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序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇生物学课程论文范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
二、让学生成为情境问题的主动思考者
思维能力是考查学生科学素养高低的重要标志。培养学生的思维能力,教师的重要任务之一就是要善于创设问题情境和创造性地发现问题,用问题激发学生的探索欲望和思考空间。例如,在学习“遗传物质存在于细胞核中”时,选用学生都熟悉和喜欢的节目《爸爸去哪儿》中的明星父子(父女)的图片并提问:为什么他们长得如此相像?由此引发学生积极的思考和热烈的讨论。这时,教师便可进一步提出:那么决定子女相似于父母的遗传信息存在于细胞的什么部位呢?通过设置悬念,触发主动思考,激发学生的好奇心理和探求情趣,促使他们迫不及待地想继续探索,由此顺理成章?地引导学生主动参与阅读、理解课文。顺势结合课文中提供的相关图文资料信息,提问:“你知道克隆是怎么回事吗?克隆羊多莉是怎么产生的?请观看影片《小羊多莉的身世》。”学生带着问题观看视频,对分析解决“细胞核是遗传信息库”这个难点问题有很大的帮助,而且直观的影像让学生清楚了遗传物质存在于细胞核中,使学生对整个克隆过程有了更深刻的理解,也催生着学生更深人的思考。接着教师拓展提问:“你们对争议比较多的克隆人这一事件有哪些看法?请各小组收集有关信息,阐明你们的观点。”各小组学生在积极准备了一个星期后,将各自的观点带到了课堂上,争相发表自己的观点,展示支持的证据,下课时大家还意犹未尽,我为他们能够收集到如此丰富的资料而感到惊奇,这说明了学生们对周围热点问题的关心。在这个过程中教师并没有发表任何见解,也无需告诉他们什么是对什么是错,也不要求他们有一个最终的标准答案或者掌握什么新的知识,教学应该重在学习过程,重在知识技能的应用,重在亲自参与探索性实践活动,获得感悟和体验,而不是仅仅接受别人传授的经验。
2.层次一体化的课程教学方法
在进行实验前,认真对实验所涉及到的设计方案、实验所会用到的具体步骤以及最后的实验结果探讨等细节步骤进行全面的分析,建立起一个崭新的教学方法。在教学中,把学生放在主体地位,采用教师和学生共同配合的方法,转变教师在教学过程中角色,让老师不再是知识的枯燥讲解者,而是学生们学习方向的引导者,对于具有创新性的实验项目,老师都应提前设计好教学方案,主动引导学生去搜集相关资料,根据资料中有用的信息来进行合理的实验,慢慢的,这种教学方案就能将学生的被动转变成主动,大大提升了教学的质量和进度,同时也锻炼了学生们的自主学习性和与老师的合作意识。
3.层次一体化的课程考核办法
在课程改革实施后,制定一系列的关于学生个人的动手操作技能和创新思维的考核办法,通过这些方法,对学生个人的具体方面进行全面、细致的综合评价,让学生对自身的动身实践能力、创新思维能力、辨析能力有一个更加清楚的认识。以往对学生成绩进行考核都是通过日常出勤率、平时表现、实验报告三个方面来进行的,然而改革后,则将启用平时成绩、专业操作技能、研究报告、实验结果的判定和答辩这些环节来对学生进行综合、真实、客观的反映,在专业操作技能方面,增加接种技术和微生物分离技术等专业性较强的实验项目,并现场对学生进行一一指导,让学生在实践中不断提高自己的专业技能水平,增强学生学习的积极性,达到考核改革方法的真实目的。实验报告并不是简单的数据堆砌,而是为了让学生们在实践中把自己遇到的实际问题是如何解决的进行一个详细的分析,使学生们在遇到任何问题时,都应通过具体的步骤来进行解决,让学生将其落实到书面材料上,老师可以根据其对所遇到的问题的理解程度进行合理的评分。对于有考研兴趣的同学,可以提交科研实验报告或在相关期刊上刊登自己所写的学术报告,让更多志同道合的朋友一起分享。环境工程微生物学实验在应用了“层次一体化”的教学新模式后,逐渐形成并完善了验证性到综合性再到创新性的一个循序渐进的实验层次模式,实现了课前指导到课上监督再到课后讨论的教学新方法,强化了学生在技能,考勤等方面的考核办法,改革的新模式,从很多方面得到体现,提高了教学水平,满足了学生的求学欲望,充分调动起学生的学习精神和积极性。为了更好的进行实验,应对器材数量进行有效的扩充,让更多的学生能同时进行实验,再也不用多人共用一台设备,大大提高了学习的进度。
对选课学生的分子生物学背景知识的调研发现:在选课人群中,90.7%的学生缺乏分子生物学的理论背景知识(31.40%学生没有了解,59.30%的学生了解不多),仅有不足10%的学生对分子生物学理论知识比较了解或进行过系统学习,见表1。这就要求我们在讲解分子生物学技术之前,需要介绍必须具备的分子生物学基本理论知识。大于50%的学生从未接触过分子生物学技术,有过动手操作经验的仅为16.28%。提示我们的实验教学要循序渐进,给学生充分的操作时间与足够的训练。如果能对选课人群在开课前进行初步的调研,根据其分子生物学知识背景分组授课,有望达到更好的教学效果。
1.2课程设计与安排:
我们对学生选修本门课程的动机与预期学习目标进行了调查,结果见表3。研究表明,77%的学生以掌握实验技术作为学习本门课程的主要目标,体现出对于本课程实用性的一致要求。进一步深入分析研究生科研对分子生物学技术的共性需求,对提升本课程的实用性具有重要意义。同时,突出实验的可操作性,增加学生动手机会、提高操作水平也是本课程的改革需要重点考虑的内容。与选课学生的预期目标对应,多数的学生希望增加动手操作的机会,72.09%的学生希望实验准备工作主要由学生完成,15.12%的学生希望全部的实验准备均由学生完成,体现了学生希望掌握分子生物学实验技术全流程的急迫性。对于教学模式,以“科研设计-实施”为核心的教学方式更加受到学生的青睐,80%以上的学生认为比较感兴趣这种授课方式。
2讨论与建议
分子生物学技术已经广泛应用于中医药各个研究领域。掌握分子生物学技术业已成为我校研究生的迫切需求,选修分子生物学实验是其掌握基本实验操作、提高科研素养的重要途径之一。根据本次调查的结果,我们认为分子生物学实验课程可以重点进行以下几方面的改革,以进一步满足研究生学习与科研的需求。
2.1补充基础理论知识:
本校的研究生生源背景多样,但以中医药相关专业为主。在本科阶段接受的训练中,关于分子生物学的基础理论接触相对较少。如果实验课程的教学仅仅讲授实验操作步骤,难以使学生理解实验原理、实验操作步骤的意义,也难以让学生具备科学分析实验结果、改进实验步骤的能力。因此,在实验课教学中,在讲授实验原理、步骤方法等常规内容外,还必须深入浅出介绍实验技术涉及的分子生物学基础理论知识,弥补其原有知识结构的不足。根据学生分子生物学背景知识层次不齐的特点,可以尝试通过课前调研、分班授课提高教学效果。
2.2增加动手操作机会:
由于实验样本和教学课时有限,一方面部分学生只是参观别人做实验,并未亲自动手;另一方面,教师完成了大量的实验准备工作,学生只是参与了“正式”的实验过程。但是,作为研究生应用分子生物学技术独立从事科研活动,实验的准备、实施、数据分析整理的全过程都必须亲自完成。为了提高教学效果,提高研究生动手能力,建议研究生参与分子生物学实验的全过程(包括实验准备及善后),并建议研究生每人可以独立完成1个样品的全程分析。
2.3锻炼科研设计能力:
如果规范的实验操作是获得可靠数据的保障,那么合理的实验设计则是获得有意义科研数据的前提。在实验课教学中渗透科研设计的理念与方法,同样是实验课程教学的重要组成部分。而教师引导下的学生科研选题设计、实验操作方案细化可以作为实验课程教学的重要补充,以锻炼和提高研究生科研设计能力。探索以研究生自主选题为核心的分子生物学实验课程教学模式,将是未来分子生物学实验课程改革的重要方向。
2.合理的课程设计
依据学生对生物化学已有知识和社会对人才全面发展的需求选择课程内容,确保生物化学的学科特点,重视科学、实践与企业的相互作用,以“科学研究”“周围的生物化学”“生物构成的基本原理奥秘”“生物的生理变化”和“生物化学与企业需求”为主题,设计出合理的课程内容。这些内容是学生基本技能和适应我国经济发展需求所需要的生物化学基础知识,也是对学生进行科学思维和社会实践的实质性培养。
3.改革教学方式方法,提高学习效率
“善歌者使人继其歌,善叫者使人继其志”,由此可见教学方式方法对于学生能力培养的重要性。所以在课堂的教学培养学生创新技能方式方法中必须依靠学生自身主动学习,让学生在生活中,感受到创新思维的对生活带来的好处[5]。在生物化学教学中,老师可以采用面对面讨论的教学方式,尽最大可能让学生提出自己想要学习的知识,参与到课堂讨论过程,调动学生对生物化学学习的积极性,使学生从过去的无热情学习转为积极学习状态,提高学习效率。
4.加强师资水平,提高教育质量
为了让教师们能站位于生物化学平台改革前沿,我们需要组织教师参加多种技能培训,并获取相应的专业技能证书,为现代化教学提供理论基础。为了鼓励教师主动提高自己的教学水平,需要给教师展示自我的教学的平台,每年应进行教学质量评选活动的比赛,并请有资质的专家评委做一点评,提出宝贵的修改意见与建议,使教师得到实质性的提高。鼓励教师参加相关的科研项目合作,是快速加强师资水平的有效途径[6]。但目前学校科研资源有限,不能满足大部分教师参加科研活动,所以加大人才引进和师资培养力度,聘请国内外知名专家做技术顾问,引进博士人才,支持青年教师走出去再回来的方针,鼓励教师参加教科研立项和精品课程设计,加强教科研项目支持和奖励力度,促进教师基本能力不断提高。师资水平的提高,需要我们不断的跟随企业需求,同时对学生进行适应企业发展需求能力的培养。在以后的教学中,教师要不断促进生物化学创新思维教学的新思路、新方法的实践,为培养更多高素质高技能人才而努力奋斗。
2课程设置依据
课程是培养食品专业技术领域职业素质和基本职业能力的专业核心课程,对食品职业综合能力的培养起重要支撑作用。课程以食品的基本成分知识为主线,以食品加工过程常见的生化变化为引伸,以各种类型的食品特性为拓展组建教学模块。对食品基本组成、特性及其变化等食品基础知识的介绍为本课程设计的主要依据。课程设计充分体现专业性、实践性和开放性,紧贴食品专业技术领域职业岗位(群)任职要求,坚持专业理论和生产实践相结合,理论知识与日常生活应用相结合。课程充分利用校内外实习实训基地安排学生实践技能训练,将不同类别食品作为单元项目设计教学,在了解各类食品原料组成基础上,以典型产品的加工特性为主要实践训练项目,结合企业真实工作任务、顶岗实习等的反复训练,使学生熟练掌握食品成分的定性测定技术、离心沉淀技术、层析分离技术等各种基本职业技能。改革传统的以理论考核为主的考核方式,注重过程考核、技能考核、形成性考核,根据学生任务完成、项目实施、实践完成情况以及职业素养等方面来综合评定学生成绩。
3明确课程目标
3.1知识目标
(1)要求学生掌握食品营养成分(蛋白质、糖类、脂肪、维生素、水分、矿物质)的分类、化学性质及其在加工贮藏过程中的变化;(2)掌握酶相关知识;(3)掌握食品中呈色物质、呈香物质和呈味物质的组成和性质;(4)掌握食品添加剂和嫌忌成分的化学组成和性质;(5)掌握食品中的其它功能成分的组成、性质。
3.2能力目标
掌握实验室的规范化操作技能;了解食品组成物质的重要化学反应,并掌握各种食品成分的含量测定和化学变化以及功能性质的测定方法。
3.3素质目标
(1)培养学生良好的学习习惯与独立思考的能力;(2)培养学生从实际出发分析问题和解决问题的能力;(3)培养学生互助合作的团队精神与创新精神;(4)培养学生严谨求实的科学态度;(4)培养学生爱岗敬业的职业素养。
4确定课程内容结构
课程教学内容的选取以“必须、够用、能发展”为原则,强调理论在实际工作中的应用,突出专业理论在生产实践中的直效性。理论与实践同比,内容结构与学时分配见表1。
5选用合适教材
依据培养目标,按照课程标准要求,选用我院教师主编的江苏省高等教育精品教材食品生物化学,该教材章节编排合理,内容新颖,信息量适度[2],由于食品生物化学是理论性和实践性很强的课程,而科技发展及教学改革新的成果不断涌现,课程团队在教学过程中,对理论和实验教学的内容及时进行更新、调整,自编了新的校本教材,经过一段时间的试用,形成了理实一体的食品生物化学新教材,目前已由大连理工大学出版社正式出版。
6改革教学方法与手段
现代职业教育教学应该根据人的学习和认知规律,以学生为中心,重视学生独立思考自主学习能力的培养,以训练学生的专业能力、社会能力和方法能力为目标,学的不单是知识,更是一种学习方法,针对不同的教学内容,充分发掘适合学生学习方式的教学方法,灵活运用任务驱动教学法、案例教学法、PBL教学法、角色扮演法、启发式教学法等多种教学方法,注重运用现代信息技术,改革以往的老师一个优盘、一个屏幕、一支粉笔、一块黑板满堂灌,学生课堂记笔记、考前背笔记、考完全忘记的教学现状,把理论和实践相结合作为一个整体传授,灵活运用各种教学方法以达到适应学生学习的目的。教学的核心是“学”,而不是“教”,能力是练出来的,而不是教出来的,在课堂上,老师的角色不再是一个知识的讲说者,而是一个组织者、引导者、咨询师,教师不代替学生思考。通过课程设计和课堂教学计划,引导学生积极主动、独立自主的学习,老师相信学生的能力和潜力,调动学生参与到课堂教学的过程中来,帮助学生热爱自己所学的内容是每位老师要做的事情,犯错也是一种很好的学习提高方法。教学过程中时刻注意学生的课堂学习状态和效果(精神状态、参与度、理解的准确性),并做好记录,给学生布置任务,让其自主学习并完成任务,事后给与评价、分析和指导。比起传统的老师在台上讲学生在下面听的教学方法,其教学质量和效果有了很大的提高。这些方法的应用不但起到了传授知识的作用,并且极大程度的培养了学生的学习能力、表达能力、沟通能力、协调能力、组织能力、团队合作精神。对于学生的综合能力的养成提供了重要的机会和环境。
7改革考核评价体系
课程的考核方式由传统重结果考核向重过程考核转变,加强实践性技能的考核,采用过程评价和综合评价相结合的方法,实施评价主体的多元化[3],学生总评成绩由平时考核30%、实验项目考核40%、理论考核30%组成。期末试卷从试卷库中在考前随机抽取,这样就避免了教师有针对性的复习,学生有针对性的学习。教师在上课之前提前告知学生考核办法,以督促调动学生学习的积极性和主动性。
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)05-0162-02
一、前言
生物工程专业是培养掌握生物学(微生物学、分子生物学和细胞学等)及其产业化的基础科学理论、基本技能、工艺生产过程和工程设计等知识,能在生命科学领域从事工程设计、生产管理和新工艺、新技术、新产品研究开发的工程技术人才[1,2]。分子生物学是生物工程专业的核心基础课程之一,是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构、功能和特点,并从分子水平上阐述蛋白质和核酸的相互作用关系及其基因表达调控机理的学科[3]。分子生物学课程内容微观、抽象、信息量大。传统教学方法[4]相对枯燥、封闭,学生分析、解决问题能力、创新能力、学习能力等素质得不到良好培养,所以有必要从分子生物学课程的特点出发,进行教学改革,提高教学质量。
问题导向教学是一种基于“问题”的教学方法,它由美国神经病学教授Barrows在麦克马斯特大学首创。它的显著特征是把“问题”引入到教学过程中,通过问题所发挥的作用促进教学活动,达到提高教学质量的目的[5]。教师根据课程内容和教学大纲,归纳提炼知识点、创设问题、构建问题氛围,学生以解决问题为驱动力,通过解决问题实现分析问题、解决问题、创新能力、学习能力等素质的综合培养。课堂教学成为教师和学生的互动过程,具有开放性、创意性和趣味性。问题导向教学方法已在多种专业的不同课程教学中进行探索和实践,取得良好教学效果。
笔者所在南阳理工学院(以下简称“我校”)担任生物工程专业教师,根据课程特点,总结了在实践问题导向教学过程中需要强调三个关键点:
二、创设有效问题
问题(problem)是指在给定状态与目标状态之间存在一些疑难和障碍,需要解决疑难和克服障碍的任务情境。根据问题在学生学习过程中所起的作用,一般将问题分为三类[6]:(1)背景性问题。学生学习新知之前,提供相应的预备知识问题。(2)中心认知问题。为实现教学目标,引导学生达到学习目的,理解和掌握所学知识和技能的过程中提供的需要解决的问题。(3)巩固性问题。将已获得的知识和技能迁移到新情境中需要练习的问题,引导学生运用已学知识发现、分析和解决未知问题,问题的答案具有一定的开放性。
(一)创设背景性问题
分子生物学教学内容偏重于基因的分子生物学,重点讲授内容是基因的结构和功能、复制、转录等过程,以及这些过程中相关蛋白质和酶的结构和功能,部分教学内容与生物化学课程内容有重复,如DNA结构、DNA复制、遗传密码、原核生物RNA的转录和加工等,因此,在分子生物学课堂讲授的前期,创设一定量的背景性问题,如“中心法则的内容是什么”、“示意图方式解释核酸的化学组成和共价结构”、“操纵子模型是不是由Waston和Crick共同提出”、“DNA半不连续复制和半保留复制的特点”、“基因突变的定义和类型”和“什么是tRNA,rRNA和mRNA”等。设计选择、判断和简答三种题型,通过背景性问题的提出、分析和解释,提高学生学习的主动性和积极性。
(二)创设中心认知问题
从课程内容中归纳、提炼知识点创设形成中心认知问题,如“如何保证DNA复制精确性”、“原核生物和真核生物蛋白质的翻译有什么不同”和“聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCP-DGGE)的工作原理和步骤”等。问题设计成选择、判断和简答三种题型,穿插于课堂教学,通过中心认知问题的提出、分析和解释,引导学生主动探索获得解决问题的成就感。
(三)创设巩固性问题
我校生物工程专业注重建设和发展发酵工程、生物制药、生物能源三个专业方向,其中以研究工业微生物为基础的发酵工程专业方向是重点。在分子生物学课程教学的后期,创设巩固性问题如“传统发酵食品白酒的微生物群落结构分析”、“酿酒酵母发酵五碳糖的分子技术研究”、“生物素亚适量调控谷氨酸分泌的分子机制”和“设计分子生物学技术手段实现高强度、高产发酵”等。通过文献查阅、分组讨论、学生汇报和教师评价四个阶段完成巩固性问题的分析和解答,问题的答案具有开放性和综合性,学生通过查阅、分析、讨论和解决这些问题,不仅理解和掌握课程的理论知识,熟悉课程内容在某一领域的研究前沿,还体验到运用知识来解决问题,获得了知识应用的经验,在遇到新的问题情境时就能较灵活地迁移和应用知识和经验解决问题。
三、灵活运用CAI课件
分子生物学课程内容繁杂,抽象微观,且学科发展迅速、前沿性强。在讲授课程内容时,采用板书、挂图等教学手段,学生无法很好地理解和接受。计算机辅助教学(Computer Assisted Instruction,CAI)是指以计算机为主要媒介进行教学,CAI课件用文字、图像、声音、动画、视频等多媒体数据通过计算机处理和控制来输出信息,相比较于板书、挂图等教学手段,具有显著优势:(1)生动性强。CAI课件教学将抽象、微观、复杂的生理生化过程,如蛋白质的生物合成、聚合酶链式反应、基因重组等用具体的图形或Flas表现出来,学生会更加容易理解和掌握知识。(2)移植性好。CAI课件可以拷贝复制给学生,供学生复习使用,让学生集中注意力听课、思考和回答问题,便于教师和学生互动。(3)集成性高。CAI课件具有节奏快、画面多、表现力强等特点,在有限的学时内让学生获取更多的知识,显著增加课堂容量。
目前,CAI课件多使用Powerpoint电子课件,在具有上述优点的同时,存在交互性不强等缺点,导致CAI课件难以与问题导向教学法结合使用。Authorware是Macromedia公司推出一款易学、方便和功能强的多媒体制作软件,利用流程线和图标就可以将文字、声音、图形和动画等多媒体数据集成在一起,制作出需要编程语言才能实现的功能和效果[7]。另外,Authorware的强大的交互功能能够帮助教师制作习题库中所需的各种题型,并将问题穿插其间,非常适用!笔者在分子生物学理论课程的讲授过程中,基于Authorware 7.0软件制作并实践了CAI课件和习题库。尤其是习题库的建设和使用,充分利用了该软件的交互功能,同时设置问题的题型多样化,取得良好的教学效果。学生普遍反映利用Authorware 7.0软件制作的习题库,对知识理解的更加深入和透彻,真正实现了寓教于乐。
四、提高教师科研水平
分子生物学发展迅速,教师需要大量阅读国内外文献,不断提高科研水平。首先,可利用分子生物学的新技术、新知识拓展知识层面。其次,将科研中试验现象、以及成功或失败的心得体会介绍给学生,调动学生的主动性和积极性。最后深入科研第一线利用实例创设具有真实性和挑战性的巩固性问题,评价总结学生问题答案时,言之有物,生动有趣。如在分子生物学理论课程教学的后期,笔者创设巩固性问题“发酵食品白酒的微生物群落结构分析”,在学生查阅文献、分组讨论和汇报的基础,首先结合自身研究课题和经历,包括纤维素降解菌的分离和16S rRNA分子鉴定,PCR-DGGE分析纤维素降解复合菌系、活性污泥的高通量测序研究,白酒微生物(酒曲、酒醅和窖泥)的高通量测序研究,归纳总结环境微生物群落结构分析的研究进展,从常规平板培养、PCR-DGGE等常用技术介绍到最新的高通量测序技术,如Rocher 454、Illumina Miseq等。其次,总结白酒微生物的研究现状及存在问题,对学生汇报内容进行总结和点评。通过科研实例和经验讲授领域内的技术和前沿,学生遇类似情境,很容易知识迁移和应用。
五、结语
分子生物学是生物工程专业的核心基础课程!然而,分子生物学课程内容的特点是微观、抽象、信息量大和更新快,导致传统教学方法难以在有限的学时内让学生理解、掌握和应用,难以提升学生综合素质。而问题导向教学法可以很好地解决分子生物学课程教学中出现的问题,其中创设有效问题、灵活运用CAI课件和提高教师科研水平是成功实践问题导向教学法的三个关键点,实践结果为推广和深化问题导向教学法,推进分子生物学理论课程的教学改革,进一步提高教学质量提供参考。
参考文献:
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[2]薛刚,刘凤霞,罗建成,等.分子生物学课程教学改革的思考[J].科技创新导报,2011,(3):177-178.
[3]赵亚华.分子生物学教程,第三版M.北京:科学出版社,2011.
[4]邹丽玲,李志宏.关于传统与现代教学方法的思考[J].中国高教研究,2009,(10):90-91.
2创新课程理念,设计教学思路
课程理念是教学的先导。笔者以临床工作项目为导向,调整生物化学课程教学内容,做到理论知识“够用、实用、适度”为准,理论与实践结合,加大实践教学力度,强化职业能力,力争培养高素质应用型人才。在课程设计思路中,突出生化教学的重点、难点,采用相应的教学方法开展教学,加大理论知识与实践的联系,突出知识的应用性、实用性。
3构建知识模块,优化教学内容
3.1理论教学
生物化学课程内容繁多,不仅分子大、结构复杂,且物质代谢途径多,涉及酶的种类多、调节复杂等。为了让学生能够理解和接受,笔者将教学内容分为生物的分子基础、物质代谢、基因信息传递及基因工程、机能生物化学等四个模块,进行模块化教学。授课中,遵循学习的一般规律,先进行静态教学,再进行动态教学,即先学习生物的分子基础,让学生认识生物体内物质的组成、结构和功能(静态),然后再学习物质代谢过程(动态),做到循序渐进。明确课程的重点,在理解生物大分子的结构和功能基础上掌握糖类、脂类、蛋白质这三大物质代谢各途径的关键酶和生理意义,能从分子的角度分析常见病的发病机理、从营养学的角度提出一些饮食调节的合理化意见和建议。对于如何将抽象的概念和繁多的代谢过程传输给学生、让他们建立生命化学的物质系统观等是教学的难点,笔者采用以下办法进行解决:①化繁为简:基础内容精讲,前沿内容略讲,并在内容上做好生物化学课程与后继专业课程的衔接。②理论联系实际:最大限度地引用生活案例和临床案例分析生化知识点,拉近书本知识与临床、与生活现象的距离,充分体现生物化学知识的实用性,加深学生对知识的理解、掌握和运用,在运用中掌握知识。③抽象内容形象化:通过互联网或自制课件等方法充分搜集教学素材,采用现代化多媒体教学手段,运用图、文、形、音的优势,使抽象的内容形象化、难理解的内容简单化。
3.2实践教学
生化实践教学中首先要培养学生的基本实验技能,其次要培养学生的综合性实验操作能力。临床医学专业的生物化学实验有16学时,分8次实验授课,每次2学时。实验分为基础实验和综合技能实验两部分。其中基础实验项目有蛋白质的变性与沉淀、酶学实验、肝糖原的提取与鉴定等,这些实验是对生物化学基本原理的验证性实验,在实验中巩固理论知识。综合性实验有生物化学实验基本操作技能(包括吸量管、加样枪的使用,分光光度计的使用)、醋酸纤维薄膜电泳分离血浆蛋白、血糖的测定、血脂的测定、谷丙转氨酶的测定等等。通过综合性实验将生化基础知识串联起来,培养学生基本操作的相互衔接,锻炼综合操作技能,提高学生分析问题、解决问题的能力,并能对生化化验单做出基本的评价,体现学生对生化知识的应用能力。
4采用多种教学方法,完善教学手段
4.1案例教学法
生物化学教学的主要目的之一是运用生物化学的基本理论,从分子角度解释常见疾病的发病机理,因此在教学中选择、引用适当的案例导出生化知识点,加以分析,使学生既学到基本知识又明白知识的应用[1]。比如,在相应章节设计的典型案例:高血糖患者后期将导致酮血症、肝性脑昏迷的症状、磺胺类药物治疗敏感性细菌感冒的机理、蛋白质分子结构的变化引起的分子病、胆色素代谢异常引起的黄疸(分为溶血性黄疸、肝细胞性黄疸、阻塞性黄疸)、无机盐代谢异常引起的酸碱失衡等等。实践证明,案例式教学法具有以下突出优点:①理论联系实际,启发学生思考。用抽象的生物化学原理解释临床常见病的具体现象,启发学生勤于思考问题,深入理解生化理论,并将理论知识加以应用,做到活学活用。②激发学习的积极性。充分利用附属医院的病案,不断创新学科背景资源,激发学生就死扶伤、追求医学知识的斗志。③教师关心大众健康的忧患意识无形中传授给学生,引导学生发现问题,寻找解决问题的办法,培养学生探索的精神。由此,案例式教学不仅能提高教学质量,还通过老师科学严谨求实的态度潜移默化地影响学生。
4.2以问题为中心的教学方法
在生物化学教学中以病例为先导,以问题为中心,以学生为主体,以教师为主导进行启发式教学,重点培养学生的能力。以问题为中心的教学是从一个需要解决的问题开始学习,学生在一个真实的情境中对驱动问题展开探究,解决问题的过程类似学科专家的研究过程。学生在探究过程中学习及应用学科思想来解决问题,从而学习隐含在问题背后的科学知识,形成解决问题的技能和自主学习的能力,让呆板孤立的知识点化作整体知识链,触类旁通,突出了“课堂是灵魂,学生是主体,教师是关键”的教学理念[2]。
4.3讲授法教学
从学情来看,专科临床医学专业的学生中有一半在高中阶段是文科生,基础化学、生物学知识薄弱,虽然在生物化学课程开课的前期也学了一些无机化学和有机化学的知识,但化学知识依然不够扎实,对生物化学课程的学习还是有一定的难度,比如,在学习生物分子的组成、结构中,不仅需要一定的化学基础知识,还要有一定的空间想象能力,把微观的结构宏观化理解和接受。在这些新的复杂的内容学习中,通过教师的讲解、分析、描述、设疑、解疑等教学语言,短时间内使学生获得大量的生物化学系统科学知识。教师在讲授法教学中进行传授知识、培养能力、思想教育,充分发挥教师的主导作用,并且能通过说明目的、激发兴趣、教会方法、启发自觉学习等以调动学生的积极性。讲授法还能反映出教师的知识水平、教学能力、人格修养、对学生的态度等,这些又对学生的成长和发展起着不可估量的作用。
2课程群优化建设措施
课程群建设是课程组合知识体系的重组,同时也是对教学大纲和教学计划的再设计,课程群的建设离不开精品课程建设和优秀师资的培养。
2.1理论课程的整合
“生物科学专业基础课程群”教学团队主讲教师经过多年的教学实践和沟通,在各门课程互通有无的基础上,整体优化教学内容,避免交叉性内容的重复。对于在前序课程中已经出现的交叉内容,主讲教师通过适度引导方式,引导学生巩固和复习,重点强化交叉知识在新课程中的运用和扩展。这样既克服了学生的厌学情绪,又强化了对知识的运用,激发了学生的学习兴趣,提高了教学效果。生物化学是生物科学专业学生的主要专业基础课,不但内容多,而且难度大,且与分子生物学的有些内容高度重复。因此,有必要对教学内容进行整合和优化。生物大分子中糖类、脂类、蛋白质和核酸等物质的结构、功能及代谢等内容在生物化学课中讲授,而复制、转录、蛋白质翻译和基因表达调控等在分子生物学中讲授。生物化学中涉及的光合磷酸化的内容则在植物生理学中重点讲述。教学内容的重组可以避免课程内容交叉、重复,使知识的系统性、连贯性增强,缩短了相应课程的理论教学学时,保证了在压缩学时的情况下,有效地提高教学效果和效率。
2.2实验课程的整合
实验课程的整合主要体现在《生物化学》、《植物生理学》和《分子生物学》的实验教学中,为了整合学院实验教学资源,最大限度地利用现有的实验教学资源,每学期以实验内容论证的方式,优化整合课程群中实验教学内容。例如,把生物化学的酶学实验和植物生理学中的植物抗逆性实验整合在一起开设,既使学生掌握了酶的分离纯化、活性鉴定的方法,也开拓了学生的眼界,增强了学生对酶活性测定在实践中应用的理解,同时节约了资源。在生物化学实验中强调蛋白质的分离、纯化的鉴定,而把核酸提取和检测与分子生物学的相关内容整合在一起,这样既避免了实验经费的浪费,也大大增加了实验项目的数目。在植物学实验中开设显微镜使用方法课程,而在动物学实验中不再设计显微镜使用方法的课时。在动植物野外实习中,将动物学实习和植物学实习结合在一起。同时,在实验教学中采取“4+3+3”的内容设置,即基础性实验占40%,让学生掌握一些基本实验仪器的使用和基础理论知识的验证,综合设计性实验和创新性实验各占30%。综合设计性实验是在掌握基本实验技能的基础上,自行设计实验方案,并检验方案的正确性与合理性;创新性实验是对从未做过或还未完成的科学研究进行的探索性实验,结合学院教师的科研课题进行。通过3种承载不同教学目的实验的开设,巩固理论知识,初步使学生建立设计实验方案的思维方式,熟悉各类实验室仪器设备的使用方法,提高实验技能技巧,掌握获得实验数据的手段和方法,使学生学会实验数据的处理方法,培养学生的综合素质和创新能力。
2.3教学队伍建设
师资队伍建设是课程建设的主要内容之一,以课程群为载体建设教学团队,可以使团队成员更好地进行教学技能的沟通、课程内容的整合以及课程结构体系的把握。根据课程特点,结合教师专业学科背景及教学经历,遵循“老中青”结合及“以老带新,以老带青”的原则,鼓励年轻教师以主讲教师助教身份听课、批阅作业熟悉教学工作。其次,鼓励年轻教师通过访学及攻读博士学位的方式深造,聘请学术带头人和学术水平较高的客座教授,引领教师整体教学、科研素质提高。经过几年的师资队伍建设,生物科学专业基础课程群形成了由教授、博士、教学骨干组成的一流的师资队伍。
2.4改革教学方法和教学手段
在课程群建设中,在教学方法和手段上进行了多方面的探索和改革,在各门课程讲授基本理论的同时注重向学生传授科学的学习方法,培养学生把握学科的思维方式和研究方法,如在生物化学糖酵解内容讲述过程中,首先将糖酵解途径的研究历程展现给学生,在这一过程中,使学生了解了生物科学研究的基本方法,同时培养了学生的研究思维,更培养了学生对科学研究的兴趣。随着计算机的应用,多媒体教学在当代教学中正发挥着越来越重要的作用。通过PPT和动画的应用,将难理解的、枯燥的内容通过精美图片、动画短片生动地展现出来,从而使枯燥乏味的课堂内容变成生动有趣的探索过程,有效提高了学生的学习兴趣。如在植物学教学中,将历年野外实习中拍摄的植物图片制作成课件,使理论内容的讲解更生动。在利用多媒体教学的同时,也积极运用传统的板书教学,如在生物化学教学中,将三羧酸循环的内容设计为传统的板书教学,强化了学生对这部分内容中物质结构变化的理解。此外,课程群的所有课程在开课前将所有信息,如教学大纲、教学方案、实验计划、实验课件、理论教学课件等上传到德州学院网络教学平台,有助于学生根据教学进度自觉地进行预习、复习。
2.实验教学依附于理论教学。目前,在生物化学教学中,大部分还是先理论后实验的教学模式,这样突出了教师的主导地位,却忽视了学生的主体作用。以教学计划为指导,以教学大纲为依据,以课堂教学为阵地,重视系统理论知识的传授,实验教学依附于理论教学,验证性实验较多,综合性、设计性、研究性实验较少。每个实验都是统一的实验指导,统一的目的要求,统一的操作方法。这种模式使学生处于被动的地位,实验的效果不好,不能较好地培养学生的动手能力。
3.课堂教学形式较为单一。目前生物化学的课堂教学多采用多媒体教学,可一定程度地增大教学信息量,丰富教学手段,拓宽学生的知识面,适合大学课程的教学。但课堂形式还是采用老师从头讲到尾,学生盲目做笔记,不利于学生观察力、注意力和思维想象力的培养。
4.考核方式不能全面地反映学生掌握知识的程度。目前生物化学课程的最终学业成绩一般包括期末考试成绩(70%)和平时成绩(30%)。平时成绩包括考勤、期中测试、平时作业等内容;期末的考核方式以闭卷考试为主,强调基本理论和基本知识的掌握程度,死记硬背的东西太多,不能全面地反映学生掌握知识的程度更无法检测学生分析问题和解决问题的能力。而且生物化学学科在不断进步,新知识、新概念越来越多,教材越来越厚,难点越来越多,学生投入的时间和产出的成绩往往不匹配。这样就导致学生上课时不去思考,只能死记硬背,就谈不上能力和思维的培养了。
二、生物化学教学改革的几点设想
1.教学内容的改革。教学内容的改革是教学改革的核心之一,是保证教学质量的前提。我院目前有生物工程、植物科学技术和食品科学与工程三个专业,因此在生物化学的课程内容上应有选择性,即使各专业都能掌握最基本的生物化学知识,又照顾不同专业的特点。针对生物化学的一些概念和代谢过程难懂的情况,对教材内容要突出主线,浓缩理论知识,删繁就简,同时考虑专业及其后续课程的需求,尽量深入浅出地将复杂的生化反应讲解给学生。在组织教学内容时以蛋白质、核酸、脂类、糖类等生物大分子为主线,详细介绍生物大分子的结构、功能及代谢过程,突出静态生物化学和动态生物化学两部分教学内容。其他部分,比如维生素、激素等可以以学生自学为主。教师在授课时,可以以一些生物化学有关的经典小故事,或与地方经济发展密切相关的问题出发,做到各章节融会贯通,突出实用性和先进性,引导学生探索学习生物化学的兴趣,从而获得好的教学效果。
2.调整实验内容。实验教学是课程体系中的重要环节,是培养学生实践能力、创新能力和团队精神的重要部分。在实验设置上验证性实验项目,增加综合性和设计性实验项目,锻炼学生的创新能力和综合素质。在实验课内容调整中,总体思路是注重基本技能及基本知识的实用性,重视研究性与先进性,突出学生能力培养。具体内容以实验项目为载体,构建“基本型、综合型、创新型”三层次实验项目,形成由低到高、由单项到综合、由接受知识到形成综合能力的逐层提高的实验课程层次化体系,着力强化学生的实践动手能力和创新能力;同时,结合专业特点和人才培养要求,分类制订实践教学标准,增加实践教学比重,增设科研创新型实验内容,拓宽学生实践能力、创新精神的培养途径。课外开放生物化学实验室,在老师指导下,学生自己查阅文献,设计实验方案,开展实验,分析实验结果,撰写研究报告,满足学生自我设计、自己动手的实验需要。
3.课堂教学形式多样化。教学内容、教学对象、教学环境以及教师素质的不同,要求教学形式必须多样化。一是改进传统讲授法,对传统讲授法的态度和做法应该是扬长避短。在生物化学课堂教学中,要以调动学生的主观能动性为目的,使学生从被动学习转变成主动学习状态;二是在传统讲授法基础上,针对不同的教学内容合理使用不同的教学形式。如讲解物质的新陈代谢时,可从学生熟悉的糖尿病、高脂血症、肝性脑病等临床疾病入手,采取案例分析讨论形式,消除学生学习物质代谢反应的心理恐惧感;讲解遗传信息传递时,可采用影音动画形式,将抽象问题进行具体化;讲解生物分子的结构与功能时,可采取列表归纳的形式,将各种生物分子之间的联系与区别归纳总结,便于学生掌握。三是课后对讲解的内容进行补充学习,主要采取问题探究的形式。在讲解部分内容后,老师可布置一些问题,要求学生组成小组后查阅文献并进行问题探究讨论,可使学生通过合作学习,小组成员互相启发、互相帮助,达到共同提高的目的。如学习蛋白质的结构与功能后,可布置问题“鸡蛋煮熟吃和生吃,那个更有营养?”,要求学生分查阅资料后讨论,将讨论结果在下次课时与全班学生分享,老师进行点评。这样既加强了学生之间的交流,也拉近了老师与学生之间的距离,并把两者有机地贯穿起来,使信息交流呈纵横交错的立体结构。通过调整生物化学课堂教学形式的多样化,使学生的思维在学习过程中始终处于主动、积极、活跃的状态,充分调动学生的各种感官参与教学活动,提高学习效率。
4.优化考核方式。根据地方院校创新人才培养的需求,我们对生物化学课程的考核方式进行了一些优化,主要在于考察学生的分析问题、解决问题、改革创新的能力,将课程考核方式由传统的单一闭卷考试转变为文献阅读、实践操作和闭卷考试相结合的方式。培养创新意识的第一步是阅读文献,只有在阅读文献中才能体会到如何利用基本理论解决问题,然后再提出新的理论。在生物化学课程的教学过程中,对于处于不同学习阶段的学生来讲,文献阅读的要求不同,应由浅入深地培养学生的阅读文献能力和理解科研的设计过程。当学生刚接触生物化学时,教师可带领学生阅读并讲解较早的相关综述,比较浅显,能够给学生由浅入深的宏观印象;当生物大分子结构与功能部分授课结束后,建议学生阅读一些近些年的研究论文,重点分析作者采用的方法手段是如何支持他得出相应结论的;当物质代谢部分的授课结束之后,可给学生一个选题,比如葡萄糖转运与糖尿病、脂代谢与高脂血症等,让学生自行查阅资料,进行自由提问讨论,教师根据讲解的程度和回答问题的程度进行评价。实践操作考核目前已经在许多院校重视起来了。它主要是考核学生在遇到问题时的处理方式和效果,能反映学生实际操作、沟通协调、团队合作能力。地方性本科院校生物化学实验课上的技能考核,可作为重中之重。通过考核,可促进学生认真做实验,在实验的过程中不断地锻炼自身技能能力和严谨的科学态度。
1.单一的课堂教学方式是当前高中生物教学的主要瓶颈。
新课程改革的核心在于教学理念的革新。遗憾的是,有些中学教师要么观念陈旧,难以转变,要么知识受限,不能创新。这直接导致新课程改革流于浮浅。有些高中生物教师使用的教学方法还比较单一,在课堂教学过程中仍然采用教师讲、学生听的讲授法这种满堂灌的教学方式。这种单一的教学方式不适应新课程改革下高中生物教学的需要,不利于高中生物教学水平的提高。
2.除了单一的教学方式,单纯追求活跃的课堂气氛也影响了课堂教学应有的实效性,在一定程度上阻碍了高中生物教学的有效开展。
我们应充分意识到课堂气氛对激发学生学习兴趣、促进学生学习有积极作用,但是如果这种追求变成了唯一目的,往往容易舍本逐末,反而降低了课堂教学效率。
3.学生的主体地位没有引起足够的重视。
此次课程改革的一个显著的特征就是把本来应该属于学生的主体地位还给学生。当然,这么做的目的不仅仅是为了改变教学方式方法,也是为了学生的全面发展。然而,在实际的课堂教学中,教师仍然不习惯把课堂还给学生,或者说,仍然不懂得如何把课堂还给学生。这说明一个重要的问题,要把课堂还给学生,教师就要更加认真地备课,在课堂上还要能随机应变。不仅如此,教师还要具有更广博的知识,以应对以学生为主体的课堂可能出现的各种情况。学生在学习中只有经历“做”的过程,才能深刻理解所学知识。因此,教师在教学中一定要重视学生的主体地位,把课堂还给学生,促进学生全面发展。
二、新课程理念下的生物教学探索
1.营造轻松的课堂氛围。
在高中生物教学中,教师应该营造轻松的课堂氛围,要注重发挥学生的主体作用,激发学生的学习兴趣,充分调动学生学习生物的积极性,让学生在轻松的课堂氛围中快乐地学习生物知识。
2.尝试使用比喻教学法。
高中生物教材中有一些难以理解的比较抽象的概念、原理、术语等。为了便于学生理解和把握,我们可以恰当地使用比喻教学法,把抽象的知识用形象生动的事物再现出来,使知识更有趣味。使用比喻教学法,可以激发学生的学习兴趣,调动学生的学习积极性,加深学生对知识的印象,使学生学得更加轻松,记忆更加深刻。教师要注重联系实际生活,通过观察联想,运用比喻教学法把生活中的直观结构和生物课程中的微观结构联系起来,帮助学生理解生物学的基本知识和原理,化难为易。值得注意的是,教师要尽可能运用恰当新颖的比喻,语言要生动形象,以增强课堂教学效果。
3.大力开展探究式教学。
在传统的课堂教学中,教师往往是把知识原原本本地传授给学生,教师成了传声筒。这样的课堂显然不能满足时代的要求和学生发展的需要,所以新课程改革背景下的生物教学应采用探究式的教学方式,让学生在课堂上自主探究,在小组成员的合作下开动脑筋,主导自己学习的过程,从而以学习主体的身份获得知识。然而,在此过程中,获得知识并不是唯一目的,教师还要让学生学会进行科学研究的方法,提高合作能力,并积极培养学生对生物科学的兴趣。教师要设置有意义的问题,培养学生的探究兴趣。此外,在开展探究式教学过程中,教师要给学生自由,让学生自主探究,教师只需要适当引导即可,没有必要做过多的干涉。这样,学生在教师的引导下,搜集资料,利用所学到的知识,找到解决问题的方法。