生物科学研究方向范文
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导语:如何才能写好一篇生物科学研究方向,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
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关键词:新课程理念;初中;生物实验;教学方向
生物与物理课程一样都是以实验为主要教学手段的一门自然科学课程,其实验教学的好坏会直接影响生物这门学科的教学效果。根据调查研究表明,当前初中生物实验教学无法取得良好效果的原因有以下几点;第一,教师对实验教学不够重视;第二,有一些教师在理论知识方面能力较强,而实验能力水平则偏低;第三,教师在课前的准备不够充分;第四,对实验的技巧性操作不够重视。对此,笔者简要谈谈在新课程理念下如何才能有效纠正初中生物实验教学的教学方向。
一、培养学生探究能力,引导学生自主学习
根据当前新课标的理念,倡导在初中生物教学中所开展的实验要具有开放性,让学生能够积极主动地在实验中满足自己的求知欲,自主探索未知的奥秘。因此,在初中生物实验教学中,教师要善于培养学生的自主探究能力,以便能够让学生进行自主学习和探究性学习。首先,教师要根据初中生物实验教学的内容和教学目的进一步要求学生根据自身实际水平自主设计和积极主动地探索,从而完成相应的实验教学目的和任务,以便更好地培养学生的思维能力和探究能力;其次,每个学生都是独立的个体,学生与学生之间存在着一定的差异,所以教师要尊重学生之间的差异性,对不同的学生要给予不同的实验任务,从而使得每一位学生都能够得到充分的发挥;最后,初中生物实验教学不应该只局限于书本上的知识,同时还应该拓展一些课外的内容,这样做不仅可以使得初中生物实验教学得到有效的延伸和补充,而且可以让学生的视野得到开阔,不仅仅局限于书本上的那些知识。
二、营造良好的学习氛围
一个良好的学习氛围是学生积极学习的重要条件,有助于激发学生的学习热情。因此,教师要提高学生对初中生物实验教学的认识,让学生从内心深处认识到初中生物实验教学的重要性。很多教师都知道,教学质量的好坏与良好的课堂学习氛围是密不可分的。而初中生物教师在进行实验教学的过程中,要善于对课堂上的学习气氛进行有效调节,允许学生可以就课堂上的问题互相交流和走动,让学生可以随心所欲地交流,使课堂不至于沉闷且枯燥,但切不可让学生为了玩耍而乱窜,扰乱课堂秩序。同时教师也要积极参与到学生的学习中,给予学生一系列的正确指导。
三、增加实验教学经费,配置足够的实验设备
实验设备是进行实验的工具,只有具备了完善的实验设备才能更好地进行实验,才能让生物实验教学开展得更加顺利,同时实验设备会直接影响初中生物实验教学的效果。然而,由于受到各种各样因素的影响,导致较多学校的生物实验教学设备陈旧、落后且在数量上也严重不足,极大地阻碍了初中生物实验教学的发展。首先,要引起教育部门以及学校的重视,使其认识到初中生物实验教学的重要性,从而不断为生物实验教学提供教学经费,这样就可以购买足够的先进实验设备,从而保障初中生物实验教学的顺利开展并取得良好的教学效果;其次,学校和教师也应自力更生,根据学校的情况和条件利用教学资源制造一些简单的实验器材,从而保障初中生物实验教学取得良好的教学效果。
四、建立科学的评价体系
教师会对每一位学生的学习情况进行评价,以此让学生充分发挥自己的长处,弥补自己的不足,扬长避短,而教师的评价是否科学合理会直接影响学生的学习态度和学习质量。在传统的教学中,评价的方式过于单一且具有滞后性,评价的内容也过于狭隘,这样不科学的评价会阻碍学生的素质发展。因此,以新课程理念为背景的初中生物实验教学应该根据教学的实际需求和学生的具体学习状况,采用多元化的科学评价体系。首先,教师在注重初中生物实验结果评价的同时,也要重视学生在生物实验过程中的操作能力的评价、创新思维的评价以及学习态度的评价等;其次,评价不仅仅只包括教师对学生的评价,还包含学生与学生之间的互相评价,学生对自己的评价,这样多方面的评价角度可以让学生认识到自己的不足并及时改正。因此,在当前新课程的背景下,建立科学合理的评价体系,有助于提高学生的学习效率和初中生物实验教学效果,使初中生物实验教学目标顺利完成,并进一步推动新课程改革。
总之,课堂是学生获取所有知识的主要来源和有效途径。在新课程理念下的初中生物实验教学,更加重视培养学生的实践能力,让学生将在课堂上所学到的知识通过实践的方式了解和掌握,并让学生从实验中感受到生物这门课程的趣味性,从而提高生物课堂教学质量和效率,保障学生的学习质量有所提高,促进学生的全面发展。
参考文献:
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素质教育历来是高等教育阶段的主要任务,提升学生的科学素养是素质教育中一项最基本的内容,尤其是对生物学而言,更应该注重提高和培养学生的生物科学素养,这样才能够培养出能适应当代生命科学发展需要的应用型专门人才。所谓生物科学素养是指参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学概念和科学探究能力,包括人们所掌握的生物科学知识、技能和方法,以及在此基础上形成的生物科学能力、科学观以及科学品质等方面。①细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学,是21世纪自然科学的三大前沿学科之一,是当前生命科学领域中最活跃、最富有发展前景的学科,是生物类专业的主干课程之一。因此,在细胞生物学教学中如何提高学生的科学素养对于培养新时期的生物人才至关重要。本文主要对当代大学生生物科学素养现状、实施生物科学素养教育的重要意义以及如何在细胞生物学教学之中提高学生的科学素养进行了综述,旨在为生物教学提供一定的参考价值,以供方家借鉴。
1 当代大学生的生物科学素养现状及其存在问题
生物相关专业的学生对生物科学技术具有浓厚的兴趣,生物科学技术基础知识扎实,对生物技术发展持积极的肯定态度,具备良好的科技强国的信念。但是,他们对高新生物科学技术知识和先进实验技术了解较少,生物科学实验实践技能较差,对生物科学科研精神的理解和研究方法的掌握不足。有调查表明,当代大学生对于当前的一些生物热点问题有一定的了解,但是对于高新技术的应用和新的科学研究领域的认识不足。在理性上,有43%的学生是盲目的怀疑,或者是盲从专家和他人的观点,对事物较少有自己的看法;在探索求知精神上,“科学功利主义”对学生的影响最大,使得学生视本文由收集整理野狭窄、目光短浅;在实证精神上,有62%的学生缺乏实验实证精神,偏重抽象思维,缺乏科学实验的精神和价值眼光。②此外,许多高校只注重生物专业课的常规教学,很少举办专门的科研活动,且科学技能培养与锻炼的途径缺乏,这使得大学缺乏浓郁的科学素养氛围,学生较难形成一定的科学技能,由此科学实践能力也较差。
2 细胞生物学教学中培养科学素养的意义
细胞生物学是生物学类及农林医药类本科生一门必修的专业基础课,是现代生命科学的前沿分支学科之一,它是以细胞为研究对象,从细胞的整体水平、亚显微水平、分子水平等三个层研究细胞和细胞器的结构和功能、细胞的生活史和各种生命活动规律的学科。细胞生物学是一门承上启下的学科,和分子生物学一起同是现代生命科学的基础,并广泛渗透到遗传学、发育生物学、生殖生物学、神经生物学和免疫生物学等的研究中,和农业、医学、生物高新技术的发展有密切的关系,是生命科学的重要支柱之一,在解决人类面临的重大问题、促进经济和社会发展中发挥重要的基础作用。同时,细胞生物学又是一门实践性很强的学科,重要理论与实践密切地联系着。随着生命科学自身和生物产业的快速发展,对生命科学相关领域创新型人才的需求也在不断增加。由此可见,细胞生物学课程中科学素养的培养对于建立与其专业层次、研究方向相符合的细胞生物学知识构架体系,培养和锻炼学生的科学思维能力具有非常重要的作用。
3 细胞生物学教学中如何培养学生的科学素养
细胞生物学作为生物学类及农林医药类的一门专业基础课程,在培养学生的科学素养方面,具有举足轻的重要作用。然而,科学素养的提高不是一朝一夕之功,教师应始终将其贯穿于自己的教学之中。如何在细胞生物学教学中培养和提高学生的科学素养,以下是笔者的一些想法和体会。
3.1 加强课堂教学中的“生活化”融合
细胞生物学的知识理论性强,内容抽象深奥、难于理解,教师可以试将抽象的内容与日常生活相联系,使学生有此联想起有趣的、熟悉的生活场景或事物,这不仅使抽象的内容具体化和动态化,使其容易理解,而且激发了学生的探究欲望和学习兴趣。例如讲解“蛋白质的分选”时,引导学生由细胞社会联想到人类社会。细胞中的各种蛋白质发挥结构或功能作用的部位几乎遍布细胞的各种膜区和组分,只有当蛋白质各就各位并组装成结构和功能复合体,才能参与细胞的各种生命活动。这就好比在人类社会中,各专业的毕业生只有找到适合其自身特点的工作岗位才能发挥所长。总之,运用发散性思维,尽可能地将细胞生物学抽象的理论知识与生活实际联系起来,并配合以
多媒体辅助手段,使抽象的内容变得形象生动,易于理解掌握。
3.2 侧重教学内容的前沿性和新颖性
细胞生物学发展极为迅速,随着科学家们研究成果的不断涌现,其内容处在不断更新的动态过程中。因此,教师在教学过程中,要注重联系学科的前沿和热点,讲述较先进的科学结论,跟踪国际上最新进展。此外,教师在注重教学的同时,宜以科研并举,以科研引导和促进教学;教学与培养科学研究型人才紧密结合;教学内容与最新科研进展同步,使学生在正确掌握细胞生物学基础上学会解决与之相关的科学研究问题。如将教师的主要科研成果与基础理论教学有机结合,结合教学内容介绍自己的科研成果,这样既生动又贴切,学生又很熟悉,使学生获得学习的兴趣和动力,亦可以启发学生的创新思维能力,培养学生的科研钻研精神。
3.3 增加细胞生物学实验综合性和设计性实验的比例
综合性实验注重知识的综合运用,实验原理和方法步骤较为复杂,可以使学生更好地理解实验原理,正确使用仪器设备,锻炼学生综合分析问题的能力;设计性实验是指学生根据实验项目,自主设计实验方案,自主准备实验材料,自主配制实验所需试剂,根据自己的时间自主安排实验进程,设计性实验可以充分调动学生的实验积极性,培养学生的创新思维和勇于探索的精神。由此可见,综合性和设计性实验可以锻炼学生综合分析问题和解决问题的能力。③然而目前许多高校由于实验条件和课时安排的限制,细胞生物学实验主要以基本操作和验证性实验为主,综合性和设计性实验较少甚至没有,这在一定程度上限制了学生综合素质和创新思维的培养。④因此,教师应根据科学性、可行性和实用性原则增大综合性和设计性实验的比例。如我们精选了真核生物基因组的提取、纯化、鉴定、扩增、酶切、重组、转化、筛选的大实验,膜蛋白的分离与鉴定等综合设计型大实验,这些实验中的每个实验都构成了一个综合性整体,同时,在实验材料的选择上尽量做到由学生自主选择。通过每一次的综合设计实验,使学生进一步巩固了已学习的知识和已掌握的技术,并能够对实验结果进行合理的正确的资料采集、整理、分析和归纳,有效地培养了学生的科学素质、科学精神、创新思维及分析问题和解决问题的能力。
3.4 组织各种“科学小组”,布置学科发展前沿的讨论,与全程科研训练对接,以培养学生的科学态度和科学精神
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>> 初中生物实验教学中的生物科学素养教育 浅谈环境科学教育在初中生物教学中的渗透和拓展 生命科学史在初中生物课程教学中的渗透 生物科学发展史中的逻辑思维初探 论初中生物科学方法教育的教学模式 在初中生物教学中渗透科学素养教育 生物科学史在高中生物教学中的教育作用 初中生物教学如何渗透环保教育 生命教育在初中生物教学中的渗透 心理健康教育在农村初中生物教学中的渗透 在初中生物教学中渗透生命意识教育的几点看法 试谈人文教育在初中生物教学中的渗透 “生态文明教育”在初中生物教学中的渗透 在初中生物教学中渗透生命教育的意义 在初中生物教学中渗透食品安全教育的探讨 人文教育在初中生物教学中的渗透 初中生物教学中渗透环保教育 浅谈初中生物史教学中渗透美育的思考 科学方法教育在初中生物教学中的实践研究 在高中生物科学史教学中培养学生的生物科学素养 常见问题解答 当前所在位置:中国 > 政治 > 在初中生物教学中如何渗透生物科学发展史的教育 在初中生物教学中如何渗透生物科学发展史的教育 杂志之家、写作服务和杂志订阅支持对公帐户付款!安全又可靠! document.write("作者:未知 如您是作者,请告知我们")
申明:本网站内容仅用于学术交流,如有侵犯您的权益,请及时告知我们,本站将立即删除有关内容。 摘要:在初中生物教学中渗透生物科学发展史的教育,能够展示知识的发生过程,帮助学生理解知识,学习科学家勇于探索锲而不舍和不屈不挠的创新精神,学习科学家科学研究的方法,培养科学素养,为学生们未来投身祖国的科学事业打下良好的基础。 关键词:生物科学发展史 教学 渗透 探索
生物科学发展史既包括科学家对生命现象的研究过程,又包括科学家研究生命现象时所持有的不同观点和态度;既包括生物学理论和方法的形成演变,又包括不同学科之间的联系、科学与社会的相互影响。初中生物教学的目的就是要学生获得基础的生物学知识,领悟生物学家在研究过程中所持有的观点以及解决问题的思路和方法。因此在初中生物教学中渗透生物科学发展史的教育是非常必要的。本文结合笔者在生物教学和教研工作的实践谈一下在初中生物教学中如何渗透生物科学发展史的教育。
一、在新课教学导入中渗透生物科学发展史的教育。
在新课的教学中,如何导入新课往往决定本堂课的成败。有的新课内容正好与生物科学发展史有联系,与其想尽各种办法导入新课,还不如从生物科学发展史的角度,以讲故事的方式导入新课,即能增加了学生的学习兴趣,又能提高教学效果。比如:《植物细胞》这节新课就可以从细胞学说发展史导入新课。1665年英国物理学家罗伯特・胡克发现细胞,1759年C・F・沃尔夫在《发生论》一书中已清楚地描述了组成动、植物胚胎的“小球”和“小泡”,但还不了解其意义和起源的方式。1805年德国生物学家L・奥肯也提出过类似的概念。1833年英国植物学家R・布朗(Robert Brown)在植物细胞内发现了细胞核;接着又有人在动物细胞内发现了核仁。到19世纪30年代,已有人注意到植物界和动物界在结构上存在某种一致性,它们都是由细胞组成的,并且对单细胞生物的构造和生活也有了相当多的认识。在这一背景上,施莱登在1838年提出了细胞学说的主要论点,翌年施旺提出“所有动物也是由细胞组成的”对施莱登提出的“所有的植物都是由细胞组成的”的观点进行了补充。这就是《细胞学说》的基础。20年后另一位德国科学家魏尔肖作出了另一个重要的论断:所有的细胞都必定来自已存在的活细胞。至此,以上三位科学家的研究结果加上许多其他科学家的发现,共同形成了比较完备的细胞学说。学生通过了解这段科学史能够加深对细胞的理解,同时也会对科学家的探索精神产生由衷的敬意。
二、在实验教学中渗透生物科学发展史的教育。
有人把生物学发展史划分为三个阶段即描述性生物学阶段、实验生物学阶段和分子生物学阶段。实验生物学阶段是一个十分重要的生物学发展史阶段,因此在生物实验教学中渗透这段发展史显得尤为必要。在《绿叶在光下制造有机物》这一实验课教学中,要让学生了解1864年德国科学家萨克斯做过这样的实验:把绿叶放在暗处数小时,消耗叶片中部分营养物质,然后把叶片的一部分暴露在光下,另一部分遮光。经过一段时间后,用碘蒸汽处理叶片,结果遮光的部分叶片无颜色变化,而照光的一部分叶片显示深蓝色。科学家们已经证实,只有淀粉遇碘呈现蓝色,淀粉燃烧时能够生成二氧化碳和水,因而它是一种有机物。学生的实验是验证性的,只是重复科学家们一百多年前的做过的实验,让学生们体验科学家们探索科学知识的过程,学习他们的科学精神和科学的研究方法。
在后面讲到的有关光合作用的探究演示实验中,可以让学生们先了解1771年英国科学家普利斯特利的经典实验:1、他把一支点燃的蜡烛放到密闭的玻璃罩里,蜡烛不久就熄灭了。2、他把一只小白鼠放到密闭的玻璃罩里,小白鼠很快也死去了。3、他把一盆植物和一支点燃的蜡烛一同放到一个密闭的玻璃罩里。蜡烛没有熄灭。4、他又把一盆植物和一只小白鼠一同放到一个密闭的玻璃罩里。他发现小白鼠能够正常地活着。
普利斯特利根据实验得出了如下结论:植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气。普利斯特利用实验证明绿色植物可以改善空气的质量。
后来又经过多名科学家的近百年努力终于揭开了光合作用的神秘面纱。而在此过程中阐明碳循环的美国科学家卡尔文还获得了1961年诺贝尔化学奖。
三、在重要知识点上渗透生物科学发展史的教育。
生物的遗传和变异可以说是生物科学中十分重要的知识点,也是生物学研究发展到分子水平的一个节点。在这里有非常重要的生物科学发展史的史实,需要渗透给学生。这段重要的史实是DNA双螺旋结构模型的提出和“中心法则”。1953年美国生物学家沃森和英国物理学家克里克在以威尔金斯和其同事富兰克林提供的DNA衍射图谱的有关数据为基础,推算出DNA分子呈螺旋结构。并在《自然》杂志上率先发表了脱氧核糖核酸盐结构的论文,提出了DNA为双螺旋结构,核酸链是通过嘌呤和嘧啶碱基连接在一起的。1958年克里克发表了《论蛋白质合成》,克里克推测,蛋白质合成的第一步,一定是DNA先指导合成一段RNA,然后RNA游离到到细胞质中,再去指导合成蛋白质。这里的RNA就起到了信使的作用。克里克把遗传信息在细胞内生物大分子之间的这种转移或传递规律称为“中心法则”。
通过在生物教学中渗透生物科学发展史的教育,可以让学生们了解科学家们不畏艰辛、勇于探索的动人历程,展示了知识的发生过程,帮助学生理解知识,运用知识。同时学习科学家的锲而不舍和不屈不挠的创新精神。通过生物科学发展史的了解帮助学生们学到科学家科学研究的方法,培养科学素养,为学生们未来投身祖国的科学事业打下良好的基础。
参考文献: 姚敦义.生命科学发展史[M].济南 :济南出版社,2005. 孙毅霖.生物学的历史[M].南京:江苏人民出版社,2009.
作者简介:才福明,男,汉族1967年8月30日出生 ,吉林省四平市铁东区教师学校生物学科教研员,1991年毕业于东北师范大学生物系,本科学历。多年从事初中生物教学和教研工作。研究方向:生物学科教学、教研及创新教育方面。
indent-count:2.0; layout-grid-mode:char;mso-layout-grid-align:none'>3、加强朗读背诵训练,培养语感。这学期,我在每节语文课都突出读(课文),突出积累(字词句),突出背诵(经典)。我认为,只有语言积累到一定的程度,才可能文思如涌,笔下生花。
4、做读书笔记。
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一、生物科学本科实验教学现状及存在的弊端
生物科学涉及的大多数学科,如生物学、遗传学、生物化学、分子生物学、细胞生物学等都是以实验为基础发展起来的学科,因此实验教学在生命科学教学中占有相当大的比例。而且这些学科之间具有一定的相关性,但主观上任课教师常会突出本门课程教学内容的系统性和完整性,客观上生命科学各级分支学科之间不断发生彼此的交叉渗透,致使在实验课程内容的设置上发生了一定重复,这样不仅浪费了教学资源,而且这些孤立的实验知识无法为学生构筑一个清晰的理论和实验相结合的知识体系。目前,在生物科学实验教学方面,除了实验内容重复以外,还受到授课课时少、经费不足、学生人数多等因素的影响,简单验证性实验项目较多,且采取独立分割式实验教学策略,不能为学生构建一个框架系统清晰的实验课程体系,导致学生不了解一个实验过程在整个实验体系中所处的地位和作用,没有综合设计实验的理念,不能形成一个完整的科学研究概念。
二、先进教学理念为指导,变革传统教学模式
基于以上现状,在实验教学过程中要解放思想,变革教学观念。“授之以鱼,不如授之以渔”,在整个实验教学过程中只有建立起完整的知识体系,才能有助于学生发散思维及后继学习能力的培养,易于实现新旧知识的融会贯通,建立起属于自己的更新、更合理的知识体系。因此,作为本科生实验教学的一部分,结合学校创新项目,我校从三年级开始对学生采取开放式实验教学模式。对一年级和二年级学生主要教授基础理论知识,并进行基础实验技能的培训,进入大三后,学生开始进行研究性课题的学习。根据教师提出的创新项目,学生自由组合,多项实验技能相结合,进行学习。开放式实验教学模式的中心思想是学校各实验室、学科之间的开放教学,要让学生充分了解自己学科的研究方向,具备的实验设备条件和实验技术特长。学生根据自己的喜好和对高端试验设备及技术的感兴趣程度,并结合将来的就业,选择教师提供的课题。教师提供的课题不只局限在本科室所能完成的实验技术,还可以与其他科室的教师进行联合培养,使学生掌握更多的生物学相关知识。如作者所在的学科为植物发育学科,可以与动物发育学科的教师共同讨论提出植物和动物细胞发育的相关课题。学生创新项目的来源途径主要有两条:一是学校全额资助,最高达5000元;另一条是学校和学院共同资助,学校最高承担2000元,其余由学院承担,具体由指导教师的课题经费支出。项目的资助与否,主要根据研究项目是否具有创新性、研究目的是否具有一定的科学意义、研究内容和计划是否合理、研究思路是否清晰、研究设备和实验条件是否具备等方面进行评选,专家通过筛选学生递交的项目书,听取学生的项目申请答辩情况。
三、以开放式实验教学模式为平台,强化创新能力培养
开放式实验教学模式的基本思想包括:(1)在教师的指导下,提出问题;(2)学生自主组合,以组为单位,提出解决方案,撰写项目书;(3)学校组织专家讨论,学生进行答辩论证;(4)学生进入项目实施阶段,同时要进行中期考核汇报;(5)项目成果验收、评估。1.在教师的指导下,提出问题学生在进入第三年的学习后,已经具备了一定的理论知识和实验基础。这时候以研究未知问题为基础,设计综合性实验的教学模式,能够激发学生学习新知识、探索新发现,为大学生创新能力的培养搭建平台。教师以自己的研究课题为基础,提出一些切合这一契机的实际性问题,是非常关键和重要的。2.学生自主组合,以组为单位,提出解决方案,撰写项目书在教师提出要解决的研究问题后,学生自由组合,以小组形式对教师所提出的问题进行分析,安排实验进度,构思实验流程,添写项目申请书。在这个阶段,学生就教师所提出的问题,以未知问题为基础进行学习,查阅资料,查找解决问题的方法,对实验方案进行可行性分析。对预期研究结果进行论证,最后完成项目书,进行申报。3.学校组织专家讨论,学生进行答辩论证项目申请书递交后学校组织专家进行评审。学生自己制作幻灯,就所申请的课题进行答辩,由一人进行陈述,对专家组提出的问题,全组同学进行答辩。经过一系列的学习和基础训练,提高学生的自主学习和实践能力;对于形成批判性思维和探究未知世界的意识及能力非常有帮助。4.学生进入项目实施阶段,同时进行中期考核汇报项目通过答辩后,就进入到实质性的研究阶段,根据项目书的实验计划安排,开始进行研究。对各项实验结果及时进行总结分析,指导下一步实验的正常进行。对于实验中出现的问题要及时展开讨论,进行分析,并找出解决方案。在要求学生按照实验方案进行实验的同时,要求学生对实验的操作步骤认真实验,记录各项实验的原始数据及结果,严谨学风。实验结束后,及时整理实验结果和数据,尊重实验结果,培养实事求是的科学作风。在科研进行的过程中,学校要进行监督,组织中期汇报,可以多种形式进行,利用幻灯进行汇报,或者递交书面报告书,或者做成国际会议惯用的海报形式发表。这种教学方式与传统教学方法截然不同,既有新知识、新理论的学习,也涉及实验操作的实践,在教学实践中真正贯彻落实学生为主体、教师为主导的教育思想。5.项目成果验收、评估课题结束后,要对实验成果进行验收和评估。在认真完成实验数据的整理、归纳和分析讨论后,学生准备结题报告,并且按照论文报告的要求,每个组都要制作幻灯,准备答辩,导师予以指导、修改。答辩是在由专家、教授组成的答辩委员会的组织下进行。答辩以小组为单位,其中一位学生作为主答辩人汇报,每位小组成员均参与回答问题。通过实验过程中与指导教师的讨论和学习,学生从容地回答并与专家教授共同讨论,这样学生克服了胆怯,提高了自信心和表达能力,展现了自己,得到专家、导师的认可。
四、开放式实验教学模式效果的评估
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——李永荣
李永荣,2011年“国家优秀自费留学生奖学金”获得者。1984年出生,2006年7月本科毕业于华东理工大学化工学院。2009年4月于该校硕士毕业后赴日留学,在东京工业大学有机高分子物质专业攻读博士学位。2012年5月起,就职于空气化工产品(中国)投资有限公司。留学期间,主要从事点击化学后功能团化聚合物合成芳香胺高分子化合物及其光电性能研究,目前已在Macromolecules等期刊上发表研究论文10余篇,同时申请日本专利2项,参加日本国内外学术会议10余次。
多年的留学经历让我逐渐领悟到“读万卷书,行万里路”的道理,开阔眼界的同时也开阔了自己的思维,无形中对自己的研究工作和生活也会有所帮助。如何面对中西文化差异并将中西文化融为一体也是工作、学习与生活中很大的考验。艰辛的求学路上困难重重,克服了种种挫折一路走来之后,发觉自己收获的不仅仅是一个学历,更重要的是对理想的执著和对世事的豁达。——马斌
马斌,2011年“国家优秀自费留学生奖学金”获得者。1983年出生,2005年获兰州大学生物科学专业学士学位,同年赴荷兰格罗宁根大学攻读医学及制药学硕士。2007年在荷兰特文特大学开展细胞与分子生物学方向的博士研究,2012年获得博士学位。目前在瑞士苏黎世大学进行博士后研究工作,研究兴趣集中在阐述炎症疾病发展的的细胞分子机制及探索治疗方法。
非常荣幸能获得自费生奖学金,真诚地感谢国家对海外学子的关怀和鼓励,并深感自己肩上对祖国的义务和责任。这一荣誉给我的学习生涯划下一个完美的句号,同时也是日后努力工作的动力,我会继续努力提升研究能力和水平,并秉承海外学子“知识报国”的优良传统,争取早日回国为祖国的繁荣昌盛贡献自己的一份力量。——马儒军
马儒军,2012年“国家优秀自费留学生奖学金”获得者。1984年出生,2007年获山东师范大学电子信息工程工学学士学位,2009年获韩国成均馆大学机械工程工学硕士学位,2013年2月获该校纳米科学与技术学院工学博士学位。目前在韩国成均馆大学基础科学研究所从事博士后研究工作。研究方向为碳纳米管复合材料,至今已在Advanced Materials等核心期刊上以第一作者身份发表文章4篇,总影响因子达37。此外获国际专利3项,多次参加国际会议并作报告。
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生物工程技术是人们以现代生物科学为基础,根据生物体的结构、特性和功能,运用工程技术的原理和方法,设计构建具有预期性状的新物种或新品系,为社会提供商品和服务的一种综合性技术体系。生物技术的研究领域十分广泛,它包括所有对生物进行干预的技术手段:重组DNA技术、基因治疗、生物制药技术、克隆技术、基因芯片技术等。生物技术包含许多方面的内容,包括蛋白质工程、基因工程、酶工程和细胞工程。生物工程技术的兴起为现代科学发展和工农业、医药卫生事业的进步提供了巨大的潜力,同时也给人类带来的丰厚回报率,因此,生物工程技术已成为世界各国研究的重点和世界高科技竞争的焦点。
1 我国生物工程技术产业的现状
1.1 制造生物活性蛋白 基因工程技术的发展在医学上最重要的成就表现在治疗用生物活性蛋白或疫苗的生产和使用,利用基因工程生产有药用价值的蛋白质、多肽产品已成为当今世界一项重大产业,并将有望成为21世纪的支柱产业。2000年我国基因工程药物和疫苗年销售额已达近120亿元人民币[1]。现代生物技术制药有别于传统制药方法,运用现代生物技术不仅可以开发更加精确有效、不良反应更小的新药和新型疫苗,更重要的是可以预防和治疗一些应用传统治疗方法无法克服的疾病。
1.2 医学科学研究 1990年10月国际人类基因组计划启动,我国科学家承担了人类基因组1%的测序,是惟一加入该计划的发展中国家。人类基因组计划是现代生物技术在医学领域的成功应用,随着大量与人类健康有关的基因的定位、鉴定分离,遗传诊断和基因治疗都将成为现实,现代生物技术将使医学领域的研究提高到一个新的水平。
1.3 疾病诊断 人类绝大部分疾病都与基因密切相关,包括自身基因的变异与外源基因的入侵。因此,从基因水平探测和分析疾病的起因,从基因水平干涉和矫正疾病造成的紊乱,是近些年来基础和临床医学新的研究方向。现代医学其中一个重要的方面就是尽早检测出在人、动物体内的病原性物质,做到早发现、早治疗。基因芯片是生物芯片的一种,可一次性对样品大量序列进行分析与检测。目前科研人员已分析出各种遗传病的基因序列,并根据其序列合成出基因探针,用于各种遗传病的检测以及优生优育,还可用于遗传病的防治和治疗,基因诊断可望成为临床的一项常规的检测诊断技术。
1.4 疾病治疗 现代生物科学技术的飞速发展,使生物学和医学研究进入了分子水平时代。目前,基因治疗的关键技术实现了突破,ADA缺陷病、B型血友病、恶性肿瘤、梗塞性外周血管病等5种治疗方案已进入临床试验。其中,应用移植造血干细胞来治疗白血病和一些遗传性血液病已较为普遍,另外干细胞在肿瘤和免疫系统疾病治疗中也有很好的疗效。器官移植是现代医学的重要领域之一,但是目前供移植用的组织器官非常短缺,转基因猪有望为人类提供移植所需的器官。此外,随着转基因和克隆技术的成熟,解决安全性和异源组织排异反应的问题成为可能,并且为防止新病原带入移植器官或组织做出更大贡献[2]。
1.5 预防医学 预防医学的一大领域是环境监测和环境净化,现代生物工程技术在此领域的研究与应用已发挥了重大作用。基因跟踪法鉴定带菌者以预防流行病的蔓延,基因探针能快速灵敏地检测水中病毒含量,生产生物农药和生物肥以减少环境污染以及利用基因工程菌消除污染水面的石油以净化环境等,生物技术在此领域显示出了光明的前景,提高了环境质量。我国生物技术产业的总体水平已经在发展中国家处于领先地位,但与发达国家相比还有一定的差距。未来的发展还存在着许多问题,主要表现在生物技术产业实力依然不强、技术转化能力差、产业化规模小、产品少、支撑技术及生产装备落后、研发与产业化脱节、缺乏具有核心竞争力的国际化大企业、产业发展的整体环境有待改善等方面。同时,我国生物产业内部创新能力严重不足,现有人力资源偏重于理论研究,实用型创新能力不足,缺乏创新创业型人才。
2 生物工程技术在医学教育中的渗透及影响作用
生物工程技术是科学技术发展的一次飞跃,它不是单一的传统化学、生物学、遗传学、医学、微电子学的交叉与融汇,关键是它的每一个具体的研究成果都有可能导致一种产品生产技术上的革命。
2.1 生物工程技术知识渗透到医学学科知识体系中的必然性 生物工程技术的学科内容显著不同于传统学科,从本质上讲,生物工程技术是人类对生命过程的观察、研究和认识,然后将这些生命过程中所包含的一些非常微妙、精确、高级的反应用于制造出人们所需要的产物,创造出对人类有益的所需要的动植物新品种。医学教育是培养掌握基础医学和临床医学的基本知识、基本理论和基本技能,而且能够从事疾病的诊治、医学教育和科学研究的宽口径医学专门人才的一类专业。现代生物工程技术的发展已广泛渗透到医学各个领域,在今后10~20年里将使医学领域的各个重要方面发生根本性变革,事实上当今从事医学研究的各类科技人员都深感生物技术知识和手段对它们研究工作的重要性。但是从目前来看,许多医疗从业人员对生物学及相关学科的了解比较肤浅。原因是我国的医学教育专业要求学生掌握以基础医学、临床医学为主干学科的基本理论和基本技能,学习公共卫生及与医学相关的人文社会科学、自然科学等有关知识与方法,缺少与医学相关的生物工程技术课程。着眼生物工程技术的发展趋势,把生物技术知识渗透到医学学科知识中,具有时代的紧迫性。知识的分化是为了更好地对某一领域进行研究,分科教学并不是目的,它只是让人们具体地了解某些领域的知识,知识的综合运用才是最终目的。渊博而丰富的跨学科知识教学能够起到相互补充、相互启发的作用,同时提高学生的学习兴趣,激发创新动力。可以说学科内知识综合转化为学科间的知识,必将成为各学科教学发展的趋势。
2.2 生物工程技术的发展对我国医学教育课程设置的影响 尽管我国医学教育取得了较大的成绩,但仍然不能完全适应社会的进步、生物科学技术的发展以及卫生事业改革的需要。为此医学教育课程设置必须进行改革,把生物学的主干学科,如分子生物学、遗传学贯穿在整个医学课程中。选修课程体系要以拓展知识结构,扩大知识面,加强前沿、新兴、交叉学科知识为出发点,构建与素质教育相配套的选修课课程体系。适当减少必修课授课门数和学时,加强学生自学能力的培养。新型交叉学科:分子生物学、临床遗传学、分子病理学、流行病学和计算机科学至关重要,特别是由基因组学和信息学融合形成的新学科-生物信息学将开创整个生物医学教育和研究的新时代。
2.3 构建与培养医学人才综合素质相适应的教学内容的时代紧迫性 构建以体现人文社会、自然科学类知识向医学基础知识,医学基础知识向临床知识,临床知识又向基础前伸的渗透、互跨式整合课程。采用以学科为中心模式、以问题为中心模式和模整合课程混合型课程模式,最终达到专业基本教学内容的要求。在医学教学中尝试利用学科间横向迁移、渗透,培养学生的创新意识和解决问题的能力,引导学生运用生物工程技术知识和方法来解决医学问题,同时,又运用生物工程技术知识去解释医学中难以解释的现象,这样可极大地鼓舞学生,又给学生提供更多的机会,让他们主动去体验、探索、研究,培养他们的创新意识和科研能力,对学生毕业后继续医学教育将产生积极的影响。总之,现代生物工程技术的发展,正在对医学教育产生广泛而深远的影响,其内容涉及到确立新的培养目标,医学教育课程设置必须进行改革,构建医学人才知识、能力、素质相结合的教学内容等。这些在国外已经引起教育工作者的广泛关注,我们不能等闲视之。
参考文献
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关键词:细胞工程;教学实践;教学经验
中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1674-9324(2012)07-0230-03
21世纪是生命科学的世纪。生物产业的开发需要生物技术的发展,细胞工程、基因工程、酶工程、发酵工程共同被称为四大生物工程,而细胞工程则是四大工程的基础,学好这门课程,将为学生今后从事生命科学领域的研究及与其相关的生物技术领域产业化工作打下良好的基础。为了更好地让学生学好这门课程,在学习过程中学以致用,培养学生综合分析问题和解决实践问题的能力,增强教学效果,我们在长期的教学过程中,就如何提高细胞工程教学效果和质量进行了探讨。
一、明确课程的任务和要求
细胞工程赋予我们的主要任务和要求就是通过本课程的教学,使学生了解细胞工程各个领域主要技术的原理和方法,以技术创新和技术应用为主线,联系生命科学理论和生物技术产业,围绕细胞水平的加工及产业化应用,为今后从事生物技术的研究开发、教育、管理打下坚实的理论基础。
二、加强师资队伍建设,提高教学水平
1.组建合理的教学团队。细胞工程是一门现代生物科学理论和工程技术相结合的综合性学科,根据研究生物类型不同可分为动物细胞工程、植物细胞工程和微生物细胞工程。因此,要求教师必须具有一定的专业背景,而许多教师的知识结构都偏重于某一个专业方向,这样必须改变传统的教学模式一门课只由一个教师承担,为了建设一支一流的师资队伍,解决教学内容学科跨度大的问题,我们实施阶梯式教学,一门课由3~4名教师承担,分教授、副教授、讲师甚至助教等不同层次,不同部分由具有一定专业基础的不同教师讲授,督促每一位任课教师不断更新知识,力争紧跟各教学内容最前沿的学科知识。
2.提高教师业务水平。细胞工程是一门紧密联系实践的科学,要求教师具有较高的教学水平和较强的科研能力,要能够理论联系实际,在教学的同时有突出的科研成果,能对学生具有很大的渲染力,激发学生对该学科的兴趣。在几年来的教学过程中,我们始终把教学和科研并抓。为提高教学水平,课程组规定,在上课之前所有教师必须经过预试讲,合格之后方可进入教室上课,定期组织有丰富教学经验的老教师进行听课,并作出有针对性的评价,在每学期期中和学期末进行学生测评,督促教师认真备课,并且上好每一节课。对于大学教师而言,学术研究是生命线。为搞好科研,我们建立了细胞工程研究室,专为教师提供科学研究之用,同时鼓励和支持课题组成员申报和参与各类课题研究,活跃科研气氛,搭建必要的科研平台,使得课程组每一位成员进入实验室都有事可做,同时每位老师可以带动一部分学生参与到自己的科研中,有力地促进了教学水平的提高。
三、加强教材建设,及时更新教学内容
1.根据教学重点,选择合适的教材。教材是学生学习、预习和复习一门课程知识的工具,是保证良好教学质量的前提条件和基础。目前,细胞工程可供选择的教材很多,涉及内容及重点也各不相同,针对所教学生的专业选择合适的教材。如普通院校生物技术专业的学生可以选择动物细胞工程和植物细胞工程融合的教材,而学植物细胞工程的学生可以选择侧重点为植物细胞工程的教材。另外,由于细胞工程学科自身特点,课程内容更新快,其内容涵盖当今科学研究最为活跃的多个领域,因此应该选择内容新颖、最新出版的教材。
2.不断更新教学内容。教学内容安排决定了学生的基本知识结构和基本能力的形成,教学内容是否新颖,对提高教学质量具有决定性的影响。因此任课老师必须注重及时更新自己的知识结构和体系,跳出教材的限制,跟随科技发展的前沿,了解科学发展最新动态,如细胞融合技术、单克隆抗体技术、克隆技术、染色体工程、干细胞和组织工程等都是当前细胞工程领域研究的重点和热点,有巨大的应用潜力和发展潜力,发展迅速,研究成果日新月异。
四、采用多样化教学,激发学生的学习兴趣
1.结合现代教育模式,灵活运用教学方法。细胞工程课程信息含量大,但教学课时有限,如果完全采用传统的板书教学很难达到教学目的,在现代教育模式下,多媒体教学因其具有图文并茂、动静结合、表现力强的优点而广受欢迎。但是,多媒体教学方式不能完全替代传统教学法。如有些教师在使用多媒体教学的过程中,基本是照着课件念,这样则失去多媒体教学的意义。多媒体教学放映速度过快,学生来不及做详细的笔记,跟不上教师的思路,反而达不到真正的教学效果,因此,二者应适当结合,在运用多媒体的同时,辅以板书形式,充分发挥传统教学模式中的积极因素,优化课程教学模式。另外,为了让学生积极主动地参与到相关问题的思考和探究中,可广泛开展专题报告和专题讨论,通过设问、提问和学生上台讲解等手段,一方面,激发学生的积极性,另一方面,使得师生间有了良好的互动交流,这样更有益于教学质量的真正改善。
2.激发学习兴趣,发挥学生主动性。爱因斯坦说:“兴趣是最好的老师”。可见激发学生的学习兴趣在教育教学过程中的重要性。
五、理论联系实际,重视实验教学
细胞工程实验教学既是理论联系实际的重要环节,又是培养学生创新意识、创新能力的重要途径。细胞工程特有的一些实验技术和研究方法,要求学生要具备吃苦耐劳的精神。在实验内容的选择上,力求强调实验体系的完整性、系统性和连贯性,使学生在实验的过程中学会发现问题、分析问题与解决问题的方法和技巧。细胞工程实验可以分为三大部分:第一部分是基础性实验(包括基本实验技能,如常规的消毒、配液、接种等方法);第二部分是设计性实验(包括一些关键的实验方法和技术,如动植物细胞培养、原生质体制备、细胞融合等);第三部分是系统设计性实验(主要是针对一些学有余力的学生开展的具有一定科研水平的探究性实验,如转基因植株的制备与鉴定、不同药物对肿瘤细胞生长的影响等)。实验过程环环相扣,过程要求连贯,因此,应该将实验以大实验的形式进行,留出一周或两周时间专门进行实验,让学生从开始准备到实验结束,整个过程亲自参与,培养学生自己动手操作实验的能力。
六、建立科学合理的考核制度
科学合理的考核办法对提高学生的学习积极性和教学效果都具有重要的作用。在考核学生对一门课程掌握程度时,采用多种考核方式相结合,综合考核学生学习成绩,如从平时成绩、实验成绩和期末考试成绩三个方面综合考察。平时成绩(包括定期测试、课后作业和平时表现等)占20%,实验成绩(包括实验报告、实验态度和实验技能考试等)占30%,期末考试成绩占50%,三者之和作为学生的最终成绩。这种考核方式更能够全面衡量学生对该课程的掌握程度。
在21世纪科学技术飞速发展的形势下,人类对生物的研究会更加深入和广泛,当然细胞工程作为一门新型的学科也会伴随着时代的步伐开展更加广泛和深入的研究,研究方法也会日趋完善和成熟。做好高等院校生物技术专业的细胞工程课程建设,是时展的要求,也是每一位任课教师的责任;采用先进的教学设备、新颖的教学内容、多形式的教学方式,培养适合现代生命科学研究领域高速发展的高水平、高素质综合型科技创新人才,是当前高等教育的重要任务。笔者根据多年来在细胞工程教学过程中得到的一些体会和积累的经验,将这些宝贵的经验与读者共勉,期望能给从事细胞工程教学的同仁们有所启发。
参考文献:
[1]安利国.细胞工程[M].北京:科学出版社,2009.
[2]陈祥,潘志明,耿士忠,等.新时期细胞工程教学改革与实践[J].现代农业科技,2008.
[3]李焘,屈新运.细胞工程教学的实践与探索[J].生物学,2008,25(4):68-70.
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一、合成生物学:新千年的科学技术
新的研究格局在世纪之交已经呈现,其中生物科学的地位日益凸显,数十年前还不敢想象的技术现在似乎可以实现。但是,新世纪面临着新挑战。世界人口日益增加,气候变化、粮食和能源需求增加、疾病传播等一系列新的问题随之出现。许多科学家和工程师认为,可以通过合成生物学这一新兴而又具有变革潜力的学科应对新世纪面临的部分挑战。
合成生物学是一门将科学和工程方法相结合进行生物学研究和操控的新兴学科。虽然合成生物学还处在“幼年期”――其核心研究内容主要局限于寻找和提炼可执行具体基因功能或生物化学功能的生物元件,并改善DNA合成和构建的方法――但目标远大。合成生物学家们希望设计并构建人工合成的生物系统,最终用于工业制造、粮食生产,并提高全球健康水平。
一般而言,合成生物学是指运用工程学原理,设计和构建新的生物元器件和系统,并重新设计现有的、天然的生物系统,用于有益目的。它源于生物学及相关领域一个世纪的研究成果,但离不开工程学、计算科学、信息技术等领域的重大突破。
合成生物学具有以下重要特点:(1)它是生物学研究的新颖方法。与传统的生命机制探索方法完全相反,合成生物学注重生产定制化的细胞、有机体和生命体。(2)应用工程学方法生产生命体。合成生物学通常应用工程学原理设计执行特定功能的简化的生物元素。(3)依赖于非等级化的科研和商业化网络。合成生物学向着横向的、全球化的研究方式发展,通过社交网络,它吸引了世界各地的年轻科学家。(4)需要响应社会关切。合成生物学是新兴的学科和技术,需要充分考虑该技术的伦理、法律和社会影响,以及人们对其生物安全、监管和知识产权问题的关切。
二、合成生物学发展战略
1.中国。中国认为合成生物学将带来技术推动的新一轮经济增长,因此努力成为该领域的国际领先者。目前,中国每年对合成生物学的研发投资达到2.6亿元,每年发表合成生物学论文400余篇,约占世界总量的10%,论文被引次数居全球第7。中国已经制订了合成生物学战略路线图,规划了技术、工业应用、医学和农业等方面的中长期目标。未来5年,将建立标准元件数据库,形成设计生物元器件的计算能力;形成化学品和生物材料的模块化设计和生产能力;对可增强植物耐旱性和耐碱性的生物元件进行验证设计。未来10年,将扩大标准元器件数据库,形成设计生物系统的计算能力;商业化生产某些化学品和生物材料;对合成固氮器件进行验证设计。未来20年,将形成生物系统设计、建模和验证一体化平台;商业化生产众多自然化合物、药品、化学品和生物燃料;临床应用生物元件和系统,用于检测、控制和治疗主要疾病;创造人工微生物。
2.英国。英国政府把合成生物学视为非常有商业前景的革命性平台,热切期望在合成生物学领域占据世界领先地位。英国政府决定成立合成生物学领导委员会,促进各领域的讨论与公私合作,由部长和资深业界人士担任联合主席。英国计划开展合成生物学投资如下:公共投资5000万英镑,其中多达650万英镑用于鼓励产业投资;英国工程与自然科学研究理事会投资600万英镑,鼓励大学探索新产品商业化;将合成生物学研发和相关的伦理、法律及社会影响研究的资助整合起来;生物技术与生物科学研究理事会支持16个机构从事5个跨国研究项目;拨款1亿英镑,用于未来3-5年对10万名患者进行全基因组测序。
3.美国。美国很早就是合成生物学领跑者。美国政府每年向合成生物学研究投入约1.4亿美元,其中美国国家科学基金会投入约7200万美元。2008年美国国家科学基金会投入1600万美元资助合成生物学工程研究中心。美国国防部力图将合成生物学提升为一种制造平台,美国能源部也围绕合成生物学启动了一些行动。不过,美国联邦政府还没有制订合成生物学投资或管理的整体规划。本届政府的《国家生物经济蓝图》虽然提到了合成生物学,但没有提出具体的行动计划。2010年,美国总统奥巴马指示总统生物伦理问题研究委员会对合成生物学进行评估,并制定伦理指南,意在使风险最小化的同时实现公共利益最大化。
三、合成生物学带来的机遇
合成生物学会带来新一轮产业发展浪潮。产业界大量投资合成生物学,认为伴随着基因组学和系统生物学的不断进步,合成生物学将通过生物制造给产品和物质开发带来革命性影响。到21世纪头十年的中叶,全球就约有3000家生物技术公司,其中基因合成公司遍及五大洲,每年生产约5万条基因。生物产品在经济上举足轻重。2010年,美国的生物经济(包括转基因作物、生物产品和工业生物技术)产值约为3000多亿美元,超过美国GDP的2% 。据市场研究公司BBC Research估计,2011年合成生物学(包括支撑技术、生物元件及其组合产品)全球市场价值为16亿美元,2016年将达到108亿美元。
企业纷纷投资颇具前景的人工改造的生物产品,包括微生物、植物橡胶、生物基丙烯酸树脂、产于生物废料的绿色化学品、维生素以及用可再生碳水化合物生产的生物柴油。美国安伦捷科技公司副总裁达琳・所罗门认为,合成生物学是产业发展的新一轮浪潮,生物制造将以可持续原料取代传统原料,从而改变所有产品的生产工艺,使全球经济更为可持续。
合成生物学的大规模应用及市场推广要耗费数十年时间,不过DNA测序、计算技术等相关技术的齐头并进会缩短这一进程。专家们预计:未来5年,将会形成数个全球性的合成生物学研究平台;未来10年,合成生物产品产值将达200亿美元,生产细胞以制造大宗化学品和精细化学品将成为常态;未来20-30年,将理性地合成多细胞组织或器官,细胞计算系统将得到广泛应用,新颖的生物制造工艺将被应用于生产非生物产品。
四、合成生物学发展面临的挑战
要充分释放合成生物学的潜力,需要克服技术、监管、知识产权等诸多挑战。
1.技术挑战。发展合成生物学在元件及应用、互操作、度量、量产成本控制、工具及软件等方面面临挑战。在元件及应用方面,开发一大批标准化、模块化、行为可预测、可广泛应用的生物元器件是近在眼前的挑战。尽管有数以千计的生物元件已编目,但可重复且可靠的生物元件并非广泛可用。在互操作方面,合成生物学发展的关键之一是开发出标准化的生物元件,像模块一样可靠地组装,视情调整。为了得到普遍认可和应用,生物器件和系统的每个元件以及数据库、度量单位和可扩充系统在不同尺度和水平上都要兼容。在度量方面,准确度量系统性能是合成生物学面临的迫切挑战,有必要形成能支持多种度量类型的基础设施,而且未来全球统一的度量单位与度量本身一样重要。在量产成本控制方面,经济合算地生产工业化学品需要工程化生产高效微生物株,然而,现在开发含有合成生物元件的可行产品仍是一项艰巨的任务。在工具和软件方面,改进数据收集工具、软件和硬件对于合成生物学发展也很重要。除了可降低合成生物元件成本的自动化工艺外,专业化计算工具(如计算机辅助设计和建模工具)的缺乏也阻碍了合成生物学的发展。
2.监管问题。科学进展往往快于政策制定,同时合成生物学的界限也在不断变化,因此在早期就应关注与合成生物学治理和监管相关的问题。
3.知识产权问题。构建新的生物元件带来了一系列问题:对生物元件的权利是否应私有?如何进行生物元件登记?是否应对其申请专利?不同的知识产权和分享安排如何影响合成生物学的进步与创新?目前各国专利法规定不一。合成生物学在现有或新的知识产权体系下能否蓬勃发展是研究人员关注的一个重大问题。鉴于已经开发的合成生物元件数量巨大,并且企业对商业化产品开发有浓厚的兴趣,解决知识产权问题异常重要。
4.包容问题。合成生物学是交叉性学科,既产生于多个学科,又回馈于这些学科。持续包容对于合成生物学的持续发展十分重要。一方面,要与产业界、监管和政策制定机构交流合作,使技术推动与市场拉动相结合。另一方面,还要使更多的公众参与合成生物学对话,了解其可能存在的内在风险,讨论有关的生物安全和伦理问题。
(作者:贾 伟,中国科学技术信息研究所副研究员,主要研究方向为国外科技政策与发展战略。
刘润生,中国科学技术信息研究所助理研究员,科技参考研究室负责人,主要从事科技战略与政策研究。)
链接:
合成生物学(synthetic biology),最初由Hobom B.于1980年提出来表述基因重组技术,随着分子系统生物学的发展,2000年E. Kool在美国化学年会上重新提出来,2003年国际上定义为基于系统生物学的遗传工程和工程方法的人工生物系统研究。
“合成生物学”更早可追踪到波兰科学家Waclaw Szybalski采用“合成生物学”术语,以及目睹分子生物学进展、限制性内切酶发现等可能导致合成生物体的预测。“系统生物学”则可追踪到贝塔朗菲的“有机生物学”及定义“有机”为“整体或系统”概念,以及阐述采用开放系统论、数学模型与计算机方法研究生物学。
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关键词:植物学;教学;课程;理论;实验
植物学课主要内容包括,植物界各大类群的特点及代表植物,植物界的演化规律,种子植物的形态结构和分类等。是中职教育专业一门十分重要的专业基础课。植物学是一门内容广博的学科,中职教育学校都非常重视植物学教学工作。目前中职教育学校植物学课程还普遍存在一些问题,本文对植物学课程存在的问题提出了改进措施。
一、中职教育学校植物学课程普遍存在的问题
1.对植物学课程重视不足
中职教育学校开设了植物学课,但是理论教学、实验教学、野外实习安排的课时和授课时间,都存在内容多、课时少的情况,分配上常常出现不尽合理的问题。更重视理论教学,实验教学、野外实习安排的时间不够,没有作为重点课程来培养,学生学习起来没有兴趣。
2.植物学课程教学内容不丰富 ,课堂缺乏活力
植物学教学中基本知识及概念在课程中占的比重较大,虽然普通的多媒体课件比传统的教学有所改善,都是还是不能达到良好的教学效果。目前,中职教育学校在植物学教学中基本知识及概念,授课教师在教学过程中,没有调动学生的积极性,按部就班的宣讲,课堂上气氛不活跃,学生参与度低,让学生丧失学习的兴趣,植物学课理论教学没有达到教学目的,出现理论教学与实践脱节的现象。
3.讲授植物学课的老师整体专业水平不高
植物学课程涉及到植物生理学,植物分类学,形态解剖、植物学工程、遗传、免疫方面的内容等。植物学是一门实践性很强的学科,要求教师要具有丰富的理论知识和实践经验动手能力。从目前中职教育学校的教学情况来看,教师的理论知识并不缺乏,但动手能力不强,是薄弱环节,在日常的教学中重讲轻动手的现象还比较普遍,难提高植物学教学质量。
二、解决中职教育学校植物学教学中存在问题的对策
1.理论联系实际
植物学是一门实践性很强的学科。在植物学教学改革中,要重视理论联系实践,要重视从课堂理论、实验实习和课余兴趣入手, 把课堂教学和实践性的教学有机地结合起来,注重培养学生获取知识的过程。这就需要教师认真备课,选好直观的教具,把课程设计好,采取理论课与实验课同步进行的教学模式。设计好课外实践需要的材料、时间和观察实地等,帮助学生理解、验证、巩固和提高所学的植物知识。理论与实践相结合,以理论去指导实践。
2.更新教学手段和方法,激发学生兴趣
植物学是一门描述性很强的基础学科,植物学研究的对象种类繁多,而且形态结构和生态具有高度的复杂性。历年来,植物学教学内容教材单一,教学手段落后。植物学的知识更新缓慢, 教师们靠“板书+挂图”的教学手段来教学。针对植物学教学时间长、概念繁多、内容复杂、学生缺乏兴趣的现状,要重视从调整教学内容、丰富教学手段,不断探索。更新实验的设计理念、实验方法、实验手段、实验内容、 实验设备等。
3.培养学生独立思考、独立分析问题和解决问题的能力
植物学是一门实践性很强的学科,教学内容涉及到从宏观到微观的多个方面,要达到良好的教学效果,使学生更好地认识和了解植物生命现象和生命活动的基本规律。要通过教学使学生系统掌握植物学的基本知识、基本原理和基本的实验技能。在教学过程中要充分的应用现代化的教学方法和教学手段,利用多媒体教学设备,通过录像、投影、幻灯片等方式教学。培养学生的创新精神和独立观察、分析和解决实际问题的能力。
4.合理设置课程
植物学教学完整的课程设置,可以使学生了解到整个植物界的概况,植物主要类群的基本特征、常见种类、系统演化等,为植物生理学、植物遗传学、植物生态学等打好基础。植物学教学要有创新教育思想,要运用好“理论―实践―运用―创新”的现代教学模式。课程内容的系统性要强,配套教材要新颖。通过设计合理的课程,通过课堂讲授和实践教学环节,使学生掌握其基本理论知识和基本的技能。让学生提高分析、解决问题的能力和实际动手操作能力,同时培养学生严谨的科学态度和科学的思维方法。中职教育学校植物学教学课程设置可以分为理论课、实验课、野外实习三部分。教学采取理论课和实验课相分离的方法,第一学期开设理论课,总学时为72学时,以教师讲授为主,运用现代技术教学,采用多媒体、网络的教学方式,让学生和教师进行交流。实验课在第二学期开设,实验教学总学时为54学时,采用采集和观察、学生自行设计实验等方式,开展实验课,通过实验课让学生掌握显微镜使用技能,对各科代表植物的植株外形,花、果形态等进行详细观察、记述,对常见树木和田园杂草进行观察、鉴定、采集和制作标本,进一步学习练习使用理论课程学习到的植物检索表、植物志等工具书鉴定植物,通过加强实践环节培养学生的动手能力和独立工作能力。
三、结语
植物学课程是中职教育学校农学类和生物学类各本科专业(农学、植保、园艺、生物科学、生物技术等)的骨干基础课程,通过植物学课程的学习,使学生全面掌握植物学的相关知识,为后续的专业课打好基础,对农学类和生物学类专门人才的培养起着极其重要的作用,为学生今后从事农业生产和科学研究提供必要的植物学基本理论、基本知识和实验技能。通过学习植物学能帮助学生提高学生的素质服务意识,树立环境意识和自然界可持续发展思想,为合理开发利用和保护植物资源打下必要的基础。
参考文献:
[1] 孙龙飞,高职《植物学》实验教学中存在的问题及其对策. 《教育:文摘版》,2016(20).
[2] 周吉林,有关高职植物学实验教学改革的探讨.《科技致富向导》, 2012 .
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关键词:精品课程;可持续发展;师资队伍建设
为了进一步全面提高高等教育教学质量,切实推进教育创新,不断深化教学改革,提升我国高等教育的综合实力和国际竞争能力,2003年教育部决定在全国高等学校中启动教学改革与精品课程建设工程(简称精品课程建设)。精品课程建设就此成为高等学校教学质量与教学改革工程的重要组成部分之一。教育部号召各高等学校要“根据要求,认真规划、精心组织,尽快启动本校精品课程建设工作,并保证精品课程的可持续发展”。全国各高校积极响应和行动起来,掀起了开展精品课程建设、全面提高人才培养质量工作的。而在精品课程可持续发展的目标下,师资队伍建设自然成为了高校教学改革的热点课题和重点工程。
一、师资队伍建设是精品课程可持续发展的首要条件
按照教育部提出的精品课程内涵建设目标,所谓精品课程应该是具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程。教育部在国家精品课程的评价体系中,明确把师资队伍建设列为首要指标,强调要把精品课程建设与高水平师资队伍建设相结合,并明确指出“精品课程要由学术造诣较高、具有丰富授课经验的教授主讲;要通过精品课程建设,培育和扩大一批优秀教学骨干队伍,逐步形成一支结构合理、人员稳定、教学水平高、教学效果好的教师梯队。”显然,师资队伍建设成为精品课程可持续发展的第一要素,也是精品课程实现的首要的前提条件。拥有一批高素质的教师,才能从根本上解决精品课程建设过程中所遇到的各种问题,完成精品课程建设任务,达到预期目标,真正实现精品课程可持续发展。
二、精品课程可持续发展对师资队伍建设提出的要求
课程是学生知识、能力、素质培养的重要载体,对实现人才培养目标具有举足轻重的作用。课程建设是一项系统工程,是高校专业建设、学科建设的基础。而一门课程之所以名冠“精品”,是主讲该门课程的教师群体长期致力于教学研究与实践的结果,是教师成长与发展的标志与智慧结晶。要保证精品课程可持续发展,最为紧迫的是需要不断加强师资队伍建设。只有依靠师资队伍全体成员的不懈努力,才能保证精品课程在教学内容、教学方法、教材建设、教学管理方面有所作为,并可持续性地处于先进水平。而实际上,精品课程建设的首要任务就是通过这样一个教学质量与教学改革工程的良性平台,造就一支高水平的师资队伍。
精品课程可持续发展对师资队伍建设提出了多层次、多内涵的要求。对于课
程负责人,要求在实际教学工作中突显引领方向和示范作用,促进教学团队结构的培育完善、协调配合和整体水平的提高,并保证有充足时间掌控统揽课程建设全局;对于主讲教师,要求具有较高的学术水平、教学水平与教师风范,师德好,学术造诣高,教学能力强,教学经验丰富,教学特色鲜明;对于教学团队中的教师,要求责任感强、团结协作精神好,教师队伍应有合理的知识结构、年龄结构
和学缘结构,并根据课程需要配备辅导教师;尤其对于中青年教师,要求有科学
合理的培养计划,并取得实际效果;担当课程建设的师资队伍整体,要求教学思想活跃,教学改革有创意,以教学研究活动和学术研究推动教学改革,成效显著。
三、我院精品课程师资队伍建设的初步探索
温州医学院检验医学院、生命科学学院自2004年启动精品课程建设以来,充分发挥教师的特长与智慧,筚路蓝缕,坚持不懈,在临床检验诊断学、生物科学学科领域,实现多门类体系精品课程建设,体现了专业特色与教学改革方向,孵化培育出多门市级、省级直至国家级精品课程,如临床血液学、临床免疫学检验(市级),临床微生物学及微生物学检验、生物化学、医学遗传学(省级),分子生物学检验技术(国家级)等。在精品课程的建设过程中,始终牢牢抓住师资队伍建设的主线,专注于课程内涵建设,在建成精品课程的同时,打造了一支高素质的师资队伍,促进了教师的专业发展,也为精品课程的可持续发展注入了活力,提供了保障,奠定了基础。具体做法有:
1、选好带头人,完善责任制
精品课程负责人或带头人是指在该门课程领域具有高度的教学水平和学术水平,能够带领、指导和组织课程组人员开展课程建设和研究,并取得现实成果的专家。好的课程带头人应该有能力带领课程组成员共同搞好课程建设,同时具有较高凝聚力,领导能力强,能把握本课程学科的最新发展前沿,具有较高的教学水平、学术水平,有突出教学成果。
课程带头人是课程建设的领头雁,对于课程优势的形成、保持与可持续发展具有决定性意义。为了实施教学强院、课程强院、人才强院策略,我院始终把培养、造就优秀的课程带头人队伍放在最突出的位置。十分注重课程带头人的选拔,把真正具有带头能力或具有带头人潜质的教授确定为精品课程带头人。学院制定了《课程带头人选拔条例》,明确规定课程带头人的条件与职责。课程带头人的一般条件有:1)学术造诣深、理论基础雄厚、专业基础扎实,实践经验丰富,学术思想活跃,教学科研成果卓著;2)治学态度严谨,尤其能起到设计、组织和指导课程建设的作用;3)有较强的教学管理和组织领导能力;4)学术民主,具有团结协作精神。学院对每门课程遴选本校编制内、具有教授职称的专职教师担任课程带头人,且要求近3年主讲该门课程不少于2轮。保证课程带头人有足够的时间和精力投入精品课程建设。同时,学院采取措施,千方百计提高课程带头人的教学水平和学术水平。
2、改善队伍结构,注重知识交叉
所谓精品课程,是因为有优秀教师的参与才可以称为精品课程。纯粹的、不依赖好的教师的精品课程是不存在的[1]。教师是精品课程建设的主体,是推进现代教学的主导者,承担着课程建设的主要任务。精品课程师资队伍的构成方面,在组织分工上,要考虑教学梯队组成的合理性;在年龄结构上,符合增长型结构,以学术带头人为龙头,以中青年教师为主体;在学历结构上,要求整体学历高;在知识结构上,要求知识的互补性[2]。
历年来,学院坚持采用引进高层次专门人才的方式,改善精品课程师资队伍的学历和学缘结构。现已引进多名留学回国博士作为各门课程的带头人、主讲教师或特聘教授,师资队伍不断壮大,课程的国际化水平也有了提高。积极吸收外校毕业生补充师资,把好进口关,力避近亲繁殖,打破知识固化。师资队伍中学科背景多元化,涉及诸如生物化学与分子生物学、遗传学、临床医学、医学检验、临床检验诊断学、微生物学等领域。知识的交叉、互补与融合,有利于多学科知识结构的建立及本学科的横向延伸发展,有利于队伍在合理性结构的基础上发挥团结协作、甘于奉献的精神,完成课程建设。
3、制订前瞻性计划,实现个性化培养
教师素养和能力的高低,直接决定着精品课程建设的效果。其中,青年教师的素养和能力更是关系精品课程可持续发展的首要问题[3]。多年来,学院十分关注青年教师的成长,委以重任,给青年教师提供空间搭建舞台,形成一支高素质、高学历、热爱教学与科研的青年师资梯队。学院坚持根据青年教师的特点与特长,通过制定个性化的培养方案,使青年教师各有专长,教师中有在专业英语方面取得很大发展的,有在教学方面独挡一面的,也有在科研方面迅速冒尖的,使他们成长为本学科的中坚力量。注重青年教师在学历方面的培养,鼓励和推荐中青年教师进一步攻读博士学位,目前全部青年教师都具有硕士及以上学历;注重青年教师教学能力方面的全方位培养,通过以老带新、集体备课、督导听课、观摩教学和技能比赛等制度和方式,迅速提高青年教师的教学能力和教学水平;鼓励青年教师进行教学改革和教学研究,树立教学改革和教学研究必须为教学服务的观念,反思教学中的现象和规律,开阔视野,为创建精品课程奠定基础。树立开放式教师培训观念,制定计划,创造条件,安排青年教师以业务培训或访问学者的方式赴国内外大院名校进修深造,通过实践锻炼和联合培养,使年轻教师最先掌握本学科前沿知识、先进技术,迅速成长为精品课程建设的骨干力量。
4、提倡教学科研融合,培养创新型队伍
当今时代新知识不断涌现,科学技术日新月异。教师只有积极投身于科学研究,才能跟踪科技前沿的发展,不断更新自己的知识体系,把在科技创新中获取的知识融入课程体系和教学之中,运用科技创新思维指导和培养学生提出问题、解决问题的本领。学院坚持提倡教学与科研融合,教学与科研并重,培养创新型师资队伍。通过考核机制、激励机制等制度杠杆,让教师把握好投身教学与科研工作的最佳平衡点。学院营建良好的科研平台,让每位教师都顺利加入到自己感兴趣的课题小组之中;通过组建科研团队,凝练了与学科建设及课程建设相关的科研方向;支持教师申报各类课题,从事科学研究,使教学活动与科学研究两相促进、相得益彰。目前每位教师具有自己稳定的研究方向和充足的科研经费,使得每位教师在积极投身精品课程建设的同时,卸下了无力兼顾科研的现实性后顾之忧,以更高的热情投入到精品课程建设。同时,科学研究反过来也可以更加充实教学内容,提高课堂教学质量,为研究型教学奠定坚实基础。
5、依托教学与学科平台,加强交流与合作
学院着力通过构筑学科平台、承担学术课题、教改课题、主办国际性与全国性会议,来加强学术交流,提高学院的科研实力和影响力,同时也开阔教师眼界,及时了解学术发展的最新成果,并使他们有机会结识某一领域的大师和专家,建立学术联系。近几年,学院的科研业绩、教改成果屡创新高;学院已经陆续建成重中之重重点学科,若干重点实验室、学科性研究所,获批国家级特色专业、省部级教学团队、创新团队等称号;学院已经连续三年主办三届国际线粒体生物医学学术会议,取得了一定的国际影响力。学院鼓励教师参加各级各类学术组织、学术团体,并积极发挥作用;鼓励教师参加各类学术交流会议,尤其是精品课程建设方面的研讨会议,注意借鉴一流大学精品课程的建设经验,加强与各精品课程建设团队的合作和联系 ,推进本门精品课程建设质量的提高。
四、精品课程师资队伍建设的几点思考
1、建章立制,以课程建设带动师资队伍的整体提升
精品课程建设给师资队伍提供了宝贵的发展机遇,有利于集聚优秀教师资源形成和谐、富于向心力、互补互动的教学、学术团队,有利于吸引更多、更合适的高层次人才的加盟,有利于形成人才优质引进、优质培养的良性运作。因此,应该从精品课程建设的内涵要求出发,充分尊重师资队伍价值追求、理想目标,充分重视师资个体在精品课程建设中的贡献度,加强制度建设。按照“学术权力和行政权力合理配置、教学和科研相结合、团队建设与教学建设相结合、规范管理与改革创新相统一”的原则,完善激励制度,完善考核监督制度,提高行政部门的服务意识和服务效率,通过精品课程教学团队的规范建设、能力建设和文化建设,开创师资队伍建设工作的新局面。
2、树立共同体意识,实现课程与师资的共同成长
精品课程的创建和可持续发展,有赖于课程组全体成员的共同努力与付出。课程组全体成员树立一种荣辱与共的共同体意识至关重要。课程带头人树立共同体意识,能在对课程建设重点做好“顶层设计”的同时,与全体成员共同努力,提高课程建设质量,而不只是高高在上的指挥者。课程组主干教师树立共同体意识,有助于在教师专业的多样化、学缘结构的多样化、教学风格的多样化基础上,实现积极高效的效能整合。精品课程的建成与发展过程,也是师资队伍进步、成长与可持续发展的过程。
3、注重基础与实践的结合,造就双师型师资队伍
随着以蛋白质组学、基因组学为标志的“组学”时代的来临,新技术、新思维被不断引入医学领域,人才培养模式也发生了变化。传统的医学检验、生物科学类专业,必须要顺应以组学技术和转化医学为先导观念的当代医学人才培养要求,实现造就复合型人才的总目标[4]。同样的,作为医学检验、生物科学领域精品课程的师资队伍建设,也应该走顺应组学技术和转化医学理念的新路,塑造“双师型”教学人才,注重教师的基础知识与临床技能的结合,强调医理工多方向的融合。温州医学院检验医学院一直实施的“院系合一”教育管理模式,很好地对教学资源、师资队伍进行了重组利用,促进了理论知识与实践经验相结合,完善了教师的知识结构,专业骨干教师都成为了“双师型”教学人才,为成功申报精品课程储备了优质的师资资源。这一师资知识结构的优化模式,对于精品课程的师资队伍建设,仍然具有深刻的借鉴意义。
参考文献:
[1]王伟廉.高等学校课程研究导论 [m].广州:广东高等教育出版社,2008,181
[2]徐亮等.关于精品课程建设工作的探索与思考 [j].西北医学教育2008(6):1084-1085
[3]芮继刚.建设高水平教师队伍,做好青年教师培养工作 [j].中国高等医学教育,2009
(12):67-68