发布时间:2023-09-27 15:05:39
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实验教学对提高学生的综合素质,培养学生的创新精神与实践能力具有不可替代的作用。生命科学是一门实验性很强的学科,探索生命的本质和奥秘不仅需要生命科学与其他学科在理论上的交叉融合,更需要科学实验的互相渗透。非生物类本科生学习生命科学的基本实验技术,是培养新世纪综合性、创新型人才的重要环节。因此,生命科学学院在为全校非生物类本科生开设“基础生命科学导论”理论课的同时,还开设了1学分、32学时的实验课程。
一、实验项目的设置
作为全校非生物类本科生的公共选修实验课,我们遵循实验项目的科学性、趣味性和与实际生活的贴近性开设实验项目。依据这一原则,我们从植物生物学、动物生物学、微生物学、遗传学和生物化学不同学科中各选一个难易适中且趣味性强的实验项目,由教学经验丰富的教授或副教授任实验教师,在相应的实验室进行实验教学,实验项目如下:
绪论
实验课程组的全体教师向学生分别介绍各自实验的内容及注意事项。
实验一摇蚊幼虫唾腺多线染色体制备与分析。
实验二细菌个体形态观察及染色技术。
实验三对虾的个体发育过程及解剖。
实验四人体生理指征―血压、呼吸、脉搏和心电图的观测。
实验五植物生长物质的生理效应。
实验六蔬菜水果中维生素C的测定。
这些实验项目均与我们的日常生活密切相关。细菌分布广泛,与人类关系密切,但个体微小,如何在显微镜下看到它们呢?“细菌个体形态观察及染色技术”实验将告诉我们答案;对虾是高蛋白食品,是人们喜爱的美味佳肴,它是如何生长发育的?如何通过精细的生物解剖技术了解其器官与结构呢?我们开设了“对虾的个体发育过程及解剖”实验:血压、呼吸、脉搏和心电图是人体生理的重要指征,也是体检中重点检查的生理指标,如何用常规仪器进行检测、如何科学解释这些指标与人体健康的关系,我们开设了“人体生理指征一血压、呼吸、脉搏和心电图的观测”实验;多吃蔬菜水果有益健康,它们含有丰富的维生素C,但如何测定蔬菜水果中维生素的含量?它们当中哪一种含量更高或相对较低?,我们开设了“蔬菜水果中维生素C的测定”实验。诸如此类,学生们带着与日常生活中或自身健康密切相关的种种疑问,饶有兴趣地亲自动手做每一个实验。
二、学生基本实验技能和科学素养的培养
虽然是为非生物类本科生开设这门实验课,但在实验操作过程中,我们注重培养学生的基本实验技能和科学素养。
根据实验项目的特点,我们要求学生独立完成实验操作,重点掌握细菌、摇蚊幼虫唾腺多线染色体的制片与染色技术:微生物无菌操作技术:显微镜观察技术;动物解剖与观察技术;生理信号采集系统和传感器的使用技术;维生素C的分离提取与含量测定技术等最基本的生物实验技术。
为培养学生的基本实验技能,任课教师认真给学生做示范操作,并指导、规范学生的实验操作,解答学生的疑问。而学生做每个实验都学有目标,动手做有标准,表现出高度的积极性和严谨的科学态度。
在实验教学全过程的每个环节,教师都认真培养学生的科学素养。从严肃学生的实验课堂纪律、规范实验过程中的文明举止、调动团结协作精神、保证实验场所安全、卫生、有序、爱护仪器设备等方面专门设置了科学素养成绩,占实验总成绩的10%。
三、实验课的考核方式
实验课成绩由平时成绩和考试成绩组成,其中,平时成绩占75%,考试成绩占25%。我们将实验一至实验五的成绩作为平时成绩,实验六的成绩作为考试成绩。平时成绩中,实验基本技能、科学素养和回答教师提问等综合能力占65%,而实验预习报告、实验原始记录和对实验结果的分析和讨论等占35%。
在对《探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解作用》一课进行分析学习时,教师应当和同学一起做实验准备,然后教师再提出一些相关的问题和设置试验的任务,以便给学生的实验操作提供方向。一般情况下,学生提出的问题都有益于课堂教学的推进,教师要善于抓住这样的机会,来引导学生学习。
二、肯定学生,营造和谐的探究型课堂
在讲解光合作用与呼吸作用的有关计算这一课时,教师应当首先请同学们对光合作用发生的条件、过程、产生物进行阐述,让学生有一个大体的了解,再板书出重点:
在光的作用下,光合作用是与呼吸作用共同进行的。
在黑暗的环境下,只有呼吸作用,没有光合作用;光合作用发生条件必须在有光的环境下。
光合作用实际产氧量=实测的氧气释放量+呼吸作用消耗量
光化作用实际二氧化碳消耗量=实测的二氧化碳消耗量+呼吸作用二氧化碳释放量
光化作用葡萄糖净生产量=光化作用实际葡萄糖生产量-呼吸作用葡萄糖消耗量
要采取不一样方法来进行讲解,因为学生在平时的温习中已经对课本的内容有了大体的了解,这时候老师需要的是引导,是归纳总结,在此基础上,教师将重点进行板书,能够让学生加强印象,明确重点。
三、给学生自由的思维空间,让其自由探索
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Thinking on the Teaching Objectives and Teaching Method of Introduction to Biological Science
LI Wei YANG Yu-ling
(School of Life and Environmental Sciences, Huangshan University, Huangshan Anhui 245041,China)
【Abstract】Through setting up the Introduction to Biological Science course, the theoretical system, research hotspots, curriculum provision system, school-running characteristics, further education and employment will be introduced to freshman majored in Biological Science. The main objective of this course is to help the freshman establishing their interests and clearing the curriculums and future developing directions, which will lay a solid foundation for the future study.
【Key words】Introduction to biological science;Teaching contents;Teaching methods
0 引言
生物科学是一门以实验为基础,研究生命活动规律的科学。生物科学作为一门基础科学,同时又是生命科学(医学、农学等)以及其他交叉领域(仿生学、生物物理学等)的基石[1],已成为社会发展和科学进步的主要推动力,当前以及未来都将与人类的生存、发展息息相关[2]。
与高中阶段的生物课不同,大学阶段生物科学已作为单独开设的专业。高中生物的某个章节在大学阶段可能会成为单独设立的一门课程。因此,在进行专业课程学习前如果能够提前对入学新生进行引导,帮助他们熟悉本专业的具体情况(学习内容、继续深造的潜力、就业方向等),对学生尽快融入专业学习会具有非常积极的作用。
因此,作为开设生物科学专业的院校,正视当前生物科学专业学前教育,结合实例介绍本专业特色、未来发展趋势,通过各种形式开展生物科学新生入学学前教育,能够帮助新生为未来的学习和目标制定奠定坚实基础。生物科学专业导论课程是生物科学专业新生专业课程设置中的一个重要环节。本课程通过对生物科学专业人才培养方案待解读和分析,使学生了解未来本专业的课程设置、理论体系、研究热点、办学特色以及考研就业等相关方面的信息,树立学生对本专业课程的兴趣,为后续的相关课程学习奠定基础。
1 教学目标
使学生了解生命由来的学说,进化论发展历程;掌握本专业的研究热点与前沿问题;通过本门课程的学习,对本专业的整体(学习内容、就业、深造)情况全面把握;通过大量实例分析、经验分享等,培养学生对本专业的兴趣,为学生未来四年对本专业的学习树立信心。
2 教学内容
生物科学专业导论课程应围绕生物学的经典理论,以生命由来的学说为起点,生命科学的理论体系及研究热点为主线,具体介绍生物科学专业设置、就业方向、考研情况等,并通过英语微课、优秀毕业生经验分享等方式授课。课程共8个学时,课程内容可作安排如下:
2.1 生命的由来,进化论 (2学时)
生命的定义和生命的基本特征、人类认识和研究生命的历程及现代生命科学的重大意义;生命的起源,生命的进化以及生命科学的理论体系。
2.2 生命科学的理论体系及研究的热点问题介绍 (2学时)
介绍当前生命科学的研究热点以及其与人类社会的主要关系。内容涉及生命的基础、生命的结构、生命的本质、生命科学与农业、医药、健康、生活、环境等领域的关系。
2.3 生物科学专业设置、就业方向、考研情况介绍(2学时)
对生物科学专业未来四年培养方案、课程设置、课程简介、就业方向、就业率及本专业历年考研情况等进行详细介绍。
2.4 邀请外语专业教师进行全英文生物科学专业示范课、讨论、答疑(2学时)
生物科学的学习,在当前科技发展现状下,离不开英语这门工具。选取具有代表性的某一知识点(以生态学为例),通过邀请从事多年生态学教育的教师进行全英文微课教学,激发本专业学生对本专业以及对英文学习的兴趣;同时,邀请本专业已就业和已考取研究生的同学(在读)与新生互动,通过课堂讨论、提问等形式,对本专业就业方向及深造情况进行具体分析,对学生有困惑的问题进行答疑。
3 小结
《生物科学专业导论》课程是专为生物科学专业新生开设的专业导论课,通过本课程开设,使学生系统地了解和认识各种生命的起源、生命的现象及本质,把握当前生命科学的发展动态,了解生物科学在人类社会生存与发展过程中的重要性,激发学生对生物科学专业学习的兴趣和热情,并为以后的专业课程的学习做好铺垫。同时,通过本课程的学习,使本专业学生能够对未来就业与再深造能有较为深刻的认识,为同学们未来大学四年的学习以及目标制定提供背景知识以及思路。本课程的教学内容及教学方法没有固定的教学模式,需要本专业老师结合自身教学、研究特点以及院系特色等进行[3],如何通过专业导论课程教育提高学生的学习兴趣,培养学生良好的学习态度,促进专业发展,不仅是生物科学,也是其他学科需要面临的问题。
【参考文献】
古生物学是研究地质时期生物的形态、构造、分类、分布、起源及进化的科学,是地质学的一门分支学科,因此,长期以来,“古生物学”课程一般都在地质院校和综合性大学的地质系设置,而生命科学学院或生物系很少设置本门课程。但古生物学同时也是一门跨生物学和地质学的交叉学科,生物学中的一些系统学问题,如生命的起源与演化、被子植物的起源与演化等问题都有赖于古生物学的研究。本文将介绍生命科学学院生物科学专业开设“古生物学”课程的意义、教学特点以及通过三个学期的教学尝试所取得的初步成果。
2 生物科学专业开设“古生物学”课程的意义
随着学科之间的不断交叉和渗透,古生物学和现代生物学的关系越来越密切。生物学中的一些系统学问题,如被子植物的起源等问题都有赖于古生物学的研究。中国是古生物化石多样性最丰富的国家之一,长期以来在国际古生物学界的地位举足轻重,尤其是近十多年来通过古生物学和生物学的交叉研究,相继在生命起源、鸟类起源及被子植物起源等问题的研究中取得了突破性的进展,令世人瞩目。如云南澄江动物群中最早脊索动物的发现、辽西带羽毛的恐龙—中华龙鸟的发现等等,这些成果相继在“science”、“nature”上发表数十篇论文。
长期以来,“古生物学”课程一般在地质院校和综合性大学的地质系开设,而生命科学学院或生物系很少设置本门课程。由于生命科学学院生物科学专业高年级学生已经掌握了相关的现代生物学知识,因此在生物科学专业开设本课程,将能使本专业的学生更加系统地了解地球生命的起源以及生物界由简单到复杂、由水生到陆生进化的地质历程,并及时了解国际古生物学和生物学交叉领域的最新研究成果。因此本课程的开设对开阔生物科学专业学生的视野,启发他们认识生物学和古生物学交叉领域一些重大科学问题,进而发现并探索一些新的问题等都具有积极的意义。
3 生物科学专业“古生物学”课程的教学特点
地质院校和综合性大学地质系开设的“古生物学”课程的教学特点,主要是介绍不同地质时期发现的各门类动、植物化石的形态特征,因此主要是形态分类方面的。编写的“古生物学”教材一般分为两部分,第一部分通论主要介绍古生物学的基本概念、化石的形成过程、化石类型、生物的演化以及古生物学的任务;第二部分各论主要介绍各门类化石,包括:原生动物门、海绵动物门、古杯动物门、腔肠动物门、苔藓动物门、软体动物门、节肢动物门、棘皮动物门以及古植物等各个门类。
但生命科学学院生物科学专业的学生在三年级以前已经系统地学习了动物学和植物学课程,对动、植物的形态解剖特征以及系统分类已经有了比较全面的了解,因此生物科学专业的“古生物学”课程如果还是象地质院系一样介绍系统分类,势必会造成很多重复,学生也会感觉枯燥而没有新意。基于此,生物科学专业的“古生物学”程教学应根据学生已有的知识基础,在系统介绍地质时期主要化石门类的基础上,重点介绍与生命科学密切相关的一些科学问题和最新研究进展,以及地质时期生命演化的主要历程。同时,还要注重理论与实践相结合,通过野外亲自采集化石标本和室内鉴定研究,增加学生的兴趣。
生命科学学院生物科学专业“古生物学”课程讲授的主要内容包括以下四个方面:地质时期主要的动物和植物化石门类;生命演化的五个主要阶段的特征,包括藻类和无脊椎动物时代、裸蕨植物和鱼类时代、蕨类植物和两栖动物时代、裸子植物和爬行动物时代、被子植物和哺乳动物时代;各主要时代生物界的特征以及主要门类动、植物的起源与演化;野外认识地层及化石的产出状况,采集并鉴定、描述和研究化石。
4 教学效果及今后展望
为了进一步拓展生命科学学院生物科学专业学生的知识面,作为教学改革尝试,本文作者于2003年提出申请,为中山大学生命科学学院生物科学专业高年级本科生(三年级)开设“古生物学”选修课,同年得到学校批准,并于2005年度第二学期在2003级生物科学专业正式开课,共有33人选修了本课程,成为该学期生物科学专业选修人数最多的课程之一。其后2006和2007年度选修本门课程的人数均达到了50人,从中反映了本门课程在生命科学学院的影响在不断扩大。
根据上述教学特点,本门课程理论课主要介绍古生物学基本原理、常见化石类型、重要门类生物的起源与演化、地质时期生命演化的主要历程以及我国古生物学研究在国际上的地位和贡献等;野外实习主要带领学生到广州近郊花都花东镇认识地层和岩性,了解化石在野外地层中的产出状况,亲自采集动、植物化石标本,初步掌握采集化石的技巧,并能初步判断哪些地层中可能含有化石;室内实习主要让学生认识各种常见化石标本,并亲自鉴定自己从野外采集回来的动、植物化石,然后进行形态描述和初步的研究。