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关键词: 生物技术专业 交叉学科 创新人才
随着我国高等教育发展,培养具有创新能力的人才已成为整个社会的共识,是评价各个高校办学水平和竞争力的重要指标。当前,我们正处于知识高度融合的时代,特别在21世纪的生物学世纪,生物科学高速发展,生物科学与其他学科的融合交叉尤为迅速。那么,怎样在这种学科交叉背景下,建立培养生物技术专业创新人才的模式成为一个重要研究课题。根据当前生物技术发展方向和发展状况,生物技术创新人才培养模式应该考虑以下方面。
一、夯实基础,加大交叉课程选修课的比例
实际教学中,要明确培养学科交叉的生物技术专业创新人才的方向在哪里?前麻省理工学院校长苏珊・霍克菲尔德的一句话道出天机,他指出:“下一次划时代的创新来自生命科学、物理科学及工程学领域的大融合。”当然,他说的比较概括,具体对生物学来讲应该是和计算机科学相结合的生物信息学相关学科,与物理学结合的生物物理学相关学科、与材料学结合的生物材料、生物仿真、生物电子等相关学科,这些学科应该在选修课程中体现。当然,加大交叉学科选修课的比例并不意味着忽视专业课,要求进行专业课有机融合。特别是许多专业课的生物基础知识部分是重合或相似的,这部分课时可以集中到一门课中,其他课中可不再重复讲授。只有让学生了解当前更多前沿学科,多与能源、材料、机械、信息等理工学科交叉,才能更激发学生学习生物技术专业的热情,拓宽学生的视野和就业渠道,提高学生的创新动力和创新能力。当前,许多国内外著名高校已经在非生物技术理工科专业中开设生物技术课程,如麻省理工学院、清华大学、上海交通大学、华中理工大学等都为非生物学专业开设了一门或数门生物学课程。作为生物技术本专业创新人才培养更应注重学科交叉融合的重要性,以体现其创新人才的培养。
二、将专业技能与其他学科相融合培养创造性实践能力
生物技术专业是一门实践性很强的技术学科,对学生将理论知识应用到生产实践的能力要求非常高。而在生产实践中遇到的实际情况往往不仅涉及一门学科知识,而是多门学科综合的问题。这就要求生物技术的创新人才培养模式保证学生在掌握多学科基础知识、技能和方法的基础上,在实践中培育多学科交叉融合的思维方式,从而在实际实践中推陈出新,不断创新。这就要求在专业技能实践教学中构建与创新人才培养目标相适应的实践教学体系。实践课程内容要兼顾本专业理论和实践知识,体现同其他学科间的结合点,培养学生多学科技术和方法的融合应用。以生物技术为主,把不同学科相关内容整合为综合性实验项目,培养学生融合运用不同学科知识解决生物技术相关实践问题的能力。同时,在实践教学团队的构成上,兼顾不同教师的专长和研究方向进行队伍构建,可以邀请其他相关学科如计算机、物理、化学、环境等学科的教师参加教学团队。优先设立与生产实践结合紧密的交叉学科实验研究项目,以科研课题带动实验教学,提高实践教学水平。当然,强调与生物技术相关交叉学科是建立在生物技术本专业与生产实践相结合的基础上的,不能因为交叉而弱化生物技术专业的主体地位。
三、培养立足专业,多科融合的创新思维
近期是我国经济转型的重要时期。转型成功与否,很大程度上决定于创新能力强弱。最近国家在不同层面上鼓励创新创业,对于国家新兴产业中的重要组成部分,生物技术产业更需要培养有创新思维的人才。大学生正是接纳新思想、新理论、新技术的黄金时期,在这个阶段要为他们播下多学科交叉创新的种子,将使其受益终身,也是对国家支持教育的最大回报。要培养生物技术专业学生的交叉学科融合的创新思维,立足创新思维的八个特征,即独立性、敏感性、想象性、联动性、多向性、跳跃性、顿悟性、逻辑性。这八条里面的“联动性、多向性、跳跃性”本身就体现了多学科多知识的融合交叉。为培养学生的多学科创新思维,可以从以下方面入手。1.教学中对现代生物学发展的里程碑事件或经典实验,挖掘其中多学科背景的创新思路,激发学生的学习动力和兴趣。2.创设以学生为主体的情境,通过运用多门学科的知识讨论、解决问题,从而训练学生创新思维能力。3.注重学生综合利用多学科知识参加实践教学过程,通过学生主动查阅生物技术专业以外的与实践课题相关知识解决问题,以激发和培养学生利用多学科知识解决本专业问题的创新思维方式。
国家经济转型和知识经济时代的到来,都需要生物技术专业培养的人才具有创新精神与创新能力。而学科交叉正是创新型人才培养的摇篮。生物技术专业的人才培养只有紧跟时代和本学科前沿发展的步伐,建立立足本专业、注重学科交叉、主动寻求学科交叉的创新人才培养模式,才能充分体现生物技术专业新兴学科的优势,培养出适合社会发展的新型人才。
参考文献:
[1]薛勇.生物交叉学科复合教学体系理论与实践[J].现代交际,2012,10:227.
[2]吴磊.知识多元化与生物技术专业人才培养[J].高等教育研究学报,2011,S1:81-83.
随着教育改革的需要,素质教育尤为重要。要求学生要积极参与到教学中来,使学生会学,成为教育的主体。要把学生培养成社会发展需要的有用的人才,在生物教学中渗透科学、技术和社会教育尤为重要。
在生物教学中,要求学生不仅掌握生物学的基本知识和技能,而且要懂得这些知识的应用价值。例如,在讲解种子的萌发时,使学生掌握玉米种子萌发的条件对生产的重要性。说明农民在种植玉米时为了提高产量,满足生长期长的需要,尽量促进种子早出苗,都是采用催芽种植。使其增产增收。从而使学生的、知道了生物学和社会发展的重要关系,知道了生物学来源于生活,同时又为社会生活服务,培养了学生学习生物的兴趣,知道了生物学是有用的科学。增强了学习生物的积极性,能够主动的参与到生物的教学中来。
科学、技术好社会的教育不仅重视科学知识的学习,还要重视技术的教育强调活学活用。例如,在讲生态系统时,以学校的校园为一个生态系统,使学生认识到生态系统的组成及个个生物之间的相互依赖的关系,从而扩充到生物圈中这一大的生态系统的组成。使学生认识到生物圈中的各个生物体之间是相互依赖、相互制约、相辅相成的,缺一不可的。通过往、今的对比,使学生认识到乱砍滥伐和毁林耕田,是当今造成风沙、干旱、沙漠增多的主要因素。为了眼前的利益,有的人不顾国家的法律、法令。杀害生物圈中的保护动物,对人们的生活造成的不良影响及危害,使人类负出了巨大的代价。于是,使学生认识到我们要保护好我们赖以生存生态系统――生物圈。不能为眼前的一点点小利,而去破坏它。解决好经济与环境的矛盾。在讲绿色植物与生物圈的水循环一章时,利用学生身边的生物事例来说明水的重要作用。如,以近几年来的干旱对农作物的减产,水生动物的减少,以及电视中的科学世界中的介绍的情景,来使学生对水的重要性的理解和掌握,知道水资源是关系到我们生存的主要因素。是地球上的生物赖以生存的主要因素。于是,我们要科学地开发和利用水资源。认识到节约用水刻不容缓,从我做起,珍惜每一滴水。
在探究性的学习中,培养学生的观察、动手、动脑、相互交流、相互合作的能力。教师要给学生一定的时间走出课堂,去查阅资料、进行社会调查、上网等辅助手段去完成,培养学生对生物知识的理解和掌握,以便更好地运用到实践中去。为人类的生产、生活服务,达到生物课中的科学、技术和社会教育的要求。
总之,科学、技术和社会的教育是今后教育改革的发展趋势,每个教师都必须认识到,要很好地应用到教学实践中去。我们应当努力使有机会走出课堂,走向更为宽广的社会实践中去,亲身体会到科学、技术的发展对社会的深刻影响,从而激发学生学好科学、技术并服务于社会的崇高情感。
(宜宾翠屏外国语学校 刘道修)
摘要 生物学是研究生物的形态、结构、生理、分类、遗传和变异、进化、生态的科学。生物学科的教学注重于宏观和微观两个方面,强调实验能力和科学素质的培养。而多媒体可以化静为动,化虚为实,化抽象为直观;能够拓宽课本知识体系,拓宽教学的时间和空间,拓宽和加深课堂学习的内涵和外延。因而,随着素质教育的深入开展,多媒体技术在中学教学尤其是生物学科的教学中越来越体现出其优越性。但是,在多媒体的使用过程中,我们也发现普遍存在下列几种不良现象:过分夸大了多媒体的效果,排斥传统的教学手段;为多媒体而多媒体的现象,即只是一种花瓶式的,仅供教师演示和比赛用的;只考虑多媒体在辅助教师教学中的作用,而忽视了其在帮助学生学习中的作用;只适于制作者或设计者个人使用,其他人则无法摆弄。将多种媒体的组合错解为多媒体,不了解多媒体本身的特征和功能。以上几种现象是当前中学教学中应当力戒的。如何解决?根据实践的经验,笔者认为,应当努力将多媒体技术与各学科教学整合起来。
首先,我们解释一下多媒体技术和整合这两个概念。多媒体技术结合到教育中来讲,我们理解为它是现代教育技术的一种手段,是指以计算机为工具,运用现代教育理论和现代信息技术,借助声、像、图、文,通过人机交互对教与学的过程和教与学资源进行设计、开发、利用、管理和评价,以实现教与学的优化的理论与实践。所谓整合就是根据学科教学需要,充分发挥计算机的工具性功能,使计算机溶入学科教学中,从而提高教学质量,促进教学改革,培养具有创造能力和创新精神的21世纪中学生。整合并非是将计算机与所有学科结合,也不是用来解决教学中的所有问题,而是从实际出发,寻找最佳结合点,突出教学重点,解决难点,探索规律,启发思维。那么,如何做到多媒体技术与生物学科教学的整合呢?
首先我们要考虑的是在生物学科教学中如何选择多媒体,它有哪些依据呢?
1、根据学生的身心特点选择多媒体 中学生正处于一个求知欲强,接受新鲜事物快的年龄时期,因而多媒体具有的声、光、电的综合刺激,能够激发学生的积极性,引起学生的注意。但心理学也表明,中学生的大脑皮层长时间处于高度兴奋状态,容易使身心疲倦;经常性地使用电脑,也容易使学生视力下降。因而,多媒体在生物课堂的使用,要注意两点:一是界面制作要平和自然,切忌花、艳、乱;二是一定要适时适度,切忌频繁滥用,否则其结果必然事与愿违。中学生的空间想象力还不够,加上高中生物的部分与化学相关的内容接触较早,给教学和学生的学习也带来了麻烦。如,"蛋白质的结构和合成",通过多媒体模拟蛋白质的各种空间结构和其合成过程,学生轻而易举地理解了蛋白质的多样性、多肽、肽键等概念及相互关系。
2、根据内容选择多媒体 多媒体的设计是为了更好地解决在传统教学中不能或难以解决的问题"。这就意味着并不是所有的生物课都能运用多媒体教学。多媒体作为教学的重要手段,要最大限度地发挥其作用与效益,其展示的知识内容必须与教材相适应,与学生的认知水平相适应。高中生物学中有很多内容是学生能够看得懂,或通过自学能够掌握的,或其社会实践和生活经验已经具备了的,或只需要教师作简单指导便能融会贯通的。这部分知识是根本用不着利用多媒体来进行教学的,否则就画蛇添足"或者是"杀鸡用牛刀"。而象一些微观的现象或暂时观察不到的现象,我们可以通过多媒体来再现,为学生创设良好的学习环境,使学生能够一目了然。如《细胞的分裂》中有丝分裂、减数分裂、无丝分裂的过程,我们通过微机模拟,分步展示各个时期的变化特点和整个过程,使学生有直观的感受,而且通过三者的比较,能够熟练地把握三者之间的根本区别。再如《动物的个体发育》,它既微观,又不合时宜,我们模拟了一个池塘中蛙卵的发育为蝌蚪的过程,再通过录像显示蝌蚪的变态发育,使学生印象深刻。
3、根据实验性质选择多媒体 生物学是一门以实验为基础的学科,在实验过程中可以培养学生的动手能力和观察能力,也是培养学生创新思维和创新能力的主要阵地。因则,我们认为,可以用实验展示的现象或实验本身一般是不适宜选用多媒体来替代的。即使要使用,也应该结合实验本身。如一些在课堂上无法完成的演示实验或现象,以及在现有的条件下无法完成的一些经典实验,则可以通过电脑模拟来实现,帮助解决问题。如:光合作用、呼吸作用的过程,噬菌体侵染细胞的实验、米勒实验等,通过多媒体的展示,能收到良好的效果。
4、根据课型选择多媒体 新授课,一般根据以上几个原则来进行,主要是激发学生学习兴趣,突出重点,突破难点。复习课则可选择多媒体来扩大容量,浓缩教学内容,建立系统的科学认知体系,强化重难点。
确定好使用多媒体后,主要的问题就是如何来设计和制作多媒体课件,才能最大限度地使多媒体技术与生物教学整合起来。
一、课件设计的思路和原则
就目前来讲,课件设计的思路有两种: 一种是以教师的"教"为中心的课件设计,这是当前多媒体在教学中应用的主要思路。其特点是以教师为中心,只强调教师的"教"而忽视学生的"学",我们简称为"辅教"。用这样的课件进行课堂教学,学生参与教学活动的机会少,大部分时间处于被动接受状态,学生的主动性、积极性很难发挥,更不利于创造型人材的成长。在这里不作深入的探讨。另一种是以学生的"学"为中心的课件设计,这是多媒体技术与学科整合的要求,是新形势下素质教育的要求,也是未来占主导地位的设计思路。现代教育理论之一--建构主义学习理论强调以学生为中心,认为学生是认知的主体,是知识意义的主动建构者;教师只对学生的意义建构起帮助和促进作用,并不要求教师直接向学生传授和灌输知识。可见在建构主义学习环境下,教师和学生的地位、作用和传统教学相比已发生很大的变化。其设计原则可以概括为:(1)明确以学生为中心。要在学习过程中充分发挥学生的主动性和首创精神;要让学生有多种机会在不同的情境下去应用他们所学的知识(将知识"外化");要让学生能根据自身行动的反馈信息来形成对客观事物的认识和解决实际问题的方案(实现自我反馈)。(2)强调"情境"对意义建构的重要作用。我们应当创设一种与学习相联系的一定的社会文化背景,激发学生的联想思维,使学习者能利用自己原有认知结构中的有关经验,去同化和索引当前学习到的新知识,从而在新旧知识之间建立起联系,并赋予新知识以某种意义。(3)强调"协作学习"对意义建构的关键作用。其目的是使学习者群体(包括教师和每位学生)的思维与智慧被整个群体所共享,即整个学习群体共同完成对所学知识的意义建构,而不是其中的某一位或某几位学生完成意义建构。打个比方,这就象你有一条信息,我有一条信息,交换下每人就有两条信息。(4)强调对学习环境的设计。即学习者利用各种工具和信息资源在其中进行自由探索和自主学习,从而达到自己的设计目的。(5)强调利用各种信息资源来支持"学"。即多媒体课件应当包含文字材料、书籍、音像资料以及Internet上的信息等,使学生有更为广阔的驰骋空间。(6)强调学习过程的最终目的是完成意义建构,而不仅仅是完成教学目标。
二、设计的方法与步骤:
1、选择主题 确定一个鲜明的可以用多媒体来表现的主题,能够充分发挥多媒体的作用,是其他教学手段所不能解决或不可能达到此效果的。如上文中所举例若干。
2、情境创设 创设与主题相关的、尽可能真实的情境。如《环境保护》中,模拟出酸雨的现象及其危害,使学生有身临其境之感。
3、信息资源设计 确定学习本主题所需信息资源的种类和每种资源在学习本主题过程中所起的作用。对于应从何处获取有关的信息资源、如何去获取以及如何有效地利用这些资源等问题,如果学生有困难,CAI系统应给以适当的帮助。如笔者制作的《基因革命》中,通过课本相关知识、相关新闻报道、最新科技发展等内容的汇集,让学生对基因研究带来的革命从多方位多角度去了解和掌握,使课本内容得到深化;同时给出"搜索"功能,让学生自主地从网上获取相关知识和信息。
4、自主学习设计 课堂上在明确目的之后,给学生20~30分钟的时间进行自主学习。通过问题的设置使每个学生有自己的任务,学生可以随意地进入任何一种环境下进行学习,可以针对任何问题进行研究,并提出自己的观点。
5、协作学习环境设计 在个人自主学习的基础上开展小组讨论、协商,以进一步完善和深化对主题的意义建构。整个协作学习过程均由CAI课件通过"在线交流"、"留言版"、"聊天室"等组织引导,讨论的问题皆由CAI系统提出或由学生自由提出,协作学习环境的设计应包括以下内容:①能引起争论的初始问题。如《基因革命》中问"目前科学家研制出治疗艾滋病的药物是根据抑制逆转录酶的活性的原理。随着科技的发展,你还有更好的根治方法吗?"②能将讨论一步步引向深入的后续问题。如根据疯牛病的有关知识,再问"根据你所了解的知识或现象,你认为课本上的中心法则已经完整地表达了遗传信息传递的过程了吗?"从而引导学生进一步考虑中心法则中遗传信息传递的过程,培养学生的创新思维和首创精神。③多媒体系统要考虑如何站在稍稍超前于学生智力发展的边界上(即最邻近发展区)通过提问来引导讨论,切忌直接告诉学生应该做什么(即不能代替学生思维)。
6、强化练习设计 精心挑选本主题中既反映生物学基本概念、基本原理又能适应不同学生的要求的练习,以便通过强化练习纠正原有的错误理解或片面认识,最终达到符合要求的意义建构。可以采用抢答竞赛的方法进一步激发学生的积极性或通过数据库进行统计分析。
三、生物教学中多媒体课件设计平台
根据生物学自身的特点,可以采用以下四种平台:
1、Authorware 是当前生物课件制作的主要平台。主要用于集成录像、动画等avi、mpg文件和声音wav文件,并能控制avi文件播放;具有一定的交互作用,可以演示拖动图片、文字等,可以通过函数调用外部程序。生物学中的光合作用、呼吸作用、动物的个体发育、细胞分裂、基因控制蛋白质的合成等可以用它来集成。
2、PowerPoint 主要用于演示类。有统一的界面格式,也可以自创。能通过超连接调选所需要的文件进行播放。生物学中可以用它来介绍一些科学史实,简单的实验过程、生活现象等。
3、Flash 主要用于gif动画的制作,也可以直接以swf文件成为独立的课件。但修改较为麻烦,且无集成功能。生物学中一些二维状态的渐变动画(如植物的个体发育、酸雨、有丝分裂、克隆羊、生态平衡、水循环等)可以由它来制作,特点是界面美观,渐变过程清昕。
如何推动实践教学
以北方民族大学为例,该校设置的7个实验板块中,设计性和综合性本科实验项目的来源,均围绕教师的科研项目或科研成果而设置。例如:在微生物学板块中,部分实验教学项目是根据基金项目“虾青素高产酵母菌的选育及其产物功能研究”等课题而设置。再以福建师范大学为例,生命科学学院工业微生物教育部工程研究中心,投入建设经费2000余万元,建成省属高校领先水平的发酵工程中试车间[2]。目前该车间配备有多台10~1000L全自动发酵罐及其配套的辅助设备和下游工程设备,如空压机、空气净化系统、电锅炉、制冷装置、管式离心机、三足离心机、微滤系统、超滤系统、纳滤系统、喷雾干燥器等先进的仪器分析系统,完全可以满足该院师生进行相关实践性教学的需要。江南大学生物工程学院,在学生毕业实习之前,由学院下属的5个研究中心根据自身特色,各负责1个本中心课题组特色教学训练项目。将学生分为5个大组,轮流进行互动实验,每个项目安排4~5天,整个教学训练项目在短期内完成[3]。天津科技大学认为上述做法实质上相当于工业产品开发中的中试环节,具有连续或半连续的生产方式,并可以全面监测产品过程,从中发现问题和解决问题。因此,它是学生将知识从理论上升到实践的一个重要环节。例如湖南人文科技学院,与娄底百雄堂高科技农业有限责任公司建立校企产学研合作关系,合作内容是:(1)开展科研合作。(2)每年接收生命科学系学生实习。(3)共享资源。例如公司提供腊八豆菌种和腐乳菌种等现有产品和技术,作为科研合作的起点和生命科学系实验课的内容;生命科学系提供气相色谱仪、液相色谱仪、原子吸收光谱仪等设备供公司产品质量分析使用。此举可供其他高校借鉴。2009年以前,生物工程与生物技术实验装备中多数涉及上游技术的设备已经基本配置到位(如基因工程操作设备,萃取、离子交换、吸附、层析、蒸馏、结晶干燥等实验室级别的代谢产物分离设备),缺乏的是下游生产级别的设备,所以要重点考虑配置实训车间设备。在高等教育装备博览会上,同样可以看到国家对高等教育实验室装备的一些新理念,以及设备制造业满足市场新需求的动向。浙江天煌公司的实验室设备,以典型工业产品范例和个案研究开发,作为高校实验实训的装备依据。涉及生物技术的实训系统,就有啤酒自动化生产线过程控制(工程型)系统(含5器和4发酵罐)等。高校还需建设固体制剂生产线实训车间(含30万级洁净水平操作间)和分离制备生产线(包括发酵罐、多功能动态提取罐、旋转薄膜蒸发器、结晶罐、迭片式离心机、板框压滤机等),适合各类食品或药品的生产操作训练。校内小型实训车间,其生产过程完全与工业化生产过程相同,使学生能够从生产原料预处理、培养基制备、菌种扩培、发酵罐灭菌、接种及发酵过程中工艺参数的控制、产品分离提取等各个环节进行实际操作和系统分析。不过,各校对实训车间的投入还是普遍偏少。天津科技大学生物工程校内实践基地,设备总价值近500万元,包括好氧发酵、果酒酿造、啤酒生产、分离提取、精制纯化等中试系统,涵盖了生物工程产业上中下游生产环节[4]。华中农业大学从2000年起分3期,建成生物工程专业教学实验室1000m2,包括有通风发酵、固态发酵、生物工程下游技术、啤酒加工等实验室及仪器分析室和准备室等。在引进现酵控制系统、发酵后处理设备的同时,成立了生物工程设计室,通过工程软件AutoCAD电脑绘制,进行发酵工艺和设备流程设计等操作。
实践教学中新手段、新体系的运用与推广
对于和实际生产联系最紧密的课程,如化工原理、发酵工程、生物工程设备、生物发酵工艺等,吉林农业科技学院考虑到设备的限制问题,增加了模拟教学,从专业教学仿真软件开发公司购置了仿真教学模拟软件,保证一人一机的实践演习。这些软件的仿真性强,尤其是配备的实践操作演练,能让学生真正达到工厂模拟化的操作练习。烟台大学生物工程系将计算机模拟仿真引入实践教学[6]。这种仿真系统能逼真地模拟工厂运行和各种事故状态的现象,大大缩短培训时间。在计算机仿真环节,该校选用了北京东方仿真公司开发的青霉素发酵工艺仿真软件,以单元操作的形式进行仿真模拟。青霉素发酵工艺仿真包括青霉素发酵生产、青霉素的精制和提纯等内容。同时,教师可以通过计算机监测系统,全程跟踪每组学生的操作,真正达到实践训练教学的目的。传统实验项目普遍存在反应体系大、样品处理量多和处理时间长等特点,也使微量移液器、微量与狭缝分光光度计等现代科教仪器不能充分发挥其先进性。微型化实验于1988年末开始引入我国,关于微型实验已有文献报道[7]。微型化实验的研究,是着眼于环境保护和实验安全的需要,体现了现代科学技术发展水平的要求。微型化实验具有现象明显、操作简便快速、节省经费、减少污染、安全和便于携带等优点。
本文作者:余多慰工作单位:南京师范大学生命科学学院
关键词:生物技术基础;双语教学;互动式教学;展示式教学;多元评价体系
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)07-0115-02
21世纪是生命科学和生物技术迅猛发展的时代,为了满足国内乃至国际上对本专业人才的需求,指导学生高效地了解并熟悉学科国际前沿,具有非常重要的意义。作为研究生命科学的一门基础课程,《生物技术基础》课程肩负着向本专业学生灌输生命科学多个领域的基础知识,并促发学习兴趣的重要使命。生物技术基础涵盖基因工程、细胞工程、酶技术、发酵工程领域的重点知识与科技进展,涉及面广,知识点繁多,理论性强。生物工程专业是本校“工业发酵”国家重点学科的主体专业,建有“生命科学与技术”国家人才培养基地,除了培养本科生、国家基地班学生,还额外招收国际学生。
本文就该课程如何面向现代化和国际化,更好地培养生物技术与工程领域具备扎实、创新能力,从事设计、生产、新技术研发、新产品开发等高等技术人才,或为研究生教育进行人才储备等,浅谈对本课程教学实践与探索的看法。
一、双语教学模式
针对生命科学相关专业国际前沿知识繁多,考虑本领域学科特点和特定的国际背景,课程开展双语教学尤为迫切。我们主要采用学院王武教授主编的《国家双语教学师范课程配套教材》(Essentials of Biotechnology)。该教材于2012年由科学出版社出版,2014年1月第二次印刷,已经在包括东南大学的几十所大学相关专业使用,建设成为专业双语教学的品牌教材。该教材以跟踪生物技术日新月异的发展和国际前沿动态为重点,以英文原始文献为素材,组织教学。针对学生专业英语水平参差不齐,部分学生阅读课外英文书刊有一定的困难,采用这本基于多位老教师的经典教案出版的教材,有利于学生预习、理解、系统温习课程内容,通过本课程学习,扩大专业视野,增加英文词汇量,初步学会检索国际期刊学术论文,整理读书报告,进行英文报告。为了让学生更快速、高效地熟悉专业英文单词,有助于未来更好地自主学习学科国际前沿热点问题,课件PPT的制作采用全英文,授课过程采用英文为主、中文诠释的模式。整个课堂营造英文学习氛围,帮助学生更好地熟悉专业英文词汇,了解生命科学领域的国际研究前沿。
二、展示性教学模式
由于《生物技术基础》课程包括交叉学科知识,为了让学生有深刻的记忆和便于理解,必须采用高展示度的教学方式,活跃课堂氛围,促发学生学习兴趣,加深对知识点的理解。多媒体教学作为现代化的教学方法之一,形象直观的特点日益被教育界所接受和使用。团队内部根据各教师所擅长的领域,分工制作课件,信息量大,形象生动,浓缩精练。贴近所选教材风格,从总体概括入手,先简练地描绘出高度浓缩的章节整体框架,逐步细化各部分内容,使初步学习接触分子生物学的学生能够更好地把握明确的方向和思路,循序渐进,层层深入,不至于在复杂知识系统前毫无头绪,无从着手。
采用醒目的标题,课件内容清晰,图文并茂。充分运用字体、颜色、着重、斜体等差异变化,体现所要表达内容的内在逻辑关系,充实必要的实例和图片动画方法,便于学生更好地理解深奥的生物技术机理。讲述内容高度浓缩,力求做到要点与示意图一一对应。主讲教师在教学大纲的规范下,结合专业和学科专长制作多媒体课件,注重基础、应用实践及前沿发展。这种恰当、多次层次地利用课件、经典案例录像、动画等多媒体手段,在增大信息量和直观性的同时,可让整个教学形式更为生动活泼,利于调动学生学习的积极性和主动性,激发创造性思维和课程兴趣。
例如,在生物技术的分子生物学基础部分,参照国外优秀教材设计、使用的PPT课件和动画,形象地展示微观分子结构和遗传信息的流动过程;在人类基因组和生物信息部分,充分利用现有网络资源,指导学生利用数字化图书馆资源,自主查找学习相关生物信息最新进展;在细胞工程篇章中,引用大量的实物和操作流程照片,直观反映细胞工程研究前沿进展;在酶技术和工业发酵领域,充分结合本学科的学术及科研优势和科研成果,引导学生认识生物技术在酶的工业生产及工业发酵领域的应用。通过高展示性的教学模式,不仅不会让学生对大量繁杂的知识产生厌烦心情,反而能激发学习积极性,提高学习效率。此外,建设相关教学科研团队网站,含有精品课堂的录制视频等教学资源,对整个教学过程具有很好的辅助支撑性作用。
三、互动式教学
由于该课程的原理性知识繁多,传统教学的过程中,学生接受知识的过程较为被动,在知识吸收过程容易产生疲态,在有限的课时内,难以将全部知识消化吸收。因而,应根据课堂氛围,机动地加大自主式教学比重,锻炼学生理解、解决问题的能力。在讲课过程中,注重基础但并非面面俱到,可适当地留一些热点问题让学生课下思考,辅助给出与章节相关的教材内容和参考文献,供学生课下复习与参考,加强学习的主动性与能动性。例如,对转基因技术与应用的利弊及公众的认识等进行课下思考总结,课堂选出代表展开讨论,阐述观点,活跃课堂气氛,变被动学习为主动探究,提升自我学习探索生物技术前沿知识的能力,收到良好的效果。再如,在介绍基因工程和酶工程原理时,许多学生在高中生物课程中对它的基本特性已有所了解,但并不知道具体的转化机理。为了使学生充分地理解各类基因单元操作和各类酶种的作用机理,可将全班学生有计划地划分为多个小组,指导学生,针对不同的问题选择读书专题,利用课外时间,检索文献,跟踪前沿科技动态,准备读书报告,并将学生分组,最终组成读书报告。
各小组分工,分别负责资料搜索、板块整理、课堂汇报等,相互之间形成有效配合和竞争机制。开设学生专题讨论课,进一步促进教学相长。各小组通过课堂展示,相互之间可以快速了解学科领域内的知识,促进相互之间的交流,进一步增强对本课程的理解程度与深入程度。这种互动式教学,不仅可以激发学生自主学习和团结协作能力,还能充分锻炼学生的文字组织能力与口头表达能力,形成学生之间的良性竞争氛围。
四、科研促进教学
科研与教学是密不可分的,科研前进的方向基本上代表本学科领域的研究热点问题。为了更好地强化学生对本专业的信心,培养浓厚的科研兴趣,可以通过掺入科研领域现象和问题,在课程中更多地引入新的生物动态。例如,讲解工业微生物种类时,可追加涉及一些作者研究领域的微生物,如极端环境的微生物,极端嗜酸、嗜碱、嗜盐等微生物的特殊功能。例如,在贫矿金属资源提炼中的应用、纺织领域的应用、调味品制作中的作用等,不但可以开拓学生在该领域的眼界,也可提升学生对本专业科研领域进展的兴趣,为未来在本专业中的工作或科研打下良好基础。
五、多元的评价体系
课堂上,根据问题的难易程度,机动地策划、实施“教与学互动”,对课堂优质提问,给予1~2个百分点的加分,鼓励课堂质疑与评议,让没有充分准备知识的学生感到很大压力,也会变成更深入了解自己所做课题的动力。教会学生参与,相互之间客观、理性地评分,不断引导他们开展课外阅读,整理读书报告,根据学生对生物技术领域的理解,分组进行PPT总结或读书报告,允许学生用中文解释其中的生僻专业词汇。改革评分体系,PPT报告或读书活动与报告成绩占据总分的,在这个过程,采用学生互评和教师互评各占据的评分体系。该评价方式可以更好地实现师生互动及学生之间的互动和竞争。此外,在笔试卷面,以英文出题,问答题允许辅以中文作答,鼓励学生用英文作答,在卷面所得分数的基础上,进行适当的额外加分。这种多元的评价体系,更为全面、公平地评估学生在本门课程的学习效果。
总之,通过一系列教学活动的初步改革和探索,本门课程让学生初步熟悉专业知识的基础上,更为重视培养他们自主概括和抽提知识的能力,拓展专业领域视野,显著地提高学生的学习热情和专业兴趣,这会成为学生在今后学习过程中的持久推动力。同时,在双语教学的过程中,了解并熟悉相关专业英语词汇及要点,为学生今后的进一步研究与学习,打下牢固的基础。
参考文献:
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