生命科学类专业科研选题课程教学策略论文
摘要：为适应21世纪创新人才的培养需求，结合生命科学前沿发展特点，探索了生命科学类专业开设的科研选题课程的教学策略：引导学生关注科研最新动向，激发学生对生命科学类热点问题的兴趣；通过四个结合和四个注意事项指导学生阅读文献，提高学生对科技文献的认知能力；指导学生在学习文献的基础上，从关注的专业热点中确定科研选题，然后运用他人的高水平的科研方法设计可行性方案。
关键词：科研选题；生命科学；热点；文献调研；设计方案
进入21世纪以来，生命科学延续了自上个世纪中叶以来的迅猛发展势头。近年来，生命科学与材料科学、化学、医药、医学等学科交叉形成的许多新兴研究领域，越来越受到人们的关注。以我国为例，在本世纪初，国家自然科学基金委员会（NSFC）重点项目和面上项目中，生命科学分别占总资助比例的27.1%和35.08%，远高于其它6个领域的资助比例[1]。高等学校生物类背景学生的考研率连年维持在60%以上，也从侧面反映了我国对高层次生物研究类人才的需求。笔者在生命科学专业科研选题的课堂教学实践中，根据专业特点、大三学生的知识掌握及能力具备的实际情况，结合本人的科研经历，探索了积极高效的教学策略：注重激发学生对生命科学热点的兴趣，引导学生把握专业热点的视角，训练学生筛选高质量文献的技能，培养学生理解高质量文献精髓的能力，指导学生初步学会在学习借鉴的基础上，从关注的专业热点中确定科研选题，将他人的高水平的科研方法初步运用到自己的实验设计中。实践证明，此课程按此策略组织教学，可有效培养学生的发散思维能力和主观能动性，为学生今后从事科学研究打下理论和实践基础。
1教学策略概述
本探索以16人的小班教学为例。教学对象为生物技术专业三年级本科生，有考研意向的13人，其中跨专业考研1人，保研1人。学生已学完生命科学的大部分专业基础课程，掌握了专业基础知识，对科研有浓厚兴趣。课程前期积极引导学生讨论生命科学的热点问题。以关系到人类健康方面的生物医学为例，可给出下列关键词：癌症治疗、中枢神经疾病、免疫疗法等，每个关键词可引入相应研究方向的前沿热点。学生根据个人的研究兴趣，4人分为一个小组，在教师的指导下查阅相关中、英文文献，以小组讨论和课堂汇报的形式确定选题内容，引导学生自己设计方案，最后教师结合自己的科研课题，组织学生进入课题实验室、动手实践，大致内容如图1所示。
2教学实践
2.1引导学生关注生命科学前沿方向
“改变学生的被动学习方式，倡导学生的自主思考”是目前教学改革的一个重要方面，也是本课堂的主要目标。根据生命学科的特点，结合笔者留学英国时参与的开放型课堂的经历，以学生发展为本，通过传播媒体、生活实际、社会热点等不同渠道，介绍科技前沿工作，激发学生的求知欲，培养学生获取信息的意识和能力。2.1.1多种渠道关注与生命科学相关的社会热点与社会问题在课堂教学中，首先强调了生命学科不仅与生活实际有着广泛联系，还与许多社会事件、社会问题密切相关，如：在我国及世界范围内，老龄化的加剧带来的健康问题，其中以中枢神经系统类为主的疾病将在今后很长的时期内成为困扰各国的一个社会问题，也是生命科学面临的一个难题[2]，在此引导学生讨论有哪些具体的中枢神经系统类疾病，并结合神经生物学的基础知识探讨其潜在的机制，进一步激发学生的求知欲和好奇心。再如：癌症已经成了当今社会危害人类身体健康的严重疾病，自1997年以来，癌症成为世界人口的第一死因[3]，而近几年兴起的免疫疗法被确认为一种针对癌症的高效疗法。介绍目前存在的诸多争议，包括高昂的治疗价格及潜在的排斥性，引导学生课余搜集更多的相关信息。为使学生更深入地了解特定的课题并提高课堂的参与性，所有学生根据个人兴趣分成4个小组，选择本小组的热点问题：分别为癌症（Can-cer）、中枢神经系统疾病（CNSDisease）、药物运输（DrugDelivery）和免疫疗法（ImmunoTherapy），让学生参与开放性讨论。比如，在问题为“癌症”的小组内，教师会提出以下问题：（1）癌症的成因及其社会危害性；（2）癌症现有的疗法及其局限性；（3）你所知道的关于抗癌疗法的前沿知识以及这些方法的局限性。显然，在不借助互联网和查阅文献的情况下，学生对问题了解的深度有限，具体表现为对分子和细胞机制的'概念不清楚，对前沿知识了解偏少等。通过开放型讨论，使学生认识到自己对生命科学热点问题的理解肤浅、掌握的信息滞后等不足，从而激发学生对该领域的好奇心和求知欲，为以后的文献查阅打下主观基础。2.1.2参与科技讲座，激发对前沿科学的兴趣学术前沿讲座是高校教育中一项人才培养新途径，在帮助学生了解所在学科的前沿知识、掌握研究方法、树立跨学科意识等方面具有积极的促进作用。其中，前沿讲座最重要的作用是促使学生了解所在学科或相关学科领域的前沿知识，掌握最新的研究动态。聘请国、内外专家，创造机会使学生能够近距离地与专家进行学术交流和探讨，从而使学生尽可能多地接触学科前沿，并在学术交流和学术碰撞中拓展视野、产生灵感、碰撞出智慧的火花。虽然这种授课方式在本科教学中很少采用而多用于研究生教育，但是更容易激发本科生的求知欲和好奇心。在本课程，积极促使全班学生与我校硕士和博士研究生一起参加瑞典林雪平大学KajsaUvdal教授题为“Multifunctionalnanoparticleswithtarget-ingandimagingcapabilities”的学术报告，在报告中，学生详细了解了KajsaUvdal教授的课题组如何利用多功能纳米颗粒进行肿瘤的核磁成像和荧光成像，对这些书本上接触不到的前沿知识表现了浓厚的兴趣。在报告会结束后，安排了该班学生与KajsaUvdal教授单独进行了30分钟的交流。Kajsa教授为本班学生准备了名为“Howtomanageyourresearchplanforundergraduate”（如何做好本科生的研究计划）。李自玉、耿前等同学用英语向Kajsa教授提问了一系列关于“功能性纳米颗粒性质”的问题；另外，还提出了“如何规划未来的学术生涯”、“如何处理科研工作和家庭的关系”、“女性如何做好科研工作”等问题，Kajsa教授均一一耐心详细解答。在本次与世界知名大学教授的面对面交流中，学生表示收获颇丰，不仅开阔了视野，了解到书本上没有的知识，而且理解了生命科学与其它学科交叉合作的必要性，更重要的是，该次交流激发了同学们对前沿学科的兴趣，更有本班数名同学主动与Kasja教授电子邮件联系，请教今后前往瑞典深造的可能性，可见此次交流对学生积极性和求知欲起到的推动作用。
2.2指导学生阅读前沿文献
2.2.1文献阅读的重要性和必要性教学中，我们注重引导学生认识文献阅读的重要性和必要性。当代生命科学的研究早已不同于达尔文时代，从零建立科学大厦的可能性基本为零，尤其对于生命科学的基础研究只能建立在前人研究的基础上。如果要站在巨人的肩膀上，就必须有文献阅读的积累。另一方面，通过文献阅读，可以充分了解研究热点方向的发展历史和前沿动态，可根据现有的经费和仪器条件，制定出初步的研究方案。再者，科研选题的成败，很大程度上取决于相关文献的调研。从科学基础研究的特点出发，每一项基础研究都应该是创新的。因此，只有在文献调研的基础上，才能避免重复选题、重复研究。对于三年级本科生而言，文献阅读的最直接作用是模仿学习，在阅读中仔细体会高水平论文的行文思路，既包括语言文字、句式的组织，也包括论文逻辑结构的组织表达。此外，对于还未接触实质性科学研究的本科生来说，文献阅读可以体会如何提炼科学问题及如何解决科学问题等，在思维方式和研究方法等各个方面都能得到最直接的训练，为今后的学习和深造做好预先训练，打好基础。2.2.2引导学生提高阅读能力本科生对（中、英文）文献认知和阅读能力与技巧的掌握非常有限。针对这些问题，结合学生的实际情况，主要从“读什么”和“怎么读”两个方面引导学生对科技文献的认知和提高阅读能力。首先，向学生介绍什么是科学引文索引（SCI）类论文以及SCI论文的自身属性，包括引用量、影响因子及归属数据库等。其中着重介绍影响因子（impactfactor，IF），以此作为判定论文优劣的一个主要标准[4]。结合生命学科期刊的实例，讨论不同期刊影响因子的差异。在课堂详细介绍了英国的《自然》（Nature）期刊及其生命学科下的子刊，如《自然－细胞生物学》、《自然－生物技术》、《自然－医学》等等。并结合本校生命科学学院在以上期刊的发文量，说明在此类期刊发表论文的难度，进一步激发学生学习的动力。在进一步介绍“读什么”的过程中，引导学生利用互联网平台（谷歌学术和百度学术）、高校图书馆数据库（ScienceDirect、Weily等）以及文献管理软件（Endnote）高效地进行文献查阅和管理。学生对此类事物均表现出了极大的兴趣和较好的接受能力。据统计，课后有半数以上的同学在私人电脑上尝试使用了谷歌学术及ScienceDirect数据库，下载并安装了Endnote软件进行文献下载和管理。在教授“怎么读”的过程中，针对本科生的英语及专业基础较薄弱的特点，笔者总结了“四个结合”和“四个注意事项”。“四个结合”是指泛读和精读相结合、文献数据库和搜索引擎相结合、杂志论文和学位论文相结合、研究论文和专利论文相结合。“四个注意事项”是注意尽快完成从中文文献到英文文献的过渡，更多阅读国际高水平的研究论文；注意精读高影响因子的期刊论文，扩展视野的深度与广度；注意最新文献与实际实验有1-2年的滞后性，及时关注最新研究进展；注意重点文献的分类保存，做好总结和记录。
2.3选题及制定可行性方案
在上述熟悉专业热点及科研文献阅读之后，指导学生在学习借鉴的基础上，从关注的专业热点中确定科研选题，然后将他人的高水平的科研方法初步运用到自己的实验设计中。在课程后半程，该班同学通过筛选和阅读文献，并组织课堂讨论和汇报后，初步确定了自己的选题。上述16名学生分成的4个小组的同学分别选择了“免疫疗法在巨噬细胞上的初步探索”、“癌细胞在顺铂类药物下的迁移情况”、“锌离子对星状胶质细胞活性的影响”和“以衰老小鼠为老年痴呆模型观察大脑神经元的分布”课题，并设计了课题的可行性方案。其中，Zealot小组的课题为“以衰老小鼠为老年痴呆模型观察大脑神经元的分布”，其设计的课题可行性方案如图2所示。
2.4实验室实践
“以衰老小鼠为老年痴呆模型观察大脑神经元的分布”课题的可行性及具体方案顺利通过了教师的评估。该组同学随后进入教师课题组进行为期4周的实验室实践。期间，学生掌握了臼齿类小动物的麻醉及解剖、脊椎和脑组织的摘取、利用冷冻切片机进行脑组织切片，并在教师的指导下，利用激光共聚焦显微镜观察了神经元的分布。
3结语
本课程采取开放式教学，增加了教师与学生的互动，增进了课堂下师生之间的交流。教师结合自身优势，针对学生的特点，辅以小组讨论，前沿讲座，文献调研等多种授课形式启蒙本科生的科研兴趣，通过选题制定方案和实验室实践等一系列的训练，学生不仅学习了如何通过调研文献独立选题和设计实验，而且意识到了理论和实践的差距。这些为相关创新性实验及其今后的研究生学习打下一定的基础，也从实践层面证明了我们探索的教学策略是积极有效的。实践表明，生命科学专业的科研选题课程，作为大三本科生的专业课程，在引导学生对生命科学前沿课题的关注和实验方案的设计方面起到了重要的作用。希望本课程的教学模式能起到为学生搭建科学理论到实验、实践的桥梁作用。
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