论文部分内容阅读
摘 要：基于创新人才群体培养的实践和思考，本文提出创新人才培养的核心特质——“创新5A基因”概念，论述了以分子生物学课程建设为契机、探索创新培养途径的实践：即遵循创新人才培养规律，通过细化培养目标对教学内容、教学方法和考核体系进行全面系统的设计，从而营造充满可能性、多样性和激励自我进化与提升的生态型教学平台，以充分激活“创新基因”表达，实现人才群体素质能力的有效提升。
关键词：“创新基因”；生态型教学平台；人才群体培养；自主知识建构；教学及评价体系
21世纪以分子生物学领军的生命科学迅猛发展，为人类认识生命现象以及利用改造生物带来了前所未有的机会，因此培养在创新思维、学识素养、人格品质等方面具备国际竞争力的高级生物学人成为国家生物学人才培养基地教学改革的主要目标。在国家和高校加大投入实施创新培育的今天，培养创新人才是以个体优秀为目标，还是以群体能力素质提升为目标[1]？是以传授先进的科学知识为目的，还是以培养学生自主知识建构能力为目标[2]？成效是以简单的“平时+期末”成绩来评价，还是由重能力素质培养的多元化评价体系来确定？这些问题归结到一点，即如何充分体现大学教育的内在价值和培养导向问题。基于此，我们认为有必要深入思考创新人才的核心特质是什么、如何实施创新培养以及如何评价创新培养成效等问题。本文仅就我们在分子生物学课程教学中的探索，对上述问题做一些解析。
一、“创新基因”的概念和意义
创新人才有哪些特质？对创新人才的开发，有没有一些规律可循？我们认为创新的基础是人的全面发展，而创新精神和能力体现由五个核心特质，即5个关键“基因”决定：系统知识和方法（Systematic Approach）、科学逻辑思维（Logical Argumentation）、自主学习能力（Self-learning Ability） 、 国际视角（International Angle）和沟通能力（Communication Ability），简称“创新5A基因”。借鉴分子生物学观点：“创新5A基因”的潜质存在于每个人身上，只是在环境影响或遗传的因素作用下被诱导激活，创新素质得以表现和发挥，而以上“基因水平”的诱导表达继而导致了个体发展方向的改变，即个体将转化为具备创新精神和创新能力的人才。因此创新培养需要构建全新的教学平台，即通过教学设计来营造充满可能性、多样性和活力的生态型培养环境，以充分激活“创新基因”表达，在宽容和激励的氛围下，通过调动和开发大多数人的创新潜质，使杰出人才脱颖而出、并实现人才群体的结构优化，从而整体提高高科技人才的竞争力。
二、教学内容设计合理权重经典与前沿，靶向培养目标
高校创新人才培养是一项复杂的系统工程，创新教育的实施通过课程教学来体现则主要取决于课程设计和实施质量[2]。由于学科发展迅速，分子生物学理论体系处在一个不断发展和完善的阶段，新知识和新技术层出不穷。我们认为创新比知识追赶重要、知识在大脑中的合理存在结构远比其储存的绝对数量更为重要，即掌握系统知识并且具备知识建构能力则创新将成为可能。因此教材选用最新版Molecular Biology （weaver著），教学内容设计以“中心法则”为核心（基础知识），并指明未来发展方向（学科进展）。教学实施通过双语教学和专题自主探究相结合方式，渗透国际化意识，靶向自主知识建构能力培养和“创新5A基因”激活（图1）。
图1 分子生物学知识体系建构和培养目标
三、多元化、过程化教学设计靶向培养目标
教学内容的实施环节是实现“创新基因”激活表达的重要契机。利用前沿学科优势，教学环节的拓展和灵活多样的教学方法将以知识传授为主的教学平台转变为新型的学生创新能力培养和实践平台（图2）。通过学术阅读、专题研讨合作学习以及学术写作等多元化方式，使学生在课内外学术研究和探讨环境中拥有自主学习研究的主动性和自主性，即营造一个包容多样性、激励自我进化和提升的生态型教学平台，使学生利用所学进行探究实践，为创新找到生存空间。
图2 多元化、过程化教学设计和培养目标
教师在学生自主探究过程中的角色转变为农民式的关照和干预。就像是农民尊重作物的生长规律，在不同时节和不同生长阶段进行施肥、浇水、打药、除草，教师尊重人才的培养规律并适时进行必要干预，做学生自主实现培养目标的帮助者和促进者。
基于生态型教学平台的教学模式突破传统单一，赋予了分子生物学课程强大的生命力，得以有效调动与激活“创新基因”。其主要成效详述如下：
1.变知识的单向输送为学生对知识的多源获取，实现自主知识建构
分子生物学课程演变为知识建构和系统性提升的学习平台：课堂提供系统知识的学习机会，课堂下为完成本门课程和达到教育目标，学生则需要通过合作学习方式进行学科进展的信息收集、学术阅读、研究讨论完成专题报告，通过独立学习方式完成学术写作。
小组研讨提供一个通过共享集体思维完善知识体系建构的机会。研讨专题围绕“基因表达与调控”这一分子生物学的核心问题分为两大类：“研究论文类”选自国际顶尖期刊Science、Nature或Cell的研究论文，“大专题类”则由教师提供大题目，由学生通过资料搜集提出科学问题并解决问题（详见表）。基于情境与问题解决的研究性学习，促使学生形成对不断发展的分子生物学知识多方位和丰富的理解，自主建构可持续发展的知识体系。
而学术写作则提供了一个建构个性化知识体系的机会。学术写作要求学生独立完成对知识的梳理和系统归纳，或者将个人在专题研讨过程中的知识收获以“综述论文”呈现，或者以“课程综述”形式对分子生物学的研究内容给出自己的诠释，由学生撰写的课程论文已有多篇发表在《中国生物化学与分子生物学报》和《细胞生物学杂志》等期刊上。
学生在自主知识建构过程中的种种收获极大地激发了其学习兴趣和勇于挑战的创新意识，在具备系统知识和创新意识前提下，创新能力发挥即成为可能。 2. 变被动学习为主动提问、主动发现、探究和分享，自主实现培养目标
李政道先生曾说过“要创新，须学问，只学答，非学问。要创新，须学问，问越透，创越新”。重视学生探究过程的教学设计贯穿于分子生物学所有教学环节。科学理论传授从生物学现象入手，通过分级层层设问，引导学生依知识间的逻辑联系来领悟知识形成过程，使学生在课堂上掌握学习和发现的方法。例如：操纵子是原核基因表达调控的主要方式，以乳糖操纵子为例阐述调控机理，首先从酶的诱导现象提出问题，引发对其分子机理的思考，鼓励学生提出假设并设计实验，最后通过教师对经典实验的讲授来阐明操纵子调控机理。
学生在自主探究获取新知识的过程中，自主发现、独立思考和不断创新，其批判性思维和科学逻辑得到发展，自主精神、合作意识以及协作沟通能力得以提升。教师通过营造学术氛围、设计选题、科学引导以及强调过程化评价等方式和策略，对该过程进行指导和干预、促进学生自主实现培养目标。以下以一篇选自2008年Science 的研究论文Nascent RNA sequencing reveals widespread pausing and divergent initiation at human Promoters（Science，2008）为例加以说明。首先Science文章言简意赅，准确理解文章传递的信息学生需查阅大量相关文献，培养了学生信息收集能力以及凝练科学问题能力；其次该研究发现了人类活跃表达的基因普遍发生转录起始暂停和分歧转录，这是真核基因转录起始研究的重大突破，颠覆了长期以来人们对于特定基因单方向起始转录的认识，因此该论文的选择关注于“批判性思维能力”训练，激励学生敢于质疑、敢于挑战经典，促进批判性思维和创新意识培养；第三，该研究利用GRO-seq和ChIP的方法对RNA聚合酶II起始转录位点处的新生RNA进行分析，其巧妙的研究思路激发学生获取知识的内在动力和思维活力，研究发现引发的生物学意义之讨论则激发创新思维、促进科学探索精神。自主探究结果最终以专题报告形式在课堂宣讲，在知识分享过程中学习者角色转换为知识传播者，教师协助学生使用更加清晰的系统思维和逻辑概念进行表达，学生的逻辑概括能力和有效沟通能力不仅得到了锻炼，同时其运用“分子”知识解决“生物学”问题的意识和能力普遍得到提升。
3. 变个人进步为团队协同提高，促成多元目标达成
随着社会的发展进步，更多的创造行为是团队式的。创新人才应具备良好的沟通能力，可以和团队成员分享共同的资源和发展环境。基于专题学习目标实现的合作学习模式，不仅要求学生在知识的分析、综合、判断、运用等高级思维技能上达到较高发展水平，同时也涉及诸如合作、组织、妥协等其他情感、价值观方面教育目标的达成。通过角色扮演生物大分子来演绎生命现象或生化反应过程的“分子秀”，将更多人、更大范围地纳入协作，是快乐学习分享的重要体现，这种快乐的学习过程和记忆极大地激发创造热情和激活“创新基因”。
四、教学目标达成质量的分析
创新培养成效不能以简单的学生考核成绩高低来评判。根据布鲁姆（B. S. Bloom）的教育认识目标分类，一门好的课程应该覆盖到记忆、分析、综合、判断和运用，并对以上各层次目标发展起促进作用[3]。多元化、过程化的学生成绩评价体系改变传统“平时+期末”的评价模式，学生的总成绩由四部分组成：基础知识占60%（考核方式为期中+期末闭卷），进展知识占15%（个人在专题研讨活动中的贡献），独立研究和学习能力占15%（课程论文），合作探究学习能力占10%（小组协作和分子秀）。注重过程化的评价体系，充分体现了以创新精神和实践能力为培养重点的培养导向，而且对总成绩的统计和逐项分析也为我们了解各教学环节以及分级目标达成效果提供重要参考，成为实现教学质量监控的重要手段。
多元化评价有效发挥了能力素质培养导向的激励作用，为此，我们对课程设计满意度、学生多方面能力培养效果以及知识获得和创新思维启发等方面作了连续多年的调查，2009—2011年的调查分析数据显示培养质量不断提高。主要体现在学生的学习热情发生巨大改变、课堂注意力更加集中，自主研讨学习的参与度持续提升，特别是学生对于学科进展知识的分享学习热情显著提高，其表现为“对其他小组专题报告兴趣很高”的人群由2009年占总人数的31%、2010年的39%提升为2011年的51%。与此同时，我们的探索实践对拔尖人才的选拔也显示出积极成效：认同本课程教学平台对创新思维启发“很有帮助”人群从2009年的10%提高到2011年的21%，而且调查数据显示“知识获得丰富”的人群覆盖了该类人群，表明创新思维的启发与知识获得呈正相关。此外值得一提的是，学生主观评价好评率达90%以上的依次为小组合作学习、学习氛围和多元化的成绩评价体系。
综上所述，通过我们的教学实践发现：利用前沿学科的优势而创建的生态型教学平台是创新人才成长的适宜载体，自由的学习环境与优良的学术氛围是激发“创新5A基因”表达的重要条件，自主激活“创新基因”是关键，而教师对于教学各环节的设计和突出能力培养成效的科学评价则是促进人才成长的重要保证。
参考文献：
[1] 钱颖一. 论大学本科教育改革[J]. 清华大学教育研究， 2011，32（1）：1-8.
[2] Johannes Cronjé. Paradigms regained： toward integrating objectivism and constructivism in instructional design and learning science[J]. Educational technology research and development， 2006， 54（4）： 387-416.
[3] 艾伦·布鲁姆.美国精神的封闭[M].战旭英译.上海：译林出版社，2007.
[基金项目：国家自然科学基金项目“国家基础人才培养（项目号：J1103520）”]
[责任编辑：周 杨]
关键词：“创新基因”；生态型教学平台；人才群体培养；自主知识建构；教学及评价体系
21世纪以分子生物学领军的生命科学迅猛发展，为人类认识生命现象以及利用改造生物带来了前所未有的机会，因此培养在创新思维、学识素养、人格品质等方面具备国际竞争力的高级生物学人成为国家生物学人才培养基地教学改革的主要目标。在国家和高校加大投入实施创新培育的今天，培养创新人才是以个体优秀为目标，还是以群体能力素质提升为目标[1]？是以传授先进的科学知识为目的，还是以培养学生自主知识建构能力为目标[2]？成效是以简单的“平时+期末”成绩来评价，还是由重能力素质培养的多元化评价体系来确定？这些问题归结到一点，即如何充分体现大学教育的内在价值和培养导向问题。基于此，我们认为有必要深入思考创新人才的核心特质是什么、如何实施创新培养以及如何评价创新培养成效等问题。本文仅就我们在分子生物学课程教学中的探索，对上述问题做一些解析。
一、“创新基因”的概念和意义
创新人才有哪些特质？对创新人才的开发，有没有一些规律可循？我们认为创新的基础是人的全面发展，而创新精神和能力体现由五个核心特质，即5个关键“基因”决定：系统知识和方法（Systematic Approach）、科学逻辑思维（Logical Argumentation）、自主学习能力（Self-learning Ability） 、 国际视角（International Angle）和沟通能力（Communication Ability），简称“创新5A基因”。借鉴分子生物学观点：“创新5A基因”的潜质存在于每个人身上，只是在环境影响或遗传的因素作用下被诱导激活，创新素质得以表现和发挥，而以上“基因水平”的诱导表达继而导致了个体发展方向的改变，即个体将转化为具备创新精神和创新能力的人才。因此创新培养需要构建全新的教学平台，即通过教学设计来营造充满可能性、多样性和活力的生态型培养环境，以充分激活“创新基因”表达，在宽容和激励的氛围下，通过调动和开发大多数人的创新潜质，使杰出人才脱颖而出、并实现人才群体的结构优化，从而整体提高高科技人才的竞争力。
二、教学内容设计合理权重经典与前沿，靶向培养目标
高校创新人才培养是一项复杂的系统工程，创新教育的实施通过课程教学来体现则主要取决于课程设计和实施质量[2]。由于学科发展迅速，分子生物学理论体系处在一个不断发展和完善的阶段，新知识和新技术层出不穷。我们认为创新比知识追赶重要、知识在大脑中的合理存在结构远比其储存的绝对数量更为重要，即掌握系统知识并且具备知识建构能力则创新将成为可能。因此教材选用最新版Molecular Biology （weaver著），教学内容设计以“中心法则”为核心（基础知识），并指明未来发展方向（学科进展）。教学实施通过双语教学和专题自主探究相结合方式，渗透国际化意识，靶向自主知识建构能力培养和“创新5A基因”激活（图1）。
图1 分子生物学知识体系建构和培养目标
三、多元化、过程化教学设计靶向培养目标
教学内容的实施环节是实现“创新基因”激活表达的重要契机。利用前沿学科优势，教学环节的拓展和灵活多样的教学方法将以知识传授为主的教学平台转变为新型的学生创新能力培养和实践平台（图2）。通过学术阅读、专题研讨合作学习以及学术写作等多元化方式，使学生在课内外学术研究和探讨环境中拥有自主学习研究的主动性和自主性，即营造一个包容多样性、激励自我进化和提升的生态型教学平台，使学生利用所学进行探究实践，为创新找到生存空间。
图2 多元化、过程化教学设计和培养目标
教师在学生自主探究过程中的角色转变为农民式的关照和干预。就像是农民尊重作物的生长规律，在不同时节和不同生长阶段进行施肥、浇水、打药、除草，教师尊重人才的培养规律并适时进行必要干预，做学生自主实现培养目标的帮助者和促进者。
基于生态型教学平台的教学模式突破传统单一，赋予了分子生物学课程强大的生命力，得以有效调动与激活“创新基因”。其主要成效详述如下：
1.变知识的单向输送为学生对知识的多源获取，实现自主知识建构
分子生物学课程演变为知识建构和系统性提升的学习平台：课堂提供系统知识的学习机会，课堂下为完成本门课程和达到教育目标，学生则需要通过合作学习方式进行学科进展的信息收集、学术阅读、研究讨论完成专题报告，通过独立学习方式完成学术写作。
小组研讨提供一个通过共享集体思维完善知识体系建构的机会。研讨专题围绕“基因表达与调控”这一分子生物学的核心问题分为两大类：“研究论文类”选自国际顶尖期刊Science、Nature或Cell的研究论文，“大专题类”则由教师提供大题目，由学生通过资料搜集提出科学问题并解决问题（详见表）。基于情境与问题解决的研究性学习，促使学生形成对不断发展的分子生物学知识多方位和丰富的理解，自主建构可持续发展的知识体系。
而学术写作则提供了一个建构个性化知识体系的机会。学术写作要求学生独立完成对知识的梳理和系统归纳，或者将个人在专题研讨过程中的知识收获以“综述论文”呈现，或者以“课程综述”形式对分子生物学的研究内容给出自己的诠释，由学生撰写的课程论文已有多篇发表在《中国生物化学与分子生物学报》和《细胞生物学杂志》等期刊上。
学生在自主知识建构过程中的种种收获极大地激发了其学习兴趣和勇于挑战的创新意识，在具备系统知识和创新意识前提下，创新能力发挥即成为可能。 2. 变被动学习为主动提问、主动发现、探究和分享，自主实现培养目标
李政道先生曾说过“要创新，须学问，只学答，非学问。要创新，须学问，问越透，创越新”。重视学生探究过程的教学设计贯穿于分子生物学所有教学环节。科学理论传授从生物学现象入手，通过分级层层设问，引导学生依知识间的逻辑联系来领悟知识形成过程，使学生在课堂上掌握学习和发现的方法。例如：操纵子是原核基因表达调控的主要方式，以乳糖操纵子为例阐述调控机理，首先从酶的诱导现象提出问题，引发对其分子机理的思考，鼓励学生提出假设并设计实验，最后通过教师对经典实验的讲授来阐明操纵子调控机理。
学生在自主探究获取新知识的过程中，自主发现、独立思考和不断创新，其批判性思维和科学逻辑得到发展，自主精神、合作意识以及协作沟通能力得以提升。教师通过营造学术氛围、设计选题、科学引导以及强调过程化评价等方式和策略，对该过程进行指导和干预、促进学生自主实现培养目标。以下以一篇选自2008年Science 的研究论文Nascent RNA sequencing reveals widespread pausing and divergent initiation at human Promoters（Science，2008）为例加以说明。首先Science文章言简意赅，准确理解文章传递的信息学生需查阅大量相关文献，培养了学生信息收集能力以及凝练科学问题能力；其次该研究发现了人类活跃表达的基因普遍发生转录起始暂停和分歧转录，这是真核基因转录起始研究的重大突破，颠覆了长期以来人们对于特定基因单方向起始转录的认识，因此该论文的选择关注于“批判性思维能力”训练，激励学生敢于质疑、敢于挑战经典，促进批判性思维和创新意识培养；第三，该研究利用GRO-seq和ChIP的方法对RNA聚合酶II起始转录位点处的新生RNA进行分析，其巧妙的研究思路激发学生获取知识的内在动力和思维活力，研究发现引发的生物学意义之讨论则激发创新思维、促进科学探索精神。自主探究结果最终以专题报告形式在课堂宣讲，在知识分享过程中学习者角色转换为知识传播者，教师协助学生使用更加清晰的系统思维和逻辑概念进行表达，学生的逻辑概括能力和有效沟通能力不仅得到了锻炼，同时其运用“分子”知识解决“生物学”问题的意识和能力普遍得到提升。
3. 变个人进步为团队协同提高，促成多元目标达成
随着社会的发展进步，更多的创造行为是团队式的。创新人才应具备良好的沟通能力，可以和团队成员分享共同的资源和发展环境。基于专题学习目标实现的合作学习模式，不仅要求学生在知识的分析、综合、判断、运用等高级思维技能上达到较高发展水平，同时也涉及诸如合作、组织、妥协等其他情感、价值观方面教育目标的达成。通过角色扮演生物大分子来演绎生命现象或生化反应过程的“分子秀”，将更多人、更大范围地纳入协作，是快乐学习分享的重要体现，这种快乐的学习过程和记忆极大地激发创造热情和激活“创新基因”。
四、教学目标达成质量的分析
创新培养成效不能以简单的学生考核成绩高低来评判。根据布鲁姆（B. S. Bloom）的教育认识目标分类，一门好的课程应该覆盖到记忆、分析、综合、判断和运用，并对以上各层次目标发展起促进作用[3]。多元化、过程化的学生成绩评价体系改变传统“平时+期末”的评价模式，学生的总成绩由四部分组成：基础知识占60%（考核方式为期中+期末闭卷），进展知识占15%（个人在专题研讨活动中的贡献），独立研究和学习能力占15%（课程论文），合作探究学习能力占10%（小组协作和分子秀）。注重过程化的评价体系，充分体现了以创新精神和实践能力为培养重点的培养导向，而且对总成绩的统计和逐项分析也为我们了解各教学环节以及分级目标达成效果提供重要参考，成为实现教学质量监控的重要手段。
多元化评价有效发挥了能力素质培养导向的激励作用，为此，我们对课程设计满意度、学生多方面能力培养效果以及知识获得和创新思维启发等方面作了连续多年的调查，2009—2011年的调查分析数据显示培养质量不断提高。主要体现在学生的学习热情发生巨大改变、课堂注意力更加集中，自主研讨学习的参与度持续提升，特别是学生对于学科进展知识的分享学习热情显著提高，其表现为“对其他小组专题报告兴趣很高”的人群由2009年占总人数的31%、2010年的39%提升为2011年的51%。与此同时，我们的探索实践对拔尖人才的选拔也显示出积极成效：认同本课程教学平台对创新思维启发“很有帮助”人群从2009年的10%提高到2011年的21%，而且调查数据显示“知识获得丰富”的人群覆盖了该类人群，表明创新思维的启发与知识获得呈正相关。此外值得一提的是，学生主观评价好评率达90%以上的依次为小组合作学习、学习氛围和多元化的成绩评价体系。
综上所述，通过我们的教学实践发现：利用前沿学科的优势而创建的生态型教学平台是创新人才成长的适宜载体，自由的学习环境与优良的学术氛围是激发“创新5A基因”表达的重要条件，自主激活“创新基因”是关键，而教师对于教学各环节的设计和突出能力培养成效的科学评价则是促进人才成长的重要保证。
参考文献：
[1] 钱颖一. 论大学本科教育改革[J]. 清华大学教育研究， 2011，32（1）：1-8.
[2] Johannes Cronjé. Paradigms regained： toward integrating objectivism and constructivism in instructional design and learning science[J]. Educational technology research and development， 2006， 54（4）： 387-416.
[3] 艾伦·布鲁姆.美国精神的封闭[M].战旭英译.上海：译林出版社，2007.
[基金项目：国家自然科学基金项目“国家基础人才培养（项目号：J1103520）”]
[责任编辑：周 杨]