非生物类本科生《生命科学导论》公选课的探索与实践

关统伟 车振明

摘 要：在教学实践的基础上，针对非生物专业本科生的《生命科学导论》课程进行了教学改革的初步探讨。课程从教学内容、教学方法和手段以及开设公选课的必要性方面进行了积极的实践和探索，目的是为了适应21世纪高素质人才培养的需要。

关键词：生命科学导论 非生物类本科生 教学改革

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）03（a）-0053-02

党的十八大指出：“教育是中华民族振兴和社会进步的基石。要坚持教育优先发展，全面贯彻党的教育方针，坚持教育为社会主义现代化服务的根本任务，培养德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人。全面实施素质教育，深化教育领域综合改革，着力提高教育质量，培养学生创新精神。”截至2012年，中国的教育取得了长足的发展，诺贝尔文学奖创设117年来，中国籍作家首次获得诺贝尔文学奖，但诺贝尔物理奖、化学奖和医学奖领域至今中国无人问津。美国科学家在近20年的诺贝尔化学奖中获得了17次。事实说明中国的教育改革还有很长的路要走。在这里仅想和各位同行一起探讨《生命科学导论》课程在非生物专业开设的意义以及教学改革的必要性。教育部生物科学与工程教学指导委员会针对非生物学类专业本科生的生物学基础课程教学明确指出[1]：了解生命科学发展的全貌和新动态，以及现代生命科学与其他学科间交叉融合的必然趋势；理解并初步能用生物学原理、观点、思维方式去认识一些生命现象和过程。争取对学生跨学科创新思维起到一定的科学启迪作用。针对非生物类不同学科专业本科生的知识基础和需求，西华大学《生命科学导论》课程精心设置以满足学生需求和社会需要。该课程在西华大学开设相对较晚，于2004年在全校开设为公选课，目的是提高交叉学科学生的现代生命科学意识，培养厚基础、宽口径、富创造的复合型人才，使学生拓宽知识面，提高综合素质，以适应未来的社会发展。

1 《现代生命科学导论》课程开设的必要性

中国科学院院长路甬祥多次提出[2]：“学科交叉点往往就是科学新的生长点、新的科学前沿。这里最有可能产生重大的科学突破，使科学发生革命性的变化”。《生命科学导论》公修课立足于非生命科学类专业学生使用的通识教材，目的在于提升学生的生物科学素养，帮助他们树立科学的现代生命观。20世纪是自然科学发展史上最为辉煌的时代，生物科学是自然科学中发展最迅速的学科，其成果显著，影响广泛而深远。生物科学与人类生存、人民健康、社会发展密切相关。例如，体细胞克隆哺乳动物技术的突破、袁隆平课题组创造的杂交水稻、人类基因组计划的实施、器官移植技术的成功以及干细胞研究的进展等。生物科学和技术不仅正在改变人类的生活，还深刻影响着人们的思想观念和思维方式。随着数理化科学广泛而深刻地深入生物科学和一些先进仪器设备及研究技术的出现，21世纪生命科学必将成为主导科学。非生物学专业的学生也应该拓宽知识面，具备一定的生物学基础知识，掌握一定的生物学技术，具有解决与本专业相关的生物学应用问题的能力。20世纪80年代以来，国外一些著名高校如哈佛、斯坦福和剑桥等就已经注意到生命科学对学生发展的重要性，并迅速纷纷地把生物类课程列为全校各专业的必修课；而国内知名高校如清华、北大、上海交通大学、浙江大学、武汉大学、南开大学、中山大学等在90年代也陆续把生物类课程列为非生物类专业的限选或必修课程[3]；随后，北京航空大学、华东理工大学、西华大学等也相继开设《生命科学导论》课程，并作为全校的公选课。另外，《生命科学导论》作为一门融合基础知识与前沿进展相结合的综合性课程，是当今高校进行素质教育的重要方面，对该课程的学习有利于丰富学生生命科学知识、发展学生兴趣，完善知识结构，促进学科交叉，促进知识迁移，培养学生能力，提高综合素质。如人口膨胀、粮食短缺等知识加深了学生对社会现实情况的认识，了解科学技术发展在农业方面的重要作用；环境、生态污染、生物多样性的保护内容极具有人文精神，可以培养学生保护生态环境的科学素质；免疫、病毒和健康的问题可以让学生科学的认识和了解一些疾病（霍乱、AIDS、SAS、H1N1等）的发生、传播和预防措施，让学生感受到自己所学的知识在实际生活中是非常有用的，以及在面对疾病的发生时应该如何面对。通过学习，使非生物类学生理解并初步能用生物学原理、观点、思维方式去认识一些生命现象和过程，争取对学生跨学科创新思维起到一定的科学启迪作用。当今世界是人类与动植物、微生物甚至一些可能存在的其他星球生命形式共存共荣的一种状态，而人口膨胀、粮食短缺、环境污染、疾病危害、能源危机、资源匮乏和生物物种大量消亡等重大社会问题时刻威胁着人类的生存和发展，这些问题的解决仅靠一门学科是无法胜任的，人们希望从生命科学中去寻求出路，而学科交叉就显得尤为重要。因此，在非生物类学生中开设《生命科学导论》课程对于新的人才培养模式、开拓创新思维能力和促进社会科技发展具有重要的理论和现实意义。

2 教学改革的主要内容

西华大学《生命科学导论》课程已经开设7年，在对非生物类专业学生的授课中逐渐总结和探索了一些改革经验，在这里和各位同行、学者一起探讨和分享。

2.1 教学内容不断更新

教科书总是在总结前人研究成果的基础上缓慢推新，课本知识在很多领域的内容都已经落后于生命科学的发展，也始终无法适应日益突飞猛进的科学技术。当今世界细胞生物学、基因组学、生物信息学、计算机科学以及分子生物技术发展迅猛，一日千里，大量新知识、新方法、新技术、新成果、新理论不断涌现，以前的科学成果和理论也在不断地被质疑和完善。2009年人类采用基因治疗法治愈色盲将特殊的蛋白质基因注入两只患有色盲症的猴子眼中，让猴子第一次看到红色和绿色。眼科专家小组通过基因疗法治愈色盲让色盲患者看到了希望。2010年美国哈佛大学医学院的研究人员利用激活早衰老鼠的端粒酶基因扭转衰老过程；那么从理论上讲，操纵端粒酶基因可以减缓衰老过程，或至少延缓人类与衰老有关疾病的发展速度。2011年3月份，美国威克森林大学再生医学研究所的安东尼·阿塔拉（Anthony Atala）博士成功制造出了人的尿道。在实验室中人工培育可用于移植的人体器官的成功，无疑是对于再生医学而言无疑将是一个福音。这些成果和发现在不断推进社会进步的同时，也在改变着人类对生命科学世界的认知以及理论体系的完善。因此，生命科学导论课程的授课内容也需要不断的补充新的内容。另外，授课教师本身的知识容量要满足学生群体的协同发展。部分教师为了便于长期授课，并且习惯于按部就班原有的授课内容，在课程教学上没有改革的意识，更缺乏改革的勇气，多年来都不曾变更授课内容，使得有的时候学生的思维超出了老师的讲解范围，甚至有些学生提出的问题比较新颖，偶尔出现教师无法准确回答学生问题的尴尬场景。因此，提高教师素养和知识结构，加强教师的培养力度和再学习的积极性，不断提高教学水平才能上好每一堂课。那么对于《生命科学导论》课程则要求每年都要把一些崭新的知识及时补充到教学内容中，给学生介绍这些生命科学成就的前沿进展，丰富学生在课本上无法学到的知识，使学生时刻把握生命科学的最新动态，这样才能使学生快速适应社会需求，提高学生对生命科學的认识和兴趣。

2.2 教學内容的多样性与启发

针对非生物类专业学生讲授《生命科学导论》所面临的一个首要问题就是讲授对象——学生的专业复杂性。就西华大学而言，一共有30多个专业的学生来选修这门课，比如汉语言文学、英语、环境工程、人力资源、营销、工程管理、经济学、国际贸易、工艺设计、保险、法学、思想政治、产品质量、机械、会计学、计算机、材料科学、公共艺术、化学、食品工程、网络安全等等。他们对生命科学的知识基础比较薄弱，甚至兴趣不大，那么如何让这些不同专业的学生都能够听好、听懂、又要有一定的积极性和对生命科学课程产生一定的兴趣就成为我们教师必须克服和解决的一个重要难题。针对这一现实情况，在学生为中心的前提下，讲好生命科学基础知识的同时，为了满足学生的需求，我们的教学内容经过多次修改，不断完善，丰富了大量教学内容，使其更好的适应不同学科专业的学生需要。希望能够与他们所学专业能够有机结合，产生交叉创新点，并激发学生的思维能力。比如：核酸、蛋白质、代谢网络以及神经网络传导系统等能够激发计算机等相关专业的学生设计崭新的生物芯片、智能计算机等。生物细胞形态与结构的内容（如细菌鞭毛的精密结构等）将有利于激发机械及工程设计专业学生产生新的仿生学设计思路。生物资源及其细胞结构的讲解将有利于材料科学专业的学生打开生物材料的大门，如聚-β-羟丁酸（poly-β-hydroxybutyrate，PHB）是一种存在于许多细菌细胞质内属于类脂性质的碳源类贮藏物，是相容性较好的生物材料，可制成易降解的且无毒的医用塑料器皿和外壳用的手术针和缝线，被认为是石化塑料的绿色替代品，可广泛应用于包装、农业和生物医药等行业。从环境工程上讲，PHB的使用可以降低白色污染，保护环境。人类的起源与进化的内容讲授有助于汉语言文学专业学生的知识提高，使他们更好的理解语言的形成过程，增加文学生物学的内涵。环境、生态与生物多样性的讲解内容在一定程度上对于环境工程、食品工程、化学、产品质量、思想政治等专业的学生具有很好的启示作用。比如，化学农药的滥施滥用造成的环境生态破坏，农产品质量降低，进而产生的食品安全的问题等都将给相关专业学生产生一个换位思考与思想碰撞和消化的新过程。克隆技术的讲解会对法学专业的学生在法律伦理方面有所促进，如克隆羊、克隆人的出现等。教学内容的多样性和针对性在一定程度上解决了不同专业学生在学习知识方面的顾虑，并与生命科学产生了很好的共鸣，这也是非生物专业学生学习《生命科学导论》需要达到的教学目的。这将有助于推动生命科学和生物技术向其它专业渗透，从而培养具有交叉学科内涵的新型人才。

2.3 教学方式及手段的改革与探索

教学“满堂灌”的授课形式一直受到各界批评，教学方法单一、死板更是让非生物专业的学生在课堂上听得昏昏欲睡。为此，每一章开始部分，笔者总是以紧扣本章主要内容的著名科学家的卓越成就为实例或重大事件为例开始讲起，从而引起同学们的无限遐想与兴趣。同时引出每章节的主要问题和大纲，让同学们带着问题和以本章轮廓式的内容听课，从而激发其解决问题的强烈欲望，使学生积极主动参与教学过程，并乐于其中。针对公选课学生多、基础知识弱、课程学时少、授课知识面广、内容多的实际情况，仅仅采用普通的幻灯片授课很难达到预期的教学目的。为此，采用直观式教学理念，如细胞的分裂、生命的进化、基因克隆和细胞免疫等内容采用多媒体动画技术授课以突破时间和空间的限制，帮助学生从静态抽象的书本文字转化为动态的直观的理解，加深其认识和对生命科学的兴趣，促进其快速掌握相关知识。对于生态环境与生物多样性等内容则要求学生走出课堂，融合现实，课程安排去大自然中观察行星地球生命的丰富多姿。对于实验教学则实验示范、录像演示结合板书介绍，有效提高了学生对生命科学原理和方法的理解，促进了实验教学的质量。对于结课考核也不再采用试卷考核的方式，而是让不同专业的学生结合自己的专业与生命科学的相关性，利用所学的知识和多媒体讲授5分钟的内容，然后由全班同学根据其汇报的情况，对专业的有机结合程度以及对生命科学的理解等打分。这样不仅让所学知识运用于本专业中，让不同的专业学习到其他专业学生的知识，体会到学科交叉的无限魅力，也将有助于激发大学生的创新潜质，并达到学有所用的目的。

目前，我国高等教育正迎来一个前所未有的发展机遇期，越来越迫切的社会需求是高等教育发展的最大动力。《生命科学导论》教材建设滞后于应用型人才培养的步伐，为顺应时代发展趋势，配合院校的教学改革，坚持“因材施教”的教学原则，注重理论联系实际，通过对课程教学的探索，使教学内容跟上时代的要求。教学方法与手段的改革，提高了学生的学习兴趣，使寓教于乐落到实处，为非生物类专业学生生命科学素养的提高起了一定作用。值得注意的是教学内容的改革必须通过长期不断的努力和探索，才可能取得预期的成效。因此，今后在教学改革中必须不断转变教育教学观念，有针对性地开展教学改革工作。该课程的学习有利于丰富非生物学类本科生的生物科学知识，加深对学科交叉、渗透、融合的理解，激发探索和创新的激情，帮助非生物学类本科生提高科技素养、促进知识迁移，主动适应职业需求变化，增强社会实践能力和社会责任感。

参考文献

[1] 教育部非生物学类专业生物学基础课程教学指导分委会.非生物学类专业生物学基础课程教学基本要求[EB/OL].http：//www.erct.edu.cn.2010-10-17.

[2] 路甬祥.学科交叉与交叉科学的意义[J].中国科学院院刊，2005（6）：58-60.

[3] 张建斌，马凯，李利军，等.非生物专业“生命科学导论”课程教学内容的研究与实践[J].内蒙古工业大学学报：社会科学版，2012，21（1）：104-108.