物理师范专业《普通生物学》教学改革之探索

王晓燕，李金枝

（台州学院 生命科学学院，浙江 台州 318000）

物理师范专业《普通生物学》教学改革之探索

王晓燕，李金枝

（台州学院 生命科学学院，浙江 台州 318000）

普通生物学是生命科学的通识课，已在众多高等院校的非生物专业开设。以浙江省台州学院物理师范专业普通生物学教学改革为例，在分析非生物专业普通生物学课程设置与教学改革的基础上，结合社会发展和学生就业需要，从转变教学思路、优化教学内容、提高教师素质和完善学生测评几方面深入探讨，以期更好地提高教学质量。

普通生物学；物理师范专业；教学改革；跨学科

《普通生物学》是一门研究生命各层次现象与本质及生命活动规律的科学，已作为通识课程在许多高校的非生物学专业开设并取得良好效果。台州学院对物理师范专业本科三年级的学生开设了理论课54学时+实验课16学时的《普通生物学》课程。首先，该课程可作为生命科学通论使非生物专业学生了解生物学基本原理、基本规律、生命科学的发展动态以及生物学对人类发展的重要作用；其次，随着九年义务教育对科学和生物学课程知识面拓展的需求，对科学知识有广泛认识和对生物学知识有深入了解的师范专业毕业生需求增加；另外，《普通生物学》在非生物学专业的开设为跨学科人才的培养提供保障，如生物物理学的迅速发展已形成分子生物物理学、膜和细胞生物物理学、感官和神经生物物理学、纳米生物学等新兴交叉学科，这些学科的深入发展迫切需要能将物理学知识和生物学知识巧妙结合并运用到研究中的人才［1-3］。

通过对《普通生物学》的系统学习，有利于物理师范专业本科生拓宽知识面，了解生物学基本研究方法和思维模式，促进对学科交叉、渗透和融合的理解，从而提升学生综合素质。要更好地实现上述培养目标，我们必须围绕教学改革指导思想“在教学过程中充分发挥教师的主导作用，全面体现学生的主体作用，有效利用信息技术的辅助手段，使学生在基础、能力和素质方面得到全面发展”［4］，从以下几个方面对《普通生物学》课程的教学进行改革和探讨。

1 转变教学思路，提高学生兴趣

1.1 改革教学方法

教学方法是连接教师和学生之间教与学的桥梁，直接影响学生对知识的获取效率。因此，综合考虑课程特点、学生需求及教材内容，选择合适的教学方法对于培养学生至关重要。

首先，将传统教学和多媒体有机结合，对于提高生物学教学质量非常重要［5］。传统教学方法对知识的

展示更条理，也可以随时将教师心中所想准确地表达出来。但是传统教学方法传递的信息量少、缺乏动态感。生物的微观性、多样性和运动性决定了多媒体的使用能通过高清晰度的图片提高教学效果，还可以通过动画设计使文字和图片按不同要求出现，使讲授技巧化，激发学生的听课兴趣。例如讲到根和茎的初生结构和次生结构时，在黑板上用不同颜色的粉笔将表皮、皮层和中柱从外到内通过边绘图边讲解层层深入，先让学生对结构组成掌握之后再通过多媒体展示不同类型植物根和茎的结构图。这样能使学生对这部分重要内容有更深入的了解和记忆。再如讲到遗传与变异部分的DNA复制时，通过播放动画的方式演示PCR操作及DNA的复制过程，既可以加深学生对DNA半保留复制的理解，使学生轻松掌握前导链、冈崎片段、DNA连接酶等在复制过程中的作用，又能对现代常用的PCR实验技术有一个直观的印象。

其次，对学生发现问题、解决问题能力的开发，是当前教学和培养高素质人才的重要目标。因此，认识学生在教学中的主体地位及其主观能动性的发挥是教学方法改革的另一个重要方面。普通生物学的教学中，除了讲解基础的生物学知识外，对于与自身密切相关的，学生感兴趣的方面，可以以作业的形式让学生分组查阅资料并分享给大家，这样既加深了他们对知识的理解，又能锻炼获取信息的能力，同时通过分享可以知道自己查阅资料的方法有哪些需要改进。例如，讲到人类起源时，对于起源地在哪里可以让学生查阅相关资料和最近研究进展，然后对于不同的起源为什么存在争议进行分析。这样学生不仅对于不同起源地印象深刻，还可以了解当前用于物种起源和进化分析的分子生物学方法以及系统进化论的基本理论。

1.2 利用网络资源

随着网络化在课堂内外的普及，对各种知识的获取更加方便快捷。为了更好的展示生物学新的研究成果，可以在课堂教学中以图片、动画或者视频的形式适当穿插一些最新研究成果，如讲到人体消化系统时，以视频的形式为学生展示常见的胃炎、胃溃疡的罪魁祸首——幽门螺杆菌，以及2005年诺贝尔生理学或医学奖得主巴里·马歇尔以自己为实验对象亲自吞下幽门螺杆菌培养液并最终获得研究成果的危险经历。

除了为学生展示网络上报道的最新研究成果，教他们如何从海量网络信息中快速准确地锁定自己需要和感兴趣的生物学资料也很重要。在第一堂课绪论的讲解中可以为学生提供各种生物学相关的学习网站，如发表最新研究成果的国际顶尖杂志 Nature（http://www.nature.com/）、Science（http://www. sciencemag.org/）和Cell（http://www.cell.com/）；包罗各种生物信息的中国生物信息网（http://www. biosino.org/）、绿谷生物网（http://bbs.ibioo.com/）等和具有科普性质的中国动物学科普网（http://www. blueanimalbio.com/）、中国数字植物标本馆（http://www.cvh.org.cn/cms/）和化石网（http://www.uua.cn/）等，以及各种网络数据库和文献数据库等网络资源。在涉及到相关知识点时，在课堂上向学生快速演示搜索方法，为学生提供获取相关专业知识的有效“捷径”。

1.3 培养学生认知策略

人的智力至少由3个主要因素组成：大脑机能+认知策略+学科知识。其中，大脑机能主要由遗传决定；学科知识以记忆为基础，表现为知识记忆的多与少。认知策略是指人的认知能力，在行为上表现为“知道如何去做”，这种能力一旦获得便能受益终生［4］。因此，在教学中，我们通过学生分组查阅资料和演讲的方式提高学生的认知能力，不仅能巩固和加深学生对课堂知识的理解；培养学生查阅文献、分析归纳和团队合作的能力；还可以进一步培养师范学生讲解和传授知识的能力。在课堂上我们对大约60个学生进行分组——题目探讨——文献查阅——课堂演讲——评分几个环节实现对学生认知策略的培养。

分组：由学习委员负责将所有同学分成4人一组，多出来的同学则分到已经分好的组里；

题目探讨：限定在当前生物学研究前沿及生物学与物理学交叉学科的研究热点问题上，如基因工程对人类的影响、试管婴儿、物理学与脑科学、纳米生物学等。学生可根据要求通过查阅资料拟定自己团队感兴趣的题目。这个过程可以极大地开阔学生视野，丰富对相关研究方向的认识。题目确定后，队员讨论并写出提纲。

文献查阅：学生紧紧围绕确定的题目和提纲检索文献，文献资料准备充分之后根据提纲制作幻灯片（约10-15分钟的演讲），这样可以很好的锻炼学生分析归纳和逻辑思维的能力。

课堂演讲：为了锻炼所有同学的授课能力，每个同学都要充当“教师”的角色。学生需要提前做好准备，包括上台之后第一句讲什么，如何吸引其他同学的注意力，不同幻灯片之间如何巧妙的衔接，自己口头需要补充什么知识，如何提高其他同学的兴趣等。

评分：演讲结束后由同学提问评分和教师综合评价并对演讲内容、演讲效果和幻灯片制作等给出改进建议。

课堂演讲的方法可以使学生变被动学习为主动学习，激发学生的好奇心和求知欲，引导他们积极的思维和探索，给学生机会表现他们的创造性，使他们能积极投入教学活动，主动学习生物学的知识和技能，从而实现有效的教与学［6］。

2 优化教学内容

《普通生物学》课时少、内容多且散，必须从整体上把握知识体系，在基本概念清楚，基本原理明确，基本规律熟悉的前提下，对教材内容适当取舍，使学生突破知其然，达到知其所以然。物理师范专业大部分学生的生物学知识只限于中学的基础知识和基本概念，经过大学两年之后，对很多知识点的记忆开始模糊。另外，他们中学掌握的生物学知识不够深入，更缺乏基本的生物学实验操作技能，对生物学理论和实验课都充满期待。因此，教学内容的丰富性、深入性、前沿性和生动性对于普通生物学理论知识的进一步掌握，对于学生自主学习、勇于探索精神的培养都具有至关重要的作用。

2.1 提高丰富性

不论是要培养生物学老师，还是要培养跨学科人才，都要求培养对象具备丰富的生物学知识。这就要求生物学概念和理论的讲解要涉及很多学科和生活的各个方面，同时，又不能像对待生物专业学生那样要求他们，应创造一个相对轻松、易学易懂易操作的学习氛围，使学生有兴趣能完成学分并有所收获。

要在有限的学时内提高教学内容的丰富性，就需要在课堂内巩固和掌握基本概念、基本原理的基础上，通过举例来加深学生对知识的掌握，扩宽知识面。如讲到生物学研究方法时，不仅仅要将达尔文探索生物进化的方法介绍给学生，同时，达尔文的生平、发现生物进化论过程中承受的社会舆论压力等，也要呈现给学生，这样学生不仅知道了研究生物学需要有观察、提问、假说、预测和验证几个要素，更重要的是明白了生物学研究过程中应该具备的基本素养和对自身研究成果自信与坚持的重要性。

2.2 增加深入性

台州学院物理师范专业77%（2004年-2013年台州学院招生计划数据）的学生为浙江省省内招生，他们高中所用的生物学教材基本都是浙江科学技术出版社出版的，该教材与我们选用陈阅增编写的《普通生物学》内容编排基本一致，这样学生在上课时容易上手。但是照搬书本的内容讲解必然不能激发学生学习的热情。因此，内容讲解时，在简明扼要地对中学生物学知识复习的同时，对关键概念和重要规律进行

深入地解释说明，在原来基础上有所突破。如在生命的化学基础一章，讲到糖的结构时，学生都知道单糖的两种同分异构体，但是对于形成同分异构体的旋光异构现象并不清楚，在这里可以结合物理学知识进行更细致地介绍；再如讲到显微镜的发明对于生物学的重要意义时，进一步介绍显微镜的分辨率是如何计算的，以及物镜和目镜的选择，不仅丰富学生的理论知识和对交叉学科的理解，在观察动植物切片时能更清晰地了解和更熟练地使用显微镜。

2.3 突出前沿性

生物学涵盖面广，每天都会有新的科研成果面世。新的发现会不断的补充甚至颠覆人们已知的生物学规律，这就要求对知识的讲解要有新颖性，与科学发展前沿相结合。在教学中一方面要时刻关注生物学期刊论文和网站，将新的研究成果及时地补充到课程的相关内容中［7］，例如历年诺贝尔奖获得者、国际顶尖杂志Nature和Science等对生物学相关内容的发现，比如讲到细胞器的结构和功能时，可以结合2013年诺贝尔生理学或医学奖讲述囊泡在细胞物质运输中如何通过完美和精确的发挥作用来控制生物体内的信号传导、荷尔蒙的释放以及对免疫系统等的影响。另一方面，科教相结合使得教学不会变为无源之水，每位教师对自己研究的方向都是最为熟悉的，因此将与自身研究内容相关的最近科研成果结合到教学内容的讲解中能使教学更流畅更丰富更新颖。如讲到共生真菌时，以Science上的一篇最近研究为例，结合图表讲述丛枝菌根真菌与植物共生的互惠互利关系，并且植物会将更多的糖类“奖励”给供给植物较多磷元素的真菌。

2.4 体现生动性

爱因斯坦说过“兴趣是最好的老师”。尤其对于选修课，如果只是照本宣科，学生会失去听课的动力而去玩手机甚至跟周围同学窃窃私语。内容讲解的生动性对于吸引学生注意力和提高学生学习兴趣非常重要。首先，使用道具+解说的方式来形象介绍相关知识，如讲到人体骨骼的时候，除了在幻灯片上以图片展示，借用人体解剖实验室的骨骼模型，可以更直观地展示人体各部分的骨骼组成，另外还有人脑及人体脏器模型的应用使学生不仅知道这些器官的功能，还能知道它们之间的相对位置，这样也会对自己身体有充分的了解。另外，在讲授课本知识的时候要与生活实际相结合［8］，如讲到血红蛋白的作用时，通过举例：北方农村冬天取暖大都是用煤炉，由于气温低，晚上都是门窗紧闭，但是当出现逆温天气，风力小或对煤炉操作不当时，由于煤炭燃烧不充分，大量CO进入室内空气中，CO无色无味的特性使人入睡着后无法察觉，很容易酿成全家CO中毒的悲剧。通常CO中毒发生在晚上且生还几率很小，北方每个县每年都有几十到上百人死于CO中毒。讲到基因工程时，解释市场上买到的番茄存放很久都是硬邦邦不甜不酸不坏，是由于人为将一种具有抑制乙烯（诱导果实成熟的植物激素）形成作用的基因转入番茄，使得转基因番茄的乙烯生成减少，成熟过程变慢从而耐储存；讲到蛋白质三级结构的稳定性时，列举女孩子烫发过程中用药剂处理的原理是将维持头发原来形状的二硫键（硫键可以维持蛋白质三级结构的稳定）打断，再在相近距离形成新的二硫键，从而形成新的发型。

3 提高教师素质

教师素质对于学生的身心发展和知识获取具有直接影响。尤其对于师范专业的学生，教师的一言一行都会成为他们心目中与将来的自己进行比较的对象。教师良好的素质和修养会成为学生默默学习的榜样，而教师懒散的教学风格不仅会降低教学质量，也会为学生成长带来负面影响。笔者认为至少应从以下两个方面入手提高教师素质：

首先，师德是教育的保障。“学高为师，身正为范”，教师的言行举止对于学生人生观、价值观的树立具有潜移默化的作用［9］。将教师的道德规范和准则内化［10］，做到“育人先做人”，授课教师高尚的人格品质和诲人不倦的精神不仅能在无形中影响和感化学生，也能成为学生今后步入讲堂的榜样。有一些年轻教师，为了拉近与学生之间的距离，在课堂上会聊一些与课程无关的内容，并不时表达出自己对身边事物比较偏激的理解和想法。这样不仅会影响学生对知识的学习，一部分学生可能会认为课堂可以很随意，这样会严重影响他们今后对工作的态度；还有一部分学生思想会受影响，对一些事物的想法和看法也会变得比较偏激。学生大部分时间都在学校度过，对社会了解不多，思想相对单纯。因此，以严谨负责的态度对待每一堂课和用正面积极的思想引导学生对于他们正确人生观价值观的树立非常重要。

其次，树立终身学习的观念。“要教给学生一杯水，教师就要有一桶水”，尤其对于年轻教师，通常研究的领域只是生物学的很小一个方面，而《普通生物学》却几乎涉及生物学和日常生活中的方方面面，教学初期对课程内容不可能都耳熟能详，这就需要：1）不断更新教育观念、调整知识结构，从自身科研的小范围跳出来，学习和了解生物学的方方面面。请教和跟随有经验的《动物学》、《植物学》和《微生物学》等课程教师听课是对提升自身授课水平和扩展知识面方便有效的途径；2）反复熟悉教材，不断搜集素材。对一些重要的与日常生活紧密相关的生物学知识，首先通过搜集和阅读材料内化为自己的知识，再以简洁生动的形式呈现给学生。搜集素材需要花费大量的时间，因此在平时生活或学习中需要随时关注与课程内容有关的方面，遇到合适的内容可以随时记下来添加到课程教案的实例中。3）通过学校提供的教师培训机会，与其它高校教师交流并积累经验，不断提高授课水平。在学习的同时对自己处理问题的方法进行思考和改进，并在自己的教学中不断补充和完善；4）认真听取学生意见并及时做出调整。不同班级学生的生物学基础和学习氛围不同，因此，提前了解并针对不同班级学生做出调整对于课堂教学效果具有重要影响。只有对自身不断地完善和提升才能提高教学质量，在授课中对内容的讲解才能游刃有余。

4 完善评价体系

学生选修《普通生物学》课程的目的除了获得相应学分，更重要的是了解生物界的概貌和普遍规律，掌握与生活紧密相关的生物学知识。台州学院物理师范专业该课程设置了4个学分，因此如何客观地评价学生的学习效果非常重要。常见的考核方式主要为考试或撰写课程论文，但是单独通过考试只能反映学生对某些知识点的记忆和掌握程度，并不能体现学生获取知识、综合分析和传播知识的能力；课程论文也只能反映学生对某个生物学问题的认识、分析和综合的能力。而较好的学生评价体系不仅能客观准确地衡量学生对这门课的掌握程度，还能促进学生综合素质的培养和提高学生学习积极性。因此，从培养学生分析和解决问题、团队合作以及实践操作能力等多方面出发，对课程的考核应实现“多元化”，可以尝试从平时成绩（20%）、理论（50%）和实践（30%）三方面综合评价：

平时成绩由出勤（10%）和课堂回答问题（10%）组成。本科高年级学生比起低年级出勤率低，学生对选修课的重视程度不够，通过出勤的考核对他们可以起到一定的约束作用；在课堂上，通过提问的方式可以直接了解学生对知识的掌握程度，对于教师教学进度的调整和教学方法的完善起着重要作用［7］；

理论考核包括文献翻译和期末考试，文献翻译（10%）要求从Nature，Science或者Cell杂志选择一篇与生物学紧密相关的文章，阅读全文并上交摘要和图表说明的中英文翻译，期末通过闭卷考试的形式（40%）考核学生对生物学基础知识、基本原理和基本规律的掌握情况以及对一些生物学热点问题的理解；

实践部分由课堂演讲（10%）、实践操作（10%）及报告撰写（10%）三个方面综合评价。实践操作主要考查学生在实验过程中对内容的熟悉程度，实际动手能力；报告撰写主要考查学生对实验原理的熟悉程度、实验步骤的条理性以及对实验数据和结果的分析能力。

随着生物学相关研究的飞速发展与生物物理学研究的深入，对物理师范专业《普通生物学》的教学改革势在必行。但是，在改革的过程中不能太追求教学方法的新颖性，而应更注重自身教学经验的积累［11］。教学改革也不能单单从教师的角度考虑，不同的教师对于教学改革方向的理解或多或少会存在差异。学生对于教学改革的期望在教学改革中也起着关键作用，如果新的教学方法使学生产生厌烦和畏难情绪，那么这种改革方法就需要调整。

［1］李祥．生物物理学［J］．现代物理知识，1999，11(3)：2-6．

［2］杨文修．生物物理学研究的一些前沿问题［J］．天津理工学院学报，2000，16(4)：6-9．

［3］黄耀江，陈润生．生物物理学的几个热点领域［J］．物理，2002，6：344-348．

［4］刘恩山，王喜忠．改革传统教学方法，培养创新人才［A］.生物学类专业教学内容和体系改革研究课题组．面向21世纪生物学教学改革研究［C］.北京：高等教育出版社，2000：23-32．

［5］张永亮，盛东峰，纪秀娥，等．传统教学与现代多媒体教学在生物学教学中的应用［J］．周口师范学院学报，2012，29(2)：92-94．

［6］彭惠民，胡先明．《普通生物学》课程中的兴趣教学方法探讨［J］．医学教育探索，2009，8(8)：912-914．

［7］Tanner K,Allen D.Approaches to biology teaching and learning:from assays to assessments-on collecting evidence in science teaching［J］.Cell Biology Education,2004,3:69-74.

［8］郭志华，薛宏宇，李红侠．食品专业普通生物学教学内容和教学方法的优化［J］．宿州学院学报，2013，28（3）：110-112．

［9］胡忠玲．浅谈如何提高教师素质［J］．长春师范学院学报（人文社会科学版），2012，5：124-125．

［10］沃建中．师德——教师素质的核心［J］．基础教育（重庆），2004（2）：41-42．

［11］Lederman NG.Teachers’understanding of the nature of science and classroom practice:factors that facilitate or impede the relationship［J］.Journal of Research in Science Teaching,1999,36(8):916-929.

Exploration of Teaching Reform of General Biology in Normal Physics Major

WANG Xiao-yan，LI Jin-zhi

（Ecology Institute,Taizhou University,Taizhou,Zhejiang,318000,China）

As a common course of life science,General Biology has been established in non-biological majors in many colleges and universities.To improving teaching quality,this paper provides some insights about changing teaching thoughts, optimizing teaching contents, improving teacher’s quality and improving the evaluation of students based on the curriculum, teaching reform, society development and student employment in normal physics major in Taizhou University in Zhejiang Province.

General biology;Normal physics major;Teaching reform;Interdisciplinary

10.13853/j.cnki.issn.1672-3708.2014.06.018

（责任编辑：耿继祥）

2014-06-24；

2014-09-28

台州学院2013年校级课堂教学改革项目“课堂教学中多元化评价体系对学生认知能力和自主学习能力的培养——以普通生物学教学为例”。

王晓燕(1983- )，女，山西文水人，讲师，博士，主要从事进化生态学和保护生物学相关研究。