生物技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)創(chuàng)新思考

時(shí)間:2022-06-30 04:48:07

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生物技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)創(chuàng)新思考

摘要:針對(duì)生物技術(shù)基礎(chǔ)課程課堂教學(xué)中存在的問題,創(chuàng)新探討了多種教學(xué)模式,包括凝練、調(diào)整并優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,引入討論式、啟發(fā)式教學(xué)方法,采納多元化及前沿探索式教授方式、幫助拓展學(xué)生課外學(xué)習(xí)資源及能力等。使生物技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容更豐富、形式更生動(dòng),成為學(xué)生認(rèn)可與歡迎的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一。

關(guān)鍵詞:生物技術(shù)基礎(chǔ);教學(xué)內(nèi)容;啟發(fā)式教學(xué);前沿探索

生物技術(shù)基礎(chǔ)是一門具有基礎(chǔ)和通論性質(zhì)的專業(yè)核心課程,旨在幫助學(xué)生把握生物技術(shù)的全貌和普遍規(guī)律性的知識(shí)。生物技術(shù)基礎(chǔ)涉及把握眾多知識(shí)面,與后續(xù)“生物化學(xué)、分子生物學(xué)、基因工程、微生物學(xué)”等課程相互重疊。介紹深刻改變?nèi)祟愥t(yī)療衛(wèi)生,農(nóng)業(yè)、人口、環(huán)境和食品狀況的生物技術(shù)基礎(chǔ)理論,包括轉(zhuǎn)基因技術(shù)、克隆技術(shù),生物信息技術(shù)、酶與發(fā)酵工程,干細(xì)胞組織工程技術(shù)、基因組和蛋白質(zhì)學(xué)技術(shù),生物芯片技術(shù)、高通量篩選技術(shù)等尖端技術(shù),此外還引入現(xiàn)代尖端和新興領(lǐng)域的生物技術(shù)應(yīng)用及引發(fā)的變革,并審慎地選擇了生物技術(shù)爭議性領(lǐng)域內(nèi)容熱門話題和實(shí)例剖析,引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生體會(huì)學(xué)習(xí)經(jīng)典與新潮生物技術(shù)的熱情。本課程培養(yǎng)目標(biāo)在于,通過本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生具備以下素質(zhì)、技能、知識(shí)和能力:1.生物技術(shù)研究領(lǐng)域的重大理論和基本原理;2.生物技術(shù)研究領(lǐng)域的重要技術(shù)原理和方法;3.生物技術(shù)研究領(lǐng)域的專業(yè)英語與外文閱讀。因此如何在有限課時(shí)內(nèi)做到高屋建瓴式講解,讓學(xué)生能提綱挈領(lǐng)領(lǐng)悟生物技術(shù)核心基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn),為授課教師提出了較高要求。本文作者大多為生物技術(shù)領(lǐng)域教學(xué)科研的一線工作者,通過多年教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)該課程教學(xué)存在著以下問題:1.教授程度的深淺難以把握準(zhǔn)確,需要考量如何與高中知識(shí)有機(jī)銜接,同時(shí)避免與后續(xù)專業(yè)課程(分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)等)太多重疊;2.由于課程延續(xù)傳統(tǒng)教學(xué)方法,以講授理論知識(shí)為主,對(duì)最新生物技術(shù)前沿的了解不足,導(dǎo)致學(xué)生參與度不高、學(xué)習(xí)積極性較弱;3.課時(shí)數(shù)相對(duì)偏少,但內(nèi)容繁多瑣碎,需對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行選擇性精簡、凝練與優(yōu)化;4.課堂教學(xué)存在教學(xué)方式單一、科研探索性知識(shí)較少、師生交流互動(dòng)不足等一系列問題,忽視培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神培養(yǎng),對(duì)生物技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)中如何發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的了解度不夠;5.課程考核方式過于簡單,缺乏多元化的考核形式,導(dǎo)致學(xué)生一切為了考試,學(xué)習(xí)為了做題,影響了生物技術(shù)基礎(chǔ)(雙語)課程教學(xué)效果?;诖?,我們通過凝練、調(diào)整并優(yōu)化生物技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容,結(jié)合重要知識(shí)點(diǎn)的提出、爭論、論證、完善歷程,引入討論式教學(xué),啟發(fā)學(xué)生深刻領(lǐng)悟該知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)涵和外延;此外,作者還采納多元化教授及前沿探索式的教改思路,創(chuàng)新生物技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)模式,提高學(xué)生的專業(yè)積極性和學(xué)習(xí)效果,為生物技術(shù)基礎(chǔ)的課程改革提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。從以下幾方面做一下介紹。

一、凝練、調(diào)整并優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

(一)與高中階段已有生物知識(shí)有機(jī)銜接。學(xué)生在高中階段已經(jīng)學(xué)習(xí)過一些生物學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí),生物技術(shù)基礎(chǔ)是生物技術(shù)專業(yè)的入門課程,如何將中學(xué)知識(shí)和大學(xué)知識(shí)有機(jī)的銜接起來并循序漸進(jìn)非常重要。對(duì)于學(xué)生而言,如細(xì)胞結(jié)構(gòu)、核酸結(jié)構(gòu)、遺傳定律等基礎(chǔ)知識(shí)均已非常熟悉,所以在課程中對(duì)于這些已經(jīng)學(xué)習(xí)過的基礎(chǔ)知識(shí)不做過細(xì)講解,而僅對(duì)某些關(guān)鍵名詞(如生物技術(shù)的類型、基因和基因組、重組DNA技術(shù)、DNA指紋圖譜)內(nèi)涵和外延加以講述,然后讓學(xué)生結(jié)合教材進(jìn)行課后自學(xué)(如微生物產(chǎn)品、生物修復(fù)、生物技術(shù)監(jiān)管等),并在課后查閱相關(guān)資料及研究進(jìn)展(如CRISPR-CAS9基因編輯技術(shù)),在考試題目中適當(dāng)加入基礎(chǔ)知識(shí)的考點(diǎn),以保證學(xué)生有較好的自學(xué)效果。(二)與大學(xué)階段后續(xù)專業(yè)課程協(xié)調(diào)。生物技術(shù)基礎(chǔ)是一門具有基礎(chǔ)和通論性質(zhì)的課程,它的任務(wù)是幫助學(xué)生了解生物技術(shù)的全貌和獲得普遍規(guī)律性的知識(shí)。生物技術(shù)基礎(chǔ)涉及的知識(shí)面非常廣泛,與后續(xù)授課多門專業(yè)課如分子生物學(xué)、發(fā)酵工程等課程相互重疊、滲透、聯(lián)系。專業(yè)基礎(chǔ)課涉及面廣,很難做到面面俱到的講解,因而需要根據(jù)學(xué)科專業(yè)的設(shè)置、后續(xù)專業(yè)課程的重點(diǎn),對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理濃縮和凝練,聚焦于基礎(chǔ)性、通識(shí)性知識(shí)點(diǎn)的闡釋(如PCR基本原理及步驟、基因組基本組分),避免不必要的細(xì)節(jié)講解(如PCR具體條件、基因組具體組件和功能)。盡量把詳盡的論述留給后續(xù)的課程。在確定生物技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容時(shí),處理好學(xué)科課程整體與局部的關(guān)系,將各門課程放在一起全盤考慮,做到既不疏漏關(guān)鍵,也不過分重疊。

二、引入討論式、啟發(fā)式教學(xué)方法

(一)啟發(fā)式的關(guān)鍵技術(shù)教學(xué)。根據(jù)生物技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)大綱,教師在備課時(shí)首先設(shè)計(jì)成一系列啟發(fā)性問題,讓學(xué)生在課堂上帶著問題聽講(如遺傳學(xué)三大定律在什么背景下誕生?提出和發(fā)展經(jīng)歷了什么歷程?),通過引導(dǎo)學(xué)生思考、回答、點(diǎn)評(píng),然后將這些問題由淺入深逐步地展開,將教學(xué)內(nèi)容融入到問答之中,使學(xué)生帶著問題思考、學(xué)習(xí)(如孟德爾遺傳學(xué)定律如何提出、修正、完善),從而有條理的、系統(tǒng)的理解吃透教學(xué)內(nèi)容(遺傳學(xué)三大定律的科學(xué)內(nèi)涵及劃時(shí)代意義)。(二)討論式的核心理論探究。討論式教學(xué)注重師生互動(dòng),是學(xué)生在教師指導(dǎo)下就某個(gè)知識(shí)點(diǎn)交換看法、互相啟發(fā)從而獲取知識(shí)的一種教學(xué)方法。在生物技術(shù)基礎(chǔ)課堂中經(jīng)常穿插討論,尤其是針對(duì)最新的技術(shù)手段的原理和應(yīng)用(如基因指紋圖譜用于法醫(yī)學(xué)鑒定),學(xué)生們具有濃厚興趣,這對(duì)于活躍學(xué)生思維、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)積極主動(dòng)性、提高學(xué)生的分析、思考、表達(dá)等各方面能力大有裨益,比如如何利用植物組織培養(yǎng)繁育名貴白茶和蘭花。在課堂上對(duì)一些存在質(zhì)疑的問題,引導(dǎo)學(xué)生討論,達(dá)到以疑解惑的目的,使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通。

三、采用學(xué)生專題展示、師生互動(dòng)式授課方式

(一)學(xué)生專題展示及答辯。生物技術(shù)基礎(chǔ)既有經(jīng)典傳統(tǒng)知識(shí),又有前沿技術(shù)介紹,在學(xué)習(xí)過程中需要引入生動(dòng)活潑的教學(xué)形式。教師可以按不同的教學(xué)知識(shí)點(diǎn),精心安排多個(gè)專題,設(shè)置演講主題(如耐藥性細(xì)菌的出現(xiàn)及機(jī)制、環(huán)境污染治理的生物技術(shù)),把學(xué)生的興趣迅速轉(zhuǎn)移到學(xué)習(xí)上來,使學(xué)生產(chǎn)生高昂興趣和精神振奮的心理狀態(tài),情不自禁地進(jìn)入到教學(xué)之中。通過多媒體課件的展示,用直觀動(dòng)態(tài)的畫面、豐富逼真的色彩、加深了學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解,把枯燥抽象的問題具體化,把看不見摸不著的問題趣味化,通過演講活動(dòng)激發(fā)大家對(duì)生物技術(shù)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)興趣。通過演講,學(xué)生們既能了解學(xué)科前沿、開闊眼界,又鍛煉了學(xué)生查閱文獻(xiàn)、分析綜合知識(shí)、制作PPT幻燈片,以及臨場講演的能力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。以“微生物細(xì)胞”知識(shí)點(diǎn)為例,由于同學(xué)們幾乎沒有接觸微生物實(shí)驗(yàn),對(duì)這種細(xì)胞尺度在微米的生物體活動(dòng)缺乏直觀認(rèn)識(shí),為此我們制作了“細(xì)胞內(nèi)正在發(fā)生的故事”的教輔材料,結(jié)合哈佛大學(xué)的3D圖片,以及“細(xì)胞內(nèi)正在發(fā)生什么”的小視頻,為同學(xué)們進(jìn)行了導(dǎo)論性質(zhì)的微生物細(xì)胞介紹,加深了同學(xué)們對(duì)細(xì)胞組成、細(xì)胞外壁成分、真核細(xì)胞器、能量代謝、新陳代謝等生命事件的領(lǐng)悟,為后續(xù)知識(shí)點(diǎn)如“微生物基因工程”“微生物育種”“微生物代謝工程”“微生物發(fā)酵工程”等奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。(二)師生課堂內(nèi)外互動(dòng)。當(dāng)前的大學(xué)生都是95后青年,標(biāo)新立異,思維活躍,如何在課堂上讓他們對(duì)講授內(nèi)容產(chǎn)生興趣需要技巧和耐心。如我們?cè)谡n間引入“你細(xì)胞內(nèi)正在發(fā)生的事(哈佛3D動(dòng)畫小視頻)”、“芝士就是力量!自制馬蘇里拉奶酪”、“有一種超級(jí)細(xì)菌,聽上去真的很可怕”來引發(fā)同學(xué)興趣。任課教師要和學(xué)生互動(dòng),除了要有和藹可親的教學(xué)態(tài)度,課下也將與學(xué)生多交流,我們?cè)谡n后也與同學(xué)積極溝通,為他們對(duì)生物技術(shù)就業(yè)、考博出國等出謀劃策,構(gòu)建和諧的師生關(guān)系。教師應(yīng)從專業(yè)角度出發(fā),為生物技術(shù)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)提供有效的指導(dǎo)和幫助。

四、拓展學(xué)生主動(dòng)拓展及課外學(xué)習(xí)能力

生物學(xué)精品課程網(wǎng)站推介。生物技術(shù)基礎(chǔ)理論大多來源于實(shí)驗(yàn),因此為了更好捋清來龍去脈,僅僅靠有限的課堂講授是不夠的,需要在課外多實(shí)踐多思考。多個(gè)生物學(xué)精品課程網(wǎng)站是全開放式的,如opencourses。教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行推薦,引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)興趣選擇性地學(xué)習(xí)。另外和生物學(xué)相關(guān)的專業(yè)網(wǎng)站很多,比如NCBI、丁香園、小木蟲、生物通等網(wǎng)站,學(xué)生能找到自己感興趣的內(nèi)容。學(xué)生查找文獻(xiàn)的需求還不突出,有時(shí)還有死摳教材的陋習(xí),為盡快轉(zhuǎn)變學(xué)生的思維方式和學(xué)習(xí)習(xí)慣,開闊專業(yè)視野、跟蹤最新文獻(xiàn)、掌握查找專業(yè)文獻(xiàn)的能力顯得非常重要。我們?cè)谡n間向?qū)W生們?cè)敿?xì)介紹江南大學(xué)圖書館檢索系統(tǒng),包括圖書、期刊、報(bào)紙、專利、學(xué)位論文、標(biāo)準(zhǔn)、外文文章等;以及英文網(wǎng)站國立生物技術(shù)信息中心NCBI的內(nèi)容,包括基因、基因組、蛋白、文獻(xiàn)等,針對(duì)當(dāng)時(shí)全球研究熱點(diǎn),輸入不同檢索關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索,尋找全世界范圍內(nèi)的研究論文和結(jié)果,激發(fā)了同學(xué)們探索生物技術(shù)未知領(lǐng)域的激情,也為他們以后查閱文章提供了便捷途徑。具體如下:綜合型數(shù)據(jù)庫NCBI,這也是包括生物技術(shù)在內(nèi)的生物類及醫(yī)學(xué)類專業(yè)學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)和研究的重要數(shù)據(jù)庫,同時(shí)也是生物技術(shù)基礎(chǔ)課多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的來源,里面囊括了全核苷酸數(shù)據(jù)庫、蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫、基因組數(shù)據(jù)庫、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫、三維結(jié)構(gòu)域數(shù)據(jù)庫、UniGene數(shù)據(jù)庫、Pub-ChemCompound數(shù)據(jù)庫、癌癥染色體數(shù)據(jù)庫、探針數(shù)據(jù)庫等,更重要的是有各類期刊數(shù)據(jù)庫。課堂上我們會(huì)抽出五分鐘左右時(shí)間,對(duì)課堂知識(shí)點(diǎn)在PubMed做最新研究進(jìn)展的檢索,而且在期末歸納總結(jié)時(shí),同樣會(huì)對(duì)該領(lǐng)域的最新發(fā)展做第二次檢索,對(duì)研究中涉及的關(guān)鍵生物技術(shù)做介紹,一方面將碎片化的知識(shí)點(diǎn)通過研究論文的形式串聯(lián)起來,讓還未接觸實(shí)驗(yàn)的同學(xué)們有一個(gè)形象而具體的認(rèn)知,另外一方面,我們拓展了同學(xué)們主動(dòng)學(xué)習(xí)能力。

五、開拓學(xué)生在生物技術(shù)領(lǐng)域的國際視野

生物技術(shù)領(lǐng)域是個(gè)全球研究者合作與互動(dòng)頻繁的領(lǐng)域,這需要同學(xué)們放眼世界,了解國際上同行在做什么有助于本課程教學(xué)。首先我們強(qiáng)化雙語教學(xué),聚焦生物技術(shù)領(lǐng)域中“基因克隆、細(xì)胞工程、酶技術(shù)、工業(yè)發(fā)酵”四大領(lǐng)域的近千個(gè)關(guān)鍵的專業(yè)英文詞匯,涉及生物技術(shù)基本理論和主要技術(shù),使學(xué)生掌握具備深入閱讀外文文獻(xiàn)的能力。其次,我們邀請(qǐng)了國際著名專家,針對(duì)課程中重要知識(shí)點(diǎn)為同學(xué)們開展專題講座,以下以“醫(yī)學(xué)生物技術(shù)”章節(jié)為例加以介紹。包括超級(jí)細(xì)菌在內(nèi)的耐藥性細(xì)菌的出現(xiàn)為人類健康帶來了巨大隱患,如果防控耐藥性細(xì)菌也是國際研究熱點(diǎn),加深同學(xué)們對(duì)這一熱點(diǎn)的了解,我們邀請(qǐng)了哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬麻省總醫(yī)院光醫(yī)學(xué)中心助理教授戴天紅做了專題學(xué)術(shù)報(bào)告。近年來戴教授先后主持了美國國家健康研究院,美國國防部(DoD)等基金課題10余項(xiàng),發(fā)表科技期刊論文80余篇,研究成果先后在美國國防部五角大樓頻道、美國科技日?qǐng)?bào)、美國微生物現(xiàn)狀、麻省總醫(yī)院《先驅(qū)雜志》等媒體上專題報(bào)道。戴教授結(jié)合他在光醫(yī)學(xué)治療感染性疾病領(lǐng)域開展的多年系統(tǒng)深入研究,特別是在運(yùn)用藍(lán)光治療感染性疾病方面的研究經(jīng)歷,對(duì)耐藥性細(xì)菌的來龍去脈(包括產(chǎn)生、進(jìn)化、傳播、控制)做了深入淺出的介紹,受到了廣大同學(xué)們的熱烈歡迎。同學(xué)們踴躍提問,對(duì)醫(yī)學(xué)生物技術(shù)產(chǎn)生了濃厚興趣。

六、積極在課堂外檢驗(yàn)并強(qiáng)化課堂上知識(shí)點(diǎn)

室外教學(xué)是讓學(xué)生走出課堂,走出校園,到自然界觀察學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)。我校位于長廣溪濕地公園附近,校內(nèi)也有生機(jī)盎然的小蠡湖,各類動(dòng)植物及微生物資源豐富,對(duì)于學(xué)習(xí)生物技術(shù)基礎(chǔ)課程的環(huán)境保護(hù)和生態(tài)學(xué)這兩部分內(nèi)容得天獨(dú)厚。引導(dǎo)學(xué)生深入小蠡湖湖邊和長廣溪濕地公園,邊觀察、邊學(xué)習(xí)、邊記錄,達(dá)到對(duì)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)學(xué)的了解,在大腦中形成對(duì)生物多樣性的感性認(rèn)識(shí),增強(qiáng)學(xué)生記憶效果,拓展學(xué)生的知識(shí)視野。為加深對(duì)“發(fā)酵工程”(我校的傳統(tǒng)優(yōu)勢學(xué)科)知識(shí)點(diǎn)的理解,我們?cè)谡n后也積極組織同學(xué)參觀糧食發(fā)酵工藝與技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室的發(fā)酵中試車間,對(duì)啤酒及黃酒釀造中的微生物及大致工藝做了現(xiàn)場介紹;為增強(qiáng)同學(xué)們對(duì)“微生物的應(yīng)用”知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí),還組織同學(xué)們參觀食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、教育部食品安全國際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。此外,我們還積極解答同學(xué)們?cè)谡n外碰到的生物技術(shù)方面的疑問,如有同學(xué)在學(xué)校附近濕地公園發(fā)現(xiàn)葉片上類似“痘痘”的東西,不清楚是果實(shí)還是病害,我們引導(dǎo)他利用課堂上講授的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行探究,通過文獻(xiàn)查閱、表型比對(duì)、環(huán)境分析,最終判斷為一種植物病毒,并對(duì)后續(xù)通過病毒培養(yǎng)、特異性基因鑒定給予了建議,這也是同學(xué)們第一次運(yùn)用諸多生物學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行學(xué)術(shù)探究,也是首次把所學(xué)付諸于實(shí)踐的嘗試,同學(xué)們興致盎然。在探索的過程中,同學(xué)們強(qiáng)化了對(duì)“植物培養(yǎng)”“植物病毒”“植物抗病”“脅迫與應(yīng)激”多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用。這些多姿多彩的現(xiàn)場學(xué)習(xí)活動(dòng)大大激發(fā)了同學(xué)們對(duì)生物技術(shù)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)熱情。

總之,我們通過一系列生物技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)方式創(chuàng)新和探索,著力于激發(fā)學(xué)生對(duì)生物技術(shù)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)質(zhì)量,增強(qiáng)學(xué)生后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)能力和專業(yè)英語能力,達(dá)到全面提高學(xué)生綜合素質(zhì)的課程目的。并力圖通過大量調(diào)研并結(jié)合實(shí)際,嘗試引入多種教學(xué)方法,包括室外教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等。通過本教學(xué)改革實(shí)踐,使生物技術(shù)基礎(chǔ)課堂的教學(xué)內(nèi)容更豐富、形式更生動(dòng),成為學(xué)生認(rèn)可與歡迎的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一,努力提升生物技術(shù)基礎(chǔ)課教學(xué)質(zhì)量。

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作者:胡曉清 王小元 徐美娟 饒志明 管政兵 李志超 單位:江南大學(xué)