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隨著《全日制義務教育生物課程標準(實驗稿)》及《普通高中生物課程標準(實驗稿)》的頒布,新一輪的基礎教育課程改革正在越來越廣闊的范圍展開,給傳統的中國基礎教育帶來了前所未有的沖擊。新課程標準在基本理念、課程目標、課程內容、課程評價、教學建議等方面都有了較大變化,同時在教學的內容要求上也有了較大的突破,新課改的理念之一就是“注意學科滲透,關心科技發展”,新增內容的教學要求雖不高,卻有助于彌補生物教學長期存在的不足。
我國新一輪課改也適當加大了前沿生物知識的比重,在確保基礎性的前提下,對教學內容進行了一定的揚棄。如何讓生命科學前沿知識更好的服務高中生物教學,如何把握前沿知識和基礎知識的過渡和銜接,如何通過前沿知識向學生傳達生物科學的研究方法和思考方式,更好的服務基礎知識的教學,是每個生物教師都在思考的問題。
以下是本人在三年的新課改背景下在實際教學工作中摸索出的幾點心得和體會:
一、了解當代生物科學的發展方向,化繁為簡,幫助學生構建生物學科學習的脈絡
當代生物科學在朝著微觀和宏觀兩個方面向縱深發展。在微觀方面,主要是在分子水平上研究生命過程和現象;在宏觀方面,主要是生態學的研究,特別是生物多樣性的研究日益引起人們的關注。正如鄒承魯院士《生物學走向21世紀》一文所言,“當前凡是研究生命現象的學科,不可避免地要深入到分子水平去進行本質規律的探討,這使分子生物學很快就滲入生物學的各個領域,改變了整個生物學的面貌;同時也對醫學和農業科學及其應用產生了巨大的影響。生物學的全新面貌最突出地表現在出現了一系列新的分支學科,如分子遺傳學,分子細胞學,分子分類學,分子神經解剖學,分子藥理學、分子病理學,分子流行病學等等,影響到生命科學的所有領域,即使生態學、古生物學和分類學也不例外。……作為生命體基本單位的細胞,和作為生命活動最高形式的神經活動是現代生物學研究的最活躍的領域,但是今天,這兩門學科由于采用了分子生物學的新的研究思想和新的研究手段而獲得新的生命力,研究步伐大大加快,與分子生物學一起發展成為當代生物學研究的三大熱點。”(《面向21世紀生命科學發展前沿》,廣東科技出版社,1996,p.20)。
新課改分為必修本和選修本,構成知識涉及到生物學知識的方方面面,在學習開始之初就向學生介紹生命科學前沿的方向,除了可以培養學生的學習興趣,還可更好的幫助學生構建學習脈絡。而生物學科學習的方向可結合生命系統板塊的教學展開,即緊貼課本有拓展知識范圍。
二、關注生物科學的發展對課程理論的影響,使學生熟悉生物科學的研究方法
生物科學對課程理論的影響主要表現在思想方法上,并且正處于日益彰顯的過程中。課本的設置也體現這樣的亮點,模型構建、歸納演繹法、假說推理法、數理統計、原來大學甚至是研究生階段才能接觸到的研究方法、思維方式紛紛引入中學課本。
前沿知識紛紛引入中學課本,課堂上接觸的是讓學生眼前一亮的高科技、新發展,學生不僅能了解這些前沿知識,還能了解這些新知識的來龍去脈,發現歷程和研究方法,知道真理在被無限接近,不斷修正,自然學習起來興趣高漲。
三、讓生物課程反映生物科學的發展,讓學生了解生物科學的前沿
(一)讓學生了解生物科學的前沿發展,全面提高科學素質
關于什么是科學素質,國內外學者提出了不少大同小異的定義。《美國國家科學教育標準》認為,“所謂有科學素養是指了解和深諳進行個人決策、參與公民事務和文化事務、從事經濟生產所需的科學概念和科學過程。有科學素養還包括一些特定門類的能力。”國內不少學者提出更為簡明的定義,即科學素質包括科學知識、科學的過程和方法、科學態度、科學精神、科學價值觀、科學的思維習慣和行為習慣。根據前面的論述可以看出,生物科學前沿知識不僅在自然科學中的地位和作用不斷提升,而且在認識論、方法論和世界觀等方面都具有獨特的價值,因此,生物科學前沿對于全面提高學生科學素質是非常重要、不可或缺的。
(二)了解課程內容中基礎知識的更新和生物科學前沿知識發展的關系,更好的把握教學
[關鍵詞]生命科學學科 研究生國際化培養 教學改革
[中圖分類號]G643.0 [文獻標識碼]A [文章編號]1005-5843(2013)03-0167-03
《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010~2020)》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。因此,借鑒國外研究生教育國際化的發展經驗,提出可操作性的發展策略,構建適合我國國情的研究生國際化培養模式,對于提升研究生教育的水平和層次,具有十分重要的現實意義。
目前,生命科學已經成為世界科學前沿最活躍的學科,是代表科學發展方向的學科之一――在世界范圍內逐漸形成了這樣的共識:生物技術所主導的BT產業與計算機技術所主導的IT產業,將成為21世紀主導社會發展的支柱產業。吉林大學生命科學學院一直以來十分重視高層次人才的培養,在新形勢下把培養具有一定自主創新能力,同時還具備國際意識和國際競爭能力的高素質創新型人才作為研究生培養的目標,并在構建生命科學學科研究生國際化培養的新模式方面,進行了積極的探索與嘗試。
一、建立研究生國際化培養管理機構
高等教育的國際化是把大學的講授、學習、研究、服務和管理等活動置于世界教育和文化范圍之中進行建設和管理的一種理念、政策和各項實踐措施。國際化培養應深入到研究生培養的各個環節之中,包括教學理念、教學內容、教學方法、課程體系、教師隊伍以及保障體系等方面。為保障學院研究生國際化培養的有效開展,吉林大學生命科學學院專門成立了“研究生國際化培養管理委員會”,由學科帶頭人、學術骨干以及高級引進人才組成。他們不僅具備多年國外工作或學習的經歷,而且長期從事國際交流與合作,能夠根據人才培養的需要,借鑒國外先進的教育理念,制定研究生國際化培養的方案與管理制度。同時,成立了由從事研究生管理、教學管理和外事管理等人員組成的“國際化培養管理小組”,專門負責教學、教務以及外事活動的管理與實施,推進研究生國際化培養的開展。
二、制定國際化的研究生培養方案
構建國際化的研究生培養方案,將為提高研究生的國際競爭能力奠定堅實的基礎。吉林大學生命科學學院通過借鑒國外高水平生命科學學科的課程體系,進一步優化了課程結構,制定了符合自身特色的研究生國際化培養方案。
在課程體系中,首先設置了融入國際先進理論和科研成果的基礎課以及專業課,如《現代生物科學進展》、《細胞信號轉導與人類重大疾病》、《現代疫苗進展》等,以順應學科發展的進程。其次,開發1至2門涵蓋學科前沿、學科交叉內容的課程,如《計算機在生物學中的應用》等。第三,以“吉林大學研究生海外優質課程引進計劃”為依托,利用海外優質研究生教育資源,引進2至3門海外優勢學科的高水平研究生課程,全面推進課程國際化。第四,專門開設了《中英文科技閱讀》課程,以提高學生的英語應用能力。
在教材選用上,盡可能采用近年來出版的高水平英文原版教材,這不僅有利于及時補充先進的科研內容,還能提高學生的外語閱讀能力。由于生命科學學科發展速度較快,部分教師也選用國外前沿科研成果或高水平學術文獻自編講義或課件授課,彌補了“教材滯后”的缺陷。
在師資配備上,根據研究生國際化培養方案的要求,我們選聘了一批具有國外留學或工作經歷的高水平教師,擔任過學術帶頭人或課題負責人者優先聘用。由這部分教師擔任主講教師,能夠通過借鑒國外高校的教學方法將先進的理念傳授給學生,并與科研相結合,將學院研究生培養的課堂教學提升到更高的層次。
學院在“雙語教學”課程建設上投入較大。眾所周知,世界上大約70%左右的信息都是用英語傳播的,英語在全球化過程中起著獨特的媒介作用,已經成為事實上的世界語。因此,強化英語教學成為研究生國際化培養的一個重要內容。在研究生培養方案中,設置雙語教學課程并達到一定的比重,對于將專業知識與國際知識前沿相銜接,營造英語講授專業知識的教學環境,調動學生的潛力和積極性以及為學生搭建復合型的知識結構等都具有重要的意義。在研究生培養方案的必修課部分,我們建設了三門“雙語教學”課程,分別為《計算生物學》、《新型給藥系統》和《中英文科技閱讀》。教學中都采用中、英文授課,分別由具有國外工作經歷的高水平教師或教學團隊擔任主講。同時,吉林大學于2011年啟動了“研究生海外優質課程引進計劃”項目,生命科學學院有《現代生物科學進展》和《現代生物學方法論》兩門課程人選,并聘請美國Oklahoma大學的李光樸教授和美國Tulane大學的董妍副教授分別擔任這兩門課程的主講教師。在該項目的優勢上,2012年又增設了一門“海外引進課程”――《藥物代謝動力學》,聘請新西蘭Otago大學的J.Paul Fawcett副教授擔任主講教師,并采用全英文方式進行授課。通過這幾門課程的引進和開設,學生開始逐漸用外語的思維建立起自己的專業知識體系。“雙語教學”改革不僅使學生學到了國際前沿的專業知識,還使他們的專業外語水平大大提高。
三、開展多形式的學科前沿講座
開展國際化的學術交流對于推進研究生教育國際化必不可少。根據學科發展的需要,學院有相當一部分教師與國外保持著密切聯系,共同開展科研合作與交流。學院充分利用了這一部分師資與智力資源,邀請國外高水平專家、學者來華工作或訪問,為學生開設各種形式的前沿講座和報告。幾年來,已安排來自美國、新西蘭、瑞典等國的多名外籍專家舉辦報告與研討會,內容多為所從事研究領域的前沿問題和先進科研成果。學生通過與外籍專家的近距離交流與討論,不僅收獲了耳目一新的專業知識,更能深刻體會到國外先進的教育理念和教學方式,讓學生不出國門就能感受到國際化的學術氛圍。
四、拓寬研究生國際交流的渠道
在我國開展深化研究生國際化教育以來,國際學術交流是被最早應用的形式。國內很多高校根據自身特色以及人才培養的需要,開展了形式多樣的國際交流項目與培訓計劃,擴大了研究生接受國際化教育的范圍。迄今,國際交流與合作已成為創建國際一流大學的重要標志。吉林大學生命科學學院在研究生培養過程中,積極為學生提供和創造國際交流的條件和機會。一方面,導師根據自身的科研方向,指導學生從事或參與國際合作的科研項目,并積極鼓勵優秀的研究生參加國際學術會議。另一方面,學院進一步拓寬研究生國際交流渠道,通過學校開展的“國家建設高水平大學公派研究生聯合培養博士研究生”項目、“世界名校研修”項目、國外高校暑期研修項目、“亞洲校園”赴外留學項目、赴外暑期交流和夏令營以及導師根據課題需要安排學生赴外聯合培養等形式,提高學生的國際學術交流水平,培養其適應經濟全球化發展和國際競爭的能力。5年來,學院派送學生出國參加各種研修及聯合培養項目100余人次,參加國際學術會議60余人次,面向美國、英國、法國、瑞典、日本、韓國、新加坡以及新西蘭等國家和地區。這不僅在研究生中掀起了出國交流的熱潮,開拓了學術視野,增長了見識與閱歷,還可以通過對先進科學技術與知識的學習,完善復合型的知識結構。
五、建設國際化的導師隊伍
導師隊伍的國際化在研究生國際化培養中占有重要的主體地位,導師的國際化程度直接影響著人才培養的質量,學院在這方面采取了相應的舉措。一方面,學院加大海外人才引進的力度,重點引進海外高層次人才,力爭建設一支國際化的導師隊伍。幾年來,已從海外引進專兼職研究生導師十多人,他們已成為學院研究生國際化培養的不可或缺的力量。學院也積極為這些研究生導師提供條件,通過學術會議、科研合作、訪問講學等形式帶動學生參與國際交流。另一方面,學院安排部分青年教師到國外進修或開展科研活動,學習國外先進的教育理念和教學模式,為開展雙語教學、指導學生國際化培養做好師資準備。
六、實施研究生國際化培養質量保障措施
關鍵詞:素質教育 生物教學 能力
鄭州大學生物工程教研室面向全校非生物專業學生連續數年開設了《生命的起源與進化》校素質教育課,受到學生的普遍歡迎。該課程旨在通過觀察地史的生命,審視過去35億年以來主要生物類群的延續發展及與環境的關系,從而來探索它們的起源、分化與絕滅問題。學生選學這門課不僅熱情高,而且課后還能饒有興趣地向同學、家人、親朋好友講解生命的起源與進化方面的知識,達到了增強學生對現代生命科學的理解和認識,拓展廣闊的知識視野,從而認識不同學科的理念和價值的預期目的。
作為一門校素質教育課,我們在《生命的起源與進化》教學中,自始至終努力滲透科學素質教育。素質教育是一種全新的教育思想和教育觀念,它以激發學生學習的主體意識,充分發揮學生的學習積極性和主動精神為切入點,挖掘學生的內在潛能,發展學生的個性特長。其最大特點是面向全體學生,使其思想道德素質、科學文化素質、身體心理素質和能力素質得以全面提高。
如何把宏觀的素質教育思想轉化為微觀的具體教學過程,使素質教育真正落到實處,是全面實施素質教育的關鍵,本文結合《生命的起源與進化》課程的教學實踐,就此談談自己的看法和體會。
一、教學方法與建議
(一)教學中加強思想道德素質教育
1.辯證唯物主義的世界觀教育。通過教材中物種的起源、進化的證據和學說的學習,使學生樹立唯物主義的進化論觀點,事物是普遍聯系的觀點,批判唯心主義的神創論,事物是孤立、靜止的觀點;通過生物與環境關系的學習,使學生樹立生物具有多樣性、適應性,以及生物與環境是相互聯系的,又是相互對立、統一的觀點。
2.愛國主義思想教育。通過學習我國擁有大量動植物的特有物種,以及我國在防治人類疾病上取得的重大成就和一些生物科學方面的重大突破,培養學生的愛國主義思想;通過動物行為的學習,使學生認識到互愛、愛護自己的群體、愛護自己的生存環境是低等動物都具有的天性,而作為最高等的生物――人類,熱愛自己的家鄉、民族、國家更是義不容辭的責任。
3.法制教育。通過動物行為的學習,教育學生應自尊、自重、自愛,履行公民的責任和義務;教育學生遵紀守法,樹立法制觀念。
(二)培養學生科學的學習方法和思想方法
生物科學是一門實踐性極強的學科,觀察、分析、試驗是生物學科的基本研究方法,眾多的知識都是前人在觀察思考及反復試驗的基礎上獲得的,其中有不少經典實例。在這些知識的教學中可以用精練的語言、簡明的圖表及一個精彩的小故事“探本溯源”,簡述知識的獲得過程,引導學生沿著科學家的研究歷程,循著科學家的思維方式和研究方法去接受、理解和掌握知識。以此激發學生的求知欲望,培養學生的思考力、判斷力、表現力等。例如,在學習達爾文自然選擇學說和人類進化發展內容時,可先在教師的指導下組織學生觀看有關錄像資料、參觀動植物園,了解自然界生物之間的有趣聯系,之后簡要介紹達爾文的環球旅行及其通過旅途的所見所聞產生生物進化思想的過程。這樣通過“活動-體驗-評價”的教學模式,既可激發學生的學習興趣,活躍課堂氣氛,又培養了學生的觀察、思考、判斷能力,使學生掌握了學習和研究生物學的科學方法。
(三)教學過程中合理運用多媒體教學手段
多媒體能豐富課本知識體系,將書本知識變靜為動,化虛為實,化抽象為直觀,在課堂教學中合理運用,能提高教學質量。利用多媒體課件聲像并茂、視聽結合、感染力強等優點,創設與教材相關的情景,能夠極大地激發學生的學習興趣和求知欲望,達到寓教于樂,寓學于樂的目的。例如,在講述“減數分裂”這部分內容時,根據減數分裂知識微觀抽象的特點,采用計算機輔助教學的方法,將其直觀、形象化。通過慢放、定格、特寫等方法處理,真實、藝術地再現減數分裂的全過程,再加上教師的適時講解,既可增加學生的感性認識,又使枯燥乏味的生命活動現象變得新穎有趣,從而激發學生產生強烈的樂學情緒。總之,正確合理的使用多媒體教學,把握好度,利用板書、講述、多媒體演示相結合的方法,對于需要強調的內容可以給以板書,適當時候加上肢體語言,對于學生不易理解的內容,可以運用多媒體演示,化靜為動,化難為易。切忌過分依賴多媒體。
(四)提高教師自身素質
只有生物教師自身素質提高了,才能為學生的提高做好前提條件。生命科學是一個發展迅猛的學科,隨時都會有新的研究出現,如果生物教師數年重復講述教案,只會使學生如井底之蛙,停滯不前,并且輸在起跑線上。因此,教好這門課,需要生物類教師不斷地學習本專業前沿知識,運用現在的網絡技術不斷地查閱資料,更新教案,要跟上學科的前沿,跟上時代的腳步。
二、課程建設的發展方向探討
學生對探索生命的奧秘,了解人類本身和生命科學前沿領域充滿著求知欲和好奇心,客觀反映了當代大學生對提高自身素質的要求,說明了對大學生進行生命科學方面的教育不僅是社會和教育發展的需求,也是學生本身的需要。
在教學實踐中,我們發現本課程還存在著一些問題,如將生命科學研究前沿與現實生活如何更緊密的聯系起來,在教學內容設計上怎樣更好的將學術性與趣味性有機結合,在措施上保障課程教學的順利開展,都是需要進一步探討的問題。
生命科學是一門迅猛發展的學科,面向非生物類學生開設有關生命科學的通識課程,對于增加學生對本學科的了解,提高本科教育質量,提高學生素質有著重要作用。在《生命的起源與進化》課程開設的基礎上總結經驗,發現問題,加強課程建設,不斷改進教學方法,更好地為提高學生素質服務是今后一段時間內的重要課題。
參考文獻:
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【關鍵詞】植物基因工程;教學改革;教學實踐
1引言
植物基因工程(plantgeneticengineering)是基因工程原理和技術在植物領域的研究與運用。《植物基因工程》是生命學科相關專業的研究生階段的重要課程,涉及遺傳學、現代分子生物學、生物化學、微生物學及生物信息學等多學科理論知識與實驗方法[1]。它利用基因工程理論技術,從供體分離克隆外源基因,在體外與載體DNA重組后,經遺傳轉化導入受體植物基因組中,并獲得有效表達和穩定遺傳的轉基因植物[2]。《植物基因工程》的教學具有理論性和實踐性都很強的特點[3],一般分為基礎知識及實驗操作兩個部分教學。同時,該課程教學的內容信息量大,部分內容深奧,學生難以理解。近年來,生命科學研究和發展日新月異,即使是經典的《植物基因工程》教材,其中的理論和實驗技術方法很容易滯后于當前最新的研究發展狀況。而作為一門植物研究領域的專業課,必須在有限的教學時間內盡量提高教學效率。為了讓學生在有限的時間內更好地掌握植物基因工程的原理及基本實驗操作方法,激發學生研究型思維、提高科研素質。我們近年來對該課程的教學進行了改革探索,并取得一定效果。
2教學內容更新
2.1合理選擇教材
我校《植物基因工程》基礎理論知識部分選用的教材為王關林等編著的《植物基因工程》(科學出版社,2009),同時參考S.B.Primrose和R.M.Twyman編著的《PrinciplesofGeneManipula-tionandGenomics》(基因操作原理-英文第7版),以及P.C.特納等編著,劉進元等譯的《分子生物學》。所選用的教材系統性和層次性強,涵蓋分子生物學、植物基因工程的目的基因的轉化、轉基因植物的檢測、轉基因植物的遺傳特性及安全性、植物基因工程所涉及的各種現代生物技術等部分。選用的上述輔助教材中,有更為詳盡的實驗原理、實驗操作步驟等介紹,便于我校植物學方向的碩士生根據自己的研究方向和興趣,更全面地查找閱讀實驗操作原理,有助于熟悉相關專業的研究前沿,同時逐步習慣閱讀英文文獻,更為自身選擇的研究打下堅實的基礎。
2.2教學內容的優化
《植物基因工程》這門課中有很多知識點涉及生命科學的前沿。近年來,生命科學成為發展最快的科學之一[4],該學科實驗方法日新月異,新的載體、酶、菌種不斷涌現,實驗儀器也愈來愈智能化,經典教材其中所涉及的很多實驗方法與目前最新的實驗手段常常不吻合。因此,《植物基因工程》的教學過程中必須與時俱進,立足于所選擇的教材,及時更新教學內容,才能讓學生接觸到生命科學前沿研究動態,及時掌握全新實驗手段和方法,對這門課產生學習興趣。由于《植物基因工程》的內容非常寬泛、深奧,許多內容涉及生命科學的前沿,對于缺乏實驗基礎的研究生而言,過多的宣講基礎知識和原理,不僅乏味,也學生難以理解。而學校安排的課時有限(僅為16課時),上述內容很難在有限的時間內系統介紹,因此,必須對《植物基因工程》教學內容進行大膽的改革探索,才能取得良好的教學效果。首先精簡基礎知識教學內容:上述選用的教材中,僅僅保留基因工程簡介、轉基因基本操作原理及植物轉基因操作方法及實例這幾個部分,其余基礎理論知識均結合實驗課講授。由于《植物基因工程》的教學離不開植物組織培養這個環節,因此,對教學內容增加了植物組織培養的基本原理和方法。根據植物基因工程技術日新月異的特點,增加了最前沿的基因工程技術,選用《nature》《plantcell》等世界一流期刊的最新研究論文,介紹如靶向基因修飾新技術——TALEN和CRISPR/Cas9等基因工程最前沿技術原理方法,激發學生的科研的熱情。
2.3教學中創設問題
根據《植物基因工程》課程理論與實踐緊密聯系的特點[5],在教學的每個環節穿插具有趣味性、啟發性及新穎性的知識;根據當前轉基因食品成為全社會討論和關心的熱點問題,教學中創設問題,如:“我們身邊有哪些轉基因植物或食品”,“轉基因植物(食品)安全嗎”等,要求學生對轉基因的每個環節可能引發的生物安全問題展開討論,激發學生好奇心和求知欲。
3實驗教學方法的改革
3.1將部分基礎知識和實驗操作要領融合教學
《植物基因工程》是一門理論知識和實踐緊密結合的課程,培養學生對該課程的興趣及動手操作能力,是該課程的重要目的之一。而實驗課程中所涉及的儀器、試劑、載體、工程菌種類繁多,植物轉基因操作要求動手能力強、實驗周期長,初次操作容易失敗,獲得的轉基因產物存在假陽性,需要步步檢測驗證等問題。如何在較短的時間內完成所有實驗教學內容,提高教學效果,是實驗教學中必須面對的重要問題。《植物基因工程》的實驗過程是一個層次化漸進的過程。以實驗項目——木本植物桑樹的轉基因為例,整個實驗從植物組織培養開始,涵蓋工程菌的選擇、培養及鑒定;表達載體的選擇、轉化、擴增,目的基因克隆、片段回收,轉入載體;目的基因與載體的連接、驗證及轉化農桿菌;含轉基因載體的農桿菌侵染事先準備的組織培養的器官或植株,轉基因植株的培養和鑒定等多個環節和步驟,實驗周期長。由于高等植物自身特點,每操作完一個步驟,往往需要等待較長時間,才能進行下一個實驗步驟的操作教學。根據上述特點,我們以實驗進展引領理論教學,將植物學的基礎知識融入到實驗過程中,使多個實驗項目層層遞進,又有機銜接成為一個整體。這樣有利于學生更加高效、直觀地掌握基本理論。
3.2鼓勵學生動手實踐
教師在講授基礎知識結束后,一般隨即動手演示,并且講解每個操作細節的要領。實驗室一般盡可能準備實驗儀器、器材及試劑,讓學生親自動手實驗,使其獲得感性認識,增強實驗主觀能動性,增強對基礎知識和基本概念的了解,增強科研熱情。
3.3實驗教學中充分利用微信工具輔助教學
微信等通信工具已融入現代社會生活中,成為大部分學生日常生活的一部分。利用微信工具輔助實驗教學,會帶來出其不意的良好效果。每一部分實驗均以老師演示,將實驗操作細節拍攝成為視頻,傳到微信群,供學生反復播放揣摩,這樣可以提高教學效率,避免大批學生圍觀教師實驗操作,看不清楚其中關鍵細節;實驗中相鄰兩個步驟之間等待的時間,教師可以將該部分實驗所涉及的基礎知識總結后上傳微信群,并利用微信布置作業,提出問題;可以讓少量學生輪流查看如無菌苗生長狀態、農桿菌擴增的濃度、目的基因擴增的條帶等操作結果,及時拍攝成照片傳到微信群,以便于其他學生第一時間知曉實驗結果,及時準備下一部分實驗;實驗中遇到的問題,可以在課外利用微信組織討論,大大活躍了學習氣氛,提高學生學習興趣,增強了團隊協作解決問題的能力。實踐證明,利用微信輔助教學的方法,可以徹底改變“灌輸式”教學中學生被動接受知識的狀況,使每一位學生真正融入實驗教學,成為這門課學習的主體。
4結束語
《植物基因工程》的教學方法和思路必須圍繞該門課程的特點進行。該門課程涉及生命科學的前沿、同時兼具實驗性很強的特點。教師不僅要合理選擇教材,同時在教學中,必須合理調整基礎知識講授與實驗課的時間比例,以實驗教學帶動課本教學,將書本基礎知識貫穿于整個實驗環節。教師自身應該注意以科研促教學,不斷提高自身的科研能力和素質,拓寬自身的知識面,及時掌握基因工程最新研究動態,自動掌握和更新實驗方法,才能真正掌握這門課的授課藝術,讓學生有熱情參與到這門課的教學中。和其他任何學科的教學一樣,學生始終是《植物基因工程》的學習主體。根據當前學生生活已經離不開手機等特點,利用微信工具輔助實驗教學,獲得了出其不意的良好效果,激發了學生研究型思維、提高了動手能力及處理解決問題能力,有效培養學生的科研素質。經過兩年多的嘗試,《植物基因工程》這門課的教學效果獲得了極大提高,學生反映這門課再也不枯燥了,在短短16學時的教學中,掌握了基因工程的原理及基本實驗操作方法,對轉基因的植物有了全新的認識,并且了解到許多生命科學前沿知識,可謂是受益匪淺。許多學生由此對該學科的科研產生了濃厚的興趣,增強了學習和研究中解決問題的能力。當然,《植物基因工程》這門課的教學是一項系統工程,需要教師在今后教學中繼續探索更合理、更科學的教學改革思路,需要教師和學生更多的互動,才能獲得更好的教學效果,為社會培養更多具有一定科研素質的人才。
參考文獻
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【關鍵詞】初中生物;教育;滯后;因素我國中學開設生物學課程已有近百年的歷史,在這近百年間,中學生物教育的發展經歷是曲折的,發展速度是緩慢的,當歷史的車輪駛向21世紀時,迎來了生命科學的世紀,當前,生命科學的迅速發展要求我國涌現出一大批站在生命科學前沿的創新型人才,然而,我國目前中學生物學教育滯后現狀嚴重影響了這一創新型人才的培養,本文從招生考試制度、地方教育決策、學校領導的觀念、生物教材、教師隊伍等幾個方面探討了阻礙生物學教育的發展。
1改革現行的生物考試制度
目前初中生物教學嚴重滯后的基本原因是對待生物成績與其它主科(如語文、數學、英語)成績有很大區別,在我國的教育形式下,考試的成績更具有權威性和說服力,由于生物不作為中考考試科目,即使作為考試科目,分值也無法和主科(如語文、數學)相比,使得學生大量的時間都花在了主科上,很少有時間對生物課予以更多的關注。建議在初中升高中考試時應該更多重視生物成績,提高生物考試分值。考試內容和試題也不要過偏過難。增加考察學生的實驗成績。采取各種措施引起學生對生物的重視,培養學生 學習生物的積極性。
2由于生物學科受地方教育的決策,很長時間不被列入升高中的成績,只作為等級會考要求
雖然有些地區已經將生物列入中考科目,但分值較低,同樣也引不起學生和學校的重視。因此,初中生物教學正在滑坡,而且有的地方其下滑趨勢越來越嚴重。
3學校的組織、領導、安排不利
由于初中生物學不作為學生升學考試科目,或分值很低,初中生物學在全國各所初中就自動降為“副科”,其地位一落千丈。這就使得大部分的生物學教師改行,導致初中生物學教師缺乏,大多數學校的生物學教師都不是生物專業畢業。生物是實驗的科目,但大多數的學校都未設專職生物實驗員,而是由物理實驗員或化學實驗員兼任,甚至有的學校生物實驗員是由根本就不懂實驗的人員擔任。為了給如語文數學之類的主科讓路,好多學校對生物學課時打折扣。由于經濟和觀念的問題,好多學校沒錢或有錢也不愿購買生物實驗設備,導致生物實驗設備短缺。
4生物教材的編寫上
生物的生活環境受我國的地形、地勢、和氣候等多方面的影響,如需要采集的動物活標本無法采集,有些內容與我國南方的春、夏、秋、冬沒有保持一致,使得教師在上課時課本書上的有些的活動根本無法做;學校的教學資源與網絡資源不足,學生根本無法查找相關的資料,所以有些實驗只能成為老師談論。
5教師對課程資源的開發少
一是少數教師的教學思路就是教材思路的翻版,典型的教教材,把教材當著唯一的教學資源,是不變的“圣書”而不去嚴格的遵循,這是新教材所不能容忍的,是違背課標與教材的關系準則的;教師對課程缺少必要的延伸、拓展、補充、挖掘調整,不能因地制宜地圍繞學生的發展需要而開發實效性強的內容和形式多樣的課程資源。
Abstract: Cellular biology is an important basic course in the lifescience, but its theoretical content is abstract and is mastered with difficulties.How to stimulate students' learning initiative and improve teachingquality? This paper summarizes some experiences in the teaching process that through the reinforcement and improvement of work of classroom, experiment and evaluation etc., stimulates students' interest in study, guides students to think by themselves, and improves the ability to analyze and solve problems, to improve teaching quality, and cultivate the high-quality creative talents those are suitable for the development of new century.
關鍵詞:細胞生物學;教學質量;自主學習
Key words: cell biology;the teaching quality;autonomous learning
中圖分類號:G42文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)22-0118-01
0引言
細胞生物學是高等院校生命科學專業的一門基礎課程,同時也是一門前沿學科。我國基礎科學發展規劃中,把細胞生物學、分子生物學、神經生物學、生態學并列為生命科學的四大基礎學科,在生命科學中占有核心地位。如何上好這門課?如何激發學生的學習積極性和主動性,有效地提高細胞生物學的教學質量?如何讓學生在輕松開闊的氛圍中學習領會到細胞生物學的精髓?以下是筆者的幾點教學體會。
1開篇激發學生興趣
“好的開始是成功的一半”。我們在教學過程中嘗試用動畫開頭,選擇生動有趣且有一定科學性的動畫視頻給學生放映,通過老師的講解使學生對細胞生物學的研究內容有一個概念性的認識和了解,在一個輕松愉悅的氛圍中開始細胞生物學的學習。讓學生感覺學習不再是枯燥乏味的事情,并對這門課程產生興趣。這樣的開始還有另外一個優勢就是消除了學生心理的陰影。從而打消學生的恐懼心理,建立正常的教學環境。
2理論聯系實際,加強理性思考的引導
理論聯系實際在很多學科教學中被反復強調[1]。原因主要是理論抽象,學生在短時間無法理解。為了使學生盡快理解,采用理論聯系實際的方法是行之有效的。聯系學生已有的知識基礎和生活經驗,從已知到未知,從現象到本質,把科學和經驗結合起來,使之形成正確的科學概念。雖然理論聯系實際可以加深學生的印象,提高學生的學習熱情和積極主動性。但我們在培養學生學習興趣的同時也應注意加強學生理性思維能力的引導工作。隨著課程的深入,逐步加強理性思考的內容,逐漸引導學生建立理性思維模式,從規律和機制的角度進行思考,加深對細胞生物學的理解和掌握。
3跟蹤前沿報道,開展討論
細胞生物學不僅是一門基礎課程,同時也是一門前沿學科。跟蹤前沿報道不僅可以激發學生的學習熱情,同時也是對教學內容的補充和更新。所有的知識和理論都是動態的,都處在不斷更新的過程中。因此要教會學生靈活運用知識并不斷地進行自我更新,學會積極主動地思考問題。細胞生物學的研究中目前還有非常多沒有解決的問題,也存在很多學說派別。可以引導學生查閱相關資料,就已掌握的知識和理論展開討論,給學生留出自學空間和思考空間。
4注重實驗環節,引導學生分析問題,解決問題
實驗教學既是課堂教學的輔助環節,又是課堂教學的深化與繼續[2]。通過實驗學生不但可以加深對一些基本知識和基本理論的認知和理解,而且還可以得到專業技能訓練;通過動手操作、觀察實驗現象、分析實驗數據、總結實驗結果,可以提高觀察、分析、綜合和解決問題的能力,這些對學生更好地將理論與實踐相結合,提高綜合素質,更好地適應和接近當今社會人才需求的標準等都有非常重要的作用。在傳統實驗課的基礎上加強實驗的探索性。實驗可以采取實驗小組的組織形式,每個成員在實驗中承擔不同的工作。根據不同的實驗材料或處理的方法不同,可以得出不同的結果。讓學生針對不同的結果進行分析討論,使學生逐步提高分析問題、解決問題的能力。探索性實驗是一個積極的、發揮主觀能動性的創造過程。這樣的實驗課不僅可以加深理論知識的理解,還可以使學生學會“提問”。對于實驗過程中出現的問題,實驗的過程與結果現象間的關系等等進行全方位的分析和思考。這對于學生提高認知能力,跟蹤和把握生命科學前沿領域的發展,促進科研素質和綜合素質的協調發展都起到重要作用。
5完善考評體系,促進全面發展
考核是教學效果的檢驗,也是督促學生學習的方法和手段。細胞生物學即基礎又前沿,是一門及理論性、知識性、實驗性、創造性為一體的學科,為了引導學生的全面發展,科學的評價學習效果,我們在考核過程中采取“多內容多形式的綜合考試”。①理論課結束后的期末考試。這是考核項中的重要一環。試題題型廣,題量大,覆蓋面廣。以基礎理論、基本知識為主。另有部分較高層次的論述題,書中沒有現成答案,必須理論聯系實際才能得出答案。即考察了學生對基本知識的掌握,也考察了學生運用理論分析問題、解決問題的能力。②撰寫綜述或設計一個課題。細胞生物學是一門知識更新十分迅速的學科。針對當今研究的熱點問題或學生感興趣的問題,給學生提供一些信息,讓學生查閱相關資料,撰寫論文。這種做法不僅可以讓學生找到興趣點,同時對于科研素質的提高有很大的幫助。③實驗課成績。細胞生物學不僅要求學生有扎實的理論知識,而且要具備熟練的實驗操作技能和富于創新的思維能力。實驗課尤其是探索性實驗課是考察學生綜合素質的重要指標。根據學生在實驗課上的動手能力,實驗基本技能的掌握情況,實驗報告中對實驗過程的總結和對實驗結果的分析討論等內容對實驗課的成績加以評定。
6結語
細胞生物學作為生命科學中一門十分重要的基礎課,是一門理論和實踐相結合的學科。在教學過程中學生不僅是知識的接受者,更應是教學的主體。授人以魚,不如授人以漁。合理引導和激發學生的學習興趣和對知識探索的欲望,提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力,全方位、多角度的提高學生的綜合素質,培養適合新世紀發展的高素質創新性人才。
參考文獻:
一、選擇《生命科學導論》研究型教學方法
《生命科學導論》涉及基礎生物學、生物科學史、細胞生物學、遺傳學、分子生物學、生態學、現代生物技術與倫理學等多學科內容,知識面廣博、熱點問題頗多、綜合性較強、更新速度快;而我院非生物專業的學生理論基礎知識參差不齊、生物知識結構不完整,因此,選擇研究型教學能有效地提高教學效果。經過多年教學經驗的積累,在教學中,我們將《生命科學導論》課程的教學內容以專題的形式結合學生的基礎和專業進行展示,即“生命系統與生物科學史”、“生物與營養健康”、“生物多樣性及其保護”、“生物與環境”、“細胞與細胞工程”、“基因與基因工程”、“生物信息與生物芯片”、“仿生學與生物材料”、“生命科學倫理”。以專題形式將教材內容的主要知識點進行提煉和概括,結合學科發展的全過程動態,把相關的基礎理論知識和最前沿的東西展示給學生。每個專題都有一條線索,以這條線索創設情境,讓學生進行各種形式的探究、討論來學習掌握這一線索穿起的生命科學的理論知識及相對應的生物技術。這樣不僅可以照顧到各個專業不同層次的學生,而且能在教學過程中很好地將不同學科融會貫通、交叉滲透,容易形成培養學生科學素養和創新意識的教學環境,促進學生全面發展。
二、利用網絡資源輔助研究型教學
研究型教學改變了學生單純地、被動地接受知識傳授的學習方式,在傳統教學的基礎上,更加注重發揮教師的主導作用和學生的主體作用,構建了一種開放的學習環境,為學生提供了一個多渠道獲取知識并將學到知識綜合應用于實踐的平臺。隨著生命科學的快速發展,為讓學生更好、更多地了解和掌握生命科學前沿和熱點問題,便捷的互聯網便成了研究型教學的好幫手。學生可以通過網絡獲知國內外生物學最新科研成果,關注生物學發展的最新動態。在教學過程中,授課老師可結合容易引起學生關注的有關課程知識點(戰勝癌癥、學習和記憶、基因工程、保護生物多樣性、生命倫理學等)設立專題,讓學生通過網絡查閱國內外相關文獻,然后由授課老師指導學生進行綜述和匯報查閱的結果。這樣不僅提高了學生的學習興趣,加強了師生之間的交流,而且開拓了學生的知識面和研究思路,鍛煉了學生閱讀和分析文獻的能力,培養了學生自主學習的能力,提高了學生思考和歸納能力。在課后,授課教師還可利用網絡教學平臺,將所講專題與相關網站進行鏈接,或把學生感興趣的話題通過精美的圖片、FLASH和3D動畫等方式展示,與學生繼續進行討論,交換信息,從而取長補短,促進研究型教學的深入開展。四、運用科學的方法進行多層次考核研究型教學的考核制度要體現研究型教學的過程,要運用科學合理的方法對教師和學生進行全面客觀地評價。以往《生命科學導論》課程以期末考試的形式進行考核,在平常上課時間不組織任何形式的考核,考查結果只能體現學生對基礎知識的掌握,這樣忽略了學生學習興趣的激發,不利于學生靈活運用基礎知識能力的培養,制約了學生創新意識和創新能力的提高。實施研究型教學后考核制度實行多樣綜合性的評價,考核評價包括兩部分:平時考查成績(50%)和期末考查成績(50%)。平時考查主要包括學生學習態度(20%平時考勤和上課紀律)、課堂表現(30%回答問題、上課討論及提出問題)和平時作業(50%寫小論文、課程設計、案例分析、實踐操作、總結報告);期末考查以閉卷形式考核學生基礎知識、素質能力和情感價值觀。考查結果不僅能體現學生對基礎知識的掌握,而且也促進和提高了學生運用知識,自主地發現問題、研究問題和解決問題的能力。對學生考核結束后,教師在學生中可以進行訪談或者問卷調查,查缺補漏,不斷反思,從而摸索出利于學生積累知識、培養能力和鍛煉思維的新型教學及考核模式。對學生進行多元化、綜合性的評價,不僅能真正全面地評價學生的綜合能力,而且對教師的教學態度、教學內容和教學手段也是有效的評價,這樣,不僅調動了教師工作和學生學習的積極性,而且促進了研究型教學正常有序地深入開展。實踐證明《生命科學導論》課程采用研究型教學,能引起學生學習的興趣,激發每個學生的潛能,培養學生創新意識、創新思維和創新能力。但在《生命科學導論》課程實施研究型教學的過程中,授課教師不僅要對該學科具有深刻的理解和宏觀的調控,而且對學生的基礎必須進行準確地把握,才能與學生真正進行交流,并能很好地掌握課堂上生成性的問題,做到真正啟發、引導、指導學生進行研究型學習。因此,研究型教學的實施對授課教師的教學水平提出了新的、更高的要求,所以我們應不斷進行積極探索與實踐,并總結經驗教訓,循序漸進,不斷地提高自己的研究型教學水平。
作者:武林芝 單位:太原大學教育學院
21世紀是生命科學的世紀。生命科學所帶動的生物產業將是21世紀的支柱產業之一,它在國民經濟中的地位同信息產業一樣重要。現在,生命科學的前沿是人類基因組的研究,也就是大家所知道的國際人類基因組計劃。
人類基因組工作框架圖的完成
以及中國所做的貢獻
2000年6月26日,是值得載入人類自然科學史冊的一個日子。這一天,參與國際人類基因組計劃協作組的6個國
家、16個中心同時宣布:人類基因組計劃工作框架圖勝利完成。
人類基因組計劃是人類科學史上的偉大科學工程,它對于人類認識自身,推動生命科學以及相關產業的發展具有極其重要的意義。中國政府對人類基因組計劃提出的共有、共為、共享三原則是認同的。因為它的序列是全人類的序列,它的成果是全世界人民都有權利平等分享的成果。中國參與人類基因組計劃,是中國的生命科學走向世界的一個里程碑,一個切入點。這是一個歷史的必然。因此它理所當然地引起國際生命科學界的重視。
1999年9月1日,國際人類基因組計劃協作組的5個國家15個中心,聽取了中國代表5分鐘的報告。報告中國現在具備的工作條件;匯報中國已經做了哪些工作,表明我們完全有能力參與國際人類基因組計劃;中國可以承擔的具體任務以及詳盡的財政預算和完成期限;同時承諾,要在8個月內,與國際人類基因組協作單位同步完成工作框架圖,并且要把其中的一半工作做到最后完成圖測序量的要求。
國際人類基因組計劃協作組成員認真聽取了中國代表的報告,認同了中國作為國際人類基因組計劃協作組的正式成員,立即把一個區域給了中國。
1999年10月3日,中國的三個實驗室――中國科學院遺傳所人類基因組中心、國家人類基因組北方中心和南方中心開始了這項緊迫的工作。這就意味著,自那時至2000年3月31日的200天內,我們一天要做2500個實驗反應。我們達到了每天測定200萬個堿基對的能力。這項全國測序實驗的工作總量,相當于世界上兩個最大的人類基因組研究中心(美國的一個中心和英國的一個中心)1993年一年的分析能力之和。可以這樣說,中國在那8個月內就走過了國外同行8年、甚至16年的歷程。正是由于我們通過參與國際人類基因組計劃,根據國際人類基因組計劃合作分享的原則,分享了國際同行用了8年乃至16年的時間建立起來的所有技術、策略,以及可用的實驗材料,分享了人類基因組計劃所有的實驗數據和結果,也分享了對人類基因組計劃這一重大計劃有關問題的發言權。國際同行都承認,中國在這個領域已經進入了生命科學的前沿。
由于我們艱苦卓越的工作,我國已于2000年3月圓滿地完成了我們所承擔區域的工作框架圖的繪制任務,并且在參與人類基因組計劃的6國16個中心里,我國居第6位。我們承擔的區域向外延伸了400萬個堿基對,中國的貢獻至少在1.3%以上,而不是以前承諾的1%。
我們的工作成果贏得了國際同行對中華民族在這一領域所做工作的認可。我們的承諾和貢獻,無愧于我們的國家和民族,無愧于生養和哺育我們的土地。
但是,作為一個中國的科學家,我認為1%的貢獻還是太小太小。我們國家肩負著世界上1/4人口生存和發展的責任,按世界人口比例來講,我們的貢獻應該在25%以上。但我們從另外兩個方面來看,其一,1%與99%所反映的所有技術要求是一樣的。我們所承擔的1%區域是以其他成員同樣的技術要求、同樣的質量要求完成的。假如把
人類基因組看成是一個非常大的太空站的話,它是由6個國家的16個工廠分別建造的太空船對接而成的。而實現這個太空站的對接,那缺少我們就是萬萬不可的了。我們造的太空船毫無縫隙地與人類基因組的巨大太空站實現了對接。因此就質量、技術水平而言,我們與發達國家的實驗室完全一致。其二,與國際同行相比,無論是我們的基礎、起步時間、實驗條件,還有我們科學家現有的素質都還不如人家,但重要的是,我們在8個月的時間里,做了別人至少8年的工作。和西方發達國家相比,我們的綜合國力還落后于別人,但中國參與人類基因組計劃與做出的貢獻,是起步比較早、積累比較多的。實踐證明:中國生命科學和生物產業走向世界是歷史的必然。
基因、基因組與人類基因組計劃
什么是基因呢?換句話說,用我們的眼睛能不能看到基因?根據它的現象,根據它在一個家系里表現的幽靈,我們能看到。自然的實質是任何實驗觀察手段都不能最終看到的。就是我們把DNA都搞清楚了,我們還不能夠說我們已經清清楚楚看到了基因。
中國有一句老話“龍生龍,鳳生鳳,老鼠生兒打地洞”。這句話的意思就是,動物的許多行為確確實實是與基因有關系。比如說,實驗室里養的小老鼠從來沒有見過貓,它的爸爸媽媽也沒有告訴它貓是它們的敵人,可你給它一個貓的模型,給它貓的氣味,給它聽貓的聲音,它都像如臨大敵一樣。從遺傳學上來講,可以看到老鼠上下代之間的相似,也可以看到同一代之間的差異。
如果我的兒子站在我的身邊,大家就看到,他的鼻子完全像我,他的眼睛像他媽媽。可是,我給兒子的DNA只有一半,他媽媽給了他另外一半。我們這里又隱隱約約地看到了基因。舉一個乳腺癌病患的例子,我們真的能看到一個“疾病基因”的幽靈在那個家族中世世代代地徘徊。美國一位三十幾歲的女士,兩個都已經切除了。她現在很認真地考慮她自己女兒的問題,為什么?她的媽媽和外祖母都患有乳腺癌,她媽媽死于乳腺癌。她也聽她媽媽說過:“她媽媽的媽媽的媽媽也是死于乳腺癌”。如果我們把這個家庭畫一個家系圖,男的畫成方框,女的畫成圓形,沒有病的是白色,乳腺癌患者涂成黑色。啊!一個乳腺癌的“幽靈”出現,這個幽靈就在這個家族中徘徊。它總是用同一種方式――乳腺癌奪取他們女兒之中的一些家庭成員的生命。
我們只能說,我們已經隱隱約約感覺到了基因的存在。那么,用顯微鏡把我們眼睛的觀察能力擴大一點,我們也僅能看到細胞和“承載”基因的染色體。因為現有的生命科學研究成果還遠遠不能揭示生命奧秘的最后本質。
什么是基因組呢?我們可以說,基因組的意思就是一個物種所有基因的總和。也可以說,是我們人體遺傳信息的載體――DNA分子的組合。從另外一個意義上來講,它也是同生老病死相關的遺傳信息的組合。人的每個細胞里的DNA接起來的話,有兩米長,是由30億個組成成分構成。可以把人的基因組想象為一條鐵路,這條鐵路是由30億根枕木鋪成的。這個用30億根枕木鋪成的鐵路,枕木的材料只有四種:要么是水泥的,要么是鋼鐵的,要么是石頭的,要么是木頭的。人類基因組計劃就是要搞清楚每一根枕木是什么材料,這30億根枕木又是如何排列的。有人把人類基因組比作一本“天書”,說是隱藏著人類所有遺傳信息的天書。人類基因組計劃就是要讀懂這本天書。
20世紀,用了整整一個世紀的時間,從認識和發現生命最重要的兩條遺傳規律開始,到50年代,建立了最重要的遺傳物質分子結構模型――DNA雙螺旋模型;世紀之末的DNA克隆和“多莉”羊的誕生,宣布了這個世紀對生命遺傳規律研究的一步步的成熟。而人類基因組計劃――研究人類本身這個最高級、最復雜的生命科學的計劃,把人類帶入了一個新的時期。
如果說那個表明人體結構的解剖圖奠定了現代醫學發展基礎的話,人類基因組計劃完成的那張序列圖就是第二張人類分子水平的解剖圖,它將奠定21世紀生命科學研究和生物產業發展的基礎。
人類基因組計劃的社會及科學意義
無論從投入的規模、從事該項工作的人數,還有對現代科學的影響來講,人類基因組計劃是繼曼哈頓原子彈計劃和阿波羅登月計劃以后,人類科學史上最宏大的一個研究項目。從科研的合作和共享,從人類的和諧與進步,從世界和平與可持續發展等方面來看,人類基因組計劃的意義遠遠超過了前兩個計劃。人類基因組計劃所倡導的“共有、共為、共享”的原則,特別是作為發展中國家――中國的參與,實實在在的是在縮小發達國家與發展中國家的差距。我們所要歌頌的也正是這樣一種精神,我們中國科學家也應該為自己所做的工作感到自豪和驕傲。
中國作為人類基因組計劃中惟一的發展中國家,意味著中國在人類基因組研究這個大家確認的生命科學前沿領域中,我們確確實實地走向世界了。在涉及人類基因組的一系列問題中,中國更有發言權了。
基因同人的健康問題息息相關。生命科學對社會的最大影響,就是提高人類的健康水平。健康的問題是每一個人、每一個家庭、每一個社會團體、每一個政黨、每一個政府,都得考慮的問題。人總是追求健康的,人類基因組計劃的初衷之一就是讓大家活得更好、更健康、更快樂。
中國是一個發展中國家,可我們面臨的卻是發達國家和發展中國家所面臨的雙重挑戰。比如,我國目前還有3000多萬同胞生活在貧困線以下,可是同時卻有10%的城市兒童患有肥胖癥。現在治療肥胖比解決一個人的溫飽不知要貴多少倍,而到今天為止都沒有真正找到針對肥胖病因的“特效藥”。那個導致肥胖的“肥胖基因”,據說價值1.4億美元。對其開發利用所產生的效益將是一個天文數字。眾所周知,腫瘤、血管病、老年性癡呆、帕金森病等威脅人類健康的疾病也是我國人群的常見病和多發病。每一種疾病都是我們認識一個基因的極好機會。這些基因的認識和研究對患者來講,又是最大的福音。我相信,隨著我們對人類基因組的認識,對那些致病因子在基因水平上相互作用的研究,我們會很快地攻克那些疾病的。
隨著我們對自身認識的不斷深入,人類又會面臨新的挑戰,面臨來自社會倫理道德法律方面的挑戰。比如講長壽,人類基因組計劃完成以后,有人預測人類可以活到1200歲,但過長的壽命會帶來資源和生活空間問題,以及現實生活中許多問題,比如醫療保險,本來個人的所有與醫學有關的數據都應該讓保險公司知道,你確實生病的風險高就應多交錢,假如大家都一樣,對不生病的人就顯得不公平。但對個人的基因信息的了解和公開是否會引發新的社會歧視?如基因檢測能夠在胎兒時期推斷可能存在基因缺陷,那個基因缺陷所引發的疾病將使孩子自身不能享受人生的幸福,他的家庭擺脫不了經濟負擔和心理負擔,還會使我們社會發展不快。這就使我們認識到基因技術的應用讓我們有了更多的選擇。基因研究和基因技術的運用將會改變傳統的社會倫理、道德和法律。
基因同疾病又是怎樣的關系呢?
第一,所有的疾病都可以說是基因病。人類所有的疾病,都直接或間接地同基因有關。例如,艾滋病、感冒等感染性疾病就是人類基因與艾滋病毒、感冒病毒等基因相互作用的結果。一場感冒病毒來了,即使所有的人都暴露在同樣的環境,同樣的病毒類型,同樣的病毒密度之下,也并非百分之百的人都得感冒。解放以前有些地方發生的霍亂,每次傳染都是“萬戶蕭疏鬼唱歌”,但總是有幾個人活了下來。再舉一些外傷出血的例子,《三國演義》里說趙子龍百戰百勝。可民間有這樣的傳說:實際上他并非百戰百勝,因為他受點輕傷,一出血就活不成了。趙子龍可能是一個典型的單基因遺傳病――血友病。一個血友病的患者,稍微內出血就疼痛難熬。顯然,止血就是基因在起作用。血友病人正是缺少第Ⅷ凝血因子。從這個涵義上來講,我們真的可以說,所有的疾病都是基因病。
第二,大多數的藥物都是通過修飾基因的結構,調節基因的表達,改變基因的功能而奏效的,特別是中草藥。患同樣疾病的兩個人用同一種藥物治療,其療效截然不同就是典型的例證。另一方面,人類基因組計劃的完成使我們對人類基因有個更加全面的認識,可使我們生產更多種類的基因藥物。治療糖尿病的胰島素就是用基因工程來生產的,在中國市場上,基于人的基因生產的胰島素已經占60%以上了。
第三,更加重要的一方面,就是要了解自己的基因,通過改變自己的生活環境、調整自己的生活方式和調節自己的心理狀態(心理活動影響我們的“腦下垂體”,它所分泌的那些激素就是基因調節的相關因素),建立同自身基因的和諧關系。
現在有200多種疾病可以在基因水平上作出診斷,并且在還沒有發病以前就可做診斷,稱為癥狀前診斷。那么,根據我們對基因的了解,完全可以少生病。
生命科學在國民經濟和
可持續發展戰略中的地位和作用
21世紀是生命科學的世紀,生物產業將繼信息產業之后成為21世紀的重要支柱產業。當然,很多產業都很重要,一點兒都不能忽視。如信息產業、生物產業、能源產業、材料產業,還有國防工業等等。但其中有兩個是支柱產業,就是生物和信息。
到目前為止,所有科技的進步,包括物理的、化學的、電子計算機的,它都是我們的腦子想出來的,都是我們手的延長,或者說是工具的改進。以基因和基因技術為源頭的生物產業,就能解決食物、能源、材料、環保、醫療保健的問題,還有國防的問題。
我們看到,食品(物)生產除了依賴生物技術對原有物種進行優化改良,達到優質高產的要求,又可以通過生物技術手段建立新的品種。這就是我們中國原來對食物同藥物結合的一個概念。不久的將來,我們在超級市場購買的食物(如水果、蔬菜等),吃了以后等于接種了疫苗。這類食品已經在實驗室獲得了成功,幾年之內就會上市。
自然界給我們的能源,最主要的就是生物能源。有兩條途徑,一條是利用自然生長的植物和農作物的秸稈發電。通過生物技術改造,獲得一些生長得非常快并且耐燃燒的植物來發電。另一條是,生物界中的許多動、植物利用生物技術,轉變為可燃油和燃油添加劑。目前一些國家利用酒精作為石油添加劑,最高的技術水平達到25%酒精、75%石油的比例,大大地提高了石油的燃點,增加了石油的利用率,減少了空氣污染。由此可見,利用生物技術轉化得到的“生物”油既解決能源,又不污染環境,還能循環再生、取之不盡。美國的生物能利用已占整個國家能源的10%左右。
材料呢?現在的紡織品,要么是植物的――棉絮,要么是動物的――絲綢。現在把絲綢的蛋白質引到牛奶里面表達出來了。牛吃的是草,擠出來的不只是奶,也不只是藥品――人的胰島素可用牛的乳腺做生物反應劑,還可以給我們做衣服。動物蛋白纖維所做的紡織材料,人體更適應,感覺更好。在今后的幾年內,生物材料的耐火性、牢固性以及抗絕緣、抗張力問題都基本解決了,它必將越來越廣泛地運用于制造業、建筑業和日用品生產,同其他合成材料一起改變我們的衣食住行。
討論轉基因時還有一個環境問題。遺傳工程改造的農作物因具有抗蟲和抗病基因,可以少用農藥和化肥,從而減少環境污染。由于生物材料的可降解性和能源的生物工程生產過程及其產品的低污染度將大大地改善人類居住環境和生存空間。
生物產業有哪些特性呢?
一是技術的通用性。人類基因組研究所使用的技術,可應用于其他生物基因組研究。同樣,生物產業技術,或者稱為生物工程技術也具有通用性。
二是產業的上游性。以IT產業為例,計算機軟件平臺和“芯片”技術即是其上游。而我們的計算機曾一度出現過“軟件靠盜版,硬件靠走私”。現在盜版、走私不能干了,那就得付錢。上游就是這樣一個東西,你一旦失去,再奪回來,需要的時間就更長,付出的代價就更大。
三是資源依賴性。第一次工業革命是資源依賴性的。――沒有鋼鐵、沒有煤炭、沒有石油行嗎?都不行。世界因為爭奪資源打得你死我活。如果說信息革命是第的話,第資源依賴性就很弱。而生物產業既具有第一次工業革命那樣的資源依賴性,又具有第――信息革命那樣合法的專利壟斷。所以它就會像第一次工業革命那樣,為資源而導致全球范圍的爭奪。
生物產業還具有上游資源的序列化、信息化特點。只要幾臺機器進行DNA分析,就能把資源的主要成分搞清楚并轉變為信息,成為他們的東西,成為他們的專利。生物資源本來是大自然的、落地生根的,現在已經變成了可以占有的、可以爭奪的。
可以這樣講,生物資源的系列化、信息化、產權化、產業化和生物技術的產業化是生物產業的兩條腿,缺一不可。
第三次工業革命真是資源依賴性的。2001年1月13日,美國最大的搶人類基因組計劃所得成果的那個公司就聲稱,得到中國的、富甲天下的植物、動物和人的遺傳多樣性資源,是我們公司全球業務和擴大基因組信息的基礎性的工作中必不可少的。日本有家叫龍基因的公司――龍什么時候成了日本人的圖騰――在公司成立的聲明地寫上:因為中國人口眾多,所有的DNA就是原料,都在中國制作。這里有一個問題大家一定要注意,外國人把它的機器放到中國來進行遺傳資源研究的合法化問題。
我國已經建立了以ATCG為基礎的、有強大的計算機分析、有我們國家自己的資源特色和自主知識產權的生命科學,亟待加速生物技術產業化、生物資源系列化、信息化、產權化、產業化的步伐。目前,我國基因組分析的能力和計算機分析的能力已經位居第四,超過了法國和德國。現在我們研究中心擁有兩種先進的測序儀,并擁有我國自行生產的、運算能力為每秒4000億次的大型計算機。我們的研究實力已超過日本。這不僅是簡單的實力較量的問題,也是信心的較量。我們已經開始向發達國家,主要是歐洲大陸輸出基因組分析的高科技。中國和丹麥一起做的豬的基因組計劃就是一個開端。
基因組分析還將深入到每一個人的“遺傳特征”。以后身份證、駕駛證、信用卡,恐怕都得用DNA了。
二零零四年度第二學期是研究生會學術部發展和壯大的一個學期,在各級領導和同學們的共同關懷和幫助下,學術部為研究生的學術繁榮做了一定的努力,通過舉辦不同學科的學術講座、學術交流活動以及研究生與本科生的學術交流等多種形式的活動來逐漸地實現學術部為廣大研究生服務的工作目的。
一、學術講座
XX年年3月17日晚,研究生會學術部邀請到4b基金會主席ob先生在生科院二樓多功能報告廳為廣大同學們做了一場題為“american respective:science and religion.is it a contradiction?”的學術講座,同學們積極參與并提出了許多問題與ob先生進行交流,取得了較好的反響。
XX年年3月26日,研究生會學術部邀請著名創業策劃師劉山川先生舉行了一場關于大學生如何創業的專題講座。在短短的2個小時里,劉山川先生用他二十年的創業實踐經歷為大家做了一場生動,翔實而又實用的創業實踐課。報告結束后,同學們紛紛圍在劉先生的周圍,就自己感興趣的創業問題向劉先生咨詢。學術部準備舉行更多的類似講座,為研究生進入社會后的創業打下一定的思想基礎。
XX年年5月16日,研究生會學術部邀請到哈佛大學醫學院博士后、中科院生物物理所唐捷研究員以及中科院生物物理所唐世明研究員在生命科學學院做了兩場專題報告學術報告,題目分別為“人源化抗體的開發”以及“認知神經科學-大腦如何存儲世界”,得到了同學們的積極參與。
XX年年6月11,中科院武漢病毒研究所所長、博士生導師胡志紅研究員以及病毒所陳士云研究員應研究生會學術部的邀請,在生科院為廣大研究生做了兩場題為“a review of sars research.”以及“cell-to cell communication across the procaryote ?eucaryote boundary;quorum sensing.”的學術報告,并和生科院師生就研究中的問題進行了深入的交流。
胡志紅是武漢大學生科院畢業生,34歲就擔任了中科院武漢病毒研究所所長,是中科院最年輕的所長,博士生導師、研究員,她在病毒的基礎與應用研究方面做出了重大的貢獻,XX年年被團中央、全國青聯授予"中國青年五四獎章",這是團中央、全國青聯授予青年的最高榮譽。
二、學術交流活動
XX年年4月9日下午,研究生會學術部成功舉辦了武漢大學生命科學學院/華中科技大學同濟醫學院生物醫學前沿學術研討會,參加者有華中科技大學同濟醫學院免疫學系主任、免疫學研究所所長龔非力教授、華中科技大學同濟醫學院免疫學系副主任、免疫學研究所副所長沈關心教授以及武漢大學生命科學學院副院長、教育部病毒學重點實驗室副主任郭德銀等三十多人。研討會以交叉報告的形式介紹了各自研究領域的最新進展。武漢大學和華中科技大學的三百多名研究生、本科生旁聽了這次研討會。
三、協助其他部門工作
學術部的這些工作與其他部門的通力協作是分不開的,沒有整個研究生會的共同付出就不會有今天的成績,同時學術部也積極參與并協助了研究生會其他部門舉行的一些活動。
在新學期工作中,我們將迎來更多精彩的學術活動,努力樹立起我們研究生會自己的學術品牌,使廣大研究生的生活更加充實、更加多彩。在此萬分感謝各級領導的支持與關懷,研究生會兄弟部門的熱情幫助以及廣大同學們的熱情支持與關注。讓我們共同為實現珞珈學術的振興與繁榮貢獻出自己的一份熱情與力量。