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1、物理学专业生命科学导论公选课的教学探索与实践 摘要：众所周知，物理学理论和技术手段的进步将极大地促进生命科学的发展，但只有将两者融合渗透，才能互惠互利。我校物理学专业中开设这门课程的目的是使学生了解生命科学发展的全貌和新动态，以及生命科学与物理学科间交叉融合的必定趋势，争取对学生跨学科的创新思维起到肯定的启迪作用。 关键词：生命科学导论;物理学专业;交叉融合 中图分类号：G642.0 文献标记码：A 文章编号：1674-932452-0138-02 101多年来，多学科、多理论间的交叉渗透极大地推动了科学技术进步。周光召指出学科交叉是创新思想的源泉，路甬祥也曾撰文提出学科交叉点往往是科学新的生
2、长点、新的科学前沿，也最有可能产生重大的科学突破，使科学发生革命性的改变1。纵观近代科学史，新理论、新独创的产生，新的工程技术的出现，常常是在学科的边缘或交叉点上。例如发觉DNA双螺旋结构的4位科学家中，沃森为生物学专业、克里克和威尔金斯为物理学专业、富兰克林为化学专业，他们具有不同的学问背景，为双螺旋结构的发觉做出了各自的贡献。随着生命科学的深化探讨，涉及的对象越来越困难，对于物理学者而言，须要学习肯定的生物学学问，这将利于将物理学与生命科学进行交叉融合。在这种背景下，我校在物理学专业中开设了生命科学导论公选课，着眼于学科交叉，突破了学生的专业束缚，树立了学科间相互融合的理念，目的是培育具有
3、广袤专业学问背景的复合型创新人才2，3。 一、教学内容 20世纪的科学技术空前发展，前50年是物理学，而后50年是生命科学，这两门学科相互影响、相互促进4。事实上，恰恰是因为物理学的飞速发展，才有了生命科学的辉煌。教学内容不仅要讲解并描述生命科学的基础学问，而且可以从物理学和生命科学的交叉关系中绽开，这样不但能激发学生的学习爱好，而且能够让物理学专业的学生结合自身的专业背景去思索生命科学中亟待解决的挑战性问题，以培育一批在跨学科领域大有作为的年轻人才。艾伦所著的20世纪的生命科学一书，介绍分子生物学“最初的原动力”来自一些头脑醒悟的物理学家，如玻尔、薛定谔以及德尔布吕克等，要找寻难以捉摸的“生
4、命奇妙”的浪漫性举动。教学过程中，学生应当了解正是因为早前宏大的物理学家对生命科学探讨充溢爱好，孜孜不倦地追求，才使得物理学中形形色色的理论向生命科学中进行广泛渗透，才使得一些新的交叉学科应运而生。老师在讲解生命科学的前沿学科时，可以适当地结合物理学中的某些理论启发学生了解生命系统。 授课中，老师要传递生命科学各个方向间不能过于割裂的思想，必需具有系统论的观点。目前的热点探讨领域系统生物学不同于以往仅仅关切个别基因和蛋白质，而在于探讨细胞信号传导和基因调控网络、生物系统组成之间相互关系的结构和系统功能，它是以系统论和试验、计算方法整合探讨为特征的学科。“Nature”、“Science”發表的
5、系统生物学、合成生物学专刊预示系统生物学起先了快速发展。 此外，老师应当教授学生以动态发展的目光来看待科学探讨，目前无法理解和接受的内容，并不代表是错误的;目前看来是可笑至极的探讨结果，不代表将来是不被认可的。例如，拉马克本在植物学和动物学上均具有很深的造诣，但一切荣誉都在提出用完废退和获得性遗传的观点时化为乌有，临终时又病又盲，身无分文，孑然一身，被大批认为物种不变的人嘲弄。他是进化论的提倡者和先驱，然而他的思想不仅被同时代的人所忽视和反对，还被后来人误读。不过，伴随微观科学和技术手段的不断发展，越来越多的探讨表明，后天的性状可以不变更基因密码而遗传给后代，继而渐渐兴起表观遗传学，这又在提示
6、人们应当重新谛视拉马克的进化理论。 课堂中穿插讲解并描述的生命科学案例，有助于激发学生的创新思维，将更好地推动生命科学和物理学间的专业渗透，有利于培育具有交叉学科内涵的新型人才。 二、激发学习爱好的方法 作为公选课，许多学生冲着学分而来，没有意识到生命科学导论对于综合素养培育的重要性，因此老师应当适当实行一些措施，激发学生的爱好。 1.提诞生命科学的挑战性问题。由133位科学家共同努力，历时两年完成的21世纪101个交叉科学难题一书，强调了各门类科学和学科之间的大跨度、多方式的广泛交叉。老师课堂上可以适时提诞生命科学的一些亟待解决的交叉性问题，激发学生的爱好。例如还有多少行星存在生命？回答这些
7、问题，须要天文学、物理学、化学、气候学、海洋学、生物学、进化论等学问。难题的提出，不仅可以激发学生们的探究爱好，而且可以让他们了解当今世界科学发展的态势。 2.诺贝尔奖的激励。一些科学家能够将生活中的偶然发觉与自己的试验相联系，解决了困扰已久的难题，例如英国科学家马丁不留神将咖啡洒在滤纸上，看着滤纸上深浅不一的颜色改变，马丁将其联系到自己的探讨工作中，设计出一种分别氨基酸的技术安排色谱法。此法操作简便、试样用量少，是生物化学和分子生物学的基本探讨方法。老师可以适当地提示学生要留意视察生活细微环节，培育自己的创新性思维。 生物学与化学的交叉探讨成果可以获得诺贝尔奖，生物学与物理学交叉的探讨成果同
8、样也获得了多项诺贝尔奖。例如2003年的诺贝尔生理学或医学奖，授予核磁共振成像技术，这项技术代表着医疗诊断和探讨的革命性突破。老师在讲解诺贝尔奖的典型案例时，要让学生能够切身感受到物理学与生命科学相互融合的重要作用，以及学科交叉所带来的辐射性效应。例如自从伦琴1901年获得诺贝尔物理学奖以来，X射线的应用横跨了诺贝尔3大奖，说明物理学的进步在交叉科学探讨中的重要地位。 3.渗透生命科学史。以科学史为背景进行基础学问讲解，使课程变得通俗易懂。事实上生命科学史中有许多曲折离奇的故事，本人的阅历是一旦讲解并描述这些科学史，学生更简单记住学问点。比如哈维发觉血液循环和心脏功能;道尔顿送母亲袜子，意外发
9、觉色盲症;林奈开创界、门、纲、目、科、属、种的物种分类法;班廷发觉胰岛素，为糖尿病患者带来生存机会;巴斯德创立微生物基本探讨方法;爱德华詹纳发觉牛痘脓泡液治疗天花;这些事例将深深激发学生探究生命科学的欲望。 除了上述科学家的离奇故事，老师还应当引入科学史上的励志故事，激励学生们向先辈学习，学习科学家贵在坚持的品质，激发学生的学习热忱，培育学生科学的探究精神。老师要通过科学家的背景故事，引导学生学习科学家勤奋严谨的治学看法，不断坚持、一百零一折不挠、主动进取的精神，帮助学生树立正确的人生观和价值观。 三、问题及解决方法 生命科学导论课程涉及的内容多，但课时少，难以满意学生渴望学问的须要;然而又有
10、部分学生存在为拿学分而选课的思想，迟到、早退、旷课现象时常发生。为解决这些问题，本人在实践中实行了如下方法：首先，在生命科学导论的教学中，精选教学内容，要选择适合于物理学专业学习的教学内容;另外，要少讲概念，多讲案例及探讨热点，兼顾通俗性、科普性和趣味性，增加生命科学史的讲解，主动地与学生进行沟通沟通，提高学生的学习爱好;还要尽量拓展学生的视野，培育学生的学习习惯和自主学习实力，提升学生的综合素养，给学生留思索题，让学生自主学习并提出解决问题的措施。实施上述方法的目标是用爱好引导学生，要让学生参加其中，喜爱上课，并能够真正有所收获。 四、结语 毋庸置疑，物理学与生命科学的联姻，必将是将来科学发
11、展的大趋势，要将它们相互渗透，才能在彼此交叉中互利互惠。现阶段，生命科学导论公选课须要老师在明确教学目标的前提下，开展交叉学科的教学实践，使教学内容体现系统性、交叉性、前沿性，以开阔学生的思路。本人在最近两年的教学中，渐渐总结教学阅历，采纳文章中所述的教学及管理方法，取得了良好的教学效果。选课学生数逐年递增，学生能够主动探讨問题，每年都有多名物理学专业的学生要求进入试验室参加科研工作，能够独立仔细地撰写试验报告，并在老师的指导下开展生物物理的科研工作。希望通过本课程的学习，能够迸发出新的学问生长点和探讨方向，培育出能够深化了解生命现象、独立解决问题、具有创新型思维的宽口径人才。 参考文献： 1
12、路甬祥.学科交叉与交叉科学的意义J.中国科学院院刊，2022，：58-60. 2张惟杰.从“生命科学导论”进入工科专业课程表谈起J.中国高校教学，11019，：23-24. 3宋怡玲，杨军.“生命科学导论”课程体系建设与创新人才培育J.高等理科教化，2022，：37-39. 4冼鼎昌.一百零一年来物理学和生命科学的相互影响和促进J.自然杂志，2022，28：63-73. 第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页