非生物類本科生《生命科學導論》公選課的探索與實踐

關統偉 車振明

摘 要：在教學實踐的基礎上，針對非生物專業本科生的《生命科學導論》課程進行了教學改革的初步探討。課程從教學內容、教學方法和手段以及開設公選課的必要性方面進行了積極的實踐和探索，目的是為了適應21世紀高素質人才培養的需要。

關鍵詞：生命科學導論 非生物類本科生 教學改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）03（a）-0053-02

黨的十八大指出：“教育是中華民族振興和社會進步的基石。要堅持教育優先發展，全面貫徹黨的教育方針，堅持教育為社會主義現代化服務的根本任務，培養德智體美全面發展的社會主義建設者和接班人。全面實施素質教育，深化教育領域綜合改革，著力提高教育質量，培養學生創新精神。”截至2012年，中國的教育取得了長足的發展，諾貝爾文學獎創設117年來，中國籍作家首次獲得諾貝爾文學獎，但諾貝爾物理獎、化學獎和醫學獎領域至今中國無人問津。美國科學家在近20年的諾貝爾化學獎中獲得了17次。事實說明中國的教育改革還有很長的路要走。在這里僅想和各位同行一起探討《生命科學導論》課程在非生物專業開設的意義以及教學改革的必要性。教育部生物科學與工程教學指導委員會針對非生物學類專業本科生的生物學基礎課程教學明確指出[1]：了解生命科學發展的全貌和新動態，以及現代生命科學與其他學科間交叉融合的必然趨勢；理解并初步能用生物學原理、觀點、思維方式去認識一些生命現象和過程。爭取對學生跨學科創新思維起到一定的科學啟迪作用。針對非生物類不同學科專業本科生的知識基礎和需求，西華大學《生命科學導論》課程精心設置以滿足學生需求和社會需要。該課程在西華大學開設相對較晚，于2004年在全校開設為公選課，目的是提高交叉學科學生的現代生命科學意識，培養厚基礎、寬口徑、富創造的復合型人才，使學生拓寬知識面，提高綜合素質，以適應未來的社會發展。

1 《現代生命科學導論》課程開設的必要性

中國科學院院長路甬祥多次提出[2]：“學科交叉點往往就是科學新的生長點、新的科學前沿。這里最有可能產生重大的科學突破，使科學發生革命性的變化”?！渡茖W導論》公修課立足于非生命科學類專業學生使用的通識教材，目的在于提升學生的生物科學素養，幫助他們樹立科學的現代生命觀。20世紀是自然科學發展史上最為輝煌的時代，生物科學是自然科學中發展最迅速的學科，其成果顯著，影響廣泛而深遠。生物科學與人類生存、人民健康、社會發展密切相關。例如，體細胞克隆哺乳動物技術的突破、袁隆平課題組創造的雜交水稻、人類基因組計劃的實施、器官移植技術的成功以及干細胞研究的進展等。生物科學和技術不僅正在改變人類的生活，還深刻影響著人們的思想觀念和思維方式。隨著數理化科學廣泛而深刻地深入生物科學和一些先進儀器設備及研究技術的出現，21世紀生命科學必將成為主導科學。非生物學專業的學生也應該拓寬知識面，具備一定的生物學基礎知識，掌握一定的生物學技術，具有解決與本專業相關的生物學應用問題的能力。20世紀80年代以來，國外一些著名高校如哈佛、斯坦福和劍橋等就已經注意到生命科學對學生發展的重要性，并迅速紛紛地把生物類課程列為全校各專業的必修課；而國內知名高校如清華、北大、上海交通大學、浙江大學、武漢大學、南開大學、中山大學等在90年代也陸續把生物類課程列為非生物類專業的限選或必修課程[3]；隨后，北京航空大學、華東理工大學、西華大學等也相繼開設《生命科學導論》課程，并作為全校的公選課。另外，《生命科學導論》作為一門融合基礎知識與前沿進展相結合的綜合性課程，是當今高校進行素質教育的重要方面，對該課程的學習有利于豐富學生生命科學知識、發展學生興趣，完善知識結構，促進學科交叉，促進知識遷移，培養學生能力，提高綜合素質。如人口膨脹、糧食短缺等知識加深了學生對社會現實情況的認識，了解科學技術發展在農業方面的重要作用；環境、生態污染、生物多樣性的保護內容極具有人文精神，可以培養學生保護生態環境的科學素質；免疫、病毒和健康的問題可以讓學生科學的認識和了解一些疾?。ɑ魜y、AIDS、SAS、H1N1等）的發生、傳播和預防措施，讓學生感受到自己所學的知識在實際生活中是非常有用的，以及在面對疾病的發生時應該如何面對。通過學習，使非生物類學生理解并初步能用生物學原理、觀點、思維方式去認識一些生命現象和過程，爭取對學生跨學科創新思維起到一定的科學啟迪作用。當今世界是人類與動植物、微生物甚至一些可能存在的其他星球生命形式共存共榮的一種狀態，而人口膨脹、糧食短缺、環境污染、疾病危害、能源危機、資源匱乏和生物物種大量消亡等重大社會問題時刻威脅著人類的生存和發展，這些問題的解決僅靠一門學科是無法勝任的，人們希望從生命科學中去尋求出路，而學科交叉就顯得尤為重要。因此，在非生物類學生中開設《生命科學導論》課程對于新的人才培養模式、開拓創新思維能力和促進社會科技發展具有重要的理論和現實意義。

2 教學改革的主要內容

西華大學《生命科學導論》課程已經開設7年，在對非生物類專業學生的授課中逐漸總結和探索了一些改革經驗，在這里和各位同行、學者一起探討和分享。

2.1 教學內容不斷更新

教科書總是在總結前人研究成果的基礎上緩慢推新，課本知識在很多領域的內容都已經落后于生命科學的發展，也始終無法適應日益突飛猛進的科學技術。當今世界細胞生物學、基因組學、生物信息學、計算機科學以及分子生物技術發展迅猛，一日千里，大量新知識、新方法、新技術、新成果、新理論不斷涌現，以前的科學成果和理論也在不斷地被質疑和完善。2009年人類采用基因治療法治愈色盲將特殊的蛋白質基因注入兩只患有色盲癥的猴子眼中，讓猴子第一次看到紅色和綠色。眼科專家小組通過基因療法治愈色盲讓色盲患者看到了希望。2010年美國哈佛大學醫學院的研究人員利用激活早衰老鼠的端粒酶基因扭轉衰老過程；那么從理論上講，操縱端粒酶基因可以減緩衰老過程，或至少延緩人類與衰老有關疾病的發展速度。2011年3月份，美國威克森林大學再生醫學研究所的安東尼·阿塔拉（Anthony Atala）博士成功制造出了人的尿道。在實驗室中人工培育可用于移植的人體器官的成功，無疑是對于再生醫學而言無疑將是一個福音。這些成果和發現在不斷推進社會進步的同時，也在改變著人類對生命科學世界的認知以及理論體系的完善。因此，生命科學導論課程的授課內容也需要不斷的補充新的內容。另外，授課教師本身的知識容量要滿足學生群體的協同發展。部分教師為了便于長期授課，并且習慣于按部就班原有的授課內容，在課程教學上沒有改革的意識，更缺乏改革的勇氣，多年來都不曾變更授課內容，使得有的時候學生的思維超出了老師的講解范圍，甚至有些學生提出的問題比較新穎，偶爾出現教師無法準確回答學生問題的尷尬場景。因此，提高教師素養和知識結構，加強教師的培養力度和再學習的積極性，不斷提高教學水平才能上好每一堂課。那么對于《生命科學導論》課程則要求每年都要把一些嶄新的知識及時補充到教學內容中，給學生介紹這些生命科學成就的前沿進展，豐富學生在課本上無法學到的知識，使學生時刻把握生命科學的最新動態，這樣才能使學生快速適應社會需求，提高學生對生命科學的認識和興趣。

2.2 教學內容的多樣性與啟發

針對非生物類專業學生講授《生命科學導論》所面臨的一個首要問題就是講授對象——學生的專業復雜性。就西華大學而言，一共有30多個專業的學生來選修這門課，比如漢語言文學、英語、環境工程、人力資源、營銷、工程管理、經濟學、國際貿易、工藝設計、保險、法學、思想政治、產品質量、機械、會計學、計算機、材料科學、公共藝術、化學、食品工程、網絡安全等等。他們對生命科學的知識基礎比較薄弱，甚至興趣不大，那么如何讓這些不同專業的學生都能夠聽好、聽懂、又要有一定的積極性和對生命科學課程產生一定的興趣就成為我們教師必須克服和解決的一個重要難題。針對這一現實情況，在學生為中心的前提下，講好生命科學基礎知識的同時，為了滿足學生的需求，我們的教學內容經過多次修改，不斷完善，豐富了大量教學內容，使其更好的適應不同學科專業的學生需要。希望能夠與他們所學專業能夠有機結合，產生交叉創新點，并激發學生的思維能力。比如：核酸、蛋白質、代謝網絡以及神經網絡傳導系統等能夠激發計算機等相關專業的學生設計嶄新的生物芯片、智能計算機等。生物細胞形態與結構的內容（如細菌鞭毛的精密結構等）將有利于激發機械及工程設計專業學生產生新的仿生學設計思路。生物資源及其細胞結構的講解將有利于材料科學專業的學生打開生物材料的大門，如聚-β-羥丁酸（poly-β-hydroxybutyrate，PHB）是一種存在于許多細菌細胞質內屬于類脂性質的碳源類貯藏物，是相容性較好的生物材料，可制成易降解的且無毒的醫用塑料器皿和外殼用的手術針和縫線，被認為是石化塑料的綠色替代品，可廣泛應用于包裝、農業和生物醫藥等行業。從環境工程上講，PHB的使用可以降低白色污染，保護環境。人類的起源與進化的內容講授有助于漢語言文學專業學生的知識提高，使他們更好的理解語言的形成過程，增加文學生物學的內涵。環境、生態與生物多樣性的講解內容在一定程度上對于環境工程、食品工程、化學、產品質量、思想政治等專業的學生具有很好的啟示作用。比如，化學農藥的濫施濫用造成的環境生態破壞，農產品質量降低，進而產生的食品安全的問題等都將給相關專業學生產生一個換位思考與思想碰撞和消化的新過程?？寺〖夹g的講解會對法學專業的學生在法律倫理方面有所促進，如克隆羊、克隆人的出現等。教學內容的多樣性和針對性在一定程度上解決了不同專業學生在學習知識方面的顧慮，并與生命科學產生了很好的共鳴，這也是非生物專業學生學習《生命科學導論》需要達到的教學目的。這將有助于推動生命科學和生物技術向其它專業滲透，從而培養具有交叉學科內涵的新型人才。

2.3 教學方式及手段的改革與探索

教學“滿堂灌”的授課形式一直受到各界批評，教學方法單一、死板更是讓非生物專業的學生在課堂上聽得昏昏欲睡。為此，每一章開始部分，筆者總是以緊扣本章主要內容的著名科學家的卓越成就為實例或重大事件為例開始講起，從而引起同學們的無限遐想與興趣。同時引出每章節的主要問題和大綱，讓同學們帶著問題和以本章輪廓式的內容聽課，從而激發其解決問題的強烈欲望，使學生積極主動參與教學過程，并樂于其中。針對公選課學生多、基礎知識弱、課程學時少、授課知識面廣、內容多的實際情況，僅僅采用普通的幻燈片授課很難達到預期的教學目的。為此，采用直觀式教學理念，如細胞的分裂、生命的進化、基因克隆和細胞免疫等內容采用多媒體動畫技術授課以突破時間和空間的限制，幫助學生從靜態抽象的書本文字轉化為動態的直觀的理解，加深其認識和對生命科學的興趣，促進其快速掌握相關知識。對于生態環境與生物多樣性等內容則要求學生走出課堂，融合現實，課程安排去大自然中觀察行星地球生命的豐富多姿。對于實驗教學則實驗示范、錄像演示結合板書介紹，有效提高了學生對生命科學原理和方法的理解，促進了實驗教學的質量。對于結課考核也不再采用試卷考核的方式，而是讓不同專業的學生結合自己的專業與生命科學的相關性，利用所學的知識和多媒體講授5分鐘的內容，然后由全班同學根據其匯報的情況，對專業的有機結合程度以及對生命科學的理解等打分。這樣不僅讓所學知識運用于本專業中，讓不同的專業學習到其他專業學生的知識，體會到學科交叉的無限魅力，也將有助于激發大學生的創新潛質，并達到學有所用的目的。

目前，我國高等教育正迎來一個前所未有的發展機遇期，越來越迫切的社會需求是高等教育發展的最大動力?！渡茖W導論》教材建設滯后于應用型人才培養的步伐，為順應時代發展趨勢，配合院校的教學改革，堅持“因材施教”的教學原則，注重理論聯系實際，通過對課程教學的探索，使教學內容跟上時代的要求。教學方法與手段的改革，提高了學生的學習興趣，使寓教于樂落到實處，為非生物類專業學生生命科學素養的提高起了一定作用。值得注意的是教學內容的改革必須通過長期不斷的努力和探索，才可能取得預期的成效。因此，今后在教學改革中必須不斷轉變教育教學觀念，有針對性地開展教學改革工作。該課程的學習有利于豐富非生物學類本科生的生物科學知識，加深對學科交叉、滲透、融合的理解，激發探索和創新的激情，幫助非生物學類本科生提高科技素養、促進知識遷移，主動適應職業需求變化，增強社會實踐能力和社會責任感。

參考文獻

[1] 教育部非生物學類專業生物學基礎課程教學指導分委會.非生物學類專業生物學基礎課程教學基本要求[EB/OL].http：//www.erct.edu.cn.2010-10-17.

[2] 路甬祥.學科交叉與交叉科學的意義[J].中國科學院院刊，2005（6）：58-60.

[3] 張建斌，馬凱，李利軍，等.非生物專業“生命科學導論”課程教學內容的研究與實踐[J].內蒙古工業大學學報：社會科學版，2012，21（1）：104-108.