基于人文素质与创新能力培养的高校生物课堂教学方法实践与创新

闫荣玲，李常健，何福林，刘 芳，廖 阳

(湖南科技学院 化学与生物工程学院，湖南 永州 425199)

习总书记强调“培养什么人”是教育的首要问题；教育部高等学校教学指导委员会(2018-2022年)成立会议上，教育部陈宝生部长的讲话也指出：“要把立德树人贯穿人才培养全过程作为全面振兴本科的第一要务”。可见，德育在高校人才培养中的地位被提到了前所未有高度[1-2]。而全国教育大会、新时代全国高等学校本科教育工作会议、《教育部关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》(“新时代高教40条”)均要求狠抓本科教育质量。课堂教学效果是决定本科教育质量的一个重要因素，其好坏直接决定着学生专业知识的厚度与宽度以及专业气质、求知精神、创新意识的优劣。因此提高课堂教学效果是深入贯彻落实上述会议和文件精神的重要措施。普通生物学、生物化学等课程是生物类专业的重要基础课程，课程信息量大、知识点抽象，易导致学生学习兴趣不高、注意力不集中等现象[3]。实践发现，创新课堂教学方法使学生成为课堂主体，并有意识地渗透人文素质与创新能力培养是实现教学效果飞跃的有效途径。

1 基于学科发展史的知识脉络构建法

利用学科发展史引导学生进行知识脉络构建就是通过知识点背后重要历史事件(时间、人物、事件)为主线来帮助学生构建知识脉络[4]。如在“普通生物学”学习“遗传物质DNA”时，借助DNA发现、结构揭示、功能阐析的历程及其背后的故事帮助学生构建DNA的知识脉络，如图1所示，借助“DAN发现”到“DNA功能”再到“DNA结构”这一主线，可有效帮助学生构建起遗传物质DNA的知识脉络，学生按时间顺序系统地学习了关键事件及其背后故事，水到渠成地掌握了相应理论、原理；同时，通过分享、讨论、改进经典实验使学生建立了科学的思维方法，实现了创新能力的培养；另外，学生通过了解生命科学领域里程碑式的新发现、新突破以及诺贝尔奖提升了学生的专业自豪感和使命感；通过体会一个学科在某一领域取得进步并非一蹴而就，而是经过众多甚至几代学者的不懈努力取得的，以此来培养新时代大学生积极探索、勇于进取的求知精神和追求真理、坚韧不拔的良好品质，实现课堂教学中渗透人文素质教育的目的。

图1 阐析DNA为遗传物质的重要历史事件

2 实物演示法

课堂教学中对于抽象、晦涩的知识点有时语言苍白无力，实物演示此时可发挥出难以预料的效果，其中一种方式是教师课前准备模型带到课堂上给学生展示。以“生物化学”中酶专一性解释学说—“诱导契合学说”为例。其强调“诱导”的过程与“契合”的结果。学说认为酶与底物在最开始的时候，二者的结构不能很好匹配；但当底物接近酶时，其会诱导酶活性中心中的一些次级健发生断裂，另一些次级健重新形成，从而导致酶活性中心的原子和基团发生位置微调及形变，最终二者契合在一起。授课时可借助带手套的演示过程来帮助学生理解这个学说。演示过程中，把手套比作酶分子，而手比作对应的底物，刚开始时手套和手不能很好契合，但当手伸进手套后，手套会动态地不断发生形变，同时手指与手掌也发生了一些位置的细微变化后二者完美匹配，这个过程非常类似诱导契合学说。

图2 酶专一性的诱导契合解释学说实物演示过程

实物演示法的另一应用策略是：课前把学生分为几组，对即将学习的知识点作为课前学习任务布置下去，同时要求各组在充分讨论的基础上发挥想象力和创作力，自己动手制作实物模型。如在学习DNA双螺旋二级结构这一知识点时，双螺旋结构的神秘容颜到底是什么样子？可以把制作双螺旋的任务课前布置好，课上要求不同组结合自己作品讲解DNA双螺旋二级结构要点，并与其他组分享在制作模型过程中遇到的困难和引发的思考。学生在模型制作过程中，更好地理解了知识点和专业术语，并带着问题到课堂来展开学习，可以取得更好教学效果。与此同时，在课前模型制作过程中，需要小组成员一起讨论、制作，这有助于培养了学生协作精神与沟通协调能力。

图3 学生课前分组自学后合作制作的DNA双螺旋模型与 一级结构模型

3 研讨法

传统课堂是以教师讲授为主，易忽视学生的主观能动性，而主观能动性及自主学习能力对学生个人发展起着举足轻重的作用。研讨式教学法源于早期的德国大学，其目的是实现在教学形式上由“讲授式”为“研讨式”；教学目的上变“授人以鱼”为“授人以渔”；教学形式上变教师的“一言堂”为师生的“群言堂”；师生关系上变“主-客”关系为合作关系[5-6]。因此，研讨式教学可最大限度调动学生学习积极性和主观能动性。

图4 研讨式教学法实施的四个步骤

实践表明，研讨式教学可分四步展开。第一步，课前设置系列探究式问题并基于课程在线平台推送至学生；第二步，学生针对问题分组自主学习，并进行标本、展板、资料的准备；第三步，课中每组分享自己探究结果并展开组间研讨，得出探究问题答案；第四步教师补充师生一起总结、前沿成果引进，升华主题。如以“普通生物学”课堂中“鸟类适合飞行的特征”为例。课前布置一系列探究式问题如鸟类的外部形态上哪些适合飞行？鸟类在飞行过程中为什么不会“散架”？“鸟类为什么不会”气喘吁吁”？学生结合问题自己搜集资料文献实物进行自主学习。课上每组就自己的问题分享探究结果，组间可讨论辩驳。自由大胆的发言和热烈积极的课堂氛围使同学们往往一节课结束时仍意犹未尽。

图5 团队教师研讨式课堂现场

4 类比法

类比教学法是通过与教学内容相似或相通且学生熟悉的事物类比，化抽象为具体、使复杂变简单，进而帮助学生实现对新知识深化理解、有效掌握的教学方法[7-9]。如在“生物化学”课程中讲解遗传信息传递过程时，以信使RNA做模板指导蛋白质的过程，这个过程非常类似中英文的翻译过程。比方要把一句英文如“this is a cat”译成中文。首先需要一个检字员，通过查阅字典查找每个英语单词对应的中文汉字，最后还需要一个翻译官把我们中文词语组成成“这是一只猫”完成翻译的过程。信使RNA(mRNA)指导多肽链合成的过程极其类似两种语言之间的“翻译”。信使RNA上密码子是一种语言，对应的多肽链是另外一种语言，他们之间翻译也需要一个“检字员”，它就是具有三叶草形结构的转运RNA(tRNA)分子。在核糖体作用下，氨基酸的羧基和氨基间发生脱水缩合形成多肽链，因此其充当了“翻译官”角色。通过类比学生可很容易理解mRNA指导蛋白质合成的过程。

图6 中英文互译类比mRNA指导蛋白质合成示意图

5 前沿拓展法

为激发学生学习兴趣、提高学生专业热爱度，培养学生创新意识和能力，教师应多将发表于国际权威期刊上的前沿进展引进课堂[10]。如学习“鸟类适于飞行的机制”时，可引入了2014年Nature杂志的一篇文章，其介绍了鸟类在长途飞行过程中以近乎完美的“V-字”队列飞行(迁徙)可有助于其更省力地飞行，因为鸟类飞行过程中会找到每个个体在队伍中的最佳位置与角度，以“V-字”队形飞行，队列中前鸟能给后鸟提供最佳上升气流和角度，且后鸟通过相反相位拍打翅膀，减小前鸟翅膀的不利下降气流。前沿成果有效提高了学生自主探究与创新意识。

6 结语

提高本科教育质量是实现高等教育大国向高等教育强国转化的必然要求，提高课堂教学效果勿容置疑是实现本科教育质量提升的重要一环，其与学生思想意识的形成、专业知识的积累、专业视野的拓展、专业修养的塑造、求知精神的激发、创新意识与能力的培养等密切相关。教师通过灵活应用各种教学方法并进行合理创新，处理好课堂教学中“知识传授”与“能力培养”的关系，提高学生课堂教学参与度，保持学生课堂中的积极思考状态，并在教学中潜移默化地渗透入人文素质教育可显著地提升课堂教学效果。

致谢：课堂部分章节的教学受到了南京大学杨荣武教授、西安交通大学卢巧云教授等网络精品公开课的启发，在此一并致谢。