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培养通才为目标的通识课《基因工程导论》的教学方法探讨

时间:2015-7-28栏目:科学课论文

  培养通才为目标的通识课《基因工程导论》的教学方法探讨

  王海鸥,时国庆,钟广蓉

  (北京科技大学化学与生物工程学院生物工程系,北京100083)

  摘要:为适应社会发展的需求,通识课《基因工程导论》以基因工程技术为基础,涉及克隆、转基因技术及社会伦理等学生感兴趣的内容,旨在通过该课程的学习,使学生对基因工程技术的基本原理、应用及最新研究进展有一定的认识与了解,从而拓宽学生的知识面,激发学习兴趣,促进学生综合能力的提高,为培养新世纪的高级人才打下坚实基础。

  关键词:核心素质课;基因工程;教学;改革

  现代科学发展的基本趋势呈现出文理渗透,及交叉学科不断涌现的新气象。而现代社会期待的大学毕业生,应该是在兼顾自身专业训练的基础上,具有更为全面的知识结构和多方向发展的潜力。高等教育对学生的培养如果局限于狭窄的知识面与专业领域,势必会影响到学生适应未来及创造能力的发展。国内外各大著名院校纷纷开设通识类课程,以加强学生对不同的学科的认识,培养能将各学科知识融会贯通的高层人才[1]。进入21世纪以来,“克隆人”、“转基因食品”、“基因芯片”等新名词不断涌现,标志着人类社会进入了生命科学高速发展的时代。生命科学的专业术语和概念已经潜移默化地渗透和影响到其他学科的发展,例如材料科学中的仿生材料、计算机科学的人工智能等。纵观许多高校的培养计划,不难看出我国的高等教育理念也在不断地提升,已从培养专业型人才变成培养具有创新和综合能力的高级人才。为了适应新形势下高等教育理念,各高校加强了对生命科学知识的普及,纷纷开设了多门该领域的通识课程。尤其对于传统的工科院校来说,目前无论从教学管理层到教学一线的教师已形成共识,工科院校作为“工程师的摇篮”,培养人才应该是对多学科的发展动态都有所掌握的全才,否则将难以在未来的知识经济社会中立足。

  一、课程发展的主要历史沿革

  生物技术,特别是其中的基因工程技术,是2l世纪世界各国优先发展的支柱产业,是解决人类所面临的诸多难题,如食品短缺、人类健康、环境及能源等相关问题的关键技术之一。北京科技大学是一所综合性的工科大学,但是生物技术专业创建较晚,生物领域的知识,尤其是现代生物技术类的课程还未能在全校普及,难以满足广大学生强烈的求知欲,也限制培养高层次人才的需求。因此,我们从2004年专门为非生物类全校本科生开设这门以基因工程技术为基础,涉及克隆、转基因技术及社会伦理等学生感兴趣的通识教育核心课《基因工程导论》,希望学生通过本门课程的学习,对基因工程的基本原理、技术的重要应用及对人类生活的重要影响都能有清晰和正确的认识,达到拓宽学生的知识面、激发创造力、提高学生综合能力的教学目的。

  但是,通过我们多次针对选课学生发放的调查问卷研究,公共选修课的教学方式与专业课相比存在一定的差异,涉及到的学生面广,学生来自于全校文、理和工科各专业,他们在生命科学方面的知识结构和基础参差不齐。如何选择合适的教学内容,采用何种教学手段以及怎样调动学生学习的积极性等诸多问题是教学过程中面临的主要难题。我们结合本校学科设置的方向与特点,在《基因工程导论》课程教学中对教学模式进行探索,理论联系实际,以科研促进教学,培养学生学习兴趣,在课堂教学中取得较好的成效。

  二、注重实用教学内容,提高学习效果

  生命科学的重要特点是基础研究与应用的结合。医药、农业和食品生产这些领域和人类生活紧密联系,这些基因工程技术在这些领域得到广泛的应用,因此,在这些领域里都能找到基因工程技术与实际生活相结合的优秀的教学素材,制定出符合本科生教学的教学内容。但是,我们注意到北京科技大学是一所以工科为主的综合性大学,学校的专业有工科、理科、人文社会学科等。所以,公选课的学生学科跨度很大,从文科到理工科学生都有,从最后的选课学生的分布来看,文和理工科学生比例相当。现行的高考制度导致了部分文科生,基本不具备物理、化学和生物等理科基础知识;而另外自于理工科院系的学生,在中学学习中已具备一定的生命科学的知识,但他们对生命科学及相关工程技术类课程仍然有兴趣,希望能从课堂中学到更多、更深入的生物学知识。此外,他们的兴趣差异也很大,就相同问题关注点并不一样。例如,以转基因食品为例,文科学生关注它们的社会伦理影响,而理工科学生关注技术层面的影响。在授课过程充分考虑到这两部分学生的需求,一直是我们进行教学内容和设计中考虑的重要参考因素。

  课程的设计理念中是让非专业的学生获得该方面的基础知识后,要懂得独立思考新的科学技术发展给人类带来的重要影响,并在理解的基础上给出独立的理性判断。我们在课程体系上的安排是由基础理论到前沿应用,例如选取基因工程技术概述、植物基因工程、动物基因工程、微生物基因工程、克隆技术和基因工程与人类伦理等为主要内容,着重介绍基因工程技术的基本原理在工农业生产和健康领域中的应用及其今后的发展趋势。在教学内容的编排中,尽量选择学生听过、感兴趣但并不熟悉的内容,来唤起学生的学习热情,充分调动学生的积极性。教学实践证明,让学生觉得有用的知识是最能唤起学生学习热情的。在讲植物基因工程这章时,根据我们之前设计并发放的调查问卷了解到,学生对这一部分关系到民生的内容非常感兴趣,从对学生来说由于技术过程的不了解而只能是人云亦云。最近各种媒体上报道不同人群对转基因食品的安全性争论,而学生们对于该专业知识的一知半解,很多程度上干扰到他们的判断力,他们为此感到困惑和迷茫。因此,在课时安排上做了相应的调整,对这章节内容有所侧重,我们在讲解转基因植物构建的基本过程后,选用“转基因大豆和食用油”的事件,引起学生的注意,组织观看转基因食品的视频资料后,启发学生主动认真地思考转基因技术的利弊,通过课堂讨论等丰富多彩的教学形式,使学生正确认识转基因食品及现代生物技术的发展趋势,从与实际生活密切联系的内容入手,让学生觉得学到的知识不再是脱离实际概念而是可以解决实际问题的,这样就达到了学校开设通识课的教学目的。

  三、采用灵活的教学方式,调动学生的积极性

  基因工程技术虽然涵盖范围广,涉及领域多,与国计民生问题息息相关,有很多成功的应用,但其具有很强的专业性和技术性,非专业学生接受有一定的难度。如何将这门技术课程教学与素质教育相结合,授课过程既让非专业的学生普及知识,又能在上课过程调动他们主动学习的积极性,是我们在授课过程一直在探索的问题。此外,《基因工程导论》公选课程由于学生年级、专业的差异性,要想吸引学生学好本课程,就必须做到讲授内容新颖、视点独特、讲授方法先进。因此,在讲授时注意尽可能贴近生活、贴近社会,从基本概念入手,深入浅出,理论联系实际,注重师生之间良性互动,使“教”与“学”在一个轻松活跃的气氛中完成。

  《基因工程导论》课程技术内容较多,在课堂教学中,讲技术和方法用讲述的方式授课,知识内容比较晦涩难懂,学生听起来很枯燥,几堂课过后学生就容易厌学。因此,课堂教学中实施多种教学方法,我们利用采用大量的具有自主知识产权的由学生自行创作的动画演示来讲解技术原理,并鼓励学生参与课堂讨论、观看视频、以问题为导向的启发式教学、专题讨论等多种形式的教学方法。课程的学习效果,还直接受到学生兴趣和参与意识的影响。一般来说,学生开始学习兴趣很大,当一些学生开始接触到抽象概念时,往往感到不易接受。一个真正的科普学家能将很高深的科学问题用通俗易懂的语言让普通人听懂。我们在授课课程受到很大地启发,教师精心组织和准备了一些分子生物学方面的动画(人类基因组计划、微生物培养、玉米斑点问题),用FLASH、3D动画等制作实验现象的模拟,如DNA的复制、蛋白质合成过程的动画模拟等,用具体的形象帮助学生理解知识。在讲解基本概念和技术原理基础上,不纠缠于具体过程和实践性,降低理论深度,着重于理论知识的实际工程应用,深入浅出,以点带面,使学生明确领悟教学内容,保持学习兴趣。

  在授课过程中,将教学内容与实际应用相结合,并灵活采用多媒体手段,使那些晦涩难懂的专业术语与基本原理被学生轻松接受,提高课堂教学质量。例如,在为学生介绍基因工程在医药健康领域应用时,我们常常会以学生感兴趣的高致病性人禽流感为例,先从流感病毒历史危害讲起,接着以流感病毒的名称由来为先导介绍病毒结构,以及他们的入侵细胞的途径;然后,引入现阶段对禽流感的鉴定和治疗上广泛使用的咽试子方法,就是基因工程的重要应用。这样不仅加深学生对疾病的分子机制的理解与认识,增加感性知识,达到提高学生学习兴趣的目的与效果。

  “科际整合”是国际高等教育的潮流,被证明是行之有效的大学教育模式,它通过跨学科、跨领域、跨文化学习来培养高素质的人才[2]。本课程的学习,可以使学生具有宽阔知识背景,并有能力自主探索学习新的科学领域,为培养交叉学科的人才打下基础。通识类《基因工程导论》课程学习,使得我们培养出的学生不易被琐碎直观的现象迷惑和束缚,具有更愿意理性接受新事物的素质。所以,加强大学生的生命科学素养教育,对于大学生创造性思维的培养以及毕业后适应社会发展都是有利的。

  参考文献:

  [1]李忠芳,唐政,陈春岚,等。 对公共选修课《花卉栽培学》教学方法的探索[J].安徽农业科学,2010,38(32):18500-18501.

  [2]江秀娟。面向文科生的工程技术类公选课教学模式探讨[J].科教文汇,2012,(9 ):37-38.

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