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高分子化学教学改革探讨:高分子化学实验教学改革与实践 摘要:高分子化学实验课程可以帮助学生接受课堂高分子化学理论学习,巩固高分子化学基本概念和理论,培养科学素质。文章介绍了嘉兴学院对高分子化学实验教学的改革和实践,主要通过学生参与实验前的部分准备工作、调整实验项目、完善实验考核制度及建设实验课程的网站方面进行改革与实践。通过两个学期的初步实践表明,高分子化学实验教学的改革探索激发了学生的学习兴趣,在提高学生的综合实验能力方面已初见成效。 关键词:高分子化学实验;改革;实践 高分子化学是嘉兴学院材料与纺织工程学院高分子材料科学与工程专业学生的优秀基础课程,它是以实验为基础的自然科学。通过实验课的教学,不仅能加深学生对理论知识的理解,培养学生熟练的实验操作,还可通过安装实验装置、观察和记录实验现象,培养学生动手能力,进而分析现象、解决问题,最终提高学生的综合素质和创新能力。由于本专业设立仅有5年时间,高分子化学专业课程的开设也只有短短的3个学年,由于教学经验有限及实验室建设的延迟,所开设的实验一般都是一些典型的验证性实验(如甲基丙烯酸甲酯的本体聚合、醋酸乙烯酯的乳液聚合等),学生往往不用动脑思考,只要按照标准步骤动手完成实验即可。基础性的实验可以培养学生基本的实验技能和熟悉实验仪器的操作,但是,往往难以培养学生分析问题、解决问题的能力,更不利于学生创新能力的培养及学生的学习兴趣的提高。等到学生到大四做毕业论文时,问题也暴露出来:缺乏思考问题、解决问题的能力,实验意识没体现出来。经初步调研论证,结合本校实际情况,我们确定选择即将开展高分子化学实验课程的高材09、10级学生作为这次实践教学改革的试点,有计划、有步骤地进行高分子化学实验教学模式的改革探索与实践。 一、让学生参与实验前的准备工作,珍惜实验教学,提高学生动手能力 实验前期准备工作是实验顺利进行的保证。尤其是高分子化学实验,在实验前有大量实验准备工作,包括实验室仪器设备调试、检修工作;所需玻璃器皿的清洗工作,化学试剂的配制,如单体、引发剂的精制,溶液的配制等。这些工作都由实验老师来承担,学生不了解实验的顺利开展凝聚着实验老师的大量劳动,所以,往往不珍惜实验过程。在已开展高分子化学实验的09级同学中,我们让学生适当参与实验的准备工作,如玻璃仪器的清洗,做过高分子化学实验的人都知道,残留高分子物质的玻璃仪器难以清洗,同学在清洗玻璃仪器的过程中,既珍惜实验过程,又能初步了解高分子的性质;甲基丙烯酸甲酯单体的蒸馏,在甲基丙烯酸甲酯溶液中往往加入微量的阻聚剂,以避免溶液在储存、运输的过程中发生聚合,所以为了缩短实验时间,提高反应效率,实验前学生在实验老师的指导下采用蒸馏的方式对单体进行提纯,加深理论课程中关于阻聚剂的理解。通过参与实验前的准备工作,同学们懂得实验的成功不仅取决于实验过程,与实验前的准备工作也密不可分,从而更加珍惜实验教学过程,珍惜自己的实验成果。更重要的是,实验的准备工作又加深了对理论知识的理解。 二、结合嘉兴学院高分子材料与工程专业特点及实际情况,改革优化实验项目,着重培养学生思考问题、解决问题的能力及团队精神 高分子化学是一门以实验为基础的自然科学。传统的实验课程内容主要是验证性实验。通过无机及分析化学、有机化学及物理化学的基础实验,已使学生掌握了基本仪器设备的使用和相关实验操作。因此,在专业高分子化学实验中,过多地开设验证性实验,不利于学生思考问题和解决问题能力的培养,不利于创新能力的培养。因此,必须对高分子化学实验项目进行改革,主要包括:①基础实验项目的改进,巩固及培养学生的基础理论与操作技能。如聚甲基丙烯酸甲酯的制备,学生可根据兴趣选择悬浮聚合或本体聚合,确定实验所需仪器设备及药品。在实验过程中,不同聚合方法有不同的实验步骤及注意事项。如,本体聚合分为三阶段进行,不同阶段温度不同,关键在于第一阶段转化率的控制,避免出现爆聚,反应时间相对较长,最终的实验产品为板材;而悬浮聚合实质也是本体聚合,但由于分散介质的加入可以很好地进行传质和传热,避免爆聚现象的发生,搅拌速度是控制实验成败的关键,聚合时间相对较短,最终的实验产品为球状小珠。同学之间对各自的实验现象、产品外观、产品性状等进行热烈讨论,从而加深对于聚合方法的理解。②强化设计性、综合性实验,培养和提高学生的综合素质及创新能力。开设具有工程特色的综合性实验项目,如聚醋酸乙烯酯乳液聚合实验,扩展为一组设计性、综合性实验:从单体精制、引发剂精制、乳化剂的选择与用量、到动态光散射法测定乳胶粒尺寸、稳定性的测定,最后在将其配制成乳胶漆,测定涂层性能与乳胶粒尺寸之间的关系。学生通过对整个材料制备及使用过程的全程跟踪,掌握结构、性能与合成之间密切联系,充分发挥学生的主动性、积极性、创造性,提高学生的工程能力,有利于引导学生参加大学生创新性实验的科学研究,培养学生的工程观念。③适当增加科研性实验项目,培养学生的团队精神,增强对本专业的了解与热爱。为进一步激发学生的创新能力及参与科研的积极性,浙江省设立了大学生科技创新项目,嘉兴学院每年也设立大学生研究训练(SRT)计划,本专业大部分09级的学生都参与到科研性实验项目研究中。学生们呈现出前所未有的申报热情,他们自愿组成实验小组、每组成员3~5人,分工明确,团结合作。如作者本人就指导了一项浙江省大学生科技创新项目的研究,团队负责人由08级同学担任,主要成员为09级同学。项目开展之初,主要由08级同学设计并实验,09级同学从旁学习并辅助完成实验,项目进行中期,09级同学已掌握实验方法与手段,具备独立完成实验能力,08级同学的主要精力可放在考研复习上面,顺利完成新老接替的工作,培养了学生的团队精神。同时,学生更多地接触到高新技术和应用技术,开阔思路与视野,增强他们对于本专业的了解与热爱。 ④增加经典验证性实验的趣味性,提高学生的学习兴趣。很多同学刚上大学的时候,严重缺乏对高分子材料科学与工程专业的了解,因此对于学习没有兴趣,甚至有些学生想要转专业。为了培养学生的专业素养,提高学生的学习兴趣,我们将一些经典的验证性实验与我们日常生活密切联系起来,增加实验的趣味性和实用性。如,制备有机玻璃板前,让学生们准备一些干花、干树叶或大头贴,在注模过程中放入其中,等产品成型后,美感十足的玻璃板就制成了,学生们非常有成就感,同时提高了对于高分子化学实验的兴趣。 三、完善实验考核制度,全面反映学生实验各环节中的表现 我们进一步细化与完善了实验的考核方式,使学生在实验各环节中的表现均得到不同程度的体现。以往我们只根据学生的实验报告来评定学生的实验成绩,学生在整个实验过程中的预习、实验装置的安装、实验设备的清洗、实验室的清扫等工作都不能得到体现,缺乏客观、公正、全面的实验考核机制。因此,我们借鉴比较传统的有机化学实验的考核机制,将实验成绩的评定细化:预习报告20分,实验着装10分,实验装置20分,操作规范20分,实验结果20分,卫生情况10分。将实验成绩的评定标准公布给学生,加强学生的实验规范观念,从实验预习开始直到实验结束清扫实验室的整个实验过程都能认真完成,从而改善学生不注重实验教学过程的现象,增加了学生的主观能动性。 四、建设实验课程网站,有助于学生的课前预习,提高学生学习的自主性 在以往的实验教学前,教师要详细地讲解实验原理、方法、步骤、仪器使用、数据记录、数据处理及实验注意事项等,甚至要把实验从头到尾演示一遍,让学生看得清清楚楚,学生完全不用预习实验,也不用思考问题,这样就造成了学生对于实验教学的忽视。在理论教学中,多采用先进的多媒体教学手段,但在嘉兴学院大部分实验教学中,还没有利用多媒体的教学模式。而多媒体的生动性、可重复性可以让学生直观感受实验操作,可以很好地进行实验的预习。因此,我们正逐步建设高分子化学实验课程网站,初步将实验课的教学大纲、讲义等内容放到网站上。编制实验教学课件,如实验过程所涉及的基本仪器、基本操作、基本装置、注意事项等。实验课程网站的建成,方便学生的课前预习,提高学生学习的自主性。为了进一步完善课程网站的建设,我们还拟采用Flash演示等手段,帮助学生掌握实验步骤,了解注意事项。目前,实验课程网络的正在逐步建设与完善中。 高分子化学教学改革探讨:科学发展观与高分子化学教学改革初探 摘 要:高分子化学是综合了物理化学,数学,有机化学等相关课程知识于一体的专业基础性课程,涉及的知识面较广,教学难度与学生的接受难度都比较大。同时高分子化学也是一个较为年轻的学科,有许多东西还在不断的完善当中,并没有彻底定性。如果可以帮助学生更加深入的认识到科学发展观与高分子化学之间的联系,对于提高学生的学习积极性,悟性以及对于深入的学习与探讨都有较高的帮助。本文就意在阐明如何将科学发展观与高分子化学有机的结合在一起,达到更好的教学目的。 关键词:科学发展观;高分子化学;结合创新 在新课改不断深化的大背景下,教育工作者在不断的摸索不断的寻找着更好的教育学生的方式,希望借此来提高学生的成绩。强灌硬输很明显不是最好的方法,那么以引导为主,激发学生自主学习,自主探究的教学方式就随之而来,加之以理论与实践的结合。就是我们今天要探究的这种将科学发展观与高分子化学教学结合在一起的化学教育的初步改革。我们要做到将可持续发展观与课堂还有高分子化学有机的拆分再结合在一起,成功完成这一改革初探。 一、何为科学发展观以及如何应用在教学中 由中央在2003年7月28日的讲话中提出‘坚持以人为本,树立全面协调可持续的发展观,促进社会经济和人的全面发展’。概括起来就是四点: 1、以人为本的发展观 2、全面发展观 3、协调发展观 4、可持续发展观 如何将这四点有机的结合在高分子化学的教学中是重中之重。首先坚持以人为本的发展观,做到因材施教,以学生为基础采取多元化,多种样式的教学模式。从不同学生的心理角度出发找到可以激起他们学习兴趣的突破口,以这个突破口为起点做出针对每名学生让他们可以学的懂学的明白的教学方案。 其次坚持全面发展。在高分子化学这个领域有很多问题其实还没有一个全世界统一的口径,统一的看法。相对应的高分子化学本身也是个涵盖知识面很广的一个学科。每名学生在学科方面都会有自己的长处或者是自己的短板。对于自己喜欢和自己学的会的领域就会越来越喜欢,越来越爱学。而对于自己在高分子化学这一领域的短板的内容就会逐渐的从学不会,到不爱学,再到最后的放弃。而结合科学发展观我们要做的就是让每个学生对高分子化学这一学科的每一个小知识领域都产生都兴趣,做到不放弃任何一个地方。最后成为一个高分子化学的高手。再就是协调发展观,劳逸结合,丰富多彩的课堂才会激起学生的学期兴趣,而兴趣反而是最好的老师。而最后的可持续发展观对应了前面三点,在前面三点都做到了以后可以成功的激起学生的学习兴趣,对未知的主动求知的欲望,这些不会随着时间的改变而消散,只会随着时间的推移而因为越学越明白产生对高分子化学的无限热爱,良性循环就此展开。 二、在课堂上的具体应用 1、温故而知新可以为师矣 孔圣人的这句话很好的诠释了复习这一环节在学习生活中的重要性。那么是给学生留任务在课后复习呢还是课堂上给出一部分时间复习呢?前者对于当代的学生来说显得略微的有些不现实,至少在一部分学生的身上这是根本不可能出现的事情。那么就要着重是后者身上下功夫。可以在刚上课的时候抽出几分钟的时间,把上一节课的知识点与本节课要讲的知识点结合在一起向学生提问。这样有了新知识的加入既不会让学过的知识点略显枯燥同时也在无意识中将要学习的新东西在学生的心里打下了问号。对于未知的东西谁都是有一颗好奇心的,学生带着这一份好奇心去参加这一节课,必然就不会放过任何的一个讲课细节,因为他们要‘解密’!这样就可以使课堂变得生动而又有效率。 2、针对每名学生做出一份教学的计划 每个学生都会有自己擅长的在高分子化学中的领域,而作为教育工作者要做的就是将整个高分子化学划分为几个领域,找出每名学生所最擅长的领域,在每节课给他的任务中略微的掺杂一些别的领域的知识点。以此逐步渗透,将学生在以前并不擅长的知识领域渗透到他擅长的领域中,逐渐的就可以做到掌握高分子化学的全部领域。 3、授之以鱼不如授之以渔 要激起学生的学习激情与探知兴趣,让现代教育中普遍存在的被动教授知识变为主动的求索知识。而有了这样的一个态度就可以在以后的学习生活中做到可持续发展,在学生正确的找到了一种可以成功完成一科目学到十分优秀的方法后,以后是不会轻易放弃与遗忘这种方式的。主动勾起学生求知的欲望。关于高分子化学的教学过程中学生提出的问题不要给他做最全面的解答。只要给出一部分的答案另一部分或者说是具体细致的答案让学生自己去寻找,自己慢慢寻找到的过程会让学生自己知道怎么去寻找知识,这是很关键的一点。 三、结束语 如何将科学发展观与高分子化学有机的结合是新兴教学方式中很有意义的一种。结合科学发展观中的四个关键点坚持以人为本,全面发展,协调发展,可持续发展。当教育工作者与学生都能找准自己的角色融入到这四点中的时候,那么课堂将会变的很活跃,学生的思维也会对应发散,有自主的求知意识,并且会潜移默化的影响以后的学习和生活中去。 高分子化学教学改革探讨:高分子化学课程教学改革与实践 摘 要: 本文通过对高分子化学教学中的难点进行分析,对高分子化学课程教学方法和教学手段提出几点建议,以开拓学生思路,激发学习兴趣,增强教学效果。 关键词: 高分子化学 教学改革 教学实践 高分子化学是材料化学、应用化学及其相关专业的专业基础课,与四大化学并列,已成为第五大化学。能否学好该课程直接关系到高分子物理、材料合成与加工学等后续课程的学习,学好并熟练运用课程的专业思想和思维方法,在学生将来的科研和工作中将发挥直接或间接的作用。鉴于高分子化学这门课程的重要性,如何深入进行教学改革,如何利用有限的教学时间和教学资源有效地将高分子化学专业知识传授给学生,并能够指导实践应用,就成为众多教学工作者的共同目标。 一、高分子化学教学的主要难点 (一)高分子化学的发展历史较短,许多理论尚不成熟,随着新的聚合方法和新的合成技术不断涌现,对传统的高分子化学概念提出了挑战,并极大地丰富了高分子化学的内容。 由于课时及其他客观原因的限制,教师往往把所有内容全部灌输给学生,“填鸭式”的教学模式会使学生产生乏味厌学的情绪,学生易出现“被动学”、“死记硬背式学”等问题[1]。 (二)高分子化学理论性强,学生理解困难,适时恰当地采用多媒体教学能使抽象的教学内容具体化、清晰化。 从学生反馈的信息来看,普遍认为教师在使用多媒体授课时只是展示根据书本内容制作的幻灯片,有些幻灯片重点不突出,且没有深入联系到实际生活和生产的经验,不能完全激发学生对高分子化学学习的专业自豪感;又加之教师授课时缺乏与学生互动交流,课堂气氛不活跃,出现来不及记笔记、不利于学生复习等情况,久而久之,就会影响学习的主动性和兴趣性,达不到理想的教学效果。 二、高分子化学的教学实践与探索 (一)讲解重点突出,创新教学内容。 教师在选好教材、消化、吸收和融合教材内容的基础上,要处理好“干”与“枝”的关系,在课程内容方面做到重点突出、主次分明。在授课时要避免将教材内容“填鸭式”灌输给学生,应有针对性、侧重点讲解,少讲精讲[2]。如限于课时紧等原因,在讲解聚合方法时,由于此部分内容多数比较简单易懂,可以略讲。但对于自由基聚合反应要重点讲解,让学生对自由基聚合的机理、聚合速率、动力学链长、聚合度和聚合度分布等重要知识点要深入地理解并能加以灵活运用,这样可以有重点地完善学生的知识结构,满足实践应用的需求。同时,要不断更新、创新教学内容。在教学中,教师可以及时地在传统教材内容的基础上补充近年发展起来的前沿科学技术和研究方法,也要关注国内外重要期刊上的最新报道,在课堂上结合国内外的最新研究进行讲解与介绍,并推荐一些期刊、数据库和书籍给学生,引导学生根据自己兴趣自由地学习,扩大学生的知识面,建立知识结构,引导学生探索高分子化学领域。 (二)加强师生互动教学,发挥主观能动性。[3] 在教学中,互动式教学能有效地改变“老师主动讲,学生被动听”的“一言堂”式的教学模式。教师要多与学生眼神交流,用情绪感染学生,引导学生“多想善思”,讲课时语言要清晰流畅,抑扬顿挫,引导学生“勤学好问”。重要的是,在讲课时可穿插有关高分子的小知识、小故事,尽量将生活中常见实例与理论知识相联系,努力为学生营造生动活泼的课堂文化氛围,使学生自觉、主动地接受知识。如:在讲到聚酰胺、聚酯时联系到我们日常穿衣用合成纤维的尼龙、涤纶,学生戴的隐形眼镜、普通眼镜的树脂镜片都是特殊的高分子材料。联系生活中的常见实例有利于学生更深刻地掌握课程内容。在课堂上,多采用启发性的多种教学方法,合理安排课堂反复提问、反复练习、反复分组讨论等互动式教学,加深学生对所学知识的理解,提高教学质量。 (三)多渠道联系实践,培养自主学习能力。 随着如今高分子材料发展的迅猛,教材的教学内容已远远不能满足现代教学的需要,在课堂教学中应把高分子化学领域最新的科技动态、学术前沿有机地渗透到课堂内容当中,给学生多介绍一些近年来高分子化学的最新成果、最新理论,开阔学生的视野。如医用上介入诊疗的各种高分子管材、可降解的手术伤口缝合线、有机高分子发光二级管用于手机、数码相机显示和照明等。针对学生在高分子课堂教学中讨论比较感兴趣的话题,或者是高分子化学前沿领域的新方法、新技术等,可鼓励学生到图书馆和互联网上查找资料,撰写小论文,制作幻灯片,并在课堂上为大家作知识讲座,营造合作探究、自主学习的氛围。同时,也可关注网络上以高分子为主题的论坛,通过与网上的专家、学者的交流,调动学生探知高分子知识和应用领域的兴趣,培养主动学习的能力,激发研究兴趣。 (四)选择合适的教学内容,不断完善多媒体教学。 1.适时使用拿来主义,做到因材施教。 教学是一个个性化的过程,不同的教师有着不同的授课思路、方式与方法。一般来说,可以借助别人的课件作为启发自己的思路,但是,这种“拿来主义”绝不应成为主要依赖的对象。由于学生的层次不同、专业不同、对知识的接受能力不同,教学过程中好的方法可以借鉴,但重要的是要根据学生的需求、教材体系、自己的教学经验、教学思想使用自主开发的课件。尤其是在课件中更应该增加一些理论联系实际的例子,比如聚合物合成工艺和聚合物应用等实践应用方面的内容。 2.将多媒体教学与传统教学手段相结合。 多媒体教学具有传统教学手段不可比拟的优势,能更直观、更形象和生动地传导高分子化学的魅力,并能有效地扩充知识的广度和提高课堂的利用率。特别是需要向学生演示情景的内容,采用多媒体教学就更有优越性。如在讲解乳液聚合机理这一节,采用了动画方式形象演示了胶束成核的机理和乳液聚合过程的三个阶段,帮助学生理解,印象深刻。但是先进的教学手段并不一定能达到良好的教学效果,关键在于多媒体技术如何与传统的教学手段相结合,从而实现它应有的价值。如在高分子化学的课堂授课中,讲述自由基共聚理论推导公式时,就应该采用黑板板书的方式一步步进行推导,同时采用启发式方法调动学生积极性,促进学生主动学习和思考。 3.采用多种手段完善多媒体教学。 采用多媒体教学,教学信息量大,进度快,学生在课堂上有效掌握大量的理论难度较大,因此要做好课后辅助工作。不断完善网络教学平台,将多媒体课件、课后复习材料、教学重点、习题题库及小知识、小贴士等内容在学校的教学网络中充实完善,这样既有利于学生课后复习,又能加深学生对所学知识的掌握和应用。另外,还可利用各种化学软件、网络资源和视频等多种手段展示各种反应模型,特别是一些三维立体模型,启发学生思考,激发学习兴趣。在教学中逐步渗透双语教学,可以有意识地把新出现的专业词汇和标题用英文书写,能有效提高和丰富学生的专业词汇量,对收集到的专业文章,采用多媒体的形式讲解,又可以提高学生的专业阅读水平,这样,能帮助学生提高对专业英语的学习兴趣,为今后的毕业论文撰写及工作实践打下坚实的基础。 三、结语 高分子化学课程教学改革是一项系统的工程,总结近几年来的教学实践,笔者认为,以人文本,转变观念,因材施教是探索高分子化学课程的有效途径,合理有效地利用多媒体,不断完善网络教学平台,逐步渗透英语教学是实践高分子化学课程教学的有效手段,而创新教学内容、加强互动教学,培养学生学习的主观能动性是搞好高分子化学教学的前提条件。我们将不断地继续深入研究与探索,使高分子化学的教学不断适应新形势发展的要求,为培养高分子领域优秀人才作出不懈努力。 高分子化学教学改革探讨:工科院校高分子化学教学改革的探索与创新 摘 要: 高分子化学是高分子材料专业重要的专业基础课。本文针对高分子化学课程的特点,从五个方面对高分子课程教学进行初步探索,包括教学结合科研,合理有效利用多媒体,开展师生互动教学,联系实验与生产实践等方面进行探讨。 关键词: 高分子化学 教学改革 教学创新 高分子化学是高分子专业理工科学生的必修课,也是高分子科学及材料科学的理论基础,在高等学校化学相关专业占有较大比重,与无机化学、有机化学、物理化学和分析化学并列成为第五大化学。因此,如何利用有限的教学时间和教学资源有效地将高分子化学专业知识传授给学生,并能够指导实践应用,已成为众多教学工作者的共同目标。作为一名高分子化学的教师,笔者在讲授高分子化学课程中,对课堂教学方式与方法,多媒体教学手段,实验教学,以及与生产生活的结合等方面进行了探讨和思考。 1.教学与科研讲解相结合 高分子化学是一门年轻的学科,发展历史较短,许多理论尚不成熟。随着时代的不断进步,新的聚合方法和新的合成技术不断涌现,对传统的高分子化学概念提出了挑战,同时也导致高分子化学教材的更新不能与科技同步。因此,在教学中,教师可以及时在传统教材内容的基础上补充近年发展的关于高分子化学的前沿科学技术和研究方法,结合国内外科研的最新研究成果和动向进行介绍与讲解,使教学内容始终跟上时代的步伐,开阔学生的视野,激发他们对高分子化学课程学习的热情。教师还可以推荐一些期刊、数据库和书籍,引导学生根据自己的兴趣自主学习,扩大学生的知识面,积极探索高分子化学的新领域。此外,在课堂上,对本专业老师的研究项目及最新研究成果进行介绍,如在配位聚合的讲解中,笔者就结合自己的研究方向,讲解通过开环易位聚合及非环二烯烃易位聚合方法合成不同拓扑结构的可降解聚合物用于纳米材料和生物医药。同学们对高分子化学的某些知识有了更深的了解,从而调动了学习和科研的积极性、主动性[1]。 2.多媒体和板书授课相结合 高分子化学中聚合反应机理与动力学理论比较抽象,难以理解[2]。多媒体教学作为一种当前基本普及的教学手段,可以实现传统教学无法实现的动态与三维效果,将高分子化学中微观反应历程形象逼真地显示在屏幕上,大大增加单位时间内学生掌握知识的数量。此外,对于工科院校高分子材料专业的学生,毕业以后多数去工业研究部门或工厂工作,除了要掌握理论知识外,还要将理论与实际相结合。因此,在高分子化学的讲授中应加入一些聚合物生产工艺部分的内容,对于这些内容的讲解,都涉及生产流程,应用Flash作出动态的流程图,帮助学生了解实际的生产过程,为以后的工作打下基础。然而,先进的教学手段不等于能达到良好的教学效果,关键在于多媒体技术如何与传统的教学手段相结合,从而实现它应有的价值。讲授中发现,有很多需要理论推导的公式,例如自由基聚合中关于聚合动力学公式的推导,通过多媒体与板书相结合进行讲解,学生能够更容易理解和掌握。首先利用板书对相关公式进行详细推导,一步一步地传授给学生,然后与多媒体结合讲解,并进行归纳和总结,这样可以将结果表示得更清晰明确,更有助于加深学生对公式的记忆。 3.探究式与启发式教学相结合 高等教育的任务不仅是传授知识,而且要教给学生学习知识的方法,让学生积极思考,充分发挥想象,勇于探索和创新,培养自学能力。教学是教师和学生的双边共同活动,在教学时,教师应经常向学生阐明“弟子不必不如师,师不必贤于弟子”的道理,引导学生自由发表观点,从而拓宽学生思路,变被动学习为主动学习,培养他们的语言表达能力和归纳总结能力。在课堂上,教师采用讲授、提问、练习、讨论相结合的互动式教学启发学生,学生积极参与。这样不仅活跃了课堂气氛,而且学生感到上课很轻松,渐渐对该课程感兴趣,从而促进对知识的理解和探索。如教师可以在课堂上就某一主题或知识点专门进行讨论,大家畅所欲言、各抒己见,培养发散思维能力。此外,还可以让学生走上讲台,参与到教学工作中。例如在讲到连锁聚合反应时,科研将学生分成小组,各自选择一种聚合反应,学生通过查阅文献,制作多媒体在课堂进行讲解,其他同学向其小组成员提问。通过文献调研、讲解、回答问题,锻炼学生学习的主观能动性与综合能力,对学生基本的科研能力进行培养,老师也能从学生图文并茂、生动形象地演讲中获得很多新的知识[3]。 4.理论知识与实验教学相结合 化学是一门以实验为基础的科学,在化学教学中,实验占有十分重要的地位。高分子化学实验是高分子化学理论教学课程的重要组成部分,也是工科学生理论联系实际的纽带。实验教学不仅能使学生更好地理解课程中的理论知识,而且对提高学生学习本课程的积极性,培养学生的思维能力,操作能力,观察和解决实际问题的能力也有着极其重要的作用。高分子化学重点讲述聚合反应的机理和实施方法,其实验结果往往得到的是一些聚合物产品。我们可以选择一些和学生平时生活、学习关系紧密的实验内容来做。比如,以前我们开设了“聚甲基丙烯酸甲酯的制备”实验,目的是让学生了解和掌握自由基聚合反应的原理及反应条件对产物性能的影响,在实验中发现,学生的积极性并不高。学生反映不了解聚甲基丙烯酸甲酯是什么东西。为此,我们将这个实验换成“聚乙醇缩甲醛的制备”这个实验,同学们的兴趣一下子提高了许多。因为他们了解到这就是平时用的胶水,在实验过程中尤其积极认真。很多同学还带着空瓶子,做完实验将自己制得的样品带回去。这虽然是一个实验的调整和改变,但是通过这些,不仅使学生进一步学习和掌握了高分子化学的相关理论知识和高分子化学实验的基本操作,提高了学生做实验的积极性和主动性,而且使学生深刻认识到了高分子化学是一个和人们的日常生产生活息息相关的学科,激发了他们对该专业的热爱[4]。 5.高分子化学与社会生活相结合 以塑料、橡胶、纤维、涂料等为代表的高分子材料与人类社会的生产实践密切相关,且已经深入到日常生活的各个方面。然而,目前许多高校在讲授时,对基础理论方面的介绍非常系统、深入,但在高分子的应用和日常生活的联系方面相对弱一些。因此,教师在进行理论教学的同时,应结合高分子的特点,注重积极联系实际的生活和应用,在传授学生理论知识的同时,还要培养其对身边各种聚合物的认知能力。例如,在第一次上课时,可以介绍身边的高分子材料,看到保鲜膜就知道是聚乙烯,看到一次性饭盒知道是发泡聚苯乙烯,看到塑料杯子、盆子就知道是聚丙烯等,掌握一些基本的生活技能。此外,有些高分子材料还能很好地引出课程内容。比如女生都非常熟悉的尼龙袜就是缩聚反应的典型代表――尼龙。此外,还可以提示学生在买鞋的时候,如果售货员告诉是聚氨酯材料的,你就可以知道并不是天然的“皮”,而是人工通过缩聚反应合成的高分子材料。在教学过程中,还应当密切结合社会热点与时事。如当前我们国家面临大量废弃塑料难以降解造成严重的白色污染问题、2010年上海市静安区“11.15”重大火灾等,培养学生社会的责任心、思考能力和研究能力[5]。 教学方法的改革是高校教育改革的重要组成部分。创新精神与实践能力的培养是一个长期的过程,需要对教学过程中的各个环节认真研究,层层贯彻。随着教学改革的不断深入,我们将继续探索,总结经验教训,为培养优秀的应用型创新人才作出不懈努力。 高分子化学教学改革探讨:高分子化学特色教学改革研究 摘要:为了提高相关专业学生对高分子化学课程知识的掌握能力,本文结合实际教学经验,针对该课程的特点,从教学内容、教学方式、教学对象以及教学实验拓展创新几个方面探讨了教学改革,突出了课程的特色化、针对性及实用性。旨在提高教学质量,使同学们对高分子化学有更直接、更深刻的认识。文中特别强调了研究生教学与本科生教学的区别。 关键词:高分子化学;教学改革;教学质量 高分子化学是高分子专业和材料专业的理科及工科学生的必修课,也是其他化学、化工专业学生的选修课之一,是高分子科学及材料科学的基础,在化学相关专业培养体系中占据相当重要的地位。所以,很多院校既在本科阶段开设本课程,又在研究生阶段开设相应的必修和选修课程[2]。高分子化学的主要讲授内容[1]为各种聚合方法的反应机理及其对聚合物结构的影响,以及聚合物的化学改性方法。课程的目的在于使学生能够通过高分子化学基础知识的学习,指导科研和生产实践活动。但是由于相对材料领域的其他学科来说,高分子化学还是一门比较年青的科学,许多理论还不太成熟,而且新材料和新的合成方法不断涌现,致使许多学生感觉无所适从,反映该课程涉及的内容太多且难于掌握,在一定程度上影响了学习的兴趣和掌握程度。为了提高学生学习的兴趣及知识的掌握程度,本人就教学中存在的一些问题进行了思考并且提出了一些个人的解决意见。下面分别从教学内容、教学方式、教学对象以及教学实验拓展创新几个方面分别阐述。 一、关于教学方式 以往的高分子化学课程多是采用讲授法[3],这种方法的优点是教师容易控制教学进程,能够使学生在较短时间内系统地掌握科学知识。但是,如果运用不得当,就会出现教师在讲台上激情澎湃,而学生却听得云里雾里的状况,很可能由于听不懂而失去兴趣。所以我们根据授课对象的不同,改变不同的授课方式,通过调整教学方式,使难懂的知识变得易于接受,增加学生的学习兴趣。比如在讲授法的同时适当地加入了讨论教学法、互动教学法等。其中讨论法教学特别适用于对研究生的教学,让学生以小组为单位,围绕最新的高分子前沿知识,查阅相关资料,并布置课后作业,让学生查找与某一知识点相关的前沿科研成果(如RAFT法在材料制备中的应用),做成幻灯片,然后在课上以主题讲座的形式向全体同学汇报、讲解,并回答其他同学的问题。通过主动讲解的方式,把被动思维转化成主动思维。这样既调动了大家的积极性,同时又丰富了大家的知识,使学生在深刻地掌握高分子学科的相关知识的同时,又锻炼了研究生查阅文献和学术报告的能力。互动教学法中,我们会让学生提出一些自己感兴趣的高分子相关问题,然后在课堂讲授中予以回答。比如缓释药剂的释放原理是什么、塑化剂为什么会到饮料中去、饮料瓶是如何成产的等等。学生提出的往往是生活中遇到的实际问题,将这样的问题放到课堂,可以提高学习兴趣,活跃课堂气氛,加深学生对知识的理解。 二、关于教学内容 高分子化学是一门化学类的专业课程,它不仅需要有机化学、物理化学等基础化学专业背景知识,而且内容丰富、知识点众多,理论体系严谨,实践性强。在教学过程中存在知识点众多、反应方程式复杂、反应机理抽象深奥等特点,相对较难理解记忆。尤其是作为选修课的时候,许多同学由于相关的化学背景知识掌握得不扎实,导致难以理解,甚至不理解,造成学习障碍,从而影响学习的兴趣。因此,如何把复杂的机理,例如配位聚合、开环聚合等,通过通俗易懂的方式将知识点深入浅出地传达给学生,是教学改革的关键问题。在实际教学过程中,我们将高分子化学中的反应过程、反应机理、聚合物立体构型等抽象难懂的教学内容,以立体或动画的形式表述出来,实现了聚合反应的“可视化”[4]。以丙烯的配位聚合为例,我们以三维动画的形式来表述,分子式是三维立体的,反应机理是动画的形式一步一步进行的,生动地向学生讲述了从配位到过渡态再到反应终态的过程,最后还用ChemOffice等专业化学软件绘出彩色立体并可以旋转的聚丙烯旋光异构的结构,直观形象地描绘出难以想象的三维立体结构。大量三维立体图、动画、视频等多媒体的综合运用,将高分子化学知识形象逼真地显示在荧屏上,从而多方位刺激学生的感官,达到“刺激-反应-强化”式现代教学方式[5]。这种方式有利于调动学生的学习积极性和提高学习兴趣,加深对知识点的理解,优化教学过程,提高教学质量,提高学生形象思维能力和课堂效率,实现最佳的学习效果。我们还将高分子教学与网络教学相结合,提供给学生相应的文献检索数据库(如CNKI、ISI等)和高分子领域主流杂志(如Macromolecules、Progress in Polymer Science、Polymer、高分子学报等),使学生可以在课堂以外有针对性地选择自己感兴趣的内容,进行深入的学习。尤其对于研究生教学,要强调高分子科学中前沿科学的讲解,注重结合科研的最新成果。高分子科学本身就是一门年轻的学科,随着时代的不断进步,其内容也在不断地发展与完善。如自由基活性聚合机理的提出、配位聚合机理的完善、树枝状聚合物的成功合成、活性可控乳液聚合方法、‘click化学’的出现,极大地丰富了高分子化学的内容。它们不同于经典的高分子化学反应,但又是当今研究的热点。这些新技术的机理往往还不太成熟,很难在近期内系统写入教科书中。所以我们在讲解高分子化学的课程中,要在深化基础知识的前提上,将前沿的科研成果作为实例,融合到教学过程中,从而丰富和活化教学内容,使教学内容始终跟上时代的步伐。总的来讲,学生更爱听一些高分子化学在实际应用方面的知识,所以在讲课中,作者还把自己以前的研究内容,如聚合物纳米微球的聚合方法、聚合物互穿网络、铬系非均相催化乙烯的配位聚合等与所讲知识结合起来,丰富了教学的内容,收到了比较理想的效果。 三、关于教学对象 高分子化学这门课程既对本科生又对研究生开设,但是学习的侧重点会有所不同,所以应采用不同的教学方式,选择不同的教学内容。对于本科教学,我们要抓住基础知识的讲解。初窥门径的学习,最重要的是要有直观的认识,要将知识点尽量讲得生动、具体;注重基础理论部分,同时也要注重开放性思维的培养。对于研究生教学,则应当关注更深层次的理论研究,并将其与所研究课题的内容联系起来,把所学的知识活学活用,理论落实到实际当中去。在正式讲课前,可以让学生对自己的研究方向、研究内容做一个简短的介绍,了解学生研究课题与高分子相关之处,这样在授课中,对于学生的研究课题有益的地方重点讲解,做到有的放矢。比如乳液聚合的讲解。对于本科生,基础地从乳化剂、聚合机理和动力学进行讲解,突出强调了成核机理、聚合场所和乳液聚合的三个阶段这些基础知识点,并以最为常用的醋酸乙烯酯乳液聚合为例(同时还进行了分组实验),与本体自由基聚合进行对比,让学生形象地认识到乳液聚合的特点,特别是乳液聚合可以同时提高聚合速率和聚合度。而对于研究生,有些学生已经在本科阶段学习过该课程,而且学生的接受能力也较本科生好,可以在帮学生梳理上述基础知识后,结合乳液聚合的新进展进行讲解。我们为学生介绍了可控活性乳液聚合,即将可控活性自由基聚合和乳液聚合结合起来,如RAFT乳液聚合、RATRP乳液聚合等;还介绍了以不同材料作为种子,进行的种子乳液聚合制备多种复合材料的方法。 四、关于教学实验拓展创新 高分子化学是高分子科学的基础,是一门以实验为基础的自然科学,但是它的理论部分略显枯燥,让人觉得难以理解,如何把理论与实验相结合,相得益彰,这是我们努力的重点方向。实验部分不仅可以验证聚合理论,理论的学习最终也是要为实验服务。合理引导与启发,更能为学生学习后继高分子课程奠定必要的认识基础。为此,我们在绪论、逐步聚合和连锁聚合等部分的讲述过程中穿插开设了相应的实验。在课程伊始的绪论部分,我们将PE、PP、尼龙6等聚合物工业原料颗粒带进课堂,让学生对聚合物有一个直观的认识,并分别以果冻和淀粉这两种的食物为例,来区别交联和线性聚合物。在逐步聚合部分,让学生分组进行了酚醛树脂的制备实验。以先对简短而又典型的聚合实验,展示缩聚反应的过程,并让不同组,加入不同的苯酚和甲醛配比,来说明凝胶点问题。在连锁聚合讲述过程中,我们插入了醋酸乙烯酯的乳液聚合,结合乳液聚合特点的讲述,使学生在实践中学习,显得更有效率,印象更加深刻。 我们要不断改进教学方法和教学内容,调动学生的积极性,力求学生能掌握知识要点,让学生学得明白,学得透彻。使学生在学习高分子化学课程后,能够融会贯通,指导生产实践和科研创新。
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工程教育专业认证是针对高等教育机构中工程类专业教育所实施的专门性认证,它可以实现工程教育的国际互认,受到了越来越多国家的重视。工程教育专业认证遵循产出导向、以学生为中心和持续改进的基本理念,能够有效地保障高校的工程教育质量。计算机网络课程是网络工程、通信工程和信息工程等专业的一门重要专业课程,在课程体系中有重要的作用。学生通过对该课程的学习,可以掌握网络体系结构和网络协议的工作原理,具备一定的组网和网络应用能力。在目前的信息化时代,网络技术已经成为社会和经济发展的重要基础,尤其是随着移动互联网和物联网技术的发展,计算机网络对社会各领域的影响越来越大。本文针对该课程教学中存在的问题,结合工程教育专业认证理念,对教学内容和教学方法进行改革探索。该课程兼具理论性和实践性特点,在培养复合应用型定位的高校中,将工程教育理念融入计算机网络课程教学改革具有十分重要的意义。 1计算机网络课程教学中存在的问题 1.1教学内容与学生工程能力培养之间的相关度不够 首先,教学内容理论性强,概念抽象,知识点分散。计算机网络课程教材中涉及网络体系结构、数据通信、网络安全等内容,在体系结构的每一层都存在一系列的协议。如果简单按照教材框架对知识点进行讲解,虽然可以保证理论体系的完整性和学术性,但是知识内容抽象和分散,导致学生不能很好地理解和掌握。其次,相关领域技术发展快,教材中部分知识陈旧。随着各种新型网络技术出现,在课程教学中需要梳理和删减已经淘汰的知识,适当引入前沿的网络技术。再次,教学内容重理论轻实践,该课程本应该是一门实践性强的课程,可是在教学中实践环节偏少,这不能很好地培养学生工程实践能力,不符合工程教育专业认证面向产出导向的理念。 1.2教学方法有待进一步提高 目前,计算机网络课程教学多数采用以教师为中心的教学观念和教学设计方法,教师是教学活动的主动施教者,学生在整个教学过程中处于被动接收的状态。这种教学方式没有让学生自主参与学习,不能很好的调动学生的学习积极性和引起学生的学习兴趣,教学效果不理想。同时,在以教师为中心的教学方法中,学生很难主动发现和探索问题,这很大程度上影响了学生创新能力的培养,不符合工程教育专业认证以学生为中心的理念。 1.3考核方式不合理 首先,计算机网络课程的实践性强,目前以考勤、作业和期末考试为主要依据的考核方式不能够全面地反映学生的学习效果。其次,期末考试没有根据该课程对应的毕业要求指标点进行设计,不能很好地体现课程对毕业要求的支撑关系。再次,在课程结束后,教师并没有根据课程达成度对教学活动进行分析和反思,无法改进后续的教学活动,不符合工程教育专业认证持续改进的理念。 2计算机网络课程教学内容和教学方法的建议 为了解决计算机网课程教学中的上述问题,提升教学效果,我们按照工程教育专业认证理念,从以下几个方面对课程教学提出改革措施和建议。 2.1制定面向产出导向的计算机网络课程教学内容 根据工程教育专业认证以产出为导向的理念,教学内容服务于培养目标和毕业要求。进一步讲,教学内容的选择是以学生毕业五年后应具备的能力为导向,应支撑毕业要求指标点的达成,面向人才培养的目标要求。(1)教学内容需要突出工程基础知识,包括计算机网络基本概念(例如交换和路由)、各类网络协议配置、企业网络构建和典型网络应用等。教材内容的选取,可以按照计算机网络课程对毕业要求的支撑关系,根据工程教育专业认证毕业要求二级指标点规划课程教学内容。另外,避免课程内容的理论性太强,在讲授网络体系结构和数据通信等抽象内容时,可以根据分层结构按照自上而下或自下而上的方式引入各层知识点,注重知识点的系统性而非全面性,重点让学生理解基本概念以及各知识点之间的联系。(2)教学内容需要与时俱进。教学内容需要包含本领域的最新技术进展,例如移动互联网、云网络和物联网等前沿技术,使教学内容融合基础、实用和前沿于一体。根据工程教育专业认证的要求,学生能综合利用专业知识对设计方案进行优化并体现创新意识。在计算机网络教学内容中融入本领域的前沿进展和新技术,可以拓宽学生的知识面,加深学生对本专业领域的认识,培养学生创新意识。(3)教学内容需要加强实验设计等实践内容。根据工程教育专业认证要求,学生要能够针对本领域内的复杂工程问题,选择与使用恰当的现代工程工具和信息技术工具,包括对复杂工程问题的预测与模拟。在实验中,学生可以通过数据包的捕获与协议分析、虚拟局域网(VirtualLocalAreaNetwork,VLAN)配置和访问控制列表控制等实验,熟悉PacketTracer和Wireshark等网络分析工具的使用,掌握计算机辅助软件进行网络设计的工作流程。学生通过搭建和配置域名系统(DomainNameSys-tem,DNS)协议服务器和文件传输协议(FileTransferProtocol,FTP)服务器等实验,可以熟悉Windows和Linux系统环境下的网络协议配置方法和流程,提升解决工程问题的能力。(4)教学内容需要面向工程问题。根据工程教育专业认证要求,学生需要掌握解决复杂工程问题的工程知识。因此,除了计算机网络教材上的基础知识点外,教学内容的选择应该面向计算机网络领域的工程问题,尤其是相关企业技术难题,以实际应用和项目课题为驱动,引导学生根据所学知识设计解决方案。 2.2构建以学生为中心的计算机网络课程教学方法 (1)把学生作为教学活动的主体,教师的职责是引导和协助学生学习。与传统的以教师为中心的教学模式不同,以学生为中心的教学思想使得学生不再单方面被动接收知识,而是围绕老师或学生提出的问题展开教学过程,主动参与交流互动和各个教学环节。针对课程的知识难点和重点,老师可以给予一定的启发,引导学生完成知识的学习,例如路由协议配置、DNS或者FTP服务器配置等内容。面对更加复杂的实际工程问题,教师可以通过慕课和微课等形式提前将问题布置给学生,并讲解该问题所涉及的专业知识和基本原理。在课堂上,教学活动主要以学生和教师讨论的形式开展,教师引导对问题提出合理可行的解决方案,保证教学过程以学生为中心。(2)从以教材内容为中心的教学方式转变为以培养学生能力为中心的教学方式。工程教育专业认证强调学生分析和解决问题的能力,在教学各个环节要注重培养学生建模、分析和解决复杂工程问题的能力。计算机网络课程教学不应仅局限于课堂。学生在有了计算机网络的知识背景以后,教师可以适当邀请行业专家开展技术讲座,还可以深入信息领域相关的企业调研技术难题和具有工程价值的课题,鼓励学生与企业技术人员一起讨论和制定解决方案。这种与实践充分结合的教学环节,既可以使学生了解课程知识的实践应用和最新进展,又能够培养学生处理复杂工程问题的能力。以企业网络搭建问题为例,问题可能涉及到虚拟专用网络、优先级、端口跟踪、计时器设计和状态检查等操作,同时还需要了解问题所涉及的各种潜在非技术因素,以保证所提出解决方案的合理性和可行性。如果在任何环节出现失误,学生都有可能不能顺利完成课题。这要求学生必须经过问题分析、制定方案、协作讨论、反复验证等环节,才可能解决本领域的复杂工程问题,因此可以培养学生分析和解决问题的能力。 2.3形成合理有效的计算机网络课程考核反馈机制 (1)为了适应所提出的教学方法,计算机网络课程的考核不局限于期末成绩,还应该包括课堂小组讨论、专题报告、工程应用、实践环节和报告撰写等方面的具体表现。在以上各个教学环节,分别制定评价规则并折算成相应的分数值。(2)期末考试的题型和考查的知识点应该符合毕业要求的支撑关系。例如选择题、填空题、判断题和简答题等题型通常是为了考查学生工程基础知识掌握情况,而分析题、综合题和设计题等题型侧重于考查学生知识运用和创新能力。考查的知识点,需要根据计算机网络课程所对应的毕业要求指标点来确定。(3)工程教育专业认证把持续改进作为优秀理念之一,要求建立一种以评价、反馈和改进为特征的考核机制。因此,在该课程结束后,教师需要根据课程达成度情况,对教学活动进行分析和反思,进而调整后续的教学内容和教学方法,以提升教学质量,并形成持续改进的闭环机制。 3总结 结合工程教育专业认证的理念,对计算机网络课程的教学内容、教学方法和考核方式进行了改革探索。制定了面向产出导向的教学内容,突出工程基础知识和引入前沿知识,加强实践环节和面向工程问题。构建了以学生为中心的教学方法,培养学生解决问题的能力。形成了合理有效的考核反馈机制,持续改进教学过程。培养学生了解决复杂工程问题能力,提升了教学效果。 参考文献 [1]谢希仁.计算机网络(第7版)[M].北京:电子工业出版社,2017. [2]周凌波,王芮.从《华盛顿协议》谈工程教育专业建设[J].高等工程教育研究,2014(4):6-14. [3]张东民,尚慧琳,郑刚,等.应用型本科专业工程教育专业认证探讨[J].价值工程,2017,36(32):138-140. [4]高光,王宁,任国恒.应用型地方院校的“计算机网络”课程教学改革研究[J].周口师范学院学报,2017,34(5):112-115. [5]翟娅菲,禹晓,相启森,等.工程教育专业认证背景下食品酶学课程教学改革的探索[J].轻工科技,2018,34(3):173-174. 作者:王小明 贾霞 单位:南京邮电大学通信与信息工程学院 南京邮电大学通达学院通信工程学院
医学统计学教学研究:医学统计学课堂教学 摘要:生物信息学的蓬勃发展已使医学研究由宏观逐步探索到微观。医学统计学作为一门医学院校的基础课程,其理论和方法在医学研究的新要求下其理论和方法也有了新的发展与应用。将生物信息学知识带入医学统计学课堂教学,介绍医学统计学的新发展,不但能使学员了解到本学科的前沿研究内容,有效地激发学员的学习兴趣,还能使他们掌握生物信息学研究的工具,提高今后从事医学科研工作的能力。 关键词:生物信息学医学统计学课堂教学 生物信息学融合了生物技术、计算机技术、数学和统计学的大量方法,已逐渐成为发现生命过程中所蕴涵知识的一门重要学科。其基本问题主要包括:DNA分析、蛋白质结构分析、分子进化。医学统计学作为医科院校的基础课程之一,长期以来其理论和方法就广泛应用于临床医学、基础医学的各类研究中。随着生物新技术的诞生,在推动生物信息学发展的同时,医学研究对象也由宏观的病人、生物组织拓展到微观的基因领域,所面对的实验数据在性质和结构上也都有所不同,这对医学统计学的应用提出了新的更高的要求。 目前,医学统计学的很多原理和方法已成功地应用于这些新研究之中,并在此基础之上有了新的发展和改进。如概率分布的知识与序列相似性分析、蛋白质分类等技术密切相关;方差分析、非参数检验方法经改进和结合后在基因表达数据的前期分析中发挥了较好的作用;而聚类分析、判别分析、相关分析这些大家所熟知的统计学方法更是在基因分类和调控网络的建立中得到了广泛的应用。在进行医学统计学课堂教学时加入生物信息学方面的应用实例,不仅可以使学员了解本学科研究的前沿和医学、生物信息学研究的新发展,还可以提高学员对于医学统计学理论学习的兴趣,掌握先进的生物实验数据分析方法,提高今后从事医学科研的能力。下面,本文在回顾医学统计学授课主要内容的基础上,就医学和生物信息学中的可能应用举例如下: 一、概率分布 概率分布(probabilitydistribution)是医学统计学中多种统计分析方法的理论基础。授课内容一般包括:二项分布、Possion分布、正态分布、t分布、F分布等。 借助概率分布常常可以帮助我们了解生命指标的特征、医学现象的发生规律等等。例如,临床检验中计量实验室指标的参考值范围就是依据正态分布和t分布的原理计算得到;许多医学试验的“阳性”结果服从二项分布,因此它被广泛用于化学毒性的生物鉴定、样本中某疾病阳性率的区间估计等;而一定人群中诸如遗传缺陷、癌症等发病率很低的非传染性疾病患病数或死亡数的分布,单位面积(或容积)内细菌数的分布等都服从Poisson分布,我们就可以借助Poisson分布的原理定量地对上述现象进行研究。 在生物信息学中概率分布也有一定应用。例如,Poisson分布可以用于基因(蛋白质)序列的相似性分析。被研究者广泛使用的分析工具BLAST(BasicLocalAlignmentSearchTool)能迅速将研究者提交的蛋白质(或DNA)数据与公开数据库进行相似性序列比对。对于序列a和b,BLAST发现的高得分匹配区称为HSPs。而HSP得分超过阈值t的概率P(H(a,b) t)可以依据Poisson分布的性质计算得到。 二、假设检验 假设检验(hypothesis)是医学统计学中统计推断部分的重要内容。假设检验根据反证法和小概率原理,首先依据资料性质和所需解决的问题,建立检验假设;在假设该检验假设成立的前提下,采用适当的检验方法,根据样本算得相应的检验统计量;最后,依据概率分布的特点和算得的检验统计量的大小来判断是否支持所建立的检验假设,进而推断总体上该假设是否成立。其基本方法包括:u检验、t检验、方差分析(ANOVA)和非参数检验方法。 假设检验为医学研究提供了一种很好的由样本推断总体的方法。例如,随机抽取某市一定年龄段中100名儿童,将其平均身高(样本均数)与该年龄段儿童应有的标准平均身高(总体均数)做u检验,其检验结果可以帮助我们推断出该市该年龄段儿童身高是否与标准身高一致,为了解该市该年龄段儿童的生长发育水平提供参考。又如,医学中常常可以采用t检验、秩和检验比较两种药物的疗效有无差别;用2检验比较不同治疗方法的有效率是否相同等等。 这些假设检验的方法在生物实验资料的分析前期应用较多,但由于研究目的和资料性质不同,一般会对某些方法进行适当调整和结合。 例如,基于基因芯片实验数据寻找差异表达基因的问题。基因芯片(genechip)是近年来实验分子生物学的技术突破之一,它允许研究者在一次实验中获得成千上万条基因在设定实验条件下的表达数据。为了从这海量的数据中寻找有意义的信息,在对基因表达数据进行分析的过程中,找到那些在若干实验组中表达水平有明显差异的基因是比较基础和前期的方法。这些基因常常被称为“差异表达基因”,或者“显著性基因”。如果将不同实验条件下某条基因表达水平的重复测量数据看作一个样本,寻找差异表达基因的问题其实就可以采用假设检验方法加以解决。 如果表达数据服从正态分布,可以采用t-检验(或者方差分析)比较两样本(或多样本)平均表达水平的差异。 但是,由于表达数据很难满足正态性假定,目前常用的方法基于非参数检验的思想,并对其进行了改进。该方法分为两步:首先,选择一个统计量对基因排秩,用秩代替表达值本身;其次,为排秩统计量选择一个判别值,在其之上的值判定为差异显著。常用的排秩统计量有:任一特定基因在重复序列中表达水平M值的均值;考虑到基因在不同序列上变异程度的统计量,其中,s是M的标准差;以及用经验Bayes方法修正后的t-统计量:,修正值a由M的方差s2的均数和标准差估计得到。 三、一些高级统计方法在基因研究中的应用 (一)聚类分析 聚类分析(clusteringanalysis)是按照“物以类聚”的原则,根据聚类对象的某些性质与特征,运用统计分析的方法,将聚类对象比较相似或相近的归并为同一类。使得各类内的差异相对较小,类与类间的差异相对较大1。聚类分析作为一种探索性的统计分析方法,其基本内容包括:相似性度量方法、系统聚类法(HierarchicalClustering)、K-means聚类法、SOM方法等。 聚类分析可以帮助我们解决医学中诸如:人的体型分类,某种疾病从发生、发展到治愈不同阶段的划分,青少年生长发育分期的确定等问题。 近年来随着基因表达谱数据的不断积累,聚类分析已成为发掘基因信息的有效工具。在基因表达研究中,一项主要的任务是从基因表达数据中识别出基因的共同表达模式,由此将基因分成不同的种类,以便更为深入地了解其生物功能及关联性。这种探索完全未知的数据特征的方法就是聚类分析,生物信息学中又称为无监督的分析(UnsupervisedAnalysis)。常用方法是利用基因表达数据对基因(样本)进行聚类,将具有相同表达模式的基因(样本)聚为一类,根据聚类结果通过已知基因(样本)的功能去认识那些未知功能的基因。对于基因表达数据而言,系统聚类法易于使用、应用广泛,其结果——系统树图能提供一个可视化的数据结构,直观具体,便于理解。而在几种相似性的计算方法中,平均联接法(AverageLinkageClustering)一般能给出较为合理的聚类结果2。 (二)判别分析 判别分析(discriminantanalysis)是根据观测到的某些指标的数据对所研究的对象建立判别函数,并进行分类的一种多元统计分析方法。它与聚类分析都是研究分类问题,所不同的是判别分析是在已知分类的前提下,判定观察对象的归属3。其基本方法包括:Fisher线性判别(FLD)、最邻近分类法(k-NearestNeighborClassifiers)、分类树算法(ClassificationTreeAlgorithm),人工神经网络(ANNs)和支持向量机(SVMs)。 判别分析常用于临床辅助鉴别诊断,计量诊断学就是以判别分析为主要基础迅速发展起来的一门科学。如临床医生根据患者的主诉、体征及检查结果作出诊断;根据各种症状的严重程度预测病人的预后或进行某些治疗方法的疗效评估;以及流行病学中某些疾病的早期预报,环境污染程度的坚定及环保措施、劳保措施的效果评估等。 在生物信息学针对基因的研究工作中,由于借助了精确的生物实验,研究者通常能得到基因(样本)的准确分类,如,基因的功能类、样本归结于疾病(正常)状态等等。当利用了这些分类信息时,就可以采用判别分析的方法对基因进行分类,生物信息学中又称为有监督的分析(SupervisedAnalysis)。例如,基因表达数据分析中,对于已经过滤的基因,前三种方法的应用较为简单。而支持向量机(SVMs)和人工神经网络(ANNs)是两种较新,但很有应用前景的方法。 (三)相关分析 相关分析(correlationanalysis)是医学统计学中研究两变量间关系的重要方法。它借助相关系数来衡量两变量之间的关系是否存在、关系的强弱,以及相互影响的方向。其基本内容包括:线性相关系数、秩相关系数、相关系数的检验、典型相关分析等。 我们常常可以借助相关分析判断研究者所感兴趣的两个医学现象之间是否存在联系。例如,采用秩相关分析我们发现某种食物中黄曲霉毒素相对含量与肝癌死亡率间存在正相关关系;采用线性相关方法发现中年女性体重与血压之间具有非常密切的正相关关系等等。 生物信息学中可以利用相关分析建立基因调控网络。如果将两个不同的基因在不同实验条件下的表达看作是两个变量,相关分析所研究的正是两者之间的调控关系。如采用线性相关系数进行两基因关系的分析时,其大小反应了基因调控关系的强弱,符号则反应了两基因是协同关系(相关系数为正),还是抑制关系(相关系数为负)。 四、意义 生物信息学不仅是医学统计学的研究前沿,更是医学研究由宏观向微观拓展的重要领域,其研究内容已逐渐为多数医学院校的学员了解和熟悉。而如何对新技术产生的生物实验数据进行准确合理的分析,却成为生物信息学研究的主要瓶颈之一。 在医学统计学课堂教学中引入生物信息学实例,而不仅仅局限于常见的医学、卫生领域的例子,将难以理解的统计理论和方法与前沿的生物实例相结合,拓宽了学员的视野,提高了学员的学习兴趣,更可以加深对所学知识的理解;与此同时,使学员掌握了生物实验数据的先进分析方法,扩大了学员的知识面,提高了他们今后开展医学科研工作的能力。 医学统计学教学研究:医学统计学教学路径探索 一、教材改革 1增强教学内容的针对性 职业教育倡导以能力为本位,这点和应试教育是完全不同的,在教授理论知识的同时,更应注重学生实践能力的培养。传统的教育内容包括3方面:基本概念和方法,公式来源、推导和详细的手工计算步骤,统计结果的解释与分析[2]。虽然掌握基本的知识点能使学生更好地理解、应用相关的统计学知识,但对一名医学生而言,冗长的公式推导、诸多公式的适用范围等都是枯燥的。所以,笔者认为医学生只要掌握统计学思考问题的基本方式、解决问题的基本思路和一些基本的统计学方法及其应用的前提条件以及结果的解释即可。医学统计学教材应重点介绍医学中常用的统计方法,并将统计理论与医学实际数据结合在一起,增加学生的感性认识。最后,还应适当增加统计软件部分,对医学生而言,重点是培养统计思维和解决实际问题的能力。 2教学方式、方法改革 在教学中遵循从典型事例的个别特点推出同类事物的普遍特征,再由普遍特征上升到掌握事物的发展规律原则,提高学生对客观世界的认识。和传统的教师讲授、学生听的方法不同,案例教学法侧重实践和案例的讲解分析,以启迪学生思维,强调教学过程中学生的主动参与,引导学生运用已学理论知识,去分析、归纳、演绎、推理、总结,从而达到巩固知识的目的。在案例教学法中,应严格筛选案例,案例应是多维的,形成一个反映统计学不同内容和不同方法的统计教学案例体系。案例应尽可能做到简单、常见、典型、有针对性,能够反映本学科的重点和难点。教师在筛选案例时还应做到紧扣章节内容,若用一个案例可以贯穿前后章节的知识点,则教师应反复讲解让学生加深理解。案例教学具有针对性、实践性、应用性、示范性及团体合作等优点,能克服传统统计学教学中的弊端,在教学中可将其与传统的讲授相结合。另外,教师也可以采用直观、有趣的方式进行教学,例如采用统计漫画、统计诗歌、统计幽默等方式,寓教于乐,使枯燥乏味的统计学课程变得生动有趣。 3增加上机实训时间 实践的主要目的是加强学生的职业技能培训,理论联系实际。对于医学统计学教学而言,应增加学生上机练习的时间,提高上机练习的效率。教师可在上课前录入相关数据,减少学生因输入大量数据而占用课堂的教学、练习时间。在上机实训中注重培养学生综合应用统计学知识的能力,使学生所学的知识系统化、条理化。在应用软件方面,让学生掌握Excel统计图表绘制、基本数据整理编辑功能。SPSS是一款界面友好、易学易用、功能强大的国际通用统计软件包,它基本包括了医学统计学常见、常用的内容,学生学习起来积极性较高,教师讲授重点是t检验、卡方检验、方差分析等内容。在理论课上,可选用功能比较全面的计算器(具有普通运算和统计运算两方面功能)。学生对于计算器的一般运算和函数运算的功能较为熟悉,但对于计算器的统计学功能了解甚少,所以在理论课上安排使用计算器统计功能的教学,在较短时间内轻松完成复杂的计算,可减少课堂时间的占用,提高效率,使教师有更多的时间指导学生。在案例教学实践中,以统计软件作为案例教学的辅助工具,不仅可以满足学生对大量数据进行处理和分析的需要,而且统计分析结果以图形的形式表现出来,可使案例教学更加直观,加深学生对相关知识的理解。 二、加强学生的专业思想教育 1突出学科重要性 首先,应向学生阐明医学统计学的重要性。医学统计学是研究医学领域内数据的科学,是一种方法学,它能指导医学生在医学研究与实践中有效地获取数据、正确地分析数据以合理地解释所得到的结果。因此在教学中应以医学为背景,注重解决实际问题能力的培养。虽然我们发现在校生对统计学的重要性普遍认识不足,但医学生只要经历一定的临床工作或医学科研后,就会真正体会到统计学的重要性,知道统计学知识对他们很重要,并渴望有机会弥补统计学知识[3]。 2激发学生学习兴趣 针对本课程数据多、公式多、推导多、运算多等特点,在理论授课时注意语言的易懂、幽默性,思维的严谨、合理性,内容的有趣、互动性,尽量把抽象的概念、难理解的公式直观化,使学生便于理解。抽象的问题变得生动、形象、具体,从而增加课堂信息容量,提高学生学习兴趣。在上机实训时,充分利用计算工具,使学生比较熟练地运用计算器和统计软件,简化运算过程,提高学习积极性[4]。另外,在有条件的情况下,可以让学生参与到教师的科研课题中,带学生进入统计学的科研领域,激发学生学习兴趣。 三、提高教师自身素质 提高教学质量的关键在于教师,没有高素质的教师就难以培养出高素质的学生。高职学校与普通高校在人才培养方面是有区别的,必须体现出其职业教育的特色———学有所长、学有所用,使学生能够真正适应社会,服务社会[5]。因此,高职高专教师应具备扎实的理论功底,合理优化的专业知识结构,在课堂上真正成为学生学习知识的顾问,解决问题的参谋。医学统计学是一门应用型学科,它要求教师不但要精通统计学的基本原理和方法,还要有一定的医学背景,这样在授课过程中,才能将理论与实践有机地联系起来。此外,还要求教师具有熟练的计算机操作能力、较高的外语水平和统计方法的实际应用能力。 四、改革考核方式 考核是教学的重要环节,可以评价学生的学习效果和教师的教学质量,以指导教学、推动教学。传统的考核方式以笔试为主,考核方式改革后,减少了笔试成绩在期末总评中的比例,增加上机考核成绩所占比例,两项成绩在期末总评中的比例可达60%~80%,其余20%~40%由平时上机练习、课堂提问、讨论课等平时成绩组成。另外在理论、实训考试中既要注重知识应用的考核,又要注重案例分析的考核,从而不断培养学生的逻辑思维和分析能力。(本文作者:杨艳单位:保山中医药高等专科学校) 医学统计学教学研究:医学统计学课堂教学论文 一、概率分布 概率分布(probabilitydistribution)是医学统计学中多种统计分析方法的理论基础。授课内容一般包括:二项分布、Possion分布、正态分布、t分布、F分布等。 借助概率分布常常可以帮助我们了解生命指标的特征、医学现象的发生规律等等。例如,临床检验中计量实验室指标的参考值范围就是依据正态分布和t分布的原理计算得到;许多医学试验的“阳性”结果服从二项分布,因此它被广泛用于化学毒性的生物鉴定、样本中某疾病阳性率的区间估计等;而一定人群中诸如遗传缺陷、癌症等发病率很低的非传染性疾病患病数或死亡数的分布,单位面积(或容积)内细菌数的分布等都服从Poisson分布,我们就可以借助Poisson分布的原理定量地对上述现象进行研究。 在生物信息学中概率分布也有一定应用。例如,Poisson分布可以用于基因(蛋白质)序列的相似性分析。被研究者广泛使用的分析工具BLAST(BasicLocalAlignmentSearchTool)能迅速将研究者提交的蛋白质(或DNA)数据与公开数据库进行相似性序列比对。对于序列a和b,BLAST发现的高得分匹配区称为HSPs。而HSP得分超过阈值t的概率P(H(a,b) t)可以依据Poisson分布的性质计算得到。 二、假设检验 假设检验(hypothesis)是医学统计学中统计推断部分的重要内容。假设检验根据反证法和小概率原理,首先依据资料性质和所需解决的问题,建立检验假设;在假设该检验假设成立的前提下,采用适当的检验方法,根据样本算得相应的检验统计量;最后,依据概率分布的特点和算得的检验统计量的大小来判断是否支持所建立的检验假设,进而推断总体上该假设是否成立。其基本方法包括:u检验、t检验、方差分析(ANOVA)和非参数检验方法。 假设检验为医学研究提供了一种很好的由样本推断总体的方法。例如,随机抽取某市一定年龄段中100名儿童,将其平均身高(样本均数)与该年龄段儿童应有的标准平均身高(总体均数)做u检验,其检验结果可以帮助我们推断出该市该年龄段儿童身高是否与标准身高一致,为了解该市该年龄段儿童的生长发育水平提供参考。又如,医学中常常可以采用t检验、秩和检验比较两种药物的疗效有无差别;用2检验比较不同治疗方法的有效率是否相同等等。 这些假设检验的方法在生物实验资料的分析前期应用较多,但由于研究目的和资料性质不同,一般会对某些方法进行适当调整和结合。 例如,基于基因芯片实验数据寻找差异表达基因的问题。基因芯片(genechip)是近年来实验分子生物学的技术突破之一,它允许研究者在一次实验中获得成千上万条基因在设定实验条件下的表达数据。为了从这海量的数据中寻找有意义的信息,在对基因表达数据进行分析的过程中,找到那些在若干实验组中表达水平有明显差异的基因是比较基础和前期的方法。这些基因常常被称为“差异表达基因”,或者“显著性基因”。如果将不同实验条件下某条基因表达水平的重复测量数据看作一个样本,寻找差异表达基因的问题其实就可以采用假设检验方法加以解决。 如果表达数据服从正态分布,可以采用t-检验(或者方差分析)比较两样本(或多样本)平均表达水平的差异。 但是,由于表达数据很难满足正态性假定,目前常用的方法基于非参数检验的思想,并对其进行了改进。该方法分为两步:首先,选择一个统计量对基因排秩,用秩代替表达值本身;其次,为排秩统计量选择一个判别值,在其之上的值判定为差异显著。常用的排秩统计量有:任一特定基因在重复序列中表达水平M值的均值;考虑到基因在不同序列上变异程度的统计量,其中,s是M的标准差;以及用经验Bayes方法修正后的t-统计量:,修正值a由M的方差s2的均数和标准差估计得到。三、一些高级统计方法在基因研究中的应用 (一)聚类分析 聚类分析(clusteringanalysis)是按照“物以类聚”的原则,根据聚类对象的某些性质与特征,运用统计分析的方法,将聚类对象比较相似或相近的归并为同一类。使得各类内的差异相对较小,类与类间的差异相对较大1。聚类分析作为一种探索性的统计分析方法,其基本内容包括:相似性度量方法、系统聚类法(HierarchicalClustering)、K-means聚类法、SOM方法等。 聚类分析可以帮助我们解决医学中诸如:人的体型分类,某种疾病从发生、发展到治愈不同阶段的划分,青少年生长发育分期的确定等问题。 近年来随着基因表达谱数据的不断积累,聚类分析已成为发掘基因信息的有效工具。在基因表达研究中,一项主要的任务是从基因表达数据中识别出基因的共同表达模式,由此将基因分成不同的种类,以便更为深入地了解其生物功能及关联性。这种探索完全未知的数据特征的方法就是聚类分析,生物信息学中又称为无监督的分析(UnsupervisedAnalysis)。常用方法是利用基因表达数据对基因(样本)进行聚类,将具有相同表达模式的基因(样本)聚为一类,根据聚类结果通过已知基因(样本)的功能去认识那些未知功能的基因。对于基因表达数据而言,系统聚类法易于使用、应用广泛,其结果——系统树图能提供一个可视化的数据结构,直观具体,便于理解。而在几种相似性的计算方法中,平均联接法(AverageLinkageClustering)一般能给出较为合理的聚类结果2。 (二)判别分析 判别分析(discriminantanalysis)是根据观测到的某些指标的数据对所研究的对象建立判别函数,并进行分类的一种多元统计分析方法。它与聚类分析都是研究分类问题,所不同的是判别分析是在已知分类的前提下,判定观察对象的归属3。其基本方法包括:Fisher线性判别(FLD)、最邻近分类法(k-NearestNeighborClassifiers)、分类树算法(ClassificationTreeAlgorithm),人工神经网络(ANNs)和支持向量机(SVMs)。 判别分析常用于临床辅助鉴别诊断,计量诊断学就是以判别分析为主要基础迅速发展起来的一门科学。如临床医生根据患者的主诉、体征及检查结果作出诊断;根据各种症状的严重程度预测病人的预后或进行某些治疗方法的疗效评估;以及流行病学中某些疾病的早期预报,环境污染程度的坚定及环保措施、劳保措施的效果评估等。 在生物信息学针对基因的研究工作中,由于借助了精确的生物实验,研究者通常能得到基因(样本)的准确分类,如,基因的功能类、样本归结于疾病(正常)状态等等。当利用了这些分类信息时,就可以采用判别分析的方法对基因进行分类,生物信息学中又称为有监督的分析(SupervisedAnalysis)。例如,基因表达数据分析中,对于已经过滤的基因,前三种方法的应用较为简单。而支持向量机(SVMs)和人工神经网络(ANNs)是两种较新,但很有应用前景的方法。 (三)相关分析 相关分析(correlationanalysis)是医学统计学中研究两变量间关系的重要方法。它借助相关系数来衡量两变量之间的关系是否存在、关系的强弱,以及相互影响的方向。其基本内容包括:线性相关系数、秩相关系数、相关系数的检验、典型相关分析等。 我们常常可以借助相关分析判断研究者所感兴趣的两个医学现象之间是否存在联系。例如,采用秩相关分析我们发现某种食物中黄曲霉毒素相对含量与肝癌死亡率间存在正相关关系;采用线性相关方法发现中年女性体重与血压之间具有非常密切的正相关关系等等。 生物信息学中可以利用相关分析建立基因调控网络。如果将两个不同的基因在不同实验条件下的表达看作是两个变量,相关分析所研究的正是两者之间的调控关系。如采用线性相关系数进行两基因关系的分析时,其大小反应了基因调控关系的强弱,符号则反应了两基因是协同关系(相关系数为正),还是抑制关系(相关系数为负)。 四、意义 生物信息学不仅是医学统计学的研究前沿,更是医学研究由宏观向微观拓展的重要领域,其研究内容已逐渐为多数医学院校的学员了解和熟悉。而如何对新技术产生的生物实验数据进行准确合理的分析,却成为生物信息学研究的主要瓶颈之一。 在医学统计学课堂教学中引入生物信息学实例,而不仅仅局限于常见的医学、卫生领域的例子,将难以理解的统计理论和方法与前沿的生物实例相结合,拓宽了学员的视野,提高了学员的学习兴趣,更可以加深对所学知识的理解;与此同时,使学员掌握了生物实验数据的先进分析方法,扩大了学员的知识面,提高了他们今后开展医学科研工作的能力。 还有一些医学统计学方法目前也逐渐应用于生物信息学研究中,诸如:遗传算法、熵理论等等。但这些方法已经超出了医学统计学课堂教学的范围,我们将尝试在第二课堂或选修课中,作为补充知识进行讲授,供那些学有余力的学员学习交流摘要:生物信息学的蓬勃发展已使医学研究由宏观逐步探索到微观。医学统计学作为一门医学院校的基础课程,其理论和方法在医学研究的新要求下其理论和方法也有了新的发展与应用。将生物信息学知识带入医学统计学课堂教学,介绍医学统计学的新发展,不但能使学员了解到本学科的前沿研究内容,有效地激发学员的学习兴趣,还能使他们掌握生物信息学研究的工具,提高今后从事医学科研工作的能力。 关键词:生物信息学医学统计学课堂教学 医学统计学教学研究:医学统计学教学管理论文 教育是科技进步和经济振兴的基础,在全国上下贯彻落实《中国教育发展改革和发展纲要》《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》和全国教育工作会议精神的今天,高等教育为适应这一新形式,推进素质教育,培养大批高质量、高素质的各类专门人才已进行着多方面的改革。 众所周知,医学是理论性、实践性很强的学科。医学统计学更是一门既有复杂理论知识,又有丰富应用技巧的医学专业基础课程。它是科研设计、资料的搜集、整理和分析的灵魂,应用于居民健康状况评价、医疗卫生实践和医学科研,涉及基础医学、临床医学、预防医学等多学科领域。其教学内容贯穿于研究设计到论文撰写的全过程。如何适应新形势,迅速推广医学统计学的基础知识,在满足医学科研需要的同时实现医学统计学的自身发展,是医学统计教育面临的重要课题。我国医学统计教育面临的主要问题是:①教学对象的数学基础普遍较差,教学手段落后。②医学研究进一步向宏观和微观发展,信息数据更加复杂化、多元化和大数量化。我们利用多媒体计算机辅助教学CAI系统具备较好的独立性、可参与性与知识的全面、系统性,以及多媒体组合的高效性等诸多优点,解决了上述问题。利用多媒体技术,我们可以让学生做到“所学即所见、所闻即所学”,适当拓宽内容的深度和广度,提高灵活性,大大增强学生的参与感和实践能力,以创造传统教学手段所达不到的效果。同时,还可利用计算机对学生的学习进行评估并决定进度,实现因材施教。 进入21世纪以后,信息技术飞速发展,现代统计工具从计算器发展到计算机为主,能应用相关的统计软件处理医学科研数据已成为必备的能力。否则,一方面有人不懂得选用正确的统计方法,使大量的信息和统计数据得不到有效的利用;另一方面又盲目使用计算机和统计软件,不管是什么研究类型的数据都简单地交给计算机处理,用计算机取代统计,势必造成大量统计方法的滥用和误用。医学研究的许多数据关系到病人的治疗、转归,甚至生死,统计方法的误用会导致严重的论理问题。我们利用计算机、统计软件、多媒体教学课件相结合,使课堂教学摆脱大量的繁琐演算的束缚,在单位时间内讲授的信息量将会大幅度增加。统计学教学不再是数据的罗列和公式的堆砌,而是研究设计的艺术和数据表达的艺术,并使学生体会到统计思维和推理的乐趣。 近年来我们进行了一些改革措施,取得了相应的成果,现总结如下: 一、积极申报院级教学研究立项的课题: (1)医学统计学多媒体CAI教学系统的研究和应用(2001年) (2)医学研究生统计学课程教学模式的改革(2002年) (3)《心理统计学》多媒体课件的制作及题库的构建(2004年) 另外开了《医学科研数据管理与统计分析》选修课 二、进行了一系列的教学改革措施: (1)教学内容上所进行的改革,具体做到了“四增三减”:减少了目前已无必要讲授的详细手工计算步骤与技巧;减少了复杂的公式推导,改为公式内涵的剖析;减少了部分浅显内容,改为自学或课堂讨论;增加了“实验设计和调查设计”;增加了“医学统计学软件使用”;增加了“多元统计分析”;增加了“医学统计应用错误的诊断”。 (2)在教学手段上进行了以下几方面的改革:建立了医学统计学多媒体CAI教学系统;开设了统计学电脑实验课;开设了“医学统计应用错误的诊断”讨论课。 (3)在考试内容和形式上的改革:着重考核医学统计学综合分析能力以及正确应用统计方法和纠正错误能力。不考死记硬背、公式和定理。 三、发表相关论文: (1)医学科研论文中t检验误用分析皖南医学院学报2002,21(2) (2)医学科研论文中x2检验误用分析皖南医学院学报(论文待发表) (3)皖南地区中学生伤害危险因素的病例对照研究,中华流行病学杂志,2003,24(7) (4)胆石病病因的临床流行病学研究现代预防医学2001,28(4) 四、编写的教材: (1)《医学科研方法与临床流行病学》(2003.8,安徽大学出版社) (2)《预防医学》(第2版)(2003.8,人民军医出版社) (3)《心理统计学》(2004.8,安徽大学出版社与北京科学技术出版社) (4)《心理评估学》(2004.5,安徽大学出版社与北京科学技术出版社) (5)《卫生统计学实习指导》(2003.10,安徽大学出版社) (6)《流行病学实习指导》(2002.8,中国科学技术大学出版社) 五、成果创新点: (1)将统计学软件、多媒体教学模式首次引入我院医学统计学教学之中; (2)将统计思维和科研创造性实践相结合,注重学生科研能力的培养; (3)改革了医学统计学的教学内容、教学手段、考试方法; (4)首次在我院学生中开设“医学科研统计应用错误的诊断”讨论形式的教学模式 (5)特别注重教师主导作用与学生能动性统一 (6)编写“医学统计学”相关教材 六、成果应用情况: (1)已经将改革的内容应用于我院专科生、本科生和硕士生的“医学统计学”; (2)在本科生和硕士生的教学手段上采用“多媒体CAI教学”模式; (3)在考试内容已作了相应的改革; (4)已经将“医学科研统计应用错误的诊断”应用于皖南医学院学报的论文审阅之中。 以上是对近年来“医学统计教学模式改革”的总结,我们突出了“医学统计学教学课件、医学统计学软件和医学统计应用错误的诊断”三方面的教学改革,敬请各位专家评审,不足之处,请多提宝贵意见,非常希望我们的教学成果能得到各位专家的肯定。 医学统计学教学研究:《医学统计学》双语教学改革研究与实践 【摘 要】医学统计教学改革以讲授SPSS统计软件,结合中医学专业最新国内外相关研究成果中的统计设计和统计方法,解决目前医学统计教学中存在的潜在问题,有效地提高中医药院校学生的统计实践能力和专业科研能力。 【关键词】医学统计学;教学改革;科研论文;SPSS软件 医学统计学是医药专业学生的必修课程之一,此课程的教学效果直接关系到医学专业和药学专业学生的科研能力,因此我校基于中医学专业本硕连读实验班《医学统计学》课程施行了教学改革,采用双语教学模式,结合SPSS软件讲授英文医学论文中的统计设计与统计方法,提高学生的基本科研素养,培养学生统计设计思维和解决科研中遇到的实际问题的能力。 1 增加统计软件SPSS实验课 医学统计课程定理内容较多且抽象难懂,而医学院校的学生数学基础薄弱,传统的教学方式会使学生对医学统计的理论知识难理解,也会导致医学统计学的教学效果不达标。因此,在教学改革实验课上进行SPSS的讲解和教学演示,教授学生统计软件SPSS菜单中的统计方法英文表达和如何解读统计软件输出的结果,这样可以简化计算过程,提高学生学习医学统计的学习兴趣,还能行之有效的增强学生解决实际问题的能力。SPSS统计软件具有操作简单,容易被学生掌握。过去用计算器要经过很多步骤计算和画图,现在用统计软件画出来的频数直方图、散点图、箱图、回归曲线既快又准。SPSS统计软件教学大量地节省了教学的板书时间,增加了学生的信息量,开阔了学生的统计知识面,进一步达到医学统计学教学改革的目的,即不是注重传统的统计概念,而是更专业的强调医学统计学的使用条件和具体实施方法,发挥统计的实际应用作用。 2 进行医学统计学的双语教学 本次教改的主要目的是要提高学生的科研能力,而目前的现状是中医药在医学研究发展方面的贡献没有西医显著,所以这就要求我们加紧与国外医学研究者增加交流,把我们的最新成果用统计学验证其医学方面的研究意义。因此,中医药院校的学生应在提高自身的统计学应用能力的前提下,熟悉英文表达,在日常教学中逐渐用英语把实验结果和统计学方法用英文表达出来,那么这种教育改革对于学生自身素质的提高、社会竞争力的提高都是非常有帮助的。所以在本次教改日中,我们增加了统计学专业术语的英文表达方式,真正的达到学以致用的目的,也是为我们的国粹――中医与中药的国际化发展增添一份力量。 3 注重统计分析,实现医学统计学的专业课题融合 医学课题完成的质量与水平离不开统计分析,只有正确、有效的医学统计分析,才能得出可信的结论。医学统计分析是将医学专业知识与统计学知识相结合,运用统计学原理和方法虽所得资料进行科学的加工、整理和分析,用正确的统计指标和方法描述取得的结果,并作出科学的推断。在课题的具体研究中,实验设计和统计方法的选择是学生遇到的最大困难,大多数学生能想到的统计方法不是相关回归就是t检验或方差分析,并没有在实验之前想好课题研究的统计设计方案。因此,在本次教学改革中我们对常用的设计方案:完全随机设计、配对设计、随机区组设计、拉丁方设计、序贯设计、析因设计、正交设计等,并结合课题做了具体的实例讲解,实现了医学统计学的专业课题融合。 教学中增加前沿国际学术论文统计方法分析环节,一是,看医学论文中的统计方法表达方式,二是,和学生专业融合,学到最新最快的医学研究方向,当然这要和医学专业的专业课教师先沟通,筛选适合学生参考学习的科学研究结果。 4 网络教学,增加师生交流 使用网络教学进行第二课堂辅助教学。本次教学改革为了提高医学统计课程教学质量,充分利用教学资源增加师生交流的网络教学。在我校的校园青果软件中,在医学统计课程的网页中制作了常用的统计模型和统计实例分析,极大地丰富了教学资源和教学手段。同时帮助学生校正修改参加大学生创业项目和大学生挑战杯项目中所遇到的统计问题,进一步增加了学生学习医学统计学的积极性,使学生能主动地参与医学统计学的科研实践,提高了教学效果。
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生物技术专业教学改革探讨:生物技术专业微生物学教学改革的实践与思考 【摘 要】微生物学是一门重要的基础课程,既是生命科学理论研究的优秀,又是一门应用性极强的学科。生物技术是长沙医学院近两年新设置的一门专业,针对本专业特点,笔者结合自身教学实践和遇到的问题,从教学大纲的制定、教材选定、教学内容和教学方法几个方面对微生物学教学进行了初步的改革和探索,以期提高教学质量。 【关键词】生物技术 微生物学 教学改革 微生物学是生物技术专业的一门重要的专业基础课,因涉及面广、实用性强、受益面宽、与生产实践紧密联系和发展迅速等特点,在生命科学领域中越来越受重视,在整个学科设置中占据了重要的地位,对生命科学和生物工程技术的发展起着巨大的推动作用。长沙医学院生物技术本科专业开设于2010年,是一门新开专业,如何结合医学院实际情况及生物技术专业特点和科技发展的要求,让学生及时掌握最新的微生物学理论知识和应用技术,是目前医学院生物技术专业微生物学教学中亟须解决的问题之一。本文针对生物技术专业特点,结合笔者的教学经历和实践中遇到的问题,从三个方面提出自己的点滴体会,期望能够对我院生物技术专业微生物学的教学改革实践有一定的指导意义。 一 明确课程地位、合理修订教学大纲 1.课程地位 根据生物技术专业的培养目标,将微生物学作为生物技术的主要专业基础课。微生物学课程的作用,一是为后续的专业课程学习奠定知识基础,实现专业培养目标;二是为学生今后从事相关专业工作提供丰富的微生物学知识和实践技能。学生只有具备了微生物学的基础理论和实践技能,才能更好地到与之相关的企事业单位从事生产经营、科研和管理工作。 2.教学大纲 在教育改革思想的指导下,结合专业特点,我们通过教学实践不断反思和总结,重新修订了医学院“微生物学教学大纲”和“微生物学实验教学大纲”。在大纲中明确了本课程的性质、目的和任务,对某些章节内容的学时数进行了一定调整,突出了重点内容,减少讲授时数,增加自学、研讨时数;对每一章内容都从“掌握、熟悉、一般了解”三个层次进行分解,形成知识结构体系;每章结束后安排15分钟在教师的引导下让学生自己总结和讨论章节内容,调动和培养学生的自主精神。例如,“原核微生物的形态结构”中“细菌细胞壁组成结构”等重点内容更为突出,所占课时比例增加;学习“真核微生物”时,让学生查阅文献,写出“酵母菌/霉菌在生产中的应用”的综述并安排小组讨论;在学习“微生物遗传”内容中补充微生物的基因组结构。在实验教学大纲中,笔者对实验顺序做了适当的调整,将“培养基的配制”和“消毒灭菌”实验分别作为第一、第二个实验;将“土壤中微生物的分离纯化”与微生物的形态观察如“革兰氏染色”和“微生物菌落的观察”等实验进行有机组合,形成连续、系统的综合大实验。同时,为了培养学生的自主创新能力,实验教学中还加入了自主设计性实验,由学生分组进行。教师提供几个可选主题,学生也可以选择自己感兴趣的方向,最后通过查阅文献设计实验方案进行操作。大纲中明确规定,实验考核不及格不能参加理论课考试,实验技能考核占微生物学总成绩的20%。 二 合理选择教材,注重教学内容的优化和更新 目前,国内出版的微生物学教材很多,但真正适合生物技术专业的微生物学教材却少见。另外,我国教材建设明显滞后国外,出版周期长。为此,在准备课堂教学之前,教师首先应根据专业和学校的实际情况,选择国内外优秀教材,同时要随时关注和紧跟学科发展动态,及时优化和更新教学内容,保证教学内容的先进性、系统性和合理性。 1.教材的选择和调整 教材是沟通教与学的桥梁,是教与学的基本依据,选用具有系统、完整的微生物学学科知识体系和反映当代微生物学领域最新成就的优秀的教材,是确保微生物学教学质量的关键环节。在教学实践中我们选择了袁生教授主编的《微生物学》(高等教育出版社,2009)作为教材进行试用。该教材为普通高等教育“十一五”部级规划教材,在结合精品课程建设,汲取、借鉴和参考国内外一些优秀教材的长处的基础上,加强了对微生物现代分子生物学前沿、微生物多样性等知识,以及当前热点问题的介绍,并且在教材编排比例上做了新的尝试,是一本内容全面、简明扼要、结构合理,并适用于综合性大学生物学、生物技术、生物工程等专业微生物学课程的教材。同时,笔者将周德庆先生编写的《微生物学教程》、武汉大学沈萍教授编写的《微生物学》等作为参考教材,这两部教材内容较新、知识性强,汇集了学科近期研究进展,资料翔实、信息量大。既避免了单纯靠一本教材所带来的局限和不足,拓宽了学生在微生物学领域的视野,又加强了学生的自学能力。此外,还通过给学生提供一些相关的课外学习的参考资料和网站(如《微生物学通报》、生物谷论坛等),让学生自主地了解微生物学的发展前沿与动态,从而激发学生对本课程的学习兴趣。 2.根据教学需要,优化更新教学内容 微生物学课程由于其内容庞杂、微观形态学内容较为抽象,在有限课时内不可能面面俱到。因此,教学中容易出现主线不清、体系不严谨等问题,而且如何在学时相对减少的条件下,处理好理论知识与实际应用、经典内容与现代科技的发展及最前沿的研究内容间的关系是进行教学内容改革首先遇到的问题。为此,首先,要深入研究和领会教学大纲,仔细钻研分析教材,理清脉络,形成立体的知识结构体系,突出重点和难点,与实际应用统一起来,然后再系统地、有侧重点地传授给学生,完成大纲的要求。其次,避免课程间内容交错重叠。笔者对交叉内容进行了适当的优化整合。例如,“微生物的代谢”一章,生物共同的代谢途径部分为生化课的重点内容,以学生自学为主,教师重点讲解微生物特有代谢途径及其作用和应用意义,如乙醇发酵、乳酸发酵、生物固氮等。又如“微生物遗传变异与育种”章节,对于在分子生物学课程重点“遗传物质及基因表达调控”等内容仅作简要概括或让学生自学。此外,适当补充微生物学在工业中的应用等相关教学内容,如在每讲完一大类微生物时,补充相关微生物工业和产品相关内容,既提高了学生学习微生物学的兴趣,又注重了学生实际能力的培养。 三 尝试多种教学方法,选择正确合适的教学方法 教学过程中,许多学生反映微生物学课程“听得懂、理不清、记不住”。因此,继续采用传统“填鸭式”教学方法只会与教学目标背道而驰,这就要求教师在教学过程中注重教学方法的改进,根据不同的教学内容和知识点选择适合的教学方法,形象生动地将微生物学基本知识传授给学生。在教学过程中,笔者尝试过以下几种教学方法。 1.归纳、对比式教学法 对于知识点零乱、分散且容易混淆的内容,可以通过归纳与比较其间的异同,使知识点层次清晰、分明,也可减轻学生记忆的难度。如原核微生物与真核微生物的比较;真病毒与朊病毒的比较;G+细菌与G-细菌细胞壁的比较;细菌、酵母菌、霉菌、放线菌菌落特征的比较;消毒与灭菌的比较;体液免疫与细胞免疫的比较等。比如,G+细菌与G-细菌细胞壁的比较可从四个方面对两者进行比较和说明:细胞壁结构;肽聚糖含量与单体结构;革兰氏染色反应;磷壁酸、LPS的有无等。归纳和比较法授课过程中引导学生自主列表比较,既能促进学生对知识的掌握和巩固,又能提高其自学能力。 2.实例教学法 教学中,要理论联系实际,多引入与生产生活实际密切相关的热点问题或有趣事例。例如,讲到“蕈菌”的时候,可以查阅最新文献向学生们介绍一些常见的食用蘑菇的培养过程,引出真菌繁殖的生活史;开始“病毒”一章的学习时,通过简单介绍当时SARS流行情况,引出其病原体—冠状病毒,讲到“亚病毒”时引入疯牛病的例子,激发学生学习病毒的兴趣。这样,不仅活跃了课堂气氛,还对学生起到开阔视野、拓宽思路、激发学习兴趣的作用。 3.讨论式教学法 教学过程中有些内容与当前热点问题有关,可以提前几周布置作业给学生,让学生通过查阅大量的相关资料写成综述或总结。如讲到细菌耐药性时,可以让学生查阅相关文献,总结和分析当前细菌耐药性研究的进展,包括耐药菌种、耐药机理及可采取的措施等,上课时分组派代表发言讨论,最后教师总结。这样有利于提高学生查阅资料、综合分析的能力,既加深了对知识的理解和记忆,又提高了学生的组织和表达能力。 4.多媒体课件的合理利用 微生物的微观形态特点使得微生物学的教学变得抽象、难以理解,采用多媒体课件辅助教学,可以把在显微镜下的影像信息搬到教室中,使课堂教学形象化,有助于学生理解和接受。如细菌、真菌、病毒的显微世界及鞭毛运动、噬菌体复制、担孢子形成的过程可以通过色彩丰富、生动形象的动画展示,再配有优美的音乐和解说,能够有效激发学生学习的积极性,提高讲课效率。教学过程中要把握好板书与多媒体的有效结合,避免多媒体画面富于变化而带来的讲授内容条理不清晰的弊端,在板书清晰的主线框架的前提下正确合理地利用多媒体教学。 四 结束语 以上是笔者根据微生物学课程的教学基本要求,为搞好课程教学而进行的一些改革实践和探索,并且已取得了一定的效果。但由于医学院生物技术专业开设时间不长,微生物学课程作为生物技术专业的重要基础课程之一,教学改革工作任重道远,今后还有许多工作要做,需要同仁在教学实践中不断改革、思考、总结和深化,使教学质量不断提高。 生物技术专业教学改革探讨:本科院校生物技术专业教学改革探讨和培养目标定位 摘要: 本文探讨了新形势下综合本科院校生物技术专业在人才层次、知识结构、素质能力和职业取向等培养目标上的定位,提出了生物技术专业教学改革的目标与思路,同时介绍了近年来南通大学生物技术专业在培养目标、教学内容改革、课程体系和实践教学方面的实践与探索,以对综合院校生物技术专业建设提供一定的参考。 关键词: 生物技术专业 目标定位 教学改革 综合院校 21世纪生物产业成为继信息产业之后世界经济中又一个新的主导产业,生命科学及生物技术的重大突破正在迅速孕育和催生新的产业革命。近年来,高等院校尤其综合性大学纷纷设置生物技术专业以适应经济和社会发展对生物产业人才的需求,但是,在专业设置上存在着明显的“生源需求导向”,在人才培养目标的定位上是“模糊的复合型”,在教学上倾向于重理论轻实践。上述问题的存在制约了生物技术专业整体的建设与发展。尤其随着经济社会的发展和高等教育的大众化,高等教育的目标也发生了一定的变化。因此,综合院校生物技术专业培养目标的定位和教学改革是一个值得深入探讨的课题。 1.综合院校生物技术专业教学改革的思路和目标 近年来,我国综合院校生物技术专业在教学上更多地沿袭了学历教育的教学方法,始终未能彻底摆脱学科型教学模式的束缚,成为传统本科教育的“翻版”。因此,积极探索符合综合院校生物技术专业人才培养目标的教学改革已成为当务之急。 1.1课程体系开发的思路和目标 课程体系建设中,要改变传统的“学科本位”课程观,按照“厚基础、宽口径、广知识、强实践”的培养目标,向“多元整合型”方向发展,形成一种“多元整合”的课程观。主要改革思路是:注重生物技术与产业化管理相结合,增强课程设置的灵活性,形成模块化、弹性化的课程体系,适应行业和社会对应用人才规格多变的需求。要改变传统生物技术专业的专业课程设置方式,开设以上游应用技术为背景的模块化专业课程,如生物制药技术、食品生物技术、农业生物技术、基因工程药物等;同时,增设以“下游工程”为背景的营销、物流、管理等经济管理类模块化专业课程。模块化专业课程的设置,能够让学生以行业需要为主线,将所学的知识串联起来,构建相对系统的理论知识和实践技能。另外,还需开设关于生物技术前沿的讲座及与生物技术相关的法规、知识产权等弹性化课程,以适应日新月异的生物技术及其相关产业管理的需要。 1.2实践教学建设的思路和目标 要改变传统重理论轻实践的教学思路,使生物技术教育向实践应用方向发展,实践教学建设就要紧紧围绕生物技术产业对“双料人才”培养的要求,按照认知实习模块、基本技能训练模块、技能强化综合训练三个模块的特点,构建由实验实习、专业实验实习、社会实践系列所组成的新的实践教学内容体系,并制定相应的评价标准。具体可重点考虑以下实践教学环节:(1)生物技术产品的生产、分析检测;(2)生物技术应用性科学试验与技术推广工作;(3)生物技术产品的市场调查及前景预测;(4)生物技术产品的营销和物流管理;(5)生物技术企业的生产运作管理、信息与技术资源管理与质量管理,等等。 1.3注重教师综合能力发展和引导 教师在教学中要加强对学生引导作用,专业教师在教学中的角色首先是学生将来从事本专业岗位的“榜样”,然后才是教育者,而只有“复合型”教师才能够胜任生物技术专业的教学工作。学校应该重视专业教师的全面发展,努力加强“复合型”师资队伍建设。鼓励教师参加教师“岗位”技术培训和进修,保证知识技能的不断更新;鼓励教师参加与岗位相对应的技术等级和技术水平考试;鼓励教师参与应用型课题的开发与研究,加强与企业的联系与合作。“复合型”队伍的建设是专业建设的重中之重,学校应把“复合型”师资建设作为一项长期性工作来抓。教师自己也要抛弃过去的简单理论教学的短期行为,努力提高自身综合素质,加强理论和应用的结合。这样教学才能有特色,教育质量才能有保证,培养出来的毕业生才能得到社会的认可和欢迎,才是综合院校生物技术专业长远的生存和发展之道。 2.生物技术专业培养目标的定位 2.1人才层次定位 随着社会经济发展,社会对生物技术专业人才的需求是有层次和类别之分的。传统学科型教育在人才层次定位方面有自身的特点,学科型高等教育以学科建设和发展作为专业改革和建设的出发点,培养目标突出“学术型”人才层次。但由于社会经济的发展和高等教育的大众化,这一目标要有改变,要以需求为导向设置专业,围绕地方或行业经济发展的需求开展专业教学建设,培养目标突出“理论﹢应用型”人才层次。综合院校生物技术专业培养的人才必须适应时展的要求,紧密依托行业或企业,满足社会对应用型人才的需求。因此,综合院校生物技术专业人才层次定位应立足于培养高素质的理论应用型专门人才,这既不同于研究生阶段培养的“学术型”人才,又不同于高等、中等职业教育培养的“操作型”人才。对于有兴趣、能力,愿意以后从事生物技术研究相关工作的学生,要培养他们成为“学术型”人才,除了具备理论应用型专门人才知识体系,还要把握生物技术研究前沿和总体进展。 2.2知识结构和素质能力定位 我国生物技术产业面临的主要问题是“重研究、轻应用”,不能形成“科研—商业化”的良性循环[1]。造成这一问题的主要原因就是企业管理、市场营销等方面的人才大多不懂生物技术,同时专业的“学术型”人才又不懂市场开发。据权威人士估计,我国在生物技术领域中,“上游开发”仅比国际水平落后3—5年,而“下游工程”却至少相差15年以上[2]。改变这一状况,需要大批既熟悉生物科技知识,又熟悉产业化诸多环节的复合型“双料人才”。因此,学生在学习公共基础课和专业基础课的基础上,还应学习法律、企业管理、市场调查与预测、市场营销、物流管理、电子商务等工商管理专业类的知识,让在校学生具有复合型人才所需的知识结构。综合院校生物技术专业学生素质能力定位的依据是人才层次的定位。为了适应“上下游工程人才”培养的需要,学生应具有良好的职业道德素质、广博的知识素质、较强的能力素质和健康的身心素质;了解、掌握生物技术及应用专业的知识与技能;具备外语、计算机、法律、管理和经济应用文写作基础;具有较强的市场经济意识、社会适应能力和职业转换能力;具有较强的组织能力、协调能力和团队合作精神。 2.3职业取向定位 有些综合院校生物技术专业的职业定位只针对某一单独的岗位,例如食品发酵领域。随着社会人才总量的不断增加,企业对人才的要求越来越高,相关企业对人才的需求主要为高层次生产或管理人员;对于一线操作任务,出于自身经济利益考虑,企业多由高职或中职生来完成,对本科毕业生的需求有限[5]。因此,职业取向定位的狭窄性,给学生的就业方向造成了一定的模糊性:在生物技能工作岗位竞争不过高职生和研究生,在企业经营管理工作岗位又没有明显优势。为了使培养出来的人才有较强的适应性和就业灵活度,职业取向定位必须有明确的行业依托,即根据行业特点和要求,针对相关岗位确定职业岗位,例如,可以与农业、食品、药品、发酵、园艺、环保等行业或领域相结合。这种面向职业岗位的人才定位,既可避免人才培养目标上的“模糊不清”及“重理论带来的不适用”等不足,又能够培养出真正满足不同行业不同岗位需要的应用型人才,并能够让学生以行业需要为主线,将所学的知识串联起来,构建相对系统的理论知识和实践技能。另外,还需开设与生物技术相关的法规、知识产权等弹性化课程,以适应日新月异的生物技术产业管理的需要。 3.南通大学生物技术专业培养目标定位和教学改革的实践 南通大学生物技术专业自设立以来,经过近几年的改革与发展,通过不断探索专业培养目标定位和深化教学改革,生物技术专业课程建设走向了健康发展的轨道,现已成为定位较准确、特色较鲜明的专业。 3.1培养目标 根据对南通市,以及长三角地区的生物技术及相关行业人才需求情况调研,结合我校的专业优势和条件,我们对生物技术专业的人才培养目标在人才层次、知识结构、素质能力和职业取向等方面都进行了准确的定位,并在教学实践中形成了鲜明的专业特色。具体而言,我校目前生物技术专业的人才培养目标为:符合南通市,以及长三角地区生物技术及相关产业需要、具备基本从业道德和职业素养、掌握现代生化技术及产业化科学原理、工艺过程和工程设计等基础理论、基本技能,能在生物化工、生物发酵、生物制药、药物分析、环境治理及保护、食品加工及制造等相关领域从事开发、生产、检测、营销、运输、仓储、配送、管理或科研辅助等工作的理论应用型专门人才。近年来,我校生物技术专业总体质量和综合素质都得到了明显的提高,学生的从业单位反响良好,初步树立了生物技术专业在本行业中的名声。 3.2教学改革实践 根据专业培养目标定位,在教学改革实践中,既要考虑知识的衔接及其先后程序,又要符合教学规律、循序渐进规律、因材施教规律、学生身心发展规律等;既要通过教学内容、课程体系和实践实习的改革,将知识传授、能力培养、素质教育融为一体,又要加强师资队伍建设,打造一支高质量的专兼结合、校企互通的能工巧匠型教学团队。 3.2.1教学内容和课程体系改革 生物技术专业的教学内容和课程体系改革必须体现职业生涯发展目标,要尊重学生基本学习权益,给学生提供多种选择方向,使学生获得个性发展与工作岗位需要相一致的职业能力,为学生的职业生涯发展奠定基础。因此,我们将教学内容和课程体系分成三大部分:职业基本素质课程、专业基础课程和专业拓展课程,其中,专业拓展课程是我们今后课程体系改革的重点。在专业拓展课程的设置上,结合我校为综合性院校的优势,我们鼓励学生选修以企业管理、市场调查与预测、市场营销、电子商务、物流概论和经济法等经济专业为主的其他学院的课程,或要求辅修取得这些与生物技术应用相关专业的第二学位,完善生物技术专业职业岗位的知识体系。 3.2.2实践教学改革 目前,无论是教师还是学生都明显存在着重理论、轻实践的教学倾向。为此,我校生物技术专业在加强实验室硬件建设的同时,从实验的内容、方法和管理改革入手,强化实验的考核、认知实习和顶岗实习,确保实践教学的质量。 首先,增加投入,改善实践条件。尤其近几年来,我们利用生物学作为学校申博的支撑学科优势,积极争取国家和学校资金,来改善生物技术实验室的设备。我校现有的生物技术专业实验室存设备齐全,基本能够满足与生物科学相关实践实验教学的需要。 其次,借助外部资源,实行资源共享。生物技术专业属于高投入专业,实验设备等各项投资大,尤其是代表上游生物技术发展的基因工程领域学科的实验仪器特别昂贵,在现有办学体制下,对于一个地方教学研究型高等院校,短期内通过筹资方式解决实验室经费不足问题是不可能实现的。因此,我们在仪器购置和实验课程的设置方面并没有简单照搬研究型院校的实验室建设模式,而是整合学校内部及外部资源,实现资源共享。例如,有些大型精密仪器使用就是借助医学院实验室;与生物技术相关工程设备借助机械学院,借助校企合作平台,采用“共建共管共用”的运行机制,不断开辟新的校外实训基地并长效运作,现在我们已经与南通百奥制药有限公司,南通伊士生物工程有限公司,海门联海生物和江苏赛奥等生物工程有限公司等多家知名企业签订了校企合作协议。 最后,合理调整实践教学计划。综合院校生物技术专业重点应突出理论应用技能培养,达到这一目的,应保证有一定时间参加社会实践和实习,并能在生产实践中得以应用。为此,我们建立了实践见习,科研导师,毕业实践教学体系。实践教学在大二就开始,通过前一年年在校学习基本理论知识及基本操作技能,适时到实践实习基地进行短期训练,大三时学生在前两年学校理论学习基础上,选择导师,参加导师的科研工作。在辅助导师的科研工作中提高学生操作技能,培养学生对生物技术专业的兴趣。大四的毕业实践,是我们实践教学的一个重要环节,老师提供研究课题,学生根据自己的兴趣选择毕业论文研究课题,通过老师和学生的双向选择,大大提高了毕业实践的效率。在长达半年多的实践中,学生切实提高了实际操作能力。这些实践练习,有效缩短了由学生转化为职业人的时间,使我校毕业生大多能较快进入状态,受到了用人单位的普遍欢迎。 4.展望 近年来,生物科学和生物技术获得了突飞猛进的发展,国际上很多重大成果的出现,都与生物技术密切相关。国内的生物技术产业也正处于一个快速发展的起飞阶段,要使科研成果以最快的速度转换为生产力,我国迫切需要大批既熟悉生物科技知识,又熟悉产业化诸多环节的复合型人才。虽然我国生命科学学科目前每年有四五万名毕业生,但是由于生物学科仍然采用传统意义的学科分科和专业分支,教育模式和知识结构并没有相应更新。“下游工程人才”培养的缺位,已成为制约生物技术产业发展的瓶颈,这就要求综合院校生物技术专业应重新审视和准确定位人才培养目标,与时俱进地进行教学改革,让在校学生能够向复合型人才靠拢,以便更好地适应生物技术及其产业对新类型、新能力人才的需要。 生物技术专业教学改革探讨:高职院校生物技术专业微生物学课程实验教学改革探析 摘要 总结了高职院校生物技术专业微生物学课程实验教学的改革措施,包括改革教学方法、实行理论课与实践课的一体化教学、加强实验教师队伍建设、构建新的实验教学考核评价体系等内容,以期为高职院校生物技术专业微生物学课程实验教学的改革提供参考。 关键词 高职院校;生物技术专业;微生物学;实验教学;改革 微生物学是高职院校生物技术专业的一门专业基础课,其教学目的是使学生了解微生物的相关知识,掌握微生物实验技能,使其能在相关企业从事产品检验、质量控制及技术管理等工作。传统的实验教学内容多为普通验证性实验,实验之间缺乏系统性及延续性。实验过程以教师为主,学生缺乏主动性和创造性,学生的基本技能得不到系统的训练和提高[1]。因此,笔者结合高职院校微生物学教学特点,总结了高职院校微生物学课程实验教学的改革措施,培养学生的综合能力,适应时展的需求,培养社会需要的高级技能型人才,这也是高等职业教育的出发点。 1 改革现有微生物学课程实验教学方法 1.1 充分利用多媒体教学手段 以前的多媒体手段多用于理论教学,随着各学校硬件及软件设备的不断提高,将多媒体手段用于实验教学,将起到意想不到的效果。借助动画、PPT课件、视频和显微投影等现代教学技术手段,将微观的、描述性的、抽象的内容,变得具体化、形象化。如,将人类肉眼无法直接可见的微生物世界通过图片、动画等形式展示给学生;利用教学视频,使学生能够轻松掌握接种、纯种分离等实验步骤,为后续实验打下基础。运用多媒体教学手段,使教师的实验教学更加形象生动、直观简洁,也激发了学生的学习兴趣和求知欲望,极大地提高了微生物学实验教学的质量和水平[2]。 1.2 学生全程参与实验准备工作 目前高职院校的实验准备工作一般都是由教师来完成的。为了培养学生独立思考和工作的能力,可以让学生全程参与实验仪器与耗材的准备、实验过程及实验结果的分析等。该种做法可以使学生从整体上把握实验思路,掌握实验操作步骤。同时,学生还可以通过实验的准备工作学习到实验试剂的配制方法等,能让其更加充分了解药剂的特性,还能让其在进行正式实验的过程中对实验操作得心应手。因此,应让学生充分参与到实验的各个步骤中去,对其能力的培养有非常重要的作用。但是在实际的实行过程中,会遇到学生对实验准备时间的安排问题。因此,应合理安排学生的课余时间[3]。 2 实行理论和实践课的一体化教学 2.1 更新实验内容,提高实验教学水平 目前,微生物实验教学中存在的一个比较突出的问题就是验证性实验比重太大,而设计性、综合性实验比重太小,这对学生创造性思维的培养非常不利。因此,应适当增加设计性、综合性实验,让学生通过自己掌握的知识,查阅文献,设计实验,有利于提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,同时还可以提高学生的实验操作能力[4]。此外,还可以利用科研课题的热点将其融入到课堂教学中去,扩大学生的知识面,使其了解最前沿的科研动向。如在学生动手操作之前,用一定的篇幅讲述国内外微生物研究现状及其在工农业生产中的应用,可以增强学生的学习热情。 2.2 有机结合实验课与课程实习 课程实习是通过学校与校外企业合作,让学生去校外企业实训生物技术。由教师带着学生进入企业参观并进行讲解,向企业技术人员请教专业知识,使学生对微生物课程的课本知识得到巩固,加强学生对企业文化的了解[5]。如到酒厂,了解微生物发酵的工艺和设备;到检测中心,了解微生物检验的原理和过程。这样不仅使学生学到更多课堂上学不到的知识,更提高了学生学习的兴趣,学生在做实验时也有更高的积极性。同时也能使学生更快地适应将来在企事业单位的工作。 2.3 实验教学与职业技能鉴定培训相结合 国家从 2000年7月1日起,实行职业资格证书制度,在全社会建立学历证书和职业资格证书并重的人才结构。为进一步贯彻国家职业资格证书制度,实现国家对食品检验人员持证上岗的要求。凡从事技术工种的人员必须经过劳动和社会保障部批准的考核鉴定机构,实施职业技能考核鉴定合格,并取得相应职业资格证书后方能上岗就业[6]。生物技术专业微生物学课程重在培养学生技能,学校应以国际、国家(或行业、企业)制定的食品标准和法规为依据,将培养技能与职业技能鉴定培训相结合,上微生物实验课的同时进行职业技能的培养和工种考证的培训。把学生培养成为专业技术应用型人才,满足企业要求,做到走出校门即能上岗。 3 加强实验教师队伍建设,提高教师自身专业素质 实验教师队伍的教育水平直接影响着实验教学效果[7]。目前部分高校仍“重理论轻实践”,实验技术人员评职称困难,工资待遇也相对较低,造成实验师资队伍学历层次和年龄结构不合理,相关教师的工作积极性也不高,直接影响到教学质量。因此,学校应加强并重视实验教师队伍的建设,以跟上社会发展的脚步。作为微生物专业的实验技术人员,也要不断学习新的专业知识,及时了解和掌握最新的科学技术,探索最佳的实验教学方法和手段,提高自身的科研素质。同时,应充分利用实验室的设备,发挥实验室在教学中的优势,培养出技能强、知识足、动手能力过硬、创新能力好的优质人才[8]。 4 构建新的实验教学考核评价体系 目前,微生物学课程实验教学传统的考核方法是课程结束后,对理论知识进行书面考试,实验课只是结合平时表现与实验报告完成情况给出总评成绩,不再进行综合考核。这势必造成学生重理论、轻实践,不重视实验的不良现象发生,少数学生高分低能,动手能力较差,这违背了高职院校人才培养目标的要求。针对微生物课程实验比例偏多的特点,完善的实验考核制度显得尤为重要,它既是实验教学与质量的反馈,又能直接地反馈实验教学中存在的问题;既能真实地反映出学生的实际水平,又能充分调动学生的学习兴趣。完善的实验教学考核体系应该包括平时成绩考核和期末考核,其中平时成绩考核应该包括到课情况、实验态度、实验原理和基本操作过程的掌握、实验数据处理和结果分析、实验报告完成等几个方面;期末考核可根据不同课程性质,选择采用口试、笔试、动手操作或模拟操作等多种考核形式。通过完善实验考核制度,使学生系统地掌握课程的基本知识内容和实验方法,真正将知识、能力、素质的培养贯彻到实验教学过程的每一个环节[9-12]。 生物技术专业教学改革探讨:医学院校生物工程专业生物技术概论教学改革体会 摘要:生物技术概论作为生物工程专业的必修课,其内容广泛、学习难度较大,为了提高教学质量,培养高素质应用型人才,在教学内容、教学方法、考核体系等方面谈在教学改革中的几点体会。 关键词:生物技术概论;教学改革;体会 一、引言 生物技术是生命科学的前沿和尖端学科[1],是20世纪70年代末80年代初发展起来的,以现代生物学研究成果为基础,以基因工程为优秀的新兴学科[2]。生物技术概论作为将基础知识和前沿科学相结合的综合性课程,近年来,除了生命科学专业将其设置为必修课外,一些本科院校非生命科学专业为了促进复合型人才的培养,也将其设置为公共选修课程。珠海校区在2002年开设生物工程专业,并将生物技术概论设置为必修课程。由于该门课程知识面广,涉及理、工、农、医等多个方面,学习难度相对较大,同时也为了在医学院校培养具有创新能力和科研实践能力的高素质生物技术人才,笔者在多年的教学实践和教学改革中,在教材选用和内容选择、教学手段改进等方面不断探索,有如下几点体会。 二、选择适合的教材,优化教学内容 生物技术发展迅速,因此其内容的更新和扩展也相对较快,同时,相关教材的种类繁多,为增加生物工程专业学生的知识面,培养高素质的应用型人才,教研室教师经过多次集体讨论,将宋思扬、楼士林主编的《生物技术概论》作为授课教材,该书被列为“普通高等教育‘十一五’部级规划教材”,其内容全面而新颖,概念准确,语言深入浅出、通俗易懂,能反映生物技术各领域的最新研究进展[2],在此教材基础上,又以刘群红、李朝品主编的《现代生物技术概论》,(英)史密斯(Smith,J.E.)著、郑平等译的《生物技术概论(原书第四版)》等书作为教学参考书籍,丰富教学内容,课堂信息量得到大幅度增加。 生物技术作为一门新兴学科,在教材中除了介绍基因工程、酶工程、细胞工程、发酵工程的基本原理及基本方法外,还介绍了生物技术在各个领域中的应用,但本课程理论授课仅有28学时,因此在教学内容选择上,考虑到本专业学生的必修课蛋白质和酶工程、细胞工程和发酵工程这三门课程都有系统的专业课学习,为避免内容重复和学时浪费,将酶工程、细胞工程、发酵工程三章内容在该课程中不做讲解,基因工程虽然也有单独的专业课的学习,但考虑到基因工程技术是生物技术的优秀内容,是后面各章节的基础,因此将其保留。教学学时的合理分配,增强了学生对专业学习的兴趣,提高了教学效率。 三、采用灵活多样的教学方法 教学是一门艺术,而且是一门永无止境的艺术。教学方法即组织教学是取得良好教学效果的重要保障[3]。 1.以问题为导向,激发学生学习的积极性。生物技术概论是一门综合性很强的学科,内容广泛。学生在学习过程中感到难点多、知识杂乱,缺乏兴趣。以往教学模式中,教师是主体,在课堂教学中始终遵循“教师讲授,学生听,课后复习,考试”这样常规的教学思路,学生在学习的过程中始终处于被灌输知识的状态,学生想象力缺乏,对任何知识没有探究欲望,缺乏创新意识,对今后的科研和工作都会产生不利影响。因此,教师在课堂教学过程中,可以针对下次内容提前布置一些问题让学生思考,如在讲授生物技术培育抗除草剂、抗病虫作物时,可预留问题:这些具备抗病、抗虫作物有这么多优势,难道没有危害吗?在生物技术与食品包装内容时,课前先提出问题:目前食品包装方式都有哪些?生物技术在食品包装方面的应用和优势在哪里?这些问题的提出,激发了学生对知识探究的兴趣。为了解决这些问题,学生在课外时间利用相关专业书籍,网络查阅文献,浏览相关网页,不但学生自主学习能力得到提高,而且拓宽了学生对问题的深度和广度的认识。学生在下次课前可积极发言,阐述自己的观点和见解,这样一来,不仅丰富了课堂教学气氛,而且培养了学生的自主学习的能力。 2.多媒体辅助教学,提高学生学习兴趣。兴趣是最好的老师,也是学习的动力。在教学活动中,以多媒体技术作为现代教学手段,可以将文字、图形、声音、动画等多种资源整合优化[4]。由于其丰富多彩的画面的切换使学生置身于教学中,激发了学生的好奇心,使教学表现的内容更充实,更形象生动,更具吸引力[5]。如,讲到PCR技术时,因为在其他科目中已经有介绍,考虑到学生可能有所遗忘,可以直接播放动画,让学生清楚PCR的基本原理和过程。在此基础上再讲解PCR的一些衍生技术,一方面节省课时避免重复,另一方面加深对新内容的理解和掌握。如,在讲解转基因食品优势和安全性问题时,先问学生:在一些油桶说明书上明确写有“本产品为非转基因产品”等字样,为什么?针对提出的问题,教师不给予解释和评论,而是让学生观看利用网络资源搜索到的视频。这种方式比教师单独用枯燥的PPT介绍目前转基因食品种类和相应潜在危害要生动和有趣,同时更能启发学生对问题进行思考。通过这些形象生动的图画和视频内容,学生对这门课程产生了浓厚的兴趣,不但容易掌握和巩固新内容,也激发了学生的求知欲望,让学生感受到生物技术与日常生活、实际应用是息息相关的一门学科。 3.安排一定自学内容,让学生参与教学。生物技术概论内容涵盖面广泛,但教学时数有限;在有限的教学学时内,将所有内容都进行精讲、详讲是不可能的,因此,根据教学大纲要求,教师可安排一些内容让学生课后自学。如,讲解生物技术与农业一章,其中核移植技术、胚胎干细胞技术及其在养殖业中的应用就可以和生物技术安全性及其应对措施一章中动物克隆联系起来,布置一些问题让学生查阅资料,如:克隆技术好不好?从社会伦理角度谈对克隆人的认识。可以分成小组形式进行讨论,或者以正反两方的形式组织辩论,或者以小组形式选派代表阐述自己的观点等,通过这种教学方式,学生的独立思考、创新能力得到培养,并且充分发挥了其团队协作能力,提高了学生的自学能力,为今后的学习和工作奠定了基础。 四、完善考核方式 为避免期末考试一张考卷决定总分的弊端,实施综合考核方案,将平时成绩和期末成绩相结合。对于参与课堂讨论、辩论、回答问题等都作为平时成绩,同时根据平时章节安排,布置了一些论文、书面报告的形式作为作业,也将其归为平时成绩。这种考核方式的变革,使学习不再以单纯记忆型为主体,而是在增加学习兴趣的前提下加强学生自主学习、创新等能力的培养。 五、结语 多年的教学中,教师不断地探索、总结、实践,使学生对学习该门课程充满了兴趣,促进了学生潜能的充分发挥,调动了学生学习的积极性、主动性和创造性,为培养高素质的应用型生物技术人才打下了基础。 作者简介:周鹤峰(1980-),男,山东莱阳人,副教授,硕士研究生导师,硕士。 生物技术专业教学改革探讨:新时期生物技术专业教学改革思考 【摘 要】本文对新时期生物技术专业在培养目标确定、教学内容修订、创立学生自主性实验教学模式及提升学生的综合素质等方面的教学改革进行了初步探讨。 【关键词】生物技术;人才培养;教改 生物学是二十一世纪的主导学科,生物技术产业被认为是继信息技术产业之后世界经济中又一个新的主导产业。 随着生物技术产业的迅猛发展,近年来高等院校尤其综合性大学纷纷设置生物技术专业以适应经济和产业发展对生物技术人才的需求。但是,在专业设置及人才培养目标的定位上,思路不是非常清晰,在实际教学工作中理论课学时大于实践课程的学时。这些问题的存在制约了生物技术专业整体的建设与发展。近年来,随着生物技术产业的快速发展及高等教育的普及,高等教育的目标也随时代的发展发生了一定的变化。因此生物技术专业培养目标、培养方案的改革及相关课程进一步优化势在必行,以适应社会及产业发展对生物技术人才的需求。 1 培养目标的确定 生物技术专业作为我校2006年开设的新专业,专业建立时就确立人才培养要积极主动适应国民经济建设和社会发展需要的思想,尤其是与区域经济和产业的发展紧密结合,将人才培养的重点定位在应用型人才上,将生物技术专业与我校传统工科专业相互结合,互相促进,培养出理工结合、新时代需要的人才是我们人才培养的主要目标。 2 教学内容的修订 按课程教学改革的目标和遵循的基本原则进行,突出学生基本知识、基本能力、科学素养和创新能力的培养,适应新培养计划的要求。 1)优化课程体系,根据修订后的教学大纲,调整各课程的教学内容,避免课程内容上的重复教学,提高单位时间的教学效率。 2)在实验教学内容的选择上,适当减少定性的验证性实验内容,增加与专业培养方向相适应的综合实验和自选实验,引入学生自主性实验教学模式。在实验内容的顺序安排上由浅到深,相互渗透,循序渐进。使实验内容更加符合生物技术专业培养方向和学科发展方向,内容分布更趋合理。 3 创立学生自主性实验教学模式 培养学生的创新意识,培养学生的创新思维和创新能力,培养学生的实践能力,使实验教学活动真正建立在学生自主活动、主动探索的基础上。让学生经历全面的实验技能和科学研究的思想、方法的锻炼,切身感受实验的每个环节的重要性,全面培养和提高学生独立开展实验工作的能力。积极研究自主性实验在生物技术专业实验教学和人才培养中的作用和自主性实验教学模式中教师的作用。 4 提升学生的综合素质 适当减少必修课和指定选修课程的比重,增加任意选修课的比例。压缩课堂教学的时数,将更多时间交给学生进行自主学习。鼓励学生选择人文学、社会学、工课类课程,拓宽学生的知识面,提高学生的综合素养,对学有余力的学生鼓励其辅修其他专业,除可提高学生的文化修养外,还可有效拓宽学生的就业面。组织各种专题讲座、学术报告等学术活动,活跃学术气氛,增加除课堂外的其他知识汲取的途径。鼓励和引导学生参加各种社团活动、暑期社会实践和社会调查,提高学生的与人交往的能力,提高学生的社会适应能力,培养学生的参与及领导能力,达到提高学生情商的目的。 从社会的经济发展及生物技术产业的发展趋势来看,都需要高校培养大批量高素质生物技术人才。但由于生物技术专业开设时间较晚,产业发展又非常迅速,因此开展生物技术专业的教学研究很有必要。在探索和改革中,我们应敢于创新,敢为人先。使得生物技术的人才培养与社会的发展及产业的发展相适应。但改革中切忌步子太大,要做好调研,稳建操作。我们将继续对办学模式、培养目标、课程设置、教学内容等作进一步的探讨、研究和实践。为生物技术专业的发展和培养大批量高素质生物技术人才探索更多的办学经验。
伴随现代技术如移动互联网、物联网和车联网等的快速发展,人们对信息存储、处理和交换的安全需求愈来愈高。在此背景下,国家对信息技术类人才的重视程度也在逐年提高,并在高校加设了信息安全课程,引导学生了解网络安全威胁,从硬件安全、软件安全和数据安全等方面进行深入的学习。信息安全课程的教学内容通常包括信息安全理论基础、安全防护、攻击技术、安全实现解决等方面。学生除了必须掌握基本的理论知识之外,对于下相关的公式推导、定理必须充分的理解,此外还要能够综合运用各种数学知识。学习起点较高、难度大的特点,导致学生对信息安全课程缺少学习兴趣,学习积极性不高。此外,现有课本内容陈旧,与现今告诉发展的信息技术脱轨。因此,对信息安全课程进行教学改革,探索更加高效的教学模式尤为必要。 1传统教学模式存在的不足 信息安全课程的目标是使学生能够在掌握信息安全的基本理论和基本概念的基础上,对信息安全有较为全面的认识并能意识到信息安全与国家政治、军事、经济、文化和社会生活等方面的关系,激励学生通过学习先进的科学技术,将来可以为国家、社会服务[1]。目前,传统的教学模式在信息安全课程中存在以下不足:⑴陈旧的教材内容。随着新一代信息技术如云计算、大数据、人工智能等快速的发展,现代科技迭代的速度越来越快。但目前高校普遍采用的还是五、六年前的教材,相对于日新月异的信息技术,现有教材的内容普遍过于陈旧[2]。如何让学生在有限的时间内既可以学到基本的信息安全知识,有能了解最前沿的信息技术动态是高校教育需要解决的一个重要问题。⑵传统教学模式无法满足信息安全课程的需求。传统的教学模式,如“灌输式”和”保姆式”的教学模式,无法提起学生的学习兴趣,同时也会使学生丢失独立思考的能力,难以提高他们的创新能力,发挥他们的潜能。⑶不合理的考核方式。现有课程一般采取平时+期末考试的方式对学生的学习情况进行考察。但对于信息安全这类新兴学科,这种传统的考核方式将使学生缺少学习的目标感,无法提高动手能力,同时也无法激发学生的学习兴趣。 2翻转课堂教学模式 为了有效解决现有教学模式在信息安全课程教学中存在的不足,本文通过将混合式学习方式和多元驱动教学方式相结合来构建翻转课堂的教学模式,以适应信息安全课程教学的要求,提高学生的学习兴趣以及学习目标感。 2.1混合式学习方式的解决方案 翻转课堂教学设计首先从分析混合式学习方式着手,把传统的线下学习的优势和线上学习的优势结合起来,更好的帮助学生了解最新的专业动态、深入探索信息安全专业领域[3,4]。此外,通过混合式学习方式,激发学生在学习过程中的学习兴趣以及提高独立思考、主动学习的意识和能力[5]。网络技术的充分利用以及课堂教学活动的顺利实施是混合式学习方式成功的关键,主要包括课前、课中和课后三个阶段。课前:课程的基础理论部分,充分利用视频教学资源引入慕课教学,要求学生提前进行预习,完成课前的准备工作,进而保证教师在课堂教学活动中能进行有效的互动,引导学生多思考,培养学生的团队合作意识。课中:教师根据学生课前预习的反馈,根据学生的共性问题,做出有针对性的讲解;对实践问题进行扩展、讨论和分析;充分利用网络资源,让学生了解最新的专业动态以及发展现状。课后:要求学生完成章节的课后习题以及阶段性测试。教师对课前和课中的情况进行总结,并根据学生的测试情况制定下一步的教学计划。反馈贯穿于教学过程的各个阶段。课前和课后阶段,教师可以利用网络上慕课自带的反馈、评价系统,及时地获得学生在各个阶段的反馈信息,进而有针对性的引导学生思考、制定合理的教学内容。课中阶段,通过和学生的互动,教师可以实时获取学生的反馈信息,增强学生实时解决问题的能力与信心。 2.2多元驱动的教学方式解决方案 ⑴激发学习兴趣。对于课程的基础理论部分,采用传统的教学方式。待课程进行一段时间之后,采用问题驱动教学方式,循序渐进地讲解课程内容,让学生成分认识到信息安全课程的重要性,采用启发式教学和讨论是教学,实现学生从被动学习到主动学习的转变,激发他们的学习兴趣,加深对有关知识的理解。⑵实践教学环节的设计。从实践应用的角度出发,通过采用任务驱动教学方式将课程各章节的内容设计成具体任务的目标、实施、总结和反馈等不同阶段,增强学生的学习目标感,提高学生学习的主观能动性;通过将现有的科研成果引入教学内容,丰富学生的知识结构;利用开放式实验环节,锻炼学生的实际动手能力以及团队协作意识。 2.3构建校企合作课程建设机制 信息安全课程属于交叉课程,其知识体系更新速度相比于其他课程来说更快。随着信息技术的高速发展,社会对信息安全类人才的要求也越来越高,这对高校的教学目标提出了更高层次的要求。企业是社会创新的动力,掌握着最前沿的技术。构建校企合作机制,可以充分整合企业资源,顺应社会发展的需求。同时,企业也能获得高校的科研资源,填补技术人才的缺失,实现高校、企业的共赢。 3结束语 本文为了解决现有教学模式在信息安全课程中存在的教材内容陈旧、无法满足教学需求和考核方式不合理等不足,提出了信息安全课程的翻转课堂教改方案。充分利用了混合式学习方式和多元驱动教学方式的优点,将信息安全课程的理论教学与实际应用相结合,同时穿插讲解前言的信息安全方面的知识,降低了学习者接受知识点的难度,增强了学习的目标感,并提高了学习者的信息技术实际应用能力和创新力;通过采用任务驱动和项目驱动相结合的多元驱动教学方式,逐步讲解课程每个章节的内容的同时,结合各章节的内容设计具体任务或项目的目标、实施、总结和反馈各个阶段,增强学生的学习目标感提高学生学习的主观能动性。 参考文献(References): [1]刘顺兰,张帆.面向工程实践创新的信息安全教学改革研究[J].现代计算机(专业版),2012(29):51-53 [2]刘刚,郭漪,肖嵩,等.混合式教学在“信息论与编码理论”中的探索[J].电气电子教学学报,2020,42(6):106-109 [3]胡为,刘伟,徐宏宁.移动应用开发课程教学改革与实践[J].计算机时代,2022(1):117-120 [4]李红娇,王亮亮,陈思远.“信息安全概论”线上线下混合式教学的探索与实践[J].教育教学论坛,2021(10):77-80 [5]常相茂.针对信息安全数学基础课程的教学改革研究[J].现代计算机,2020(32):87-89 作者:张金宝 武卫翔 沈杜宇 程实 单位:南通大学信息科学技术学院 南通大学杏林学院
2019年8月,中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于深化新时代学校思想政治理论课改革创新的若干意见》提出,要深度挖掘课程的思政元素,使各类课程与思政课同向同行,形成协同效应。临床医学生将来行医水平的高低,直接关系到患者的生命安全。而眼科学课程是临床医学的重要组成部分,要求医学生不仅有扎实的临床技术,更具备全心全意为人民服务的高尚医德。因此,对医学生的教育不仅要注重专业教育,还要重视良好的职业道德、人文关怀理念的培养,在专业课程中融入思政教育显得格外重要。为达成眼科学课程教学中融入思政教育的目标,课题组对眼科学课程进行了一系列教学改革及思政教育探索,并取得了一定的成效,现汇报如下。 1眼科学思政教育现状及思政教育改革探索 1.1眼科学思政教育现状 1.1.1授课教师思政教育方式单一 大学阶段学生的心理发展变化最大,是人生观、世界观、价值观形成的重要时期。临床学习是医学生首次接触患者的重要时期,学生近距离地接触患者,能感性地认识到疾病给患者及其家属带来的痛苦,是学生今后职业生涯中人文关怀理念建立的开始阶段。然而对于如何将思政元素以润物无声的方式融入临床学习过程中目前仍无成熟经验,更多采用的是显性思政教育,即生硬突兀地插入思政内容,不仅打断专业知识的连续性,影响专业知识的教学效果,更无法达到“立德树人”的目标。 1.1.2学生缺乏人文关怀理念及防盲治盲的社会责任感 盲和视力损伤不仅对患者本人造成巨大的心理痛苦,也对家庭和社会造成沉重的负担,学生尚未进入临床实习,对失明患者的痛苦缺乏感性认识。我国为防盲治盲做了大量的工作,也取得了积极的成效,例如,经过多年的努力,我国已经消灭了沙眼[1]。但是防盲治盲工作仍然任重道远,需要全社会共同努力。眼与全身疾病紧密联系,例如,急性闭角型青光眼在临床容易被误诊为颅内高压、胃肠炎等,从而耽误患者病情;糖尿病患者如果在内科诊治初期就得到正确的指导,早期、定期到眼科检查眼底并得到相应的治疗,能大大减少眼盲的可能性。在很多基层医院,没有开设专门的眼科,通科医师如果能对各种致盲性眼部疾病的患病群体做出恰当的指导及治疗,能改变整个患病群体的视力预后,也能大大减轻社会的负担。由此可见,通科医师担负着重要的防盲治盲社会责任。但是目前很多医学生没有树立人文关怀理念,也没有意识到肩上防盲治盲的重要责任。 1.1.3学生对课程本身重视不足 在临床本科教学中,眼科学这门课程比较特殊,既自成系统,又与全身疾病密切相关;既有独立的理论体系,又有大量的实践操作。但是由于在大部分高校眼科学是考查科目,课程学时不断被压缩,教学内容不容易拓展;学生学习眼科学的时候面临考研、就业双重压力,无暇投入更多精力,因此主观上对该课程重视不足。 1.1.4学生对课程不感兴趣,自学能力欠缺 眼科学相关内容涉及面很广,知识点烦琐,初学者比较难理解和掌握,课堂上学生的学习热情不高,导致教学效果不理想。传统的眼科学教学以教师为中心,注重知识传授,忽略学生主动性及学习能力的培养,学生被动接受知识,难以提起学习兴趣;同时学生的自学能力不足,对知识点死记硬背,缺乏临床思维,难以建构整个知识体系。由此容易引起各种不良后果:一是医学生毕业的时候由于眼科知识储备不足,不会首选眼科,这样不利于优秀眼科人才的培养;二是由于本科阶段缺乏眼科专业知识,导致后续眼科医师的培养周期延长;三是工作以后通科医师缺乏眼科相关知识,在全社会防盲治盲工作中没有充分发挥应有的作用,也缺乏相应的社会责任感。为摆脱目前的眼科教学困境,课题组进行了一系列教学改革,将思政元素与眼科学专业教育有机融合。 1.2眼科学思政教育改革探索 1.2.1开展基于建构主义的线上、线下混合式病例教学法,提高学生学习兴趣 传统教学的特点是“满堂灌”,以教师为中心,强调教师讲授知识,学生被动接受。而建构主义理论以学生为中心,强调学生对知识的主动探索、发现和建构知识体系,近年来在各教育领域广泛应用,并收到了良好的成效[2-3]。因此基于布鲁姆的“记忆—理解—应用—分析—评价—创造”认知模型,以建构主义理论为指导,不仅要求学生理解记忆知识点,更重要的是培养学生的学习能力,达到分析、评价甚至是创造的高阶水平,最终自行建构整个眼科知识体系。教学过程中以典型的临床病例为基础,以学生为中心,实行组内及组间讨论的线上、线下混合式教学:课前线上发布学习资料,小组讨论形成组内意见,部分章节以PPT的形式呈现;线下课堂教学主要以学生围绕病例引出的问题进行分析解答,部分章节以选派代表到讲台讲授的形式教学。 1.2.2挖掘病例蕴含的思政元素,以润物无声的“隐性”思政教育方式,对学生进行潜移默化的医学素养的熏陶 在挑选病例的时候,遵循以下几点原则:(1)真实性。只有真实的病例才经得起细节的推敲,也只有真实的病例才能创设最接近临床氛围的环境。真实的病例中患者可能会因为各种现实的原因,如经济原因、家庭原因等,无奈选择并不是最优的治疗方案。例如,糖尿病性视网膜病变的患者,眼底病变已经达到第Ⅳ期,合并临床有意义的黄斑区囊样水肿,需要进行全视网膜激光光凝,同时也需要进行玻璃体腔注射抗VEGF治疗。但是,抗VEGF治疗需要重复多次,而且费用昂贵,尽管已纳入医保,但是仍然需要自付很大一部分费用,最终患者及其家属商量后只选择了全视网膜激光光凝。学生接触了这些真实的病例之后,能更深刻地认识到临床医生治疗的是患者,而不仅是疾病。(2)典型性。典型的临床表现能帮助学生理解、记忆相应的疾病特点,更好地帮助学生建构眼科知识体系。(3)代表性。诊治过程充满曲折,经历误诊漏诊的病例更具有思政教育的意义。例如,讲解眼外伤的时候,给出病例:儿童被剪刀戳伤角膜后,家长缺乏相关的医学知识,自行用草药治疗,同时当地基层医院没有眼科专科,未得到及时救治,加上当时新冠疫情发生,增加了转诊运送难度等,延误了病情,导致患儿角膜溃疡,后经人工角膜暂时过渡治疗,最终进行角膜移植而保住了眼球。这个病例就蕴含了科普政策、全科医师政策、科学探索精神、人文关怀理念等多个思政教育元素。 2眼科学蕴含的思政元素及思政元素融入眼科学教学的具体形式 2.1眼科学蕴含的思政元素 2.1.1学习大师为人治学的理念,树立高尚的职业道德 眼科学属于临床医学的一部分,医学生担负着“健康所系,性命相托”的重任。因此,首先要让学生树立崇高的职业道德、良好的医德医风和人文关怀理念。眼科学每个领域都有出类拔萃的领军人物,例如白内障领域的刘奕志教授,青光眼领域的葛坚教授,视网膜疾病的黎晓新教授等,他们无一不是德艺双馨的大师,他们治疗救人的情怀、严谨治学的理念、开拓进取的精神时刻像灯塔一样指引学生前行。 2.1.2分析临床漏诊、误诊病例,培养科学探索精神 除培养学生高尚的医德之外,还要培养学生精湛的医疗技术。正如每位医学生步入神圣的医学学府时的庄严誓言:刻苦钻研,孜孜不倦,精益求精。每位医生的行医生涯贯穿始终且不可或缺的就是科学探索精神。只有对被漏诊、误诊的病例不断进行仔细的研究分析,才能不断提高诊断和鉴别诊断水平。 2.1.3引入相关领域最新诊疗前沿,培养开拓创新精神,增强民族自信 每个章节都引入相关领域最新诊疗前沿,例如,讲解视网膜疾病时引入奥克纤溶酶(溶解玻璃体的药物)[4],在青光眼章节引入2020年最新的基因疗法[5],在屈光不正章节引入香港理工大学发明的新乐学眼镜等,既增加了课堂趣味性,又让学生潜移默化地认识到科技创新的重要性,帮助学生树立开拓创新精神,同时引导学生客观地看待国内外学科研究的差异,既不妄自菲薄,也不夜郎自大,而国内学者在国际领域取得的成就也大大增强了学生的民族自信。 2.1.4关注国内外各种防盲治盲行动,让学生更理解和拥护国家政策 向学生介绍国内外防盲治盲的行动,如为保障和改善城乡居民健康,国内推出全科医师政策;为普及大众健康知识,提升全民健康水平,国内大力开展医学知识科普活动;为防治青少年近视,我国印发了《综合防控儿童青少年近视实施方案》等,在病例分析的同时适时穿插点评各种政策,加深学生对各种政策的了解,促使学生更好地拥护国家的方针政策。 2.2思政元素融入眼科学教学的具体形式 2.2.1课前线上 眼科学每一章节课前1周,教师在学习通发布相关的国内最新诊治指南,同时发布课题组自行录制的相关章节的微课,每个微课约5~10分钟,学生课前自行学习。同时发布测验题,以了解学生对于基础知识点的记忆及理解程度,以便线下课堂进行针对性讲解。除课本内容之外,让学生学习最新的国内前沿诊疗标准,培养学生自学能力。同时发布兼具高阶性专业内容及思政教育内容的病例讨论,例如发布讨论题目:患者已经到疾病的终末期,如果你是他的主治医师,该如何救治?如果你是他的亲人,制订的救治方案是否会有所不同?引导学生站在患者的立场思考,从而树立人文关怀理念。由于理论课程知识点比较多,线下课堂时间紧迫,引入三年级眼科研究生充当每个小组的学习顾问,及时答疑解惑,帮助学生更好地构建知识体系。同时也发布相关领域榜样人物的访谈或传记,将其前沿研究成果在线下课堂讲解。课前学生对榜样人物有了初步的印象,课上通过教师讲解其研究成果,促使学生产生兴趣,课后再去看访谈或传记,从而引领学生潜移默化地学习榜样人物正确的人生观及价值观,提升自身人文素质修养。 2.2.2线下课堂 建构主义认为,学习是与情境相联系的,因此线下课堂尽可能地利用各种资源创设情境,例如,组织学生到盲人中心开展义工活动,播放患者自述视频、网络上的科普小电影、自行录制的情景剧等,充分利用各种媒体资源,既为学生创设情境,也让学生感性地了解视力受损或丧失的患者的困境,从而产生共情,进一步树立人文关怀理念。引入课前的讨论任务,通过任务驱动,学生分组将课前讨论形成的观点以PPT的形式讲解,或通过小组选派代表到讲台上进行讲解。再通过课堂CBL+TBL教学,进行组内讨论、组间交流,教师最终点评,通过这样生生互评、教师点评的形式进一步帮助学生构建知识体系。教师在进行点评时,适时引入思政内容,注意改进思政教育方式:(1)结合课程内容选择合适的思政素材、恰当的切入点和切入方式,使课程思政的实施过程收到润物细无声的效果。(2)严格把握课程中思政内容的量,一般用简单的几句话切入作为思政内容点题比较合适,长篇大论会影响专业课程的教学效果,讲究点到即止,可适当引导学生课后自行思考一些社会问题。(3)注意引入热点事件,做到与时俱进,更好地引起学生的兴趣和共鸣。例如,讲授角膜移植病例的时候,向学生展示捐献者生前的心愿,并向学生讲解取角膜植片前仪式的意义,这样会在学生的心里播下敬畏生命的种子。 2.2.3课后线上 课后讨论“作为一名医学生,你能为相应领域的患者做些什么?”促进学生思考自己防盲治盲的社会责任。学生经过课堂的隐性思政教育熏陶后,就会自行思考,得出利用课余时间进行义工活动、投身科普事业、进行科普宣传、向身边的人宣传国家政策等答案。 3思政元素融入眼科学教学的困境及成效 3.1初期遭遇的困境及解决办法 在教学改革初期,如何活跃课堂气氛、调动学生的积极性,是我们首先面临的问题。线上与线下相结合的翻转课堂模式需要学生具备自主学习能力、团队协作精神,需要充分发挥主观能动性,刚开始的时候必然会耗费学生很多课余时间。部分学生习惯了“填鸭式”的被动学习模式,对新颖的学习模式还不习惯,觉得压力比较大;部分学生觉得眼科学只是考查科目,没必要花费这么多的精力。与此同时,翻转课堂对教师课堂掌控能力要求也比较高,部分班级学生比较活跃,积极参与课堂活动,站在讲台上侃侃而谈;而部分班级学生则比较沉默或者害羞,站在讲台上词不达意。对于过分活跃的班级,需要教师适当掌控引导;而对于过分沉默的班级,则需要教师适当启发和鼓励,这不仅要求授课教师有扎实的专业知识讲授能力,更要求教师有较强的课堂教学设计能力和课堂掌控能力。针对这些问题,课题组授课教师进行了多次授课能力培训及集体备课,大大提升了教师的授课水平。课程成绩构成为平时成绩占50%,期末考试成绩占50%,由此鼓励学生积极参与翻转课堂的学习。从课程的“眼与全身疾病”这个章节试点,从一开始部分内容精讲,部分内容采用翻转课堂的形式上课,慢慢地过渡到整个章节的内容采用翻转课堂教学,到最后完成面向临床本科所有学生眼科学课程内容的线上、线下相结合的翻转课堂教学改革。同时将思政元素适时地穿插在专业课程教学中,不仅提高了学生的学习兴趣,还完成了教书育人的任务。 3.2取得的成效 通过课前发布病例讨论,巧妙设计讨论问题,引领学生自行思考思政相关的内容。如在糖尿病性视网膜章节,给出病例:患者一眼已经无光感,另一眼视力降至眼前手动。经过讨论后,大部分学生认为要积极救治,并思考如何进行医患沟通,甚至延伸至水滴筹社会救助话题,这些思考的背后都涉及人文关怀内容。也有小部分学生认为患者是独眼,救治的过程中随时可能出现无光感的情况,如经济许可,建议转诊至全国最好的眼科医院,为患者争取最大复明的机会。这表明学生学会了站在患者的角度思考问题,也是人文关怀理念的体现。又如,在青光眼章节,在诊疗方案讨论中,也体现出了学生的人文关怀精神:思考医师的作用“有时治愈,常常帮助,总是安慰”。这些思政教育内容由学生分组讨论得出,比教师枯燥的说教效果更好。课程最终采用“三结合”的评价方式,即综合问卷调查+形成性评价+终结性评价,以形成性评价为重点。综合问卷调查以“隐性”的思政教育调查的形式开展,如让学生在课程评价中列出6件印象最深刻的事件;列出作为医学生目前能为患者做的事情。这样的课后调查能帮助教师更好地了解学生真实的想法,课堂上哪些思政元素更容易被学生接受,又有哪些思政元素与课程教学的融合更能触动其心灵。在此基础上,不断进行课程改革。如很多学生会提到与人文关怀相关的内容及对国家防盲治盲政策的理解和支持,这样的反馈提示我们在这方面达到了思政教育与专业课程同向同行的目的,在其他方面还需改进完善。另外,采用行为学观察法,如观察临床学习中,学生对待患者是否体现出人文关怀,对专业知识是否刻苦钻研、孜孜不倦、精益求精。形成性评价包括线上线下讨论、网络平台成绩以及课后作业。终结性评价中,课程思政不作为独立评分模块,而是在技能考核评价中增加职业道德、人文关怀理念、社会责任感等思政指标。最后进行教学反思,完善教学设计。以潜移默化、润物无声的方式引导学生树立积极的价值追求,从而达成眼科学教学“立德树人”的目标。 参考文献: [1]胡爱莲,王宁利.中国消灭致盲性沙眼的历程[J].国际眼科纵览,2020,44(5):289-295. [2]韩清娟,张梦军,刘明.建构主义教学模式在分析化学实验教学中的应用[J].现代医药卫生,2020,36(12):1923-1925. [3]刘欣,周卫为.思政教育在眼科学教学中的探索与实践[J].蛇志,2021,33(1):113-114. [4]张威,刘贤,杨海军.药物性玻璃体融解的研究进展[J].国际眼科纵览,2019,43(2):100-104. 作者:庞燕华 陈丹娜 周舟 单位:广东医科大学附属医院
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