林業(yè)院校《生物學(xué)前沿專題》進(jìn)展課程的教學(xué)初探

施大偉， 梁霏霏， 何 梅， 謝寅峰， 徐 鳴

(南京林業(yè)大學(xué) 生物與環(huán)境學(xué)院， 南京 210037)

林業(yè)院?！渡飳W(xué)前沿專題》進(jìn)展課程的教學(xué)初探

施大偉， 梁霏霏， 何 梅， 謝寅峰， 徐 鳴

(南京林業(yè)大學(xué) 生物與環(huán)境學(xué)院， 南京 210037)

摘要《生物學(xué)前沿專題》是一門以開闊學(xué)生視野，形成初步科研創(chuàng)新能力為目的的本科生課程，為本科生了解生物學(xué)前沿領(lǐng)域的主要動向及發(fā)展趨勢開辟了窗口。從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式和考核方法等三方面對該課程的教學(xué)方法進(jìn)行了探索，初步形成了具有林業(yè)院校特色的生物學(xué)進(jìn)展課程本科生教學(xué)方法體系。

關(guān)鍵詞林業(yè)院校；生物學(xué)前沿專題；教學(xué)探索；創(chuàng)新能力

21世紀(jì)被稱為“生命科學(xué)世紀(jì)”。近些年來，隨著生命科學(xué)的飛速發(fā)展，生物科學(xué)的理論知識、研究方法以及技術(shù)手段日新月異，呈現(xiàn)出高度綜合化的發(fā)展趨勢。因此，為了使學(xué)生及時了解生物學(xué)的最新進(jìn)展和成就，有必要開設(shè)一些相關(guān)的進(jìn)展課程。目前，生物學(xué)進(jìn)展課程一般主要面向研究生，如對研究生開設(shè)的《植物分子生物學(xué)進(jìn)展》，而面向本科生開設(shè)的進(jìn)展課程卻較少[1]。本科生的培養(yǎng)在生物學(xué)專業(yè)綜合創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)中占有越來越重要的地位。因此，以南京林業(yè)大學(xué)為例，從2008級學(xué)生開始，面向生物科學(xué)和生物技術(shù)兩個專業(yè)開設(shè)《生物學(xué)前沿專題》課程，已逐漸成為這兩個專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一。該課程是在本科生學(xué)過一些專業(yè)課程基礎(chǔ)之上開設(shè)的課程。生物學(xué)研究發(fā)展迅速，對于試驗基礎(chǔ)薄弱的本科生來說，較難理解里面抽象的概念，以及很多的新方法和理論。在該課程的教學(xué)實踐中，我們對內(nèi)容和教學(xué)方法做了一些探索，努力激發(fā)學(xué)生的知識興趣以及培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力。

1教學(xué)內(nèi)容

1.1以生物學(xué)最新進(jìn)展為內(nèi)容，開拓學(xué)生的視野

作為進(jìn)展課程，應(yīng)更緊密地追蹤生物學(xué)研究的國際最新進(jìn)展，從而達(dá)到使本科生開闊視野，形成初步科研創(chuàng)新能力的目的。因此本課程并不像其他專業(yè)基礎(chǔ)課程有固定的教材或講義，這也增加了教學(xué)內(nèi)容選擇的難度。生物科學(xué)和生物技術(shù)兩專業(yè)的本科生，經(jīng)過了一段較長時間的專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，大都已經(jīng)具有一定的生物學(xué)各學(xué)科的知識基礎(chǔ)。如果只講解生物學(xué)的基礎(chǔ)知識，學(xué)生的要求就無法滿足，這門進(jìn)展課程的意義也將會失去。因此，我們時刻關(guān)注生物學(xué)科國際研究的最新進(jìn)展，特別是國際知名刊物Science、Nature、Cell、PNAS等雜志發(fā)表的最新理論研究成果。我們根據(jù)這些成果總結(jié)出當(dāng)前生物學(xué)的研究熱點，然后設(shè)計課程內(nèi)容，將其按照學(xué)科門類分為植物學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)等幾個專題[2]。按照學(xué)科，選擇一些有代表性近幾年來在著名雜志發(fā)表的研究論文作為基本的課程內(nèi)容；接著再選擇和這方面研究相關(guān)的歷史上的重要論文，使學(xué)生了解這些研究的歷史。

1.2適當(dāng)介紹基礎(chǔ)知識，增強(qiáng)學(xué)生理解課程內(nèi)容的能力

基本的知識背景是理解最新研究進(jìn)展的前提。這些背景包括理論和技術(shù)知識兩個方面。理論知識不僅包括與論文研究相關(guān)的細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)等方面的知識，一些基本的生物學(xué)知識也是必需的。相關(guān)基礎(chǔ)知識學(xué)生如果不了解，論文的研究內(nèi)容就難以理解，相應(yīng)地閱讀速度自然會降低。所以，在講解具體內(nèi)容之前，我們會查找一些相關(guān)資料和書籍，如AnnualReview系列等權(quán)威雜志的相關(guān)綜述論文，為討論該課程提供必要的基礎(chǔ)知識。

技術(shù)的介紹上，由于本科生實驗基礎(chǔ)較弱，所以在講某一技術(shù)之前，先要詢問學(xué)生以前學(xué)習(xí)的相關(guān)課程中有無接觸過此技術(shù)。如接觸過，則主要介紹該技術(shù)的功能和用途，而對具體操作不做介紹；如無接觸，則還需詳細(xì)介紹該技術(shù)的背景和具體操作，使學(xué)生對該技術(shù)有個大致的了解。學(xué)生對這些技術(shù)的使用有了認(rèn)識，對研究者采用這樣技術(shù)手段的原因有了理解，同時這樣做也節(jié)省了時間。

2教學(xué)形式

2.1基礎(chǔ)知識以課堂講授為主

理論知識運(yùn)用傳統(tǒng)課堂教學(xué)的形式，讓學(xué)生在短時間內(nèi)掌握基礎(chǔ)知識，使他們對論文的理解與閱讀能力得以提高。介紹技術(shù)知識時，教師應(yīng)在課前做好充分準(zhǔn)備，盡量較為全面地講解相關(guān)內(nèi)容，便于學(xué)生理解。比如，在講解“聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)”時，由于大部分學(xué)生只略微了解，接觸并不多，因此我們盡可能完整系統(tǒng)地介紹相關(guān)理論知識，并且在課堂上播放包括這項技術(shù)全部操作過程的視頻，這樣就使學(xué)生對PCR有了更加直觀的認(rèn)識，印象也深刻。學(xué)生如能較好地掌握生物學(xué)相關(guān)的原理和技術(shù)，可為隨后的畢業(yè)論文設(shè)計以及可能從事的科研工作打好基礎(chǔ)。

我們在上述內(nèi)容的講授中，以啟發(fā)學(xué)生的興趣為主要目的。由淺入深，從研究現(xiàn)象的實際意義講到分子機(jī)理的內(nèi)容上。介紹研究內(nèi)容的同時，著重講解研究的思路。例如在講到“植物葉片衰老”相關(guān)研究內(nèi)容時，除了從衰老過程中的生理生化變化深入到其分子機(jī)制進(jìn)行講解之外，還介紹了用模式植物擬南芥研究的思路方法，讓他們了解那些研究者們是如何一步一步探索未知問題的，從而初步建立起科學(xué)研究的一般意識。

2.2專題或論文采用討論式教學(xué)

在進(jìn)行一些專題或研究論文的講解時，以學(xué)生參與課堂討論為主要手段。這門課程的特點是把科學(xué)研究的理念引入教學(xué)過程，有目的地使學(xué)生由書本走向?qū)嶋H。每次論文講解，會包含大量信息，但由于課堂時間有限，就要求學(xué)生在課外要做大量功課[3]。我們會選擇權(quán)威的、涉及當(dāng)前生物學(xué)研究的熱點問題的文章發(fā)給學(xué)生，要求課前準(zhǔn)備。另外，我們還讓學(xué)生充分利用圖書館和電子文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫等資源，查閱文獻(xiàn)資料，整理表達(dá)科研思路，了解學(xué)術(shù)的前沿動態(tài)，完成對問題的思考[4]。比如，以2015年獲得諾貝爾化學(xué)獎的研究成果“DNA修復(fù)”為題，學(xué)生平均每人查閱了10余篇相關(guān)論文，甚至有些學(xué)生通過Web of Science和Springlink等數(shù)據(jù)庫查閱了多篇外文文獻(xiàn)，這樣做既拓展了學(xué)生的知識面，又使其閱讀外文文獻(xiàn)的能力得以提高，讓他們學(xué)會初步運(yùn)用一些生物學(xué)的原理和方法來解決問題。

在課堂討論時，一方面教師可以解讀論文，學(xué)生對不明白的地方進(jìn)行提問，并展開討論，提高其動腦思考的能力。另一方面學(xué)生也可以講解論文，讓學(xué)生課前針對一個題目(如蛋白質(zhì)組和蛋白質(zhì)組學(xué))進(jìn)行準(zhǔn)備，查閱相關(guān)論文資料，對其總結(jié)，在課堂上進(jìn)行講解，之后老師和學(xué)生一起提問，并進(jìn)行討論[5]。由于學(xué)生大都沒有論文講解的經(jīng)驗，因此老師應(yīng)先做幾次示范，可以避免影響課堂講解和討論的效果。

2.3不同方向教師共同授課，突出專業(yè)特色

本課程主要是介紹生物學(xué)的一些較為前沿和熱點的研究進(jìn)展。生物學(xué)包含了多個研究方向，內(nèi)容也十分豐富，而每個教師僅對他的研究領(lǐng)域的最新前沿內(nèi)容較為熟悉，對其他方面的研究認(rèn)識有限，所以這門課程如果只靠一兩個老師講解，并不能達(dá)到開闊學(xué)生視野的目的[6]。 因此，我們邀請了近幾年來相關(guān)專業(yè)方向(如生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué))新入職的年輕老師共同參與到本課程的教學(xué)當(dāng)中，講解他們從事方向最新的研究成果和進(jìn)展，既拓展了學(xué)生的知識面，又對提高他們的授課水平有所幫助。除此之外，我們也會不定期地邀請本?；蛲庑?如中國科學(xué)院、北京林業(yè)大學(xué))的一些知名學(xué)者教授。他們在各自的研究領(lǐng)域均有優(yōu)異的科研成就，且非常愿意和學(xué)生分享自己研究小組正在進(jìn)行的前沿科研項目，給一些想繼續(xù)深造的同學(xué)提供了興趣。通過課程的學(xué)習(xí)，有些學(xué)生找到相關(guān)老師做進(jìn)一步交流，并且最終報考了他們的研究生。

目前，生物學(xué)中和植物有關(guān)的研究內(nèi)容大多都是和草本植物相關(guān)的，考慮到林業(yè)大學(xué)的專業(yè)多以林木為研究對象，在教學(xué)過程中應(yīng)突出林木及其相關(guān)內(nèi)容[7]。因此，我們在課程中盡量以林木為講述對象。比如，在講“基因組和基因組學(xué)”這個專題時，雖然草本植物模式植物擬南芥的相關(guān)文獻(xiàn)更多，有關(guān)基因組的數(shù)據(jù)庫信息更加完整和豐富，但在課堂講解時，我們是以木本植物模式植物楊樹為對象，介紹了木本植物基因組的相關(guān)基礎(chǔ)知識和最新研究進(jìn)展[8, 9]以及與擬南芥的區(qū)別， 擴(kuò)展了學(xué)生的知識面。

3考核方法

3.1解讀論文

進(jìn)展課程與其他專業(yè)課程不同，它沒有固定的教材或講義，內(nèi)容涵蓋面較廣且豐富，教學(xué)形式多樣，因此就決定了這門課程的考核方法必定和其他專業(yè)課程有所區(qū)別。由于本課程側(cè)重于介紹生物學(xué)的最新研究進(jìn)展，我們以考查學(xué)生解讀論文的能力為主要形式。一方面采用課堂討論的形式，每次課之前安排幾名學(xué)生就某一專題每個人準(zhǔn)備一篇近幾年發(fā)表的論文，認(rèn)真閱讀，在課堂上花一定的時間(10 min)講解此論文的研究背景、思路、取得的成果及意義，然后進(jìn)行討論，老師根據(jù)這位同學(xué)對這篇論文理解的程度以及其他同學(xué)的響應(yīng)情況綜合評價打分，作為平時成績評定的依據(jù)。比如，2015年的諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎授予了中國女科學(xué)家屠呦呦，是我國首個在自然科學(xué)領(lǐng)域獲得的諾貝爾獎，因此以她的獲獎成果“青蒿素”為主題讓學(xué)生準(zhǔn)備，要求每位同學(xué)需查閱至少1篇外文文獻(xiàn)，結(jié)合中文文獻(xiàn)進(jìn)行總結(jié)，并在課上給其他同學(xué)介紹，并談?wù)勛约簩@次獲獎的看法。這樣不僅增強(qiáng)了學(xué)生對文獻(xiàn)的思維能力，也可以鍛煉他們作科技報告的能力。另一方面采取傳統(tǒng)期末考試評定的方式，與專業(yè)課程進(jìn)行試卷考試不同，我們讓學(xué)生翻譯最新的與生物學(xué)有關(guān)的科技短文，根據(jù)學(xué)生翻譯的準(zhǔn)確度以及和原文的符合程度打分，可以提高學(xué)生外文論文的閱讀和理解能力。

3.2實驗設(shè)計

科研能力的提高是通過課題實驗的設(shè)計和實施來體現(xiàn)的，經(jīng)過課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠初步獨立設(shè)計實驗，且能完整描述實驗的整個過程[10]。在學(xué)期中期，結(jié)合自己感興趣的題目，我們會讓同學(xué)們設(shè)計實驗課題，內(nèi)容包括目的和意義、研究內(nèi)容和技術(shù)路線等。然后按照撰寫科研課題的要求進(jìn)行打分，給出考核分?jǐn)?shù)，記入總評成績當(dāng)中。比如，以“逆境對植物生理特性的影響”為主題，我們讓學(xué)生根據(jù)自己的理解，結(jié)合已經(jīng)掌握的實驗技能，選擇熟悉的植物品種和逆境條件，以及能夠反映問題的生理指標(biāo)，進(jìn)行一個項目課題的整體設(shè)計。在設(shè)計過程中，將學(xué)生分組，5～6人為1組，相互配合，各自有相應(yīng)的分工，根據(jù)國家自然科學(xué)基金申請書的格式進(jìn)行書寫，最終以組為單位提交一份相對完整詳細(xì)的計劃書。按照國家基金課題的要求進(jìn)行考核打分，并作為最后成績的一部分。學(xué)生自己進(jìn)行實驗設(shè)計，可以讓他們初步掌握進(jìn)行生物學(xué)研究的一般思路和方法，鞏固所學(xué)的知識，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，也鍛煉了他們的團(tuán)隊協(xié)作能力。

4結(jié)束語

通過近幾年的教學(xué)實踐，課程的教學(xué)方式受到了學(xué)生的普遍認(rèn)可和歡迎，使他們邏輯思維能力、語言表達(dá)能力、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力得以初步鍛煉和提高，這對于本科生人才的培養(yǎng)顯得十分重要。課程開設(shè)的時間并不算長，我們對該課程的教學(xué)內(nèi)容和形式進(jìn)行了初步探索，取得了一定進(jìn)展，但也存在一些問題。

與之類似的課程在此課程開設(shè)之前屬于研究生的課程范圍，因此在這門課的教學(xué)實踐中借鑒了研究生課程的教學(xué)內(nèi)容和形式，但在實際教學(xué)過程中，有些學(xué)生表示不太適應(yīng)，這就使得教學(xué)效果打折扣。在以后的教學(xué)實踐中，我們將進(jìn)一步探索，在借鑒的同時，更多地與本科生的教學(xué)方法相結(jié)合，努力形成一套適用于本科生的生物學(xué)進(jìn)展課程的教學(xué)內(nèi)容和方法。雖然也會邀請外校專家做專題交流，但目前本課程仍以本校教師為主，為了更好拓展學(xué)生的視野，應(yīng)增加教師國內(nèi)外交流的機(jī)會，更多地聘請國內(nèi)外一流的教授學(xué)者來授課，這樣不僅學(xué)生學(xué)到知識，教師也能從中學(xué)到先進(jìn)的技術(shù)和理論，并將其應(yīng)用到教學(xué)實踐中。另外，本進(jìn)展課程目前只面向生物科學(xué)和生物技術(shù)專業(yè)開設(shè)，并不在林業(yè)相關(guān)專業(yè)設(shè)置。生物學(xué)本身與林業(yè)密切相關(guān)，林業(yè)的發(fā)展離不開生物學(xué)研究。因此，為了突出林業(yè)院校特點，提高林業(yè)相關(guān)本科人才的培養(yǎng)質(zhì)量，應(yīng)在已經(jīng)具備生物學(xué)進(jìn)展課程教學(xué)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身特色，逐漸面向林業(yè)相關(guān)本科專業(yè)(如林學(xué)、森林培育等)開設(shè)此課程。

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Preliminary exploration on teaching of progress course “Frontier in Biology" in forestry universities

SHI Da-wei, LIANG Fei-fei, HE Mei, XIE Yin-feng, XU Ming

(College of Biology and the Environment, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China)

Abstract"Frontier in Biology" is an undergraduate course with the goal of opening students′ sights and shaping their innovative ability of research preliminarily. This course can be helpful for undergraduate to understand the main fields and developmental directions of biological frontier. Education methods were explored on teaching contents, education style, and assessment, and undergraduate teaching system of biological progress course was formed preliminarily with forestry universities characteristics.

Key wordsforestry universities; frontier in biology; teaching exploration; innovative ability

收稿日期：2015-08-04；修回日期：2015-10-27

基金項目：國家自然科學(xué)基金(31300572)；江蘇省高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項目(PAPD)；江蘇省大學(xué)生實踐創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目(201410298089X)

作者簡介：施大偉，博士，講師，主要從事植物生理學(xué)方面的教學(xué)和科研工作，E-mail:sdw1982@njfu.edu.cn。

中圖分類號G642.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼C

文章編號2095-1736(2016)03-0114-03

doi∶10.3969/j.issn.2095-1736.2016.03.114