生命科學類專業科研選題課程教學策略論文
摘要：為適應21世紀創新人才的培養需求，結合生命科學前沿發展特點，探索了生命科學類專業開設的科研選題課程的教學策略：引導學生關注科研最新動向，激發學生對生命科學類熱點問題的興趣；通過四個結合和四個注意事項指導學生閱讀文獻，提高學生對科技文獻的認知能力；指導學生在學習文獻的基礎上，從關注的專業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計可行性方案。
關鍵詞：科研選題；生命科學；熱點；文獻調研；設計方案
進入21世紀以來，生命科學延續了自上個世紀中葉以來的迅猛發展勢頭。近年來，生命科學與材料科學、化學、醫藥、醫學等學科交叉形成的許多新興研究領域，越來越受到人們的關注。以我國為例，在本世紀初，國家自然科學基金委員會（NSFC）重點項目和面上項目中，生命科學分別占總資助比例的27.1%和35.08%，遠高于其它6個領域的資助比例[1]。高等學校生物類背景學生的考研率連年維持在60%以上，也從側面反映了我國對高層次生物研究類人才的需求。筆者在生命科學專業科研選題的課堂教學實踐中，根據專業特點、大三學生的知識掌握及能力具備的實際情況，結合本人的科研經歷，探索了積極高效的教學策略：注重激發學生對生命科學熱點的興趣，引導學生把握專業熱點的視角，訓練學生篩選高質量文獻的技能，培養學生理解高質量文獻精髓的能力，指導學生初步學會在學習借鑒的基礎上，從關注的專業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計中。實踐證明，此課程按此策略組織教學，可有效培養學生的發散思維能力和主觀能動性，為學生今后從事科學研究打下理論和實踐基礎。
1教學策略概述
本探索以16人的小班教學為例。教學對象為生物技術專業三年級本科生，有考研意向的13人，其中跨專業考研1人，保研1人。學生已學完生命科學的大部分專業基礎課程，掌握了專業基礎知識，對科研有濃厚興趣。課程前期積極引導學生討論生命科學的熱點問題。以關系到人類健康方面的生物醫學為例，可給出下列關鍵詞：癌癥治療、中樞神經疾病、免疫療法等，每個關鍵詞可引入相應研究方向的前沿熱點。學生根據個人的研究興趣，4人分為一個小組，在教師的指導下查閱相關中、英文文獻，以小組討論和課堂匯報的形式確定選題內容，引導學生自己設計方案，最后教師結合自己的科研課題，組織學生進入課題實驗室、動手實踐，大致內容如圖1所示。
2教學實踐
2.1引導學生關注生命科學前沿方向
“改變學生的被動學習方式，倡導學生的自主思考”是目前教學改革的一個重要方面，也是本課堂的主要目標。根據生命學科的特點，結合筆者留學英國時參與的開放型課堂的經歷，以學生發展為本，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，激發學生的求知欲，培養學生獲取信息的意識和能力。2.1.1多種渠道關注與生命科學相關的社會熱點與社會問題在課堂教學中，首先強調了生命學科不僅與生活實際有著廣泛聯系，還與許多社會事件、社會問題密切相關，如：在我國及世界范圍內，老齡化的加劇帶來的健康問題，其中以中樞神經系統類為主的疾病將在今后很長的時期內成為困擾各國的一個社會問題，也是生命科學面臨的一個難題[2]，在此引導學生討論有哪些具體的中樞神經系統類疾病，并結合神經生物學的基礎知識探討其潛在的機制，進一步激發學生的求知欲和好奇心。再如：癌癥已經成了當今社會危害人類身體健康的嚴重疾病，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，引導學生課余搜集更多的相關信息。為使學生更深入地了解特定的課題并提高課堂的參與性，所有學生根據個人興趣分成4個小組，選擇本小組的熱點問題：分別為癌癥（Can-cer）、中樞神經系統疾�。–NSDisease）、藥物運輸（DrugDelivery）和免疫療法（ImmunoTherapy），讓學生參與開放性討論。比如，在問題為“癌癥”的小組內，教師會提出以下問題：（1）癌癥的成因及其社會危害性；（2）癌癥現有的療法及其局限性；（3）你所知道的關于抗癌療法的前沿知識以及這些方法的局限性。顯然，在不借助互聯網和查閱文獻的情況下，學生對問題了解的深度有限，具體表現為對分子和細胞機制的'概念不清楚，對前沿知識了解偏少等。通過開放型討論，使學生認識到自己對生命科學熱點問題的理解膚淺、掌握的信息滯后等不足，從而激發學生對該領域的好奇心和求知欲，為以后的文獻查閱打下主觀基礎。2.1.2參與科技講座，激發對前沿科學的興趣學術前沿講座是高校教育中一項人才培養新途徑，在幫助學生了解所在學科的前沿知識、掌握研究方法、樹立跨學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生了解所在學科或相關學科領域的前沿知識，掌握最新的研究動態。聘請國、內外專家，創造機會使學生能夠近距離地與專家進行學術交流和探討，從而使學生盡可能多地接觸學科前沿，并在學術交流和學術碰撞中拓展視野、產生靈感、碰撞出智慧的火花。雖然這種授課方式在本科教學中很少采用而多用于研究生教育，但是更容易激發本科生的求知欲和好奇心。在本課程，積極促使全班學生與我校碩士和博士研究生一起參加瑞典林雪平大學KajsaUvdal教授題為“Multifunctionalnanoparticleswithtarget-ingandimagingcapabilities”的學術報告，在報告中，學生詳細了解了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了濃厚的興趣。在報告會結束后，安排了該班學生與KajsaUvdal教授單獨進行了30分鐘的交流。Kajsa教授為本班學生準備了名為“Howtomanageyourresearchplanforundergraduate”（如何做好本科生的研究計劃）。李自玉、耿前等同學用英語向Kajsa教授提問了一系列關于“功能性納米顆粒性質”的問題；另外，還提出了“如何規劃未來的學術生涯”、“如何處理科研工作和家庭的關系”、“女性如何做好科研工作”等問題，Kajsa教授均一一耐心詳細解答。在本次與世界知名大學教授的面對面交流中，學生表示收獲頗豐，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與其它學科交叉合作的必要性，更重要的是，該次交流激發了同學們對前沿學科的興趣，更有本班數名同學主動與Kasja教授電子郵件聯系，請教今后前往瑞典深造的可能性，可見此次交流對學生積極性和求知欲起到的推動作用。
2.2指導學生閱讀前沿文獻
2.2.1文獻閱讀的重要性和必要性教學中，我們注重引導學生認識文獻閱讀的重要性和必要性。當代生命科學的研究早已不同于達爾文時代，從零建立科學大廈的可能性基本為零，尤其對于生命科學的基礎研究只能建立在前人研究的基礎上。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展歷史和前沿動態，可根據現有的經費和儀器條件，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文獻的調研。從科學基礎研究的特點出發，每一項基礎研究都應該是創新的。因此，只有在文獻調研的基礎上，才能避免重復選題、重復研究。對于三年級本科生而言，文獻閱讀的最直接作用是模仿學習，在閱讀中仔細體會高水平論文的行文思路，既包括語言文字、句式的組織，也包括論文邏輯結構的組織表達。此外，對于還未接觸實質性科學研究的本科生來說，文獻閱讀可以體會如何提煉科學問題及如何解決科學問題等，在思維方式和研究方法等各個方面都能得到最直接的訓練，為今后的學習和深造做好預先訓練，打好基礎。2.2.2引導學生提高閱讀能力本科生對（中、英文）文獻認知和閱讀能力與技巧的掌握非常有限。針對這些問題，結合學生的實際情況，主要從“讀什么”和“怎么讀”兩個方面引導學生對科技文獻的認知和提高閱讀能力。首先，向學生介紹什么是科學引文索引（SCI）類論文以及SCI論文的自身屬性，包括引用量、影響因子及歸屬數據庫等。其中著重介紹影響因子（impactfactor，IF），以此作為判定論文優劣的一個主要標準[4]。結合生命學科期刊的實例，討論不同期刊影響因子的差異。在課堂詳細介紹了英國的《自然》（Nature）期刊及其生命學科下的子刊，如《自然－細胞生物學》、《自然－生物技術》、《自然－醫學》等等。并結合本校生命科學學院在以上期刊的發文量，說明在此類期刊發表論文的難度，進一步激發學生學習的動力。在進一步介紹“讀什么”的過程中，引導學生利用互聯網平臺（谷歌學術和百度學術）、高校圖書館數據庫（ScienceDirect、Weily等）以及文獻管理軟件（Endnote）高效地進行文獻查閱和管理。學生對此類事物均表現出了極大的興趣和較好的接受能力。據統計，課后有半數以上的同學在私人電腦上嘗試使用了谷歌學術及ScienceDirect數據庫，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基礎較薄弱的特點，筆者總結了“四個結合”和“四個注意事項”�！八膫�結合”是指泛讀和精讀相結合、文獻數據庫和搜索引擎相結合、雜志論文和學位論文相結合、研究論文和專利論文相結合�！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，及時關注最新研究進展；注意重點文獻的分類保存，做好總結和記錄。
2.3選題及制定可行性方案
在上述熟悉專業熱點及科研文獻閱讀之后，指導學生在學習借鑒的基礎上，從關注的專業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計中。在課程后半程，該班同學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名學生分成的4個小組的同學分別選擇了“免疫療法在巨噬細胞上的初步探索”、“癌細胞在順鉑類藥物下的遷移情況”、“鋅離子對星狀膠質細胞活性的影響”和“以衰老小鼠為老年癡呆模型觀察大腦神經元的分布”課題，并設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元的分布”，其設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。該組同學隨后進入教師課題組進行為期4周的實驗室實踐。期間，學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，并在教師的指導下，利用激光共聚焦顯微鏡觀察了神經元的分布。
3結語
本課程采取開放式教學，增加了教師與學生的互動，增進了課堂下師生之間的交流。教師結合自身優勢，針對學生的特點，輔以小組討論，前沿講座，文獻調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練，學生不僅學習了如何通過調研文獻獨立選題和設計實驗，而且意識到了理論和實踐的差距。這些為相關創新性實驗及其今后的研究生學習打下一定的基礎，也從實踐層面證明了我們探索的教學策略是積極有效的。實踐表明，生命科學專業的科研選題課程，作為大三本科生的專業課程，在引導學生對生命科學前沿課題的關注和實驗方案的設計方面起到了重要的作用。希望本課程的教學模式能起到為學生搭建科學理論到實驗、實踐的橋梁作用。
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