懂得：快速“上手”生命科学研究，生导到底有何魅力？

liukai · 发表于 2024-2-24 16:25:23

　　序

　　课程建设是人才培养的一大关键，高质量的专业课程对培养前沿高科技技术人才具有重要影响。上海科技大学生命科学与技术学院在九年的建设中涌现出了一批优质的本科课程。为了让同学们更好地了解这些课程，我们推出《本科优秀课程推荐》系列推送。本期推出的是《生命科学导论》。人工智能药物设计https://www.neotrident.com/创腾科技专注于生命科学和材料科学信息化解决方案20余年，已助力国内千余家研发机构/企业提效降本、提升合规水平。我们为用户提供ELN电子实验记录本在内的实验过程管理、研发数据挖掘与深度利用、分子模拟与人工智能AI建模的一站式、多场景数字化智能化解决方案。

　　01.

　　课程简介｜Introduction

　　导论，往往是新生接触大学专业内容的第一站。在导论课中，如何展现专业课“专”的特色，实现教师“导”的功能，又激发学生“论”的热情？生命科学导论系列课程在多年的教学实践中走出了一条特色的道路。

　　面向生命学院本科生的《生命科学导论》着重培养学生的独立思考和归纳总结能力，通过作业、知识竞赛和小组汇报演示的方式，多方位全面提高学生的思维能力和对生命科学的认识理解，引导学生主动探究解决复杂生物学问题的方法和途径。

　　此外，学院还开设面向非生命学院本科生的《现代生命科学导论》，该课程注重培养学生理解并运用生命科学的基本研究方法和思维模式来分析解决实际问题，分析评估生命科学与其他非生物学学科之间开展多学科交叉研究的重要性，培养学生形成跨学科创新思维的能力。

　　是导论，更是一场生命科学“时空之旅”

　　“细胞学说的发展离不开显微镜。你们知道显微镜最早是谁发明的吗？……”一次《生命科学导论》课堂上，杨海涛向学生们介绍细胞学说的发展。他播放了一个介绍显微镜发展史的短片，通过三分钟的短片，带领学生进行了一场时间跨度近500年的“时空旅行”。从1590年荷兰眼镜制作师 Janssen父子用一组透镜制作了第一台简易的显微镜——跳蚤镜拉开序幕，直至1665年罗伯特·胡克（Robert Hooke）第一次成功观察到“细胞”并命名。“从此，生物学进入到细胞水平……”通过短片和杨老师的解说，同学们终于深入理解了“伟大的科学发现往往起源于新技术的产生”这一抽象的理论概念。

　　杨海涛老师授课实况

　　上述教学场景常常出现在《生命科学导论》课堂上。该课程是一门科学思维启蒙课程，注重史料讲解和分析、介绍解决生命科学问题的方法论，着重培养学生的思维模式和逻辑推演能力。

　　比如在科学史的讲解中，教师会通过对巴斯德生平经历的回溯和介绍，从当时时代背景下科学研究的角度出发，通过逻辑的引导和细致梳理，带领同学们自主探究、详细领略诸多重大里程碑式科学问题的发现过程和内在联系，有效引导刚刚进入大学知识体系的大一新生，促进他们从高中学习思维模式快速过渡到大学阶段，使其快速适应和了解科学研究的底层逻辑和方法。

　　激发学生“论”的热情

　　导论课，在传统认知上来说还是以教授教课为主的。然而该课程设计却有所突破——课程努力改变仅以老师为中心、书本为中心和课堂为中心的传统教学模式，引入翻转课堂与小组辩论等新型教学模式，提高学生的课堂参与度。同时课程选择重要科学问题进行案例教学，培养学生的独立思考和归纳总结能力。在进化论部分的教学中，还通过知识竞赛形式充分调动同学们的积极性，提高学生的思辨能力和对生命科学问题的认知水平。

　　杨海涛老师授课实况

　　通过一系列的“硬核”课程设计，《生命科学导论》让大一学生对生命科学领域一些重要技术和学科的历史有初步了解，激发了学生们讨论、探究生命科学的热情：使学生了解生命科学的基本特征、人类认识和研究生命的历程及现代生命科学的重大意义；建立生命的起源、生命的进化以及生命科学的理论体系；把握当前生命科学的发展动态；了解生物科学在人类社会生存与发展过程中的重要性。

　　不断革新，让导论课程保持“鲜活度”

　　《生命科学导论》原名《现代生命科学导论》，是一门“历史悠久”的课程。课程始终以古代生命科学学说为起点，按照时间和技术发展两条主线，贯穿生命科学的理论体系及研究热点，系统介绍生物科学专业知识的同时，还对目前世界上最前沿的科研成果，包括单细胞技术、示踪技术和基因编辑技术等进行介绍。

　　“我们持续对课程进行改革，通过与校内外教授积极交流探讨，吸取了许多互动的教学经验。通过一学期的努力，课程教研组对实际教学中的内容、材料进行了优化提升，更新了教学大纲，进一步完善了课程体系。课程内容注重知识的深度、广度和实用性，精选了内容并优化了结构；同时注意了内容的新颖性、趣味性以及科普化、生活化和多样化。”沈伟介绍。

　　沈伟老师授课实况

　　多种教学方式的创新，包括但不限于：通过提出问题的探究式教学方法，以热点新闻、实事为切入点引出知识点，引起同学们的共鸣；通过课后作业、进化论知识竞赛、转基因食品的辩论赛和小组汇报演示的方式，和同学之间多元互动，提升学生课堂参与积极性和参与度，激发了学生的学习兴趣，营造了轻松愉悦、积极向上的学习氛围，培养了良好的科学素养和创新意识。

　　?

　　此外，为防止因教学班级规模过大，教学效果参差不齐，如今课程缩小了班级规模，强调小班化教学，进一步提升教学渗透率。目前本课程对生物科学和生物技术专业同学为必修，但供学有余力且对生命科学有兴趣浓厚的本校其他专业同学自由选择。

　　未来还有更多期待

　　对于该课程未来的打算，两位老师这么说：

　　教学改革是一项长期而艰巨的任务，任重道远，需要通过不断地学习和探索，引入新的内容、新的技术、新的教学方法和理念、新的考核机制，我们后续还会对课程不断进行完善和提高，努力为学校培养厚基础、宽口径、富创造的复合型人才。

　　——杨海涛，沈伟

　　今年，王晨辉老师开设了《生命科学导论》平行班。他是如何理解这门课程的，对未来又将如何期待呢？

　　生命科学导论是一门入门级的生物学课程，今年很有幸能够成为该门课程的授课老师，带领同学们一起领略生物的奥妙。该门课程首先是通过对生命起源的描述，来激发同学们的兴趣，之后课程会聚焦于许多大分子的结构和功能，如DNA、RNA和蛋白质等，一些大分子结构的变化如何改变它们的功能，以及这些变化对人类健康的影响，这些都是生命科学研究的基础。只有把基础打牢，才能进一步学习和利用现代生物学技术来完成许多科学问题的探索。

　　除了基础知识的讲解之外，本门课程还设置了许多讨论课，引领同学们读经典文献，鼓励英语交流，运用自己所学的知识针对不同主题提出自己的观点。观点与观点之间的碰撞是一种宝贵的教学方式，能带来全新的看问题的角度。

　　我相信通过这门课程同学们不仅仅是学习到了基础的生物学知识，了解生命科学前沿研究，同时还能够体会到思考和探索的乐趣，发现问题和解决问题的能力也会得到很大的提高，为之后的生物学研究奠定基础。

　　——王晨辉

　　03.

　　课程体会｜Impressions

　　同学们又有怎样的感想呢？我们采访了一些同学，看看大家说了什么？

　　?周玉洁

　　2021级生物科学本科生

　　导论课，众所周知，是一个学科的集大成者、先导片，激发同学们对该领域的兴趣。《生命科学导论》是我进入大学后接触的第一门导论课程，引发了我对生命科学领域的向往。杨老师的课程部分更偏重于对科学问题探索的思考和文献阅读。从细胞学说的发展到微生物学，从免疫学与生理学到进化论，从遗传机制到药物设计，从DNA结构到基因工程、蛋白质工程，杨老师系统地讲述了生命科学的研究历程，思考问题的模式。

　　进化论板块的知识竞赛和每周的小组汇报令我印象深刻。在知识竞赛时，前期同学们查阅了大量关于进化论的知识和现象，在课堂中，大家碰撞思维的火花，用进化论的知识去解释各类现象。我们组的同学由于前期准备较为充分得到了小组第一，到现在那本奖励的原版《物种起源》还珍藏在我的书架上，非常具有纪念意义。在每周的文献汇报方面，前期同学阅读文献、互相讨论、总结要点、制作ppt，极大锻炼了团队合作能力和文献阅读能力。

　　沈老师的板块则更偏向于基因组和测序、发育与干细胞、基因编辑与表达调控、信号转导与探针设计、行为学和基因治疗。在课程中我汲取了大量的知识与前沿技术，拓宽了知识面。课程中沈老师已经教了我们一些测序技术、基因编辑等技术，在后面的生物实验理论课中再次学到时，以及当我亲眼看到师兄师姐做蛋白质免疫印迹（western blot）时，令我非常欣喜，感到十分亲切。

　　生导课的影响是深远的。在社会实践做支教时，我引用了老师们的课件内容，给山区的孩子们讲授了一节《神奇的DNA》课程，传授受精作用、发育生长、基因遗传等，反响非常热烈。用自己之所学，内化思考、再次传授，这或许是学习更大的意义。

　　周玉洁做社会实践支教

　　?赵良浩

　　2017级生物科学本科生

　　我们那届生导课是两周一次的讨论课和一学期三篇综述论文，最后在期末根据老师指定题目制作一个科普视频。工作量最大的是讨论课，老师会提出一个需要解决的问题，然后我们需要提出一个具有可行性的实验方案来解决。这些问题都不是一些套路性、直接有资料能参考的，因此我们每两周就花几天乃至一周的时间聚在一起读文献、讨论想法。现在回头看，当年作为一个刚刚离开中学校园踏入生物学大门的我，提出的想法非常天真。比如说当时让我们设计一个方法来寻找一个磷酸酶底物对应的磷酸酶，我记得当时提的是设计一个蛋白“cage”，上面设置mimic的磷酸化底物，当磷酸基团被切下来的时候“cage”会变构把磷酸酶关在或者绑在里面。不过怎么设计出一个这样的蛋白就是一个大课题了。在上科大本科四年学习中，不止生导课程，在各种必修课和选修课中，我一直在接受这样的训练——去寻找一个非常巧妙却有充足可行性、没人尝试过的方法来解决一个难题，并且形成自己的批判性思维。?这种思维训练是我在科研生涯中最宝贵的技能，这些训练让我能很自豪地说我是上海科技大学生物科学本科毕业的学生。而这样的机会也和“小班化”的授课方式紧紧绑在一起。如今刚刚步入研究生二年级，在做的研究生课题也是自己读文献、找问题、开脑洞的设计。正是生命科学导论这门课把我带进了生命科学的殿堂。

　　课堂剪影