科研思维与新进展融入生物师范专业课程教学探索

［摘 要］ 随着生命科学和现代生物学技术的快速发展，新的研究成果与技术不断快速涌现，生物师范生的课堂学习主要以专业知识学习和教学技能训练为主，然而新时代教师要求生物师范生应追踪生物科学研究新动态并掌握研究新方法，毕业后才能更好地投身到中小学基础教育实践中。为帮助生物师范专业学生掌握生命科学研究的前沿进展并提高其科研逻辑思维，以“学科前沿讲座”课程为例，探讨将科研思维与新进展融入生物师范专业课程的教学改革与实践中，提高了生物师范专业课程的课堂教学效果。

［关键词］ 前沿动态；生物科学；生物技术；教学设计；课外延伸

［基金项目］ 2024年度肇庆学院创新平台建设项目“国家现代农业产业技术体系肇庆柑橘综合试验站平台建设”（202413004）；2023年度肇庆学院博士启动基金项目“桉树与重大食叶害虫的协同进化研究”（611/230009）

［作者简介］ 陈 聪（1986—），男，福建漳州人，博士，肇庆学院生命科学学院讲师（通信作者），主要从事动物与植物的互作关系研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）52-0041-05 ［收稿日期］ 2024-05-10

引言

随着科技的发展，很多传统学科被不断重塑，发展形成了许多新兴学科以及交叉学科，生物科学已和许多学科进行交叉从而进入了快速发展阶段［1］。众多新技术的不断被发明并广泛应用，频繁带来了创新性或突破性的研究成果，如基于CRISPR-Cas系统的基因编辑技术［2］。作为新时代的生物师范专业大学生，如果只掌握生物学的基础理论知识，不紧紧追踪生物科学研究的新进展动态，不具备严谨的科研逻辑思维，终将影响未来的教学工作［3］。为了使生物师范生掌握追踪生命科学研究前沿的进展，训练学生的科研逻辑思维，学院开设了“学科前沿讲座”课程。

“学科前沿讲座”是一门既聚焦科学研究新进展又重视基础理论知识的课程。该课程注重将基础理论知识与生物学研究最新动态紧密结合在一起，综述分析生物科学的发展动向，帮助学生全面深入地了解学科各个方向的发展状况［4］。生物类专业高年级学生已先修了专业核心基础课程，然而在教学过程中发现学生学习时主要以被动式听课为主，知识面不广，兴趣不大，尤其不了解生物科学的科学研究新动态。在当今生物科学飞快发展的今天，如何引导学生在掌握生物科学基础知识的同时掌握科学研究前沿动态，是学科教师面临的新挑战。因此，将科研思维与研究新进展融入“学科前沿讲座”课程的教学实践是增强学生学习兴趣、提升学生逻辑思维能力的有效途径。

一、“学科前沿讲座”课程的教学重点和难点问题

本门课程的教学重点是使学生掌握学科前沿的研究方法与研究进展、学会有机结合本门课程与先修专业核心基础课程的知识点，帮助学生全面深入地了解生命科学的发展状况，提升学生的辩证思维能力，使学生最终成长为具有良好科学素养的大学生。

“学科前沿讲座”是生物科学类专业的专业课，面向高年级学生开设。生物类专业高年级学生已先修植物学、动物学、微生物学、生物化学等专业核心基础课程，然而在教学过程中发现学生普遍缺乏将各门课程知识点串起来并进行有机融合的能力。同时发现学生主要只是学习课本上的基础知识，普遍不关注生物科学的科学研究前沿发展动态。将学生分组，自由选定主题，自由上讲台分享各小组关于主题内容的理解时，发现大部分同学仅选用基础知识进行讲解，只有极少数学生会利用数据库检索学科研究新进展的案例进行分享。上述问题不利于新时代大学生的全面发展。因此，本研究旨在探索将科研思维与研究新进展融入“学科前沿讲座”课程的教学新模式。

二、“学科前沿讲座”课程的教学目标分析

“学科前沿讲座”课程的目标是培养生物科学师范专业的学生在思想上、政治上、理论上以及情感上认同中国特色社会主义；引导学生敬畏自然生物界，养成深厚的生物专业素养与人文底蕴，增强学生的责任感和使命感；帮助学生树立正确的世界观、人生观和价值观，坚定政治认同与理想信念；培养新时代生物科学教师。使学生在教学过程中践行社会主义核心价值观，熟悉并遵守党的教育方针政策，以立德树人为己任，遵守教师职业道德规范，具有高尚的道德修养和依法执教意识，立志成为“四有好老师”。培养师范生积极的情感和正确的价值观，具有坚定的教师职业信念，认同生物教师工作的意义和专业性，具有深厚的生物专业素养与人文底蕴，富有仁爱之心，尊重孩子人格，做孩子锤炼品格、学习知识、创新思维、奉献祖国的引路人。

通过本门课程的教学，帮助学生及时、系统地了解生命学科研究的最新研究进展及今后的发展态势；拥有一定的科学研究意识，养成科学严谨的学习态度及实事求是的工作作风；掌握继续深造所需的生命科学知识。使学生系统掌握生物学专业基础知识、基本原理和基本方法，熟悉生物学相关软件及数据库使用方法；了解生物科学发展史和最新的研究进展；掌握生物学相关学科基本理论知识和联系，最终能够综合运用生物学相关知识解决生活实践问题。

通过本门课程的教学，培养学生敢于质疑、敢于批判的思维；注重观察和理论联系实际，具备发现问题、分析问题和解决问题的能力；能够运用学科前沿知识对生命现象进行科学分析和判断；养成较强的自主学习、自主追踪学科前沿新动态的意识和能力。

三、“学科前沿讲座”课程知识点模块化构建

“学科前沿讲座”课程具有知识性、前沿性、全面性、高质量、动态发展等特点。因此，按照少而精的原则，优化设计教学内容，紧紧围绕本门课程的主线，以“模块化”的形式系统构建本门课程的知识体系。先通过第一章绪论部分对“学科前沿讲座”课程进行整体概述，使学生了解生命科学学科前沿的研究方法与研究新进展；使学生学会有机结合本课程与先修专业核心基础课程的知识点；帮助学生全面深入地了解生命科学的发展状况；提升学生的辩证思维能力。同时注重在首次课中发掘思政元素，构建含有思政内容的专业课程，旨在提高学生对专业的热爱，激发学生的专业兴趣。

“学科前沿讲座”课程知识点总共设计成七个模块。第一个模块为“代谢组学及其应用”。代谢组学是系统生物学的重要组成部分，涵盖内容非常广。使学生了解代谢组与代谢组学的概念，理解代谢组学的研究思想，掌握代谢组的研究方法，达到掌握代谢组学的基本理论以及最新研究成果与发展状态，开阔视野的目标。要求通俗易懂，能够激发学生的兴趣。第二个模块为“细胞信号转导过程及分子机制”。细胞信号转导对动物、植物与微生物适应外界变化的环境具有重要意义。使学生重点掌握细胞信号转导过程、细胞膜受体的新发现及其结构解析，特别是膜受体和细胞内受体介导信号转导与疾病发生的关系。受体是现代新药研究与开发的关键药物靶标。第三个模块为“基因表达调控机理”。基因表达也是动物、植物与微生物适应环境所必需的基础，因此，需要使学生掌握基因表达调控总论、DNA甲基化、蛋白质磷酸化、乙酰化修饰、染色质构象变化等表观遗传修饰对基因活性和功能的影响的新进展。第四个模块为“高通量测序及其应用”。测序技术让人类可以读出生物学现象背后的遗传信息，是了解基因生理功能的前提，使学生在了解高通量测序概念及其发展历史、高通量测序方法原理及其特点的基础上，重点掌握数据分析方法及高通量测序技术在基因组学、转录组学等方面的应用案例。第五个模块为“第三代基因编辑工具—CRISPR”。基因编辑是一种新兴且精确的能对生物体内基因组上的靶标基因进行修饰的技术，在基因功能研究、疾病基因治疗和作物遗传改良等方面具有巨大的应用意义。引导学生了解CRISPR技术发展历史以及CRISPR/CAS 9作用机制，重点掌握CRISPR基因编辑技术的应用新进展案例。第六个模块为“微生物组学及其应用”。微生物组学在人类的健康、能源、环境、农业生产等方面起着非常重要的作用。通过微生物组学技术，不仅能够加深对微生物的致病机制、重要代谢和调控机制的认识，还能研发与我们的生活密切相关的产品，如疫苗、治疗用的新药和诊断试剂等。引导学生了解微生物组学的新发现，以及微生物组学领域的研究新进展，同时引导学生瞄准现代技术的世界科技前沿，掌握微生物组学的应用潜力。第七个模块为“疾病与人类健康”。人们的生活躲不开疾病，为了更好地应对疾病，设置该模块的内容，旨在引导学生开阔视野，着眼科技发展的前沿，结合疾病治疗新技术的研究与应用的新进展，培养学生勇攀科技高峰的信心和勇气，树立投身科学研究和技术创新的远大理想。

四、“学科前沿讲座”课程的教学改革途径探索

通过对课程内容、教学方法、教学评价的设计、分析与反思，创新地将科研思维与研究成果融入课堂教学，把科研优势转化为教学优势；以课堂讲授和互动交流为主，以学生为中心，贯彻少而精的原则，通过讲授研究案例引导学生对已学知识进行交叉思考；注重启发式教学，以学生课外自查自学研究前沿文献报道为辅，发挥学生的主动性和创造性，充分训练学生的思维与逻辑，使学生系统掌握生物科学的知识体系。该课程以综述论文作为期末考核，可提升学生阅读前沿进展文献与写作的能力。教学实践中注重课程思政元素的挖掘，并将思政育人贯穿教学实践始终，为落实立德树人根本任务和实现“三全育人”目标做好本门课程的教学创新实践。上述教学创新模式，提升了学生对所学课程进行交叉思考并融会贯通的能力，促使学生紧跟学科前沿，激发学生的专业兴趣，有效提升了课堂教学实践成效；该模式可供其他同类选修课借鉴，具有推广价值。“学科前沿讲座”课程的具体教学改革途径如下所示。

1.课堂教学时引入前沿的新技术方法以及研究新进展。在“学科前沿讲座”课程教学实践中，重视并解决课程教学的重点与难点问题，使学生了解学科前沿进展与该门课程的特点，使学生学会与已掌握的专业核心基础课程知识点进行有机结合；加深学生对生命科学的理解与思考；同时拓宽学生的知识面。要求学生重点掌握生命科学的方法论，紧跟研究前沿，及时更新课程内容，通过对课程内容、教学方法、教学评价的设计、分析与反思，创新地将前沿的新技术方法以及研究新进展融入课堂教学。以课堂讲授和互动交流为主，贯彻少而精的原则，通过讲授研究案例引导学生对已学知识进行交叉思考。注重启发式教学，以学生课外自查自学研究前沿文献报道为辅，发挥学生的主动性和创造性，使学生系统掌握生物科学的知识体系。

2.教师将其科研经历、经验、思维或研究成果新进展有机融入课程相关专题。教师将其科研的实际教学案例融入课程相关专题讲解中，可使学生更容易理解掌握前沿的理论知识和技术方法，在增强课堂教学感染力的同时可提高学生的听课兴趣。课程讲解涉及基因表达分析章节内容时，教师将已开展的关于动物嗅觉感受相关基因的表达与功能分析的实验设计过程、实验实施步骤以及结果分析的实际案例融入本章节的内容讲授。讲到高通量测序章节时，教师将已开展的动物嗅觉转录组测序结果与分析融入本章节的讲授过程中。再如讲解微生物组学专题时，将自身测得的动物肠道共生微生物多样性结果融入本专题的内容讲解中。这些教师自身的科研案例有效提升了学生的听课兴趣并可持续吸引学生的注意力。将科研思维与研究成果新进展与课堂专题进行有机融合，把科研优势转化为教学优势，充分训练学生的逻辑思维，培养学生的科研思维能力，为将来的研究生学习奠定科研基础能力。

3.引导学生自由组队分工协作并进行课堂主题汇报。依据本门课程的特点，采用课堂主题汇报可有效规避传统教学期末单一评价考核方式的缺点［5］。具体做法为以学生为中心，将学生分成若干小组，每组学生自由选定与“学科前沿讲座”课程各章节内容相关的主题。组员分工查阅新进展的研究文献，小组充分讨论并理解透彻后制作PPT课件并派代表上台发言，全班同学交流各组成员对相关章节内容涉及的研究新进展文献的见解与思考。及时评价和鼓励学生的课堂发言，提升学生的自信心。此教学方式能够有效地锻炼学生独立查找文献、理解新进展、汇总概述、PPT课件设计、学术思考、科研逻辑思维以及讲解等各方面的能力，使学生深度参与，深刻理解并领会学习该门课程的目的。此教学方式同时能够使学生学会熟练应用现代化教育技术手段和方法，锻炼获得初步的教学能力和一定的教学研究能力，有效提升生物科学师范生的教学基础能力。该课程期末考核方式为撰写综述论文，可进一步提升学生独立自主阅读前沿进展文献与科技论文写作的科研基础技能。