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生物教育本科OO3300字_生物教育本科毕业OO范文模板
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生物教育本科OO3300字(一):结构生物学在本科教育中教学方法的探讨与思考OO
摘要:结构生物学作为一门生物学基础学科,近年来随着国家基础科研和制药产业的飞速发展而越来越重要。因此,为培养大批全面的生命科学专业人才,在本科阶段开设结构生物学课程并总结出一套适用于本科大学生的结构生物学教学方法则显得十分重要。本文结合了作者自身的教学经验,从课程内容设置和教学方法两大方面总结了本科结构生物学教学工作中的一些心得。希望可以为结构生物学在大学本科教育中的推广和发展起到积极作用。
关键词:结构生物学;教学方法;本科教育
中图分类号:G712文献标志码:A文章编号:2095-9214(2016)05-0109-02
一、结构生物学的研究范围
结构生物学是以生物大分子特定空间结构、结构的特定运动与生物学功能的关系为基础,来阐明生命现象及其应用的科学。主要研究对象是以蛋白质和核酸为主的生物大分子的空间结构及相互作用关系,并且通过对大分子结构的研究进而阐明生物大分子行使功能的分子机理。
传统的结构生物学课程是以X-射线晶体学和核磁共振波谱学为主要教学内容,着重于介绍研究结构生物学的方法和原理,偏重于数学和物理学基础,是一门针对研究生的高级课程。近些年来,随着电子显微镜三维重构技术的迅速发展,结构生物学的教学内容又有了一定的扩充。但从教学的角度而言,还是着重于研究方法和原理的讲授。
二、开展大学本科阶段结构生物学课程的重要性
结构生物学是一门有较长发展历史的生物学分支学科。自从上世纪四五十年代第一个蛋白质肌红蛋白的空间结构被解析,以及DNA双螺旋的结构模型被提出,结构生物学逐渐进入到一个新的发展阶段。[1]
近年来,结构生物学更是到了一个飞速发展的时期。主要有两个原因:一是目前生物学研究更加细致,学科之间的交叉性更强,更加倾向于分子水平上机理机制的研究。结构生物学作为一门研究生物大分子结构和功能关系的学科,自然成为了一门所有生物学科都需要使用到的基础性学科,许多生物学,医学领域的研究工作都需要研究结构生物学,或者使用到结构生物学的研究背景;二是结构生物学已经成为药物研发中必不可少的一环。无论小分子药物的设计还是大分子多肽类药物及抗体药物的开发合成提取,都需要涉及到结构生物学的知识。
因此,作为一名生物学专业的本科毕业生,无论是选择进一步研究生阶段的深造,还是选择进入生物学相关企业工作,掌握结构生物学的知识都是必须的。所以在生物学相关专业本科学习阶段,开展结构生物学课程的教学工作,是与时俱进,紧跟生物学发展趋势,培养更为优秀的人才的必要举措。
三、本科结构生物学教学与传统结构生物学教学的区别
结构生物学是一门针对生物大分子结构解析原理的高级课程。在针对大学本科生的教学过程中,需要考虑实际情况,对结构生物学课程的内容和讲述方式作相应调整。
(一)教学内容指导思想
考虑到大学本科生所接触的基础课程相应较少,还处于生物学基础知识的储备过程中,所以针对大学本科生开展的结构生物學教学活动主要分为两部分:一部分为结构生物学的基础知识传授,主要介绍主要生物大分子(蛋白质;核酸)的高级结构,以及结构和功能的关系。
生物大分子的结构与功能部分主要介绍两类重要的生物大分子蛋白质和核酸的空间结构。课程内容主要分为三部分:一是核酸(DNA;RNA)的高级结构,主要介绍核酸的基本组成单位核苷酸的种类和化学结构;DNA的双螺旋高级结构以及RNA的高级结构。二是蛋白质的组成及高级结构。主要介绍蛋白质的基本组成单位氨基酸的种类和化学结构,连接氨基酸的肽键以及蛋白质的四级空间结构。三是蛋白质结构与功能之间的关系以及蛋白质在体内高级结构的形成。
结构生物学方法学部分主要介绍研究生物大分子结构的三种方法,即X-射线晶体衍射法;核磁共振法和冷冻电子显微镜三维重构法。考虑到大学本科教育的内容以及课时情况。方法学部分主要介绍每一种方法的大致原理,力求用实际的事例来解释书本中的原理公式,方便学生的学习。
(二)与生化分子生物学等基础学科的区分
生物化学以及分子生物学作为生物学专业的基础性学科,涉及的内容非常广泛,在某些基础内容方面会与结构生物学有重合的部分,比如蛋白质和核酸的组成和空间结构。所以结构生物学这些部分的课程定位成以生化分子生物学内容为基础之上的深入,即从结构的角度出发,用分子及原子相互作用的角度来阐述一些基本的生化分子生物学内容。此外,在结构生物学教学方面需要始终强调所学习内容的微观性。在学习生物学所有课程的内容,理解所有生物现象是需要寻根究底,探索其分子水平上的作用方式,用微观生命分子的本质来看待宏观的种种生物学现象。
四、本科结构生物学教学方法的探索
除了传统的书本和板书方式教授课程之外,结合结构生物学的特点,我们还使用了以下一些教学方法来促进学生学习的兴趣并巩固相关内容。
(一)生物大分子的结构为生物大分子在真实空间中的结构,为了让学生实际体会到这种空间的概念,相应的课程采用结构解析软件链接课堂多媒体投影,下载真实的生物大分子结构文件,使用三维立体软件打开并实际操作,根据真实文件逐一介绍生物大分子的组成单元和空间构象。这种方法相对于传统的书本图片和幻灯片教学有明显好处,有助于帮助学生建立立体观,从三维空间的角度更好观察生物大分子的结构,建立一个正确的结构认知。
(二)在教学过程中多举实例,理论结合实际。在介绍结构生物学基础内容的过程中,我们采取多举结构生物学研究实例的方法。目的是让学生了解课程的内容是和我们所有的日常生活密不可分的。其次也可以加深学生对于书本基础内容的认识,加深对于结构生物学知识的理解。此外,此种方法也可让学生意识到学习结构生物学的重要意义,切身体会到结构生物学知识是存在于我们生命活动中的方方面面的。
(三)結构生物学方法学教学更加注重应用。传统结构生物学的方法学教学更加注重于算法,原理的介绍和推导。本科结构生物学在这一部分的教学工作采取偏重于实际运用的方法进行教授。即在教授结构生物学方法学原理之后,以真实的实验数据举例,教会学生采用相关软件使用这些方法,利用数据解析生物大分子的空间结构,不但让学生在实际操作中更好地理解原理,也能够掌握多种结构生物学的研究手段和方法。
(四)众所周知,许多生命过程都涉及到很多复杂反应和大分子的相互作用,这些过程很难用语言和文字或者简单二维图画表示清楚,此外,一些方法学原理也同样难于用文字和公式阐明。针对这种情况,我们遇到相应知识点时,使用动画短片的形式帮助学生理解,往往晦涩难懂的描述通过动画的形式展示在学生的面前时,会有事半功倍的效果。
(五)教学过程加入课后复习部分,以视屏的形式帮助学生复习。一门课程的学习不仅仅有上课的部分,还有下课预习复习的部分。结构生物学课程的课堂教学部分主要参照教学大纲,使用上述几点教学方式来完成。课程学习的课后部分主要是通过学生自主完成。为了使学生能够更好地领会课程内容,我们通过录制教学短片的方式帮助学生预习和复习。不同于上课的内容,教学短片的内容主要是围绕课程的一系列知识点开展,每一个短片只讲授一个知识点,这样的方式更具有针对性,学生可以根据自身的理解情况选择不同的知识点来进行课后学习。所以这种课后教学的方式将成为课堂教学的良好补充。
六、总结
通过对结构生物学大学本科阶段教学的不断探索,我们希望能够总结出一套最适合大学本科生学习的结构生物学课程。这样做一是可以尽早让大学生接触和了解结构生物学,跟上专业发展趋势;此外还能够巩固学生的专业基础,加强理论学习和实践的联系。综上所述,我们还将继续践行结构生物学的大学本科教学工作,继续完善结构生物学的教学方法,培养更多更全面的生物学专业人才。
生物教育本科毕业OO范文模板(二):中美生物医学工程专业本科教育的样例对比分析OO
摘要:本文以国际知名高校——约翰霍普金斯大学(JohnsHopkingsUniversity)和国内高校——重庆大学的最新本科培养方案为参考样本,从培养目标、教学计划与课程设置、学位设置等方面,对比分析了中美生物医学工程专业本科教育的基本情况,希望对国内生物医学工程专业本科教育发展有所启示。
关键词:生物医学工程(BME);本科教育;培养方案
中图分类号:G642.0文献标识码:A文章编号:1674-9324(2012)07-0016-02
生物医学工程(Biomedicalengineering,BME)是一门生物医学与理工科交叉渗透相结合而发展起来的边缘学科,它整合了数学、物理、生物医学、工程技术、计算机技术等众多领域,具有综合面广、交叉性强的特点。应该说有多少工程的门类,就会有多少生物医学工程的分支。与物理、数学等传统专业相比,生物医学工程专业建立的时间较短,又具有专业覆盖的知识面宽、交叉性强、实践性强的特点,因此如何建立完善的BME专业本科教育培养方案是世界各国、各高校所普遍面临的一大难题。相比之下,美国代表了目前全世界生物医学工程教学和研究的前沿,因而广泛学习、了解该专业本科教育在美国的情况,并结合国内实际,是形成更加完善的、具有自身特色的国内生物医学工程专业本科教育培养方案的最有效途径。
一、生物医学工程专业本科培养概况
生物医学工程是综合生物学、工程学、医学的理论、方法和手段,从工程的角度研究人体结构功能及其相互关系,以解读生物医学中人的生命奥秘,解决医学中的实际问题,保障人类的健康,为疾病的预防诊断治疗和康复服务的学科。作为多学科交叉、融合的新兴边缘学科,BME崛起于20世纪60年代,被认为是今后几十年内最容易出现理论突破和技术创新的学科领域之一。美国的生物医学工程是全球发展最早和最快的,早在1953年就制订了其学科研究计划,并于1967年把培养BME专门研究人员列入该计划。此后,一些著名大学相继开设了BME专业科系,开始了其专业本科人才的培养。目前全美共有60余所大学的BME本科专业获了美国工程技术认定委员会(ABET)的认定,获得授予学士学位资格。而我国的生物医学工程专业本科教育始于20世纪70年代末。据不完全统计,到2008年全国已经有110余所大学有该专业的本科招生计划,其中约24个为医科院校(包括两个军医大学),其余八十余个为理工或综合性大学。随着设立该专业的高校迅速增多,各高校面临的生源竞争日趋激烈,同时毕业生的就业形势也更加严峻。因此,亟需积极探索、创新和完善该专业的教育培养方案,形成自己的特色,创出品牌,以鲜明特色和高质量在竞争中赢得一席之地。本文主要以国际知名高校——约翰霍普金斯大学和重庆大学的最新本科培养方案为参考样本,从培养目标、教学计划与课程设置、学位设置等方面,对比分析了中美生物医学工程专业本科教育的基本情况,希望对国内该专业本科教育发展有所启示。
二、两所中美大学的生物医学工程专业本科培养方案对比
在美国很有影响力和公信力的美国新闻(USNews)和世界报道(WorldReport)最新联合公布的2009年度生物医学工程专业本科教育排名表中,约翰霍普金斯大学位列第一,具有很强的代表性。这里就选择了这所国际知名高校的生物医学工程专业的最新本科培养方案为参考样本,从培养目标、教学计划与课程设置、学位设置等方面,同样与国内具有一定代表性的重庆大学的生物医学工程专业培养方案进行比较分析,以分析不同和找出差距。
1.培养目标与培养规格及要求的比较。在这个方面,美国的BME本科教育更多地是为研究生培养(含职业教育)打基础。这个理念反映在他们的培养目标上,就是通过对学生进行理科、工程、医学及人文社会学科等相关领域的四年本科教育,使其具有广阔的工程学和生物医学背景,能够理解、阐明并应用相关工程学原理解决医学问题;能够成功地从事职业实践并继续深造,具有OO的学习和工作能力。他们并不强调让学生具备某种专业技术技能,更看重的是基本素质和综合能力的培养,从而使得毕业生具有更广阔的发展空间。而我们是以培养在生物医学工程领域、医学仪器以及其它电子技术、计算机技术、信息产业等部门从事设计、制造、应用、开发和企业管理的高素质创新型工程技术人才为目标,更强调学生对生命科学、电子技术、计算机及信息科学等专业技术及技能的掌握。相比之下,我们的培养目标更加明确,要求更加具体,但也存在过于单一和局限的问题,因此学生在择业的广泛性方面远不及美国。
2.教学计划与课程设置比较。约翰霍普金斯大学的BME本科课程分类较细,虽然具体类别的提法有差异,但大致都是分为科学基础课程、专业核心课程、关注领域课程、设计课程、人文与社会科学课程、专业选修课程及其它选修课程等六类。其中科学基础课程相当于我们的通识教育课程,核心课程与关注领域课程合起来相当于我们的专业主干课程,设计要求相当于我们的集中实践环节,人文与社会科学课程相当于我们的文化素质课程。在最低毕业的课程学分方面,约翰霍普金斯大学一般对课程是以一个学期(16周)内每周上50分钟的课计为1个学分,而重庆大学对于课程是以16个课时(45分钟/课时)计为1个学分,计算方式相近,因此重庆大学(137学分)与约翰霍普金斯大学(12OO分)差别不大。但在各类课程的学分分布及学时比例上有很大差异,特别是我们高达43个学分的学科大类基础课程在美国高校的课程体系中并未体现,这也是在课程设置上的最大差别。
3.学位设置比较。在专业本科教育的学位设置方面,美国高校更具多样性和灵活性。比如约翰霍普金斯大学设置了生物医学工程理学学士、文学学士及本硕连读三种学位项目。理学学士针对那些对生物学和医学有浓厚兴趣,计划在工程领域内选择职业或深造的学生,其本科阶段主要投入于学习工程课程;如果学生只想要一个基本的工科背景,计划在工程以外的领域攻读硕士学位的学生,希望本科学习工程的份量稍轻,而更侧重于商业、管理等方面,可选择攻读生物医学工程文学学士;而志在生物医学工程领域内择业或深造的学生可选择本硕连读,用5~6年的时间获得理学学士和硕士学位。相比之下,我们的BME本科培养计划仅设置了生物医学工程理学学士学位,及为其它专业的学生提供了BME辅修方案。尽管我们也在鼓励学生攻读双学士或辅修,但并没有像国外那样纳入BME专业的培养计划中进行系统考虑和规划,因此可操作性不强。
三、对国内大学生物医学工程本科教育培养方案设置的启示
通过以上与美国的约翰霍普金斯大学BME本科教育培养方案的对比分析,可见国内高校尚有明显差距。尽管有国情、体制机制、学校研究水平、教学资源、BME专业构建基础及师资力量等方面的差异,但美国高校的一些培养方式及具体做法,仍然值得参考和借鉴,现总结出以下几点,作为对制订国内大学BME本科教育培养方案的启示。生物医学工程本科教育应重在为研究生培养打基础,以择业的广泛性为宗旨。正如约翰霍普金斯大学在其对BME的描述中所说:如果在河两岸没有坚实的基础,桥是无法站立的,对于BME这样一座建立在两个不同学科之间的桥来说,它的发展要求从事这个行业的人必须在这两个领域里都要有较深入的了解。而在四年的本科教育中,培养学生较宽的知识面,往往会削弱其专业知识的学习。由此带来的问题是在与其他工程专业的毕业生竞争工作时,本专业的毕业生往往处于劣势。许多公司宁愿雇佣电子、计算机或机械工程的学生,也不愿雇佣BME的学生。这在BME产业最为发达的美国也是不争的事实,在该产业远远落后的我国,其情况就更加严重。而这种就业上的劣势,从某种意义上讲,是由这个专业本身要求知识面广的特点所决定的。而在本科教育阶段,能做的主要还是以打好理工科基础,培养一定的生物学和医学背景为主,真正的某方向专业知识的深入及多学科知识的交叉融合往往是在研究生及其的学习或工作中才能够更好地实现。生物医学工程本科培养方向应多元化。在产业发展链上,BME涉及设计、开发、生产、同一团队中不同学术背景人的管理、协调、销售、销后服务等多个环节,需要各种类型、各个方面的人才,这就需要该专业的培养方向多元化,才能适应市场的需求,并顺应学科的发展规律。在这方面,国内大学可充分借鉴美国高校的经验,在专业及培养方向的设置上更加灵活,为学生提供更多的选择。
重视对学生的引导、因材施教。由于入学时,学生缺乏对本专业的了解,有很大的盲目性,在学习、个人规划等方面都需要指导,因此可参考美国高校的做法,建立完善的咨询体系,重视对学生的引导、因材施教。
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