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随着《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》及《普通高中生物课程标准(实验稿)》的颁布,新一轮的基础教育课程改革正在越来越广阔的范围展开,给传统的中国基础教育带来了前所未有的冲击。新课程标准在基本理念、课程目标、课程内容、课程评价、教学建议等方面都有了较大变化,同时在教学的内容要求上也有了较大的突破,新课改的理念之一就是“注意学科渗透,关心科技发展”,新增内容的教学要求虽不高,却有助于弥补生物教学长期存在的不足。
我国新一轮课改也适当加大了前沿生物知识的比重,在确保基础性的前提下,对教学内容进行了一定的扬弃。如何让生命科学前沿知识更好的服务高中生物教学,如何把握前沿知识和基础知识的过渡和衔接,如何通过前沿知识向学生传达生物科学的研究方法和思考方式,更好的服务基础知识的教学,是每个生物教师都在思考的问题。
以下是本人在三年的新课改背景下在实际教学工作中摸索出的几点心得和体会:
一、了解当代生物科学的发展方向,化繁为简,帮助学生构建生物学科学习的脉络
当代生物科学在朝着微观和宏观两个方面向纵深发展。在微观方面,主要是在分子水平上研究生命过程和现象;在宏观方面,主要是生态学的研究,特别是生物多样性的研究日益引起人们的关注。正如邹承鲁院士《生物学走向21世纪》一文所言,“当前凡是研究生命现象的学科,不可避免地要深入到分子水平去进行本质规律的探讨,这使分子生物学很快就渗入生物学的各个领域,改变了整个生物学的面貌;同时也对医学和农业科学及其应用产生了巨大的影响。生物学的全新面貌最突出地表现在出现了一系列新的分支学科,如分子遗传学,分子细胞学,分子分类学,分子神经解剖学,分子药理学、分子病理学,分子流行病学等等,影响到生命科学的所有领域,即使生态学、古生物学和分类学也不例外。……作为生命体基本单位的细胞,和作为生命活动最高形式的神经活动是现代生物学研究的最活跃的领域,但是今天,这两门学科由于采用了分子生物学的新的研究思想和新的研究手段而获得新的生命力,研究步伐大大加快,与分子生物学一起发展成为当代生物学研究的三大热点。”(《面向21世纪生命科学发展前沿》,广东科技出版社,1996,p.20)。
新课改分为必修本和选修本,构成知识涉及到生物学知识的方方面面,在学习开始之初就向学生介绍生命科学前沿的方向,除了可以培养学生的学习兴趣,还可更好的帮助学生构建学习脉络。而生物学科学习的方向可结合生命系统板块的教学展开,即紧贴课本有拓展知识范围。
二、关注生物科学的发展对课程理论的影响,使学生熟悉生物科学的研究方法
生物科学对课程理论的影响主要表现在思想方法上,并且正处于日益彰显的过程中。课本的设置也体现这样的亮点,模型构建、归纳演绎法、假说推理法、数理统计、原来大学甚至是研究生阶段才能接触到的研究方法、思维方式纷纷引入中学课本。
前沿知识纷纷引入中学课本,课堂上接触的是让学生眼前一亮的高科技、新发展,学生不仅能了解这些前沿知识,还能了解这些新知识的来龙去脉,发现历程和研究方法,知道真理在被无限接近,不断修正,自然学习起来兴趣高涨。
三、让生物课程反映生物科学的发展,让学生了解生物科学的前沿
(一)让学生了解生物科学的前沿发展,全面提高科学素质
关于什么是科学素质,国内外学者提出了不少大同小异的定义。《美国国家科学教育标准》认为,“所谓有科学素养是指了解和深谙进行个人决策、参与公民事务和文化事务、从事经济生产所需的科学概念和科学过程。有科学素养还包括一些特定门类的能力。”国内不少学者提出更为简明的定义,即科学素质包括科学知识、科学的过程和方法、科学态度、科学精神、科学价值观、科学的思维习惯和行为习惯。根据前面的论述可以看出,生物科学前沿知识不仅在自然科学中的地位和作用不断提升,而且在认识论、方法论和世界观等方面都具有独特的价值,因此,生物科学前沿对于全面提高学生科学素质是非常重要、不可或缺的。
(二)了解课程内容中基础知识的更新和生物科学前沿知识发展的关系,更好的把握教学
[关键词]生命科学学科 研究生国际化培养 教学改革
[中图分类号]G643.0 [文献标识码]A [文章编号]1005-5843(2013)03-0167-03
《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010~2020)》明确提出,要开展多层次、宽领域的教育交流与合作,提高我国研究生教育国际化水平。因此,借鉴国外研究生教育国际化的发展经验,提出可操作性的发展策略,构建适合我国国情的研究生国际化培养模式,对于提升研究生教育的水平和层次,具有十分重要的现实意义。
目前,生命科学已经成为世界科学前沿最活跃的学科,是代表科学发展方向的学科之一――在世界范围内逐渐形成了这样的共识:生物技术所主导的BT产业与计算机技术所主导的IT产业,将成为21世纪主导社会发展的支柱产业。吉林大学生命科学学院一直以来十分重视高层次人才的培养,在新形势下把培养具有一定自主创新能力,同时还具备国际意识和国际竞争能力的高素质创新型人才作为研究生培养的目标,并在构建生命科学学科研究生国际化培养的新模式方面,进行了积极的探索与尝试。
一、建立研究生国际化培养管理机构
高等教育的国际化是把大学的讲授、学习、研究、服务和管理等活动置于世界教育和文化范围之中进行建设和管理的一种理念、政策和各项实践措施。国际化培养应深入到研究生培养的各个环节之中,包括教学理念、教学内容、教学方法、课程体系、教师队伍以及保障体系等方面。为保障学院研究生国际化培养的有效开展,吉林大学生命科学学院专门成立了“研究生国际化培养管理委员会”,由学科带头人、学术骨干以及高级引进人才组成。他们不仅具备多年国外工作或学习的经历,而且长期从事国际交流与合作,能够根据人才培养的需要,借鉴国外先进的教育理念,制定研究生国际化培养的方案与管理制度。同时,成立了由从事研究生管理、教学管理和外事管理等人员组成的“国际化培养管理小组”,专门负责教学、教务以及外事活动的管理与实施,推进研究生国际化培养的开展。
二、制定国际化的研究生培养方案
构建国际化的研究生培养方案,将为提高研究生的国际竞争能力奠定坚实的基础。吉林大学生命科学学院通过借鉴国外高水平生命科学学科的课程体系,进一步优化了课程结构,制定了符合自身特色的研究生国际化培养方案。
在课程体系中,首先设置了融入国际先进理论和科研成果的基础课以及专业课,如《现代生物科学进展》、《细胞信号转导与人类重大疾病》、《现代疫苗进展》等,以顺应学科发展的进程。其次,开发1至2门涵盖学科前沿、学科交叉内容的课程,如《计算机在生物学中的应用》等。第三,以“吉林大学研究生海外优质课程引进计划”为依托,利用海外优质研究生教育资源,引进2至3门海外优势学科的高水平研究生课程,全面推进课程国际化。第四,专门开设了《中英文科技阅读》课程,以提高学生的英语应用能力。
在教材选用上,尽可能采用近年来出版的高水平英文原版教材,这不仅有利于及时补充先进的科研内容,还能提高学生的外语阅读能力。由于生命科学学科发展速度较快,部分教师也选用国外前沿科研成果或高水平学术文献自编讲义或课件授课,弥补了“教材滞后”的缺陷。
在师资配备上,根据研究生国际化培养方案的要求,我们选聘了一批具有国外留学或工作经历的高水平教师,担任过学术带头人或课题负责人者优先聘用。由这部分教师担任主讲教师,能够通过借鉴国外高校的教学方法将先进的理念传授给学生,并与科研相结合,将学院研究生培养的课堂教学提升到更高的层次。
学院在“双语教学”课程建设上投入较大。众所周知,世界上大约70%左右的信息都是用英语传播的,英语在全球化过程中起着独特的媒介作用,已经成为事实上的世界语。因此,强化英语教学成为研究生国际化培养的一个重要内容。在研究生培养方案中,设置双语教学课程并达到一定的比重,对于将专业知识与国际知识前沿相衔接,营造英语讲授专业知识的教学环境,调动学生的潜力和积极性以及为学生搭建复合型的知识结构等都具有重要的意义。在研究生培养方案的必修课部分,我们建设了三门“双语教学”课程,分别为《计算生物学》、《新型给药系统》和《中英文科技阅读》。教学中都采用中、英文授课,分别由具有国外工作经历的高水平教师或教学团队担任主讲。同时,吉林大学于2011年启动了“研究生海外优质课程引进计划”项目,生命科学学院有《现代生物科学进展》和《现代生物学方法论》两门课程人选,并聘请美国Oklahoma大学的李光朴教授和美国Tulane大学的董妍副教授分别担任这两门课程的主讲教师。在该项目的优势上,2012年又增设了一门“海外引进课程”――《药物代谢动力学》,聘请新西兰Otago大学的J.Paul Fawcett副教授担任主讲教师,并采用全英文方式进行授课。通过这几门课程的引进和开设,学生开始逐渐用外语的思维建立起自己的专业知识体系。“双语教学”改革不仅使学生学到了国际前沿的专业知识,还使他们的专业外语水平大大提高。
三、开展多形式的学科前沿讲座
开展国际化的学术交流对于推进研究生教育国际化必不可少。根据学科发展的需要,学院有相当一部分教师与国外保持着密切联系,共同开展科研合作与交流。学院充分利用了这一部分师资与智力资源,邀请国外高水平专家、学者来华工作或访问,为学生开设各种形式的前沿讲座和报告。几年来,已安排来自美国、新西兰、瑞典等国的多名外籍专家举办报告与研讨会,内容多为所从事研究领域的前沿问题和先进科研成果。学生通过与外籍专家的近距离交流与讨论,不仅收获了耳目一新的专业知识,更能深刻体会到国外先进的教育理念和教学方式,让学生不出国门就能感受到国际化的学术氛围。
四、拓宽研究生国际交流的渠道
在我国开展深化研究生国际化教育以来,国际学术交流是被最早应用的形式。国内很多高校根据自身特色以及人才培养的需要,开展了形式多样的国际交流项目与培训计划,扩大了研究生接受国际化教育的范围。迄今,国际交流与合作已成为创建国际一流大学的重要标志。吉林大学生命科学学院在研究生培养过程中,积极为学生提供和创造国际交流的条件和机会。一方面,导师根据自身的科研方向,指导学生从事或参与国际合作的科研项目,并积极鼓励优秀的研究生参加国际学术会议。另一方面,学院进一步拓宽研究生国际交流渠道,通过学校开展的“国家建设高水平大学公派研究生联合培养博士研究生”项目、“世界名校研修”项目、国外高校暑期研修项目、“亚洲校园”赴外留学项目、赴外暑期交流和夏令营以及导师根据课题需要安排学生赴外联合培养等形式,提高学生的国际学术交流水平,培养其适应经济全球化发展和国际竞争的能力。5年来,学院派送学生出国参加各种研修及联合培养项目100余人次,参加国际学术会议60余人次,面向美国、英国、法国、瑞典、日本、韩国、新加坡以及新西兰等国家和地区。这不仅在研究生中掀起了出国交流的热潮,开拓了学术视野,增长了见识与阅历,还可以通过对先进科学技术与知识的学习,完善复合型的知识结构。
五、建设国际化的导师队伍
导师队伍的国际化在研究生国际化培养中占有重要的主体地位,导师的国际化程度直接影响着人才培养的质量,学院在这方面采取了相应的举措。一方面,学院加大海外人才引进的力度,重点引进海外高层次人才,力争建设一支国际化的导师队伍。几年来,已从海外引进专兼职研究生导师十多人,他们已成为学院研究生国际化培养的不可或缺的力量。学院也积极为这些研究生导师提供条件,通过学术会议、科研合作、访问讲学等形式带动学生参与国际交流。另一方面,学院安排部分青年教师到国外进修或开展科研活动,学习国外先进的教育理念和教学模式,为开展双语教学、指导学生国际化培养做好师资准备。
六、实施研究生国际化培养质量保障措施
关键词:素质教育 生物教学 能力
郑州大学生物工程教研室面向全校非生物专业学生连续数年开设了《生命的起源与进化》校素质教育课,受到学生的普遍欢迎。该课程旨在通过观察地史的生命,审视过去35亿年以来主要生物类群的延续发展及与环境的关系,从而来探索它们的起源、分化与绝灭问题。学生选学这门课不仅热情高,而且课后还能饶有兴趣地向同学、家人、亲朋好友讲解生命的起源与进化方面的知识,达到了增强学生对现代生命科学的理解和认识,拓展广阔的知识视野,从而认识不同学科的理念和价值的预期目的。
作为一门校素质教育课,我们在《生命的起源与进化》教学中,自始至终努力渗透科学素质教育。素质教育是一种全新的教育思想和教育观念,它以激发学生学习的主体意识,充分发挥学生的学习积极性和主动精神为切入点,挖掘学生的内在潜能,发展学生的个性特长。其最大特点是面向全体学生,使其思想道德素质、科学文化素质、身体心理素质和能力素质得以全面提高。
如何把宏观的素质教育思想转化为微观的具体教学过程,使素质教育真正落到实处,是全面实施素质教育的关键,本文结合《生命的起源与进化》课程的教学实践,就此谈谈自己的看法和体会。
一、教学方法与建议
(一)教学中加强思想道德素质教育
1.辩证唯物主义的世界观教育。通过教材中物种的起源、进化的证据和学说的学习,使学生树立唯物主义的进化论观点,事物是普遍联系的观点,批判唯心主义的神创论,事物是孤立、静止的观点;通过生物与环境关系的学习,使学生树立生物具有多样性、适应性,以及生物与环境是相互联系的,又是相互对立、统一的观点。
2.爱国主义思想教育。通过学习我国拥有大量动植物的特有物种,以及我国在防治人类疾病上取得的重大成就和一些生物科学方面的重大突破,培养学生的爱国主义思想;通过动物行为的学习,使学生认识到互爱、爱护自己的群体、爱护自己的生存环境是低等动物都具有的天性,而作为最高等的生物――人类,热爱自己的家乡、民族、国家更是义不容辞的责任。
3.法制教育。通过动物行为的学习,教育学生应自尊、自重、自爱,履行公民的责任和义务;教育学生遵纪守法,树立法制观念。
(二)培养学生科学的学习方法和思想方法
生物科学是一门实践性极强的学科,观察、分析、试验是生物学科的基本研究方法,众多的知识都是前人在观察思考及反复试验的基础上获得的,其中有不少经典实例。在这些知识的教学中可以用精练的语言、简明的图表及一个精彩的小故事“探本溯源”,简述知识的获得过程,引导学生沿着科学家的研究历程,循着科学家的思维方式和研究方法去接受、理解和掌握知识。以此激发学生的求知欲望,培养学生的思考力、判断力、表现力等。例如,在学习达尔文自然选择学说和人类进化发展内容时,可先在教师的指导下组织学生观看有关录像资料、参观动植物园,了解自然界生物之间的有趣联系,之后简要介绍达尔文的环球旅行及其通过旅途的所见所闻产生生物进化思想的过程。这样通过“活动-体验-评价”的教学模式,既可激发学生的学习兴趣,活跃课堂气氛,又培养了学生的观察、思考、判断能力,使学生掌握了学习和研究生物学的科学方法。
(三)教学过程中合理运用多媒体教学手段
多媒体能丰富课本知识体系,将书本知识变静为动,化虚为实,化抽象为直观,在课堂教学中合理运用,能提高教学质量。利用多媒体课件声像并茂、视听结合、感染力强等优点,创设与教材相关的情景,能够极大地激发学生的学习兴趣和求知欲望,达到寓教于乐,寓学于乐的目的。例如,在讲述“减数分裂”这部分内容时,根据减数分裂知识微观抽象的特点,采用计算机辅助教学的方法,将其直观、形象化。通过慢放、定格、特写等方法处理,真实、艺术地再现减数分裂的全过程,再加上教师的适时讲解,既可增加学生的感性认识,又使枯燥乏味的生命活动现象变得新颖有趣,从而激发学生产生强烈的乐学情绪。总之,正确合理的使用多媒体教学,把握好度,利用板书、讲述、多媒体演示相结合的方法,对于需要强调的内容可以给以板书,适当时候加上肢体语言,对于学生不易理解的内容,可以运用多媒体演示,化静为动,化难为易。切忌过分依赖多媒体。
(四)提高教师自身素质
只有生物教师自身素质提高了,才能为学生的提高做好前提条件。生命科学是一个发展迅猛的学科,随时都会有新的研究出现,如果生物教师数年重复讲述教案,只会使学生如井底之蛙,停滞不前,并且输在起跑线上。因此,教好这门课,需要生物类教师不断地学习本专业前沿知识,运用现在的网络技术不断地查阅资料,更新教案,要跟上学科的前沿,跟上时代的脚步。
二、课程建设的发展方向探讨
学生对探索生命的奥秘,了解人类本身和生命科学前沿领域充满着求知欲和好奇心,客观反映了当代大学生对提高自身素质的要求,说明了对大学生进行生命科学方面的教育不仅是社会和教育发展的需求,也是学生本身的需要。
在教学实践中,我们发现本课程还存在着一些问题,如将生命科学研究前沿与现实生活如何更紧密的联系起来,在教学内容设计上怎样更好的将学术性与趣味性有机结合,在措施上保障课程教学的顺利开展,都是需要进一步探讨的问题。
生命科学是一门迅猛发展的学科,面向非生物类学生开设有关生命科学的通识课程,对于增加学生对本学科的了解,提高本科教育质量,提高学生素质有着重要作用。在《生命的起源与进化》课程开设的基础上总结经验,发现问题,加强课程建设,不断改进教学方法,更好地为提高学生素质服务是今后一段时间内的重要课题。
参考文献:
[1]王志英.论素质教育在生物教学中的应用.职业时空,2009,(2).
[2]闫前荣.浅谈在医学生物学教学中的素质教育.吕梁教育学院学报,2008,25(3):81-82.
[3]党金鼎. 在生物教学中如何渗透科学素质教育. 中国科技信息,2007(23):244-245.
[4]王莉.运用多媒体辅助生物教学课件开发的基本思路及设计. 辽宁教育研究,2002,(3):92-94.
【关键词】植物基因工程;教学改革;教学实践
1引言
植物基因工程(plantgeneticengineering)是基因工程原理和技术在植物领域的研究与运用。《植物基因工程》是生命学科相关专业的研究生阶段的重要课程,涉及遗传学、现代分子生物学、生物化学、微生物学及生物信息学等多学科理论知识与实验方法[1]。它利用基因工程理论技术,从供体分离克隆外源基因,在体外与载体DNA重组后,经遗传转化导入受体植物基因组中,并获得有效表达和稳定遗传的转基因植物[2]。《植物基因工程》的教学具有理论性和实践性都很强的特点[3],一般分为基础知识及实验操作两个部分教学。同时,该课程教学的内容信息量大,部分内容深奥,学生难以理解。近年来,生命科学研究和发展日新月异,即使是经典的《植物基因工程》教材,其中的理论和实验技术方法很容易滞后于当前最新的研究发展状况。而作为一门植物研究领域的专业课,必须在有限的教学时间内尽量提高教学效率。为了让学生在有限的时间内更好地掌握植物基因工程的原理及基本实验操作方法,激发学生研究型思维、提高科研素质。我们近年来对该课程的教学进行了改革探索,并取得一定效果。
2教学内容更新
2.1合理选择教材
我校《植物基因工程》基础理论知识部分选用的教材为王关林等编著的《植物基因工程》(科学出版社,2009),同时参考S.B.Primrose和R.M.Twyman编著的《PrinciplesofGeneManipula-tionandGenomics》(基因操作原理-英文第7版),以及P.C.特纳等编著,刘进元等译的《分子生物学》。所选用的教材系统性和层次性强,涵盖分子生物学、植物基因工程的目的基因的转化、转基因植物的检测、转基因植物的遗传特性及安全性、植物基因工程所涉及的各种现代生物技术等部分。选用的上述辅助教材中,有更为详尽的实验原理、实验操作步骤等介绍,便于我校植物学方向的硕士生根据自己的研究方向和兴趣,更全面地查找阅读实验操作原理,有助于熟悉相关专业的研究前沿,同时逐步习惯阅读英文文献,更为自身选择的研究打下坚实的基础。
2.2教学内容的优化
《植物基因工程》这门课中有很多知识点涉及生命科学的前沿。近年来,生命科学成为发展最快的科学之一[4],该学科实验方法日新月异,新的载体、酶、菌种不断涌现,实验仪器也愈来愈智能化,经典教材其中所涉及的很多实验方法与目前最新的实验手段常常不吻合。因此,《植物基因工程》的教学过程中必须与时俱进,立足于所选择的教材,及时更新教学内容,才能让学生接触到生命科学前沿研究动态,及时掌握全新实验手段和方法,对这门课产生学习兴趣。由于《植物基因工程》的内容非常宽泛、深奥,许多内容涉及生命科学的前沿,对于缺乏实验基础的研究生而言,过多的宣讲基础知识和原理,不仅乏味,也学生难以理解。而学校安排的课时有限(仅为16课时),上述内容很难在有限的时间内系统介绍,因此,必须对《植物基因工程》教学内容进行大胆的改革探索,才能取得良好的教学效果。首先精简基础知识教学内容:上述选用的教材中,仅仅保留基因工程简介、转基因基本操作原理及植物转基因操作方法及实例这几个部分,其余基础理论知识均结合实验课讲授。由于《植物基因工程》的教学离不开植物组织培养这个环节,因此,对教学内容增加了植物组织培养的基本原理和方法。根据植物基因工程技术日新月异的特点,增加了最前沿的基因工程技术,选用《nature》《plantcell》等世界一流期刊的最新研究论文,介绍如靶向基因修饰新技术——TALEN和CRISPR/Cas9等基因工程最前沿技术原理方法,激发学生的科研的热情。
2.3教学中创设问题
根据《植物基因工程》课程理论与实践紧密联系的特点[5],在教学的每个环节穿插具有趣味性、启发性及新颖性的知识;根据当前转基因食品成为全社会讨论和关心的热点问题,教学中创设问题,如:“我们身边有哪些转基因植物或食品”,“转基因植物(食品)安全吗”等,要求学生对转基因的每个环节可能引发的生物安全问题展开讨论,激发学生好奇心和求知欲。
3实验教学方法的改革
3.1将部分基础知识和实验操作要领融合教学
《植物基因工程》是一门理论知识和实践紧密结合的课程,培养学生对该课程的兴趣及动手操作能力,是该课程的重要目的之一。而实验课程中所涉及的仪器、试剂、载体、工程菌种类繁多,植物转基因操作要求动手能力强、实验周期长,初次操作容易失败,获得的转基因产物存在假阳性,需要步步检测验证等问题。如何在较短的时间内完成所有实验教学内容,提高教学效果,是实验教学中必须面对的重要问题。《植物基因工程》的实验过程是一个层次化渐进的过程。以实验项目——木本植物桑树的转基因为例,整个实验从植物组织培养开始,涵盖工程菌的选择、培养及鉴定;表达载体的选择、转化、扩增,目的基因克隆、片段回收,转入载体;目的基因与载体的连接、验证及转化农杆菌;含转基因载体的农杆菌侵染事先准备的组织培养的器官或植株,转基因植株的培养和鉴定等多个环节和步骤,实验周期长。由于高等植物自身特点,每操作完一个步骤,往往需要等待较长时间,才能进行下一个实验步骤的操作教学。根据上述特点,我们以实验进展引领理论教学,将植物学的基础知识融入到实验过程中,使多个实验项目层层递进,又有机衔接成为一个整体。这样有利于学生更加高效、直观地掌握基本理论。
3.2鼓励学生动手实践
教师在讲授基础知识结束后,一般随即动手演示,并且讲解每个操作细节的要领。实验室一般尽可能准备实验仪器、器材及试剂,让学生亲自动手实验,使其获得感性认识,增强实验主观能动性,增强对基础知识和基本概念的了解,增强科研热情。
3.3实验教学中充分利用微信工具辅助教学
微信等通信工具已融入现代社会生活中,成为大部分学生日常生活的一部分。利用微信工具辅助实验教学,会带来出其不意的良好效果。每一部分实验均以老师演示,将实验操作细节拍摄成为视频,传到微信群,供学生反复播放揣摩,这样可以提高教学效率,避免大批学生围观教师实验操作,看不清楚其中关键细节;实验中相邻两个步骤之间等待的时间,教师可以将该部分实验所涉及的基础知识总结后上传微信群,并利用微信布置作业,提出问题;可以让少量学生轮流查看如无菌苗生长状态、农杆菌扩增的浓度、目的基因扩增的条带等操作结果,及时拍摄成照片传到微信群,以便于其他学生第一时间知晓实验结果,及时准备下一部分实验;实验中遇到的问题,可以在课外利用微信组织讨论,大大活跃了学习气氛,提高学生学习兴趣,增强了团队协作解决问题的能力。实践证明,利用微信辅助教学的方法,可以彻底改变“灌输式”教学中学生被动接受知识的状况,使每一位学生真正融入实验教学,成为这门课学习的主体。
4结束语
《植物基因工程》的教学方法和思路必须围绕该门课程的特点进行。该门课程涉及生命科学的前沿、同时兼具实验性很强的特点。教师不仅要合理选择教材,同时在教学中,必须合理调整基础知识讲授与实验课的时间比例,以实验教学带动课本教学,将书本基础知识贯穿于整个实验环节。教师自身应该注意以科研促教学,不断提高自身的科研能力和素质,拓宽自身的知识面,及时掌握基因工程最新研究动态,自动掌握和更新实验方法,才能真正掌握这门课的授课艺术,让学生有热情参与到这门课的教学中。和其他任何学科的教学一样,学生始终是《植物基因工程》的学习主体。根据当前学生生活已经离不开手机等特点,利用微信工具辅助实验教学,获得了出其不意的良好效果,激发了学生研究型思维、提高了动手能力及处理解决问题能力,有效培养学生的科研素质。经过两年多的尝试,《植物基因工程》这门课的教学效果获得了极大提高,学生反映这门课再也不枯燥了,在短短16学时的教学中,掌握了基因工程的原理及基本实验操作方法,对转基因的植物有了全新的认识,并且了解到许多生命科学前沿知识,可谓是受益匪浅。许多学生由此对该学科的科研产生了浓厚的兴趣,增强了学习和研究中解决问题的能力。当然,《植物基因工程》这门课的教学是一项系统工程,需要教师在今后教学中继续探索更合理、更科学的教学改革思路,需要教师和学生更多的互动,才能获得更好的教学效果,为社会培养更多具有一定科研素质的人才。
参考文献
[1]王丽,姜寒玉,司怀军.植物基因工程教学的实践体会[J].科教文汇,2012(2):36-37.
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[3]李晓薇,董园园,李海燕.《植物基因工程》教学实践的几点体会[J].高教学刊,2016(3):116.
[4]郝杰.从宏观和微观生物学角度浅谈生物学研究发展趋势[J].探索科学,2016(4).
【关键词】初中生物;教育;滞后;因素我国中学开设生物学课程已有近百年的历史,在这近百年间,中学生物教育的发展经历是曲折的,发展速度是缓慢的,当历史的车轮驶向21世纪时,迎来了生命科学的世纪,当前,生命科学的迅速发展要求我国涌现出一大批站在生命科学前沿的创新型人才,然而,我国目前中学生物学教育滞后现状严重影响了这一创新型人才的培养,本文从招生考试制度、地方教育决策、学校领导的观念、生物教材、教师队伍等几个方面探讨了阻碍生物学教育的发展。
1改革现行的生物考试制度
目前初中生物教学严重滞后的基本原因是对待生物成绩与其它主科(如语文、数学、英语)成绩有很大区别,在我国的教育形式下,考试的成绩更具有权威性和说服力,由于生物不作为中考考试科目,即使作为考试科目,分值也无法和主科(如语文、数学)相比,使得学生大量的时间都花在了主科上,很少有时间对生物课予以更多的关注。建议在初中升高中考试时应该更多重视生物成绩,提高生物考试分值。考试内容和试题也不要过偏过难。增加考察学生的实验成绩。采取各种措施引起学生对生物的重视,培养学生 学习生物的积极性。
2由于生物学科受地方教育的决策,很长时间不被列入升高中的成绩,只作为等级会考要求
虽然有些地区已经将生物列入中考科目,但分值较低,同样也引不起学生和学校的重视。因此,初中生物教学正在滑坡,而且有的地方其下滑趋势越来越严重。
3学校的组织、领导、安排不利
由于初中生物学不作为学生升学考试科目,或分值很低,初中生物学在全国各所初中就自动降为“副科”,其地位一落千丈。这就使得大部分的生物学教师改行,导致初中生物学教师缺乏,大多数学校的生物学教师都不是生物专业毕业。生物是实验的科目,但大多数的学校都未设专职生物实验员,而是由物理实验员或化学实验员兼任,甚至有的学校生物实验员是由根本就不懂实验的人员担任。为了给如语文数学之类的主科让路,好多学校对生物学课时打折扣。由于经济和观念的问题,好多学校没钱或有钱也不愿购买生物实验设备,导致生物实验设备短缺。
4生物教材的编写上
生物的生活环境受我国的地形、地势、和气候等多方面的影响,如需要采集的动物活标本无法采集,有些内容与我国南方的春、夏、秋、冬没有保持一致,使得教师在上课时课本书上的有些的活动根本无法做;学校的教学资源与网络资源不足,学生根本无法查找相关的资料,所以有些实验只能成为老师谈论。
5教师对课程资源的开发少
一是少数教师的教学思路就是教材思路的翻版,典型的教教材,把教材当着唯一的教学资源,是不变的“圣书”而不去严格的遵循,这是新教材所不能容忍的,是违背课标与教材的关系准则的;教师对课程缺少必要的延伸、拓展、补充、挖掘调整,不能因地制宜地围绕学生的发展需要而开发实效性强的内容和形式多样的课程资源。
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.
关键词:细胞生物学;教学质量;自主学习
Key words: cell biology;the teaching quality;autonomous learning
中图分类号:G42文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)22-0118-01
0引言
细胞生物学是高等院校生命科学专业的一门基础课程,同时也是一门前沿学科。我国基础科学发展规划中,把细胞生物学、分子生物学、神经生物学、生态学并列为生命科学的四大基础学科,在生命科学中占有核心地位。如何上好这门课?如何激发学生的学习积极性和主动性,有效地提高细胞生物学的教学质量?如何让学生在轻松开阔的氛围中学习领会到细胞生物学的精髓?以下是笔者的几点教学体会。
1开篇激发学生兴趣
“好的开始是成功的一半”。我们在教学过程中尝试用动画开头,选择生动有趣且有一定科学性的动画视频给学生放映,通过老师的讲解使学生对细胞生物学的研究内容有一个概念性的认识和了解,在一个轻松愉悦的氛围中开始细胞生物学的学习。让学生感觉学习不再是枯燥乏味的事情,并对这门课程产生兴趣。这样的开始还有另外一个优势就是消除了学生心理的阴影。从而打消学生的恐惧心理,建立正常的教学环境。
2理论联系实际,加强理性思考的引导
理论联系实际在很多学科教学中被反复强调[1]。原因主要是理论抽象,学生在短时间无法理解。为了使学生尽快理解,采用理论联系实际的方法是行之有效的。联系学生已有的知识基础和生活经验,从已知到未知,从现象到本质,把科学和经验结合起来,使之形成正确的科学概念。虽然理论联系实际可以加深学生的印象,提高学生的学习热情和积极主动性。但我们在培养学生学习兴趣的同时也应注意加强学生理性思维能力的引导工作。随着课程的深入,逐步加强理性思考的内容,逐渐引导学生建立理性思维模式,从规律和机制的角度进行思考,加深对细胞生物学的理解和掌握。
3跟踪前沿报道,开展讨论
细胞生物学不仅是一门基础课程,同时也是一门前沿学科。跟踪前沿报道不仅可以激发学生的学习热情,同时也是对教学内容的补充和更新。所有的知识和理论都是动态的,都处在不断更新的过程中。因此要教会学生灵活运用知识并不断地进行自我更新,学会积极主动地思考问题。细胞生物学的研究中目前还有非常多没有解决的问题,也存在很多学说派别。可以引导学生查阅相关资料,就已掌握的知识和理论展开讨论,给学生留出自学空间和思考空间。
4注重实验环节,引导学生分析问题,解决问题
实验教学既是课堂教学的辅助环节,又是课堂教学的深化与继续[2]。通过实验学生不但可以加深对一些基本知识和基本理论的认知和理解,而且还可以得到专业技能训练;通过动手操作、观察实验现象、分析实验数据、总结实验结果,可以提高观察、分析、综合和解决问题的能力,这些对学生更好地将理论与实践相结合,提高综合素质,更好地适应和接近当今社会人才需求的标准等都有非常重要的作用。在传统实验课的基础上加强实验的探索性。实验可以采取实验小组的组织形式,每个成员在实验中承担不同的工作。根据不同的实验材料或处理的方法不同,可以得出不同的结果。让学生针对不同的结果进行分析讨论,使学生逐步提高分析问题、解决问题的能力。探索性实验是一个积极的、发挥主观能动性的创造过程。这样的实验课不仅可以加深理论知识的理解,还可以使学生学会“提问”。对于实验过程中出现的问题,实验的过程与结果现象间的关系等等进行全方位的分析和思考。这对于学生提高认知能力,跟踪和把握生命科学前沿领域的发展,促进科研素质和综合素质的协调发展都起到重要作用。
5完善考评体系,促进全面发展
考核是教学效果的检验,也是督促学生学习的方法和手段。细胞生物学即基础又前沿,是一门及理论性、知识性、实验性、创造性为一体的学科,为了引导学生的全面发展,科学的评价学习效果,我们在考核过程中采取“多内容多形式的综合考试”。①理论课结束后的期末考试。这是考核项中的重要一环。试题题型广,题量大,覆盖面广。以基础理论、基本知识为主。另有部分较高层次的论述题,书中没有现成答案,必须理论联系实际才能得出答案。即考察了学生对基本知识的掌握,也考察了学生运用理论分析问题、解决问题的能力。②撰写综述或设计一个课题。细胞生物学是一门知识更新十分迅速的学科。针对当今研究的热点问题或学生感兴趣的问题,给学生提供一些信息,让学生查阅相关资料,撰写论文。这种做法不仅可以让学生找到兴趣点,同时对于科研素质的提高有很大的帮助。③实验课成绩。细胞生物学不仅要求学生有扎实的理论知识,而且要具备熟练的实验操作技能和富于创新的思维能力。实验课尤其是探索性实验课是考察学生综合素质的重要指标。根据学生在实验课上的动手能力,实验基本技能的掌握情况,实验报告中对实验过程的总结和对实验结果的分析讨论等内容对实验课的成绩加以评定。
6结语
细胞生物学作为生命科学中一门十分重要的基础课,是一门理论和实践相结合的学科。在教学过程中学生不仅是知识的接受者,更应是教学的主体。授人以鱼,不如授人以渔。合理引导和激发学生的学习兴趣和对知识探索的欲望,提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,全方位、多角度的提高学生的综合素质,培养适合新世纪发展的高素质创新性人才。
参考文献:
一、选择《生命科学导论》研究型教学方法
《生命科学导论》涉及基础生物学、生物科学史、细胞生物学、遗传学、分子生物学、生态学、现代生物技术与伦理学等多学科内容,知识面广博、热点问题颇多、综合性较强、更新速度快;而我院非生物专业的学生理论基础知识参差不齐、生物知识结构不完整,因此,选择研究型教学能有效地提高教学效果。经过多年教学经验的积累,在教学中,我们将《生命科学导论》课程的教学内容以专题的形式结合学生的基础和专业进行展示,即“生命系统与生物科学史”、“生物与营养健康”、“生物多样性及其保护”、“生物与环境”、“细胞与细胞工程”、“基因与基因工程”、“生物信息与生物芯片”、“仿生学与生物材料”、“生命科学伦理”。以专题形式将教材内容的主要知识点进行提炼和概括,结合学科发展的全过程动态,把相关的基础理论知识和最前沿的东西展示给学生。每个专题都有一条线索,以这条线索创设情境,让学生进行各种形式的探究、讨论来学习掌握这一线索穿起的生命科学的理论知识及相对应的生物技术。这样不仅可以照顾到各个专业不同层次的学生,而且能在教学过程中很好地将不同学科融会贯通、交叉渗透,容易形成培养学生科学素养和创新意识的教学环境,促进学生全面发展。
二、利用网络资源辅助研究型教学
研究型教学改变了学生单纯地、被动地接受知识传授的学习方式,在传统教学的基础上,更加注重发挥教师的主导作用和学生的主体作用,构建了一种开放的学习环境,为学生提供了一个多渠道获取知识并将学到知识综合应用于实践的平台。随着生命科学的快速发展,为让学生更好、更多地了解和掌握生命科学前沿和热点问题,便捷的互联网便成了研究型教学的好帮手。学生可以通过网络获知国内外生物学最新科研成果,关注生物学发展的最新动态。在教学过程中,授课老师可结合容易引起学生关注的有关课程知识点(战胜癌症、学习和记忆、基因工程、保护生物多样性、生命伦理学等)设立专题,让学生通过网络查阅国内外相关文献,然后由授课老师指导学生进行综述和汇报查阅的结果。这样不仅提高了学生的学习兴趣,加强了师生之间的交流,而且开拓了学生的知识面和研究思路,锻炼了学生阅读和分析文献的能力,培养了学生自主学习的能力,提高了学生思考和归纳能力。在课后,授课教师还可利用网络教学平台,将所讲专题与相关网站进行链接,或把学生感兴趣的话题通过精美的图片、FLASH和3D动画等方式展示,与学生继续进行讨论,交换信息,从而取长补短,促进研究型教学的深入开展。四、运用科学的方法进行多层次考核研究型教学的考核制度要体现研究型教学的过程,要运用科学合理的方法对教师和学生进行全面客观地评价。以往《生命科学导论》课程以期末考试的形式进行考核,在平常上课时间不组织任何形式的考核,考查结果只能体现学生对基础知识的掌握,这样忽略了学生学习兴趣的激发,不利于学生灵活运用基础知识能力的培养,制约了学生创新意识和创新能力的提高。实施研究型教学后考核制度实行多样综合性的评价,考核评价包括两部分:平时考查成绩(50%)和期末考查成绩(50%)。平时考查主要包括学生学习态度(20%平时考勤和上课纪律)、课堂表现(30%回答问题、上课讨论及提出问题)和平时作业(50%写小论文、课程设计、案例分析、实践操作、总结报告);期末考查以闭卷形式考核学生基础知识、素质能力和情感价值观。考查结果不仅能体现学生对基础知识的掌握,而且也促进和提高了学生运用知识,自主地发现问题、研究问题和解决问题的能力。对学生考核结束后,教师在学生中可以进行访谈或者问卷调查,查缺补漏,不断反思,从而摸索出利于学生积累知识、培养能力和锻炼思维的新型教学及考核模式。对学生进行多元化、综合性的评价,不仅能真正全面地评价学生的综合能力,而且对教师的教学态度、教学内容和教学手段也是有效的评价,这样,不仅调动了教师工作和学生学习的积极性,而且促进了研究型教学正常有序地深入开展。实践证明《生命科学导论》课程采用研究型教学,能引起学生学习的兴趣,激发每个学生的潜能,培养学生创新意识、创新思维和创新能力。但在《生命科学导论》课程实施研究型教学的过程中,授课教师不仅要对该学科具有深刻的理解和宏观的调控,而且对学生的基础必须进行准确地把握,才能与学生真正进行交流,并能很好地掌握课堂上生成性的问题,做到真正启发、引导、指导学生进行研究型学习。因此,研究型教学的实施对授课教师的教学水平提出了新的、更高的要求,所以我们应不断进行积极探索与实践,并总结经验教训,循序渐进,不断地提高自己的研究型教学水平。
作者:武林芝 单位:太原大学教育学院
21世纪是生命科学的世纪。生命科学所带动的生物产业将是21世纪的支柱产业之一,它在国民经济中的地位同信息产业一样重要。现在,生命科学的前沿是人类基因组的研究,也就是大家所知道的国际人类基因组计划。
人类基因组工作框架图的完成
以及中国所做的贡献
2000年6月26日,是值得载入人类自然科学史册的一个日子。这一天,参与国际人类基因组计划协作组的6个国
家、16个中心同时宣布:人类基因组计划工作框架图胜利完成。
人类基因组计划是人类科学史上的伟大科学工程,它对于人类认识自身,推动生命科学以及相关产业的发展具有极其重要的意义。中国政府对人类基因组计划提出的共有、共为、共享三原则是认同的。因为它的序列是全人类的序列,它的成果是全世界人民都有权利平等分享的成果。中国参与人类基因组计划,是中国的生命科学走向世界的一个里程碑,一个切入点。这是一个历史的必然。因此它理所当然地引起国际生命科学界的重视。
1999年9月1日,国际人类基因组计划协作组的5个国家15个中心,听取了中国代表5分钟的报告。报告中国现在具备的工作条件;汇报中国已经做了哪些工作,表明我们完全有能力参与国际人类基因组计划;中国可以承担的具体任务以及详尽的财政预算和完成期限;同时承诺,要在8个月内,与国际人类基因组协作单位同步完成工作框架图,并且要把其中的一半工作做到最后完成图测序量的要求。
国际人类基因组计划协作组成员认真听取了中国代表的报告,认同了中国作为国际人类基因组计划协作组的正式成员,立即把一个区域给了中国。
1999年10月3日,中国的三个实验室――中国科学院遗传所人类基因组中心、国家人类基因组北方中心和南方中心开始了这项紧迫的工作。这就意味着,自那时至2000年3月31日的200天内,我们一天要做2500个实验反应。我们达到了每天测定200万个碱基对的能力。这项全国测序实验的工作总量,相当于世界上两个最大的人类基因组研究中心(美国的一个中心和英国的一个中心)1993年一年的分析能力之和。可以这样说,中国在那8个月内就走过了国外同行8年、甚至16年的历程。正是由于我们通过参与国际人类基因组计划,根据国际人类基因组计划合作分享的原则,分享了国际同行用了8年乃至16年的时间建立起来的所有技术、策略,以及可用的实验材料,分享了人类基因组计划所有的实验数据和结果,也分享了对人类基因组计划这一重大计划有关问题的发言权。国际同行都承认,中国在这个领域已经进入了生命科学的前沿。
由于我们艰苦卓越的工作,我国已于2000年3月圆满地完成了我们所承担区域的工作框架图的绘制任务,并且在参与人类基因组计划的6国16个中心里,我国居第6位。我们承担的区域向外延伸了400万个碱基对,中国的贡献至少在1.3%以上,而不是以前承诺的1%。
我们的工作成果赢得了国际同行对中华民族在这一领域所做工作的认可。我们的承诺和贡献,无愧于我们的国家和民族,无愧于生养和哺育我们的土地。
但是,作为一个中国的科学家,我认为1%的贡献还是太小太小。我们国家肩负着世界上1/4人口生存和发展的责任,按世界人口比例来讲,我们的贡献应该在25%以上。但我们从另外两个方面来看,其一,1%与99%所反映的所有技术要求是一样的。我们所承担的1%区域是以其他成员同样的技术要求、同样的质量要求完成的。假如把
人类基因组看成是一个非常大的太空站的话,它是由6个国家的16个工厂分别建造的太空船对接而成的。而实现这个太空站的对接,那缺少我们就是万万不可的了。我们造的太空船毫无缝隙地与人类基因组的巨大太空站实现了对接。因此就质量、技术水平而言,我们与发达国家的实验室完全一致。其二,与国际同行相比,无论是我们的基础、起步时间、实验条件,还有我们科学家现有的素质都还不如人家,但重要的是,我们在8个月的时间里,做了别人至少8年的工作。和西方发达国家相比,我们的综合国力还落后于别人,但中国参与人类基因组计划与做出的贡献,是起步比较早、积累比较多的。实践证明:中国生命科学和生物产业走向世界是历史的必然。
基因、基因组与人类基因组计划
什么是基因呢?换句话说,用我们的眼睛能不能看到基因?根据它的现象,根据它在一个家系里表现的幽灵,我们能看到。自然的实质是任何实验观察手段都不能最终看到的。就是我们把DNA都搞清楚了,我们还不能够说我们已经清清楚楚看到了基因。
中国有一句老话“龙生龙,凤生凤,老鼠生儿打地洞”。这句话的意思就是,动物的许多行为确确实实是与基因有关系。比如说,实验室里养的小老鼠从来没有见过猫,它的爸爸妈妈也没有告诉它猫是它们的敌人,可你给它一个猫的模型,给它猫的气味,给它听猫的声音,它都像如临大敌一样。从遗传学上来讲,可以看到老鼠上下代之间的相似,也可以看到同一代之间的差异。
如果我的儿子站在我的身边,大家就看到,他的鼻子完全像我,他的眼睛像他妈妈。可是,我给儿子的DNA只有一半,他妈妈给了他另外一半。我们这里又隐隐约约地看到了基因。举一个乳腺癌病患的例子,我们真的能看到一个“疾病基因”的幽灵在那个家族中世世代代地徘徊。美国一位三十几岁的女士,两个都已经切除了。她现在很认真地考虑她自己女儿的问题,为什么?她的妈妈和外祖母都患有乳腺癌,她妈妈死于乳腺癌。她也听她妈妈说过:“她妈妈的妈妈的妈妈也是死于乳腺癌”。如果我们把这个家庭画一个家系图,男的画成方框,女的画成圆形,没有病的是白色,乳腺癌患者涂成黑色。啊!一个乳腺癌的“幽灵”出现,这个幽灵就在这个家族中徘徊。它总是用同一种方式――乳腺癌夺取他们女儿之中的一些家庭成员的生命。
我们只能说,我们已经隐隐约约感觉到了基因的存在。那么,用显微镜把我们眼睛的观察能力扩大一点,我们也仅能看到细胞和“承载”基因的染色体。因为现有的生命科学研究成果还远远不能揭示生命奥秘的最后本质。
什么是基因组呢?我们可以说,基因组的意思就是一个物种所有基因的总和。也可以说,是我们人体遗传信息的载体――DNA分子的组合。从另外一个意义上来讲,它也是同生老病死相关的遗传信息的组合。人的每个细胞里的DNA接起来的话,有两米长,是由30亿个组成成分构成。可以把人的基因组想象为一条铁路,这条铁路是由30亿根枕木铺成的。这个用30亿根枕木铺成的铁路,枕木的材料只有四种:要么是水泥的,要么是钢铁的,要么是石头的,要么是木头的。人类基因组计划就是要搞清楚每一根枕木是什么材料,这30亿根枕木又是如何排列的。有人把人类基因组比作一本“天书”,说是隐藏着人类所有遗传信息的天书。人类基因组计划就是要读懂这本天书。
20世纪,用了整整一个世纪的时间,从认识和发现生命最重要的两条遗传规律开始,到50年代,建立了最重要的遗传物质分子结构模型――DNA双螺旋模型;世纪之末的DNA克隆和“多莉”羊的诞生,宣布了这个世纪对生命遗传规律研究的一步步的成熟。而人类基因组计划――研究人类本身这个最高级、最复杂的生命科学的计划,把人类带入了一个新的时期。
如果说那个表明人体结构的解剖图奠定了现代医学发展基础的话,人类基因组计划完成的那张序列图就是第二张人类分子水平的解剖图,它将奠定21世纪生命科学研究和生物产业发展的基础。
人类基因组计划的社会及科学意义
无论从投入的规模、从事该项工作的人数,还有对现代科学的影响来讲,人类基因组计划是继曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划以后,人类科学史上最宏大的一个研究项目。从科研的合作和共享,从人类的和谐与进步,从世界和平与可持续发展等方面来看,人类基因组计划的意义远远超过了前两个计划。人类基因组计划所倡导的“共有、共为、共享”的原则,特别是作为发展中国家――中国的参与,实实在在的是在缩小发达国家与发展中国家的差距。我们所要歌颂的也正是这样一种精神,我们中国科学家也应该为自己所做的工作感到自豪和骄傲。
中国作为人类基因组计划中惟一的发展中国家,意味着中国在人类基因组研究这个大家确认的生命科学前沿领域中,我们确确实实地走向世界了。在涉及人类基因组的一系列问题中,中国更有发言权了。
基因同人的健康问题息息相关。生命科学对社会的最大影响,就是提高人类的健康水平。健康的问题是每一个人、每一个家庭、每一个社会团体、每一个政党、每一个政府,都得考虑的问题。人总是追求健康的,人类基因组计划的初衷之一就是让大家活得更好、更健康、更快乐。
中国是一个发展中国家,可我们面临的却是发达国家和发展中国家所面临的双重挑战。比如,我国目前还有3000多万同胞生活在贫困线以下,可是同时却有10%的城市儿童患有肥胖症。现在治疗肥胖比解决一个人的温饱不知要贵多少倍,而到今天为止都没有真正找到针对肥胖病因的“特效药”。那个导致肥胖的“肥胖基因”,据说价值1.4亿美元。对其开发利用所产生的效益将是一个天文数字。众所周知,肿瘤、血管病、老年性痴呆、帕金森病等威胁人类健康的疾病也是我国人群的常见病和多发病。每一种疾病都是我们认识一个基因的极好机会。这些基因的认识和研究对患者来讲,又是最大的福音。我相信,随着我们对人类基因组的认识,对那些致病因子在基因水平上相互作用的研究,我们会很快地攻克那些疾病的。
随着我们对自身认识的不断深入,人类又会面临新的挑战,面临来自社会伦理道德法律方面的挑战。比如讲长寿,人类基因组计划完成以后,有人预测人类可以活到1200岁,但过长的寿命会带来资源和生活空间问题,以及现实生活中许多问题,比如医疗保险,本来个人的所有与医学有关的数据都应该让保险公司知道,你确实生病的风险高就应多交钱,假如大家都一样,对不生病的人就显得不公平。但对个人的基因信息的了解和公开是否会引发新的社会歧视?如基因检测能够在胎儿时期推断可能存在基因缺陷,那个基因缺陷所引发的疾病将使孩子自身不能享受人生的幸福,他的家庭摆脱不了经济负担和心理负担,还会使我们社会发展不快。这就使我们认识到基因技术的应用让我们有了更多的选择。基因研究和基因技术的运用将会改变传统的社会伦理、道德和法律。
基因同疾病又是怎样的关系呢?
第一,所有的疾病都可以说是基因病。人类所有的疾病,都直接或间接地同基因有关。例如,艾滋病、感冒等感染性疾病就是人类基因与艾滋病毒、感冒病毒等基因相互作用的结果。一场感冒病毒来了,即使所有的人都暴露在同样的环境,同样的病毒类型,同样的病毒密度之下,也并非百分之百的人都得感冒。解放以前有些地方发生的霍乱,每次传染都是“万户萧疏鬼唱歌”,但总是有几个人活了下来。再举一些外伤出血的例子,《三国演义》里说赵子龙百战百胜。可民间有这样的传说:实际上他并非百战百胜,因为他受点轻伤,一出血就活不成了。赵子龙可能是一个典型的单基因遗传病――血友病。一个血友病的患者,稍微内出血就疼痛难熬。显然,止血就是基因在起作用。血友病人正是缺少第Ⅷ凝血因子。从这个涵义上来讲,我们真的可以说,所有的疾病都是基因病。
第二,大多数的药物都是通过修饰基因的结构,调节基因的表达,改变基因的功能而奏效的,特别是中草药。患同样疾病的两个人用同一种药物治疗,其疗效截然不同就是典型的例证。另一方面,人类基因组计划的完成使我们对人类基因有个更加全面的认识,可使我们生产更多种类的基因药物。治疗糖尿病的胰岛素就是用基因工程来生产的,在中国市场上,基于人的基因生产的胰岛素已经占60%以上了。
第三,更加重要的一方面,就是要了解自己的基因,通过改变自己的生活环境、调整自己的生活方式和调节自己的心理状态(心理活动影响我们的“脑下垂体”,它所分泌的那些激素就是基因调节的相关因素),建立同自身基因的和谐关系。
现在有200多种疾病可以在基因水平上作出诊断,并且在还没有发病以前就可做诊断,称为症状前诊断。那么,根据我们对基因的了解,完全可以少生病。
生命科学在国民经济和
可持续发展战略中的地位和作用
21世纪是生命科学的世纪,生物产业将继信息产业之后成为21世纪的重要支柱产业。当然,很多产业都很重要,一点儿都不能忽视。如信息产业、生物产业、能源产业、材料产业,还有国防工业等等。但其中有两个是支柱产业,就是生物和信息。
到目前为止,所有科技的进步,包括物理的、化学的、电子计算机的,它都是我们的脑子想出来的,都是我们手的延长,或者说是工具的改进。以基因和基因技术为源头的生物产业,就能解决食物、能源、材料、环保、医疗保健的问题,还有国防的问题。
我们看到,食品(物)生产除了依赖生物技术对原有物种进行优化改良,达到优质高产的要求,又可以通过生物技术手段建立新的品种。这就是我们中国原来对食物同药物结合的一个概念。不久的将来,我们在超级市场购买的食物(如水果、蔬菜等),吃了以后等于接种了疫苗。这类食品已经在实验室获得了成功,几年之内就会上市。
自然界给我们的能源,最主要的就是生物能源。有两条途径,一条是利用自然生长的植物和农作物的秸秆发电。通过生物技术改造,获得一些生长得非常快并且耐燃烧的植物来发电。另一条是,生物界中的许多动、植物利用生物技术,转变为可燃油和燃油添加剂。目前一些国家利用酒精作为石油添加剂,最高的技术水平达到25%酒精、75%石油的比例,大大地提高了石油的燃点,增加了石油的利用率,减少了空气污染。由此可见,利用生物技术转化得到的“生物”油既解决能源,又不污染环境,还能循环再生、取之不尽。美国的生物能利用已占整个国家能源的10%左右。
材料呢?现在的纺织品,要么是植物的――棉絮,要么是动物的――丝绸。现在把丝绸的蛋白质引到牛奶里面表达出来了。牛吃的是草,挤出来的不只是奶,也不只是药品――人的胰岛素可用牛的乳腺做生物反应剂,还可以给我们做衣服。动物蛋白纤维所做的纺织材料,人体更适应,感觉更好。在今后的几年内,生物材料的耐火性、牢固性以及抗绝缘、抗张力问题都基本解决了,它必将越来越广泛地运用于制造业、建筑业和日用品生产,同其他合成材料一起改变我们的衣食住行。
讨论转基因时还有一个环境问题。遗传工程改造的农作物因具有抗虫和抗病基因,可以少用农药和化肥,从而减少环境污染。由于生物材料的可降解性和能源的生物工程生产过程及其产品的低污染度将大大地改善人类居住环境和生存空间。
生物产业有哪些特性呢?
一是技术的通用性。人类基因组研究所使用的技术,可应用于其他生物基因组研究。同样,生物产业技术,或者称为生物工程技术也具有通用性。
二是产业的上游性。以IT产业为例,计算机软件平台和“芯片”技术即是其上游。而我们的计算机曾一度出现过“软件靠盗版,硬件靠走私”。现在盗版、走私不能干了,那就得付钱。上游就是这样一个东西,你一旦失去,再夺回来,需要的时间就更长,付出的代价就更大。
三是资源依赖性。第一次工业革命是资源依赖性的。――没有钢铁、没有煤炭、没有石油行吗?都不行。世界因为争夺资源打得你死我活。如果说信息革命是第的话,第资源依赖性就很弱。而生物产业既具有第一次工业革命那样的资源依赖性,又具有第――信息革命那样合法的专利垄断。所以它就会像第一次工业革命那样,为资源而导致全球范围的争夺。
生物产业还具有上游资源的序列化、信息化特点。只要几台机器进行DNA分析,就能把资源的主要成分搞清楚并转变为信息,成为他们的东西,成为他们的专利。生物资源本来是大自然的、落地生根的,现在已经变成了可以占有的、可以争夺的。
可以这样讲,生物资源的系列化、信息化、产权化、产业化和生物技术的产业化是生物产业的两条腿,缺一不可。
第三次工业革命真是资源依赖性的。2001年1月13日,美国最大的抢人类基因组计划所得成果的那个公司就声称,得到中国的、富甲天下的植物、动物和人的遗传多样性资源,是我们公司全球业务和扩大基因组信息的基础性的工作中必不可少的。日本有家叫龙基因的公司――龙什么时候成了日本人的图腾――在公司成立的声明地写上:因为中国人口众多,所有的DNA就是原料,都在中国制作。这里有一个问题大家一定要注意,外国人把它的机器放到中国来进行遗传资源研究的合法化问题。
我国已经建立了以ATCG为基础的、有强大的计算机分析、有我们国家自己的资源特色和自主知识产权的生命科学,亟待加速生物技术产业化、生物资源系列化、信息化、产权化、产业化的步伐。目前,我国基因组分析的能力和计算机分析的能力已经位居第四,超过了法国和德国。现在我们研究中心拥有两种先进的测序仪,并拥有我国自行生产的、运算能力为每秒4000亿次的大型计算机。我们的研究实力已超过日本。这不仅是简单的实力较量的问题,也是信心的较量。我们已经开始向发达国家,主要是欧洲大陆输出基因组分析的高科技。中国和丹麦一起做的猪的基因组计划就是一个开端。
基因组分析还将深入到每一个人的“遗传特征”。以后身份证、驾驶证、信用卡,恐怕都得用DNA了。
二零零四年度第二学期是研究生会学术部发展和壮大的一个学期,在各级领导和同学们的共同关怀和帮助下,学术部为研究生的学术繁荣做了一定的努力,通过举办不同学科的学术讲座、学术交流活动以及研究生与本科生的学术交流等多种形式的活动来逐渐地实现学术部为广大研究生服务的工作目的。
一、学术讲座
XX年年3月17日晚,研究生会学术部邀请到4b基金会主席ob先生在生科院二楼多功能报告厅为广大同学们做了一场题为“american respective:science and religion.is it a contradiction?”的学术讲座,同学们积极参与并提出了许多问题与ob先生进行交流,取得了较好的反响。
XX年年3月26日,研究生会学术部邀请著名创业策划师刘山川先生举行了一场关于大学生如何创业的专题讲座。在短短的2个小时里,刘山川先生用他二十年的创业实践经历为大家做了一场生动,翔实而又实用的创业实践课。报告结束后,同学们纷纷围在刘先生的周围,就自己感兴趣的创业问题向刘先生咨询。学术部准备举行更多的类似讲座,为研究生进入社会后的创业打下一定的思想基础。
XX年年5月16日,研究生会学术部邀请到哈佛大学医学院博士后、中科院生物物理所唐捷研究员以及中科院生物物理所唐世明研究员在生命科学学院做了两场专题报告学术报告,题目分别为“人源化抗体的开发”以及“认知神经科学-大脑如何存储世界”,得到了同学们的积极参与。
XX年年6月11,中科院武汉病毒研究所所长、博士生导师胡志红研究员以及病毒所陈士云研究员应研究生会学术部的邀请,在生科院为广大研究生做了两场题为“a review of sars research.”以及“cell-to cell communication across the procaryote ?eucaryote boundary;quorum sensing.”的学术报告,并和生科院师生就研究中的问题进行了深入的交流。
胡志红是武汉大学生科院毕业生,34岁就担任了中科院武汉病毒研究所所长,是中科院最年轻的所长,博士生导师、研究员,她在病毒的基础与应用研究方面做出了重大的贡献,XX年年被团中央、全国青联授予"中国青年五四奖章",这是团中央、全国青联授予青年的最高荣誉。
二、学术交流活动
XX年年4月9日下午,研究生会学术部成功举办了武汉大学生命科学学院/华中科技大学同济医学院生物医学前沿学术研讨会,参加者有华中科技大学同济医学院免疫学系主任、免疫学研究所所长龚非力教授、华中科技大学同济医学院免疫学系副主任、免疫学研究所副所长沈关心教授以及武汉大学生命科学学院副院长、教育部病毒学重点实验室副主任郭德银等三十多人。研讨会以交叉报告的形式介绍了各自研究领域的最新进展。武汉大学和华中科技大学的三百多名研究生、本科生旁听了这次研讨会。
三、协助其他部门工作
学术部的这些工作与其他部门的通力协作是分不开的,没有整个研究生会的共同付出就不会有今天的成绩,同时学术部也积极参与并协助了研究生会其他部门举行的一些活动。
在新学期工作中,我们将迎来更多精彩的学术活动,努力树立起我们研究生会自己的学术品牌,使广大研究生的生活更加充实、更加多彩。在此万分感谢各级领导的支持与关怀,研究生会兄弟部门的热情帮助以及广大同学们的热情支持与关注。让我们共同为实现珞珈学术的振兴与繁荣贡献出自己的一份热情与力量。