生物技術(shù)基礎課程教學創(chuàng)新思考

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

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

生物技術(shù)基礎是一門具有基礎和通論性質(zhì)的專業(yè)核心課程，旨在幫助學生把握生物技術(shù)的全貌和普遍規(guī)律性的知識。生物技術(shù)基礎涉及把握眾多知識面，與后續(xù)“生物化學、分子生物學、基因工程、微生物學”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，干細胞組織工程技術(shù)、基因組和蛋白質(zhì)學技術(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)容熱門話題和實例剖析，引導和激發(fā)學生體會學習經(jīng)典與新潮生物技術(shù)的熱情。本課程培養(yǎng)目標在于，通過本課程的學習，學生具備以下素質(zhì)、技能、知識和能力：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內(nèi)做到高屋建瓴式講解，讓學生能提綱挈領(lǐng)領(lǐng)悟生物技術(shù)核心基礎知識點，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)域教學科研的一線工作者，通過多年教學實踐發(fā)現(xiàn)該課程教學存在著以下問題：1.教授程度的深淺難以把握準確，需要考量如何與高中知識有機銜接，同時避免與后續(xù)專業(yè)課程（分子生物學、細胞生物學、遺傳學等）太多重疊；2.由于課程延續(xù)傳統(tǒng)教學方法，以講授理論知識為主，對最新生物技術(shù)前沿的了解不足，導致學生參與度不高、學習積極性較弱；3.課時數(shù)相對偏少，但內(nèi)容繁多瑣碎，需對教學內(nèi)容進行選擇性精簡、凝練與優(yōu)化；4.課堂教學存在教學方式單一、科研探索性知識較少、師生交流互動不足等一系列問題，忽視培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神培養(yǎng)，對生物技術(shù)基礎知識中如何發(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，導致學生一切為了考試，學習為了做題，影響了生物技術(shù)基礎（雙語）課程教學效果。基于此，我們通過凝練、調(diào)整并優(yōu)化生物技術(shù)基礎課程教學內(nèi)容，結(jié)合重要知識點的提出、爭論、論證、完善歷程，引入討論式教學，啟發(fā)學生深刻領(lǐng)悟該知識點的內(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)基礎課程教學模式，提高學生的專業(yè)積極性和學習效果，為生物技術(shù)基礎的課程改革提供了寶貴經(jīng)驗。從以下幾方面做一下介紹。

一、凝練、調(diào)整并優(yōu)化教學內(nèi)容

（一）與高中階段已有生物知識有機銜接。學生在高中階段已經(jīng)學習過一些生物學的基礎知識，生物技術(shù)基礎是生物技術(shù)專業(yè)的入門課程，如何將中學知識和大學知識有機的銜接起來并循序漸進非常重要。對于學生而言，如細胞結(jié)構(gòu)、核酸結(jié)構(gòu)、遺傳定律等基礎知識均已非常熟悉，所以在課程中對于這些已經(jīng)學習過的基礎知識不做過細講解，而僅對某些關(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，然后讓學生結(jié)合教材進行課后自學（如微生物產(chǎn)品、生物修復、生物技術(shù)監(jiān)管等），并在課后查閱相關(guān)資料及研究進展（如CRISPR-CAS9基因編輯技術(shù)），在考試題目中適當加入基礎知識的考點，以保證學生有較好的自學效果。（二）與大學階段后續(xù)專業(yè)課程協(xié)調(diào)。生物技術(shù)基礎是一門具有基礎和通論性質(zhì)的課程，它的任務是幫助學生了解生物技術(shù)的全貌和獲得普遍規(guī)律性的知識。生物技術(shù)基礎涉及的知識面非常廣泛，與后續(xù)授課多門專業(yè)課如分子生物學、發(fā)酵工程等課程相互重疊、滲透、聯(lián)系。專業(yè)基礎課涉及面廣，很難做到面面俱到的講解，因而需要根據(jù)學科專業(yè)的設置、后續(xù)專業(yè)課程的重點，對教學內(nèi)容進行合理濃縮和凝練，聚焦于基礎性、通識性知識點的闡釋（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)基礎教學內(nèi)容時，處理好學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)式教學方法

（一）啟發(fā)式的關(guān)鍵技術(shù)教學。根據(jù)生物技術(shù)基礎教學大綱，教師在備課時首先設計成一系列啟發(fā)性問題，讓學生在課堂上帶著問題聽講（如遺傳學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？），通過引導學生思考、回答、點評，然后將這些問題由淺入深逐步地展開，將教學內(nèi)容融入到問答之中，使學生帶著問題思考、學習（如孟德爾遺傳學定律如何提出、修正、完善），從而有條理的、系統(tǒng)的理解吃透教學內(nèi)容（遺傳學三大定律的科學內(nèi)涵及劃時代意義）。（二）討論式的核心理論探究。討論式教學注重師生互動，是學生在教師指導下就某個知識點交換看法、互相啟發(fā)從而獲取知識的一種教學方法。在生物技術(shù)基礎課堂中經(jīng)常穿插討論，尤其是針對最新的技術(shù)手段的原理和應用（如基因指紋圖譜用于法醫(yī)學鑒定），學生們具有濃厚興趣，這對于活躍學生思維、激發(fā)學生學習興趣、發(fā)揮學生學習積極主動性、提高學生的分析、思考、表達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。在課堂上對一些存在質(zhì)疑的問題，引導學生討論，達到以疑解惑的目的，使學生對所學知識融會貫通。

三、采用學生專題展示、師生互動式授課方式

（一）學生專題展示及答辯。生物技術(shù)基礎既有經(jīng)典傳統(tǒng)知識，又有前沿技術(shù)介紹，在學習過程中需要引入生動活潑的教學形式。教師可以按不同的教學知識點，精心安排多個專題，設置演講主題（如耐藥性細菌的出現(xiàn)及機制、環(huán)境污染治理的生物技術(shù)），把學生的興趣迅速轉(zhuǎn)移到學習上來，使學生產(chǎn)生高昂興趣和精神振奮的心理狀態(tài)，情不自禁地進入到教學之中。通過多媒體課件的展示，用直觀動態(tài)的畫面、豐富逼真的色彩、加深了學生對教學內(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，通過演講活動激發(fā)大家對生物技術(shù)基礎的學習興趣。通過演講，學生們既能了解學科前沿、開闊眼界，又鍛煉了學生查閱文獻、分析綜合知識、制作PPT幻燈片，以及臨場講演的能力，激發(fā)學生的學習興趣和熱情。以“微生物細胞”知識點為例，由于同學們幾乎沒有接觸微生物實驗，對這種細胞尺度在微米的生物體活動缺乏直觀認識，為此我們制作了“細胞內(nèi)正在發(fā)生的故事”的教輔材料，結(jié)合哈佛大學的3D圖片，以及“細胞內(nèi)正在發(fā)生什么”的小視頻，為同學們進行了導論性質(zhì)的微生物細胞介紹，加深了同學們對細胞組成、細胞外壁成分、真核細胞器、能量代謝、新陳代謝等生命事件的領(lǐng)悟，為后續(xù)知識點如“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”等奠定了堅實基礎。（二）師生課堂內(nèi)外互動。當前的大學生都是95后青年，標新立異，思維活躍，如何在課堂上讓他們對講授內(nèi)容產(chǎn)生興趣需要技巧和耐心。如我們在課間引入“你細胞內(nèi)正在發(fā)生的事（哈佛3D動畫小視頻）”、“芝士就是力量！自制馬蘇里拉奶酪”、“有一種超級細菌，聽上去真的很可怕”來引發(fā)同學興趣。任課教師要和學生互動，除了要有和藹可親的教學態(tài)度，課下也將與學生多交流，我們在課后也與同學積極溝通，為他們對生物技術(shù)就業(yè)、考博出國等出謀劃策，構(gòu)建和諧的師生關(guān)系。教師應從專業(yè)角度出發(fā)，為生物技術(shù)基礎課學習提供有效的指導和幫助。

四、拓展學生主動拓展及課外學習能力

生物學精品課程網(wǎng)站推介。生物技術(shù)基礎理論大多來源于實驗，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，需要在課外多實踐多思考。多個生物學精品課程網(wǎng)站是全開放式的，如opencourses。教師可以根據(jù)教學內(nèi)容進行推薦，引導學生根據(jù)自己的學習興趣選擇性地學習。另外和生物學相關(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，學生能找到自己感興趣的內(nèi)容。學生查找文獻的需求還不突出，有時還有死摳教材的陋習，為盡快轉(zhuǎn)變學生的思維方式和學習習慣，開闊專業(yè)視野、跟蹤最新文獻、掌握查找專業(yè)文獻的能力顯得非常重要。我們在課間向?qū)W生們詳細介紹江南大學圖書館檢索系統(tǒng)，包括圖書、期刊、報紙、專利、學位論文、標準、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、文獻等，針對當時全球研究熱點，輸入不同檢索關(guān)鍵詞進行檢索，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)學類專業(yè)學生后續(xù)學習和研究的重要數(shù)據(jù)庫，同時也是生物技術(shù)基礎課多個知識點的來源，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。課堂上我們會抽出五分鐘左右時間，對課堂知識點在PubMed做最新研究進展的檢索，而且在期末歸納總結(jié)時，同樣會對該領(lǐng)域的最新發(fā)展做第二次檢索，對研究中涉及的關(guān)鍵生物技術(shù)做介紹，一方面將碎片化的知識點通過研究論文的形式串聯(lián)起來，讓還未接觸實驗的同學們有一個形象而具體的認知，另外一方面，我們拓展了同學們主動學習能力。

五、開拓學生在生物技術(shù)領(lǐng)域的國際視野

生物技術(shù)領(lǐng)域是個全球研究者合作與互動頻繁的領(lǐng)域，這需要同學們放眼世界，了解國際上同行在做什么有助于本課程教學。首先我們強化雙語教學，聚焦生物技術(shù)領(lǐng)域中“基因克隆、細胞工程、酶技術(shù)、工業(yè)發(fā)酵”四大領(lǐng)域的近千個關(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)，使學生掌握具備深入閱讀外文文獻的能力。其次，我們邀請了國際著名專家，針對課程中重要知識點為同學們開展專題講座，以下以“醫(yī)學生物技術(shù)”章節(jié)為例加以介紹。包括超級細菌在內(nèi)的耐藥性細菌的出現(xiàn)為人類健康帶來了巨大隱患，如果防控耐藥性細菌也是國際研究熱點，加深同學們對這一熱點的了解，我們邀請了哈佛大學醫(yī)學院附屬麻省總醫(yī)院光醫(yī)學中心助理教授戴天紅做了專題學術(shù)報告。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，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、美國科技日報、美國微生物現(xiàn)狀、麻省總醫(yī)院《先驅(qū)雜志》等媒體上專題報道。戴教授結(jié)合他在光醫(yī)學治療感染性疾病領(lǐng)域開展的多年系統(tǒng)深入研究，特別是在運用藍光治療感染性疾病方面的研究經(jīng)歷，對耐藥性細菌的來龍去脈（包括產(chǎn)生、進化、傳播、控制）做了深入淺出的介紹，受到了廣大同學們的熱烈歡迎。同學們踴躍提問，對醫(yī)學生物技術(shù)產(chǎn)生了濃厚興趣。

六、積極在課堂外檢驗并強化課堂上知識點

室外教學是讓學生走出課堂，走出校園，到自然界觀察學習生物學知識。我校位于長廣溪濕地公園附近，校內(nèi)也有生機盎然的小蠡湖，各類動植物及微生物資源豐富，對于學習生物技術(shù)基礎課程的環(huán)境保護和生態(tài)學這兩部分內(nèi)容得天獨厚。引導學生深入小蠡湖湖邊和長廣溪濕地公園，邊觀察、邊學習、邊記錄，達到對環(huán)境保護和生態(tài)學的了解，在大腦中形成對生物多樣性的感性認識，增強學生記憶效果，拓展學生的知識視野。為加深對“發(fā)酵工程”（我校的傳統(tǒng)優(yōu)勢學科）知識點的理解，我們在課后也積極組織同學參觀糧食發(fā)酵工藝與技術(shù)國家工程實驗室的發(fā)酵中試車間，對啤酒及黃酒釀造中的微生物及大致工藝做了現(xiàn)場介紹；為增強同學們對“微生物的應用”知識點的認識，還組織同學們參觀食品科學與技術(shù)國家重點實驗室、教育部食品安全國際合作聯(lián)合實驗室。此外，我們還積極解答同學們在課外碰到的生物技術(shù)方面的疑問，如有同學在學校附近濕地公園發(fā)現(xiàn)葉片上類似“痘痘”的東西，不清楚是果實還是病害，我們引導他利用課堂上講授的知識點進行探究，通過文獻查閱、表型比對、環(huán)境分析，最終判斷為一種植物病毒，并對后續(xù)通過病毒培養(yǎng)、特異性基因鑒定給予了建議，這也是同學們第一次運用諸多生物學知識點進行學術(shù)探究，也是首次把所學付諸于實踐的嘗試，同學們興致盎然。在探索的過程中，同學們強化了對“植物培養(yǎng)”“植物病毒”“植物抗病”“脅迫與應激”多個知識點的學習與應用。這些多姿多彩的現(xiàn)場學習活動大大激發(fā)了同學們對生物技術(shù)基礎課程的學習熱情。

總之，我們通過一系列生物技術(shù)基礎課程教學方式創(chuàng)新和探索，著力于激發(fā)學生對生物技術(shù)基礎課程的學習興趣，提高教學質(zhì)量，增強學生后續(xù)專業(yè)課的學習能力和專業(yè)英語能力，達到全面提高學生綜合素質(zhì)的課程目的。并力圖通過大量調(diào)研并結(jié)合實際，嘗試引入多種教學方法，包括室外教學、網(wǎng)絡教學等。通過本教學改革實踐，使生物技術(shù)基礎課堂的教學內(nèi)容更豐富、形式更生動，成為學生認可與歡迎的專業(yè)基礎課程之一，努力提升生物技術(shù)基礎課教學質(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