統(tǒng)(含5器和4發(fā)酵罐)等。高校還需建設(shè)固體制劑生產(chǎn)線實訓(xùn)車間(含30萬級潔凈水平操作間)和分離制備生產(chǎn)線(包括發(fā)酵罐、多功能動態(tài)提取罐、旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器、結(jié)晶罐、迭片式離心機、板框壓濾機等),適合各類食品或藥品的生產(chǎn)操作訓(xùn)練。校內(nèi)小型實訓(xùn)車間,其生產(chǎn)過程完全與工業(yè)化生產(chǎn)過程相同,使學(xué)生能夠從生產(chǎn)原料預(yù)處理、培養(yǎng)基制備、菌種擴(kuò)培、發(fā)酵罐滅菌、接種及發(fā)酵過程中工藝參數(shù)的控制、產(chǎn)品分離提取等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行實際操作和系統(tǒng)分析。不過,各校對實訓(xùn)車間的投入還是普遍偏少。天津科技大學(xué)生物工程校內(nèi)實踐基地,設(shè)備總價值近500萬元,包括好氧發(fā)酵、果酒釀造、啤酒生產(chǎn)、分離提取、精制純化等中試系統(tǒng),涵蓋了生物工程產(chǎn)業(yè)上中下游生產(chǎn)環(huán)節(jié)[4]。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)從2000年起分3期,建成生物工程專業(yè)教學(xué)實驗室1000m2,包括有通風(fēng)發(fā)酵、固態(tài)發(fā)酵、生物工程下游技術(shù)、啤酒加工等實驗室及儀器分析室和準(zhǔn)備室等。在引進(jìn)現(xiàn)酵控制系統(tǒng)、發(fā)酵后處理設(shè)備的同時,成立了生物工程設(shè)計室,通過工程軟件AutoCAD電腦繪制,進(jìn)行發(fā)酵工藝和設(shè)備流程設(shè)計等操作。
實踐教學(xué)中新手段、新體系的運用與推廣
對于和實際生產(chǎn)聯(lián)系最緊密的課程,如化工原理、發(fā)酵工程、生物工程設(shè)備、生物發(fā)酵工藝等,吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院考慮到設(shè)備的限制問題,增加了模擬教學(xué),從專業(yè)教學(xué)仿真軟件開發(fā)公司購置了仿真教學(xué)模擬軟件,保證一人一機的實踐演習(xí)。這些軟件的仿真性強,尤其是配備的實踐操作演練,能讓學(xué)生真正達(dá)到工廠模擬化的操作練習(xí)。煙臺大學(xué)生物工程系將計算機模擬仿真引入實踐教學(xué)[6]。這種仿真系統(tǒng)能逼真地模擬工廠運行和各種事故狀態(tài)的現(xiàn)象,大大縮短培訓(xùn)時間。在計算機仿真環(huán)節(jié),該校選用了北京東方仿真公司開發(fā)的青霉素發(fā)酵工藝仿真軟件,以單元操作的形式進(jìn)行仿真模擬。青霉素發(fā)酵工藝仿真包括青霉素發(fā)酵生產(chǎn)、青霉素的精制和提純等內(nèi)容。同時,教師可以通過計算機監(jiān)測系統(tǒng),全程跟蹤每組學(xué)生的操作,真正達(dá)到實踐訓(xùn)練教學(xué)的目的。傳統(tǒng)實驗項目普遍存在反應(yīng)體系大、樣品處理量多和處理時間長等特點,也使微量移液器、微量與狹縫分光光度計等現(xiàn)代科教儀器不能充分發(fā)揮其先進(jìn)性。微型化實驗于1988年末開始引入我國,關(guān)于微型實驗已有文獻(xiàn)報道[7]。微型化實驗的研究,是著眼于環(huán)境保護(hù)和實驗安全的需要,體現(xiàn)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的要求。微型化實驗具有現(xiàn)象明顯、操作簡便快速、節(jié)省經(jīng)費、減少污染、安全和便于攜帶等優(yōu)點。
本文作者:余多慰工作單位:南京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院
關(guān)鍵詞:生物技術(shù)基礎(chǔ);雙語教學(xué);互動式教學(xué);展示式教學(xué);多元評價體系
中圖分類號:G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)07-0115-02
21世紀(jì)是生命科學(xué)和生物技術(shù)迅猛發(fā)展的時代,為了滿足國內(nèi)乃至國際上對本專業(yè)人才的需求,指導(dǎo)學(xué)生高效地了解并熟悉學(xué)科國際前沿,具有非常重要的意義。作為研究生命科學(xué)的一門基礎(chǔ)課程,《生物技術(shù)基礎(chǔ)》課程肩負(fù)著向本專業(yè)學(xué)生灌輸生命科學(xué)多個領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識,并促發(fā)學(xué)習(xí)興趣的重要使命。生物技術(shù)基礎(chǔ)涵蓋基因工程、細(xì)胞工程、酶技術(shù)、發(fā)酵工程領(lǐng)域的重點知識與科技進(jìn)展,涉及面廣,知識點繁多,理論性強。生物工程專業(yè)是本校“工業(yè)發(fā)酵”國家重點學(xué)科的主體專業(yè),建有“生命科學(xué)與技術(shù)”國家人才培養(yǎng)基地,除了培養(yǎng)本科生、國家基地班學(xué)生,還額外招收國際學(xué)生。
本文就該課程如何面向現(xiàn)代化和國際化,更好地培養(yǎng)生物技術(shù)與工程領(lǐng)域具備扎實、創(chuàng)新能力,從事設(shè)計、生產(chǎn)、新技術(shù)研發(fā)、新產(chǎn)品開發(fā)等高等技術(shù)人才,或為研究生教育進(jìn)行人才儲備等,淺談對本課程教學(xué)實踐與探索的看法。
一、雙語教學(xué)模式
針對生命科學(xué)相關(guān)專業(yè)國際前沿知識繁多,考慮本領(lǐng)域?qū)W科特點和特定的國際背景,課程開展雙語教學(xué)尤為迫切。我們主要采用學(xué)院王武教授主編的《國家雙語教學(xué)師范課程配套教材》(Essentials of Biotechnology)。該教材于2012年由科學(xué)出版社出版,2014年1月第二次印刷,已經(jīng)在包括東南大學(xué)的幾十所大學(xué)相關(guān)專業(yè)使用,建設(shè)成為專業(yè)雙語教學(xué)的品牌教材。該教材以跟蹤生物技術(shù)日新月異的發(fā)展和國際前沿動態(tài)為重點,以英文原始文獻(xiàn)為素材,組織教學(xué)。針對學(xué)生專業(yè)英語水平參差不齊,部分學(xué)生閱讀課外英文書刊有一定的困難,采用這本基于多位老教師的經(jīng)典教案出版的教材,有利于學(xué)生預(yù)習(xí)、理解、系統(tǒng)溫習(xí)課程內(nèi)容,通過本課程學(xué)習(xí),擴(kuò)大專業(yè)視野,增加英文詞匯量,初步學(xué)會檢索國際期刊學(xué)術(shù)論文,整理讀書報告,進(jìn)行英文報告。為了讓學(xué)生更快速、高效地熟悉專業(yè)英文單詞,有助于未來更好地自主學(xué)習(xí)學(xué)科國際前沿?zé)狳c問題,課件PPT的制作采用全英文,授課過程采用英文為主、中文詮釋的模式。整個課堂營造英文學(xué)習(xí)氛圍,幫助學(xué)生更好地熟悉專業(yè)英文詞匯,了解生命科學(xué)領(lǐng)域的國際研究前沿。
二、展示性教學(xué)模式
由于《生物技術(shù)基礎(chǔ)》課程包括交叉學(xué)科知識,為了讓學(xué)生有深刻的記憶和便于理解,必須采用高展示度的教學(xué)方式,活躍課堂氛圍,促發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,加深對知識點的理解。多媒體教學(xué)作為現(xiàn)代化的教學(xué)方法之一,形象直觀的特點日益被教育界所接受和使用。團(tuán)隊內(nèi)部根據(jù)各教師所擅長的領(lǐng)域,分工制作課件,信息量大,形象生動,濃縮精練。貼近所選教材風(fēng)格,從總體概括入手,先簡練地描繪出高度濃縮的章節(jié)整體框架,逐步細(xì)化各部分內(nèi)容,使初步學(xué)習(xí)接觸分子生物學(xué)的學(xué)生能夠更好地把握明確的方向和思路,循序漸進(jìn),層層深入,不至于在復(fù)雜知識系統(tǒng)前毫無頭緒,無從著手。
采用醒目的標(biāo)題,課件內(nèi)容清晰,圖文并茂。充分運用字體、顏色、著重、斜體等差異變化,體現(xiàn)所要表達(dá)內(nèi)容的內(nèi)在邏輯關(guān)系,充實必要的實例和圖片動畫方法,便于學(xué)生更好地理解深奧的生物技術(shù)機理。講述內(nèi)容高度濃縮,力求做到要點與示意圖一一對應(yīng)。主講教師在教學(xué)大綱的規(guī)范下,結(jié)合專業(yè)和學(xué)科專長制作多媒體課件,注重基礎(chǔ)、應(yīng)用實踐及前沿發(fā)展。這種恰當(dāng)、多次層次地利用課件、經(jīng)典案例錄像、動畫等多媒體手段,在增大信息量和直觀性的同時,可讓整個教學(xué)形式更為生動活潑,利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性,激發(fā)創(chuàng)造性思維和課程興趣。
例如,在生物技術(shù)的分子生物學(xué)基礎(chǔ)部分,參照國外優(yōu)秀教材設(shè)計、使用的PPT課件和動畫,形象地展示微觀分子結(jié)構(gòu)和遺傳信息的流動過程;在人類基因組和生物信息部分,充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源,指導(dǎo)學(xué)生利用數(shù)字化圖書館資源,自主查找學(xué)習(xí)相關(guān)生物信息最新進(jìn)展;在細(xì)胞工程篇章中,引用大量的實物和操作流程照片,直觀反映細(xì)胞工程研究前沿進(jìn)展;在酶技術(shù)和工業(yè)發(fā)酵領(lǐng)域,充分結(jié)合本學(xué)科的學(xué)術(shù)及科研優(yōu)勢和科研成果,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識生物技術(shù)在酶的工業(yè)生產(chǎn)及工業(yè)發(fā)酵領(lǐng)域的應(yīng)用。通過高展示性的教學(xué)模式,不僅不會讓學(xué)生對大量繁雜的知識產(chǎn)生厭煩心情,反而能激發(fā)學(xué)習(xí)積極性,提高學(xué)習(xí)效率。此外,建設(shè)相關(guān)教學(xué)科研團(tuán)隊網(wǎng)站,含有精品課堂的錄制視頻等教學(xué)資源,對整個教學(xué)過程具有很好的輔助支撐性作用。
三、互動式教學(xué)
由于該課程的原理性知識繁多,傳統(tǒng)教學(xué)的過程中,學(xué)生接受知識的過程較為被動,在知識吸收過程容易產(chǎn)生疲態(tài),在有限的課時內(nèi),難以將全部知識消化吸收。因而,應(yīng)根據(jù)課堂氛圍,機動地加大自主式教學(xué)比重,鍛煉學(xué)生理解、解決問題的能力。在講課過程中,注重基礎(chǔ)但并非面面俱到,可適當(dāng)?shù)亓粢恍狳c問題讓學(xué)生課下思考,輔助給出與章節(jié)相關(guān)的教材內(nèi)容和參考文獻(xiàn),供學(xué)生課下復(fù)習(xí)與參考,加強學(xué)習(xí)的主動性與能動性。例如,對轉(zhuǎn)基因技術(shù)與應(yīng)用的利弊及公眾的認(rèn)識等進(jìn)行課下思考總結(jié),課堂選出代表展開討論,闡述觀點,活躍課堂氣氛,變被動學(xué)習(xí)為主動探究,提升自我學(xué)習(xí)探索生物技術(shù)前沿知識的能力,收到良好的效果。再如,在介紹基因工程和酶工程原理時,許多學(xué)生在高中生物課程中對它的基本特性已有所了解,但并不知道具體的轉(zhuǎn)化機理。為了使學(xué)生充分地理解各類基因單元操作和各類酶種的作用機理,可將全班學(xué)生有計劃地劃分為多個小組,指導(dǎo)學(xué)生,針對不同的問題選擇讀書專題,利用課外時間,檢索文獻(xiàn),跟蹤前沿科技動態(tài),準(zhǔn)備讀書報告,并將學(xué)生分組,最終組成讀書報告。
各小組分工,分別負(fù)責(zé)資料搜索、板塊整理、課堂匯報等,相互之間形成有效配合和競爭機制。開設(shè)學(xué)生專題討論課,進(jìn)一步促進(jìn)教學(xué)相長。各小組通過課堂展示,相互之間可以快速了解學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)的知識,促進(jìn)相互之間的交流,進(jìn)一步增強對本課程的理解程度與深入程度。這種互動式教學(xué),不僅可以激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力,還能充分鍛煉學(xué)生的文字組織能力與口頭表達(dá)能力,形成學(xué)生之間的良性競爭氛圍。
四、科研促進(jìn)教學(xué)
科研與教學(xué)是密不可分的,科研前進(jìn)的方向基本上代表本學(xué)科領(lǐng)域的研究熱點問題。為了更好地強化學(xué)生對本專業(yè)的信心,培養(yǎng)濃厚的科研興趣,可以通過摻入科研領(lǐng)域現(xiàn)象和問題,在課程中更多地引入新的生物動態(tài)。例如,講解工業(yè)微生物種類時,可追加涉及一些作者研究領(lǐng)域的微生物,如極端環(huán)境的微生物,極端嗜酸、嗜堿、嗜鹽等微生物的特殊功能。例如,在貧礦金屬資源提煉中的應(yīng)用、紡織領(lǐng)域的應(yīng)用、調(diào)味品制作中的作用等,不但可以開拓學(xué)生在該領(lǐng)域的眼界,也可提升學(xué)生對本專業(yè)科研領(lǐng)域進(jìn)展的興趣,為未來在本專業(yè)中的工作或科研打下良好基礎(chǔ)。
五、多元的評價體系
課堂上,根據(jù)問題的難易程度,機動地策劃、實施“教與學(xué)互動”,對課堂優(yōu)質(zhì)提問,給予1~2個百分點的加分,鼓勵課堂質(zhì)疑與評議,讓沒有充分準(zhǔn)備知識的學(xué)生感到很大壓力,也會變成更深入了解自己所做課題的動力。教會學(xué)生參與,相互之間客觀、理性地評分,不斷引導(dǎo)他們開展課外閱讀,整理讀書報告,根據(jù)學(xué)生對生物技術(shù)領(lǐng)域的理解,分組進(jìn)行PPT總結(jié)或讀書報告,允許學(xué)生用中文解釋其中的生僻專業(yè)詞匯。改革評分體系,PPT報告或讀書活動與報告成績占據(jù)總分的,在這個過程,采用學(xué)生互評和教師互評各占據(jù)的評分體系。該評價方式可以更好地實現(xiàn)師生互動及學(xué)生之間的互動和競爭。此外,在筆試卷面,以英文出題,問答題允許輔以中文作答,鼓勵學(xué)生用英文作答,在卷面所得分?jǐn)?shù)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行適當(dāng)?shù)念~外加分。這種多元的評價體系,更為全面、公平地評估學(xué)生在本門課程的學(xué)習(xí)效果。
總之,通過一系列教學(xué)活動的初步改革和探索,本門課程讓學(xué)生初步熟悉專業(yè)知識的基礎(chǔ)上,更為重視培養(yǎng)他們自主概括和抽提知識的能力,拓展專業(yè)領(lǐng)域視野,顯著地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和專業(yè)興趣,這會成為學(xué)生在今后學(xué)習(xí)過程中的持久推動力。同時,在雙語教學(xué)的過程中,了解并熟悉相關(guān)專業(yè)英語詞匯及要點,為學(xué)生今后的進(jìn)一步研究與學(xué)習(xí),打下牢固的基礎(chǔ)。
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