生命科學(xué)類專業(yè)科研選題課程教學(xué)策略論文
摘要：為適應(yīng)21世紀(jì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)需求，結(jié)合生命科學(xué)前沿發(fā)展特點(diǎn)，探索了生命科學(xué)類專業(yè)開設(shè)的科研選題課程的教學(xué)策略：引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科研最新動(dòng)向，激發(fā)學(xué)生對(duì)生命科學(xué)類熱點(diǎn)問(wèn)題的興趣；通過(guò)四個(gè)結(jié)合和四個(gè)注意事項(xiàng)指導(dǎo)學(xué)生閱讀文獻(xiàn)，提高學(xué)生對(duì)科技文獻(xiàn)的認(rèn)知能力；指導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，從關(guān)注的專業(yè)熱點(diǎn)中確定科研選題，然后運(yùn)用他人的高水平的科研方法設(shè)計(jì)可行性方案。
關(guān)鍵詞：科研選題；生命科學(xué)；熱點(diǎn)；文獻(xiàn)調(diào)研；設(shè)計(jì)方案
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，生命科學(xué)延續(xù)了自上個(gè)世紀(jì)中葉以來(lái)的迅猛發(fā)展勢(shì)頭。近年來(lái)，生命科學(xué)與材料科學(xué)、化學(xué)、醫(yī)藥、醫(yī)學(xué)等學(xué)科交叉形成的許多新興研究領(lǐng)域，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。以我國(guó)為例，在本世紀(jì)初，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)（NSFC）重點(diǎn)項(xiàng)目和面上項(xiàng)目中，生命科學(xué)分別占總資助比例的27.1%和35.08%，遠(yuǎn)高于其它6個(gè)領(lǐng)域的資助比例[1]。高等學(xué)校生物類背景學(xué)生的考研率連年維持在60%以上，也從側(cè)面反映了我國(guó)對(duì)高層次生物研究類人才的需求。筆者在生命科學(xué)專業(yè)科研選題的課堂教學(xué)實(shí)踐中，根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)、大三學(xué)生的知識(shí)掌握及能力具備的實(shí)際情況，結(jié)合本人的科研經(jīng)歷，探索了積極高效的教學(xué)策略：注重激發(fā)學(xué)生對(duì)生命科學(xué)熱點(diǎn)的興趣，引導(dǎo)學(xué)生把握專業(yè)熱點(diǎn)的視角，訓(xùn)練學(xué)生篩選高質(zhì)量文獻(xiàn)的技能，培養(yǎng)學(xué)生理解高質(zhì)量文獻(xiàn)精髓的能力，指導(dǎo)學(xué)生初步學(xué)會(huì)在學(xué)習(xí)借鑒的基礎(chǔ)上，從關(guān)注的專業(yè)熱點(diǎn)中確定科研選題，將他人的高水平的科研方法初步運(yùn)用到自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中。實(shí)踐證明，此課程按此策略組織教學(xué)，可有效培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力和主觀能動(dòng)性，為學(xué)生今后從事科學(xué)研究打下理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。
1教學(xué)策略概述
本探索以16人的小班教學(xué)為例。教學(xué)對(duì)象為生物技術(shù)專業(yè)三年級(jí)本科生，有考研意向的13人，其中跨專業(yè)考研1人，保研1人。學(xué)生已學(xué)完生命科學(xué)的大部分專業(yè)基礎(chǔ)課程，掌握了專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)科研有濃厚興趣。課程前期積極引導(dǎo)學(xué)生討論生命科學(xué)的熱點(diǎn)問(wèn)題。以關(guān)系到人類健康方面的生物醫(yī)學(xué)為例，可給出下列關(guān)鍵詞：癌癥治療、中樞神經(jīng)疾病、免疫療法等，每個(gè)關(guān)鍵詞可引入相應(yīng)研究方向的前沿?zé)狳c(diǎn)。學(xué)生根據(jù)個(gè)人的研究興趣，4人分為一個(gè)小組，在教師的指導(dǎo)下查閱相關(guān)中、英文文獻(xiàn)，以小組討論和課堂匯報(bào)的形式確定選題內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計(jì)方案，最后教師結(jié)合自己的科研課題，組織學(xué)生進(jìn)入課題實(shí)驗(yàn)室、動(dòng)手實(shí)踐，大致內(nèi)容如圖1所示。
2教學(xué)實(shí)踐
2.1引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生命科學(xué)前沿方向
“改變學(xué)生的被動(dòng)學(xué)習(xí)方式，倡導(dǎo)學(xué)生的自主思考”是目前教學(xué)改革的一個(gè)重要方面，也是本課堂的主要目標(biāo)。根據(jù)生命學(xué)科的特點(diǎn)，結(jié)合筆者留學(xué)英國(guó)時(shí)參與的開放型課堂的經(jīng)歷，以學(xué)生發(fā)展為本，通過(guò)傳播媒體、生活實(shí)際、社會(huì)熱點(diǎn)等不同渠道，介紹科技前沿工作，激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息的意識(shí)和能力。2.1.1多種渠道關(guān)注與生命科學(xué)相關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)與社會(huì)問(wèn)題在課堂教學(xué)中，首先強(qiáng)調(diào)了生命學(xué)科不僅與生活實(shí)際有著廣泛聯(lián)系，還與許多社會(huì)事件、社會(huì)問(wèn)題密切相關(guān)，如：在我國(guó)及世界范圍內(nèi)，老齡化的加劇帶來(lái)的健康問(wèn)題，其中以中樞神經(jīng)系統(tǒng)類為主的疾病將在今后很長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)成為困擾各國(guó)的一個(gè)社會(huì)問(wèn)題，也是生命科學(xué)面臨的一個(gè)難題[2]，在此引導(dǎo)學(xué)生討論有哪些具體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)類疾病，并結(jié)合神經(jīng)生物學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)探討其潛在的機(jī)制，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的求知欲和好奇心。再如：癌癥已經(jīng)成了當(dāng)今社會(huì)危害人類身體健康的嚴(yán)重疾病，自1997年以來(lái)，癌癥成為世界人口的第一死因[3]，而近幾年興起的免疫療法被確認(rèn)為一種針對(duì)癌癥的高效療法。介紹目前存在的諸多爭(zhēng)議，包括高昂的治療價(jià)格及潛在的排斥性，引導(dǎo)學(xué)生課余搜集更多的相關(guān)信息。為使學(xué)生更深入地了解特定的課題并提高課堂的參與性，所有學(xué)生根據(jù)個(gè)人興趣分成4個(gè)小組，選擇本小組的熱點(diǎn)問(wèn)題：分別為癌癥（Can-cer）、中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾�。–NSDisease）、藥物運(yùn)輸（DrugDelivery）和免疫療法（ImmunoTherapy），讓學(xué)生參與開放性討論。比如，在問(wèn)題為“癌癥”的小組內(nèi)，教師會(huì)提出以下問(wèn)題：（1）癌癥的成因及其社會(huì)危害性；（2）癌癥現(xiàn)有的療法及其局限性；（3）你所知道的關(guān)于抗癌療法的前沿知識(shí)以及這些方法的局限性。顯然，在不借助互聯(lián)網(wǎng)和查閱文獻(xiàn)的情況下，學(xué)生對(duì)問(wèn)題了解的深度有限，具體表現(xiàn)為對(duì)分子和細(xì)胞機(jī)制的'概念不清楚，對(duì)前沿知識(shí)了解偏少等。通過(guò)開放型討論，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到自己對(duì)生命科學(xué)熱點(diǎn)問(wèn)題的理解膚淺、掌握的信息滯后等不足，從而激發(fā)學(xué)生對(duì)該領(lǐng)域的好奇心和求知欲，為以后的文獻(xiàn)查閱打下主觀基礎(chǔ)。2.1.2參與科技講座，激發(fā)對(duì)前沿科學(xué)的興趣學(xué)術(shù)前沿講座是高校教育中一項(xiàng)人才培養(yǎng)新途徑，在幫助學(xué)生了解所在學(xué)科的前沿知識(shí)、掌握研究方法、樹立跨學(xué)科意識(shí)等方面具有積極的促進(jìn)作用。其中，前沿講座最重要的作用是促使學(xué)生了解所在學(xué)科或相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的前沿知識(shí)，掌握最新的研究動(dòng)態(tài)。聘請(qǐng)國(guó)、內(nèi)外專家，創(chuàng)造機(jī)會(huì)使學(xué)生能夠近距離地與專家進(jìn)行學(xué)術(shù)交流和探討，從而使學(xué)生盡可能多地接觸學(xué)科前沿，并在學(xué)術(shù)交流和學(xué)術(shù)碰撞中拓展視野、產(chǎn)生靈感、碰撞出智慧的火花。雖然這種授課方式在本科教學(xué)中很少采用而多用于研究生教育，但是更容易激發(fā)本科生的求知欲和好奇心。在本課程，積極促使全班學(xué)生與我校碩士和博士研究生一起參加瑞典林雪平大學(xué)KajsaUvdal教授題為“Multifunctionalnanoparticleswithtarget-ingandimagingcapabilities”的學(xué)術(shù)報(bào)告，在報(bào)告中，學(xué)生詳細(xì)了解了KajsaUvdal教授的課題組如何利用多功能納米顆粒進(jìn)行腫瘤的核磁成像和熒光成像，對(duì)這些書本上接觸不到的前沿知識(shí)表現(xiàn)了濃厚的興趣。在報(bào)告會(huì)結(jié)束后，安排了該班學(xué)生與KajsaUvdal教授單獨(dú)進(jìn)行了30分鐘的交流。Kajsa教授為本班學(xué)生準(zhǔn)備了名為“Howtomanageyourresearchplanforundergraduate”（如何做好本科生的研究計(jì)劃）。李自玉、耿前等同學(xué)用英語(yǔ)向Kajsa教授提問(wèn)了一系列關(guān)于“功能性納米顆粒性質(zhì)”的問(wèn)題；另外，還提出了“如何規(guī)劃未來(lái)的學(xué)術(shù)生涯”、“如何處理科研工作和家庭的關(guān)系”、“女性如何做好科研工作”等問(wèn)題，Kajsa教授均一一耐心詳細(xì)解答。在本次與世界知名大學(xué)教授的面對(duì)面交流中，學(xué)生表示收獲頗豐，不僅開闊了視野，了解到書本上沒(méi)有的知識(shí)，而且理解了生命科學(xué)與其它學(xué)科交叉合作的必要性，更重要的是，該次交流激發(fā)了同學(xué)們對(duì)前沿學(xué)科的興趣，更有本班數(shù)名同學(xué)主動(dòng)與Kasja教授電子郵件聯(lián)系，請(qǐng)教今后前往瑞典深造的可能性，可見此次交流對(duì)學(xué)生積極性和求知欲起到的推動(dòng)作用。
2.2指導(dǎo)學(xué)生閱讀前沿文獻(xiàn)
2.2.1文獻(xiàn)閱讀的重要性和必要性教學(xué)中，我們注重引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)文獻(xiàn)閱讀的重要性和必要性。當(dāng)代生命科學(xué)的研究早已不同于達(dá)爾文時(shí)代，從零建立科學(xué)大廈的可能性基本為零，尤其對(duì)于生命科學(xué)的基礎(chǔ)研究只能建立在前人研究的基礎(chǔ)上。如果要站在巨人的肩膀上，就必須有文獻(xiàn)閱讀的積累。另一方面，通過(guò)文獻(xiàn)閱讀，可以充分了解研究熱點(diǎn)方向的發(fā)展歷史和前沿動(dòng)態(tài)，可根據(jù)現(xiàn)有的經(jīng)費(fèi)和儀器條件，制定出初步的研究方案。再者，科研選題的成敗，很大程度上取決于相關(guān)文獻(xiàn)的調(diào)研。從科學(xué)基礎(chǔ)研究的特點(diǎn)出發(fā)，每一項(xiàng)基礎(chǔ)研究都應(yīng)該是創(chuàng)新的。因此，只有在文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，才能避免重復(fù)選題、重復(fù)研究。對(duì)于三年級(jí)本科生而言，文獻(xiàn)閱讀的最直接作用是模仿學(xué)習(xí)，在閱讀中仔細(xì)體會(huì)高水平論文的行文思路，既包括語(yǔ)言文字、句式的組織，也包括論文邏輯結(jié)構(gòu)的組織表達(dá)。此外，對(duì)于還未接觸實(shí)質(zhì)性科學(xué)研究的本科生來(lái)說(shuō)，文獻(xiàn)閱讀可以體會(huì)如何提煉科學(xué)問(wèn)題及如何解決科學(xué)問(wèn)題等，在思維方式和研究方法等各個(gè)方面都能得到最直接的訓(xùn)練，為今后的學(xué)習(xí)和深造做好預(yù)先訓(xùn)練，打好基礎(chǔ)。2.2.2引導(dǎo)學(xué)生提高閱讀能力本科生對(duì)（中、英文）文獻(xiàn)認(rèn)知和閱讀能力與技巧的掌握非常有限。針對(duì)這些問(wèn)題，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，主要從“讀什么”和“怎么讀”兩個(gè)方面引導(dǎo)學(xué)生對(duì)科技文獻(xiàn)的認(rèn)知和提高閱讀能力。首先，向?qū)W生介紹什么是科學(xué)引文索引（SCI）類論文以及SCI論文的自身屬性，包括引用量、影響因子及歸屬數(shù)據(jù)庫(kù)等。其中著重介紹影響因子（impactfactor，IF），以此作為判定論文優(yōu)劣的一個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)[4]。結(jié)合生命學(xué)科期刊的實(shí)例，討論不同期刊影響因子的差異。在課堂詳細(xì)介紹了英國(guó)的《自然》（Nature）期刊及其生命學(xué)科下的子刊，如《自然－細(xì)胞生物學(xué)》、《自然－生物技術(shù)》、《自然－醫(yī)學(xué)》等等。并結(jié)合本校生命科學(xué)學(xué)院在以上期刊的發(fā)文量，說(shuō)明在此類期刊發(fā)表論文的難度，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力。在進(jìn)一步介紹“讀什么”的過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（谷歌學(xué)術(shù)和百度學(xué)術(shù)）、高校圖書館數(shù)據(jù)庫(kù)（ScienceDirect、Weily等）以及文獻(xiàn)管理軟件（Endnote）高效地進(jìn)行文獻(xiàn)查閱和管理。學(xué)生對(duì)此類事物均表現(xiàn)出了極大的興趣和較好的接受能力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，課后有半數(shù)以上的同學(xué)在私人電腦上嘗試使用了谷歌學(xué)術(shù)及ScienceDirect數(shù)據(jù)庫(kù)，下載并安裝了Endnote軟件進(jìn)行文獻(xiàn)下載和管理。在教授“怎么讀”的過(guò)程中，針對(duì)本科生的英語(yǔ)及專業(yè)基礎(chǔ)較薄弱的特點(diǎn)，筆者總結(jié)了“四個(gè)結(jié)合”和“四個(gè)注意事項(xiàng)”�！八膫�(gè)結(jié)合”是指泛讀和精讀相結(jié)合、文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)和搜索引擎相結(jié)合、雜志論文和學(xué)位論文相結(jié)合、研究論文和專利論文相結(jié)合。“四個(gè)注意事項(xiàng)”是注意盡快完成從中文文獻(xiàn)到英文文獻(xiàn)的過(guò)渡，更多閱讀國(guó)際高水平的研究論文；注意精讀高影響因子的期刊論文，擴(kuò)展視野的深度與廣度；注意最新文獻(xiàn)與實(shí)際實(shí)驗(yàn)有1-2年的滯后性，及時(shí)關(guān)注最新研究進(jìn)展；注意重點(diǎn)文獻(xiàn)的分類保存，做好總結(jié)和記錄。
2.3選題及制定可行性方案
在上述熟悉專業(yè)熱點(diǎn)及科研文獻(xiàn)閱讀之后，指導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)借鑒的基礎(chǔ)上，從關(guān)注的專業(yè)熱點(diǎn)中確定科研選題，然后將他人的高水平的科研方法初步運(yùn)用到自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中。在課程后半程，該班同學(xué)通過(guò)篩選和閱讀文獻(xiàn)，并組織課堂討論和匯報(bào)后，初步確定了自己的選題。上述16名學(xué)生分成的4個(gè)小組的同學(xué)分別選擇了“免疫療法在巨噬細(xì)胞上的初步探索”、“癌細(xì)胞在順鉑類藥物下的遷移情況”、“鋅離子對(duì)星狀膠質(zhì)細(xì)胞活性的影響”和“以衰老小鼠為老年癡呆模型觀察大腦神經(jīng)元的分布”課題，并設(shè)計(jì)了課題的可行性方案。其中，Zealot小組的課題為“以衰老小鼠為老年癡呆模型觀察大腦神經(jīng)元的分布”，其設(shè)計(jì)的課題可行性方案如圖2所示。
2.4實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐
“以衰老小鼠為老年癡呆模型觀察大腦神經(jīng)元的分布”課題的可行性及具體方案順利通過(guò)了教師的評(píng)估。該組同學(xué)隨后進(jìn)入教師課題組進(jìn)行為期4周的實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐。期間，學(xué)生掌握了臼齒類小動(dòng)物的麻醉及解剖、脊椎和腦組織的摘取、利用冷凍切片機(jī)進(jìn)行腦組織切片，并在教師的指導(dǎo)下，利用激光共聚焦顯微鏡觀察了神經(jīng)元的分布。
3結(jié)語(yǔ)
本課程采取開放式教學(xué)，增加了教師與學(xué)生的互動(dòng)，增進(jìn)了課堂下師生之間的交流。教師結(jié)合自身優(yōu)勢(shì)，針對(duì)學(xué)生的特點(diǎn)，輔以小組討論，前沿講座，文獻(xiàn)調(diào)研等多種授課形式啟蒙本科生的科研興趣，通過(guò)選題制定方案和實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐等一系列的訓(xùn)練，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了如何通過(guò)調(diào)研文獻(xiàn)獨(dú)立選題和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，而且意識(shí)到了理論和實(shí)踐的差距。這些為相關(guān)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)及其今后的研究生學(xué)習(xí)打下一定的基礎(chǔ)，也從實(shí)踐層面證明了我們探索的教學(xué)策略是積極有效的。實(shí)踐表明，生命科學(xué)專業(yè)的科研選題課程，作為大三本科生的專業(yè)課程，在引導(dǎo)學(xué)生對(duì)生命科學(xué)前沿課題的關(guān)注和實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)方面起到了重要的作用。希望本課程的教學(xué)模式能起到為學(xué)生搭建科學(xué)理論到實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐的橋梁作用。
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