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關鍵詞:分子生物學;分子影像學;醫(yī)師;學習
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)41-0186-02
分子生物學的誕生拓展了人們對于疾病的認識,分子生物學的研究內(nèi)容涉及到生命的本質,它的出現(xiàn)對生命科學有著巨大的沖擊,尤其是對醫(yī)學有著重要的影響[1,2]。現(xiàn)代醫(yī)學條件下,從分子水平認識疾病并尋找對策已成為醫(yī)學發(fā)展的重要途徑之一。分子生物學的方法和技術被廣泛的應用于影像醫(yī)學的基礎和臨床研究中,與之交叉產(chǎn)生的新興學科――分子影像學,已然成為影像醫(yī)學的前沿與熱點[3,4],學習和利用分子生物學的知識對于廣大醫(yī)生,特別是影像科醫(yī)生來說有重要的意義,有助于我們了解行業(yè)研究的前沿和熱點,提高科學研究和臨床診療水平。然而廣大醫(yī)生,特別是影像科醫(yī)師在實際工作中常常面臨知識缺乏或老化的問題,原來掌握的理論和技能在疾病診斷、發(fā)病機制的研究、療效的跟蹤和評估等方面越來越受到制約。因此,隨著分子影像學的出現(xiàn)和醫(yī)學分子生物學的交叉與發(fā)展,今后的影像臨床和科研中要求影像醫(yī)師能夠掌握與其工作相關的理論知識和技能,從而有效地為臨床工作及科學研究服務。
一、分子生物學在影像醫(yī)學發(fā)展中的意義
近20年來,分子生物學在理論和應用上都取得了重要進展,其理論與技術已滲透到生命科學的諸多領域,而影像醫(yī)學與其結合產(chǎn)生的新型學科――分子影像學更是走在影像醫(yī)學發(fā)展的最前沿。分子影像學的出現(xiàn)和發(fā)展將從根本上改變未來的醫(yī)學模式,引領整個醫(yī)學影像學發(fā)展的方向[5]。與傳統(tǒng)的影像診斷學不同,分子影像學借助于分子探針應用醫(yī)學影像成像設備非侵入性地對活體的生理病理過程進行觀察,其優(yōu)點是在器官或組織結構的形態(tài)變化之前,從分子水平進行定量或定性的可視化觀察[6]。例如通過標記腫瘤產(chǎn)生過程的關鍵分子然后進行影像學檢查,既可以顯示出腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中的解剖改變,也可以追蹤觀察疾病發(fā)生、發(fā)展過程中的病理生理變化,有助于疾病的早期明確診斷和發(fā)生機制等的研究。在藥物開發(fā)和作用機制研究中,通過標記藥物本身或者其作用靶點可以直接顯示藥物在體內(nèi)的變化或靶點的改變,從而為藥物的篩選和作用機制的研究提供直觀的實驗依據(jù)。分子影像學技術不僅為生命科學相關的基礎研究提供了重要方法,而且也在臨床研究和轉化醫(yī)學等領域中發(fā)揮重要的作用[7]。在未來的個體化醫(yī)學模式中,分子成像技術可能會同時融合疾病的分子診斷和治療跟蹤系統(tǒng),在早期診斷疾病的同時進行治療并跟蹤其治療后的變化,從而實現(xiàn)疾病診療的一體化。
二、影像醫(yī)師學習分子生物學知識的必要性
分子影像學是分子生物學和醫(yī)學影像技術相結合的產(chǎn)物,分子影像學利用現(xiàn)有的一些醫(yī)學影像技術,如核醫(yī)學、核磁共振和光學成像方法等,通過特異性的分子探針的設計和應用,能夠對人體內(nèi)部的生理或病理過程中在分子水平上發(fā)生的變化進行在體成像,安全無創(chuàng),可重復行強,在疾病的診斷、治療以及療效評價、發(fā)病機制等的方面發(fā)揮著不可估量的作用。分子影像學是一門新的交叉學科,作為影像醫(yī)師要想掌握并應用好,除了原有的影像學知識外,還要學習和掌握分子探針的制備原理和技術、信號通道及相關機制、腫瘤靶點的篩選和定位等相關知識和技術,而這些都屬于分子生物學的范疇。分子影像學使影像檢查從原來單純觀察解剖結構轉向功能性分析,從主觀診斷轉向客觀的定量分析,因此影像醫(yī)生必然要整合分子生物學、細胞生物學或合成化學等方面的知識,在研發(fā)分子探針、篩選基因靶點等方面不斷努力,借助于先進的影像學成像手段早期、直觀的顯示疾病的發(fā)生發(fā)展、治療效果及轉歸等,實現(xiàn)分子影像學的長遠發(fā)展。而且隨著相關技術的興起,分子影像學越來越注重對個體化表型差異的分析,這也為實現(xiàn)個性化醫(yī)療,即精準醫(yī)療,提供了重要的條件。未來,分子影像學將推進個體化治療的發(fā)展進程,例如許多腫瘤的診斷靶點,也可作為治療靶點,通過篩選關鍵靶點,定制對應的特異性分子探針,應用分子影像的個體化分析為病人“量身定做”最佳治療方案,并能予以跟蹤、評價,從而實現(xiàn)診斷治療的一體化??傊?,掌握分子生物學知識對提高影像科醫(yī)師綜合診療水平具有極大的指導意義。目前我國普通高等醫(yī)學院校都已開設了分子生物學課程及其相關的實驗教學,也有相應的規(guī)劃教材和實驗教材,因此畢業(yè)于醫(yī)學院的影像醫(yī)師大多具備了一定的醫(yī)學分子生物學知識基礎,但分子生物學的理論和技術不斷地更新,這就迫使影像醫(yī)師仍需要不斷地學習,以便了解分子生物學的最新進展。而對于沒有學校學習基礎的高年資醫(yī)師而言,分子生物學是個嶄新的領域,需在重新學習[8]。
三、影像醫(yī)師加強分子生物學知識學習的途徑
影像醫(yī)師應認識到加強分子生物學知識學習的重要性,并積極主動地加強分子生物學知識的學習。除了醫(yī)院、學科或科室有組織的進行學習外,更重要的方法還是自主學習,通過有效地繼續(xù)教育獲取必要的理論及技能。在繼續(xù)教育的過程中,影像醫(yī)師應根據(jù)自身的需要選擇學習的深度和廣度。如實際工作中需要對疾病的發(fā)病機制、藥物作用機制、療效評估等研究較多,還必須全面地學習醫(yī)學分子生物學的最新理論和相關技術,才能更好服務于實際工作中。影像醫(yī)師獲取分子生物學知識的途徑有很多:
1.全面系統(tǒng)的學習基礎知識。影像醫(yī)師應根據(jù)自身的基礎選擇相應的教科書或參考資料,可以優(yōu)先選擇國家規(guī)劃教材,以便由淺入深的掌握分子生物學的理論,明晰各種常用名詞、術語,了解分子生物學涉及的研究領域。近年來大學的網(wǎng)絡公開課程建設日趨完善,還可以通過慕課等進行在線的視聽學習[9],有助于知識的理解與掌握。在有一定基礎的前提下,再通過專業(yè)雜志和文獻,了解最新的進展和研究動態(tài)。
2.明確方向,學習相關的專業(yè)技術。分子影像學的研究涉及到多個學科的知識,因此在學習中,影像醫(yī)師應明確自身的研究方向,有針對性的學習。應用互聯(lián)網(wǎng)學習操作簡單、便捷,易于被廣大醫(yī)生接受,而且其內(nèi)容全面、檢索便捷等優(yōu)勢也已在醫(yī)學繼續(xù)教育中發(fā)揮著不可替代的重要作用??梢酝ㄟ^維普、知網(wǎng)、同方等專業(yè)網(wǎng)站,有針對性的篩選文獻和資源進行學習。另外和可以進入到分子生物學的網(wǎng)站、論壇等進行瀏覽、搜索等,既能緊跟前沿動態(tài),還可以與他人互動交流、進行討論。
3.注重學術交流與合作研究。參加專題學術講座或會議,尤其是國家級或國際性學術交流活動是十分必要的。通過學術交流,可以較快的了解分子生物學在影像醫(yī)學中的應用和最新動態(tài),而且在交流過程中,可以與同行及專家進行直接的溝通,交流并獲得必要的指導和幫助[10]。在科學技術飛速發(fā)展的今天,單單依靠影像科醫(yī)師無法發(fā)展分子影像學,唯有與分子生物學等交叉學科的專家精誠合作,才能更好的推動分子影像學的發(fā)展和臨床應用。哈佛大學分子影像中心Weissleder教授曾指出影像醫(yī)師應該切實肩負起開展分子影像研究工作的任務,要與基礎學科相互溝通,發(fā)揮各自的優(yōu)勢,協(xié)同合作。因此加強合作與交流能夠更好地解決分子影像學發(fā)展中所涉及的問題,有效的促進影像醫(yī)師分子生物學的學習和研究。
總之,分子生物學是目前公認的最具活力的醫(yī)學帶頭學科。分子影像學的出現(xiàn)是分子生物學的理論和技術推動影像醫(yī)學發(fā)展的直接表現(xiàn)。作為新時代的影像醫(yī)師,必須重視分子影像學的研究,學習和應用好與之相關的分子生物學等基礎知識和技術,才能適應現(xiàn)代醫(yī)學發(fā)展的需要,更好的服務于科研與臨床醫(yī)療工作。
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關鍵詞:生命科學;國際化人才培養(yǎng);分子生物學
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)37-0073-02
《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》明確提出,要開展多層次、寬領域的教育交流與合作,提高我國研究生教育國際化水平。必須承認,我國目前在生命科學學生教育方面,無論是本科生還是研究生,與國外學生的教育國家化發(fā)展模式和效果還存在巨大差異,因此以國外生命科學學生的教育國際化的發(fā)展經(jīng)驗為參考,構建適合中國國情的國際化培養(yǎng)模式,對于提升我國生命科學學生的教育水平和層次具有非常重要的現(xiàn)實意義。目前,生命科學已經(jīng)成為世界科學前沿最活躍的學科,是代表科學發(fā)展方向的學科之一。目前在世界范圍內(nèi)逐漸形成了這樣的共識:生物技術將成為21世紀主導社會發(fā)展的主要支柱產(chǎn)業(yè)之一。人類正在進入生物學時代,生物學正在越來越多地被應用于解決醫(yī)藥領域問題、科技制造業(yè)、綠色能源以及農(nóng)業(yè)和環(huán)境保護等很多重大方面。而美國白宮也在2012年了“國家生物經(jīng)濟”藍圖,提出未來美國政府在生物經(jīng)濟方面的戰(zhàn)略性使命。在這一新形勢下,把培養(yǎng)具備國際競爭能力的以及一定自主創(chuàng)新能力的高素質的創(chuàng)新型人才作為生命科學學生培養(yǎng)的目標,并在構建生命科學學科學生的國際化培養(yǎng)的新模式方面進行有益的嘗試將變得異常重要。有很多學者發(fā)表關于哈佛大學和麻省理工學院人才培養(yǎng)模式的論文,如喬敏等的《學習哈佛經(jīng)驗建立基礎醫(yī)學整合課程體系的實踐》、袁力的《中美大學本科課程體系比較及啟示》、于歆杰的《麻省理工學院教育教學考察報告(二)――培養(yǎng)方案與課程設置篇》、蔣景華《麻省理工學院培養(yǎng)創(chuàng)新人才特色做法的分析研究》等,但關于國外生命科學人才培養(yǎng)模式的文章很少,只檢索到肖尊安的《淺析國外大學生物科學人才的培養(yǎng)》和夏薇的《麻省理工學院和清華大學生物學專業(yè)課程設置比較》等。近年來我國的高等生命科學人才培養(yǎng)已加快了改革和調整的步伐并取得了一些成果。清華大學、北京大學生命科學人才培養(yǎng)與科學研究改革試點已經(jīng)考試啟動,其總目標是:在清華大學生命科學中心和北京大學生命科學中心的基礎上,建立生命科學人才培養(yǎng)與科學研究改革試點(簡稱改革試點),兩個中心研究方向各有側重,優(yōu)勢互補,資源共用,統(tǒng)一實施和管理,并為實現(xiàn)該目標制定了明確的改革措施。吉林大學、浙江大學、武漢大學等國內(nèi)一流大學已經(jīng)紛紛開始進行生命科學學生國際化培養(yǎng)模式的改革。而分子生物學做為現(xiàn)代生命科學的基礎學科,發(fā)展異常迅猛,以分子生物學課程為探索國際化培養(yǎng)模式的試點非常必要。因此,我們在遼寧大學生命科學院以中英雙語教學課程分子生物學課程為例,進行了一系列的改革措施,借以探索生命科學本科學生的國際化培養(yǎng)模式。
一、改革的目標及具體改革內(nèi)容
以分子生物學課程的國際化實踐為試點,為進行遼寧大學生命科學院現(xiàn)代生命科學國際化人才培養(yǎng)模式的探討提供參考。
1.教學理念方面的改革:分子生物學課程是一門嶄新的課程,作為現(xiàn)代生命科學的基礎學科,發(fā)展異常迅猛。這就要求分子生物課程的教學理念也要符合其發(fā)展特點。在教學理念上破除陳舊的照本宣科和一成不變的教學模式,發(fā)揮教師的主動性和創(chuàng)新性,鼓勵教師從自己的學術科研實踐出發(fā),把前沿的學科發(fā)展動態(tài)同教材內(nèi)容相結合,拓寬專業(yè)教育范圍,把培養(yǎng)國際型實用人才做為教學理念貫穿整個教學過程。
2.教學內(nèi)容方面的改革:分子生物學的前沿發(fā)展非常深入和迅速,這就要求分子生物學教學內(nèi)容設置的最重要的標準必須是強調教材內(nèi)容的先進性,這樣才能保證所傳授的內(nèi)容不落伍。改變之前所用傳統(tǒng)分子生物學的中文教材,通過使用與國際接軌的先進教材《Molecular Biology of the Gene》(科學出版社,J.D.,沃森等編著,楊煥明等譯),以及自制的以該教材英文版為參考的全英文PPT課件,使教學的內(nèi)容始終保持與學科的前沿發(fā)展契合(圖1)。同時在每學期的教學中都根據(jù)學科發(fā)展的現(xiàn)狀,合理并及時運用該教材編撰者在冷泉港實驗室隨時更新的最新的分子生物學教學動畫及其他教學材料(圖2),以及哈佛大學或麻省理工學院相關課程的教學輔助參考資料,這樣做到隨時進行知識更新,以跟進教材更新和修訂周期中的學科發(fā)展動態(tài),激發(fā)學生的學習積極性。
3.教學方法方面的改革:分子生物學是一門理論和教學結合非常緊密的學科。任何一個知識點都從具體的實驗數(shù)據(jù)得來,而學術和實驗能力是分子生物學教學的一個重要指標。在教學實踐中理論部分利用研究式、討論式(如第三四五章分子間的弱相互作用重要性的討論,為分子生物學相關化學基礎知識,由討論課形式完成)、啟發(fā)式、等教學方法,以解決問題為出發(fā)點,將某些相關的理論形成過程分析出來,并就形成過程中的一些關鍵知識點提出問題,促進學生思考,培養(yǎng)學生的學術研究精神。另外,開展多彩多樣的課外活動,包括小型研究課題、實驗技術訓練和知識拓展講座等。同時,開展“本科生導師制”工作,鼓勵學生參與任課教師的學術科研實踐,以實現(xiàn)教學與科研相互促進的目標。
4.考核標準改革:改變原考試只重視期末考試卷面成績的做法,分子生物學考試改革改為出勤率、平時學術小論文報告、課堂討論及發(fā)表并結合期末卷面成績的做法,監(jiān)督和培養(yǎng)學生平時夯實學習基礎知識的好習慣,并激發(fā)學生的創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。
二、具體實施方案
1.建立國際化的教學隊伍與科學、公正的評價制度:引進具有國際化背景的分子生物學專業(yè)的教師承擔部分教學任務,通過開展廣泛的討論與監(jiān)督,評價學生對該學科的學習成果。
2.寓教于研,建立國際化的拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)體系:以遼寧大學本科生導師制度為依托,吸引優(yōu)秀的本科學生參與到任課教師的學術實踐中。通過課題中子課題任務的承擔和參與,強化其對分子生物學課程的理解,提高其興趣。
3.制定國際化的分子生物學課程教學指導方案。構建國際化的本科生培養(yǎng)方案,將為提高研究生的國際競爭能力奠定堅實的基礎。通過借鑒國外高水平生命科學學科的課程體系,進一步優(yōu)化了課程結構,制定符合自身特色的本科生國際化培養(yǎng)方案。
4.開展多種形式的國際化學術交流活動。遼寧大學生命科學院的承擔分子生物學及相關課程如基因工程、分子遺傳學、細胞生物學以及細胞信號轉導等專業(yè)的任課教師絕大多數(shù)都有海外工作或者留學經(jīng)歷,并且與國外保持著密切的聯(lián)系。分子生物學教研室充分利用這些教師資源,利用遼寧大學的“暑假小學期”制度,定期邀請國內(nèi)外分子生物學相關領域的專家及學者來院講學及交流,為學生開設各種形式的前沿講座和報告。這些措施使學生能夠與外籍專家近距離的交流和學習,讓學生能深刻體會到國外先進的教育理念和教學方式,感受國外先進的教育理念和教學方式,領略國際一流學者的風度和學識,從而激發(fā)學生的求知欲,為他們在國際學術舞臺上展現(xiàn)自己的渴望增加了助力。
通過以上改革,學生對分子生物學課程學習的興趣顯著提升,課堂出勤率顯著增加,學習成績也有大幅度提高。同時,通過對分子生物學課程學習的引導,學生對分子生物學相關學科如細胞生物學、分子遺傳學等以及其他生命科學學科產(chǎn)生了濃厚的興趣,對提振生命科學本科學生的學習風氣起到了積極的促進作用。學生的國際化視野得到了拓展,用英語討論分子生物學學術研究熱點的能力得到了鍛煉,對國際學術環(huán)境有了較為整體的了解,而這些也使得本院本科生在聯(lián)系國際知名大學繼續(xù)求學深造的過程中競爭力大大提高,并且陸續(xù)獲得了美國和日本等國際知名大學的錄取。通過以上實踐,希望我們的分子生物學課程教學改革對生命科學國際化人才培養(yǎng)模式能有所參考。
參考文獻:
關鍵詞:PCR;農(nóng)業(yè)技術;發(fā)展簡史;基本原理
中圖分類號: Q555 文獻標識碼:A
在生物學領域中,聚合酶鏈式反應作為體外擴增基因序列的生物技術占有很重要的位置,并且與分子克隆技術和DNA序列分析方法構成了分子生物學實驗工作和學習的基礎。PCR技術的發(fā)明成為了生物界的里程碑并且是分子生物學的一項偉大的革命,它隨之帶來的是分子生物學以及生物技術在工業(yè)和產(chǎn)業(yè)的推進和發(fā)展[1]。
1 PCR技術發(fā)展簡史
1971年Khorana最早提出了一個大膽的設想,那就是核酸體外擴增。但是,當時對于基因的排序和測序分析方法并不成熟,還沒有發(fā)現(xiàn)對熱定性的DNA聚合酶,所以這個想法沒有任何實際意義的[2]。1985年美國的Kary Mullis受到高速公路的啟發(fā),在科學Science雜志上發(fā)表了PCR技術學術論文。20世紀80年代初,美國科學家Keohanog通過對實驗室中所使用的酶的改進,大大提高了擴增的可實行性[3-5]。在之后的幾十年里,PCR技術已經(jīng)發(fā)展為十幾種研究領域。
2常用的PCR技術
2.1 原位PCR
原位PCR是在組織切片或組織細胞里進行的PCR反應,它具有高度特異敏感和細胞定位能力,可以在細胞和分子水平上檢測轉特定的基因序列 [2]。
2.2 不對稱PCR
不對稱PCR是在PCR反應過程中采用兩種不同濃度的寡核苷酸引物,經(jīng)過若干輪采用循環(huán)后,待低濃度的引物被消耗盡,隨后的循環(huán)只產(chǎn)生高濃度的產(chǎn)物既延伸產(chǎn)物,結果產(chǎn)生了大量的特異單鏈DNA[2]。
2.3 逆轉錄—PCR
逆轉錄PCR是以反轉錄DNA即cDNA作為模板進行PCR反應,能夠使mRNA呈現(xiàn)多態(tài)性并且利用基因表達測定的強度和鑒定已被轉錄的序列是否發(fā)生突變,主要克隆mRNA的3’和5’的末端序列,以及可以從非常少量的信使RNA樣品中構建cDNA文庫[5]??梢允狗治鲆恍O為微量的RNA樣品變?yōu)榭赡躘6-8]。
2.4 反向PCR
PCR只能擴增兩端序列已知的基因片段,PCR可擴增中間一段已知序列,而兩端序列未知的基因片段不擴增。反向PCR的目的在于擴增一段已知序列旁側的DNA,也就是說這一反應體系不是在一對引物之間而是在引物外側合成DNA。
2.5 多重PCR
多重PCR在同一個PCR反應系統(tǒng)中加入了兩對或兩對以上的寡核苷酸引物,并且同時能擴增出數(shù)量較多的核酸片段的PCR,其反應原理和操作過程一般與其他PCR相同[4-7]。
2.6巢式PCR
巢式PCR是一種變異的聚合酶鏈反應(PCR),使用兩對PCR引物擴增完整的片段。第1對PCR引物擴增片段和普通PCR相似。第2對引物稱為巢式引物結合在第一次PCR產(chǎn)物內(nèi)部,使得第2次PCR擴增片段短于第1次擴增 。
2.7錨定PCR
用于擴增已知一端序列的目的DNA。在未知序列一端加上一段多聚dG的尾巴,然后分別用多聚dC和已知的序列作為引物進行PCR擴增[8]。
2.8重組PCR
重組PCR就是使兩個不相鄰的基因片段重組在一起的PCR。但是重組PCR所重組的基因片段長度都在1kb左右,因此在長片段的重組技術和提高準確度來說目前還有比較大的難度。
2.9定量PCR技術
PCR技術是指以外參或內(nèi)參為標準,通過對PCR終產(chǎn)物的分析或PCR過程的監(jiān)測,進行PCR起始模板量的定量。目前,主要采用定量的PCR方法主要包括設立內(nèi)參照物的定量PCR、極限稀釋法、熒光定量PCR、FQ-PCR、定時定量PCR等。
2.10 熱不對稱性PCR
熱不對稱性PCR是以基因組的DNA作為模板,并且利用依照目標的序列已知序列設計出3個具有較高退火溫度的嵌套特異性引物,和一個長度較為短Tm值的隨機簡并引物進行組合,通過3輪具有熱不對稱的溫度循環(huán)進行分級和擴增PCR,并且在獲得已知序列的側翼序列后用3個嵌套特異性引物分別與簡并引物組合來進行PCR反應。
3 結論
PCR技術是一種極為重要的分子生物學研究的基礎技術,還可以成為基因工程來提供目的基因,并且廣泛地應用在親自鑒定、個體識別、免疫配型、疾病診斷等方面。可以說,PCR技術已經(jīng)滲透到生物科學的各個領域。
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【關鍵詞】植物學 教學手段 探討
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2015)10-0162-01
植物學是一門古老的科學,也是生物類專業(yè)一門經(jīng)典的專業(yè)基礎課,它主要研究植物的形態(tài)解剖、生長發(fā)育、生理結構、分類、起源演化以及與人類的關系等[1]。同時,植物學具有教學內(nèi)容多、涉及面廣、概念抽象、理論知識點較難記憶而又極富實踐性等特點[2]。隨著高校課程體系的改革與發(fā)展,增設了許多新的課程,使得植物學原有的教學課時數(shù)大大縮減[3]。僅使用單一的教學方法、粗放的教學模式甚至不變的教學理念應對目前的植物學教學勢必捉襟見肘,基于此,筆者在植物學教學過程中嘗試使用多種教學手段,以期提高植物學的教學質量,效果明顯。
一、教學準備:揚眾家之長,避自家之短
教學準備是取得良好教學效果的基礎,不僅包括寫入教案的內(nèi)容,而且包含了為開展教學所進行的一切活動。授課教師除了需要“先天”具備扎實的植物學基礎外,在后期教學準備過程中應采用各種方法,從而達到“揚眾家之長,避自家之短”的目的。
(一)下功夫理清教學思路
教學思路是備課的精髓。植物學要從植物的細胞、組織、器官一直講到植物的結構、分類、識別,整個過程從微觀到宏觀,從抽象到具體,知識點細碎。在認真總結前輩授課經(jīng)驗的基礎上,要結合教學對象具體專業(yè),比如園林學、生命科學、環(huán)境科學等的學科特點,總結出自己的教學思路。此教學思路應合理安排知識點講授的詳細方略,并在此基礎上做到前后呼應和融會貫通,突出教學重點與難點。所有教學活動都將圍繞教學思路展開,因此下功夫理清教學思路關乎教學的成敗,意義重大。
(二)認真制作課件
基于植物學教學需要圖文并茂的需要,目前在植物學教學中大多采取多媒體教學,因此認真制作課件至關重要。制作課件需圍繞教學思路展開。課件制作不是簡單的羅列與堆積,需詳略得當,突出重點和難點。課件制作應參考大量資深教師和網(wǎng)絡精品課程的課件,以博取眾家之長。同時可在課件中插入聲音、圖像、動畫等生動形象的素材,綜合應用多媒體技術以生動課件,輔助教學。在凱氏帶講述時,也可利用小動畫直觀地對細胞的橫向壁、徑向壁、切向壁等概念進行直觀展示,使學生容易理解這些相對抽象的內(nèi)容。
二、教學方法:理論、實驗與實踐環(huán)環(huán)相扣
課堂理論的講授僅是植物學教學的開始,其整個教學過程需要理論、實驗與實踐環(huán)環(huán)相扣。出于某些原因,許多高校的植物學教學僅停留在課程講授的階段,或者加進了植物學實驗但忽略了植物學實踐,從某種意義講,這并不是完整的植物學教學,不利于學生系統(tǒng)深刻地掌握植物學的理論與技術。筆者所在的教研團隊采用了理論、實驗與實踐環(huán)環(huán)相扣的教學方法。
(一)理論教學
理論教學主要在課堂完成,通常由教師作為教學的主導,學生作為教學的主體,主要由教師講授完成。教師在理論教學中,首先要保證對知識點講授的準確。教學過程中無論是年輕教師還是資深教師都會遇到對知識點講授不夠準確和完整的情況。教師除了教科書外,應積極通過閱讀文獻等方式及時補充更新知識。其次,要突出教學的重點與難點。最后,教師應將科研理念與植物學理論教學緊密結合。比如在講述細胞的組成與功能部分,筆者會介紹在應用現(xiàn)代分子生物學研究植物的過程中,細胞及其結構所發(fā)揮的重要作用。比如位于細胞膜和液泡膜上的蛋白分子可以調節(jié)水分等的進出。理論教學是植物學教學的基礎。
(二)實驗教學
實驗教學是理論教學的鞏固和深入。筆者的教研團隊按照植物學理論講授的內(nèi)容,將植物學實驗按照植物細胞、組織、根、莖、葉、花、果實和植物分類的順序編排為12個實驗課。在實驗教學中,筆者組織學生按學號固定實驗臺,這樣方便教師按照花名冊快速記憶學生的姓名,加深對學生的了解。除此之外還要求學生提前做預習,寫好預習報告,這樣每次實驗課學生都有備而來。在實驗教學中,教師應鼓勵和引導學生充分發(fā)揮主觀能動性,自己設計試驗,真正讓學生感受學理論以致用的樂趣。
(三)實踐教學
教學實習是高等教育中不可或缺的教學實踐環(huán)節(jié),直接關乎高等教育人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。實踐教學是提高學生的實踐技能,啟發(fā)學生科學思維和豐富創(chuàng)造力的重要手段[4]。實踐教學通常通過教學實習來完成。筆者所在的教研團隊采取校園實習加野外實習的實踐教學方式。為保證教學質量,每位教師大約帶隊20人,從認識校園植物開始。筆者所在的青島農(nóng)業(yè)大學校園植物大約有450種植物,學生們自然對朝夕相處的校園植物充滿了興趣。筆者通過講解,學生自行采標本,結合帶領學生一起查找植物志,分組討論與比賽,奠定了教學實習實踐的基礎。之后帶領學生去野外實習,延續(xù)辨識校園植物的教學方式,走進大自然,一路辨識各種植物,一路討論探索,使學生在輕松愉悅的氛圍中增長學習興趣、提高實踐技能。
三、教學思想:切身從學生出發(fā),真正從內(nèi)心尊重學生
教學思想應該是圍繞教學對象的主體展開,教書育人是教育最終的目的。筆者切身地體驗到,教學一定要“切身從學生出發(fā),真正從內(nèi)心尊重學生”。這不是簡單的一句口號,也不是故作姿態(tài),而是作為教師發(fā)自內(nèi)心的真誠態(tài)度。
四、結語
教學準備、教學方法和教學思想是教學過程中重要的組成部分,筆者對這幾個方面僅進行了較為簡單的探討。高校教師應該想方設法在各個方面進行綜合思考、調整和改善,從而達到切實提高植物學教學質量,培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞膹秃闲腿瞬诺慕逃繕恕?/p>
參考文獻:
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作者簡介:
裴海霞(1979-),女,漢族,山西大同人,博士,講師,研究方向:植物發(fā)育與分子生物學。
關鍵詞:醫(yī)科大學;交叉學科;建設;獨立
中圖分類號:G 文獻標識碼:A 文章編號:1674-3520(2014)-11-00-01
從概念上講,學科交叉逐漸形成一批交叉學科。交叉學科的不斷發(fā)展,推動了科學領域的進步,交叉學科正在逐步向綜合科學發(fā)展。在醫(yī)科大學中,獨立學科的研究已經(jīng)進入到了一個理想的高度,要想在今后獲得更大的突破,應該獨立設置醫(yī)科大學交叉學科,而不是僅僅作為單一的課程來對待。本研究主要對獨立設置醫(yī)科大學交叉學科建設展開分析,現(xiàn)做如下綜述。
一、獨立設置醫(yī)科大學交叉學科建設方案
(一)交叉學科的形式
就交叉學科本身而言,其獨立設置的目的在于提高醫(yī)科大學的研究水平,并且擴大醫(yī)學領域的研究范圍,輸送更多的人才。基于現(xiàn)實需要的考慮,交叉學科的形式可分為3個層次:核心學科、緊密層學科、外延層學科。核心學科作為我國的重點培養(yǎng)項目,必須是具有博士學位授予的學科。以分子生物學為例,該學科主要是在分子水平上研究生命現(xiàn)象的科學,屬于典型的交叉學科。在醫(yī)科大學中,分子生物學主要是研究生物大分子(核算、蛋白質)的結構、功能以及生物合成等方面來闡明各種生命現(xiàn)象的本質。分子生物學在現(xiàn)代醫(yī)學中,突出表現(xiàn)為對人體神經(jīng)活動的機理探索,對癌的發(fā)生研究等等[1]。緊密層學科主要是由核心學科的內(nèi)涵聯(lián)系緊密的若干學科組成,該形式主要是為了讓學生了解更多的醫(yī)學知識,并自主探究其中的聯(lián)系。外延層學科主要是核心學科與緊密層學科聯(lián)系松散的外周學科。
(二)交叉學科的內(nèi)容
獨立設置醫(yī)科大學交叉學科,應從多方面入手,而不是僅僅局限在醫(yī)學學科的內(nèi)部,應向多種學科進行拓展,深入研究,將各個領域的相關聯(lián)系摸清楚,為將來的醫(yī)學發(fā)展和國家發(fā)展做出更大的貢獻。本研究認為,交叉學科的內(nèi)容應包括以下幾個方面:第一,醫(yī)學與自然學科的融合。以細胞生物學為例,該項交叉學科體現(xiàn)在顯微、亞顯微、分子水平三個層次上,主要是研究細胞的結構、功能、各種生命規(guī)律[2]。從客觀的角度來說,細胞生物學有利于研究人類的起源,并且在發(fā)現(xiàn)新物種和探究古老物種方面,都做出了非常突出的成就。值得注意的是,細胞生物學還能夠對細胞結構與功能進行研究,特別是染色體,這對臨床醫(yī)學的發(fā)展和各種先天疾病的治愈都具有較大的積極意義。第二,醫(yī)學內(nèi)部學科之間的融合。交叉學科的核心目的之一就是促進當代醫(yī)學的發(fā)展,將醫(yī)學內(nèi)部學科進行融合,不僅健全了交叉學科的研究體系,同時可將最新研究成果應用到臨床治療中,提高治療水平,促進患者早日康復。第三,醫(yī)學與人文社會科學的融合。以生態(tài)學為例,該項交叉學科主要研究生物體與其周圍環(huán)境相互關系的科學,屬于醫(yī)學與人文社會科學的典型結合。隨著人類活動范圍的擴大與多樣化,人類與環(huán)境的關系問題越來越突出。因此近代生態(tài)學研究的范圍,除生物個體、種群和生物群落外,已擴大到包括人類社會在內(nèi)的多種類型生態(tài)系統(tǒng)的復合系統(tǒng)。人類面臨的人口、資源、環(huán)境等幾大問題都是生態(tài)學的研究內(nèi)容[3]。
二、獨立設置醫(yī)科大學交叉學科建設成效
(一)通過實施重點建設工程,學科層次和水平得到全面提升
現(xiàn)實工作中,獨立設置醫(yī)科大學交叉學科并不是一件容易的事情,但最終的成果卻是被社會廣泛關注的。從我國的情況來分析,通過實施重點建設工程,學科層次和水平獲得了全面提升,我國的醫(yī)療水平和技術也有較大前進。例如,2003年,復旦大學與上海醫(yī)科大學合并以來,積極致力于醫(yī)學與諸多學科的融合。學校特設了Med-X基金,以此為紐帶,通過項目合作,實現(xiàn)了兩校技術平臺和科技資源的共享,大幅提升了科研實力,拓寬了科研領域?!碍h(huán)境化學污染物致機體損傷及其防御的基礎研究”項目,是復旦與中國預防醫(yī)學科學院聯(lián)合申報成功的2002年“973計劃”項目[4]。中國預防醫(yī)學科學院之所以選擇復旦作為合作伙伴,就是因為看中復旦大學生命科學院與醫(yī)學院結合后的研發(fā)實力居于國內(nèi)前列。楓林校區(qū)宋后燕教授的分子醫(yī)學實驗室就是在兩校合并后,得到科技資源的支持,成功建成教育部重點實驗室。
(二)通過扶持新興交叉學科,學科專業(yè)覆蓋面進一步拓寬
除了上述的成效外,我國還通過扶持新興的交叉學科,促使學科專業(yè)覆蓋面有了更大的拓寬。以四川大學華西藥學院為例,該學校的新型交叉學科――創(chuàng)新藥物與中藥現(xiàn)代化研究,屬于一種全新的研究領域。近五年來,在創(chuàng)新藥物與中藥現(xiàn)代化研究方向,負責863項目1項,國家杰出青年基金1項,國家自然科學基金重點項目1項,國家科技部重點攻關課題3項,獲部、省級等各類獎50余項,專利10項(其中有2項為美國發(fā)明專利)。發(fā)表相關研究論文累計達700余篇,綜述性文章100余篇,編寫各類專著、教科書和參考書20余部,其中主編的《物理藥學》、《靶向給藥制劑》屬填補國內(nèi)空白的專著。主編的《藥物化學》等教材為全國規(guī)劃教材。
三、總結
獨立設置醫(yī)科大學交叉學科在理論上、實踐中都獲得了非常大的積極成果,在經(jīng)濟效益、社會效益上也得到了廣泛的肯定。在今后的工作中,應進一步獨立設置醫(yī)科大學交叉學科,提高各方面的工作水平,促進醫(yī)療技術的提升,為我國的社會發(fā)展和國家進步,做出更大的貢獻。
參考文獻:
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[關鍵詞]分子生藥學; 中藥材; 新形勢; 人才培養(yǎng); 教學
Teaching research of Molecular Pharmacognosy for talent development
in industry of Chinese medicinal materials under new situation
GUO Wanli*, QI Zhechen, ZHANG Xiaodan, SHENG Qing, LIANG Zongsuo*
(Key Laboratory of Plant Secondary Metabolism and Regulation of Zhejiang Province,
College of Life Science, Zhejiang SciTech University, Hangzhou 310018, China)
[Abstract]The industry of Chinese medicinal materials is going through another highlevel development stage with some important files issued by Chinese government in the past months, such as "the protection and development plans of Chinese medicinal materials (20152020)" and "the strategic development plans of Chinese medicine (20162030)" In addition, the effect of "TU Youyou" will not only improve the industry development, but also indicates the increasing international competition intensely Therefore, one of the core problems of the sustainabledevelopment industry is the training of senior talents under the "New Situation" with opportunity and intense competition As one of the forefront courses of Chinese Pharmacology, Molecular Pharmacognosy (MP) is a new interdisciplinary science, which integrates the pharmacognosy and molecular biology, and combines many discipline theories and technological systems MP not only inherits the traditional concepts,but also makes up for the shortages of pharmacognosy, and improves the development of pharmacognosy Thus, these are importance of MP for cultivation of senior talents, and also the difficult teaching points of MP with no unified teaching mode We will, in this paper, discuss the possible teaching modes through several aspects for talent cultivation and meeting the needs of social and industry development, such as teaching state of MP, the education of undergraduate and graduate students, social identity, and self renewal of curriculum theories and practice.
[Key words]Molecular Pharmacognosy; Chinese medicinal material; new situation; talent cultivation; teaching
《中藥材保護和發(fā)展規(guī)劃(2015―2020)》中明確中藥材是“關系國計民生的戰(zhàn)略性資源”,闡述了指導思想、基本原則、主要任務等內(nèi)容(http://wwwgovcn/zhengce/content/201504/27/content_9662htm)。保障規(guī)劃順利實施的關鍵之一是中藥材產(chǎn)業(yè)人才的培養(yǎng),例如中藥材相關的分子鑒定、地理資源、次生代謝物及其調控、生物工程、生態(tài)等人才的培養(yǎng)和儲備。另一方面,隨著社會生活條件的改善,“健康”問題顯的尤為突出,社會對中藥材的需求量逐年上升,如何規(guī)范中藥材產(chǎn)業(yè),保障中藥材的品|和資源保護等都對人才培養(yǎng)提出了更高的要求(http://wwwgovcn/zhengce/content/201505/07/content_9704htm)。另外,科學家屠呦呦獲得諾貝爾獎(2015)不僅說明青蒿素的發(fā)現(xiàn)是中西醫(yī)醫(yī)藥理念的有機結合案例之一,也讓世界再次認識和接納中藥的神奇,必將促進中藥的國際出口規(guī)模,國際競爭將更加激烈。在未來中藥材產(chǎn)業(yè)機遇與挑戰(zhàn)共存的國際大環(huán)境下,人才的培養(yǎng)顯得尤為重要。
1995年,黃璐琦提出分子生藥學(Molecular Pharmacognosy)的概念[1],6年后出版專著《分子生藥學》第1版,標志著“分子生藥學”這門生藥學分支學科的誕生,為生藥學領域理論和技術的革新提供了系統(tǒng)的框架[2]。2006年和2015年又分別發(fā)行第2版和第3版,每一版在內(nèi)容方面都有非常多的更新,說明分子生藥學這門新興學科發(fā)展迅速,并銜接前沿,能快速融入新的知識和理念,逐漸形成自己的特色。該學科主要涵蓋瀕危中藥資源的遺傳多樣性和保護策略研究、藥用植物分子系譜地理研究、道地藥材形成的分子機制研究、藥用化學成分生物轉化及分子機制研究、植物分子育種研究、藥材基因組學、合成生物學等內(nèi)容。2012年,Springer出版社出版的《Molecular Pharmacognosy》標志著分子生藥學學科進入國際視野?!斗肿由帉W》高等教育教材也于2008年出版,先后有20多所院校采用該教材開設了本科生和研究生課程[3],并有很多中醫(yī)類大專院校將其設置為中藥學相關專業(yè)必修課程,提出了各種教學模式和方法,如PBL教學法(ProblemBased Learning)[4]、啟發(fā)式教學和參與式教學[5]、開放性實驗教學[6]等。然而,這些多基于特定情景下的教學探討,如何從全局、新“形勢”下認識分子生藥學教學的重要性是培養(yǎng)高標準人才的關鍵,即把握全局、具體應對、因材施教和因條件施教等。
因此,本文主要從分子生藥學教學的整體現(xiàn)狀、優(yōu)勢和不足,本科生和研究生教學的模式、方法,如何加速增進分子生藥學的社會認同,分子生藥學課程的理論和實踐更新等幾個方面探討分子生藥學在中藥材產(chǎn)業(yè)高級人才培養(yǎng)中的作用,以期進一步推動分子生藥學和生藥學的發(fā)展,為未來中藥材產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與挑戰(zhàn)培養(yǎng)和儲蓄人才。
1分子生藥學教學現(xiàn)狀、問題和建議
1995年以來,我國20多所院校開設了分子生藥學課程[3],嘗試各種教學模式和方法,眾多教師為了分子生藥學的發(fā)展群策群力,因此,該課程的發(fā)展勢頭強勁,特別是2008年《分子生藥學》高等教育教材的出版,為該課程的本科生授課提供了藍本,包括沈陽藥科大學、北京大學、復旦大學、華西醫(yī)科大學等,2014年,浙江理工大學制藥專業(yè)設置了該課程。盡管該學科在短時間內(nèi)取得了巨大的成就,但作為新興的邊緣交叉學科,其學術、教學和社會的影響還不能適應快速發(fā)展的中藥材產(chǎn)業(yè),導致產(chǎn)業(yè)的研發(fā)水平、長期經(jīng)營戰(zhàn)略和高級人才的短缺。因此,專業(yè)人才的培養(yǎng)是推動學科和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的源動力。
分子生藥學的教學主要存在授課內(nèi)容和教學模式2部分。從授課內(nèi)容來看:①分子生藥學是高度交叉的綜合學科,教師知識面的廣度和深度直接影響教學的效果,例如生藥學背景的教師,她可能對中藥的傳統(tǒng)識別、栽培、生化鑒定等比較熟悉,但對分子鑒定、基因組學、代謝調控等相對陌生,這樣的教學效果不是很理想。如果多學科老師一起上這門課可能克服這個問題;②師資隊伍規(guī)模較小,缺乏有效的交流機制。從2012年開始,每年都有“分子生藥學暑期研討會(國家中醫(yī)藥管理局分子生藥學繼續(xù)教育項目)”,至今已經(jīng)舉辦5屆,參會人數(shù)和會議水平逐年快速提升,大大促進了分子生藥學學科的迅速發(fā)展。美中不足的是其頻次、規(guī)模和影響力有限,對總體教學水平的提升顯的略微不足。建議該會議擴大教改交流的范圍,提升交流的水平;③分子生藥學授課內(nèi)容與其他課程交叉,要求具有較好的專業(yè)基礎。無論是選修課或必修課,學生最好在生藥學、分子生物學、遺傳學、細胞生物學等基礎學科預修后學習分子生藥學才能達到最好的效果。從教學模式來看:①教學模式和教法相對單調。該學科發(fā)展歷史較短,如何有效開展教學是其發(fā)展的內(nèi)動力,吸引學生的興趣和注意力是關鍵,這也是教學模式和教法所能起的重要作用之一;②實踐課程的缺失。分子生藥學是多學科交叉課程,其原理和技術相對復雜,實踐課程能提高教學效果,但實踐課程方面顯的較為薄弱。另一方面,分子生藥學大部分實驗的周期都比較長,如何設計實驗課是一項較大的挑戰(zhàn)。
促進分子生藥學教學發(fā)展的可能建議:① 成立分子生藥學學會,下設學術、教學和產(chǎn)業(yè)分會,統(tǒng)一全國分子生藥學學術、教學和產(chǎn)業(yè)交流會或研討會;設立教學獎教金和教改項目(分子生藥學暑期會議已經(jīng)有教改項目,是否在資金充裕的情況下增加資助力度),在學會層面開展分子生藥學教學競賽、教學模式和教法的研究。推廣中國中醫(yī)科學院中藥資源中心開放課題“分子生藥學課程建設”的優(yōu)秀成果;②編纂分子生藥學相關的輔助書籍,例如:《分子生藥學生物技術原理與應用》提供原理支撐和技術的推廣應用,《分子生藥學案例解析》為學生或研究人員提供典型案例,拓展成功模式,增強相關原理的理解和應用,以及實驗輔助教材等等;③分子生藥學開課的高等大專院?;蜓芯繖C構應根據(jù)本單位課程的特色調整分子生藥學的授課內(nèi)容,避免大量重復,學生預修專業(yè)基礎課程后再授課;④合理安排實踐課程,一方面根據(jù)具體情況開展實驗課程,一方面帶領學生參觀有一定規(guī)模的中藥企業(yè)的生產(chǎn)和研發(fā)部門;⑤加大社會和中藥材行業(yè)的宣傳力度,著重該學科人才培養(yǎng)的就業(yè)前景,對社會和產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的重要作用,特別是一些典型案例,如天士力的人才戰(zhàn)略等。
2本科生和研究生教學
全國能開分子生藥學課程的機構主要是有生命科學學院的綜合類大專院校、醫(yī)藥(含中醫(yī)藥)和農(nóng)林相關的專業(yè)類大專院校,中科院相關的研究機構(表1)。這些單位的教育目的、教師水平、教學資源、辦學側重點等存在較大的差異,從而導致分子生藥學的教學模式存在較大的差異,另一方面,學生的學習氛圍、基礎等也是千差萬別的。因此,分子生藥學的本科教學最好根據(jù)這些實際情況做相應的教學調整。
學校類型學生類型選修學期授課側重點授課方式綜合類大專院校本科生3年級下學期及其后生藥學、分子標記等專題和案例研究生(T博)1年級生藥學、次生代謝等案例農(nóng)林類大專院校本科生3年級下學期及其后生藥學、分子生物學等專題和案例研究生(碩博)1年級生藥學、分子生物學等案例醫(yī)藥類大專院校本科生3年級下學期及其后分子標記、次生代謝等專題和案例研究生(碩博)1年級分子生物學等案例研究機構研究生(碩博)1年級生藥學、分子生物學等案例
綜合類大專院校生命科學學院已經(jīng)開設分子生物學、細胞學、生物化學等基礎課程,這里重點放在生藥學、分子標記、植物化學、植物次生代謝等的學習,授課內(nèi)容可分為原理、應用2部分,授課形式以專題和案例可能更好,例如人參、長春花、丹參等的系列案例,例如丹參的資源譜系、分子鑒定、親緣地理、道地性和多樣性、次生代謝物合成和調控、轉基因和發(fā)根生物反應器、生物合成、組學和基因功能等。該類大專院校學生綜合專業(yè)基礎較好,適當增加分子生藥學的授課深度為佳,在講授原理和技術的同時把該學科的研究思路、策略和個案融入授課當中,可提高學生對本學科廣度和深度的認知,同時培養(yǎng)學生的科研設計能力。
農(nóng)林類大專院校的教學重點在種質資源、育種、栽培、畜牧養(yǎng)殖等學科,建議老師們結合這些學科把分子生藥學的授課重點放在生藥學、分子標記、分子生物學和次生代謝等領域的學習,把分子機制基礎與案例分析相結合的授課模式可能更好,拓展學生的知識范圍。另一方面,如能把分子生藥學的原理和技術與其專業(yè)學科結合,則能培養(yǎng)該領域的高級人才。例如中藥材的分子標記和代謝譜檢測輔助育種(中藥材品種選育和定向育種是其種植業(yè)的瓶頸)、種源的譜系分析、生物工程育苗、中藥材品質鑒定的分子基礎等。從而推動中藥材產(chǎn)業(yè)鏈上游種植和初加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
醫(yī)藥類大專院校的生藥學、藥物化學、藥理學、醫(yī)學、臨床等專業(yè)基礎知識較扎實,分子生藥學的授課側重點在藥用植物學、分子標記、次生代謝等理論的學習。老師可結合這些特點,培養(yǎng)學生從這幾個方面挖掘中藥材藥效和藥理的科研能力顯得較為重要。這方面人才的培養(yǎng)不僅能促進中藥新藥效的挖掘,同時帶動該產(chǎn)業(yè)鏈其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,如種植業(yè)、加工業(yè)等。
由于分子生藥學是多學科交叉學科,其專業(yè)基礎課包括植物學、動物學、微生物學、遺傳學、細胞生物學、生物化學、分子生物學、組學等,其原理和技術相對復雜,建議學生在大學3年級上學期及其后(修完專業(yè)基礎課)上這門課。如果學生在學習分子生藥學時發(fā)現(xiàn)有些基礎課缺失,需要自學補充,降低學習的難度。另外,除了非常關鍵的原理和技術,建議采用專題的方式授課,例如中藥材分子鑒定、藥材道地性的分子詮釋、藥材親緣地理學、中藥的組學、中藥資源保護和利用、中藥次生代謝及其調控等理論學習;篩選出10~20種中藥,對其分子生藥學相關的知識進行整理,形成案例專題,如人參、長春花、青蒿、紅豆杉、丹參、靈芝、甘草、三七、水蛭等。不同高??梢愿鶕?jù)所處地區(qū)中藥的特點進行選擇性授課。除了授課,根據(jù)具體情況實施實驗課程、實地參觀和實習;實驗最好安排成大實驗或綜合類實驗。
研究生(碩士或博士)具備了相對扎實的理論和技術基礎,具有自學和相對獨立的實踐、創(chuàng)新能力,建議采用案例的方式傳授分子生藥學課程(表1),根據(jù)相關單位的科研案例,特別是分子生藥學的前沿課題,如果同時安排某一主題的實驗(實驗與授課周期一致),則能取得更好的授課效果。例如中國中醫(yī)科學院中藥資源中心可以從丹參酮合成生物學、組學、中藥材的分子基原鑒定、DNA條形碼[成功案例:博奧晶典蘄蛇和烏梢蛇PCR鑒定試劑盒(QS2015050101)]、中藥材的分子鑒別等展開;浙江植物次生代謝調控重點實驗室可以以丹參的資源鑒定、丹酚酸和丹參酮生物合成途徑及其調控、非編碼RNA、組學等開展研究生的授課等等。
分子生藥學的前沿性和前瞻性為研究生提供了廣闊的發(fā)展空間。如果能把課程與研究生的選題和研究方向結合起來進行,則能深化課程的教學效果,有針對性地培養(yǎng)高級人才。特別是學生展示自己的選題和研究方向后,老師能給予及時的指導會有更好的教學效果。例如某種中藥材定成分生物合成和積累機制的選題,可以從道地性或遺傳多樣性等角度指導學生分析不同種質資源間該成分的積累差異,推測不同生態(tài)因子對該差異的影響;或引導學生通過對該植物不同發(fā)育期成分差異的規(guī)律推測其合成的最佳季節(jié)或發(fā)育期。根據(jù)這些差異篩選該成分差異最大的株系,進行基因表達普差異分析或基因表達差異顯示技術來尋找可能的候選基因。然后引導學生來驗證候選基因的正確性,這里包括異源表達(擬南芥、水稻等模式植物的遺傳轉化)、基因沉默、基因敲除等。如果獲得該成分生物合成途徑基因,則指導學生采用合成生物學的理念進行人為可控的生物合成,最終達到產(chǎn)業(yè)化的目的。該指導過程中一系列的原理和技術指導也是必不可少的。當然,這只是分子生藥學中的一隅,應根據(jù)學生的選題、實際情況給出具體的指導。
3分子生藥學相關人才培訓
社會和中藥材產(chǎn)業(yè)還需要對分子生藥學學科的重視度提高到新的層次。目前,國內(nèi)中藥材產(chǎn)業(yè)的技術革新、轉型升級等的關鍵是技術、管理和監(jiān)管的轉型升級,其有效支撐是人才的培養(yǎng),但國內(nèi)中藥材產(chǎn)業(yè)的總體特征是“小、多、低”(規(guī)模小、企業(yè)多、產(chǎn)業(yè)水平低),這些導致人才培養(yǎng)的缺失,普遍存在借雞生蛋,卻無力或不愿付出的僥幸氛圍。如果分子生藥學學會成立,即可在此范圍內(nèi)組織分子生藥學原理和技術培訓,包括產(chǎn)業(yè)培訓和技術培訓,前者是面對中藥材產(chǎn)業(yè)技術人員的針對性培訓,例如特定藥材的分子鑒定原理和技術。技術培訓包括高校教師、學生和產(chǎn)業(yè)人員的高級別培訓,如中藥系統(tǒng)生物學和組學的原理技術培訓,主要面對分子生藥學的前沿理論和技術。建議培訓的教學方式是專題與實踐并行,這樣就能迅速推廣某一特定新技術在研究和產(chǎn)業(yè)中的應用。在沒有學會成立的前提下,該學科的倡導者及積極建設該學科的人員應有意引導相關的原理技術培訓,起到宣傳該學科和普及分子生藥學知識的作用。
4分子生藥學教學的社會認同
盡管分子生藥學學科在短短20年間得到快速的發(fā)展,但存在的主要問題是理論與實踐結合的較少,該學科對中藥產(chǎn)業(yè)的貢獻以及對中藥種植行業(yè)等支撐的相關統(tǒng)計很少,即中藥材產(chǎn)業(yè)上游栽培產(chǎn)業(yè)的應用等還缺乏說服社會的大量案例,指紋圖譜的廣泛應用是其成功案例之一。如何獲得社會的認同可能需要以下幾個方面:①專業(yè)的就業(yè)前景,如何引導社會對分子生藥學專業(yè)學生的就業(yè)充滿信心是得到社會認同的關鍵,《中藥材保護和發(fā)展規(guī)劃(2015―2020)》、《中醫(yī)藥健康服務發(fā)展規(guī)劃(2015―2020)》和《中醫(yī)藥發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃綱要(2016―2030年)》等國家發(fā)展規(guī)劃就是分子生藥學專業(yè)學生未來就業(yè)的可靠政策保證。例如浙江省《浙江省健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2015―2020)》中提到2020年浙江省健康產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)總值達1萬億元,可以想想能保證就業(yè)的空間有多大;②分子生藥學引導中藥材產(chǎn)業(yè)發(fā)展的能力,主要包括3方面,技術引導、科學管理和人才儲備,這些能力建設是獲得社會認同的硬指標;③分子生藥學課程建設,人才培養(yǎng),分子生藥學是多學科交叉,很難把握教學的深度和廣度,教師開課前一定要對所在單位所有專業(yè)課程進行調研,推出自己課程的特色,如果為了開課而開課,則會影響學生對分子生藥學的認知,一旦開課,建議做到理論要深入淺出、拓展面要寬(舉一反三)、前沿和基礎理論為主、應用并重,說教為輔等,盡可能把分子生藥學的內(nèi)容形象生動地展示給學生;④建立“教”、“學”、“研”、“產(chǎn)”結合的學會、高校和研究單位等體系,經(jīng)過若干年的發(fā)展,分子生藥學必定深入社會和產(chǎn)業(yè),獲得認同。
5分子生藥學課程理論和實踐需要進一步完善
分子生藥學的產(chǎn)生是傳統(tǒng)生藥學(資源形態(tài)氣味細胞組織結構光譜分析等)發(fā)展極致的必然產(chǎn)物[7],2015年版《中國藥典》收載薪蛇和烏梢蛇的聚合酶鏈式(PCR)鑒別方法[8]說明了生藥的分子鑒別開始走向應用。然而,正如黃璐琦先生所言,該學科的理論和實踐需要進一步加強和完善[2]。《分子生藥學》第3版[9]的修訂明顯優(yōu)于第2版,刪除了“研究方法及其基本技術”(與分子生物學相關的部分重復)、“藥用植物種子資源分子生藥學研究”、“藥用植物抗性基因工程研究”等章節(jié),增加了“分子生藥學的形成與發(fā)展歷程”、“藥用植物分子譜系地理學”、“藥用植物功能基因組研究”、“藥用植物的轉基因研究”和“藥用植物的分子育種研究”等章節(jié),豐富了課程內(nèi)容,增加了前沿熱點研究信息。
在整個體系中已出版的分子生藥學著作可分為3類:①專著,《分子生藥學》第3版,重點在理論前沿;②教材,中國中藥出版社本科生規(guī)劃教材、人衛(wèi)出版社研究生統(tǒng)編教材中增加了案例、思考題等;③技術原理與操作手冊:針對每個領域,陸續(xù)出版了《中藥DNA條形碼分子鑒定》[10]、《中藥分子鑒定操作指南》[11]、《中藥資源轉錄組操作指南》[12]等。為了促進分子生藥學的發(fā)展,建議:①增加對教學、研究、培訓都有更高參考價值的案例;②生藥學發(fā)展若干年,形成系統(tǒng)的理論和技術體系,加強從傳統(tǒng)生藥學吸收科學合理的理論,推動分子生藥學的發(fā)展,反過來促進生藥學的發(fā)展,形成學科相互促進的態(tài)勢;③加強學術和教學交流,促進學科的科研和教學水平健康發(fā)展;④分子生藥學的科普拓展;⑤分子生藥學期刊的建設;⑥合理吸收西藥和中藥的理念,也就是西藥精確單成分與中藥多組分理念等,以及上文中提出的一些可能建議。強調的是,教學和科研走進企業(yè),解決企業(yè)發(fā)展的問題是直接推動學科發(fā)展的原動力,這是分子生藥學的理論前瞻性所決定的,即理論源于實踐,服務于實踐。
6展望
《中藥材保護和發(fā)展規(guī)劃(2015―2020)》、《中醫(yī)藥健康服務發(fā)展規(guī)劃(2015―2020)》、《中醫(yī)藥發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃綱要(2016―2030年)》等國家發(fā)展規(guī)劃,地方性規(guī)劃相繼出臺都為分子生藥學學科的發(fā)展提供了肥沃的土壤。2015年屠呦呦因青蒿素的貢獻獲得諾貝爾獎,即提高了中藥的知名度,也加速了中藥材產(chǎn)業(yè)的劇烈競爭,尤其是國際寡頭企業(yè)對國內(nèi)企業(yè)的競爭壓力與日俱爭。很明顯,分子生藥學學科的發(fā)展即將為中藥材產(chǎn)業(yè)的轉型升級提供優(yōu)質高水平的服務,尤其是人才的培養(yǎng)和儲備。例如中藥分子鑒定 (如DNA條形碼、藥用植物有效成分的生物合成、遺傳轉化等),中藥有效成分代謝調控網(wǎng)絡、植物育種和生物反應器、生物多樣性與瀕危藥用動植物保護、中藥分子譜系地理、中藥道地性等研究領域都稀缺分子生藥學專業(yè)人才。因此,分子生藥學的學科交叉、前沿和拓展等特性使其肩負著“新形勢”下中藥材產(chǎn)業(yè)的人才培養(yǎng)重任和產(chǎn)業(yè)理論先導的作用。
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[12]袁媛,黃璐琦. 中藥資源轉錄組操作指南[M].上海:上??茖W技術出版社,2016.
[收稿日期]20160720
關鍵詞:細胞生物學實驗;網(wǎng)絡視頻示范教學
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2013)29-0056-03
作者簡介:田男,女,講師,研究方向為細胞分子生物學;范春雷,男,教授;竇曉兵,男,副教授;錢穎,女,講師;胡林峰,男,講師,第二、三、四、五作者的研究方向均為中藥抗動脈粥樣硬化。
伴隨著信息化和新技術革命的發(fā)展,生命科學領域的競爭在全世界范圍內(nèi)不斷開展。生命科學最突出特點就是基礎理論與操作技能相結合,決定了生命科學學院培養(yǎng)人才的競爭力很大程度取決于學生的實驗操作能力。因此,生命科學實驗課程體系的教學宗旨在不斷改善學生專業(yè)知識結構的同時,兼顧如何增強學生對實驗的積極性,以及如何引導學生自主學習實驗課程,從而使學生能夠積極地提高自己的實驗操作能力。
細胞生物學與分子生物學,神經(jīng)生物學和生態(tài)學并列為生命科學的四大基礎學科,[1]其對學生的生命科學知識、能力、素質的發(fā)展具有直接和長遠的影響。從其研究對象及研究方法上已體現(xiàn)出,這門學科涉及各種顯微鏡的使用、細胞培養(yǎng)、細胞器提取及基因重組等一系列實驗操作。因此,如何不斷提高學生實驗操作技能,成為細胞生物學實驗教學亟待解決的問題。而網(wǎng)絡的興起正改變著傳統(tǒng)的教學方式和教學理念,實驗教學正在醞釀一場新的變革,網(wǎng)絡遠程教學、多媒體課件等將有可能成為實驗教學的嶄新手段。筆者結合多年的教學經(jīng)驗,對網(wǎng)絡視頻示范教學在細胞生物學實驗課程中的應用進行了初步探討。
一、細胞生物學實驗教學現(xiàn)狀分析
近年來,細胞生物學和遺傳學、分子生物學的聯(lián)系日趨密切,新理論、新概念、新技術層出不窮,使得細胞生物學理論發(fā)展非常迅速。然而,目前細胞生物學實驗教學普遍滯后于理論課,存在著種種缺陷:
實驗教學模式單調,學生處于被動地位,難以激發(fā)其積極性和主動性。[2]目前的實驗教學模式往往強調知識的傳授、實驗的驗證和實驗結果的獲得,而較少重視學生學習積極性、主動性的調動,學生只是被動填鴨式的接受,教學效果不佳。
實驗內(nèi)容陳舊、單一。實驗內(nèi)容多是驗證性實驗,難以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力,不利于學生綜合素質的培養(yǎng)。[3]
實驗教學手段生硬、單一,主要是口授和板書。[4]一方面口授和板書直觀性較差、講課速度慢,課堂信息量有限;另一方面由于口授的差異性與板書的局限性,教師常常難以把實驗內(nèi)容準確而規(guī)范地傳授給學生,并且學生的接受能力不同,對實驗原理、實驗操作的理解也會出現(xiàn)偏差,做實驗時經(jīng)常出現(xiàn)錯誤。
現(xiàn)在基本所有的細胞生物學實驗是由教師做實驗準備工作,學生對實驗前準備、預實驗認識不夠。實驗前準備包括配制試劑、預定設備、各種實驗耗材的準備、器具的滅菌等等,學生對實驗缺乏整體觀,只是機械地按照實驗流程操作,導致學生動手能力、處理解決問題能力得不到充分的鍛煉,有違教學初衷。
由于實驗課程各章相對獨立、上課時間間隔較長,具體實驗程序復雜,動手操作多,學生多而專職教師少,導致細胞生物學實驗課程教學效果不佳。
所以,想在有限的時間內(nèi)既完成大量教學任務,又提高學生的實驗技能,引導學生更好地進行自主學習,達到開展實驗課程的目的,就需要利用多媒體計算機通信技術,結合現(xiàn)代化網(wǎng)絡教學平臺,實施實驗操作視頻示范教學與課堂教學相結合,充分利用學生的課余時間,提高教學效能。為培養(yǎng)飛速發(fā)展的生命科學所需要的、具有更強競爭能力的高素質創(chuàng)新人才創(chuàng)造條件。
二、細胞生物學實驗教學改革及優(yōu)勢
1.將傳統(tǒng)單一的實驗教學模式轉變?yōu)榛诰W(wǎng)絡平臺的實驗視頻示范教學模式,與傳統(tǒng)課堂教學相結合
用攝像機拍攝下細胞生物學實驗課程。該課程由專職教師根據(jù)自己的專業(yè)特長選擇實驗進行操作,在實驗開始前向學生講解實驗原理、對本節(jié)實驗所需器材一一介紹,在實驗操作過程中強調操作的重點、難點。實驗視頻拍攝完成后,使用相關軟件對其進行加工處理。實驗課程視頻制作、處理完成后,通過多媒體計算機信息技術將操作視頻放入本院網(wǎng)站中,并同時在頁面中設置實驗原理、實驗目的、器材設備、注意事項及課后作業(yè)的選項,方便學生在觀看視頻的同時掌握實驗的原理及目的意義。
提前告知學生在學院網(wǎng)站上預習實驗視頻,鼓勵學生自主學習,帶著問題來上實驗課,而課堂上教師可以參考學生的問題有的放矢,著重強調重點、難點。因為學生已經(jīng)觀看過視頻對實驗操作有了一定的認識,課堂上教師再次進行示范操作時,學生可以選擇自己不太了解的部分有目的地學習,更有利于增加學生的積極性,提高動手操作能力。這樣網(wǎng)絡視頻示范教學就與課堂教學結合,構筑現(xiàn)代化細胞生物學實驗視頻示范教學模式。從而實現(xiàn)真正意義上的以學生為中心、以教師為主導,強調學習者認知主體作用的模式,同時又不忽略教師的指導作用?;诰W(wǎng)絡環(huán)境下的視頻教學,能夠使學生充分發(fā)揮主觀性和獨立性,有利于教師引導學生自主學習,增強學習實驗課程的積極性,適合學生在課前進行實驗預習,課后鞏固復習,再結合課堂上教師的手把手指導,使學生不斷提高實驗操作技能,進一步理解基礎理論。
2.組織教學學生參與實驗課實驗的準備和管理工作,也鼓勵學生進入學院相關課題組實驗室做實驗
由于傳統(tǒng)細胞生物學實驗是由教師做實驗準備工作,學生對實驗前準備、預實驗認識不夠,學生對實驗缺乏整體觀,學生只是機械地按照實驗流程操作,導致學生動手能力、處理解決問題能力得不到充分的鍛煉。因此,有計劃的組織教學學生參與實驗課實驗的準備和管理工作,也鼓勵學生進入學院相關課題組實驗室做實驗。這樣教學,學生不但熟悉了實驗室規(guī)章制度,掌握了一些試劑配置和儀器使用方法,還提高了動手操作能力,特別是在綜合性和設計性實驗中發(fā)揮了很好的帶動作用,[5]對學生以后就業(yè)、繼續(xù)深造都有好處,學生踴躍報名,很積極。
三、網(wǎng)絡視頻示范教學在細胞生物學實驗教學中主要優(yōu)勢
1.使學生的被動學習轉變?yōu)橹鲃訉W習
在學生實驗前,先觀看實驗操作錄像,例如細胞培養(yǎng)錄像,使學生在操作前對實驗的程序、方法、注意事項有了直觀的了解,然后實驗教師親手示范整個實驗操作步驟,最后再讓學生進行實驗。這樣,一方面大大縮短實驗時間,同時也使學生加深了印象。也可以把觀看視頻等作為實驗教學的平時成績,提高學生學習實驗的積極性。據(jù)課后學生反饋,這樣實驗教學效果很好,深受歡迎。
另外,細胞生物學實驗課程中常常有很多的等待時間,如材料固定、離心及染色等,充分利用這一時間,以讓學生觀察相關實驗的裝片或切片,也可以觀察上屆學生制成的永久裝片,這樣可以將實驗結果提前展示給學生,增強學生對實驗結果直觀性的認識;[6]另外,教師也可以結合自己的科研經(jīng)歷,給學生介紹實驗中技術發(fā)現(xiàn)的歷史及其具體應用,或相關的科普小故事,或可以和學生討論本實驗可能出現(xiàn)的結果等,培養(yǎng)他們分析問題和解決問題的能力,同時也極大調動學生上實驗課的積極性和主動學習的熱情。同時緩解學生多教師少的局面,實現(xiàn)高效能教學。
2.教學中的視頻、課件及教師的示范的有機結合,符合學生的認知規(guī)律
細胞生物學實驗教學涉及顯微鏡的使用、細胞培養(yǎng)、細胞器提取及基因重組等一系列實驗操作。由于實驗操作中有許多小的細節(jié)需要注意,實驗中微小的差異就可能導致實驗結果不同。由于時間、無菌原則的限制,許多內(nèi)容無法演示,直觀認識的缺乏常常限制了學生的思路。網(wǎng)絡視頻示范教學可再現(xiàn)許多以往的實驗操作錯誤,使學生在短時間內(nèi)了解到大量直觀信息。同時可以把實驗原理通過動畫、課件展現(xiàn)給學生,加深對實驗原理的認識。
四、總結
網(wǎng)絡視頻示范教學作為一種新興的實驗教學手段,還應有一個不斷改進和完善的過程。例如,由于受硬件條件的限制,部分影像效果不太理想;學生注意力不很集中;教師為了講解多媒體課件與學生間的交流較差;教師、學生對網(wǎng)絡(校園網(wǎng))的利用率低;如何實現(xiàn)現(xiàn)代化網(wǎng)絡視頻示范教學與傳統(tǒng)課堂教學的有機結合,等等。相信隨著實驗室硬件的改善、視頻和課件制作水平以及網(wǎng)絡與實驗課程教學結合水平的提高,這些問題將逐步得到解決。
在實驗教學過程中,要合理有效地運用網(wǎng)絡視頻示范教學手段,以達到提高教學效果和教學效率的目的。把握好網(wǎng)絡視頻示范教學與傳統(tǒng)教學方法的有機結合,真正發(fā)揮網(wǎng)絡視頻示范教學在實驗教學中的作用,使得實驗課程真正向學生開放。一方面使學生共享不同的教學資源,豐富學習內(nèi)容,另一方面又可以使學生享受圖文并茂、視聽一體的動態(tài)課程,改變學生固有的學習模式,使其發(fā)揮主觀能動性、提高實驗學習的積極性,從而在實踐操作過程中不僅學到知識,而且體會到動手的樂趣。
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在原來教學改革思想的基礎上,根據(jù)園藝植物生物技術教學任務和教學內(nèi)容的調整,針對教學過程中新出現(xiàn)的教師學生專業(yè)化差別,學生教學參與感不強,優(yōu)秀學生“吃不飽”,以及實驗教學量增加的問題,通過推行模塊化教學,情景化教學,推行有條件的全英文教學,以及完善整體化實驗教學,進一步構建和優(yōu)化該課程教學的內(nèi)容體系和教學模式。
關鍵詞:
園藝植物生物技術;教學改革;模塊化;情景化
生物技術是現(xiàn)代生命科學發(fā)展的前沿學科。生物技術在農(nóng)業(yè)領域的應用已經(jīng)成為廣泛關注的研究領域[1]。園藝植物生物技術以園藝植物為研究對象,主要領域包括蔬菜、果樹、花卉和茶學。目前,國內(nèi)多所農(nóng)業(yè)院校園藝專業(yè)都先后開設了園藝植物生物技術課程[2-6],其中華中農(nóng)業(yè)大學開設的園藝植物生物技術國家精品課程比較具有借鑒價值[7]。通過多年比較研究和教學實踐,筆者在實踐原有教學改革方式方法的過程中不斷發(fā)現(xiàn)新問題[8],進一步總結教學經(jīng)驗,以期為今后的教學工作提供參考和借鑒。
1課程簡介與特色
西北農(nóng)林科技大學園藝學院開設園藝植物生物技術課程較早,是園藝學專業(yè)的基礎選修課,同時也是設施農(nóng)業(yè)工程專業(yè)的專業(yè)選修課。筆者所在教學團隊領銜開展的園藝植物生物技術課程具有比較突出的特點,包括擁有自主編寫的規(guī)劃教材,學校公共資源擁有豐富的課外學習資料,具有優(yōu)良的實踐教學平臺和知識、年齡結構搭配合理的師資隊伍,以及擁有良好的網(wǎng)絡教學環(huán)境等[8]。這些條件保證了園藝植物生物技術課程教學的順利進行。近年來,經(jīng)過不斷優(yōu)化本科教學培養(yǎng)方案,現(xiàn)已將筆者所在教學團隊納入園藝學院基礎教研課程組,將園藝植物生物技術歸類于園藝專業(yè)的通識性教學課程。該課程的設課時間已由原來的本科第7學期[8]調整為本科第5學期,是直接承接西北農(nóng)林科技大學公共基礎課生物化學和遺傳學的后續(xù)專業(yè)課程。為了進一步加強現(xiàn)代生命科學基本理論的培養(yǎng),學院同時在原第7學期設置園藝植物分子生物學課程,對園藝專業(yè)的學生進行深入教學。這種教學順序和教學對象的調整勢必帶來一些全新的教學問題。
2目前存在的問題
2.1課程設置早于專業(yè)分配,出現(xiàn)教師分專業(yè)授課而學生
無差別聽課現(xiàn)象按照課程設置計劃,學院在本科教學階段共設置園藝學和設施園藝學2個專業(yè)方向,在園藝學方向下又設置蔬菜學、果樹學、茶學和觀賞園藝學4個模塊,園藝學方向的學生可以根據(jù)自己的興趣喜好,結合綜合考核成績,在第5學期中期進行專業(yè)選擇。另一方面,園藝植物生物技術課程設置于第5學期之初,這也就意味著學生選課時還沒有選定專業(yè)方向。因此,學院在設置該課程時無法考慮專業(yè)選擇,即只能實行無差別教學方式。在具體教學中,仍然以自然班為教學單元進行教學。在教師安排時,授課的課程組來自蔬菜學系和果樹學系,具有不同的研究背景。由于生命科學的發(fā)展非常迅猛,體現(xiàn)在生物技術領域的高速發(fā)展尤為突出,新技術、新方法的涌現(xiàn)速度非??欤沟脤I(yè)教師不可能及時更新所有領域的新興研究成果,僅可能專注于自己的研究方向。這一特點在教學活動中就會表現(xiàn)出教學的側重點不一致,在進行實例教學時不能夠協(xié)調統(tǒng)一。例如,果樹學科的教師比較重視植物組織培養(yǎng)方向的內(nèi)容,而蔬菜學科的教師對于分子標記方向的講解比較多。在講解基因克隆方法時,果樹學方向的教師會在同源克隆方向上列舉較多實例,而蔬菜學方向的教師則在圖位克隆方向上有較多的展開空間。這種教學方向,甚至教學內(nèi)容的差異,對于園藝植物生物技術課程教學的統(tǒng)一很不利。在具體教學活動中,還表現(xiàn)出考試試題、成績評定標準不一致的現(xiàn)象,這一點對于不同班級學生爭取綜合測評成績排名,進而爭取研究生報送名額的矛盾尤為突出。
2.2學生的教學參與感以及課程興趣不足
園藝植物生物技術課程的知識特點就是過于抽象,特別依賴于生物化學、分子生物學的理論知識,很多知識內(nèi)容屬于“不可見”科學,更多的時候需要學生通過想象進行理解和推演。因此,有一部分學生會選擇直接跳過理解和思考的過程,回歸傳統(tǒng)的死記硬背的學習方法。有部分學生對于教學內(nèi)容、概念、方法還多停留在背誦的層面上,缺乏主動理解,對課程的學習仍以應付考試為主,真正能夠通過學習對科學研究產(chǎn)生興趣的學生人數(shù)還比較有限。
2.3部分優(yōu)秀學生的知識訴求未得到滿足
近年來,筆者在教學中發(fā)現(xiàn)部分學生存在求知欲望較強,而常規(guī)課堂教學不能滿足其需求的現(xiàn)象,而且這種類型的學生數(shù)量近年來增加很快。西北農(nóng)林科技大學由于特殊的地理、歷史和政策條件的原因,每年有大量學生有出國深造的需求和機會。根據(jù)現(xiàn)階段學科的發(fā)展特點,這部分學生中的絕大多數(shù)將會直接使用生物技術的相關知識,并且對于該學科的相關英文知識也有要求。針對這部分學生和部分早期規(guī)劃考研深造的學生,學院從2015級學生開始成立實驗班,進行更加專業(yè)化的輔導。根據(jù)學院的教學計劃,需要對園藝植物生物技術課程進行精細教學改革,嘗試進行全英文教學。
2.4實驗教學內(nèi)容仍需擴展
針對園藝植物生物技術課程長期存在的教學內(nèi)容繁雜、實驗課程設置不足的問題,學院于2017年開設園藝植物分子生物學與該課程進行互補教學,前者重點強調實驗教學,計劃再設置32課時實驗教學內(nèi)容。因此,如何整合2個課程的實驗內(nèi)容,需要進一步探究。
3教學改革的方向
3.1進一步整合教學內(nèi)容,推行模塊化教學方式
針對授課教師專業(yè)化問題,經(jīng)學院教學辦公室、教研室研究,并報請學校教務處批準,計劃整合所有教學內(nèi)容,打破原有教研室限制,成立園藝植物生物技術教學課程組,將原隸屬于果樹學、蔬菜學的教師重新組合,以教學內(nèi)容為指導,分配教學任務,形成不同的教學內(nèi)容模塊。同時,學生不再分班級教學,而是整合成一個課程班級(視選課學生人數(shù)情況,再劃分為平行的教學班次),接受所有課程組教師的授課。這樣可以真正做到教師“講有所長”,而學生可以充分學習到較為全面的專業(yè)知識。這種集體教學的方法以往多用于研究生教學中的研究進展討論類課程,在本科教學中并不常見。針對園藝植物生物技術這門內(nèi)容發(fā)展非常迅猛的技術型課程的教學,在多年研究教學方法的基礎上,逐漸摸索嘗試新的教學方式,可以嘗試類似于進展討論課式的模塊化教學。在具體實施過程中,預先設定課程組長,由常年從事第一線教學、經(jīng)驗豐富的教授專家擔任。課程組長負責召集具有不同專業(yè)背景的授課教師,按照教學大綱集體編制教學內(nèi)容,分解形成不同的教學模塊。這些模塊包括園藝植物生物技術的背景與發(fā)展歷史、分子生物學基礎知識、基因文庫基本知識、分子標記基本知識、基因克隆基本方法、載體基本知識、植物遺傳轉化基本知識、基因修飾植物基本知識等若干模塊。課程組長協(xié)調授課教師領取各自的教學模塊,授課教師編制具體教案和教學課件初稿。所有模塊的教案和課件初稿編制完成后,課程組集體討論各教學課件之間的銜接與過渡內(nèi)容,形成最終的定稿。按照設計,課程組長不進行具體的授課工作,僅負責召集、協(xié)調各專業(yè)教師的教學內(nèi)容以及各教學模塊之間的銜接工作,組織安排教學進度,并有目的地進行聽課考核和教學監(jiān)督。作為組織者,教學組長具有明顯的行政化特點,而非傳統(tǒng)意義上的主講教師。
3.2進一步推行情景化的教學方法
推行情景化教學方法是筆者所在教學團隊于2012年提出的針對園藝植物生物技術課程特點的教學嘗試。其主要思路是,針對某一特定技術和知識點,帶領學生回到實現(xiàn)這些創(chuàng)新的時代,說明當時的技術背景,提出發(fā)明人的技術思路,展示最初的實驗結果,推導新產(chǎn)生的理論。這種帶入式教學可以激發(fā)學生對于所學習的知識,特別是對于科學研究的興趣,使學生能夠在當時的技術條件和知識背景下,獨立推導出所要講授的內(nèi)容,同時讓學生切實感受到科學研究工作并不遙遠,自己通過努力也可以做到。幾年的教學嘗試表明,這種教學方法效果很好,很容易抓住學生的注意力,開發(fā)興趣點,提高學習熱情。更有甚者,有的學生會提出個性化的見解,引發(fā)更深層次的思考。在下一步教學改革研究中,將增加情景化教學的范例,系統(tǒng)分析具體教學內(nèi)容的關聯(lián)性,將每一項相關的技術內(nèi)容串聯(lián)起來,利用情景化將其講述成為一個連續(xù)的科學研究故事,以激發(fā)學生的興趣。這方面的一個實例是:DNA結構的發(fā)現(xiàn)與證明,半保留復制與核酸雜交,Southern技術與RFLP分子標記等幾個內(nèi)容可以通過連續(xù)的研究故事加以講解。
3.3嘗試推行有條件的全英文教學模式
針對學院組建的實驗班和部分有出國深造意愿的學生,計劃開設全英文的園藝植物生物技術課程。全英文教學使用小班授課形式,使用英文原版教材,全英文PPT演示和英語講授。課程教學內(nèi)容與正常園藝植物生物技術教學大綱要求相同,重點加強課程預習、自學內(nèi)容。課堂授課兼顧講解和答疑,講解內(nèi)容適當壓縮,以闡述知識要點為主,進行適當?shù)膬?nèi)容拓展,鼓勵學生課堂提問和討論。這種教學模式的目的是為了與國外高水平大學的研究生教育相銜接,盡力縮小國內(nèi)外關于生物技術知識教學方式的差異,使學生提前適應未來的學習方式。另一方面,生物技術的最新研究成果往往以英文作為科技語言進行發(fā)表,讓學生盡早接觸專業(yè)科技英語,也可以培養(yǎng)他們的科研閱讀、交流、寫作能力,更容易對科學研究產(chǎn)生興趣。
3.4完善整體化實驗教育思想
隨著學院不斷加強生物科學實驗課程教學,加大經(jīng)費支持力度,增加實驗教學課時,目前的園藝植物生物技術實驗課程內(nèi)容與指導已經(jīng)不能夠滿足今后的需求?;诖耍M織所有課程組的教師共同編寫了《園藝植物生物技術實驗指導》(試用本,以下簡稱為《實驗指導》)。在編寫過程中,全面貫徹整體性實驗教學原則,以連續(xù)性實驗為設計目標。目前《實驗指導》已完成DNA相關實驗內(nèi)容的編制,主要圍繞植物DNA的提取、檢測、克隆、載體構建、分子標記等系列實驗展開。實驗之間互為順承關系,前一個實驗的結果(產(chǎn)物)是下一個實驗的前體(供試材料),使所有實驗設計以一個整體的形式呈現(xiàn)給學生。該實驗指導已在2016年秋季學期發(fā)放給學生試用,學生反映情況良好。
4結語
生物技術是迅猛發(fā)展的現(xiàn)代科學,其與植物科學、農(nóng)業(yè)科學的結合創(chuàng)造出大量新知識、新技術和新研究領域。關注于生物技術的課程教學也必須與時俱進,不斷調整教學方式方法,以培養(yǎng)緊跟科學技術發(fā)展的專業(yè)本科畢業(yè)生。通過近幾年對于園藝植物生物技術課程教學改革的思考、研究、探索與實踐,不斷總結經(jīng)驗,在原有教學改革思想的基礎上,針對目前教學要求和教學內(nèi)容的調整擬定了新的教學改革方向。核心思想是提高學生對于課程知識的興趣,激發(fā)學生對于探索現(xiàn)代生命科學知識的研究熱情,培養(yǎng)學生的動手能力。通過個性化和差別化教育,為專業(yè)化深造教育輸送人才??傊瑘@藝植物生物技術的教學改革是必要的,同時也需要不斷關注、調整,以適應不斷發(fā)展的對高素質、全面性、創(chuàng)新型農(nóng)業(yè)人才的需求。
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