理工院校生命科學教育探索

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一、開設系列課程,完善知識體系

我校現有的公共選修課程中,既適合理、工科又適合文、管、藝術專業的為數不多,遠遠不能滿足學生的選課需求。針對這種局面,在現代生命科學課程已初具規模并已成為我校重點推薦的公選課的基礎上,繼續面向各專業學生開設食品營養學、普通藥物學的生命科學系列課程,不僅豐富了我校公選課的種類,而且使學生對生命科學有一個系統的、全面的認識和了解。生命科學類系列課程立足于對理、工、文科等非生物學類學生進行生命科學的素質教育,以生命為主線展開討論,使學生了解學科間的交叉點,激發其創新思維的火花,為今后的發展奠定基礎;使學生了解有關食品營養學和常用藥物的基本理論和概念,掌握合理搭配食物、保持膳食平衡、合理用藥的具體措施,為科學飲食、提高自身保健意識、抗病防病提供了操作性強的實施方法。

(一)精選教學內容

現代生命科學課程,突出介紹生命科學的基本概念、發展趨勢及熱點問題,突出生命科學與理、工、文科各領域之間的交叉,精選教學內容,定位于基礎性、系統性、趣味性和學科交叉性。以教材《基礎生命科學》[1]、《生命科學導論》[2]為主要藍本編寫教案,內容從生命的物質基礎到生命活動的基本單位———細胞,進而討論“克隆”、“癌細胞”等熱點問題;從物質代謝深入到生物遺傳的本質,在分子水平上闡述遺傳疾病等的奧秘;從生物技術到生物芯片、生物傳感器;從生物材料到人工器官,明確仿生學在工程技術上的應用,同時還從動物、植物、微生物、環境與人類的密切聯系來認識保護生物多樣性、保護生態環境、促進人類社會可持續發展的重要性。利用現代信息技術,從國內外科學圖冊和網站上采集豐富、精美的圖片和信息補充到電子教案中,以視頻的方式向學生介紹一些世界著名科學家的實驗設計和研究經歷,以及他們獲得這些知識的著名實驗,如Loewi的雙蛙心灌流設計、著名的肺炎球菌實驗、遺傳密碼的破譯、PCR技術等,使學生體驗到探索生命奧秘的樂趣。

對于系列課程的開設,本著實用性、針對性、可操作性的原則,對大學生進行科學素質教育。系列課程之一———食品營養學,根據相關教材[3]重點介紹營養素的概念及生理作用、營養與疾病、營養與健康長壽的關系,強調保持膳食平衡及合理營養的重要性,補充講授食品營養學應用的熱點問題,如減肥、美容、糖尿病、補鈣等內容,并通過視頻向學生宣傳食品的安全和衛生知識、食品新資源的開發以及世界食品的發展趨勢等國內外在本學科新的研究進展。學生既學到了有關食品營養學的基本理論知識,又掌握了合理搭配食物、保持平衡膳食的具體方法。系列課程之二———普通藥物學,其開設的必要性是針對大多數學生有自我藥療行為,且有錯誤診斷和不合理用藥的傾向,這種情況已通過開放式問卷形式加以證實。因此,有必要對綜合性高校非醫藥專業學生開設藥物學公選課,以提高廣大學生的合理用藥水平。參考非醫藥專業的《普通藥物學》[4],重點介紹常用藥物的防治作用及不良反應,內容包括:藥物的基本知識,常見疾病的用藥知識,消化系統、呼吸系統、神經系統、生殖與泌尿系統、循環系統、內分泌系統的用藥方法,抗生素與維生素專題,各類藥物的禁忌癥及不良反應防治,家庭常備藥物介紹等。為使學生更好地理解和掌握藥物在體內的代謝,將人體八大系統的組成與結構適當補充到相關章節中。通過本課程的學習,有利于提高大學生的抗病防病能力和科學用藥水平。

(二)多元化考核

選修課教學中,學生方面的瓶頸主要在于學習積極性不高、到課率低、混學分現象嚴重。為促進學生樂學、愛學、會學,在輕負擔、高效率、高質量的教學境界中得到積極、主動、全面的發展,對考核方式進行了改革與實踐,變期末考核為隨堂測驗、課堂提問、專題討論、聯系專業的小論文以及對本課程提出建設性建議等多元化的素質考核,學生可以發現并提出自身感興趣的具體問題,使學生思維活躍,把學生從只注重記憶知識結論的傳統學習法引向注重探究問題所需要的觀察能力、思維能力、探索能力、分析及解決問題能力的培養上來,并結合蓋章形式抽查考勤,期末綜合記分給出考核成績。例如,在講授食品交換份法時,要求學生以自身為對象進行能量和營養素的計算,結合自身的喜好設計一日三餐的食譜;在介紹體重指數(BMI)時,要求學生通過計算,判斷自身的營養狀況,并提出合理的調整措施。通過課堂討論形式進行相互交流,學生們的興趣高漲。多元化的考核方式調動了學生的積極性,得到了廣大學生的認可,每次課的出勤率都達到95%以上,學生的滿意度達90%以上。

二、優化實驗內容,培養實踐能力

充分利用現有實驗室資源,遵循實驗項目的科學性、趣味性和與實際生活的貼近性的指導思想,面向非生物類本科生開設實驗項目。對已初具規模的現代生命科學課程,實行獨立設課實驗,開設的實驗項目有:食醋中總酸含量的測定、葉綠體色素的層析法分離、牛奶中蛋白質的分離提取、生物樣品中微量元素的測定、現代工業水質分析等,使學生既學習和掌握了相關的實驗技能和分析方法,還學會了離心機、酸度計、分光光度計、電導儀等常規儀器的使用和操作,深受學生的歡迎。此外,注意把當代科學的研究熱點及校內的科研成果及時轉化為學生的實驗內容,既讓學生了解學科前沿,又有很強的實用性。例如,結合本系教師的科研成果,設計生物農藥蘇云金桿菌毒蛋白的合成及殺蟲實驗、污水的生物處理實驗,一方面使學生了解生物合成與生物降解的原理及方法,同時又加深對現代生物技術重要作用的認識。食品營養學、普通藥物學課程,配置開放性實驗,供選題目有:酸牛奶的制備、常用消毒藥品如紫藥水、碘酒的配制等,由學生自主選擇,也可由學生自己擬定題目,實驗步驟的制定、儀器設備的選擇和使用、數據的處理及實驗結果的分析均由學生通過查閱資料和獨立完成。實行開放式實驗教學可以讓學生在掌握有關知識和技能的同時,獲得較好的創新意識和創新能力的培養。

三、改革教學手段,提高教學效果

隨著學校招生規模的擴大,大班教學已成為我校公共課教學的主要形式。為了提高課堂的教學效果和信息量,借助PPT軟件,開發了多媒體教學課件。利用多媒體課件聲像并茂、視聽結合、感染力強等優點,將書本知識變靜為動,化虛為實,化抽象為直觀,極大地激發了學生的學習興趣和求知欲望,達到寓教于樂,寓學于樂的目的。例如,在講述遺傳密碼時,設計體外翻譯系統的動畫實驗,通過慢放、定格、特寫等方法,真實、藝術地展現遺傳密碼破譯的全過程,使抽象的概念變得新穎有趣,再加上教師的適時講解,學生可輕松地掌握細胞中64套密碼子與20種氨基酸的對應關系,從而也加深了對遺傳的中心法則的理解。總之,正確合理地使用多媒體教學,可以激發學生興趣,提高學生的主動性,突破教學難點,起到事半功倍的效果。

多媒體課件的使用具有許多傳統方式無法比擬的優勢,但在教學實踐中也存在一些比較突出的問題。例如,信息量較大,教學節奏較快,容易導致部分學生跟不上教師的思路。因此,在使用多媒體教學時一方面要把握好度,注意控制演示速度,使可視信息與教師的教學思路同步。另一方面,由于頁面的切換還容易造成學生對某一個知識點缺乏整體的認識和思考過程,利用板書、講述、多媒體演示相結合的方法,可以彌補上述不足。此外,將傳統教學設計的一些演示實驗、教具模型等穿插在多媒體教學中,可進一步強化教與學的互動,達到理想的教學效果。

四、深化教學改革,構建“三位一體”的教學體系

在面向非生物類專業實踐生命科學素質教育的過程中,經過多年的不斷探究,在我校構建起以現代生命科學課程為重點,食品營養學、普通藥物學課程為輔的生命科學類系列課程,完善了相關課程的教學大綱、教學課件及配套實驗,取得了階段性成果。但由于教師和教室的資源有限,生命科學類公選課的授課規模不能滿足學生的需求,雖然每班次已達到160人,每學年總容量達到1000~1200人,但網上選課仍然呈現供不應求的趨勢。因此,需要進一步改進授課方式、開發教學資源以擴大授課規模。在下一階段的教學改革中,工作的重點是借鑒校園網的教學平臺,建立教學網站,包括課程介紹、教學大綱、教學課件、作業上傳、教學資源、課程通知、網絡答疑等模塊,為學生提供學習的第二課堂。另外,繼續對生命科學系列課程的課程體系、課程建設、教學內容、教學手段、實驗教學以及考核方式進行研究與探索,進一步優化現代生命科學、食品營養學、普通藥物學的教學課件,為進一步完善生命科學系列課程的集多媒體教學、網絡輔助教學、實驗教學“三位一體”的教學體系而努力。