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培養通才為目標的通識課《基因工程導論》的教學方法探討
培養通才為目標的通識課《基因工程導論》的教學方法探討
王海鷗，時國慶，鐘廣蓉
（北京科技大學化學與生物工程學院生物工程系，北京100083）
摘要：為適應社會發展的需求，通識課《基因工程導論》以基因工程技術為基礎，涉及克隆、轉基因技術及社會倫理等學生感興趣的內容，旨在通過該課程的學習，使學生對基因工程技術的基本原理、應用及最新研究進展有一定的認識與了解，從而拓寬學生的知識面，激發學習興趣，促進學生綜合能力的提高，為培養新世紀的高級人才打下堅實基礎。
關鍵詞：核心素質課；基因工程；教學；改革
現代科學發展的基本趨勢呈現出文理滲透，及交叉學科不斷涌現的新氣象。而現代社會期待的大學畢業生，應該是在兼顧自身專業訓練的基礎上，具有更為全面的知識結構和多方向發展的潛力。高等教育對學生的培養如果局限于狹窄的知識面與專業領域，勢必會影響到學生適應未來及創造能力的發展。國內外各大著名院校紛紛開設通識類課程，以加強學生對不同的學科的認識，培養能將各學科知識融會貫通的高層人才[1]。進入21世紀以來，“克隆人”、“轉基因食品”、“基因芯片”等新名詞不斷涌現，標志著人類社會進入了生命科學高速發展的時代。生命科學的專業術語和概念已經潛移默化地滲透和影響到其他學科的發展，例如材料科學中的仿生材料、計算機科學的人工智能等。縱觀許多高校的培養計劃，不難看出我國的高等教育理念也在不斷地提升，已從培養專業型人才變成培養具有創新和綜合能力的高級人才。為了適應新形勢下高等教育理念，各高校加強了對生命科學知識的普及，紛紛開設了多門該領域的通識課程。尤其對于傳統的工科院校來說，目前無論從教學管理層到教學一線的教師已形成共識，工科院校作為“工程師的搖籃”，培養人才應該是對多學科的發展動態都有所掌握的全才，否則將難以在未來的知識經濟社會中立足。
一、課程發展的主要歷史沿革
生物技術，特別是其中的基因工程技術，是2l世紀世界各國優先發展的支柱產業，是解決人類所面臨的諸多難題，如食品短缺、人類健康、環境及能源等相關問題的關鍵技術之一。北京科技大學是一所綜合性的工科大學，但是生物技術專業創建較晚，生物領域的知識，尤其是現代生物技術類的課程還未能在全校普及，難以滿足廣大學生強烈的求知欲，也限制培養高層次人才的需求。因此，我們從2004年專門為非生物類全校本科生開設這門以基因工程技術為基礎，涉及克隆、轉基因技術及社會倫理等學生感興趣的通識教育核心課《基因工程導論》，希望學生通過本門課程的學習，對基因工程的基本原理、技術的重要應用及對人類生活的重要影響都能有清晰和正確的認識，達到拓寬學生的知識面、激發創造力、提高學生綜合能力的教學目的。
但是，通過我們多次針對選課學生發放的調查問卷研究，公共選修課的教學方式與專業課相比存在一定的差異，涉及到的學生面廣，學生來自于全校文、理和工科各專業，他們在生命科學方面的知識結構和基礎參差不齊。如何選擇合適的教學內容，采用何種教學手段以及怎樣調動學生學習的積極性等諸多問題是教學過程中面臨的主要難題。我們結合本校學科設置的方向與特點，在《基因工程導論》課程教學中對教學模式進行探索，理論聯系實際，以科研促進教學，培養學生學習興趣，在課堂教學中取得較好的成效。
二、注重實用教學內容，提高學習效果
生命科學的重要特點是基礎研究與應用的結合。醫藥、農業和食品生產這些領域和人類生活緊密聯系，這些基因工程技術在這些領域得到廣泛的應用，因此，在這些領域里都能找到基因工程技術與實際生活相結合的優秀的教學素材，制定出符合本科生教學的教學內容。但是，我們注意到北京科技大學是一所以工科為主的綜合性大學，學校的專業有工科、理科、人文社會學科等。所以，公選課的學生學科跨度很大，從文科到理工科學生都有，從最后的選課學生的分布來看，文和理工科學生比例相當。現行的高考制度導致了部分文科生，基本不具備物理、化學和生物等理科基礎知識；而另外自于理工科院系的學生，在中學學習中已具備一定的生命科學的知識，但他們對生命科學及相關工程技術類課程仍然有興趣，希望能從課堂中學到更多、更深入的生物學知識。此外，他們的興趣差異也很大，就相同問題關注點并不一樣。例如，以轉基因食品為例，文科學生關注它們的社會倫理影響，而理工科學生關注技術層面的影響。在授課過程充分考慮到這兩部分學生的需求，一直是我們進行教學內容和設計中考慮的重要參考因素。
課程的設計理念中是讓非專業的學生獲得該方面的基礎知識后，要懂得獨立思考新的科學技術發展給人類帶來的重要影響，并在理解的基礎上給出獨立的理性判斷。我們在課程體系上的安排是由基礎理論到前沿應用，例如選取基因工程技術概述、植物基因工程、動物基因工程、微生物基因工程、克隆技術和基因工程與人類倫理等為主要內容，著重介紹基因工程技術的基本原理在工農業生產和健康領域中的應用及其今后的發展趨勢。在教學內容的編排中，盡量選擇學生聽過、感興趣但并不熟悉的內容，來喚起學生的學習熱情，充分調動學生的積極性。教學實踐證明，讓學生覺得有用的知識是最能喚起學生學習熱情的。在講植物基因工程這章時，根據我們之前設計并發放的調查問卷了解到，學生對這一部分關系到民生的內容非常感興趣，從對學生來說由于技術過程的不了解而只能是人云亦云。最近各種媒體上報道不同人群對轉基因食品的安全性爭論，而學生們對于該專業知識的一知半解，很多程度上干擾到他們的判斷力，他們為此感到困惑和迷茫。因此，在課時安排上做了相應的調整，對這章節內容有所側重，我們在講解轉基因植物構建的基本過程后，選用“轉基因大豆和食用油”的事件，引起學生的注意，組織觀看轉基因食品的視頻資料后，啟發學生主動認真地思考轉基因技術的利弊，通過課堂討論等豐富多彩的教學形式，使學生正確認識轉基因食品及現代生物技術的發展趨勢，從與實際生活密切聯系的內容入手，讓學生覺得學到的知識不再是脫離實際概念而是可以解決實際問題的，這樣就達到了學校開設通識課的教學目的。
三、采用靈活的教學方式，調動學生的積極性
基因工程技術雖然涵蓋范圍廣，涉及領域多，與國計民生問題息息相關，有很多成功的應用，但其具有很強的專業性和技術性，非專業學生接受有一定的難度。如何將這門技術課程教學與素質教育相結合，授課過程既讓非專業的學生普及知識，又能在上課過程調動他們主動學習的積極性，是我們在授課過程一直在探索的問題。此外，《基因工程導論》公選課程由于學生年級、專業的差異性，要想吸引學生學好本課程，就必須做到講授內容新穎、視點獨特、講授方法先進。因此，在講授時注意盡可能貼近生活、貼近社會，從基本概念入手，深入淺出，理論聯系實際，注重師生之間良性互動，使“教”與“學”在一個輕松活躍的氣氛中完成。
《基因工程導論》課程技術內容較多，在課堂教學中，講技術和方法用講述的方式授課，知識內容比較晦澀難懂，學生聽起來很枯燥，幾堂課過后學生就容易厭學。因此，課堂教學中實施多種教學方法，我們利用采用大量的具有自主知識產權的由學生自行創作的動畫演示來講解技術原理，并鼓勵學生參與課堂討論、觀看視頻、以問題為導向的啟發式教學、專題討論等多種形式的教學方法。課程的學習效果，還直接受到學生興趣和參與意識的影響。一般來說，學生開始學習興趣很大，當一些學生開始接觸到抽象概念時，往往感到不易接受。一個真正的科普學家能將很高深的科學問題用通俗易懂的語言讓普通人聽懂。我們在授課課程受到很大地啟發，教師精心組織和準備了一些分子生物學方面的動畫（人類基因組計劃、微生物培養、玉米斑點問題），用FLASH、3D動畫等制作實驗現象的模擬，如DNA的復制、蛋白質合成過程的動畫模擬等，用具體的形象幫助學生理解知識。在講解基本概念和技術原理基礎上，不糾纏于具體過程和實踐性，降低理論深度，著重于理論知識的實際工程應用，深入淺出，以點帶面，使學生明確領悟教學內容，保持學習興趣。
在授課過程中，將教學內容與實際應用相結合，并靈活采用多媒體手段，使那些晦澀難懂的專業術語與基本原理被學生輕松接受，提高課堂教學質量。例如，在為學生介紹基因工程在醫藥健康領域應用時，我們常常會以學生感興趣的高致病性人禽流感為例，先從流感病毒歷史危害講起，接著以流感病毒的名稱由來為先導介紹病毒結構，以及他們的入侵細胞的途徑；然后，引入現階段對禽流感的鑒定和治療上廣泛使用的咽試子方法，就是基因工程的重要應用。這樣不僅加深學生對疾病的分子機制的理解與認識，增加感性知識，達到提高學生學習興趣的目的與效果。
“科際整合”是國際高等教育的潮流，被證明是行之有效的大學教育模式，它通過跨學科、跨領域、跨文化學習來培養高素質的人才[2]。本課程的學習，可以使學生具有寬闊知識背景，并有能力自主探索學習新的科學領域，為培養交叉學科的人才打下基礎。通識類《基因工程導論》課程學習，使得我們培養出的學生不易被瑣碎直觀的現象迷惑和束縛，具有更愿意理性接受新事物的素質。所以，加強大學生的生命科學素養教育，對于大學生創造性思維的培養以及畢業后適應社會發展都是有利的。
參考文獻：
[1]李忠芳，唐政，陳春嵐，等。 對公共選修課《花卉栽培學》教學方法的探索[J].安徽農業科學，2010，38（32）：18500-18501.
[2]江秀娟。面向文科生的工程技術類公選課教學模式探討[J].科教文匯，2012，（9 ）：37-38.
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