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生物科学专业课程8篇

时间:2024-04-12 10:54:21

绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇生物科学专业课程,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!

生物科学专业课程

篇1

摘要:植物资源开发学是生物资源科学专业的一门重要的专业基础课程。本文以贵州师范学院11级生物资源科学专业的核心课程植物资源开发学为例,从本门课程的特点、教学中存在的问题、教学方法以及科教的紧密结合等方面出发,对植物资源开发学的教改方面进行了一些探索,以提高教学质量和教学效果。

关键词:生物资源科学,植物资源学,教学改革,探索

【中图分类号】G633.91

生物资源科学(代码:070411S)属于理学大类,生物科学类。此专业是贵州师范学院响应教育部关于战略性新兴产业相关专业申报的号召、开始申办的,并于2010年由教育部批准为传统招生目录外专业。获批后,我院于2011年开始招生,目前有在校生近160人。由于该专业属于传统招生目录外专业,目前只有浙江大学、贵州师范学院及泰山学在试验办学,还没有统一的办学模式,这就要求我们根据本省的实际情况,构建特色的办学模式,其中尤其是课程体系的构建。在课程体系构建中,植物资源开发学作为一门专业基础课程,其中所涉及到的一些专业技能是学生必须掌握的。

1、植物资源开发学课程特点

植物资源开发学以生物科学为背景以现代生物技术为主导,以植物资源的分布、繁殖、经济性状、机能特性、开发利用和相关知识及其可持续发展为中心内容进行教学和科研,是一个多学科交叉、宽口径的新学科,与药用植物学、植物分类学和保护生物学有密切关系。但是与这些学科相比又有所不同,植物资源开发学尤其是对实践能力要求更高些,重在开发利用,为人类的衣食住行提供所需的资源。因此在其培养模式以及植物资源开发课程的教学内容、教学方法上都存在着不同的侧重点。因此,如何根据本校的教学条件,进行教学改革,培养社会需要的生物资源科学专业方面的人才,是植物资源学这门课程在教学的时候需要必须用谨慎的态度来面对的问题。

2、目前在本门课程教学中存在的问题

2.1、植物资源开发学相关教材匮乏的问题

专业针对性强,教材必须针对培养目标和教学大纲的基本要求。对教材的实用性要求上,要让学生在知识结构和能力结构方面有突出的优势,所以对于专业课的选取上要独具匠心,有别于其它教材,充分展示创新思想,专业针对性要强,突出资源开发利用的能力要求。然而目前能够符合这方面要求的教材可以说几乎没有,鉴于此种情况,我们目前采取的措施是:对目前有的资源学方面的教材进行整合,再加工,形成具有自己院校办学特色的讲义。比如,我们在选择教材的时,尽量选择国家级的规划教材,注意各个版本之间的相互联系性、继承性,不断的吸取成熟的、公认的新技术、新进展、新成就,提示学科发展方向,然后再结合国内外的期刊进行补充最近的相关科研内容,充分利用数据库不断的完善新的知识进去,以利于学生了解资源学的学科发展的动态以及研究现状,也有利于学生的创新意识和能力的培养。让编写的讲义一定要紧跟时代步伐,体现知识更新的前瞻性,摆脱教材知识的滞后性的局限。让讲义的内容与知识结构称为一个体系,这个体系主要围绕着“三基”进行,体现专业发展的基础理论、基本知识和基本技能这三个方面。把资源开发的科学性与严谨性,以及与环境之间的相互关系结合起来,促进学生更好的把我本学科资源开发的基本路径和开发利用模式,充分调动学生学习的积极性和主动性。

2.2 针对本门课程的教学方法不够灵活问题

根据调查,“高等学校中大约有一半课程的课堂教学学生不满意。最主要的弊病是呆板、单调,教师在课堂上唱独角戏,一言堂,照本宣科,把教学大纲规定的知识内容单向地灌输给学生,而不问学生接受如何,如同‘填鸭’”[1],针对教师的“一言堂”,“满堂灌”等比较守旧的教学方法,不在教学方法上进行改革创新,势必影响学生学习的积极性,教师讲的辛苦,而学生昏昏欲睡,教与学相互分离,达不到教学相长的效果。因此,高校的教学方法改革势在必行。

对此,我们在资源学的课堂上充分利用现有的教育资源进行教学方法的创新。科技的进步给我们提供了现代化、信息化、立体化和多样化的教学手段,给教师以极大的运用自由度。

我们充分利用多媒体的平台,在课堂上积极优化课堂教学,积极调动学生的学习热情。教学中我们提倡“参与式”教学,资源开发学是一门实用型很强的学科,这就要求我们在教学方式上,不能只因循传统,重书本知识、轻能力培养。我们的讲义只是作为学生学习的参考书籍,而不是像中小学的教科书的功能,因此,我们在讲每一节课程之前,把下次上课的内容给学生,然后在上课时,分组讨论相关章节的课程内容。教师再将相关的资源开发利用的成功案例(视频资料)进行赏析,让每一组的同学们自己进行讨论总结,分析,归纳。最后各个组的代表发言,几个小组讨论交换意见之后再有教师进行鼓励性的对大家的结论进行欣赏式的评价,归纳。应经过这么的互动式的教学不但有目的地培养学生的表达能力、思维能力,而且最重要的是使教师从知识的传授者、教学的组织领导者,转变成为学习过程中的咨询者、指导者和伙伴。教学方法的改革极大地调动了学生的学习热情。

这种教学方法的改革对教师而言,对自身素质的提高也很有帮助。教师不再以照本宣科、固守传统的面貌出现在三尺讲台上,而是要指导学生懂得从哪儿得到知识,掌握获取知识的能力和方法,积极培养学生个性(健康、和谐发展的个性)和各种能力,引导学生对未来有充分的认识。因此,这就要求教师应该掌握教育基础文化知识,加强教育的实践活动,开展多种渠道的在职和脱产培训进修。充分利用数据库,追踪最新的科研的信息,把握本学科的前沿性,只有这样才能真正成为人格高尚、学识渊博、爱学生、有能力、具有创新精神的教师。

2.3 考试方法单一的问题

根据麻省理工的教改认为:调整课程的重心是非常必要的,这是为了纠正近几十年来偏向科学理论、脱离实践的倾向[2]。现在大学的课程考试正是具有调整课程重心的指挥棒的最用。在大学一般都是平时成绩占30%和学期末的考试成绩占70%的比例进行,两者得出最终的学生成绩。导致学生学习结果还是只重视理论知识,实践可以说是停滞的状态,最终学生形成了只是及格万岁,拿到学分了事。造成了目前学生一旦学期结束,那么到毕业都不会再有机会接触之前所学这门课程的现状。鉴于此,我们对本门课程的考试单一的情况进行了符合本门课程教学规律的改革。

由于平时是小组讨论,然后每组派代表,各个组之间展开辩论式的发言,做到了人人参与,人人发言的良好教学效果,因此也就不存在平时成绩这一说法,有时偶尔有同学表现不积极,就采取单独谈心的模式,对其进行关心,了解一下情况,听听他们的建议或意见,加以吸收运用到教学中去,大大调动了学生平时学习的积极性。对于考试,我们采取理论考核与实践考核相结合,由于平时也要进行实践考核,学生学习的目的性更强,大大提高课程的实践考核比例,甚至占60%,理论考试占40%。实践考试主要是进行资源开发利用的模拟,自己选择某一种植物资源的某一个点,运用课堂学到的知识,结合自己的阅历以及查阅相关的资料自行进行设计,对资源进行开发(一级开发、二级开发、三级开发均可),要求以项目的形式进行论证,进行可行性分析并最终到达一定的目的。其主要任务是加强这些理论在实际中的应用,其主要精力放在实际应用上,明显增强了学生的适应能力,有了这些基础,以后学生无论是在实际工作中还是自己创业相信都会普遍感到得心应手的。

3、科研与教学结合不够紧密

关于系统工程,钱学森认为: “系统工程就是从系统的认识出发,设计和实施一个整体,以求达到我们所希望得到的效果”[3]。目前各种专业都面临着,教学科研两条腿走路,不能紧密的结合,不能把科研的成果转到教学中去,学生也就不能很好的跟踪上本门课程的前沿知识,更没有机会去用实践来检验所学的理论知识。而我们认为:教学和科研就是一个整体,一个不可分割的工程,二者是相辅相成的。生物资源科学专业依托贵州省生物资源开发利用特色重点实验室这个平台,在制定培养目标时,就要求把资源开发的科研知识带到课堂上来,让学生走进实验室中去,用实践来检验理论,科研不在高高在上,而是为实践服务。这种不在单独的重视第一课堂的理论教学,而是第二科学的实践课堂对学生来说更加重要。从而让生涩的理论不再变得那么的枯燥,在年终的调查中受到了学生们的好评。

4、结语

生物资源科学专业是传统招生目录外专业,其相关的课目也是新开设的,需要在不断在探索中进行,植物资源开发学课程的改革路程很漫长,务必积极探索和实践,才能不断的创新。同时提高教师自身的知识水平与业务能力,尽我们所能来促使专业课程教学上一个新台阶,达到让学生掌握一门技能的目的,而实现这个目的的方法就是教会学生怎么样去学习,如何去利用所学为社会做贡献。钱伟长先生说过:教育的目的是使学生掌握正确的学习方法、工作方法和思想方法,所学的课程也好、专业也好,无非是一种载体,通过这个载体来促使大家掌握这种方法。而我们也正是在朝这个方向努力着,希望学生学有所用,希望为社会输送优秀的专业人才。

参考文献:

1、Tracy, Jan, 王聪, 郝启成. 麻省理工的教改计划[J], 英语世界, 2011,11.

篇2

【关键词】生物科学专业导论;教学目标;教学内容

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】

[1]张志鸿.新世纪中推动生物科学发展的“Bio-X”[J].生物物理学报,2001,17(1):1-9.

篇3

生物信息学 生物科学 实践教学

生物信息学作为一门新兴的交叉性学科,综合生物学、计算机科学和信息技术试图,从大量数据中寻找具有指导和开创性价值的依据,为生命科学研究提供必要的、有效的系统模拟和信息预测结果。目前,生物信息学在生物医学、生物工程、植物学、动物学、生态学、遗传学、制药和高科技产业领域中的应用越来越广泛,产生巨大的影响力和推动力。

一、生物信息学在生物科学领域的作用

生物科学是研究生物结构、功能、发生和发展规律,及其与周围环境关系的科学。在分子生物学技术突飞猛进的发展过程中,生物科学从传统的个体及群体表征研究逐步演变为内在分子机制的研究,随着基因测序技术的发展,生物科学领域的研究不仅聚焦于生物个体的内在分子机制,同时还从大量的生物个体的基因数据中获取和解析生命的本质和规律,并以此尝试对生命过程进行干涉和改造。而在获取、解析、干涉和改造的过程中扮演重要角色的就是生物信息学。

生物信息学是在生物科学领域各个学科发展的过程中逐步产生的一门综合性学科,该学科在生物科学领域的应用极为广泛。目前,植物基因组研究取得了重大进展,水稻、大豆、小麦等农作物的遗传图谱、基因序列、基因组注释已公布于美国国立生物技术信息中心(NCBI)的生物信息数据库中。利用生物信息学的相关方法和技术能够对这些数据进行查询、统计和分析,从而更好地理解和认识植物基因组的功能,指导后续的科学研究和生产应用。传统的生物学分类方法已经鉴定及分类了成千上万的物种,但是随着生物科学的发展和认知,越来越多的物种在遗传进化上的分类依据较为模糊,而利用生物信息学结合传统的分类学可以更好的研究生物类群间(植物、动物、微生物等)的异同性、亲缘关系、遗传进化过程和发展规律,这在当今的生物分类学中应用日趋广泛。生物信息学还可以综合利用数学、统计学和计算机等学科对生态系统进行模拟和计算分析,探索物种间基因流动的本质,揭示生态系统的物质和能量循环规律,从而为找到决定生态系统平衡和稳定的根本因素提供重要的依据,帮助生态系统平衡的恢复。此外,通过生物信息学技术构建遗传工程菌,降解目标污染物的分子遗传物质,从而达到催化目标污染物的降解,维护生态环境的空气、水源、土地等质量,也是当今生态环境保护的新兴研究方向。

二、生物信息学的学科内容和课程要求

生物信息学主要由基因组学、蛋白质组学、系统生物学、比较基因组学、计算生物学等学科构成,主要涉及的内容有生物数据的收集、存档、显示和分析,体外预测、模拟基因及蛋白质的结构和功能,对生物的遗传基因图谱进行分析处理,对大量的核苷酸和氨基酸序列进行比对分析,确定进化地位等。从生物信息学的概念及其涉及的内容中可以明确生物信息学不是一门独立的学科,所以要求教师在教学过程中掌握多领域的知识和技能,才能较好地把握该课程。

1.高等数学和统计学基础

生物信息学将数学和统计学作为主要的计算理论基础,主要包括数学建模、统计方法、动态规划方法、数据挖掘等方面。此外还包括隐马尔科夫链模型(HMM)在序列识别上的应用,蛋白质空间结构预测的最优理论,DNA超螺旋结构的拓扑学,遗传密码和DNA序列的对称性方面的群论等。因此,在生物信息学教学过程中要求教师具备数学及统计学的计算方法的基础知识,能够利用牛顿迭代法、线性方程回归分析、矩阵求拟、最小二乘法等进行数学建模和计算,从而对基因和蛋白质序列进行比对、进化分析和绘制遗传图谱等。

2.生物科学基础

生物信息学包含的生物类学科有,生物化学、分子生物学、遗传学等基础学科,基因工程、蛋白工程、生物技术等应用学科。根据其课程特点,学生在学习生物信息学课程前需要学习生物化学、分子生物学、遗传学、基因组学、蛋白质组学等基本生物学课程,对于基因序列、蛋白质序列、启动子、非编码区等概念有深刻的理解,同时需要对一些重要的生物学数据库有一定的了解,如美国基因数据库(GeneBank)、欧洲分子生物学实验室数据库(Embl)和日本核酸数据库(DDBJ)等。此外,要求学生能够利用生物学数据库查找基因序列、蛋白质序列、基因及蛋白质结构模型,能够读懂数据库中基因和蛋白质的信息注释,能够计算蛋白质序列的分子量和等电点,能够为扩增特定的基因片段设计引物,能够对特定物种进行系统发育分析等。

3.计算机科学基础

计算机是生物信息学的主要辅助工具,利用生物信息学研究生物系统的过程需要能够熟练使用计算机对大量的生物信息数据进行处理和分析,这主要包括对数据信息进行搜索(收集和筛选)、处理(编辑、整理、管理和显示)及利用(计算、模拟)。所以,学生在学习生物信息学的过程中需要了解和掌握一些常用的生物信息学软件,如BLAST和FASTA序列比对分析软件,Oligo和Primer引物设计软件,VectorNTI、DNASTAR、DNASIS等综合分析软件。此外,学生还需要学习和掌握一些常用的计算机语言,如正则表达式、Unix shell脚本语言和Perl语言。

利用生物信息学在处理和分析海量生物数据的过程中,计算机软硬件资源需要配合处理分析软件的运行,因此要求计算机操作系统使用Unix和Linux操作系统,这些操作系统需要大量的操作命令进行输入执行过程,对于经常使用Windows操作系统的学生来说是一个较难跨越的障碍。

三、生物信息学课程教学中存在的问题

目前国内大多数高校的生物信息学教学采用传统的教学模式,即以课堂式的理论教学为主,缺乏必要的实践教学。理论教学模式固定、教学方法单一、教学内容狭窄,通常是介绍性、科普性的课程,甚至作为公选课程。少数高校开展生物信息学的实践课程教学,但多以验证性实验为主,缺乏和专业相适应的综合性、设计性实验,而开放性实验更无从谈起。

1.教学模式固定单一

生物信息学在内容层面涵盖诸多学科领域,注重应用性和实践性。然而,目前大部分高校把生物信息学作为一门孤立的课程,这导致教师需要将大多数课程内容压缩到一门课程进行教学,在有限的教学时数下灌输大量内容,增加了学生学习的难度,降低了教学质量。再者,大多数高校仅开展生物信息学的理论教学,忽视实践教学过程,造成生物信息学理论与实践内容的脱节,使学生在学习完理论知识后难以深入理解和吸收,无法将所学的知识应用到后续的工作和学习中,最终未能体现出该门课程的价值。

2.教师专业背景薄弱

作为一门交叉学科,生物信息学的教学要求教师具有较强的数学、生物学和计算机科学背景。然而,目前从事生物信息学教学的教师即便具备深厚的生物学背景,但是多数教师在数学和计算机方面较为薄弱,并不具备完整的生物信息学知识体系,对生物信息学发展趋势也了解不多。在师资缺乏的情况下,院系开设生物信息学课程,教师为了完成教学任务,仅仅在教学中进行介绍性的讲解,在课程考查方式上通过小论文、综述和课外活动等方式完成该课程的学习。因此,无论是理论教学还是实践教学均无法实现该课程大纲的要求,从而影响学生对生物信息学课程的理解和掌握,生物信息学的实践操作能力更无从谈起。

3.实践教学薄弱,专业教材缺乏

生物信息学实践课需要学生在网络环境下用计算机学习NCBI数据库的检索与使用、序列比对分析软件的应用、蛋白质空间结构图视软件的应用、序列拼接软件的应用等。但是目前,大多数高校开设的生物信息学课程多以理论教学为主,实践教学课时非常少或者为零,学生对于生物信息学课程的学习仅仅通过教材上抽象的文字描述进行理解和掌握,这导致学生在理论课中学到的知识无法在实践课中进行验证或操作,严重影响了生物信息学的教学质量,也偏离了教学大纲中强调的重在培养学生实践操作能力的培养目标。

另外,目前还没有适用于生物科学专业的生物信息学教材。国内各大高校使用的教材多为国外教材的影印版或者中文翻译版本,这些教材偏重介绍生物信息学的理论和方法,涉及的实践内容较少,学生需要具有较高的相关知识才能接受和使用这些教材。因此,部分高校在生物信息学教学过程中往往使用自家编写的简化教材,从而造成生物信息学教学内容不统一,教学大纲混乱等情况。

4.实践课程经费不足,实践教学环境落后

当今,许多发达国家都很重视生物信息学的教学和研究,积极开展各种生物信息资源的收集和分析工作,培养大量生物信息学人才,为整个生物学的理论研究及其相关产业创新(主要是医药和农业)提供指导和支撑。国内对生物信息学的关注和认识起步较晚,其发展落后于国际发达国家。国家和高校对生物信息学的教学和科研资金投入力度不大,缺乏必要的仪器设备,生物信息学的实践教学条件得不到保障,比如大多数高校的生物科学专业没有相应的计算机实训室,配套软件也相对匮乏,落后于国际发展水平。

四、生物信息学教学模式改革的探索

1.修改理论和实践教学大纲,编写适用的实践教材

根据当今生物信息学的发展方向,制定和修改理论教学大纲,除了引物设计、基因和蛋白质序列比对、基因和蛋白质结构功能预测等基本内容外,还需添加系统进化树分析、聚类分析、蛋白质互作网络谱图等较为综合的内容。另外,增加实践教学课程比例,充实实践教学内容,结合理论教学内容增加综合性、设计性实验,适当提供科研环境,鼓励开展开放性实验。

目前国内并没有系统的、专业的生物信息学实践教材,因此针对高校生物科学专业方向的特点,联合多学科领域(数学、生物科学、计算机科学)编写相应的生物信息学实践教材,在制定、修改实践教学大纲和编写教材的过程中结合学生的接受能力,由浅入深,多设实例和相关练习,使学生循序渐进的理解和掌握生物信息学的原理和方法,掌握更多的生物信息学工具。

2.紧密联系科研、基于实践问题开展教学

通过实践教学把生物信息学教学与科研有机结合起来,能够促进教学与科研的共同发展。在紧密联系科研的过程中,采用基于问题的教学(PBL)方法,通过实践教学环节,培养和训练学生把所学的生物信息学的知识和方法应用于各种生物科学领域的科研活动中,通过解决实际问题训练学生的实践技能,从而促进教学与科研的双重发展。例如,在生物信息学实践教学中多加入生产和科研中遇到的经典实例,鼓励学生利用相关的生物信息学软件及相关的理论和方法解决问题。学生也可以选择自己感兴趣的课题,利用自己熟悉的、合适的生物信息学软件和相关知识开展课题研究。此外,专业教师在指导学生课题研究的过程中还可以发现理论和实践教学的不足,不断的完善生物信息学理论和实践课程大纲和内容,提高教学质量。

3.开展多学科实践结合的教学模式

生物信息学属交叉学科,包含了不同领域的专业知识和技能,为使生物信息学教学达到教学的目标,该课程教学需要采用多学科实践结合的教学模式。

多学科实践结合的教学模式是指联合不同领域、不同学科、不同专业的课程在教学的过程中结合生物信息学涉及到的知识和技能进行基础性、铺垫性教学。比如,在高等数学和统计学的教学过程中,针对生物信息学的需求,适当增加数学建模、统计方法、动态规划方法、数据挖掘等方面的基础内容,同时,开设实例实践教学,使学生理解和掌握隐马尔科夫链模型,牛顿迭代法、最小二乘法等方法的应用原理和规则;在生物科学专业课程设置上,尤其是实践课程的教学过程中,结合生物信息学涉及的引物设计、序列比对分析、基因及蛋白质结构功能预测等方面开展相应的设计性、综合性、开放性实验项目,使学生了解和掌握基本的生物信息学原理及软件的应用;在计算机科学的教学过程中,应根据生物信息学的需求,开设正则表达式、Perl语言、R语言等课程学习,以及增加Linux和Unix操作系统课程学习,使学生在学习生物信息学前打好坚实的基础。

值得注意的是,生物信息学课程与其他课程的开设时间和顺序需要有一定的探索和评估,对于开设该课程的时间把握是开展多学科实践结合的教学模式的关键因素。过早开设生物信息学则会导致学生在不具备相应学科基础的条件下跨越式的接触生物信息学,无法理解和掌握相关的知识和技能;过晚开设则会使学生学习了相关学科知识和技能后,由于课程衔接不紧,导致在学习生物信息学时出现理解滞后和无法适应的现象。因此,针对不同专业和学科的特点,根据具体情况进行统筹安排,使生物信息学和其他相关学科课程有很好的衔接和过渡,以确保和提高生物信息学的教学质量。

五、结语

生物信息学是现代基因组学时代的开阔者,也是生物科学研究的重要的工具和载体。针对生物信息学的特点,高校生物科学专业课程设置、教学方法、教学模式和教学软硬件等需进行一定的改革,将多学科实践结合的教学模式运用到生物信息学的教学实践中,在提高教学质量的同时将更好的提升学生科研、应用和创新能力。

参考文献:

[1] 郝柏林,张淑誉.生物信息学手册[M].上海:上海科学技术出版社,2002.1-10.

[2]GUYD, NOELE, MIKEA. Using bioinformatics to analyse germplasm collections [J]. Springer Netherlands,2004.39-54.

[3]王春华,谢小保,曾海燕.深圳市空气微生物污染状况监测分析[J].微生物学杂志,2008,28(4):93-97.

[4]张菁晶,冯晶,朱英国.全基因组预测目标基因的新方法及其应用.遗传,2006, 28(10):1299-1305.

[5]周海延.隐马尔科夫过程在生物信息学中的应用.生命科学研究,2002, 6(3):204-210.

篇4

关键词:生物工程;专业英语;教学改革

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)41-0053-02

随着现代科学的进步及国际交流的日益发展,科技成果在全世界范围内的共享已经成为一种趋势。目前约有85%的科技文献用英语出版,各种国际学术会议也将英语作为官方语言,因此科技专业英语在各国之间的学术交流中起着越来越重要的作用[1]。生物工程专业英语在高等工科院校生物工程专业中属于应用性较强的一门必修课,它将大学基础英语的知识进行延伸,又结合了生物工程专业知识,并且进行实践,使学生的全面发展得到培养[2]。作为新型的生物工程专业人才,必须及时了解生物工程的最新发展状况和研究动态,需要熟练地掌握生物工程相关的专业词汇、专业术语和专业会话,能够熟练进行各种英文专业文献的阅读和翻译,同时具有一定的科技英语写作能力,能够及时将自己的最新研究成果在国际期刊上发表,并能够用英语与国外同行人员进行研究探讨。生物工程专业生物学词汇众多,还包括了大量化学和工程学等方面的专业词汇。专业词汇量非常大,是生物工程专业英语学习的一大难题;另一层次,很多学生对于该课程知识的学习都不太重视。所以怎样提高学生们对英语学习的积极性和热情,扩大学生的专业英语词汇量,让学生快速掌握阅读和写作专业科技论文的基本技能和专业英文文献的翻译技巧,是生物工程专业英语教师面临的一大难题和挑战。作为本校生物工程专业英语的授课教师,针对以上的问题,我们结合本专业的具体情况,在教学内容、教学方式方法以及教材选择等方面做了一些创新和改革,收到了一定的教学效果。学生反馈意见良好。

一、教材的选择

专业英语教学的目的在于将英语用于实践,使学生能够以专业英语为手段,获取国际最新生物工程和技术等方面科技成果,了解科技发展的新趋势、新技术信息。根据教学大纲,我校生物工程专业英语的授课学期安排在大三上学期进行。此时学生刚刚完成了大学英语的学习。部分学生已经通过了国家四、六级英语考试,具有一定的外语知识水平。但由于此时专业课程才开始学习,专业基础知识薄弱,无疑加大了专业英语学习的难度。为使学生能够在短时间扩大专业英语词汇量,掌握一定的科技文献阅读方法和技巧,课堂教材的选择显得尤为重要。专业英语教材自然以英文原版教材为好,而且其中的文章要以生物工程的基本专业知识为主。目前我国生物工程专业的专业英语教材有多种,我们选取了由邬行彦主编、化学工业出版社出版的《生物工程生物技术专业英语》。选择此书是因为该书包含了生物工程专业的大部分基本专业知识。然而该教材中的文章篇幅太长,要在一个学期内把教材中的文章全部学习一遍,时间显然不够。因此在教学过程中,我们常选择性地选取文章中部分章节进行重点学习。为进一步提高学生的专业文献阅读能力,我们除了强化教材中相关文献的阅读外,还精选了相关专业英文原版录像作为教学补充材料。在录像播放过程中,教师会根据需要,对录像内容进行适当解释和分析探讨。经过几年的实践,我们发现专业原版录像的播放取得了非常好的效果,不仅锻炼了学生的英语听力,提高了专业英语的实际应用能力,还激发了学生的专业英语学习热情。录像常在课前和课后播放。由于时间短,学生往往来不及看完,故常在课后主动复制录像自己回寝室看。这大大提高了学生学习专业英语的积极性。

二、教学内容和教学方式的选择

专业英语教学的一大重要任务是提高学生们的阅读能力。而要提高阅读科技文献能力,除掌握一定的阅读方法和技巧外,还必须有丰富的词汇量。很多学生往往因为词汇量不足而造成阅读困难,如何引导学生应用思维规律,扩大词汇量至关重要[3]。笔者在教学过程中,除有选择性地讲授教材内容外,还为学生系统介绍了生物学专业词汇中常见的前缀、后缀,找出其规律,同时向学生介绍词义的衍生、转换和词形的派生、合成等知识,扩大了学生的词汇量[4]。此外在教学过程中,我们还十分注重提高学生理解和阅读专业文献的能力,经常以最新发表的专业文献为例,介绍英语科技论文的常用格式和写作技巧等,使学生既能够了解学科发展的最新动态,又为将来写作英文科技论文奠定了坚实的基础。

三、教学方法的选择

教学方法是否恰当会直接影响到教学效果和教学质量[5]。理想的专业性英语教育教学最好的方式是用英语作为教学语言。但学生们的专业英语水平有限,所以我们在日常教学中采用了循序渐进的教学方法。在教学的初级阶段,教学以介绍专业术语为主。课程理论需讲解细致。特别是对文章中的重点、难点、难句等都需要进行重点讲解。要对常用的英语教学词汇进行构词分析,对词根前缀后缀多加练习,以加强学生对词汇的理解和重点记忆。在这一阶段的教学过程中,授课主要以中英文结合的方式,对涉及到的专业术语和专业词汇,需要及时进行讲解。待学生对专业词汇的构词法基本掌握,能够根据词根前缀和后缀分析和理解英语词汇后,教师再根据课程章节逐渐的增加英语教学的比例。同时对于学生比较熟悉的章节或段落,除教师用全英文授课外,还可多给学生练习和实践的机会,一般以个别学生翻译、其他学生补充、最后教师完善补充的方式进行。对于在课内不能完成的章节,则可采用学生课后自学、课上抽查的形式进行。

四、考核方式的选择

课程考核的主要目的是引导学生重视积累专业基础,养成自主学习意识,增强自主学习的积极性[6]。专业英语学习是一种循序渐进、逐步积累、不断提高的过程。因此在实际教学过程中,我们采取的考核方式为日常成绩与期末考试成绩相结合的形式,两者各占一半的比例。平时的成绩包括课堂问答、作业完成情况、平常的小测试以及出勤情况等;期末考试采取闭卷形式,包括专业基本词汇的英译中和中译英、英文专业文献的翻译以及英文科技小作文的撰写等。这样既能使学生在平时认真进行专业英语的学习,能督促学生学习和掌握专业知识、提高专业英语水平,又能拉开学生成绩考核的档次,从而客观、公正地评价学生的专业英语水平。

实践表明,几年来我们对提高本专业学生的专业英语水平所作的改革和尝试是成功的。学生的专业英语水平得到了极大的提高。该尝试不仅取得了良好的教学效果,还为学生大三下学期双语课程的学习打好了坚实的基础。

参考文献:

[1]侯治刚.科技专业英语教学探讨[J].华章,2008,(7):105-106.

[2]白培康,廖海洪.提高专业外语教学质量方法的探讨[J].华北工学院学报(社科版),2001,(2):53-54.

[3]唐宁莉.专业英语教学改革初探[J].科技创新导报,2008,(31):165.

[4]王娟.生物科学专业生物专业英语课程教学改革探讨[J].安徽农业科学,2011,39(18):11339-11340.

[5]杨卫华,徐涛.专业英语教学改革的几点思考[J].河北建筑科技学院学报(社科版),2004,21(1):79-80.

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关键词:高校 综合性实验 设计性实验

生物科学专业人才培养的内容包含生物科学理论和生物技术两个方面,注重对学生技能的培养,其培养任务是学生在掌握基本理论知识的同时,接受一定程度的实践训练,培养学生良好的科学素养及科研能力。因此,实验课程的开设是生物科学专业人才培养的重要环节。

当今高校人才培养目标的重点是培养创新型、应用型人才。相对理论教学来说,实验教学更多的承担了培养学生创新性、应用性、自主性能力的任务。教育部《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》(教高[2005]1号)中指出高校在实验教学中要增加综合性与创新性实验的比例,从而提高学生对本学科领域的自主学习和独立研究能力。《关于加强“质量工程”本科特色专业建设的指导性意见》(教高[2008]208号)中也指出,高校特色专业建设应特别注重加强实验教学,改革创新实验教学内容和实验教学方法,建立基础性、综合性、创新性、研究性等多种实验构成的实验教学体系。因此,对于生物科学专业来说,建立健全实践教学体系是人才培养的关键部分,其中实践教学体系中综合性、设计性实验课程的定位则尤为重要。

一、综合性、设计性实验的定位

教育部《普通高等学校本科教学工作水平评估方案》中指出,设计性实验是指给定实验目的、要求和实验条件,由学生自行设计实验方案并加以实现的实验,而综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或相关课程知识的实验。综合性实验具有实验内容紧密,实验方法多元,实验结果综合的特点,而设计性实验具有实验内容自由,实验方法多元,实验结果多样的特点,这与单一的基础性和验证性实验有很大区别。因此,综合型和设计性实验从定位上应高于基础性和验证性实验,应在基础性和验证性实验的基础上进行综合性和设计性实验的开设。

二、综合性、设计性实验开设的限制因素

《普通高等学校本科教学工作水平评估方案》中对开设综合性、设计性实验课程占总实验课程的比列有一定要求:综合性、设计性实验课程开设达到80%以上为实验教学效果好,达到50%~60%为效果较好。但是在实践教学过程中,大多数高校,尤其是新建本科院校的生物科学专业,其综合性、设计性实验的开设率很难达到50%,并且在实际教学过程中存在诸多的限制因素。

1.实验课程安排的盲目性

开设综合性和设计性实验课程,需要先考虑如何安排专业实验课程。生物科学专业的实验课程主要由专业基础课、专业方向课和专业选修课组成。专业基础课包含生物化学、分子生物学、细胞生物学、微生物学、植物学、动物学、植物生理学、动物生理学等,所涉及的实验知识和技能是整个生物科学专业培养课程的基础和核心。专业方向课是在专业基础课的基础上进一步深入和扩展的针对性较强的专业课程,如基因工程、发酵工程、酶工程等。专业选修课是专业方向课的补充和扩展,如蛋白质组学、分子遗传学、生物技术制药等,学生可以根据自身的需要和接受程度自行选修相应的实验技能,从而针对性地提高专业技能。

基础性、验证性、设计性、综合性等类型的实验内容在开设的过程中需要考虑各专业课程的性质。不同的专业课程对实验的要求存在一定差异。目前,绝大多数高校在开设综合性、设计性实验课程时很少去区分专业基础课、专业方向课和专业选修课的课程性质,仅仅是为了满足教育部的评估要求而盲目的增加综合性、设计性实验课程,这导致学生在上专业基础课时无法适应综合性、设计性实验内容,而上专业方向课和专业选修课时又对综合性、设计性实验中涉及的基础性实验内容没有完全掌握,从而产生专业实验技能培训的混乱现象。

2.实验课时分配的不合理性

综合性、设计性实验内容覆盖广,对实验技术要求高,所以需要更多的教学时数支撑。如《分子生物学》实验中仅PCR过程至少需1小时、《生物化学》的蛋白质分离纯化实验需3~4小时、《微生物学》的细菌培养需1~2天等,这在有限的学时下很难完成教学任务。

通常,实验课程的课时分配需要结合总课时量的分配情况,再安排不同专业课程的理论和实验课时比例。理论课时和实验课时分配本身就存在矛盾,如果再增加对综合性和设计性实验分配比例的考虑,势必会造成这种矛盾的加剧。部分高校能够将一部分专业基础课的实验内容独立出来,如生物化学实验、分子生物学实验、微生物学实验等,保证该实验课程拥有较多的课时。而大多数高校能独立出来的实验课程相对较少甚至为零,实验内容只能附属于理论课程之下,导致实验课程教学时数较少,教学内容不完整,这是制约高校实验课程改革的重要的问题之一。

3.实验教学模式的保守性和封闭性

受传统教育思想的影响,我国高校生物科学专业的实验教学基本上延续了以理论知识为主,实践技能为辅的教学模式。实验课程教学模式更是偏重于基础性、验证性、演示性实验。这些实验内容简单、固定,实验内容之间很少有过渡和衔接,甚至部分课程之间的实验内容存在大量的重复。

综合性、设计性实验课程的开设,要求实验教学模式多样化、开放化和灵活化。不同的实验场地、实验对象、实验内容和实验方法可能会在一个实验项目中涉及,这不同于传统、单一、封闭的实验教学模式。无论从时间、空间,还是内容和方法上,对高校生物科学专业的专业建设和实验教学模式都提出了新的挑战。

4.实验室管理模式的固定

传统实验教学模式产生了传统的实验室管理制度,其要求实验课程的开设应在规定的时间和地点完成教学任务,仪器设备和试剂的管理都是统一的,任课教师为了在不违反实验室管理制度的前提下完成实验教学任务,只能尽可能多的开设传统的、简单的实验内容,这也是基础性和验证性实验内容比例较高的原因之一。综合性和设计性实验需要开放的实验室管理制度相配套,传统的实验室管理体制与之存在严重的矛盾,这是限制高校生物科学专业实验课程教学改革的重要因素之一。

5.实验资源的不合理分配和使用

实验设备及经费的分配是限制高校生物科学专业实验课程改革和发展的瓶颈之一。生物科学专业对仪器设备、实验材料和经费的依赖较高,尤其是分子生物学相关实验涉及的仪器,动辄十几万到几十万元一台,这对于部分新建本科院校来说是个门槛。也因此受到了限制,大多数高校在开设综合性、设计性实验课程的时候往往需要考虑已有的实验仪器设备、配套设施等是否满足课程需要,而不是去考虑如何合理的设置实验内容,这违背了综合性、设计性实验开设的宗旨。

三、综合性、设计性实验开设及实施的建议

1.实验课程的层次化和实验内容的模块化

综合性、设计性实验课程的开设,需要根据人才培养方案的目标和任务,制定专业基础课、专业方向课和专业选修课的课程群,在实验课程的安排上要严格区分不同性质的专业课程对不同类型实验的需求,使实验课程形成完整的技能链条,具有明显的层次,即实验内容由浅入深,实验方法由少变多,实验原理由简入繁。

实验课程模块化是解决实验课程课时不足的有效途径。根据人才培养方案中实验课程涉及的实验技能,精炼实验内容,做到一个基础性实验包含一个实验方法和原理,形成基础实验模块,并使该实验模块能在今后的专业方向课和选修课中被涉及。这样在专业方向课和选修课的实验课程中将基础实验模块进行组合,从而建立综合性、设计性实验课程内容,使专业基础课、专业方向课和专业选修课的实验课程形成有机的整体。

实验课程层次化能够明确不同课程的教学目标和任务,避免课程之间知识和技能的重复和断裂,建立课程之间良好的过渡和衔接。实验课程的模块化能够更好的细化知识和技能,避免专业课程之间实验内容的无序和重复。

2.实验课程课时的分配及设置

根据专业课程的性质,将专业基础课的实验独立出来,分配较多的课时,使专业基础课能够开设更多的基础性和验证性实验。这些实验通常能够在1~2个课时完成,内容简单,使学生能够在较短的时间内掌握。每学期一门专业基础课安排至少20课时的基础性实验,这能够充分培养学生的基本实验技能,为将来的综合性、设计性实验的学习打好坚实的基础。

专业方向课和专业选修课的实验内容以综合性、设计性实验为主。综合性和设计性实验在课时安排上不局限理论与实验课时的分配比例,实验和理论课时可以灵活调度,将实验内容作为理论内容的延续和补充,同时也能在实验内容中进一步深入理论内容,实现“从做中学,边学边做”的教学效果。

3.开放式、信息化的实验教学模式及管理方式

开放的实验教学模式是综合性、设计性实验开设的必要保障。在开放式实验环境中,学生以分组的方式进行实验,可以自行安排实验时间,从而避免实验室学生人数过多,实验资源紧张的情况,同时也能使教师最大限度的指导学生;学生可以选择内容进行实验,避免实验资源的不合理分配,提高仪器的利用率;学生在一定范围内自由选择实验方法及手段,避免实验教学的单一性和局限性。开放式实验教学模式不仅解决实验教学课时紧张、实验资源的不合理分配问题,还可以调动学生实验操作的积极性,使学生在实验中变被动为主动,提高学生的综合素质。

在开放式实验环境中,实验室应根据不同学科将实验室进行分类,以实验仪器设备的利用率及价值进行分区,不同分区有专人负责管理。开放式实验室可建立信息化管理方式,统计实验室及仪器的使用频率,对频率较高的实验室采取开放式管理,对频率较低的实验区域进行统筹管理。此外,考虑到生物科学专业的一些仪器设备价格昂贵,可以专人专管,并使用网络信息系统建立预约机制,采取计划性、集中性安排仪器的使用时间,实行半开放策略。

四、结语

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【关键词】生物医学工程普通化学课程教学改革

【中图分类号】G【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889(2012)10C-0135-02

一、生物医学工程专业的特点

生物医学工程旨在运用工程技术的原理和方法,研究和解决生物学和医学问题的新兴、边缘、交叉学科。其主要任务是:从工程学角度研究、解释生物体特别是人体的生理、病理变化过程。其主要研究方向包括:生物系统的建模与仿真、生物医学信号的检测与分析、生物医学成像和图像处理、电磁场生物效应、脑科学与认知、人工器官以及相关的医疗设备的研制等。生物医学工程学是医疗卫生健康、保健性产业的重要基础和动力,它所带动的产业在国民经济中占有重要地位,世界各国都在不断加大对生物医学工程的投入。经过本专业培养的学生,不仅应能够在医学中较熟练地运用电子技术、信息处理技术、计算机技术,而且还应具备生物科学理论基础以及医工结合的研究和实验技能,以及医疗电子设备、医学信息处理的初步开发、研究、应用、维护和管理能力。本专业毕业的学生择业面宽,就业适应能力强。毕业生既可以在医疗仪器行业从事新产品的开发与应用,又可以在医院医学工程部门比如医学仪器、医学影像设备与技术,国家技术监督部门,以及其他电子技术、计算机技术、信息产业等部门从事研究、开发、维护与维修、教学及管理等方面的工作。此外,本专业的学生还可以进入生物医学工程、电子信息工程、通信工程与技术、计算机应用技术等方向继续深造。生物医学工程专业培养要求知识方面:打好坚实的数学、化学、物理学、外语、计算机与信息科学和电子技术的基础,掌握宽厚的生物医学工程专业知识,具备宽广而深远的科技视野、强烈的求知欲望、事业心和创新意识。

二、普通化学课程及其教学的基本要求

(一)课程的地位、性质和任务

化学是在原子、分子层次上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的一门科学。在解决人类最关心的环境、材料、能源、医药保健、粮食增产、资源利用等问题中,化学科学处于中心地位。而普通化学则是化学的导言,它包含了现代化学的基本理论、基础知识和基本技能,是现代大学生应该普遍掌握的自然科学基础知识的重要部分,是高等院校非化学专业必修的一门重要的基础课。通过本课程的学习,学生在一定程度上掌握一些必需的近代化学基本理论、基本知识和基本技能,并了解这些理论、知识和技能在生物医学工程领域中的应用;培养学生具有应用化学观点分析生活、生产中的一些简单的化学问题的初步能力;为今后的专业学习和工作打下一定的化学知识基础。

(二)课程教学的基本要求

通过对普通化学课程的学习,学生应掌握化学热力学、化学动力学、化学平衡以及原子、分子结构等方面的基本理论和基础知识;掌握一定的元素化合物的基本知识;掌握重要的有机化合物结构、性能以及一些重要的有机合成反应;掌握分析化学基本原理和一些重要的化学、仪器分析方法;并了解化学在生物医学、环境保护、新材料的研究与应用、能源开发与利用以及生命科学研究等领域的作用,为生物医学工程专业课程打下化学理论基础。

三、普通化学教学改革的具体措施

(一)修改教学大纲

应根据生物医学工程专业的培养方案,修改普通化学的教学大纲,并将本课程分为理论教学和实验教学。理论课时为32学时,实验课时为16学时。首先从普通化学课程的地位、性质和任务来定位。普通化学则是化学的导言,它包含现代化学的基本理论、基础知识和基本技能,使学生掌握化学热力学、化学动力学、化学平衡;掌握一定的元素化合物的基本知识;掌握重要的有机化合物结构、性能以及一些重要的有机合成反应;掌握分析化学基本原理和一些重要的化学、仪器分析方法;并了解化学在生物医学以及生命科学研究等领域的作用,为生物医学工程专业课程打下化学理论基础。

为了培养学生的动手能力,应让学生熟悉化学实验及实验室的基本规则;培养学生认真观察实验现象、正确记录和实验数据的习惯;了解常用化学仪器的性能、使用和维护方法。同时,应培养学生正确处理实验数据,正确书写实验报告的能力;促使学生逐渐养成严谨的科学态度、实事求是的实验习惯和工作作风,并初步具有独立思考、独立设计实验、独立进行实验以及独立分析、综合问题的能力,从而为后续课程的学习和进一步的科学研究打下基础。主要实验项目如下:玻璃工操作实验(2学时);离解平衡与沉淀一溶解平衡(2学时);铜、锌、银、镉及其离子的鉴定(2学时);烃的性质和鉴定(2学时);粗盐的提纯(4学时)。

值得注意的是,理论教学大纲和实验教学大纲的修订,应体现专业特色明确、重点突出、思路清晰的教学思路。

(二)探索新的教学方法

1.理论联系实际。普通化学是非化学化工类专业学生开设的一门基础化学课,主要介绍化学学科基本情况,化学各个分支对社会发展的作用,化学学科的发展现状、发展趋势,化学与其他自然科学、工程技术学科的关系。因此,普通化学课程知识点多、内容复杂、概念跨度大,需要与学生所学专业及实际情况有机结合起来。然而,在教学实践中,本课程的教学课时不足,教学过程中,化学理论和化学与专业结合选择是,教师往往容易顾此失彼,使化学教学演变成一堆化学名词和专业术语的堆积,枯燥乏味。同时,学生重视度不够、学习兴趣不浓。但是化学知识在各种领域中不断渗透,在日常社会生活中起着越来越重要的作用。面对实际问题,针对生物医学工程专业特点,在教学过程中,教师可首先和学生进行讨论,解决如下问题:(1)学习的原动力。(2)学习的方法和习惯;告诉大学课程内容多,上课进度快、信息量大,并且辅导课和习题课少,要掌握好学习方法;设计了从实验现象一引发思考一理论内容一实验内容一在线测试的教学路线。(3)学习精神,只有更加刻苦才有可能适应大学阶段的学习。通过讨论和示范,激发学生的学习兴趣,以求达到最佳教学效果。

将普通化学中基础部分的讲授与中学化学教学良好接轨,在上课时首先回顾一下中学化学相关知识点,再引入新的知识点。在讲例题的采用为“先示例、后解析”的方式。上实验课,采用实验前提问和预习,代替实验课先讲实验原理和步骤的方式,要求、鼓励学生预习和思考。在指导实验时,及时发现问题,引导学生深入思考。建议学校平时适当开放实验室,为对化学感兴趣的学生提供实际操作平台。鼓励学生根据个人兴趣参加项目创新活动,和指导教师一起选题,查阅文献,学习相关知识,进行科研活动。当然,也可结合其他课外科技活动展开教学。

2引入实例。在实际的教学过程中,针对生物医学工程专业特点,可适当引入生活和专业应用中的具体实施例。课堂讲授时,利用具体实例,引入每一章节内容,再将每一章节的重点、难点内容在学生深入挖掘的基础上,将内容分解成若干小问题或将若干相关小问题合并起来,指导学生联想、讨论思考、联想归纳、比较总结本课程的目标是系统讲授化学基本理论和知识,加强基础,提炼基本,按需拓宽,注重实践性和应用性。

在讲到酸碱时,可把知识点延伸,把电子舌知识和酸碱性结合起来。电子舌测量酸味时就是利用酸性,检测出酸的浓度,也就是将酸的浓度通过化学传感器转化为可检测的信号,信号的强弱就能反映酸的浓度。同样,电子舌检测其他味觉,就是将其味觉物质,通过化学传感器转化为可检测的信号,通过信号的强弱来反映味觉物质的含量,进一步体现味道的内涵。

可引入直观形象的化学反应动画效果,加强学生对反应机理和抽象概念的理解;同时,可采用动态图表,充分发挥各类图形的优势。

3.突出重点,扩大信息量。根据培养方案和生物医学工程专业的特点,可将下列内容列为普通化学的教学重点和难点:热力学的基本概念;盖斯定律和标准生成焓、标准熵、标准吉布斯自由能计算方法;化学反应自发进行的判剧;化学平衡常数、化学平衡移动的规律及有关计算;分散体系的概念及分类;溶液的依数性;胶体分散体系的性质及结构;弱酸、弱碱解离平衡;溶度积规则和溶解平衡;电极电势的概念;用电极电势的数据判断氧化剂和还原剂的相对强弱及氧化还原反应自发进行的方向和程度;配位体的相关概念及命名规则;核外电子运动的特殊性;四个量子数的取值及物理意义。教学难点为:化学反应等温方程式的应用;相似相溶液原理;能斯特方程式的应用;吉布斯自由能变、原电池电动势、氧化还原反应平衡常数的关系。根据重点和难点,可采取理论讲解、PPT、板书和学生互动相结合的教学模式,讲解后再让学生来回答问题,加深学生对重点知识点的印象与理解,在原有知识点的基础上扩大信息量。

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关键词:物联网;技术特点;教学体系

2009年8月总理在无锡视察时提出“感知中国”后,同年11月温总理在人民大会堂向科技界发表《让科技引领中国可持续发展》的讲话,指出国家重点发展的五大战略性新兴产业,其中就包括物联网关键技术。在此背景下,为积极参与“感知中国”及物联网关键技术的研究以及扩大在物联网领域人才培养方面的优势,2009年9月全国高校首家物联网学院在南京邮电大学成立。2010年初,教育部下达了物联网专业申报通知,全国众多高校积极申报,最终全国共有37所高校获准开设物联网工程及相关专业。

一、物联网涉及的关键技术分析

物联网是互联网的应用拓展和网络延伸,它利用感知技术对现实物理世界进行感知,通过网络传输,进行数据挖掘、分析、决策,最终实现人与人、人与物、物与物之间的信息交流和无缝对接,达到对物理世界进行管控、决策的目的。物联网产业包括传感器、射频识别(RFID)为主的感知制造业,通信网络设备制造、传感器网络设备制造以及机器到机器(M2M)网络设备制造等为主的基础网络制造业和提供网络传输、信息处理以及运营服务等的应用服务业等。因此,物联网可以分为三个层次:感知层、网络层和应用层。

1.感知层关键技术

感知层是物联网的最底层,主要负责物品的标识、信息感知采集,主要是由基本的感知器件完成,包括RFID、二维码、传感器、红外感应等。该层的关键技术包括:传感器网络、射频技术、传感器技术。

2.网络层关键技术

网络层负责物联网感知层感知信息的接入、融合、交换与传递,在物联网三层架构中起到承上启下的作用,是实现数据交互、物物相连的关键。物联网最终将实现异质网络互联互通,因此通信技术将是网络层的核心技术,包括蓝牙、ZigBee、WiFi、GSM、CDMA、GPRS等相关技术。

3.应用层关键技术

应用层对经网络层传输过来的感知信息进行处理,主要由业务支撑平台、服务支撑平台、网络管理和信息处理平台等构成,共同完成信息的计算、分析、存储、挖掘等功能,供用户使用和决策。核心技术包括云计算、中间件技术、海量数据存储、检索以及虚拟技术等。

二、物联网工程专业培养目标与教学体系关系研究

1.正确处理好物联网工程专业培养目标与社会人才需求关系

物联网工程专业是一门综合型、交叉型、跨学科的新型学科,涉及信息的感知、处理、传输、应用等关键技术。物联网工程专业以通信和计算机技术为基础,专业知识涉及通信、电子、自动化、计算机、安全等多个专业,目标在于培养掌握多学科基础知识和物联网相关理论、技术,适应物联网产业需要的应用、开发、管理方面的复合型人才。目前社会对于物联网方面的专业人才需求非常大,但各个行业需求所涉及的领域各不相同,有智能交通、智能电网、智能农业、智能水利、智能安防、智能服务等各个领域。因此,各高校在培养过程中一定要定位清晰,不然培养出来的人可能是懂得多但是不精,不是社会真正需要的专业人才,尤其是跨专业复合型人才。

2.正确处理好物联网工程专业教学体系和其他相关专业教学体系的关系

现在许多高校将物联网工程专业挂靠在计算机学院、通信学院等相关院系,或在计算机学院或通信学院等相关院系基础上成立物联网学院,拟开设十几门冠以“物联网”技术的课程,脱离计算机、通信相关专业的相关教学体系。笔者认为,这样的课程设置是有待商榷的。从物联网技术背景来看,通信、计算机是物联网技术发展的基础,物联网是计算机科学与技术、电子科学与技术、网络工程、自动控制、数学和物理公共学科、通信工程、信息安全等多种学科紧密结合,在具体技术应用中的产物。因此要正确处好物联网工程专业的课程设置与相关专业的课程设置之间的关系。

3.根据学校办学特色,正确处理好理论教学与课程实践的关系

国内高校经过近几十年的发展,每所高校在相关的学科建设方面都有各自的强势学科、优质师资以及良好的实验教学环境,有别于其他高校的教学特色。例如南京大学在计算机系统教学和体系结构研究方面具有优势;东南大学在RFID技术研究应用方面具有优势;北京邮电大学在WSN应用研究方面具有优势。因此在物联网工程专业建设过程中,各个学校应该充分发挥自己的专业优势,因地制宜,扬长避短,寻找适合自身特点和专长的方向进行教学和研究,形成不同的物联网工程专业特色。

在物联网高速发展的今天,高校培养的物联网工程专业学生要能够满足社会对物联网专业人才的需求,这就要求高校在专业培养目标、教学体系设计、课程设置上紧跟物联网技术发展、企业需求、社会进步。

参考文献:

[1]沈苏彬,范曲立.物联网的体系结构与相关技术研究[J].南京邮电大学学报,2009.

[2]赵海霞.物联网关键技术分析与发展探讨[J].中国西部科技,2010.

[3]吴功宜.对物联网工程专业教学体系建设的思考[J].计算机教育,2010.

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关键词:微生物育种学;教学改革;过程性考核方式

优良的微生物菌种是发酵工业大规模高效生产的基础,而工业生产中所应用的优良菌种只有通过不断的微生物菌种选育来获得〔1〕。微生物育种学是生物工程专业一门专业必修课,为适应应用型大学培养既有足够的理论基础和专业素养、又能够将知识应用于生产实践的人才的办学目标,更好地体现课程专业特色,我们对教学内容与教学方法进行了改革与探索,以期提高课程教学质量,培养应用型高素质人才。现将教学实践体会总结如下:

1优化教学内容,突出实用特色

1.1精简理论知识内容,增加实用性强的内容

微生物育种学专用教材较少,目前我们以施巧琴、吴松刚主编科学出版社出版的《工业微生物育种学》和盛祖嘉主编科学出版社出版的《微生物遗传学》为基础,精选教学内容,删除在生物化学、遗传学等基础课程中包含的相同内容。主要讲述微生物的基因突变,细菌和真菌的基因重组,诱变剂,微生物菌种的分离筛选,微生物菌种的诱变育种和代谢控制育种技术等基础内容。在课堂上讲授微生物育种的基本理论,并通过一些微生物育种实例介绍育种的技术路线和选育的具体方法,适应培养应用型人才的目标要求。

1.2增加实验课时,开设综合性实验

微生物育种学实验是培养学生实践能力、创新思维及团队合作精神的重要途径。微生物育种学是一门应用性很强的学科,开设实验教学特别重要,因此我们把教学学时进行调整,由原先的30学时理论教学和24学时实验教学调整为24学时理论教学和30学时实验教学,增加了6个学时的实验教学。实验内容修改为“高产淀粉酶产生菌的选育”和“大肠杆菌营养缺陷型的筛选”2个综合性实验项目,并通过开放实验室给学生提供更多锻炼实验技能的机会。

2改进教学方法,提高教学质量

传统的授课方式采用“填鸭式”教学,教师在讲台上口若悬河的讲授,一些学生在讲台下昏昏沉沉的听讲。整个教学过程学生懒于思考,缺乏主观能动性。而采用启发式教学,并结合现代互联网技术,鼓励学生开展课堂讨论,培养学生自主学习能力,激发学生的学习兴趣,调动学生的积极性,培养学生的独立思考、分析问题和解决问题的能力,有利于学生理解和掌握教学内容。为了保证全体学生都能够参与课题讨论,我们提前4周将“脂肪酶产生菌高产菌株的选育”、“蛋白酶产生菌高产菌株的选育”、“植酸酶产生菌高产菌株的选育”、“纤维素酶产生菌高产菌株的选育”、“耐高温脂肪酶产生菌高产菌株的选育”等多个题目布置给学生,每个学生实验小组自由选择题目。要求学生通过文献的查阅,自己设计实验方案,制作成PPT课件,派出代表在课堂上进行阐述,对班级其他学生提出的问题进行答辩。最后,教师在学生讨论的基础上根据发现的问题及时补充、完善。学生通过参与活动,将自己设计的实验和小组进行对比,对知识掌握得更牢固,同时也培养了学生的科研实践能力、理论联系实际能力和团结合作的团队精神〔1-2〕。

3实行过程性考核方式,科学评价学生

考核作为教育评价的重要手段,必须有利于学生充分发挥自主学习和实际动手的能力,有利于学生的全面发展。传统的期终考试决定成绩的考核模式,往往造成学生平时不努力、临考忙突击的学习状况,很难真正掌握课程内容,也不利于养成良好的学习习惯,为此我们采用了过程性考核模式,学生课程总成绩=平时上课(20%)+实验技能(25%)+实验报告(5%)+期末考试成绩(50%),考核要点。平时上课成绩根据出勤率、资料查阅和课堂讨论发言等情况评定。实验成绩根据实验结果、实验操作技能水平和实验报告等情况评定。通过形式多样的考核方法,客观、科学地评价学生的理论知识、实践应用能力和专业素质,激发学生学习的主动性,真正发挥考核的教育功能〔1,3-6〕。

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