非生物專業(yè)《生命科學(xué)導(dǎo)論》公選課的教學(xué)探索與實(shí)踐

張大為

(江蘇理工學(xué)院，江蘇 常州 213001)

生命科學(xué)是推動(dòng)21世紀(jì)自然科學(xué)發(fā)展與社會(huì)進(jìn)步的關(guān)鍵性學(xué)科。有位著名的教育學(xué)家名為蘇珊·霍克菲爾，曾經(jīng)擔(dān)任過(guò)麻省理工學(xué)院的校長(zhǎng)。在他的觀點(diǎn)里，在經(jīng)歷過(guò)工業(yè)革命之后下一場(chǎng)創(chuàng)新的革命將會(huì)是融合了生命科學(xué)、物理學(xué)科以及工程學(xué)等領(lǐng)域的融合性學(xué)科。從蘇珊·霍克菲爾德的話中我們不難理解，在當(dāng)前時(shí)代發(fā)展的大環(huán)境以及背景之下，現(xiàn)代生物學(xué)科已然成為了新世紀(jì)人們所真實(shí)追求和社會(huì)急需的應(yīng)用型人才之一，更是成為了整個(gè)通識(shí)教育的主體性內(nèi)容所在。

當(dāng)前，社會(huì)各領(lǐng)域都與生物科學(xué)密切相關(guān)。地球上出現(xiàn)的糧食短缺、人口膨脹、環(huán)境污染、能源匱乏等重大危機(jī)問(wèn)題，嚴(yán)重影響了社會(huì)發(fā)展與人類生活水平，社會(huì)需要普及生物科學(xué)知識(shí)。作為社會(huì)中具有較高知識(shí)水平的大學(xué)生，更應(yīng)該了解什么是生命，分清動(dòng)物、植物及微生物，從宏觀的生態(tài)系統(tǒng)、群落、種群，到微觀的組織、細(xì)胞、基因、遺傳、變異，能理解其基本的含義，正確地區(qū)分生物與非生物，這樣才能更好地利用和保護(hù)自然。所以，開(kāi)設(shè)生物專業(yè)的基礎(chǔ)課程，在非生物科學(xué)專業(yè)的大學(xué)生中，是十分重要和必要的，課程的開(kāi)設(shè)，將能充分提高大學(xué)生的綜合科學(xué)知識(shí)水平。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外知名高校紛紛開(kāi)設(shè)“現(xiàn)代生命科學(xué)導(dǎo)論”選修課[3]。筆者認(rèn)為，在高等院校中大力開(kāi)展生命科學(xué)課程好處有三：一是可以更好的為學(xué)生拓寬整個(gè)思路，全面激發(fā)學(xué)生的討論和創(chuàng)新欲望，從而能夠更好的讓現(xiàn)代人具備更好的生命科學(xué)素養(yǎng)；二是更可以促進(jìn)現(xiàn)有學(xué)科的的融合性和知識(shí)遷移性；三是在當(dāng)前我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)重要時(shí)期，培養(yǎng)具備相應(yīng)科學(xué)和技術(shù)素養(yǎng)的人才可以更好的成為復(fù)合型人才的基石，從而為我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)大量的應(yīng)用型人才。

事實(shí)上，筆者所在的江蘇理工學(xué)院就是這樣一所順應(yīng)時(shí)代發(fā)展具有鮮明特色的學(xué)校。早在二零一五年秋季的時(shí)候，學(xué)校內(nèi)就開(kāi)展了系統(tǒng)的生命科學(xué)導(dǎo)論課程。專門課程針對(duì)的是非生物專業(yè)的學(xué)生，包括了大量的理工科學(xué)生，同樣也有些文科學(xué)生參與其中。然而，正是由于大量各種各樣專業(yè)學(xué)生的參與使得整個(gè)教學(xué)內(nèi)容缺乏系統(tǒng)化，更是對(duì)于一些實(shí)際性的實(shí)驗(yàn)課程無(wú)法開(kāi)展。由此來(lái)看，如何在規(guī)定的學(xué)科課程中讓學(xué)生對(duì)于這門學(xué)科產(chǎn)生興趣，更好的完成教學(xué)任務(wù)是我們今后所要面對(duì)的一大重要課題。

一、教學(xué)內(nèi)容的改革

(一)通識(shí)教育，兼顧新穎性

系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，我們通常所說(shuō)的通識(shí)教育帶有三個(gè)特點(diǎn)：1廣泛性；2、非專業(yè)性；3、非功利性。這樣三個(gè)特點(diǎn)所組成的基礎(chǔ)知識(shí)以及技能教育也就構(gòu)成廣義上的通識(shí)教育。生物學(xué)知識(shí)正是授課對(duì)象的非專業(yè)知識(shí)教育的重要組成部分。在講授課程的過(guò)程中，由于本課程的內(nèi)容較多，許多知識(shí)較難理解，為了解決這些問(wèn)題，有效地進(jìn)行教學(xué)，形象地講解一些抽象的問(wèn)題，使學(xué)生易于理解，參閱了大量的國(guó)內(nèi)外相關(guān)的圖片、視頻等。例如，在講解多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)時(shí)，為了使學(xué)生易于理解，較好地理解這種體外合成DNA的方法，通過(guò)動(dòng)畫，形象地講解了這種方法的三種溫度的反應(yīng)作用。在教學(xué)過(guò)程中穿插講述生命科學(xué)領(lǐng)域有重大發(fā)現(xiàn)的人物故事，以增強(qiáng)課程內(nèi)容的表現(xiàn)力，吸引了學(xué)生的注意力，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)。如通過(guò)影像資料結(jié)合講述，介紹了達(dá)爾文的一生，向?qū)W生傳遞出一種信息，那就是達(dá)爾文之所以成功，是因?yàn)樗聊缬谧约焊信d趣的東西，即使在有退路的情況下，也不畏縮。

同時(shí)，注意吸取本學(xué)科前沿知識(shí)，每學(xué)年對(duì)內(nèi)容進(jìn)行更新，防止與學(xué)生在高中階段學(xué)習(xí)的生物學(xué)知識(shí)重復(fù)。比如：講授生物能源時(shí)，把利用M13噬菌體開(kāi)發(fā)的汽車電池介紹給學(xué)生；講授免疫時(shí)，把CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)及其與免疫研究的淵源介紹給學(xué)生；講授抗衰老研究時(shí)，將最新的一些研究，比如“吸血鬼”療法講述給學(xué)生。通過(guò)這些講述可以激發(fā)學(xué)生的科研熱情，提高其科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，學(xué)生們非常感興趣。

(二)因材施教，強(qiáng)調(diào)學(xué)科交叉

非生物學(xué)專業(yè)的學(xué)生雖然已經(jīng)選擇了一定的專業(yè)方向，但并不意味著固守狹隘的專業(yè)知識(shí)就能成為卓越的人才。因此，本課程在內(nèi)容的建設(shè)上充分考慮學(xué)科交叉的必要性與迫切性。通過(guò)對(duì)選課學(xué)生的學(xué)科進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，針對(duì)不同學(xué)科安排與其相應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，例如針對(duì)數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)和信息專業(yè)的學(xué)生，講述與其密切相關(guān)的生物信息學(xué)，使其認(rèn)識(shí)到自己所學(xué)也是可以和生命科學(xué)結(jié)合，用來(lái)解讀生物學(xué)及各種組學(xué)大數(shù)據(jù)，并能參與到藥物輔助設(shè)計(jì)中；針對(duì)物理專業(yè)的學(xué)生，講述生物物理的相關(guān)知識(shí)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理學(xué)的發(fā)展對(duì)于生命科學(xué)具有巨大的推動(dòng)作用。比如各種電子顯微鏡的發(fā)明推動(dòng)了人們對(duì)微觀世界和小分子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)；針對(duì)化學(xué)專業(yè)的學(xué)生，講述生物制藥的相關(guān)進(jìn)展，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到藥物開(kāi)發(fā)過(guò)程的艱辛，認(rèn)識(shí)一款創(chuàng)新藥的研發(fā)需要耗時(shí)十年時(shí)間、花費(fèi)十億美元(“雙十”定律)；以及針對(duì)人文專業(yè)的學(xué)生講述生物倫理的相關(guān)內(nèi)容，比如目前在世界各個(gè)實(shí)驗(yàn)室最為流行的CRISPR-Cas9技術(shù)基因編輯技術(shù)，能否用于人胚胎編輯的問(wèn)題。講述一些從非生命科學(xué)領(lǐng)域進(jìn)入生命科學(xué)領(lǐng)域，并取得成就的科學(xué)家的故事，比如量子物理學(xué)家埃爾溫·薛定諤(Erwin Schr·dinger)，對(duì)生命科學(xué)有著獨(dú)立的見(jiàn)解，其著有《生命是什么》影響并吸引了后世許多年輕人投身生命科學(xué)事業(yè)；比如提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的弗朗西斯·克里克(Francis Crick)，其最初是研究晶體結(jié)構(gòu)的物理學(xué)家，而后與詹姆斯·沃森(James Watson)合作，共同提出來(lái)具有劃時(shí)代意義的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，開(kāi)創(chuàng)了現(xiàn)代分子生物學(xué)。通過(guò)一系列學(xué)科交叉內(nèi)容的講述，讓學(xué)生突破專業(yè)束縛，打破根深蒂固的學(xué)科界限。讓非生物背景的學(xué)生了解到學(xué)科之間并沒(méi)有鮮明的界限，學(xué)科之間需要相互延續(xù)，相互融合，他們每一個(gè)人與生命科學(xué)都是密不可分的。

(三)引入熱點(diǎn)，精心設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)課件

授課時(shí)，為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并貼近生活，會(huì)選取時(shí)下的一些熱點(diǎn)問(wèn)題作為因子，導(dǎo)入主題。比如講免疫的時(shí)候，會(huì)以目前癌癥治療領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)“腫瘤免疫療法”為引子，通過(guò)播放短視頻，讓學(xué)生直觀的認(rèn)識(shí)到，免疫不僅是機(jī)體用來(lái)防御入侵的機(jī)制，也是機(jī)體用來(lái)清除體內(nèi)“壞分子”的機(jī)制，使其對(duì)免疫有一個(gè)更為全面的認(rèn)識(shí)。精心設(shè)計(jì)了“圖文聲”并茂的多媒體教學(xué)課件，并在課堂上結(jié)合內(nèi)容需要，適時(shí)播放一些優(yōu)秀科教紀(jì)錄片和電影，如美國(guó)公共電視網(wǎng)(PBS)、英國(guó)廣播公司(BBC)等國(guó)外知名媒體制作的《生命》、《自然》、《地平線》系列紀(jì)錄片。如在講述進(jìn)化論時(shí)，向?qū)W生放映關(guān)于達(dá)爾文的影片《造物弄人》，使學(xué)生對(duì)達(dá)爾文及其提出的進(jìn)化論有一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí)。這種電影式教學(xué)使學(xué)生直觀了解了人體內(nèi)的互動(dòng)關(guān)系，開(kāi)闊了學(xué)生的視野，激發(fā)了學(xué)生們對(duì)生命科學(xué)的熱愛(ài)，并使教學(xué)過(guò)程變得輕松快樂(lè)。

二、教學(xué)方法的的改革

作為一門公選課程來(lái)說(shuō)，首先要注重對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)進(jìn)行更好的培養(yǎng)。如今，社會(huì)在進(jìn)步，時(shí)代在發(fā)展，傳統(tǒng)的灌輸型教育模式，已然不能適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展需求。這樣就要求我們要進(jìn)一步探尋一種更適合當(dāng)代年輕人學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)的知識(shí)內(nèi)容和知識(shí)體系。筆者認(rèn)為，對(duì)于現(xiàn)今時(shí)代來(lái)說(shuō)，我們要打造一種以學(xué)生為主體的探究式和啟發(fā)式學(xué)習(xí)體系，學(xué)生為主體，教師為輔助，擁有極強(qiáng)的互動(dòng)性和融洽的課堂氛圍。作為一名現(xiàn)代生命科學(xué)教學(xué)者，我們應(yīng)當(dāng)不斷深入研究該學(xué)科內(nèi)容前沿的研究成果和研究動(dòng)態(tài)，努力為學(xué)生打造更為深化的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系。

(一)探究式教學(xué)

探究式教學(xué)，根本點(diǎn)就是發(fā)展學(xué)生，核心是思維訓(xùn)練，教師充分指導(dǎo)，通過(guò)教師的幫助，有效地提高學(xué)生在自主性、獨(dú)立性及創(chuàng)新性等方面的能力，學(xué)會(huì)妥善解決問(wèn)題的方法，使學(xué)生綜合素質(zhì)得以提高，為學(xué)生的發(fā)展奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。對(duì)一些熱點(diǎn)問(wèn)題，開(kāi)展專題討論。例如，教授生物技術(shù)內(nèi)容過(guò)程中，就轉(zhuǎn)基因的利與弊方面，讓不同組的學(xué)生，分別查閱資料，提出自己的觀點(diǎn)，上課中進(jìn)行答辯。這個(gè)過(guò)程中，給學(xué)生提供盡可能多的幫助，比如推薦書目，向?qū)W生多介紹一些相對(duì)比較知名的生物專業(yè)網(wǎng)站和帶有學(xué)術(shù)性質(zhì)的微信公眾號(hào)等等。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)吧，像是丁香園、小木蟲(chóng)、中國(guó)生物技術(shù)網(wǎng)以及生物探索等等內(nèi)容都是非常不錯(cuò)的專業(yè)性知識(shí)網(wǎng)站。不僅如此，我們還要積極引導(dǎo)學(xué)生自我探索的精神，全面培養(yǎng)他們實(shí)際動(dòng)手，分析和解決問(wèn)題的實(shí)際能力。

(二)啟發(fā)式教學(xué)

事實(shí)上，啟發(fā)式教育講求的是應(yīng)用啟發(fā)以及誘導(dǎo)的方式傳授知識(shí)，全面推動(dòng)學(xué)生不斷的去主動(dòng)學(xué)習(xí)和自我學(xué)習(xí)基本能力進(jìn)行培養(yǎng)。從目前來(lái)看，我國(guó)傳統(tǒng)的生命科學(xué)類課程更加偏向于理論式教育和灌輸式教學(xué)。在這樣的教學(xué)環(huán)境當(dāng)中，教師成了整個(gè)教學(xué)的主體。這顯然對(duì)于現(xiàn)代教育來(lái)說(shuō)有著非常大的沖突。如，講授衰老內(nèi)容時(shí)，從西方的“不老泉”講到中國(guó)歷代皇帝的煉丹術(shù)，提出人類可以長(zhǎng)生不老嗎？癌癥是古已有之的疾病還是現(xiàn)代病。講授免疫時(shí)，從電影《大明劫》講到歐洲的黑死病和中國(guó)的“非典”，提出傳染病如何影響人類的醫(yī)學(xué)，與免疫有什么關(guān)系？

(三)討論式教學(xué)

辯論式教學(xué)。大學(xué)生對(duì)社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題很關(guān)注，抓住這一點(diǎn)，筆者設(shè)計(jì)了很多專題，以討論方式讓學(xué)生參與進(jìn)來(lái)，闡述自己的觀點(diǎn)和理解。比如，討論疫苗時(shí)，以“山東疫苗案”為例，討論疫苗預(yù)防疾病的原理，疫苗如何安全保存，針對(duì)網(wǎng)傳的注射疫苗有害的說(shuō)法進(jìn)行辨析。也可拋出一個(gè)辯題，組織學(xué)生進(jìn)行辯論。

三、結(jié)語(yǔ)

該課程的開(kāi)設(shè)只有不到三年時(shí)間，還處于探索與實(shí)踐階段，但每年選修的學(xué)生人數(shù)相對(duì)穩(wěn)定，且呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，可見(jiàn)深受學(xué)生歡迎。目前，教學(xué)實(shí)踐中，沒(méi)有把文科與理科學(xué)生分開(kāi)。這樣，有可能會(huì)出現(xiàn)文科學(xué)生聽(tīng)不懂，理科學(xué)生吃不飽的復(fù)雜情況，為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們采用了由淺入深、由窄到寬的方式，安排教學(xué)內(nèi)容。授課老師應(yīng)不斷提高自身理論修養(yǎng)和教學(xué)水平，努力開(kāi)展教學(xué)改革工作，同時(shí)結(jié)合當(dāng)代青年大學(xué)生的特點(diǎn)，有的放矢地開(kāi)展教學(xué)改革工作，以適應(yīng)不斷發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)對(duì)復(fù)合型人才的需求。

[1]方陵生.生命科學(xué)的第三次革命——麻省理工學(xué)院校長(zhǎng)蘇珊·霍克菲爾德的演講[J].世界科學(xué)，2009(7)：2-5.

[2]鄭麗沙，李德玉，榮龍，等.面向非生物專業(yè)本科生的“生命科學(xué)導(dǎo)論”教學(xué)改革初步探索[J].重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012，29(7)：112-114.

[3]張毅.工科院校開(kāi)設(shè)生物學(xué)基礎(chǔ)公共課程的必要性分析與建議[J].高教探索，2007(S1)：199-201.

[4]湯麗華，王俊.“現(xiàn)代生命科學(xué)導(dǎo)論”公選課的教學(xué)探索與實(shí)踐[J].改革與開(kāi)放，2017(1)：101-102.