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[關(guān)鍵詞] 系統(tǒng)生物學(xué);基因組學(xué);蛋白質(zhì)組學(xué);計(jì)算生物學(xué)
[中圖分類號(hào)] R34 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1673-7210(2008)09(b)-020-03
近代生物學(xué)研究主要是以分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)研究為主。研究方法皆采用典型的還原論方法。目前為止,還原論的研究已經(jīng)取得了大量的成就,在細(xì)胞甚至在分子層次對(duì)生物體都有了很具體的了解,但對(duì)生物體整體的行為卻很難給出系統(tǒng)、圓滿的解釋。生物科學(xué)還停留在實(shí)驗(yàn)科學(xué)的階段,沒有形成一套完整的理論來描述生物體如何在整體上實(shí)現(xiàn)其功能行為,這實(shí)際上是還停留在牛頓力學(xué)思想體系的簡(jiǎn)單系統(tǒng)的研究階段。但是生物體系統(tǒng)具有紛繁的復(fù)雜性[1,2]。盡管對(duì)一個(gè)復(fù)雜的生物系統(tǒng)來說,研究基因和蛋白質(zhì)是非常重要的,而且它將是我們系統(tǒng)生物學(xué)的基礎(chǔ),但是僅僅這些尚不能充分揭示一個(gè)生物系統(tǒng)的全部信息。這種研究結(jié)果只限于解釋生物系統(tǒng)的微觀或局部現(xiàn)象,并不能解釋系統(tǒng)整體整合功能的來源,不能充分揭示一個(gè)生物系統(tǒng)的信息,且忽略了系統(tǒng)中各個(gè)層面的交互、支持、整合等作用,限制了生物學(xué)研究的發(fā)展。在這種現(xiàn)狀下,20世紀(jì)末人類基因組計(jì)劃完成后,生物學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家都在考慮一個(gè)問題:未來生物學(xué)研究的方向在哪里?為此學(xué)術(shù)界也不乏辯論。得出的共識(shí)是:生物學(xué)的發(fā)展未來主要面對(duì)如下問題:(1)如何弄清楚單一生物反應(yīng)網(wǎng)絡(luò),包括反應(yīng)分子之間的關(guān)系、反應(yīng)方式等;(2)如何研究生物反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系,包括量化生物學(xué)反應(yīng)及生物反應(yīng)網(wǎng)絡(luò);(3)如何利用計(jì)算機(jī)信息及生物工程技術(shù)進(jìn)行生物反應(yīng),生物反應(yīng)網(wǎng)絡(luò),乃至器官及生物體的重建。
早在1969年,Bertalanfy LV就提出了一般系統(tǒng)理論(general systems theory),他在文章中指出生物體是一個(gè)開放系統(tǒng),對(duì)其組成及生物學(xué)功能的深入研究最終需要借助于計(jì)算機(jī)和工程學(xué)等其他分支學(xué)科才能完成[3]。1999年,由Leroy Hood創(chuàng)立的系統(tǒng)生物學(xué)(systems biology)則是在以還原論為主流的現(xiàn)代生物學(xué)中反其道而行之,把這種以整體為研究對(duì)象的概念重新提出。他給系統(tǒng)生物學(xué)賦予了這樣的定義,系統(tǒng)生物學(xué)(systems biology)是研究一個(gè)生物系統(tǒng)中所有組成成分(基因、mRNA、蛋白質(zhì)等)的構(gòu)成,以及在特定條件下這些組分間的相互關(guān)系的學(xué)科。換言之,以往的實(shí)驗(yàn)生物學(xué)僅關(guān)心基因和蛋白質(zhì)的個(gè)案,而系統(tǒng)生物學(xué)則要研究所有的基因、所有的蛋白質(zhì)、組分間的所有相互關(guān)系。顯然,系統(tǒng)生物學(xué)是以整體性研究為特征的一種大科學(xué),是生物學(xué)領(lǐng)域革命性的方法論。以胡德的觀點(diǎn),基因、蛋白質(zhì)以及環(huán)境之間不同層次的交互作用共同架構(gòu)了整個(gè)系統(tǒng)的完整功能。因此,用系統(tǒng)的方法來理解一個(gè)生物系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)成為并正在成為生物學(xué)研究方法的主流。利用系統(tǒng)的方法對(duì)其進(jìn)行解析,綜合分析觀察實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)來進(jìn)行系統(tǒng)分析。具體通過建立一定的數(shù)學(xué)模型,并利用其對(duì)真實(shí)生物系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)來驗(yàn)證模型的有效性,從而揭示出生物體系所蘊(yùn)涵的奧秘,這正是生物學(xué)研究方法的關(guān)鍵所在。
1 系統(tǒng)生物學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容
系統(tǒng)生物學(xué)主要研究實(shí)體系統(tǒng)(如生物個(gè)體、器官、組織和細(xì)胞)的建模與仿真、生化代謝途徑的動(dòng)態(tài)分析、各種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的相互作用、基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)以及疾病機(jī)制等[4,5]。
系統(tǒng)生物學(xué)的首要任務(wù)是對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述,即致力于對(duì)系統(tǒng)的分析與模式識(shí)別,包括對(duì)系統(tǒng)的元素與系統(tǒng)所處環(huán)境的定義,以及對(duì)系統(tǒng)元素之間的相互作用關(guān)系和環(huán)境與系統(tǒng)之間的相互作用的深入分析。具體如生物反應(yīng)中反應(yīng)成分之間的量的關(guān)系,空間位置,時(shí)間次序,反應(yīng)成分之間的因果關(guān)系,特別是反饋調(diào)節(jié)和變量控制等有關(guān)整個(gè)反應(yīng)體系的問題等。其次要對(duì)系統(tǒng)的演化進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析,包括對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特征、分岔行為、相圖等的分析。掌握了系統(tǒng)的基本演化機(jī)制,使系統(tǒng)具有目標(biāo)性和可操作性,使之按照我們所期望的方向演化,也有助于我們重新構(gòu)建或修復(fù)系統(tǒng),為組織工程學(xué)的組織設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。另外,系統(tǒng)科學(xué)對(duì)生物系統(tǒng)狀態(tài)的描述是分層次的,對(duì)不同層次進(jìn)行的描述可能是完全不同的;系統(tǒng)科學(xué)對(duì)系統(tǒng)演化機(jī)制的分析更強(qiáng)調(diào)整體與局部的關(guān)系,要分析子系統(tǒng)之間的作用如何形成系統(tǒng)整體的表現(xiàn)、功能,而且對(duì)系統(tǒng)整體的每一行為都要找出其與微觀層次的聯(lián)系。
系統(tǒng)生物學(xué)的研究包括兩方面的內(nèi)容。首先是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的取得,這主要包括提供生物數(shù)據(jù)的各種組學(xué)技術(shù)平臺(tái),其次是利用計(jì)算生物學(xué)建立生物模型。因此科學(xué)家把系統(tǒng)生物學(xué)分為“濕”的實(shí)驗(yàn)部分(實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的研究)和“干”的實(shí)驗(yàn)部分(計(jì)算機(jī)模擬和理論分析)。“濕”、“干”實(shí)驗(yàn)的完美整合才是真正的系統(tǒng)生物學(xué)。
系統(tǒng)生物學(xué)的技術(shù)平臺(tái)主要為各種組學(xué)研究。這些高通量的組學(xué)實(shí)驗(yàn)構(gòu)成了系統(tǒng)生物學(xué)的技術(shù)平臺(tái)。提供建立模型所需的數(shù)據(jù),并辨識(shí)出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。其中包括基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、相互作用組學(xué)和表型組學(xué)計(jì)算生物學(xué)通過建模和理論探索??梢詾樯锵到y(tǒng)的闡明和定量預(yù)測(cè)提供強(qiáng)有力的基礎(chǔ)。計(jì)算生物學(xué)包括數(shù)據(jù)開采和模擬分析。數(shù)據(jù)開采是從各實(shí)驗(yàn)平臺(tái)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)和信息中抽取隱含其內(nèi)的規(guī)律并形成假說。模擬分析是用計(jì)算機(jī)驗(yàn)證所形成的假說,并對(duì)擬進(jìn)行的體內(nèi)、體外生物學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)測(cè),最終形成可用于各種生物學(xué)研究和預(yù)測(cè)的虛擬系統(tǒng)。計(jì)算生物學(xué)涉及一些新的數(shù)學(xué)原理和運(yùn)算規(guī)則,需要物理和數(shù)學(xué)來研究生物學(xué)的最基本的原理,也需要計(jì)算科學(xué)、信息學(xué)、工程學(xué)等進(jìn)行生物工程重建和生物信息傳遞的研究。
2 系統(tǒng)生物學(xué)的研究思路及特點(diǎn)
系統(tǒng)生物學(xué)識(shí)別目標(biāo)生物系統(tǒng)中的各種因素,然后構(gòu)架一個(gè)系統(tǒng)模型,在其中賦予這個(gè)生物系統(tǒng)能動(dòng)性。在此模型中研究細(xì)胞、組織、器官和生物體整體水平,研究結(jié)構(gòu)和功能各異的各種分子及其相互作用,并通過計(jì)算生物學(xué)來定量描述和預(yù)測(cè)生物功能、表型和行為。系統(tǒng)生物學(xué)最大的特點(diǎn)即整合。這里的整合主要包括三重含義。首先,把系統(tǒng)內(nèi)不同性質(zhì)的構(gòu)成要素(DNA、mRNA、蛋白質(zhì)、生物小分子等)整合在一起進(jìn)行研究;其次,對(duì)于多細(xì)胞生物,系統(tǒng)生物學(xué)要實(shí)現(xiàn)從基因到細(xì)胞、到器官、到組織甚至是個(gè)體的各個(gè)層次的整合。第三,研究思路和方法的整合。經(jīng)典的分子生物學(xué)研究是一種垂直型的研究,即采用多種手段研究個(gè)別的基因和蛋白質(zhì)。而基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和其他各種“組學(xué)”則是水平型研究,即以單一的手段同時(shí)研究成千上萬個(gè)基因或蛋白質(zhì)。而系統(tǒng)生物學(xué)的特點(diǎn),則是要把水平型研究和垂直型研究整合起來,成為一種“三維”的研究[6]。
3 系統(tǒng)生物學(xué)的研究方法
系統(tǒng)生物學(xué)最重要的研究手段是干涉(perturbation)。系統(tǒng)生物學(xué)的發(fā)展正是由于對(duì)生物系統(tǒng)的干擾手段不斷進(jìn)步促成的。干涉主要分為從上到下(top-down)或從下到上(bottom-up)兩種。從上到下,即由外至里,主要指在系統(tǒng)內(nèi)添加新的元素,觀察系統(tǒng)變化。例如,在系統(tǒng)中增加一個(gè)新的分子以阻斷某一反應(yīng)通路。而從下到上,即由內(nèi)到外,主要是改變系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的某些特征,從而改變整個(gè)系統(tǒng),如利用基因敲除,改變?cè)谛盘?hào)傳導(dǎo)通路中起重要作用的蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄和翻譯水平[7]。
目前國(guó)際上系統(tǒng)生物學(xué)的研究方法根據(jù)所使用研究工具的不同可分為兩類:一類是實(shí)驗(yàn)性方法,一類是數(shù)學(xué)建模方法。實(shí)驗(yàn)性方法主要是通過進(jìn)行控制性的反復(fù)實(shí)驗(yàn)來理解系統(tǒng)[8,9]。首先明確要研究的系統(tǒng)以及所關(guān)注的系統(tǒng)現(xiàn)象或功能,鑒別系統(tǒng)中的所有主要元素,如DNA、mRNA、蛋白質(zhì)等,并收集所有可用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),建立一個(gè)描述性的初級(jí)模型(比如圖形的),用以解釋系統(tǒng)是如何通過這些元素及其之間的相互作用實(shí)現(xiàn)自身功能的。其次在控制其他條件不變的情況下,干擾系統(tǒng)中的某個(gè)元素,由此得到這種干擾情況下系統(tǒng)各種層次水平的一些數(shù)據(jù),同時(shí)收集系統(tǒng)狀態(tài)隨時(shí)變化的數(shù)據(jù),整合這些數(shù)據(jù)并與初級(jí)模型進(jìn)行比較,對(duì)模型與實(shí)際之間的不符之處通過提出各種假設(shè)來進(jìn)行解釋,同時(shí)修正模型。再設(shè)計(jì)不同的干擾,重復(fù)上面的步驟,直到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模型相一致為止。
數(shù)學(xué)建模[10,11]方法在根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)在機(jī)制對(duì)系統(tǒng)建立動(dòng)力學(xué)模型,來定量描述系統(tǒng)各元素之間的相互作用,進(jìn)而預(yù)測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)演化結(jié)果。首先選定要研究的系統(tǒng),確定描述系統(tǒng)狀態(tài)的主要變量,以及系統(tǒng)內(nèi)部和外部環(huán)境中所有影響這些變量的重要因素。然后深入分析這些因素與狀態(tài)變量之間的因果關(guān)系,以及變量之間的相互作用方式,建立狀態(tài)變量的動(dòng)態(tài)演化模型。再利用數(shù)學(xué)工具對(duì)模型進(jìn)行求解或者定性定量分析,充分挖掘數(shù)學(xué)模型所反映系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)演化性質(zhì),給出可能的演化結(jié)果,從而對(duì)系統(tǒng)行為進(jìn)行預(yù)測(cè)。
4 當(dāng)代系統(tǒng)生物學(xué)研究熱點(diǎn)
基因表達(dá)、基因轉(zhuǎn)換開關(guān)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,以及系統(tǒng)出現(xiàn)疾病的機(jī)制分析等四個(gè)方面是目前系統(tǒng)生物學(xué)研究的主要陣地。
基因組醫(yī)學(xué)(genomic medicine)是以人類基因組為基礎(chǔ)的生命科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)的革命。生命科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)結(jié)合,將人類基因組研究成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用到臨床實(shí)踐中,是后基因組時(shí)代最重要的研究方向之一。人類基因組計(jì)劃從完成和多種疾病相關(guān)的基因研究發(fā)現(xiàn),迅速進(jìn)入到蛋白質(zhì)組學(xué)、染色體組和人類疾病基因的研究,通過單基因或復(fù)雜多基因疾病的相關(guān)基因研究和疾病易感因素分析,達(dá)到揭示基因與疾病的關(guān)系之目的;遺傳背景與環(huán)境因素綜合作用對(duì)疾病發(fā)生發(fā)展的影響;為疾病的診斷、預(yù)防和治療、預(yù)后和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)提供依據(jù)?;蚪M醫(yī)學(xué)將大大提高我們對(duì)健康和疾病狀態(tài)的分子基礎(chǔ)的認(rèn)識(shí),增強(qiáng)研制有效干預(yù)方法的能力。
后基因組(post-genome)的交叉學(xué)科研究是目前生命科學(xué)研究的前沿。交叉學(xué)科是一個(gè)新的研究領(lǐng)域,范圍非常廣闊,如基因組、蛋白質(zhì)組、轉(zhuǎn)錄組等等,從而出現(xiàn)許多新的交叉學(xué)科。
細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(signal transduction)的研究是當(dāng)前細(xì)胞生命活動(dòng)研究的重要課題。細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白質(zhì)組學(xué)是功能蛋白質(zhì)組學(xué)的重要組成部分。系統(tǒng)地研究多條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中蛋白質(zhì)及蛋白質(zhì)間相互關(guān)系及其作用規(guī)律,細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路網(wǎng)絡(luò)化,其作用模式、通路、功能機(jī)制、調(diào)控多樣化,細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)構(gòu)、功能、途徑的異常在癌癥、心血管疾病、糖尿病和大多數(shù)疾病中起重要作用。對(duì)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制的了解,已成為創(chuàng)新藥物、防病治病的關(guān)鍵。細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)不是一門單一學(xué)科,而是多種學(xué)科,如細(xì)胞學(xué)、生物化學(xué)、生物物理學(xué)和藥理學(xué)等多學(xué)科的交叉學(xué)科。
5 現(xiàn)階段系統(tǒng)生物學(xué)存在的問題
目前的系統(tǒng)生物學(xué)研究還只是初步使用動(dòng)力學(xué)建模方法來定量描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)演化行為,這種方法對(duì)簡(jiǎn)單巨系統(tǒng)是適用的,但是在運(yùn)用到復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)時(shí)就會(huì)表現(xiàn)出很多的局限性,有很多問題就不能解決。生物體系統(tǒng)的復(fù)雜程度超乎我們的想象,現(xiàn)階段不宜研究整個(gè)生物體系統(tǒng),可以從研究“小系統(tǒng)”(生物體中具有一定功能、相對(duì)獨(dú)立的部分,將其看成一個(gè)“系統(tǒng)”)開始,當(dāng)然如何正確地分析這個(gè)小系統(tǒng)本身也不是件易事。
5.1現(xiàn)有技術(shù)水平的限制
著眼于整體的系統(tǒng)生物學(xué)對(duì)技術(shù)、儀器的依賴性大大超過傳統(tǒng)的分子生物學(xué)。高通量、大規(guī)模的基因組及蛋白質(zhì)組等的發(fā)展都是建立于新技術(shù)、新儀器出現(xiàn)基礎(chǔ)之上。就目前的技術(shù)水平來講,距系統(tǒng)生物學(xué)所要求達(dá)到的理想水平還相差很遠(yuǎn)。由于技術(shù)發(fā)展的不均衡造成了系統(tǒng)中各個(gè)水平上的研究不均衡?;蚪M和基因表達(dá)方面的研究已經(jīng)比較成熟,而在其他水平如蛋白質(zhì)、小分子代謝物等的研究仍處于起步階段。各種蛋白質(zhì)在數(shù)量上的巨大差異是全面分析低豐度蛋白質(zhì)的一大障礙。而低豐度蛋白往往是最重要的生物調(diào)節(jié)分子,如何加強(qiáng)對(duì)低豐度蛋白的高通量研究,將是對(duì)蛋白質(zhì)組應(yīng)用前景的重要保障。同樣,如何研究系統(tǒng)內(nèi)存在的非遺傳性分子即細(xì)胞中存在的成百上千的獨(dú)立的代謝底物及其他各種類型的大小分子,它們?cè)诨虮磉_(dá)、酶的構(gòu)象形成等方面有著重要作用。建立適當(dāng)?shù)姆椒▉硐到y(tǒng)檢測(cè)這些分子的變化是系統(tǒng)生物學(xué)能否發(fā)展的關(guān)鍵。
5.2分析水平的限制
系統(tǒng)的復(fù)雜性決定了全面分析的復(fù)雜性。人類基因組計(jì)劃的實(shí)施提供了龐大的信息資源,已讓人眼花繚亂,而對(duì)于較核苷酸復(fù)雜得多的蛋白質(zhì)及代謝物等的分析將是更大的挑戰(zhàn)。如何系統(tǒng)而詳盡地為公共數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息加上注解,對(duì)這些復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存和分析將成為系統(tǒng)生物學(xué)發(fā)展的瓶頸。
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關(guān)鍵詞:物理教學(xué);滲透;生命教育
《關(guān)于深化教育改革全面推進(jìn)素質(zhì)教育的決定》中明確指出:“針對(duì)新形勢(shì)下青少年成長(zhǎng)的特點(diǎn),加強(qiáng)學(xué)生的心理健康教育,培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)忍不拔的意志、艱苦奮斗的精神,增強(qiáng)青少年適應(yīng)社會(huì)生存的能力。”心理健康教育是全面開展素質(zhì)教育的基礎(chǔ),也是開展生命教育的脈絡(luò)。初中物理課堂教學(xué)中對(duì)學(xué)生進(jìn)行生命教育,使他們關(guān)注生命成長(zhǎng),認(rèn)識(shí)生命、珍惜生命和熱愛生命,并實(shí)現(xiàn)對(duì)生命價(jià)值深層理解和對(duì)生命意義的追尋迫切而必要。
一、通過物理學(xué)史進(jìn)行生命價(jià)值教育
物理學(xué)史集中地體現(xiàn)了人類探索和逐步認(rèn)識(shí)物理世界的現(xiàn)象、特性、規(guī)律和本質(zhì)的歷程。在初中物理教學(xué)中結(jié)合教材講述物理學(xué)史,展現(xiàn)歷史上物理學(xué)家探索物理世界奧秘的艱辛歷程,用物理學(xué)家在探究過程中的歡樂、困惑、驚奇、哲理、捍衛(wèi)真理而獻(xiàn)身的壯舉等感染學(xué)生,促進(jìn)學(xué)生體驗(yàn)生命價(jià)值。例如,哥白尼為“日心說”而抗?fàn)?、阿基米德在浴盤里發(fā)現(xiàn)了浮力定律、牛頓從蘋果落地的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)了萬有引力、瓦特因發(fā)現(xiàn)燒水壺的壺蓋被沸騰的開水所掀動(dòng)而發(fā)明了蒸汽機(jī)等。在初中物理課堂教學(xué)中,與這些偉大科學(xué)家對(duì)話時(shí),感受物理學(xué)家的精神世界與生命價(jià)值的追求,就是對(duì)學(xué)生進(jìn)行貼切的生命教育。
二、活用物理教材開展安全意識(shí)教育
安全與生命緊密相連,物理與安全緊密相連。在初中課堂教學(xué)中進(jìn)行安全教育,就可以“潤(rùn)物細(xì)無聲”地將生命教育在物理學(xué)科中進(jìn)行滲透。
例如,在教學(xué)“聲現(xiàn)象中的次聲波”時(shí),除了講解大自然的許多活動(dòng),如地震、火山噴發(fā)、臺(tái)風(fēng)、海嘯等,都伴有次聲波的產(chǎn)生以外。我還和學(xué)生共同討論發(fā)生地震時(shí)如何處理和自我營(yíng)救,使學(xué)生了解地震時(shí)就近躲避,震后迅速撤離到安全的地方是應(yīng)急防護(hù)的較好方法。在操場(chǎng)或室外時(shí),可原地不動(dòng)蹲下,雙手保護(hù)頭部,注意避開高大建筑物或危險(xiǎn)物。如果在地震中不幸被困在廢墟下面,也可以利用固體能傳聲的知識(shí),敲打水管等固體物求救。對(duì)于臺(tái)風(fēng)和海嘯發(fā)生時(shí)的自救也可以學(xué)生之間進(jìn)行討論,或者讓學(xué)生課后上網(wǎng)查詢,利用課下時(shí)間進(jìn)行交流。在這一過程中,不僅使學(xué)生學(xué)到了物理知識(shí),同時(shí)也學(xué)會(huì)了安全自救的方法。
在學(xué)習(xí)“光的傳播”“透鏡”“光的折射”等知識(shí)時(shí),還可以使學(xué)生明白“潭清疑水淺”的物理道理,到野外玩耍時(shí),切不可貿(mào)然到水中嬉戲,知道在沒有火源的情況下,利用凸透鏡對(duì)光線的會(huì)聚作用,將干燥的柴草點(diǎn)燃,從而進(jìn)行自救;并且教育學(xué)生不可以隨處丟棄透明飲料瓶,防止透明飲料瓶進(jìn)水后具有凸透鏡的功能,引發(fā)森林火災(zāi)等。
三、關(guān)注學(xué)習(xí)過程,注重思維品質(zhì)教育
物理是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的科學(xué),在初中物理課堂教學(xué)中通過物理科學(xué)探究、第二課堂的開辟以及學(xué)生對(duì)日常生活中物理現(xiàn)象的觀察與思考,可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)、理論聯(lián)系實(shí)際和實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng),嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍的科學(xué)態(tài)度,主動(dòng)研究的探索精神和創(chuàng)造性的發(fā)現(xiàn)、思考和解決新的實(shí)際問題的能力,從而提高學(xué)生的思維品質(zhì),進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生生命質(zhì)量的提高。
當(dāng)前的初中物理學(xué)習(xí)中學(xué)生較為缺乏批判、質(zhì)疑的意識(shí),通過初中物理課堂教學(xué)中物理科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)的開展與有意識(shí)的引領(lǐng),能有效地培養(yǎng)學(xué)生批判、質(zhì)疑意識(shí),提高學(xué)生思維品質(zhì)。例如,在“牛頓第一定律”教學(xué)中,讓學(xué)生先感受用力推桌子,桌子運(yùn)動(dòng),停止施力,物體停止運(yùn)動(dòng),從而讓學(xué)生分析力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,引出亞里士多德的觀點(diǎn)――力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。教學(xué)時(shí)進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生,“這個(gè)權(quán)威人士的觀點(diǎn)一定正確嗎?”學(xué)生討論,尋找生活中的實(shí)例進(jìn)行質(zhì)疑。再通過伽利略的理想實(shí)驗(yàn)亞里士多德的觀點(diǎn)。通過簡(jiǎn)單的事例,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到不能迷信權(quán)威,有效地培養(yǎng)學(xué)生批判、質(zhì)疑意識(shí)。
很多與學(xué)生聯(lián)系密切的課題,如“研究學(xué)校所在地區(qū)水污染問題”“調(diào)查學(xué)校電能消耗情況,并對(duì)節(jié)約用電提出合理化的建議”“研究拔河取勝的訣竅中那些與物理有關(guān)”“溫室效應(yīng)”等,都可以用來作為科學(xué)探究的對(duì)象,在這些實(shí)踐活動(dòng)中能有效地培育學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、假設(shè)猜想、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、分析推理、實(shí)驗(yàn)反思等能力,從而有效提高學(xué)生思維品質(zhì),提升學(xué)生生命質(zhì)量。
從生產(chǎn)到生活,物理無處不在,建立在生命教育視野下的初中物理課堂教學(xué)充滿著“生命靈動(dòng)”,更具“生命氣息”,從而提高學(xué)生生命意識(shí),促進(jìn)學(xué)生提升生命品質(zhì),推動(dòng)學(xué)生創(chuàng)造生命精彩。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:生命科學(xué);國(guó)際化人才培養(yǎng);分子生物學(xué)
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2015)37-0073-02
《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》明確提出,要開展多層次、寬領(lǐng)域的教育交流與合作,提高我國(guó)研究生教育國(guó)際化水平。必須承認(rèn),我國(guó)目前在生命科學(xué)學(xué)生教育方面,無論是本科生還是研究生,與國(guó)外學(xué)生的教育國(guó)家化發(fā)展模式和效果還存在巨大差異,因此以國(guó)外生命科學(xué)學(xué)生的教育國(guó)際化的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)為參考,構(gòu)建適合中國(guó)國(guó)情的國(guó)際化培養(yǎng)模式,對(duì)于提升我國(guó)生命科學(xué)學(xué)生的教育水平和層次具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前,生命科學(xué)已經(jīng)成為世界科學(xué)前沿最活躍的學(xué)科,是代表科學(xué)發(fā)展方向的學(xué)科之一。目前在世界范圍內(nèi)逐漸形成了這樣的共識(shí):生物技術(shù)將成為21世紀(jì)主導(dǎo)社會(huì)發(fā)展的主要支柱產(chǎn)業(yè)之一。人類正在進(jìn)入生物學(xué)時(shí)代,生物學(xué)正在越來越多地被應(yīng)用于解決醫(yī)藥領(lǐng)域問題、科技制造業(yè)、綠色能源以及農(nóng)業(yè)和環(huán)境保護(hù)等很多重大方面。而美國(guó)白宮也在2012年了“國(guó)家生物經(jīng)濟(jì)”藍(lán)圖,提出未來美國(guó)政府在生物經(jīng)濟(jì)方面的戰(zhàn)略性使命。在這一新形勢(shì)下,把培養(yǎng)具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力的以及一定自主創(chuàng)新能力的高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才作為生命科學(xué)學(xué)生培養(yǎng)的目標(biāo),并在構(gòu)建生命科學(xué)學(xué)科學(xué)生的國(guó)際化培養(yǎng)的新模式方面進(jìn)行有益的嘗試將變得異常重要。有很多學(xué)者發(fā)表關(guān)于哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院人才培養(yǎng)模式的論文,如喬敏等的《學(xué)習(xí)哈佛經(jīng)驗(yàn)建立基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)整合課程體系的實(shí)踐》、袁力的《中美大學(xué)本科課程體系比較及啟示》、于歆杰的《麻省理工學(xué)院教育教學(xué)考察報(bào)告(二)――培養(yǎng)方案與課程設(shè)置篇》、蔣景華《麻省理工學(xué)院培養(yǎng)創(chuàng)新人才特色做法的分析研究》等,但關(guān)于國(guó)外生命科學(xué)人才培養(yǎng)模式的文章很少,只檢索到肖尊安的《淺析國(guó)外大學(xué)生物科學(xué)人才的培養(yǎng)》和夏薇的《麻省理工學(xué)院和清華大學(xué)生物學(xué)專業(yè)課程設(shè)置比較》等。近年來我國(guó)的高等生命科學(xué)人才培養(yǎng)已加快了改革和調(diào)整的步伐并取得了一些成果。清華大學(xué)、北京大學(xué)生命科學(xué)人才培養(yǎng)與科學(xué)研究改革試點(diǎn)已經(jīng)考試啟動(dòng),其總目標(biāo)是:在清華大學(xué)生命科學(xué)中心和北京大學(xué)生命科學(xué)中心的基礎(chǔ)上,建立生命科學(xué)人才培養(yǎng)與科學(xué)研究改革試點(diǎn)(簡(jiǎn)稱改革試點(diǎn)),兩個(gè)中心研究方向各有側(cè)重,優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),資源共用,統(tǒng)一實(shí)施和管理,并為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)制定了明確的改革措施。吉林大學(xué)、浙江大學(xué)、武漢大學(xué)等國(guó)內(nèi)一流大學(xué)已經(jīng)紛紛開始進(jìn)行生命科學(xué)學(xué)生國(guó)際化培養(yǎng)模式的改革。而分子生物學(xué)做為現(xiàn)代生命科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科,發(fā)展異常迅猛,以分子生物學(xué)課程為探索國(guó)際化培養(yǎng)模式的試點(diǎn)非常必要。因此,我們?cè)谶|寧大學(xué)生命科學(xué)院以中英雙語(yǔ)教學(xué)課程分子生物學(xué)課程為例,進(jìn)行了一系列的改革措施,借以探索生命科學(xué)本科學(xué)生的國(guó)際化培養(yǎng)模式。
一、改革的目標(biāo)及具體改革內(nèi)容
以分子生物學(xué)課程的國(guó)際化實(shí)踐為試點(diǎn),為進(jìn)行遼寧大學(xué)生命科學(xué)院現(xiàn)代生命科學(xué)國(guó)際化人才培養(yǎng)模式的探討提供參考。
1.教學(xué)理念方面的改革:分子生物學(xué)課程是一門嶄新的課程,作為現(xiàn)代生命科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科,發(fā)展異常迅猛。這就要求分子生物課程的教學(xué)理念也要符合其發(fā)展特點(diǎn)。在教學(xué)理念上破除陳舊的照本宣科和一成不變的教學(xué)模式,發(fā)揮教師的主動(dòng)性和創(chuàng)新性,鼓勵(lì)教師從自己的學(xué)術(shù)科研實(shí)踐出發(fā),把前沿的學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)同教材內(nèi)容相結(jié)合,拓寬專業(yè)教育范圍,把培養(yǎng)國(guó)際型實(shí)用人才做為教學(xué)理念貫穿整個(gè)教學(xué)過程。
2.教學(xué)內(nèi)容方面的改革:分子生物學(xué)的前沿發(fā)展非常深入和迅速,這就要求分子生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容設(shè)置的最重要的標(biāo)準(zhǔn)必須是強(qiáng)調(diào)教材內(nèi)容的先進(jìn)性,這樣才能保證所傳授的內(nèi)容不落伍。改變之前所用傳統(tǒng)分子生物學(xué)的中文教材,通過使用與國(guó)際接軌的先進(jìn)教材《Molecular Biology of the Gene》(科學(xué)出版社,J.D.,沃森等編著,楊煥明等譯),以及自制的以該教材英文版為參考的全英文PPT課件,使教學(xué)的內(nèi)容始終保持與學(xué)科的前沿發(fā)展契合(圖1)。同時(shí)在每學(xué)期的教學(xué)中都根據(jù)學(xué)科發(fā)展的現(xiàn)狀,合理并及時(shí)運(yùn)用該教材編撰者在冷泉港實(shí)驗(yàn)室隨時(shí)更新的最新的分子生物學(xué)教學(xué)動(dòng)畫及其他教學(xué)材料(圖2),以及哈佛大學(xué)或麻省理工學(xué)院相關(guān)課程的教學(xué)輔助參考資料,這樣做到隨時(shí)進(jìn)行知識(shí)更新,以跟進(jìn)教材更新和修訂周期中的學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
3.教學(xué)方法方面的改革:分子生物學(xué)是一門理論和教學(xué)結(jié)合非常緊密的學(xué)科。任何一個(gè)知識(shí)點(diǎn)都從具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得來,而學(xué)術(shù)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ欠肿由飳W(xué)教學(xué)的一個(gè)重要指標(biāo)。在教學(xué)實(shí)踐中理論部分利用研究式、討論式(如第三四五章分子間的弱相互作用重要性的討論,為分子生物學(xué)相關(guān)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),由討論課形式完成)、啟發(fā)式、等教學(xué)方法,以解決問題為出發(fā)點(diǎn),將某些相關(guān)的理論形成過程分析出來,并就形成過程中的一些關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)提出問題,促進(jìn)學(xué)生思考,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)術(shù)研究精神。另外,開展多彩多樣的課外活動(dòng),包括小型研究課題、實(shí)驗(yàn)技術(shù)訓(xùn)練和知識(shí)拓展講座等。同時(shí),開展“本科生導(dǎo)師制”工作,鼓勵(lì)學(xué)生參與任課教師的學(xué)術(shù)科研實(shí)踐,以實(shí)現(xiàn)教學(xué)與科研相互促進(jìn)的目標(biāo)。
4.考核標(biāo)準(zhǔn)改革:改變?cè)荚囍恢匾暺谀┛荚嚲砻娉煽?jī)的做法,分子生物學(xué)考試改革改為出勤率、平時(shí)學(xué)術(shù)小論文報(bào)告、課堂討論及發(fā)表并結(jié)合期末卷面成績(jī)的做法,監(jiān)督和培養(yǎng)學(xué)生平時(shí)夯實(shí)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)的好習(xí)慣,并激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。
二、具體實(shí)施方案
1.建立國(guó)際化的教學(xué)隊(duì)伍與科學(xué)、公正的評(píng)價(jià)制度:引進(jìn)具有國(guó)際化背景的分子生物學(xué)專業(yè)的教師承擔(dān)部分教學(xué)任務(wù),通過開展廣泛的討論與監(jiān)督,評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)該學(xué)科的學(xué)習(xí)成果。
2.寓教于研,建立國(guó)際化的拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)體系:以遼寧大學(xué)本科生導(dǎo)師制度為依托,吸引優(yōu)秀的本科學(xué)生參與到任課教師的學(xué)術(shù)實(shí)踐中。通過課題中子課題任務(wù)的承擔(dān)和參與,強(qiáng)化其對(duì)分子生物學(xué)課程的理解,提高其興趣。
3.制定國(guó)際化的分子生物學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)方案。構(gòu)建國(guó)際化的本科生培養(yǎng)方案,將為提高研究生的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過借鑒國(guó)外高水平生命科學(xué)學(xué)科的課程體系,進(jìn)一步優(yōu)化了課程結(jié)構(gòu),制定符合自身特色的本科生國(guó)際化培養(yǎng)方案。
4.開展多種形式的國(guó)際化學(xué)術(shù)交流活動(dòng)。遼寧大學(xué)生命科學(xué)院的承擔(dān)分子生物學(xué)及相關(guān)課程如基因工程、分子遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)以及細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等專業(yè)的任課教師絕大多數(shù)都有海外工作或者留學(xué)經(jīng)歷,并且與國(guó)外保持著密切的聯(lián)系。分子生物學(xué)教研室充分利用這些教師資源,利用遼寧大學(xué)的“暑假小學(xué)期”制度,定期邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外分子生物學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的專家及學(xué)者來院講學(xué)及交流,為學(xué)生開設(shè)各種形式的前沿講座和報(bào)告。這些措施使學(xué)生能夠與外籍專家近距離的交流和學(xué)習(xí),讓學(xué)生能深刻體會(huì)到國(guó)外先進(jìn)的教育理念和教學(xué)方式,感受國(guó)外先進(jìn)的教育理念和教學(xué)方式,領(lǐng)略國(guó)際一流學(xué)者的風(fēng)度和學(xué)識(shí),從而激發(fā)學(xué)生的求知欲,為他們?cè)趪?guó)際學(xué)術(shù)舞臺(tái)上展現(xiàn)自己的渴望增加了助力。
通過以上改革,學(xué)生對(duì)分子生物學(xué)課程學(xué)習(xí)的興趣顯著提升,課堂出勤率顯著增加,學(xué)習(xí)成績(jī)也有大幅度提高。同時(shí),通過對(duì)分子生物學(xué)課程學(xué)習(xí)的引導(dǎo),學(xué)生對(duì)分子生物學(xué)相關(guān)學(xué)科如細(xì)胞生物學(xué)、分子遺傳學(xué)等以及其他生命科學(xué)學(xué)科產(chǎn)生了濃厚的興趣,對(duì)提振生命科學(xué)本科學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)氣起到了積極的促進(jìn)作用。學(xué)生的國(guó)際化視野得到了拓展,用英語(yǔ)討論分子生物學(xué)學(xué)術(shù)研究熱點(diǎn)的能力得到了鍛煉,對(duì)國(guó)際學(xué)術(shù)環(huán)境有了較為整體的了解,而這些也使得本院本科生在聯(lián)系國(guó)際知名大學(xué)繼續(xù)求學(xué)深造的過程中競(jìng)爭(zhēng)力大大提高,并且陸續(xù)獲得了美國(guó)和日本等國(guó)際知名大學(xué)的錄取。通過以上實(shí)踐,希望我們的分子生物學(xué)課程教學(xué)改革對(duì)生命科學(xué)國(guó)際化人才培養(yǎng)模式能有所參考。
參考文獻(xiàn):
1、因?yàn)?0世紀(jì)后半葉生命科學(xué)各領(lǐng)域所取得的巨大進(jìn)展,特別是分子生物學(xué)的突破性成就,使生命科學(xué)在自然科學(xué)中的位置起了革命性的變化。很多科學(xué)家認(rèn)為,在未來的自然科學(xué)中,生命科學(xué)將要成為帶頭學(xué)科,甚至預(yù)言21世紀(jì)是生物學(xué)世紀(jì),雖然目前對(duì)這些論斷還有不同看法,但勿庸置疑,在21世紀(jì)生命科學(xué)將繼續(xù)蓬勃發(fā)展,生命科學(xué)對(duì)自然科學(xué)所起的巨大推動(dòng)作用,決不亞于19世紀(jì)與20世紀(jì)上半葉的物理學(xué)。
2、假如過去生命科學(xué)曾得益于引入物理學(xué)、化學(xué)和數(shù)學(xué)等學(xué)科的概念、方法與技術(shù)而得到長(zhǎng)足的發(fā)展,那么,未來生命科學(xué)將以特有的方式向自然科學(xué)的其他學(xué)科進(jìn)行積極的反饋與回報(bào)。當(dāng)21世紀(jì)來臨的時(shí)候,一些有遠(yuǎn)見的科學(xué)家、思想家與政治家將日益嚴(yán)重的諸多人類社會(huì)問題,如人口、地球環(huán)境、食物、資源與健康等重大問題的解決,莫不寄希望于生命科學(xué)與生物技術(shù)的進(jìn)步。
(來源:文章屋網(wǎng) )
一、 傳統(tǒng)教育的剖析
我國(guó)發(fā)展高科技的“863計(jì)劃”中生物技術(shù)名列七大優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域的首位。雖然在中學(xué)生物教學(xué)大綱中明確規(guī)定“使用恰當(dāng)?shù)姆椒?yàn)證簡(jiǎn)單的生物學(xué)試驗(yàn),并對(duì)結(jié)果進(jìn)行解釋和分析”,其具體含義就是以便讓學(xué)生更好地掌握所學(xué)的知識(shí)和技能,以及這些知識(shí)和技能在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。但以“升學(xué)而教”的中學(xué)生物教學(xué)仍是我國(guó)生物教學(xué)中存在的主要問題之一,現(xiàn)在的中學(xué)生物教學(xué)中片面強(qiáng)調(diào)生物學(xué)基本理論的傳授,圍繞“應(yīng)試”的目的,而在生物學(xué)應(yīng)用方面點(diǎn)到為止。
1.課堂理論教學(xué)緊扣教學(xué)大綱?;咎幱凇爸v授新課——題海”的模式中,使本來生動(dòng)的生物學(xué)變得乏味。
通過調(diào)查,由于課堂教學(xué)與生物技術(shù)在生活中的應(yīng)用極少,大部分學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)生物學(xué)無任何用處。在這種心態(tài)下,何談激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性?
2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容死板,只重視實(shí)驗(yàn)的學(xué)科效益,忽視了實(shí)驗(yàn)的社會(huì)效益和學(xué)生的個(gè)性發(fā)展,難以體現(xiàn)具有實(shí)驗(yàn)的探索性和追求性。學(xué)生無需動(dòng)腦,簡(jiǎn)單模仿老師的操作,學(xué)生的主動(dòng)性幾乎沒有得到發(fā)揮。
二、STS生物教育與傳統(tǒng)生物教育的比較
三、素質(zhì)教育與STS教育的聯(lián)系及應(yīng)用
針對(duì)傳統(tǒng)教育中應(yīng)試教育的弊端而提出的素質(zhì)教育,強(qiáng)調(diào)教育不僅僅是傳授知識(shí),而是以知識(shí)為載體,促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。STS教育與其它教育觀的不同之處就在于,它認(rèn)為中學(xué)生物教學(xué)的功能不僅僅是教給生物學(xué)的基本概念和原理,還要啟發(fā)學(xué)生聯(lián)系生命科學(xué)、生活和社會(huì)實(shí)際進(jìn)行創(chuàng)新的意識(shí)。培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的態(tài)度,訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)思維方法,培養(yǎng)學(xué)生良好的心理素質(zhì)和愛國(guó)熱情。
1.生命科學(xué)知識(shí)是生物技術(shù)用于社會(huì)生產(chǎn)的基石,而生物技術(shù)是生命科學(xué)知識(shí),用于社會(huì)生產(chǎn)的橋梁。社會(huì)生產(chǎn)是科學(xué)知識(shí)和技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的來源??茖W(xué)、技術(shù)、社會(huì)三者相互緊密聯(lián)系,缺一不可。因此,素質(zhì)教育的發(fā)展性要求我們?cè)诳茖W(xué)技術(shù)日新月異的今天,中學(xué)生物教學(xué)中,不應(yīng)只重視科學(xué)知識(shí)的教育,而更應(yīng)該重視生物科學(xué)知識(shí)在社會(huì)生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用,只有與生活和社會(huì)緊密聯(lián)系的科學(xué)才是具有生命力的科學(xué),而新的更高層次的科學(xué)又是建立在大量的實(shí)踐基礎(chǔ)上。STS教育注重科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)三者的有機(jī)聯(lián)系。
2.素質(zhì)教育重視素質(zhì)的全面發(fā)展,它要求中學(xué)生物教學(xué)具有全面性的特點(diǎn),不僅要交給學(xué)生基本的系統(tǒng)的生命科學(xué)知識(shí),還要注意培養(yǎng)和提高學(xué)生的全面素質(zhì)。
STS教育通過各種實(shí)踐活動(dòng),對(duì)農(nóng)業(yè)、環(huán)保等方面的了解,拓寬了學(xué)生的知識(shí)面,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)有著積極作用。另外,素質(zhì)教育要求智力因素和非智力因素的和諧發(fā)展。非智力因素具有能動(dòng)性作用,它能促進(jìn)智力因素的發(fā)展,保證學(xué)習(xí)活動(dòng)積極主動(dòng)并最終得以成功。
活動(dòng)簡(jiǎn)介
本次活動(dòng)名稱為“‘奇妙的克隆技術(shù)’實(shí)踐體驗(yàn)”,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為“豬卵母細(xì)胞體外成熟培養(yǎng)”。豬卵母細(xì)胞體外成熟培養(yǎng)是指將供體細(xì)胞核移入到去核卵母細(xì)胞內(nèi),在卵母細(xì)胞胞質(zhì)的作用下,經(jīng)過激活形成重構(gòu)胚的一種技術(shù)。
奇妙的克隆技術(shù)實(shí)踐體驗(yàn)專門邀請(qǐng)東北農(nóng)業(yè)大學(xué)胚胎工程實(shí)驗(yàn)室主任、教育部“新世紀(jì)人才”支持計(jì)劃入選者、“龍江學(xué)者”劉忠華教授為營(yíng)員作了“克隆、干細(xì)胞、基因編輯和生物醫(yī)學(xué)革命”的生命科學(xué)專題科普講座,讓營(yíng)員們更好地了解生命科學(xué)及胚胎克隆技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)。
東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)優(yōu)勢(shì)為活動(dòng)提供了堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐保障。多年來,東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院利用動(dòng)物胚胎工程技術(shù)、植物生物技術(shù)和微生物工程技術(shù)為農(nóng)業(yè)重大問題提供理論保障和技術(shù)支持,為國(guó)家培養(yǎng)和輸送了大量生命科學(xué)領(lǐng)域高素質(zhì)、高層次人才。學(xué)院擁有農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)品成分監(jiān)督檢測(cè)測(cè)試中心、生命科學(xué)與生物技術(shù)研究中心、黑龍江省農(nóng)業(yè)生物功能基因重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中加農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究中心等。劉忠華教授等人獲得了國(guó)內(nèi)首例成體體細(xì)胞克隆豬和首例綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)基因豬等科研成果。在華人取得的世界首例克隆哺乳動(dòng)物研究中,東農(nóng)學(xué)子約占30%。生命科學(xué)學(xué)院堪稱培養(yǎng)“國(guó)際胚胎工程精英的搖籃”。
活動(dòng)實(shí)施方案
為了更直觀、更具體地了解生命科學(xué)領(lǐng)域的前沿技術(shù),學(xué)習(xí)克隆、干細(xì)胞、基因與生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),營(yíng)員們?cè)谏茖W(xué)學(xué)院胚胎工程實(shí)驗(yàn)室利用體視顯微鏡觀察豬卵母細(xì)胞,并用自己制作的“口吸管”進(jìn)行提取。通過觀察,顯微鏡下的卵母細(xì)胞結(jié)構(gòu)清晰可見,且具有較強(qiáng)的觀賞性。實(shí)踐體驗(yàn)用營(yíng)員們最大限度可以接受的教學(xué)方式,幫助他們走進(jìn)生命科學(xué),將嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撆c趣味的實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,這也是學(xué)校針對(duì)營(yíng)員設(shè)置科學(xué)體驗(yàn)活動(dòng)的重點(diǎn)與特色。
實(shí)驗(yàn)名稱
豬卵母細(xì)胞的提取、轉(zhuǎn)移及體外培養(yǎng)。
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
利用豬卯母細(xì)胞學(xué)習(xí)了解并掌握克隆技術(shù)中的細(xì)胞抽取及轉(zhuǎn)移方法。
了解豬卯母細(xì)胞體外成熟技術(shù)并利用體視顯微鏡觀察豬卯母細(xì)胞鏡下形態(tài)。
實(shí)驗(yàn)儀器
體視顯微鏡、二氧化碳培養(yǎng)箱。
實(shí)驗(yàn)步驟
制作口吸管并練習(xí)使用。
用配有18號(hào)針頭的lOmL注射器抽吸卵巢上3~6iilin的卯泡內(nèi)的卵泡液,將抽取液放于15 mL離心管中,37℃水浴靜置。
靜置后棄去上清,加入HEPES重懸沉淀,再靜置15min,重復(fù)3遍。
將重懸液放入直徑90mm的塑料培養(yǎng)皿中,在體視顯微鏡下,用口吸管挑選卯丘細(xì)胞包裹3層以上、胞質(zhì)致密且均勻的卵丘細(xì)胞-卵母細(xì)胞復(fù)合體COCs,用HEPES洗滌3遍。
轉(zhuǎn)入培養(yǎng)箱中(飽和濕度、39℃、5%CO2)至少已經(jīng)平衡2h的培養(yǎng)皿中的成熟培養(yǎng)液滴內(nèi),用胚胎級(jí)礦物油覆蓋;然后轉(zhuǎn)移到成熟培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)。
活動(dòng)效果
奇妙的克隆技術(shù)實(shí)踐體驗(yàn)讓營(yíng)員們了解了生命科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí),向全體營(yíng)員進(jìn)行了生命科學(xué)展示。在活動(dòng)過程中營(yíng)員們結(jié)合自己掌握的生物學(xué)知識(shí),根據(jù)教師的指導(dǎo),透過體視顯微鏡真切地觀察豬卵母細(xì)胞,并利用二氧化碳培養(yǎng)箱進(jìn)行體外成熟培養(yǎng),整個(gè)實(shí)踐體驗(yàn)活動(dòng)有序進(jìn)行,營(yíng)員們?cè)趯?shí)驗(yàn)過程中對(duì)奇妙的克隆技術(shù)產(chǎn)生了濃厚的興趣。
此次奇妙的克隆技術(shù)實(shí)踐體驗(yàn)活動(dòng)寓教于樂,知行合一,在營(yíng)員了解生命科學(xué)知識(shí)的同時(shí)使科學(xué)營(yíng)活動(dòng)充滿樂趣,為科學(xué)營(yíng)的開展塑造了良好的精神風(fēng)貌。此項(xiàng)活動(dòng),成功為全體營(yíng)員搭建了生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的平臺(tái),為廣大青少年普及了科普知識(shí),讓營(yíng)員們意識(shí)到原本看似遙遠(yuǎn)的科學(xué)研究、科研實(shí)驗(yàn)并不是遙不可及的。活動(dòng)培養(yǎng)了營(yíng)員們“學(xué)科學(xué)、用科學(xué)、愛科學(xué)”的意識(shí),履行了高校服務(wù)社會(huì)的職能。實(shí)踐體驗(yàn)活動(dòng)引導(dǎo)營(yíng)員們崇尚科學(xué),激發(fā)了營(yíng)員們對(duì)科學(xué)的興趣,鼓勵(lì)營(yíng)員們立志從事科學(xué)研究事業(yè),培養(yǎng)營(yíng)員們的科學(xué)精神、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。
關(guān)鍵詞:非生物類專業(yè);生命科學(xué)導(dǎo)論;教學(xué)改革
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2013)17-0073-02
聯(lián)合國(guó)教科文組織21世紀(jì)教育委員會(huì)報(bào)告強(qiáng)調(diào)教育必須是完整的教育,只有完整的教育才能培養(yǎng)更多具有完善知識(shí)結(jié)構(gòu)、滿足科學(xué)創(chuàng)新、符合社會(huì)發(fā)展需要的高素質(zhì)人才[1]。生命科學(xué)教育是素質(zhì)教育的重要方面,2005年教育部高校生物科學(xué)與工程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)制定了非生物學(xué)類專業(yè)生物學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求,建議非生物類專業(yè)學(xué)生生物學(xué)普及教育的核心課程為《生命科學(xué)導(dǎo)論》課程[2]。但是,生命科學(xué)的研究?jī)?nèi)容涉及面寬,對(duì)教與學(xué)都是一種挑戰(zhàn),如何在教學(xué)組織、教學(xué)體系優(yōu)化和教學(xué)過程綜合化等方面開展《生命科學(xué)導(dǎo)論》課程教學(xué)是目前教育領(lǐng)域內(nèi)面臨的主要難點(diǎn)。因此,作者對(duì)非生物類專業(yè)學(xué)生生命科學(xué)素質(zhì)教育進(jìn)行了一定的探索與研究,結(jié)合幾年來對(duì)非生物類專業(yè)學(xué)生進(jìn)行《生命科學(xué)導(dǎo)論》講授的體會(huì)和感受,談幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。
一、開設(shè)《生命科學(xué)導(dǎo)論》課程的重要性
《生命科學(xué)導(dǎo)論》是面向高校非生物類專業(yè)學(xué)生的一門綜合性教育課程,旨在促進(jìn)大學(xué)生不斷提高對(duì)現(xiàn)代生命科技的認(rèn)識(shí),激起對(duì)生命科學(xué)熱點(diǎn)問題的興趣,加深對(duì)科學(xué)交叉、滲透、融合的理解,激發(fā)探索和創(chuàng)造激情,樹立正確的自然觀、世界觀和價(jià)值觀,增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感和社會(huì)適應(yīng)能力。隨著生命科學(xué)的發(fā)展,《生命科學(xué)導(dǎo)論》課程開設(shè)是非生物類專業(yè)人才培養(yǎng)的重要內(nèi)容,逐步改變著高校基礎(chǔ)教學(xué)的結(jié)構(gòu)體系。2002年國(guó)家教育部專門發(fā)文件積極促進(jìn)非生物學(xué)專業(yè)本科生生物教學(xué)的實(shí)施,要求具有“國(guó)家生命科學(xué)與技術(shù)人才培養(yǎng)基地”的高校必須面對(duì)全校非生物學(xué)專業(yè)本科生開設(shè)《生命科學(xué)導(dǎo)論》課程,以培養(yǎng)交叉學(xué)科的研究人才,促進(jìn)學(xué)生將專業(yè)知識(shí)與生命科學(xué)知識(shí)結(jié)合,產(chǎn)生新思路,開拓新領(lǐng)域,也為了提高本科生的綜合素質(zhì),增強(qiáng)學(xué)生的健康與環(huán)保意識(shí)[3,4]。所以,對(duì)非生物類專業(yè)學(xué)生開設(shè)《生命科學(xué)導(dǎo)論》課程具有積極的意義。
目前,全國(guó)很多院校對(duì)非生物類專業(yè)學(xué)生開設(shè)了《生命科學(xué)導(dǎo)論》課程相關(guān)的生物學(xué)素質(zhì)教育課程[3,5-7],課程性質(zhì)多樣化,在教學(xué)計(jì)劃實(shí)施中充分體現(xiàn)了非生物類專業(yè)教學(xué)的特色。我校結(jié)合實(shí)際情況也對(duì)非生物類專業(yè)學(xué)生開設(shè)了《生命科學(xué)導(dǎo)論》課程,制訂了具體的教學(xué)要求,使學(xué)生掌握生命科學(xué)與技術(shù)的基本常識(shí)、了解該學(xué)科的主要領(lǐng)域和進(jìn)展,培養(yǎng)學(xué)生具備基本的生命科學(xué)素養(yǎng)。
二、教學(xué)內(nèi)容的改革
鑒于非生物類專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)層次參差不齊,不同專業(yè)的學(xué)生對(duì)生物學(xué)知識(shí)的需求也不盡相同[4,8,9],我們對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了精選、整合,針對(duì)不同專業(yè)的學(xué)生設(shè)計(jì)了不同的教學(xué)內(nèi)容。面向文科學(xué)生時(shí),采用講座形式組織教學(xué)內(nèi)容,主要以生命科學(xué)的熱點(diǎn)問題和發(fā)展方向?yàn)橹?,結(jié)合介紹基礎(chǔ)知識(shí),使學(xué)生獲得必要的現(xiàn)代生命科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),了解現(xiàn)代生命科學(xué)的新發(fā)展及其與人文科學(xué)交叉的趨勢(shì),幫助學(xué)生樹立正確的現(xiàn)代生命科學(xué)觀,參與社會(huì)發(fā)展的決策。面向理工科學(xué)生時(shí),教學(xué)內(nèi)容側(cè)重學(xué)科交叉意識(shí)的培養(yǎng),采用系統(tǒng)講授、部分自學(xué)的教學(xué)方式,以生命科學(xué)系統(tǒng)知識(shí)為主線,同時(shí)介紹生命科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的最新進(jìn)展,使學(xué)生理解、認(rèn)識(shí)一些生命現(xiàn)象和過程,啟迪學(xué)生的跨學(xué)科創(chuàng)新思維。
另外,學(xué)生對(duì)部分教學(xué)內(nèi)容缺乏興趣,如分類、形態(tài)、結(jié)構(gòu)等生物學(xué)專業(yè)知識(shí),因此提倡一些“開放性”內(nèi)容由學(xué)生自學(xué),激發(fā)學(xué)生思考與自學(xué)。同時(shí),在教學(xué)過程中也應(yīng)加強(qiáng)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié),如組織學(xué)生參觀生物標(biāo)本館、生物園地等基地,以開拓學(xué)生視野,加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解。
三、立體化教材的建設(shè)
根據(jù)多年的教學(xué)實(shí)踐及其他高校相關(guān)方面的經(jīng)驗(yàn),編寫了適合非生物類專業(yè)學(xué)生的教材《現(xiàn)代生命科學(xué)導(dǎo)論》。主要包括生命的物質(zhì)基礎(chǔ)、生命的新陳代謝、細(xì)胞與細(xì)胞工程、生物體內(nèi)的信號(hào)和傳遞、人體的防御系統(tǒng)、遺傳及其分子基礎(chǔ)、豐富多彩的生命世界、生物與環(huán)境、生物技術(shù)的發(fā)展與倫理問題等內(nèi)容,從不同角度對(duì)生命科學(xué)進(jìn)行全面、系統(tǒng)的介紹,體現(xiàn)了知識(shí)的系統(tǒng)性和科學(xué)性。
本教材具有以下特點(diǎn):(1)考慮到非生物學(xué)類專業(yè)學(xué)生的生物學(xué)基礎(chǔ)較淺,內(nèi)容編排由淺入深,力求形象生動(dòng)、通俗易懂,可啟發(fā)學(xué)生思維,開闊思路。(2)從適合非生物專業(yè)文、理工類學(xué)生的教學(xué)理念與教學(xué)目標(biāo)出發(fā),選擇以生命基本特征為主線,以生命活動(dòng)的重要方面為主題,綜合性地介紹生命本質(zhì),同時(shí)以生命科學(xué)的熱點(diǎn)理論、應(yīng)用和問題為切入點(diǎn),采取專題綜述、論證、探究等多種形式,在不同層次上啟發(fā)學(xué)生自主探索的興趣和開展深入思考。(3)在各章節(jié)內(nèi)容后附上思考練習(xí)題,便于學(xué)生鞏固知識(shí),加深理解。
四、多元化的考試方式
考試是測(cè)評(píng)學(xué)生掌握知識(shí)能力的必要手段之一,好的考試方式不僅能夠客觀全面地評(píng)價(jià)學(xué)生,且有助于提高教學(xué)效果。因此,我們?cè)黾恿诉^程評(píng)價(jià)和發(fā)展性評(píng)價(jià)等多元化學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定方法,以利于促使學(xué)生注重自身整體能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)提高[2]。通常采用平時(shí)考核(如專題演講報(bào)告、課堂討論和考勤等)、撰寫課程論文和期末理論考試相結(jié)合的方式,不但評(píng)價(jià)了學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)的態(tài)度、完成作業(yè)的質(zhì)量,又考查了學(xué)生對(duì)知識(shí)的了解和掌握程度,同時(shí)多元化的考試方式也增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,減輕了學(xué)生的思想壓力,且避免了少數(shù)學(xué)生平時(shí)不學(xué)習(xí),通過考前突擊準(zhǔn)備獲得較高分?jǐn)?shù),導(dǎo)致課程成績(jī)不合理的情況發(fā)生[10]。
總之,為了提高非生物類專業(yè)學(xué)生的生命科學(xué)素質(zhì),在非生物類專業(yè)開設(shè)《生命科學(xué)導(dǎo)論》課程是新時(shí)期高等教育發(fā)展的需要,是歷史的必然。我們?cè)诟母铩?yōu)化教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等基礎(chǔ)上,建立了本校非生物類專業(yè)《生命科學(xué)導(dǎo)論》課程的教學(xué)體系,以期完善學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)科學(xué)的思維能力,使學(xué)生發(fā)現(xiàn)學(xué)科間的交叉點(diǎn),為今后的跨學(xué)科學(xué)習(xí)、研究奠定基礎(chǔ),從而促進(jìn)科學(xué)研究更好、更快的發(fā)展。
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依托實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心,建設(shè)精品課程
生命科學(xué)導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)課程開設(shè)于2005年,考慮到生命科學(xué)本質(zhì)是一門實(shí)踐科學(xué),對(duì)動(dòng)手能力的培養(yǎng)是一項(xiàng)重要內(nèi)容,同時(shí)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的發(fā)展和建設(shè)也為該實(shí)驗(yàn)課的開設(shè)提供了條件。
生命科學(xué)導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)課程共設(shè)立6個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,分別來源于生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的遺傳與細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室、生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室、動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)室、動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)室、植物與生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室、微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室等,這就意味著整個(gè)實(shí)驗(yàn)中心支持生命科學(xué)導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)課程。如此安排實(shí)驗(yàn)課程,有較多優(yōu)勢(shì):首先,充分利用生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的資源,“導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)”課程安排在周六進(jìn)行,分為上、下午兩個(gè)班授課,各個(gè)實(shí)驗(yàn)室分別安排一次該學(xué)科的經(jīng)典實(shí)驗(yàn),這樣既不影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心原有的授課安排,同時(shí)也對(duì)各實(shí)驗(yàn)室的硬件、軟件和師資力量都作了充分的調(diào)動(dòng)。
其次,授課教師、授課地點(diǎn)來自于實(shí)驗(yàn)中心的6個(gè)實(shí)驗(yàn)室,這就能提供生命科學(xué)各學(xué)科的授課內(nèi)容,生命科學(xué)導(dǎo)論課程面向非生物學(xué)專業(yè)學(xué)生,目的并不是要求學(xué)生掌握某一項(xiàng)專業(yè)技能,而是要總覽生物學(xué)研究的方法和手段,盡可能多地接觸生物學(xué)知識(shí),課程組中具備各專業(yè)的教師和教輔人員,有能力也有可能為學(xué)生開設(shè)不同實(shí)驗(yàn)。
最后,生命科學(xué)導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)作為一門公共課程,要求教師以飽滿的教學(xué)熱情和積極的態(tài)度面對(duì)學(xué)生,在專業(yè)深度、學(xué)術(shù)水平等方面并不要求很高的標(biāo)準(zhǔn),這對(duì)專業(yè)教師的職業(yè)發(fā)展不是很有利,這也成為很多學(xué)校青年教師不愿承擔(dān)該課程的重要原因,我們把6個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分配給6個(gè)實(shí)驗(yàn)組,每組老師只承擔(dān)一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,這就最大程度的保證了教師的教學(xué)熱情,減輕工作負(fù)擔(dān),當(dāng)然最關(guān)鍵是保障了教學(xué)效果。
精心組織教學(xué)內(nèi)容,滿足學(xué)習(xí)需求
生命科學(xué)導(dǎo)論課程要求學(xué)習(xí)的內(nèi)容涉獵生物學(xué)的各個(gè)方面,而面向的非生物學(xué)專業(yè)的學(xué)生是沒有先導(dǎo)課程、相關(guān)課程支持的,如要獲得很好的學(xué)習(xí)效果,對(duì)教學(xué)內(nèi)容安排、講授方法設(shè)計(jì)等方面都提出了很高的要求。為此,教師首先在教學(xué)內(nèi)容的選擇和安排上特別參考了高中生物學(xué)的教學(xué)體系,按照分子—細(xì)胞—基因—遺傳—生態(tài)—進(jìn)化這樣的知識(shí)體系進(jìn)行學(xué)習(xí),以配合學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)習(xí)慣。其次,在教學(xué)內(nèi)容上,注重基礎(chǔ)和前沿,理論和實(shí)際的結(jié)合,目的是提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。
各章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容除了講授基本理論知識(shí)外,還適當(dāng)插入當(dāng)前研究熱點(diǎn)和先進(jìn)的研究技術(shù),并結(jié)合與日常生活聯(lián)系緊密的科學(xué)問題進(jìn)行深入的講解。如:利用分子雜交、遺傳育種等生物技術(shù)解決糧食問題;借助微生物發(fā)酵進(jìn)行新能源的開發(fā)等等。此外,針對(duì)某些章節(jié)的教學(xué),結(jié)合我院的研究條件和研究成果進(jìn)行講解。如:在傳染病和病毒章節(jié)的學(xué)習(xí)中,穿插對(duì)我院分子病毒實(shí)驗(yàn)室研究工作的介紹;在生物大分子結(jié)構(gòu)功能的講解中,將展示我院結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)實(shí)驗(yàn)室的重要發(fā)現(xiàn)。通過將生物學(xué)研究前沿、本院研究現(xiàn)狀以及學(xué)生感興趣的熱點(diǎn)問題結(jié)合起來進(jìn)行深入淺出的講解,最重要的是讓學(xué)生堅(jiān)定投入科學(xué)研究的信心和決心,讓他們能切實(shí)感受到教師利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行研究所帶來的樂趣,堅(jiān)定今后從事科研工作的信心。
及時(shí)歸納反饋信息,提高教學(xué)水平
雖然生命科學(xué)導(dǎo)論及實(shí)驗(yàn)課程已開設(shè)了近十年的時(shí)間,但和其他傳統(tǒng)基礎(chǔ)課程相比還是門“年輕”的課程,在教材、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)安排、教學(xué)方式等方面都還有改進(jìn)提升的空間。本門課程的根本是面向所有專業(yè)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)課程,既要堅(jiān)持基本的學(xué)習(xí)內(nèi)容,也要考慮不同專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。為了及時(shí)了解學(xué)生對(duì)課程的意見和要求,以便改進(jìn)、提升教學(xué)質(zhì)量,課程組建立了規(guī)范的意見反饋制度,在“生命科學(xué)導(dǎo)論”理論課結(jié)束和實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行過程中發(fā)放課程質(zhì)量調(diào)查表和課程反饋意見表,就課程的內(nèi)容安排、學(xué)習(xí)方式等方面進(jìn)行調(diào)查,并就學(xué)生的反饋意見進(jìn)行可能的改進(jìn),以提高教學(xué)水平。
現(xiàn)階段,我們面對(duì)生命科學(xué)發(fā)展的重要階段,而隨著生命科學(xué)學(xué)科的深入發(fā)展,與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系越發(fā)緊密,同時(shí)對(duì)這些邊緣交叉領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和研究也越發(fā)顯得重要。而且,現(xiàn)在已有相當(dāng)數(shù)量的化學(xué)家、物理學(xué)家和其他學(xué)科的專家,在生命科學(xué)的研究過程中做出了杰出貢獻(xiàn),并獲得諾貝爾獎(jiǎng)。由此可見,相關(guān)學(xué)科的研究人員可以在生命科學(xué)領(lǐng)域做出重要貢獻(xiàn),同時(shí)生命科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展也需要多學(xué)科復(fù)合型人才的支持。
一、重視生物基礎(chǔ)知識(shí)的傳授
要培養(yǎng)學(xué)生基本的科學(xué)素質(zhì),教師要首先成為生物學(xué)的行家里手,熟練掌握生物學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí),這是培養(yǎng)學(xué)生基本的科學(xué)素質(zhì)的先決條件。在當(dāng)前全國(guó)各地深入推進(jìn)的新課改活動(dòng)中,作為新時(shí)代的教師,必須順應(yīng)新形勢(shì)的要求,努力在提高自身素質(zhì)上下工夫。具體來講,在授課之前,教師必須弄懂弄通教材,熟練駕馭教材,這樣才能做到心中有數(shù)。要以務(wù)實(shí)求真的科學(xué)態(tài)度,精心鉆研,潛心學(xué)習(xí),研究教法,科學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)過程,努力激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,最大限度調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課堂學(xué)習(xí)活動(dòng)的積極性和創(chuàng)造性。要引導(dǎo)學(xué)生熟練掌握扎實(shí)的生物知識(shí),只有以實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度不斷探索,對(duì)生物知識(shí)做到“心知肚明”,才會(huì)逐漸對(duì)事物逐步形成正確的基本觀點(diǎn),進(jìn)一步培養(yǎng)自己的科學(xué)意識(shí)和創(chuàng)新精神,進(jìn)而逐步提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。
二、適當(dāng)滲透生命科學(xué)史的教學(xué)
科學(xué)是科學(xué)家通過一定的途徑研究事物發(fā)展變化的過程,它可以揭示某個(gè)事物成長(zhǎng)和變化的規(guī)律。在高中生物教學(xué)過程中,教師對(duì)學(xué)生滲透生命科學(xué)素質(zhì)教育,旨在強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)意識(shí),促使學(xué)生在平時(shí)的學(xué)習(xí)生活中,了解科學(xué),運(yùn)用科學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題,而不僅僅是讓學(xué)生去關(guān)注科學(xué)的結(jié)果。在課堂教學(xué)活動(dòng)中,教師要注重引導(dǎo)學(xué)生了解生命科學(xué)史的發(fā)展歷程,教育學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家研究、發(fā)明、創(chuàng)造事物的不懈探索、不驕不躁的求實(shí)精神,感悟科學(xué)家的促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步的科研態(tài)度和思想方法,深化對(duì)生命科學(xué)、技術(shù)革新與社會(huì)發(fā)展的相互關(guān)系,以及生命科學(xué)在世界文化與社會(huì)進(jìn)步歷程中發(fā)揮的巨大作用和歷史影響。
三、正確選擇科學(xué)的教學(xué)方法
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)(CJFD)
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊