(文|betway必威西汉姆联官网院长张红雨)讨论班是研究生教学的常用形式之一,对培养学生的自主学习能力,增强学生的独立思考能力起着重要的作用。作为研究型大学,要将教育教学方法由传统的教学型向研究型转化,就需要在本科教学中既要传授从自然界获得的系统知识,也要把探索和检验这种知识的方法给予详细讲解或启示。
因此,国内外的研究型大学普遍在本科阶段开设了讨论班课程。比如,美国约翰•霍普金斯大学在成立之初就主要以讨论班形式授课,北京大学在数学和物理专业的本科教学中也开设了多门讨论班课程。但国内高校在生命科学类专业开设讨论班还不多见。随着当前生命科学的飞速发展,教学方式也在发生重大变革,因此近年来我们积极探索在生物类本科专业开设讨论班课程,并取得了不错的效果。
为了充分调动本科生的积极性,我们首先以“生命起源”这一大家普遍感兴趣的领域作为试点,开设了“生命起源讨论班”。生命起源机制是自然科学关注的核心问题之一。该领域的研究不仅具有重要基础科学意义,还催生了太空生物学、系统化学、合成生物学等一系列新兴学科,因此也具有重大潜在应用价值。通过在讨论班的学习,学生们对生命起源研究有了概括性的了解,掌握了该领域的最新进展,并在更深层次上理解了生命现象的本质。这也为他们树立正确的生命观,将来开展高水平生命科学研究奠定了基础。
该讨论班包含十一章内容,24学时,完全从兴趣出发,不计学分和工作量。但学生们都很投入,充分体现了“兴趣是最好的老师”。讨论班第一次举办时吸引了十几位生命科学各个专业的本科生参加,第二次举办时则有三十余位本科生参加。每次讨论班开始前一个月,我们会通过网络发布消息,吸引感兴趣的同学,然后将大纲和参考文献发给大家。学生根据各自兴趣选择有关内容进行准备。每次的研讨先由一位或两位学生讲述一节课,之后老师进行一节课的补充和点评。点评中特别强调基本概念和基本原理,强调科学发现的来龙去脉,不仅讲解基础知识,也讲授科学发现背后的故事。每次课后都给学生留一道或两道思考题,促使大家动脑筋思考。
课后思考题都是生命科学最基础的问题,没有现成的答案可循,需要学生综合运用各学科知识才能有所领悟。比如:如何设计一种在火星上寻找生命的方法?生命为什么会使用现在的这20种氨基酸?如果生命重新起源一次,还会一样吗?遗传密码表是否可以变化?等等。经过一系列这类问题的“磨练”,学生们逐渐养成了去思考生命科学基本问题的习惯,也初步掌握了科学的思维方法。这种教学形式十分新颖,有效地调动了学生的积极性,激发了大家主动学习的热情,收到了很好的教学效果。讨论班的几位积极分子熊乐、吴炜、洪萍、田六等后来都成为学校参加国际遗传工程机器设计大赛(iGEM)团队的核心成员,并于2013年获得亚洲区金奖,于2014年获得国际金奖。
在取得初步成功后,我们还先后开设了“3D基因组学讨论班”“文本挖掘讨论班”“生命的化学讨论班”“计算生物化学讨论班”等。目前,本科生讨论班制度已成为betway必威西汉姆联官网的一张特色名片,并且正被越来越多的老师采用。几年来的实践表明,在本科生中开设讨论班,有利于提高学生的外文文献阅读能力和对学科前沿的了解,有利于提高学生的归纳、总结和讲述能力,也有利于提高学生的科学批判精神,值得大力推广。
致谢:本研究得到湖北省高等学校教学研究项目(编号:2011148)资助。
附件:《生命起源讨论班》内容
第1章 绪论(2学时)
目标:了解生命起源和太空生物学的研究概况,明确各自负责讲解的内容。
重点、难点:生命起源与太空生物学的主要研究内容。
1.1 生命起源研究发展简史
1.2 太空生物学发展简史
1.3 生命起源与太空生物学的主要研究内容
第2章 前生物合成(2学时)
目标:了解前生物合成领域的主要发现。
重点、难点:生物分子的产生是必然事件还是偶然事件。
2.1 原始地球的化学组成
2.2 氨基酸的前生物合成
2.3 核酸的前生物合成
2.4 其他生物分子的前生物合成
第3章 手性起源(2学时)
目标:了解生物分子手性起源的可能机制。
重点、难点:生物分子为何都有手性。
2.1 手性起源的物理机制
2.2 手性起源的化学机制
2.3 手性起源的其他机制
第4章 生物大分子起源(2学时)
目标:了解生物大分子起源研究的不同观点。
重点、难点:蛋白质、核酸谁先起源。
2.1 蛋白质的起源
2.2 核酸的起源-RNA世界理论
2.3 蛋白质-核酸共同起源-我国科学家的贡献
第5章 密码子起源(2学时)
目标:了解密码子的起源机制。
重点、难点:密码子表是一次性冻结产生的还是在不断演化。
2.1 密码子起源的冻结模型
2.2 密码子起源的共进化模型
2.3 密码子起源的其他模型
第6章 细胞起源(2学时)
目标:了解细胞的起源机制。
重点、难点:细胞起源过程能否在实验室模拟。
2.1 真细菌的起源
2.2 古细菌的产生
2.3 真核生物的出现
第7章 早期生命与地球生物化学(2学时)
目标:了解早期生命的地质学遗迹以及生物化学与地球化学的共进化。
重点、难点:生物化学与地球化学的共进化机制。
2.1 早期生命的地质学遗迹
2.2 代谢起源与早期地球化学
2.3 生物化学与地球化学的共进化机制
第8章 生物分子的自催化、自组织与系统化学(2学时)
目标:了解生命起源的物理化学基础。
重点、难点:生命起源过程能否用现有的物理化学理论解释。
2.1 生物分子的自催化
2.2 生物分子的自组织
第9章 人造生命与合成生物学(4学时)
目标:了解用于人造生命的非天然氨基酸、核酸成分。
重点、难点:如何用非天然氨基酸、核酸制造新生命。
2.1 基于非天然氨基酸的人造生命
2.2 基于非天然核酸的人造生命
2.3 其他人造生命形式
第10章 地外生命探索与太空生物学(2学时)
目标:了解探索地外生命的主要方法。
重点、难点:太阳系可能存在生命的星球及可能的生命形式。
2.1 火星生命探测
2.2 土卫二、土卫六及其他卫星的生命探测
2.3 宇宙中的类地行星及生命探测
第11章 综合讨论(2学时)
目标:对生命起源过程进行系统回顾和讨论。
重点、难点:生命的产生是必然事件还是偶然事件。
2.1 生命产生的必然性
2.2 生命产生的偶然性