生命科學領域的研究范例6篇

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生命科學領域的研究

生命科學領域的研究范文1

人文素質教育是科學文化教育的基礎,是國民素質教育的重要組成部分,缺少人文的教育是不完整的、缺少靈魂的教育。愛因斯坦曾經說過:僅用專業知識教育大學生是不夠的,通過專業教育,他可以成為一種有用的機器,但是不能成為一個和諧發展的人[1]。而道德素質是人文素質的基礎部分。培養出具備優良的品德、堅強的意志、高度的事業心和社會責任感的大學生,是高校人文道德素質教育的目標。而人文道德素質只有通過長期的潛移默化的影響才能養成,任何急功近利的說教式的教育都是難以奏效的。因此學校要調動各方面力量,包括教師、管理者和服務者,營造出整體優化的育人大環境,近朱者赤,學生長期置身于具有良好校風學風、高雅的文化品味、濃郁的人文氣息的環境中,耳濡目染,才能成為具有較高人文道德素質的人才。高校專業課教師對學生的人文道德素質教育有不可推卸的責任,然而重知識輕素質是目前高校專業課教學中存在的普遍問題。多數專業課教師對學生的人文道德素質教育不夠重視,甚至認為這個問題與專業課教學無關。然而,大學教育中,專業課程的教學占據了學生的大部分時間,如果把這部分教學處理成單純的專業知識教學,不與人文道德素質教育融合起來,我們就會失去賦予學生人文道德素質教育的很多機會和時間,人文道德素質教育就難以深入而持久。另一方面,專業課教師是高校教學人員的主體,如果不對他們的教學過程滲透人文道德素質教育予以重視,對學生進行人文素質教育的效果勢必受到很大的影響。因此高校專業課教學中滲透人文道德素質教育是培養出高素質人才的重要環節。本文旨在論述專業課教師在教學中滲透人文道德素質教育的問題。

二、生命科學專業人才的培養迫切需要重視人文道德素質教育

1.生命科學領域輝煌的成就及其對人類的貢獻。生命科學是研究生命現象和生命活動的本質、特征和規律,以及各種生物之間、生物與環境之間相互關系的科學。20世紀下半葉以來,人類在生命科學及其應用技術領域取得了一系列巨大成就:1978年,英國培育出了世界上第一個試管嬰兒,引發了世人的普遍關注;1985年,人類實現了對DNA堿基配對測序的自動化,標志著人類生命科學技術的進一步成熟;1997年,克隆羊多莉出世,使得克隆人開始變得可能;1998年,科學家成功分離出了人體胚胎干細胞,使人類生命科學技術又向前邁進了一大步;1999-2001年,科學家們成功地從成年人體內分離出干細胞,并找到了培養方法,使得人體臟器的再生不再是夢;2001年,人類基因組序列草圖發表,表明生命科學技術開始向解讀人類生命天書的方向挺進;2004年,人類基因組序列圖正式完成并公布,其精確度高于99%,進一步宣示了人類生命科學技術的輝煌[2]。生命科學在解決食品、疾病和健康等問題上已經并將繼續發揮重大的作用。隨著能源危機和環境問題的日益嚴重,生命科學研究及其技術進展為未來人類解決可再生能源、可再生的生物材料等方面還將做出重要的貢獻。生命科學對人類的影響越來越大,正如美國一位科學家所說的:歷史上從來沒有哪個科學領域在為人類謀福利和在基本知識的積累上有像目前生命科學那樣的廣闊前景[3]。在某種意義上,生命科學領域科學家或者專業人才正在扮演著上帝的角色:他們不僅通過器官移植改變了某些器質性疾病無法治愈的窘境,還通過轉基因技術創造出自然界原本沒有的物種。

2.生命科學技術的發展可能帶給人類困惑和災難。任何事物都具有兩面性,生命科學技術的進步也是如此。人類發展的歷史已經不止一次地證明:科學技術是一把雙刃劍,科學技術越發展,它的正負作用也都越來越大[4]。生命科學技術的發展給人類帶來了健康、富庶和便利,但同時也給人類帶來了困惑、問題甚至災難,生命科學技術正在對人類倫理和法理學帶來新的挑戰。例如,人類基因組計劃(human genome project,HGP)對生命科學的研究和生物產業的發展以及揭開生命之謎具有十分重要的意義.它將為人類社會帶來巨大的影響。在不久的將來,醫學很有可能依照每個人的基因特點對因下藥。但人類基因組研究也對社會倫理和法律問題帶來了沖擊,基因技術濫用很可能會對人類造成巨大的威脅,通過基因技術制造怪物將破壞人類原有的生態平衡,克隆動物對生物多樣性產生威脅,一些動物的天性將會被人為的改變?;蚣夹g一旦被濫用,人類的倫理和法律就會變得蒼白無力甚至不復存在。隨著生命科學技術的發展,生命科技犯罪已經受到相關領域學者的關注。生命科技犯罪是指利用現代生命科學技術所實施的具有嚴重社會危害性或者可能產生嚴重危害生命社會關系等重大后果的一系列行為及與其他生命科學技術的利用有關的各種嚴重危害社會的行為的總稱,例如制造基因武器或生物病毒等。生命科技犯罪作為現代生命科學技術的濫用,嚴重背離了生命科技發展本應造福于人類社會的基本宗旨。以器官移植技術的發展為例,器官移植技術的發展使某些疾病的醫治成為可能,帶給了類健康和長壽,但同時引發的人體器官買賣等問題又使人類面臨很多困境。

3.加強生命科學領域專業人才的人文道德素質教育意義重大。生命科學研究的動力來自于多方面的價值目標,包括學術價值目標、經濟價值目標、道德價值目標、美學價值目標等。道德價值目標是生命科學研究的重要價值目標之一。歷史告訴我們,科學工作者只有明確其科研道德價值,以造福人民為己任,以維護和增進人類的和諧發展為導向,其工作才能真正造福于人類。因此,專業人才的科學良心事關重大,因為他們所具有的特殊的知識背景使其在知識領域中具有權威性,因此他們更需要具備較強的社會責任感,這種責任感將促使其對研究成果的應用所帶來或者可能帶來的正面和負面后果進行客觀的評價,一旦意識到專業研究成果會對人類及其生存環境造成不可逆的破壞,就應當自覺地約束自己的行為。如上文所述,生命科學的確已經帶給人類很多的隱患和威脅,而掌握生命科學技術的專業人本身的科學和人文素質會對此產生重大的影響。目前我國綜合性大學多數都有生命科學專業,生命科學領域專業人才的培養是高等教育的重要組成部分,因此培養生命科學專業人才過程中注重教育大學生樹立正確的世界觀、人生觀和科學觀,培養學生的社會意識,增強利用所學知識技能服務社會的使命感和責任感,在生命科學研究高度發展的時代就顯得更加重要。

三、如何在生命科學專業課教學中滲透人文道德素質教育

生命學科雖然被歸屬于理科范疇,似乎不具備人文色彩,但是人與自然的和諧發展是生命科學研究的終極目的,從這點出發,生命科學是具有人文色彩的,隨著人類對生命科學現象、原理的深入研究,人文色彩在這一領域必將越來越得到彰顯。下面筆者就多年的教學實踐談談如何在生命科學專業課教學中滲透人文道德素質教育。

1.提高專業教師的人文道德素質,運用教師人格的力量感染學生。所謂人格是人的能力特征和品德特征的總和。身教重于言教,教師的人格魅力對學生具有深刻的影響,這種影響甚至是終生的。俄國著名的教育家烏申斯基曾經說過:在教育工作中,一切都應以教育者的人格為依據,任何章程和綱領,任何人為的管理機構,無論他們設想得多么精巧,都不能代替人格在教育中的作用。沒有教師給學生以個人的直接影響,深入到學生品格中的真正教育是不可能的。一個具有人格魅力的教師會贏得學生的尊重和愛戴,促進學生良好人格的形成。所以,教師在教學和教育的過程中要注意用人格魅力去感召學生。教師是學生的榜樣,教師是不是具有高度的社會責任感,是不是以高度的責任心對待自己的教育和科研事業,教師能不能為科學獻身,有沒有對科學的極大的熱情、獨到的見解與創新的思想,敢不敢堅持真理、修正錯誤、向陳舊的學說挑戰,其實大學生看得很清楚。教師的學識、為人會對學生產生深刻的影響。作為大學專業教師,應該嚴格要求自己,努力提高自身的人文道德素質。

2.充分發揮科學家的典型事跡和科學史的作用,幫助學生建立正確的科學道德觀。生命科學史不僅包含著科學家的天才智慧,更為感人的是科學家們嚴謹的科學態度,堅忍不拔、追求真理的精神以及高尚的社會責任感。榜樣的力量是無窮的,著名科學家對青年學生的影響是巨大的。在課程內容中穿插一些科學發現的歷史,向學生揭示自然奧秘是如何被揭開的過程,會極大地鼓勵學生從事科學的熱情,幫助他們樹立高尚的科學道德,鍛煉正確的思維方法。愛因斯坦在紀念居里夫人時說過:第一流人物對于時代和歷史進程的意義,在其道德品質方面,也許比單純的才智成就方面還要大。偉大的科學家對青年的無限魅力是我們進行科學精神與人文精神教育的寶貴教材。在生命科學的發展史上,涌現出的許多著名科學家,他們不僅創造了造福于人類的科學成就,而且他們的崇高思想、高尚品質、求實精神也教育和鼓舞了一代又一代人。青霉素的發現者弗萊明,孟德爾、摩爾根在經典遺傳學上的貢獻,我國首次人工合成結晶牛胰島素和酵母丙氨酸轉運核糖核酸,袁隆平兩系雜交水稻法這些典型史實和典型人物,處處體現出對人的價值的重視、對社會和諧發展的追求。由此激勵學生學習科學家們的科學探索精神,以科學家在創造偉大業績中所表現的人格力量為榜樣,確立為人類而奮斗、為真理而獻身的崇高品德,追求科學精神和人文精神的完美結合。

3.結合社會問題,培養學生高尚的道德感和社會責任感。生命科學的研究,在涉及到人類健康發展的科學實驗中,還應考慮它的技術手段和成果是否給人類帶來危害,它不同于其他學科的研究。制定和完善準則規范是重要的,而科研工作者和專業人才本身的道德自律也是重要的制約機制??蒲泄ぷ髡弑仨氉袷叵鄳姆煞ㄒ幒偷赖陆缦?,人類有能力駕馭和引導技術向需要的方向發展,然而人類現在掌握的知識,已經賦予人類幾乎擺布自然的本領,因此必須謹慎小心地衡量各種技術抉擇是否合乎需要,這種強大的力量必須用于高尚的目的[5]。教師要在專業課課堂培養學生的社會責任感,不能簡單的說教,而是要結合實際的社會問題,讓學生有切身的體會。生命科學造假、相關的學術腐敗問題,是生命科學研究領域嚴重影響專業人才的社會聲譽的大問題。在2006年12月,《科學》雜志的編輯們評出了年度科學欺詐事件韓國科學家黃禹錫和其研究小組偽造在《科學》雜志上發表的論文,這一事件動搖了科學大廈的誠實根基。在講授干細胞研究進展時,可以穿插這一事件,教育學生在治學中要有高尚的學術品格,這樣的學術不端行為就是直接損害學術品格,瓦解學術研究,導致學術泡沫化和無謂地消耗人力物力的可怕病毒。

生命科學領域的研究范文2

關鍵詞:非生物類專業;生命科學導論;教學改革

中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)17-0073-02

聯合國教科文組織21世紀教育委員會報告強調教育必須是完整的教育,只有完整的教育才能培養更多具有完善知識結構、滿足科學創新、符合社會發展需要的高素質人才[1]。生命科學教育是素質教育的重要方面,2005年教育部高校生物科學與工程教學指導委員會制定了非生物學類專業生物學基礎課程教學基本要求,建議非生物類專業學生生物學普及教育的核心課程為《生命科學導論》課程[2]。但是,生命科學的研究內容涉及面寬,對教與學都是一種挑戰,如何在教學組織、教學體系優化和教學過程綜合化等方面開展《生命科學導論》課程教學是目前教育領域內面臨的主要難點。因此,作者對非生物類專業學生生命科學素質教育進行了一定的探索與研究,結合幾年來對非生物類專業學生進行《生命科學導論》講授的體會和感受,談幾點認識。

一、開設《生命科學導論》課程的重要性

《生命科學導論》是面向高校非生物類專業學生的一門綜合性教育課程,旨在促進大學生不斷提高對現代生命科技的認識,激起對生命科學熱點問題的興趣,加深對科學交叉、滲透、融合的理解,激發探索和創造激情,樹立正確的自然觀、世界觀和價值觀,增強社會責任感和社會適應能力。隨著生命科學的發展,《生命科學導論》課程開設是非生物類專業人才培養的重要內容,逐步改變著高?;A教學的結構體系。2002年國家教育部專門發文件積極促進非生物學專業本科生生物教學的實施,要求具有“國家生命科學與技術人才培養基地”的高校必須面對全校非生物學專業本科生開設《生命科學導論》課程,以培養交叉學科的研究人才,促進學生將專業知識與生命科學知識結合,產生新思路,開拓新領域,也為了提高本科生的綜合素質,增強學生的健康與環保意識[3,4]。所以,對非生物類專業學生開設《生命科學導論》課程具有積極的意義。

目前,全國很多院校對非生物類專業學生開設了《生命科學導論》課程相關的生物學素質教育課程[3,5-7],課程性質多樣化,在教學計劃實施中充分體現了非生物類專業教學的特色。我校結合實際情況也對非生物類專業學生開設了《生命科學導論》課程,制訂了具體的教學要求,使學生掌握生命科學與技術的基本常識、了解該學科的主要領域和進展,培養學生具備基本的生命科學素養。

二、教學內容的改革

鑒于非生物類專業學生的基礎層次參差不齊,不同專業的學生對生物學知識的需求也不盡相同[4,8,9],我們對教學內容進行了精選、整合,針對不同專業的學生設計了不同的教學內容。面向文科學生時,采用講座形式組織教學內容,主要以生命科學的熱點問題和發展方向為主,結合介紹基礎知識,使學生獲得必要的現代生命科學基礎知識,了解現代生命科學的新發展及其與人文科學交叉的趨勢,幫助學生樹立正確的現代生命科學觀,參與社會發展的決策。面向理工科學生時,教學內容側重學科交叉意識的培養,采用系統講授、部分自學的教學方式,以生命科學系統知識為主線,同時介紹生命科學領域內的最新進展,使學生理解、認識一些生命現象和過程,啟迪學生的跨學科創新思維。

另外,學生對部分教學內容缺乏興趣,如分類、形態、結構等生物學專業知識,因此提倡一些“開放性”內容由學生自學,激發學生思考與自學。同時,在教學過程中也應加強教學實踐環節,如組織學生參觀生物標本館、生物園地等基地,以開拓學生視野,加深學生對理論知識的理解。

三、立體化教材的建設

根據多年的教學實踐及其他高校相關方面的經驗,編寫了適合非生物類專業學生的教材《現代生命科學導論》。主要包括生命的物質基礎、生命的新陳代謝、細胞與細胞工程、生物體內的信號和傳遞、人體的防御系統、遺傳及其分子基礎、豐富多彩的生命世界、生物與環境、生物技術的發展與倫理問題等內容,從不同角度對生命科學進行全面、系統的介紹,體現了知識的系統性和科學性。

本教材具有以下特點:(1)考慮到非生物學類專業學生的生物學基礎較淺,內容編排由淺入深,力求形象生動、通俗易懂,可啟發學生思維,開闊思路。(2)從適合非生物專業文、理工類學生的教學理念與教學目標出發,選擇以生命基本特征為主線,以生命活動的重要方面為主題,綜合性地介紹生命本質,同時以生命科學的熱點理論、應用和問題為切入點,采取專題綜述、論證、探究等多種形式,在不同層次上啟發學生自主探索的興趣和開展深入思考。(3)在各章節內容后附上思考練習題,便于學生鞏固知識,加深理解。

四、多元化的考試方式

考試是測評學生掌握知識能力的必要手段之一,好的考試方式不僅能夠客觀全面地評價學生,且有助于提高教學效果。因此,我們增加了過程評價和發展性評價等多元化學生成績評定方法,以利于促使學生注重自身整體能力和綜合素質的培養提高[2]。通常采用平時考核(如專題演講報告、課堂討論和考勤等)、撰寫課程論文和期末理論考試相結合的方式,不但評價了學生參與教學活動的態度、完成作業的質量,又考查了學生對知識的了解和掌握程度,同時多元化的考試方式也增加了學生的學習興趣,減輕了學生的思想壓力,且避免了少數學生平時不學習,通過考前突擊準備獲得較高分數,導致課程成績不合理的情況發生[10]。

總之,為了提高非生物類專業學生的生命科學素質,在非生物類專業開設《生命科學導論》課程是新時期高等教育發展的需要,是歷史的必然。我們在改革、優化教學內容、教學方式等基礎上,建立了本校非生物類專業《生命科學導論》課程的教學體系,以期完善學生的知識結構、培養科學的思維能力,使學生發現學科間的交叉點,為今后的跨學科學習、研究奠定基礎,從而促進科學研究更好、更快的發展。

參考文獻:

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生命科學領域的研究范文3

21世紀被公認為是生命科學的世紀,生命科學在農業可持續發展、能源開發、人類健康、生態平衡等領域發揮著重要的作用。近年來生命科學成為科學大系統里最有競爭力的帶頭學科,引領著世界科技經濟的快速發展。因此,世界主要國家都把發展生物科學和生物技術作為基本國策。21世紀世界各國在高科技領域的競爭歸根到底是高素質人才的爭奪和競爭,在這一歷史時期,高校非生物專業開設生命科學課程是新世紀高等教育發展的需要,是歷史的必然。作為21世紀的大學生,如果不懂得一點生物學的知識,成為所謂的“生物盲”,將無法適應以生命科學和信息科學為特征的知識經濟飛速發展的要求。加強生命科學教育,普及生命科學知識,有利于個人形成正確的人生觀、世界觀,有利于樹立良好的健康觀念,提高環保意識,增強學生的社會責任感,促進社會的發展與穩定。因此,在民航院校開設《生命科學概論》對民航人才的培養模式具有重要意義。高等教育應該是在更高層次上的以整體素質教育為主,有一定專業方向的高層次整體素質教育?!渡茖W概論》是一門融合基礎知識與前沿進展相結合的綜合性課程,是當今高校進行素質教育的重要內容。世界著名大學,如哈佛、劍橋和斯坦福等,早在20世紀80年代就在全校開設類似生物學課程,1995年以來,清華、北大、上海交大等重點理工科大學也陸續把《生命科學概論》列為非生物類專業的限選或必修課程,北京航空航天大學和南京航空航天大學近年來也面向非生物專業開設《生命科學導論》的公修課。隨著航空航天事業的飛速發展,生命科學技術在航空航天領域的應用越來越廣泛。為發揮航空器整個系統的效率,提高其安全性和可靠性,利用生命科學技術開展航空人因工程研究,開展在航空環境下飛行員的行為及作業工效研究,弄清飛行員與航空器在航空飛行環境下的相互作用與相互關系,提出航空器飛行器的適人性設計要求、安全救生與防護措施、評價方法以及人員的選拔與訓練方法等,使人、航空器及其所處的飛行環境有機協調與配合,探討航空環境對航空人員健康的影響機制及對抗措施,為航空工程提供理論基礎和技術支撐,這些將大大促進民航事業的快速發展。因此,在民航院校開設《生命科學概論》,增加了學生對生命科學知識的了解,尤其是對人體自身的了解,將有利于學生發展仿生的設計思路,落實“以人為本”的根本原則;有利于拓寬學生知識面,改善知識結構,提高學生綜合素質,將來更好地為民航服務。

二、非生物專業開設《生命科學概論》公選課的教學內容

中國民航大學是一所以工為主,理工結合,集管理學、經濟學和法學等學科全面發展的綜合性行業院校,在校學生均為非生物專業。學校利用航空醫學研究所的師資力量從2006年開始給全校本科生開設自然科學類公共選修課《生命科學概論》,深受學生歡迎,每學年選課人數達到800人。向非生物學專業學生開設《生命科學概論》課程的教學內容定位于“基礎性、系統性、趣味性和學科交叉性”,從介紹生命科學基礎知識的物質基礎入門,衍射到生命活動的基本單位———細胞,從細胞到細胞工程;從生物物質代謝深入到生物遺傳的本質———基因,從基因到基因工程,直至現代的分子生物學技術,從分子水平上闡述生物的奧秘;同時還從動物、植物、微生物等不同的生物類群上描述生物的多樣性以及生物與環境的關系,通過科學性、趣味性、學科交叉性和貼近生活性的內容介紹生命科學領域的最新進展以及與我們人類自身生存和健康方面的相關知識,使學生的生命科學素質得到提高。講授內容在注重系統性的基礎上包含了最新的科技前沿、最廣泛運用的生物學技術手段、最熱點的人類疾病、最新的交叉學科等等。我們密切關注科技最新動態,把其中反映生命科學和生物技術最新進展的內容及時移植到我們的教學中去。例如:在“遺傳”部分介紹癌癥、糖尿病、高血壓等現代慢性疾病在遺傳方面的研究近況;在“病毒”部分介紹SARS、H7N9等疾病的致病機理、防治途徑和治療方法;在“免疫系統”介紹艾滋病的基本知識及預防;在“環境”部分介紹日本福島第一核電站泄漏等。這些“時尚”新內容很受學生歡迎,讓學生了解生命科學,激發對生命科學的興趣。

三、非生物專業開設《生命科學概論》公選課的教學方法

1.采用多媒體教學手段加強學生的感性認識

《生命科學概論》教學內容龐雜、信息量大、知識難點多。所謂“百聞不如一見”,直觀的東西更易于接受、理解和記憶。利用多媒體教學,通過圖文聲像并茂的組合方式講授課程,將書本知識化靜為動,化虛為實,化抽象為直觀,不僅增加了課堂的教學信息量,提高了學生學習效率,而且增強了學生對知識的理解及方法的運用。另外,可在課堂上利用多媒體設備播放一些生物學相關影像資料,給學生更為直接的視覺感受。例如播放科教片《人類消失之后》,讓學生充分理解人類和大自然和諧相處的重要性。

2.開展課堂主題演講激發學生的學習興趣

為了激發學生學習的主動性,提高課堂教學的參與度,了解生命科學的研究進展,我們組織開展了課堂專題演講的研究性學習活動。教師初步確定當前生命科學重要前沿問題的題目,如生物芯片、基因工程、干細胞、生態與環境可持續發展、轉基因食品等,把學生按5~6人一組分組,每組確定一個主題,學生通過網絡和圖書館查閱相關文獻資料,小組討論寫成小論文,并做成幻燈片在班上交流演講。這樣增強了同學之間以及同學與老師的溝通交流,活躍了課堂氣氛,充分鍛煉了學生的文獻檢索利用、團隊協作、論文寫作和口頭表達等綜合能力,收到了良好的效果。

3.引入社會熱點問題,開展辯論賽,提高學生理論聯系實際的能力

科技是一把雙刃劍,生物高科技的發展給人們的生活帶來舒適快樂,同時也給人們帶來了很多的困惑甚至危機。人們在開發利用生物技術時,有可能出現意想不到的安全問題,生物技術的誤用以及生物技術的非道德應用也可能帶來很大的安全隱患。這些與生命科學有關的熱點問題具有鮮明的時代性和綜合性,學生對這些熱點問題的探討有利于增強他們的科學敏感性和社會責任感,以培養他們捕捉信息、分析事物的能力。首先,教師初步確定當前生命科學具有爭議性的熱點社會問題,如食品添加劑的利與弊、克隆人的利與弊、轉基因食品的利與弊、垃圾焚燒的利與弊、安樂死是否應該合法化等。學生通過分組每10個人一組,每2組自由選擇一個辯論主題作為正方和反方進行辯論,每個班級推舉一名主持人來主持辯論賽。通過辯論賽,增強了學生之間的團結、合作、競爭、進取的意識,為學生提供了一個思考和展現自我的平臺,并讓學生對科學研究有了更進一步的認識,大大提高了學生理論聯系實際的能力。

4.多元化的考核方式

學生的課程成績由平時成績和考試成績組成,其計算方式為:最終成績=平時成績(占30%)+期末開卷考試成績(占70%),其中平時成績的考核主要由課堂出勤(占10%)、課后作業(占10%)以及課堂小論文(占10%)三部分內容構成,期末考試成績采用撰寫課程論文和期末理論考試相結合的方式。這種多元化考核方式不但評價了學生參與教學活動的態度、完成作業的質量,又考查了學生對知識的了解和掌握程度,同時多元化的考試方式也增加了學生的學習興趣,減輕了學生的思想壓力,且避免了少數學生平時不學習,通過考前突擊準備獲得較高分數,導致課程成績不合理的情況發生。

四、思考與建議

生命科學領域的研究范文4

細胞生物學是生命科學相關專業學生的基礎課程,包含了細胞生物學理論與細胞生物學實驗課程。作為一門實驗性很強的學科,需要學生具有良好的動手與思考能力。為了更加有效地促進本科生學習細胞生物學的熱情與效果,很多高校進行了細胞生物學實驗教學體制改革,達到了不錯的效果[1-4]。而筆者也一直嘗試細胞生物學實驗課程的教學改革,從教學體系、教學內容、教學手段等方面積極探索,本著開拓創新的精神去激發學生開放式思維,鼓勵學生探索性地開展科學研究實驗,筆者將基礎性實驗、綜合性實驗、探索設計性實驗依次進行,循序漸進地培養學生在實驗中的積極主動性和科研創新的能力。 

研究生教育是本科教育之后的繼續深造學習階段,本科教育強調的是掌握基本的基礎知識與從事科研的能力,而研究生教育強調的是具有堅實的基礎理論與深入的專業知識,具備創新能力和獨立從事科研的能力[5]。越來越多的生命科學領域的學生選擇在本科學業完成之后進入研究生教育階段,繼續學習生命科學領域最前沿的知識和技術以及開展相應的科學研究工作。怎樣才能有效地將差異化培養目標的本科生與研究生教育進行順利對接,以減少本科生向研究生過渡的時間段,提高研究生學習的質量,是每一位從事教育事業的教師應該思考的問題。江蘇師范大學生命科學學院細胞生物學教研組結合細胞生物學實驗課程教學實踐,探討課程改革,以期有助于本科生綜合發展與快速成長,加快本科生與研究生教育的培養對接。 

1教育培養改革措施與建議 

1.1加強細胞生物學實驗前沿性與交叉性實驗建設 

生命科學特別是細胞生物學是一門實驗性質很強,研究成果日新月異,實驗技術突飛猛進的學科,細胞生物學是本科生與研究生的基礎性學科,要進行本科生教育與研究生教育的有效對接,則應該在條件允許的情況下,將當下較為前沿的實驗與技術融入細胞生物學實驗課程,及時展示最新的研究成果與技術,合理有效地促進細胞生物學理論與實驗的同步化發展,增進學生對于最前沿知識與技術的了解和對于細胞生物學的興趣,增強其好奇心,從而有效促進學生的積極主動性。 

目前生命科學前沿學科發展迅猛,各個分支學科也存在交叉融合,出現很多交叉領域,比如分子細胞生物學、神經細胞生物學等,因此單一的實驗內容與技術往往不能夠有效地滿足科學研究的要求。比如,細胞生物學實驗課程中一般都是采用顯微鏡觀察的手段去觀察細胞、組織的形態結構,分子生物學實驗課程與生物化學實驗課程又分別從基因、蛋白等角度去學習相關的技術,該部分內容在本科生培養階段是孤立學習的,沒有讓學生形成實驗內容與手段是科學研究的有機整體的思維,只有通過各個層面的實驗分析才可以得出較為完美的實驗結果,而在研究生的科學研究當中又需要使用這一系列的實驗手段去進行實驗,因此是脫節的,需要加強這方面的改革。在學習完細胞生物學實驗課程、分子生物學實驗課程與生物化學實驗課程之后,筆者在大四上學期設計了綜合性生物技術大實驗,將細胞生物學等相關學科主要實驗技術綜合運用,訓練學生系統性的科學研究思路,使其深入了解生物學研究的綜合性與復雜性,提前接觸科學研究者要具備的綜合基礎知識。

1.2加強細胞生物學實驗靈活性與學生科學素質培養 

生命科學是一門實驗性較強的學科,要加強實驗課程的內容,要為以后進入研究生階段培養或進入企事業單位研發部門的學生之后的科學研究做好充分的準備。在安排實驗課程的時候,應充分考慮到生命科學實驗課程的特殊性。 

1.2.1合理安排實驗過程,靈活運用教學時間。因為有時實驗等待的反應時間較長,一方面可以安排穿插細胞生物學理論課程的講授,另一方面可以安排其他細胞生物學實驗操作,這種科學統籌的安排會給學生起到示范作用,教會學生合理安排時間,尤其是到了研究生階段,同時操作幾個實驗是經常發生的。要使得研究生具備統籌規劃、合理安排時間的能力,那么就必須在本科階段就開始培養。另外,除了上實驗課進行操作的時間之外,為鼓勵學生靈活性地自主學習實驗相關技術,筆者開辟了網絡信息化實驗教學手段:江蘇師范大學生物學教學實驗中心(http://biolab.jsnu.edu.cn),改變傳統實驗課堂的單一性,全方位立體覆蓋課外與課內空間,實現課堂外實驗技術的學習。“工欲善其事必先利其器”,熟練掌握相關實驗技術是研究生進行科學研究的關鍵,是獲得基本、可靠、真實的科學事實的重要先決條件,因此需要加強本科生進入研究生之前的技能培訓。 

1.2.2加強實驗室規章制度與儀器設備管理規范建設。在本科生實驗課程過程中,要求學生遵守實驗室實驗紀律,在實驗過程中嚴格遵循實驗室儀器操作規范,養成實驗室重要的儀器使用預約與登記習慣,以及向他人咨詢未使用過的實驗室儀器操作步驟的習慣;養成做實驗的良好習慣,例如實驗室中試劑使用完畢后要歸置原位,廢液廢物要分門別類貼標簽處理,使用后的瓶子試管要清洗烘干等。良好的實驗習慣是個人品質的延伸,是確保實驗成功的保障,是研究生科學研究的基本素養。 

1.2.3調動學生實驗分析的積極性,使學生參與到實驗課程的學習中來。細胞生物學實驗課程很多的課程內容是屬于可以預知實驗結果的驗證性實驗,但有時也會出現結果不理想的狀態,一般情況下教師會告知哪些因素影響了正確結果的出現,但是為了更加激發學生的積極性與好奇心,教師應當鼓勵學生動手查閱相關資料與文獻,充分利用學校的圖書館與網絡數據庫資源,進一步分析問題形成原因,并且通過實驗來驗證是否改變這些因素就能夠使實驗結果達到預期,以此加深學生對于實驗的理解,滿足實驗成功的成就感,促進其主動性與科學思維能力。另外,實驗課上的各個實驗小組可以模仿研究生組會的形式,將各實驗小組的實驗結果展示出來,匯報各個小組的實驗結果,共同分析非預期結果的根源,找出問題所在,通過該途徑可以培養學生的學術交流能力,有助于學生進一步適應將來工作或者學習上與其他科研工作者的科學問題討論氛圍。 

1.3加強學生科學的邏輯思維、分析能力與科學實驗嚴謹性精神的培養 

生命科學是一門具有邏輯性和嚴謹性的科學,真理的發現是由辛勤工作的科學家一點一滴積累起來的。細胞生物學實驗課對于培養學生實踐探索能力和科學創新能力具有理論課無法替代的重要作用,是提高學生科學素質的有效途徑[6-7]。教師在實驗課程教學時,要本著實驗的科學性、嚴謹性、邏輯性去教育學生,從本科階段就應該培養學生嚴謹的科學精神和分析思維能力。 

1.3.1撰寫實驗報告。向學生強調應如實描述在實驗過程中所得到的實驗結果,要真實的去反映基本科學事實。實驗報告中所張貼的實驗結果圖片要進行必要的標注與說明,比如,在細胞生物學實驗課程中,很多學生在寫實驗報告時,實驗結果展示部分僅僅把得到的實驗圖片貼上去,不進行標注,這是不科學的,教師應教育學生將實驗圖片的比例尺、標注與說明做好。如果所得到的實驗結果不是預期的,那么可以科學分析產生的原因,以及提出改進的措施,并將這些內容寫到實驗結果分析中。 

1.3.2要向學生講述怎么進行科學的設計實驗,講述實驗過程中要設立對照組實驗的意義,灌輸實驗設計的邏輯性,更好地培養學生的分析能力。在進行細胞生物學實驗時,實驗內容都是教師在上課時講述的,包括實驗內容、實驗步驟與注意事項,最后讓學生按照既定的實驗路線去做,但是這種灌輸式的教學方式效果不甚理想。在探索教學改革的過程中,筆者采用階梯式、漸進式的實驗內容安排方案,將基礎性實驗與綜合性設計實驗相結合,以此激發學生主動性與創新性[8-9]。如,在細胞生物學實驗課程之后安排了大四的細胞工程大實驗,通過進階式學習,逐步實現自主性實驗操作與教師合理指導的模式。進一步應該在各個分支學科基礎性實驗的基礎上,將生物學的各實驗進行有效融合,形成行之有效的綜合設計性實驗,才更能體現出生物學各分支學科的交叉性與前沿性,為以后的研究生教育奠定基礎。設計實驗實施過程應循序漸進、由易到難、由淺入深,在教師的悉心指導下,學生進行實驗相關的操作,到實驗的后期,分析實驗數據,整理實驗數據并撰寫實驗報告。并且,有部分的設計實驗與教師的科研題目掛鉤,由科研項目教師結合自身科研課題設計題目,讓學生去查閱文獻、設計方案、討論實施,并鼓勵學生參加大學生創新實驗項目,在實踐實驗過程中可以促進學生思考問題、分析問題、解決問題的能力,提高自身的同時也促進教師科研項目的開展。當由基礎性實驗至綜合交叉性設計實驗逐步過渡,學生就會逐步融入到科學的海洋。 

生命科學領域的研究范文5

2005年6月,美國文特爾與諾貝爾獎獲得者史密斯共同成立合成基因組公司,20多位科學家前后花費15年時間和4 000萬美元,才得以成功。這項具有里程碑意義的實驗表明,新的生命體可以在實驗室里“被創造”,而不是一定要通過“進化”來完成。他為人造生命在環保、能源等領域有著誘人前景,說明人類已經具備根據自身意志設計生命的能力。

這一“人造生命”自誕生以來,引起科學界和公眾的震驚、質疑、興奮和焦慮。毫無疑問,這是一次對人類現有觀念的巨大挑戰,也是一次生命科學技術領域的跨越。

我們該怎么看待這一全新的事物?基因組學、干細胞研究領域和醫學倫理學領域的專家,對由此引發的科學疑點和看點,進行了解讀。

看點一:是否屬于“人造生命”

“人造生命”誕生后,在醫學網絡上,就其是否屬于真正的“人造”,科研人員持不同的意見。

一位網友在某著名生命科學論壇上指出,如果只有基因組是人工合成的,其他部分是從自然界借來的,不能稱為人造生命。如果完全由無機物質(原子)開始建構,最后成為有生命的生物體,才能真正稱為人造生命。

支持這位網友觀點的學者指出,在人造生命中,各種細胞器(例如核糖體、高爾基體等)、細胞膜(如核膜)等,以及細胞整個復雜的膜―質―核系統,是否都能人造出來?即使造出了上述各種細胞器、細胞膜與膜―質―核系統,還有復雜的整個細胞系統組裝工程問題,而文特爾只解決了細胞核內“建構染色體的基因”的一部分問題,有點像借了別人的房子重新裝修,但要說“整個房子都是新建的”就有點勉強。

中山大學附屬二院黃紹良教授曾于2002年成功建立中國人胚胎干細胞系。他認為,在某種程度上,人造生命技術與克隆技術有著相似的地方,只不過前者把遺傳物質轉入另一個剔除遺傳物質的“載體”中,但是人造生命的這個遺傳物質是人工合成的,載體是細菌。從這點來看,質疑“人造”可以理解。但文特爾的研究重塑了絲狀支原體的脫氧核糖核酸(DNA),從構成生命最核心的DNA來說,可以在這種新的單細胞細菌體內進行自我復制,可以將遺傳信息傳遞下去。所以,說這個生物體是人造生命并不為過。

對這樣的質疑,文特爾回應說:“將它界定為“人工生命”,是因為它完全被人工合成染色體控制。這是第一次有人造出了完整的108萬對堿基染色體,將這一染色體移植到受體細胞并控制受體細胞,有效地將其轉化為另一個新的物種,所以這是一個全新的模式?!?/p>

看點二:打破“修補”基因的舊框架

人造生命的真正意義在哪里?國家干細胞工程技術研究中心主任韓忠朝指出,人造生命不僅要看做是生命科學技術的進步,更要看作是科學理念的進步。

韓忠朝說:“現在科學界做的都是“改造”和“修補”基因工作,而不是“取代”基因。無論是基因組工程、克隆技術、干細胞技術,都是在這個概念里打轉轉。而文特爾經過十多年的研究,“重起爐灶”新建了一個人工基因組,打破了以前的概念。雖然合成DNA從技術上來看并不是很難,但是沒有人想過將DNA擴大到基因組水平?!?/p>

中國科學院北京基因組研究所研究員胡松年參與過“人類基因組1%計劃”。他指出,隨著生命科學領域各項技術的發展,一些技術瓶頸已被科學界突破。文特爾堅持自己的理念,用十多年時間完成一個設想,這一研究挑戰了大家固有的理念,所以對科學界產生了巨大的震動。

韓忠朝指出,文特爾的研究提醒我們,美國在涉及生命科學等重大戰略領域研究上,再次走在國際的前沿。這點值得我們關注。而研究中的創新性思維更值得科學界關注。

看點三:人造復雜生命還有多遠

人造生命誕生后,引發不少公眾擔心:會不會有一天從實驗室里跑出來個具有高等智慧的“怪物”?人造生命是不是打開了“潘多拉魔盒”?對此,韓忠朝說,單細胞生物體到高等生物之間還有漫長的路要走,到智慧生命就更遠了,公眾的恐慌還沒有必要。但是,對生命科學領域的研究必須嚴格監督。

胡松年說,文特爾所使用的DN段,僅僅包含約850個基因,而人類自身已發現數萬個基因,約有30億個堿基。相比之下,新的生命體結構還非常簡短。

韓忠朝說,DNA可組成遺傳指令,以引導生物發育與生命機能運作。這次創造出的單細胞生物體,是構成生命最小的單位,可以看作所有生命的起源。更重要的是,細胞具有獨立的功能。

黃紹良說,實驗室制造的生命,有點像溫室里的花朵,并不是自然選擇的結果,沒有經過自然界“物競天擇”的過程,有可能非常脆弱,是否像克隆羊多利一樣“弱不禁風”,還有待觀察。

看點四:是否挑戰倫理的底線

人造生命是天使還是魔鬼?支持者和反對者涇渭分明。反對者認為人類不能挑戰自然規則,更不能隨意改變自然規則;而支持者則將其看作人類戰勝自然規則的巨大科學進步。

生命科學領域的研究范文6

關鍵詞 生物;新課標教材;科學家訪談

在人民教育出版社出版編著的普通高中課程標準實驗教科書《生物》中,3冊必修教材中都分別編寫了“科學家訪談”的教學內容,都是以“科學家訪談”為3個模塊的開篇,這是對傳統教科書的緒論(或前言)的突破,學什么,為什么學,怎樣學,盡在其中。這是人教版教材在編寫上的一次創新,也是新課標教材中的一個亮點,闡明了3位科學家在生命科學領域研究中取得的巨大成就,是見人,見事,見精神;有知識,有過程,有殷殷的囑托。本文對必修模塊“分子與細胞”中“探索生物大分子的奧秘”、“遺傳與進化”中“我贊嘆生命的美麗”、“穩態與環境”中“生物與環境是一個統一的整體”的教材特點以及教學要點進行解讀,提供給廣大讀者。

1 教材特點分析

分別對來自同一生命領域的3位科學家進行采訪,在被采訪的3位科學家中,以一問一答的形式出現在教材中,并配有3位科學家的彩色照片和研究成果。在“我最想對高中生說的話”內容中,都有3位科學家的親筆簽名,反映了教材內容全部是真實的,提高了教學內容的可信度,也是我國3位科學家在生命領域的重大研究成果的真實寫照。這3位科學家在研究領略中的閃光點,就成為教材編著的切入點,這是3冊必修教材在編寫上的共同特點。

1.1 訪談Ⅰ:探索生物大分子的奧秘

該訪談與必修模塊“分子與細胞”聯系,體現了科學家的研究內容與本模塊的教學內容正相關。以“我發現許多生命科學的問題,都要到細胞中尋找答案,而對細胞生命活動規律的闡明,又必須建立在闡明生物大分子結構和功能的基礎上”,而切入本模塊的主題“分子與細胞”,也揭示了生命科學的微觀發展方向(分子水平)。鄒院士的工作與生物大分子蛋白質有關,蛋白質是生物體特有的生物大分子,人工合成蛋白質分子是在世界上沒有先例的,如果研究成功,則會打破生物界與非生物界的嚴格界線。鄒院士是這項工作的主要參與者,高難度的課題在1958年確定。該課題是世界上史無前例的,又具有挑戰性和吸引力的工作,在經歷了6年極不平凡的歲月,在實驗條件差、設備簡陋的情況下,取得了一鳴驚人的科學成就,真是功夫不付有心人。我國在1965年向世界宣布,我國科學家在世界上首次人工合成具有生物活性的結晶的牛胰島素(含有51個氨基酸的蛋白質分子),這標志著我國對生命科學的研究進入了分子水平,也是探索生命起源的重大發現,也標志著我國分子水平的研究進入了一個新的里程碑意義的階段。鄒院士在科學研究中鍥而不舍的精神,是現實生活中尤其是學習中值得深思的,為今后的學習和生活及工作樹立了榜樣。

1.2 訪談Ⅱ:我贊嘆生命的美麗

該訪談與必修模塊“遺傳與進化”聯系,體現了科學家研究的內容與本模塊的教學內容正相關。同樣揭示了生命科學在遺傳上的研究屬于分子水平,生命與生命的連接點是簡潔的,就是有DNA和基因。DNA是存在于生物體內的另一種高分子化合物。生物的遺傳,俯拾皆是的生物現象,其中的奧秘都隱藏至深,人類對它的探索之路充滿無數的艱難和曲折,而卻又那么精彩絕倫,它的奧秘就在DNA上??茖W家楊煥明認為:“世界上最美最美的就是生命,我們人類自己也是生命,對于生命的贊美早已融入各國、各民族的文化?!彼茄芯炕虻目茖W家之一,被《科學美國人》雜志評為2002年度科研領頭人,在舉世矚目的“人類基因組計劃”的研究中,他成為國際“人類基因組計劃”中國協調人。中國承擔“人類基因組計劃”1%的測序任務,是唯一的發展中國家參與的世界性的科研項目,同時也表明了我國的科學技術躋身于世界先進水平,科學技術具有強大的實力和競爭力,完全顯示了我國在世界上的科技地位,也是中國人值得驕傲和自豪的。

1.3 訪談Ⅲ:生物與環境是一個統一的整體

該訪談與必修模塊“穩態與環境“相聯系,與教學內容正相關。生命科學除了向微觀方向(分子水平)發展,還向宏觀方向(生態學)發展,科學家孫儒泳院士是生態學方面研究的一位杰出的科學家,長期的科學研究結晶都匯集在《動物生態學原理》一書中,該書是高等學校生態學方面的權威教材。訪談中,談到他在兒童時期、前蘇聯留學期間、教學方面、科研方面等鮮為人知的故事,體現了院士一生對生態學方面的研究和執著追求。這位老人在談到生態學方面要解決人類目前遇到生態學方面的難題時,一針見血地指出人口劇增、環境污染、資源枯竭對可持續發展和人類生存及發展空間所帶來的威脅,影響人類與自然和諧發展等方面的課題,還需要得到進一步的研究和解決,這是科學家對年青一代的厚望。

2 重點難點分析

在“科學家訪談”這一教學內容中,沒有較高的知識層次要求,讓青少年學生了解3位科學家的科研成就及對人類的貢獻為教學重點;如何讓學生理解科學家的科學精神,以及如何樹立科學態度,如何教會學生面對當今的社會環境,做一個對社會有責任感又有緊迫感的年青一代,體驗科學家是一個平凡的人,卻在不同的研究方面做出不平凡的業績,青少年學生在今后的學習、生活、工作中將會得到什么樣的啟迪,這就成為教學的難點。這對教師的教學提出更高的要求,要解決這方面的問題,必須要因人施教,針對學生的實際情況來組織教學。

3 教學方法確定

透過科學家的工作、學習、生活,體驗科學家的成就,學習科學家一絲不茍的科學精神,記住3位科學家的忠告:“說話老實,做老實人,辦老實事”;“生命是美麗的,探索生命的奧秘一定會使我們的人生更美好,也將使世界更美好”;“韶光易逝,勸君惜取少年時”。這些教誨催趕學生走上探索生命科學的征程,學會做人,學會做事,熱愛生命科學,是本內容編排在最前面的目的所在。教材以不同的方位和視角,展示了科學家精彩的人生、精彩的科研旅程和精彩的成就,一問一答的模式,帶著問題學習、帶著問題探究,是與3冊必修模塊編排模式一脈相承的。

從3位科學家經歷的人生軌跡來看,他們是我國自然科學領域中杰出的代表。事實上,我國還有很多這樣的生命科學家,如世界著名的雜交水稻之父袁隆平。我國還有許多遺傳學家、植物學家等,這些老一輩的科學家創造了過去的輝煌,為人類作出了貢獻,啟迪年青一代立志為生命科學的發展、為人類的幸福,繼承發揚今天的成就,再創明天的輝煌。

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