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，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)注科研最新動向，激發(fā)學(xué)生對生命科學(xué)類熱點問題的興趣；通過四個結(jié)合和四個注意事項指導(dǎo)學(xué)生閱讀文獻，提高學(xué)生對科技文獻的認(rèn)知能力；指導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)文獻的基礎(chǔ)上，從關(guān)注的專業(yè)熱點中確定科研選題，然后運用他人的高水平的科研方法設(shè)計可行性方案。
關(guān)鍵詞：科研選題；生命科學(xué)；熱點；文獻調(diào)研；設(shè)計方案
進入21世紀(jì)以來，生命科學(xué)延續(xù)了自上個世紀(jì)中葉以來的迅猛發(fā)展勢頭。近年來，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，越來越受到人們的關(guān)注。以我國為例，在本世紀(jì)初，國家自然科學(xué)基金委員會（NSFC）重點項目和面上項目中，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)面反映了我國對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)實踐中，根據(jù)專業(yè)特點、大三學(xué)生的知識掌握及能力具備的實際情況，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)生對生命科學(xué)熱點的興趣，引導(dǎo)學(xué)生把握專業(yè)熱點的視角，訓(xùn)練學(xué)生篩選高質(zhì)量文獻的技能，培養(yǎng)學(xué)生理解高質(zhì)量文獻精髓的能力，指導(dǎo)學(xué)生初步學(xué)會在學(xué)習(xí)借鑒的基礎(chǔ)上，從關(guān)注的專業(yè)熱點中確定科研選題，將他人的高水平的科研方法初步運用到自己的實驗設(shè)計中。實踐證明，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性，為學(xué)生今后從事科學(xué)研究打下理論和實踐基礎(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)對象為生物技術(shù)專業(yè)三年級本科生，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，對科研有濃厚興趣。課程前期積極引導(dǎo)學(xué)生討論生命科學(xué)的熱點問題。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，每個關(guān)鍵詞可引入相應(yīng)研究方向的前沿?zé)狳c。學(xué)生根據(jù)個人的研究興趣，4人分為一個小組，在教師的指導(dǎo)下查閱相關(guān)中、英文文獻，以小組討論和課堂匯報的形式確定選題內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計方案，最后教師結(jié)合自己的科研課題，組織學(xué)生進入課題實驗室、動手實踐，大致內(nèi)容如圖1所示。
2教學(xué)實踐
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，結(jié)合筆者留學(xué)英國時參與的開放型課堂的經(jīng)歷，以學(xué)生發(fā)展為本，通過傳播媒體、生活實際、社會熱點等不同渠道，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)的社會熱點與社會問題在課堂教學(xué)中，首先強調(diào)了生命學(xué)科不僅與生活實際有著廣泛聯(lián)系，還與許多社會事件、社會問題密切相關(guān)，如：在我國及世界范圍內(nèi)，老齡化的加劇帶來的健康問題，其中以中樞神經(jīng)系統(tǒng)類為主的疾病將在今后很長的時期內(nèi)成為困擾各國的一個社會問題，也是生命科學(xué)面臨的一個難題[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)知識探討其潛在的機制，進一步激發(fā)學(xué)生的求知欲和好奇心。再如：癌癥已經(jīng)成了當(dāng)今社會危害人類身體健康的嚴(yán)重疾病，自1997年以來，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)為一種針對癌癥的高效療法。介紹目前存在的諸多爭議，包括高昂的治療價格及潛在的排斥性，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)個人興趣分成4個小組，選擇本小組的熱點問題：分別為癌癥（Can-cer）、中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾�。–NSDisease）、藥物運輸（DrugDelivery）和免疫療法（ImmunoTherapy），讓學(xué)生參與開放性討論。比如，在問題為“癌癥”的小組內(nèi)，教師會提出以下問題：（1）癌癥的成因及其社會危害性；（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)和查閱文獻的情況下，學(xué)生對問題了解的深度有限，具體表現(xiàn)為對分子和細(xì)胞機制的'概念不清楚，對前沿知識了解偏少等。通過開放型討論，使學(xué)生認(rèn)識到自己對生命科學(xué)熱點問題的理解膚淺、掌握的信息滯后等不足，從而激發(fā)學(xué)生對該領(lǐng)域的好奇心和求知欲，為以后的文獻查閱打下主觀基礎(chǔ)。2.1.2參與科技講座，激發(fā)對前沿科學(xué)的興趣學(xué)術(shù)前沿講座是高校教育中一項人才培養(yǎng)新途徑，在幫助學(xué)生了解所在學(xué)科的前沿知識、掌握研究方法、樹立跨學(xué)科意識等方面具有積極的促進作用。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，掌握最新的研究動態(tài)。聘請國、內(nèi)外專家，創(chuàng)造機會使學(xué)生能夠近距離地與專家進行學(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)報告，在報告中，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行腫瘤的核磁成像和熒光成像，對這些書本上接觸不到的前沿知識表現(xiàn)了濃厚的興趣。在報告會結(jié)束后，安排了該班學(xué)生與KajsaUvdal教授單獨進行了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劃）。李自玉、耿前等同學(xué)用英語向Kajsa教授提問了一系列關(guān)于“功能性納米顆粒性質(zhì)”的問題；另外，還提出了“如何規(guī)劃未來的學(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，了解到書本上沒有的知識，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)們對前沿學(xué)科的興趣，更有本班數(shù)名同學(xué)主動與Kasja教授電子郵件聯(lián)系，請教今后前往瑞典深造的可能性，可見此次交流對學(xué)生積極性和求知欲起到的推動作用。
2.2指導(dǎo)學(xué)生閱讀前沿文獻
2.2.1文獻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)識文獻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爾文時代，從零建立科學(xué)大廈的可能性基本為零，尤其對于生命科學(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，就必須有文獻閱讀的積累。另一方面，通過文獻閱讀，可以充分了解研究熱點方向的發(fā)展歷史和前沿動態(tài)，可根據(jù)現(xiàn)有的經(jīng)費和儀器條件，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)文獻的調(diào)研。從科學(xué)基礎(chǔ)研究的特點出發(fā)，每一項基礎(chǔ)研究都應(yīng)該是創(chuàng)新的。因此，只有在文獻調(diào)研的基礎(chǔ)上，才能避免重復(fù)選題、重復(fù)研究。對于三年級本科生而言，文獻閱讀的最直接作用是模仿學(xué)習(xí)，在閱讀中仔細(xì)體會高水平論文的行文思路，既包括語言文字、句式的組織，也包括論文邏輯結(jié)構(gòu)的組織表達。此外，對于還未接觸實質(zhì)性科學(xué)研究的本科生來說，文獻閱讀可以體會如何提煉科學(xué)問題及如何解決科學(xué)問題等，在思維方式和研究方法等各個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（中、英文）文獻認(rèn)知和閱讀能力與技巧的掌握非常有限。針對這些問題，結(jié)合學(xué)生的實際情況，主要從“讀什么”和“怎么讀”兩個方面引導(dǎo)學(xué)生對科技文獻的認(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)劣的一個主要標(biāo)準(zhǔn)[4]。結(jié)合生命學(xué)科期刊的實例，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，說明在此類期刊發(fā)表論文的難度，進一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動力。在進一步介紹“讀什么”的過程中，引導(dǎo)學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)平臺（谷歌學(xué)術(shù)和百度學(xué)術(shù)）、高校圖書館數(shù)據(jù)庫（ScienceDirect、Weily等）以及文獻管理軟件（Endnote）高效地進行文獻查閱和管理。學(xué)生對此類事物均表現(xiàn)出了極大的興趣和較好的接受能力。據(jù)統(tǒng)計，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，下載并安裝了Endnote軟件進行文獻下載和管理。在教授“怎么讀”的過程中，針對本科生的英語及專業(yè)基礎(chǔ)較薄弱的特點，筆者總結(jié)了“四個結(jié)合”和“四個注意事項”�！八膫�結(jié)合”是指泛讀和精讀相結(jié)合、文獻數(shù)據(jù)庫和搜索引擎相結(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�！八膫�注意事項”是注意盡快完成從中文文獻到英文文獻的過渡，更多閱讀國際高水平的研究論文；注意精讀高影響因子的期刊論文，擴展視野的深度與廣度；注意最新文獻與實際實驗有1-2年的滯后性，及時關(guān)注最新研究進展；注意重點文獻的分類保存，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)熱點及科研文獻閱讀之后，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)熱點中確定科研選題，然后將他人的高水平的科研方法初步運用到自己的實驗設(shè)計中。在課程后半程，該班同學(xué)通過篩選和閱讀文獻，并組織課堂討論和匯報后，初步確定了自己的選題。上述16名學(xué)生分成的4個小組的同學(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)計的課題可行性方案如圖2所示。
2.4實驗室實踐
“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了教師的評估。該組同學(xué)隨后進入教師課題組進行為期4周的實驗室實踐。期間，學(xué)生掌握了臼齒類小動物的麻醉及解剖、脊椎和腦組織的摘取、利用冷凍切片機進行腦組織切片，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
本課程采取開放式教學(xué)，增加了教師與學(xué)生的互動，增進了課堂下師生之間的交流。教師結(jié)合自身優(yōu)勢，針對學(xué)生的特點，輔以小組討論，前沿講座，文獻調(diào)研等多種授課形式啟蒙本科生的科研興趣，通過選題制定方案和實驗室實踐等一系列的訓(xùn)練，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了如何通過調(diào)研文獻獨立選題和設(shè)計實驗，而且意識到了理論和實踐的差距。這些為相關(guān)創(chuàng)新性實驗及其今后的研究生學(xué)習(xí)打下一定的基礎(chǔ)，也從實踐層面證明了我們探索的教學(xué)策略是積極有效的。實踐表明，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)生對生命科學(xué)前沿課題的關(guān)注和實驗方案的設(shè)計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)理論到實驗、實踐的橋梁作用。
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