对生物科学类本科专业课程教学顺序的思考

2023-03-01

生物科学 (Biological science) 是自然科学的一个重要分支, 生物科学教育是高等教育的重要组成部分。高校课程体系与内容在高等教育活动中占有基础和核心的地位, 是实现我国高等教育目的、完成教学任务的基本保证。本文讨论生物科学类本科专业 (生物科学与生物技术专业) 课程的教学顺序。

1 生物学类本科专业概况

根据教高[1998]8号文件规定, 目前我国普通高校以生物科学为主干学科的本科办学专业主要有三个, 即生物科学类的生物科学专业和生物技术专业, 生物工程类的生物工程专业。三个专业的学科定位和培养目标各不相同, 其中生物科学专业是理科办学专业, 培养基础研究型人才;生物技术专业是以理为主、以工为辅、理工复合型办学专业, 培养应用研究型人才;生物工程专业是以工为主、以理为辅、工理复合型办学专业, 培养应用型工程技术人才。但它们具有共同的生物学基础。本文仅讨论生物科学和生物技术专业。

2 生物科学类本科专业的专业课程及其教学现状

2.1 专业课程

根据生物科学与工程教学指导委员会的规范要求, 生物科学[1]和生物技术[2]两个本科专业具有共同的生物学基础, 专业知识体系也具有相当的重叠部分, 即都包括有:生命的化学分子基础, 细胞的结构与功能及其重大生命活动, 动物体的结构与功能, 植物体的结构与功能, 微生物的类群、特征与代谢活动, 生物多样性与分类特征, 生物与环境, 生物的遗传与进化, 生物的生殖与发育。在此基础上, 各高等院校构建了两个专业共同的专业课程, 和上述知识体系分别对应为生物化学、细胞生物学、动物生物学、植物生物学、微生物学、生态学、遗传学及其相关实验课。当然, 根据专业特性的不同, 两专业都还有一些其他专业选修课。

由于课时的限制及高校的具体情况, 有些高校也将生物技术专业的植物生物学和动物生物学课程合并开设普通生物学。

2.2 教学现状

目前, 我国高等院校生物科学类本科专业的专业课程一般按如下顺序开设 (不考虑必修的自然科学基础课程) , 即首先开设植物生物学、其次是动物生物学、生物化学、微生物学、细胞生物学、遗传学、分子生物学、生态学的顺序进行。当然, 各高校根据自身的实际情况, 上述相邻顺序的课程也可能在同一学期并行开设, 但不论如何, 总的情况是生物化学、分子生物学、细胞生物学、遗传学等基础课程在植物生物学和动物生物学课程之后。

2.3 存在的问题

上述课程顺序体系的形成和生命科学的发展有必然的联系, 也曾经在生物科学人才培养方面发挥了重要作用。然而, 随着生命科学与我国高等教育的迅速发展, 上述课程顺序的不足也日益凸显出来, 主要表现在一下几个方面。

在知识的逻辑顺序方面, 学科发展的变化, 使生物科学类本科专业教学计划中传统的植物学、动物学课程发展为植物生物学、动物生物学, 上述两门课程体系中包括生理和发育的相关问题, 如植物生物学中的光合作用, 学生在学习生物化学和细胞生物学课程之前, 理解方面存在一定的难度。

在课程的具体实施方面, 由于课时的限制, 高校在低年级学生中开设植物生物学和动物生物学课程时实际仍然侧重于形态、构造及系统分类部分, 而将课程中的生理学部分内容留到后续的生理学课程中讲述。有些高校甚至在低年级时仍然仅开设普通植物学和普通动物学。由于植物 (生物) 学和动物 (生物) 学之后开设生物化学、细胞生物学等课程, 使得后续课程植物生理学和动物生理学课程与它们相应的基础课程不连续。

在教育教学管理方面, 随着高等教育教学改革的发展, 我国普通高等学校普遍将学分制作为教学改革的方向, 随之有学科类招生、学生分流等一系列制度配套出现, 即高校招生时不分具体专业, 二年级时学生根据自己的兴趣自主选择专业进行分流, 这就要求所有学生在专业分流前的基础课程应尽可能相同。由于以生物科学为主干学科的本科专业 (生物科学、生物技术和生物工程) 的基础课程并不完全相同, 如生物工程专业培养方案中往往不包含植物生物学和动物生物学课程。这样以来, 传统的课程教学顺序往往给学生分流带来困难, 因为选择生物工程专业的学生不一定需要修学植物生物学和动物生物学课程。

3 生物科学类本科专业课程教学顺序改革的探讨

3.1 改革的思路

针对生物科学类本科现行专业课程教学顺序存在的问题, 可考虑将专业基础课植物生物学、动物生物学课程提升为专业课, 而将生物化学、分子生物学、细胞生物学和遗传学等基础课程提前 (其顺序不需要改变) 。在实际操作中, 可在本科一、二年级阶段依次开设生物化学、分子生物学、微生物学、细胞生物学、遗传学、生态学。同时, 为了帮助学生在学习专业课之前建立一个系统的生物学梗概, 可以在生物化学课程之前开设一门基础生物学, 或生命科学概论, 或普通生物学之类的课程。

3.2 可行性分析

3.2.1 理论可行性

课程的开设顺序主要由课程内容及其逻辑顺序确定。由于生物科学类本科各专业课程的研究对象与范畴 (课程的内容) 不同。

生物化学运用化学的 (当然也应用数学、物理学和生物学的) 理论和方法, 从分子水平来研究生物体的化学组成和生命过程中的化学变化规律, 是生物学各学科中最基础的学科, 特别是生理学、微生物学、遗传学、细胞学等各科的基础, 在分子生物学中占有特别重要的地位。生物化学的发展极大地推动了生物学其他学科, 例如细胞生物学、遗传学、发育生物学和免疫学的发展。

分子生物学是在分子水平上研究生命的重要物质 (注重于核酸、蛋白质等生物大分子) 的化学与物理结构、生理功能及其结构与功能之间的关系, 揭示复杂生命现象本质的一门科学。它是定量地阐述生物学规律 (遗传进化规律、分化发育规律、生长衰老规律等) , 透过生命现象揭示生命本质的、生命科学中最具有活力的一门学科。

细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学, 它在不同层次 (显微、亚显微与分子水平) 上研究细胞结构与功能、细胞增殖、分化、衰老与凋亡, 细胞信号传递, 真核细胞基因表达与调控及细胞的起源与进化等规律, 是生物学的一门综合性的科学, 联系着生命科学的许多分支学科, 如植物学、动物学、形态学、解剖学、分类学、生理学、组织学、胚胎学、遗传学、免疫学和分子生物学等, 也是这些学科的基础。

遗传学是研究生物遗传和变异的科学, 其主要任务是阐明生物遗传和变异现象及其表现的原因和规律、深入探索遗传和变异的原因及其物质基础, 并弄清楚其作用机制, 揭示其内在规律, 以进一步指导动植物和微生物的育种实践, 提高医学水平, 为人民某福利。

生态学是研究生命 (系统) 与其环境 (系统) 相互关系的科学。

植物生物学是研究植物体的生命现象和生命活动规律的科学。它是一门综合性的植物学科, 基本任务是从分子、细胞、器官和整体水平等各层次揭示植物的结构与功能、生长与发育、生理与代谢、遗传与进化、分类、分布、以及与环境相互作用等规律, 并将其应用于人类的社会实践。

和植物生物学相比, 动物生物学、微生物学除了研究对象分别为动物和微生物之外, 其他都基本相同。

由此可知, 生物化学阐述生命的化学基础;分子生物学和细胞生物学分别从生物分子和细胞水平研究生命现象及其活动规律, 遗传学和生态学则分别研究生命现象及其活动规律的一个具体方面。因此, 在生物科学类本科专业的专业课程中最基础的首先应该为生物化学, 其次是分子生物学和细胞生物学, 再次是遗传学、生态学等。在植物生物学和动物生物学课程之前开设生物化学、分子生物学和细胞生物学等课程具有理论可行性。根据这一思路, 生物科学类本科专业课程的开设顺序应该为生物化学、分子生物学、细胞生物学、遗传学、生态学, 随后是植物生物学、动生物学和微生物学。但由于现代分子生物学、细胞生物学和遗传学的发展离不开微生物学研究方法与技术的进步, 在实际课程开设时可将微生物学课程提前至分子生物学课程之前, 或与分子生物学课程平行开设。

3.2.2 实践可行性

在以生物科学为主干学科的本科专业中, 除了生物科学与生物技术专业外, 还有生物工程专业。而实践中的生物工程专业一般不开设植物生物学和动物生物学课程。由此可知, 在没有开设植物生物学和动物生物学课程的条件下直接开设生物化学和分子生物学、微生物学等课程具有实践性。

3.3 潜在的优势

3.3.1 合乎知识发展的内在逻辑顺序

从我国高校生物科学类专业现行的课程体系及开课顺序来看, 均将植物生物学、动物生物学课程归属于专业基础课的范畴。这一体系和顺序的形成, 和生命科学的发展, 即从描述生物学到实验生物学, 再到现代生物学的发展历程有必然的联系。在描述生物学的发展阶段, 人们通过认识和描述自然界的生物体, 积累了生命科学的最基本资料, 形成了经典的植物学、动物学等学科, 并在此基础上形成了早期的生态学。20世纪50年代以来, 随着现代物理学、化学、数学和工程学向生物学的渗透, 使生物学科的研究方法与手段发生了根本性的变化, 形成了现代生命科学的格局, 其灵魂是分子生物学。分子生物学的产生又使得生命科学的各个领域在分子水平上紧密联系, 相互渗透。众所周知, 现代分子生物学的三大来源和三大支柱分别为生物化学、微生物学、遗传学。因此, 新的课程顺序合乎知识发展的内在逻辑顺序。

3.3.3有利于学生的专业发展

传统的课程教学顺序将植物生物学和动物生物学课程在低年级阶段开设, 由于学生的生物学基础比较薄弱, 学习时大部分情况下仅限于对生物体的“描述”, 对生物体生命现象的本质难以领悟, 到毕业时尽管学习课程量多, 但感觉没有重点, 没有专业感。将植物生物学和动物生物学课程升格为专业课程之后, 学生在系统学习生命科学基础课程之后, 将在更深层次上把握生物体 (包括植物、动物和微生物) 的生命现象及其活动规律, 增强学生的专业认同感。

3.3.2符合高等教育教学改革发展的要求

目前, 学分制成为我国高校教育教学改革的潮流, 与此相应的学科类招生、专业分流制度应运而生。新的课程顺序保证了生物学类本科生在低年级阶段的课程完全相同, 对后续的专业分流非常有利, 既节约了学生的宝贵时间, 又合理有效地利用了我国有限的高等教育资源。

摘要：在分析我国生物科学类本科专业课程教学现状及其存在问题的基础上, 提出改革课程教学顺序的设想, 即将传统课程顺序体系中的植物生物学和动物生物学置于生物化学和细胞生物学等基础课程之后开设。论文同时分析了新课程顺序的可行性及其意义。

关键词：生物科学,本科专业,专业课程,教学