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第七十一期:生命科學與通識教育

臺大現代生物學通識課程系列之實施經驗分享


文/李心予 臺灣大學生命科學系教授 
林貫浤 臺灣大學生命科學系博士生
一、通識教育中生命科學之教育目標及過程
 臺灣大學生命科學院目前所主導的生命科學相關通識教育系列──「現代生物學」,濫觴於前院長羅竹芳教授之努力推動,著重在提供基礎生命科學知識給非生命科學本科的學生。本課程特為跨系院學生規劃「現代生物學」及「現代生物學之應用」兩門課程,並藉此二階段教學之策略,以改進學生對於生命科學的通識學習方法。此二階段教學包括:

 (一)「現代生物學」:由本系資深教授群負責講授基本之現代生物學原理,以及生命科學的定律是如何由眾多發現和實驗歸納而成。

 (二)「現代生物學之應用」:本課程主要是「現代生物學」延伸,由多位學院和科系之教授負責,並有專屬講師及助教協助同學學習。

 課程實施之方式,是以選擇重要現代生物學延伸之課題做深入解析及討論,輔以實例教學影片,除了使學生學習探索既有的知識外,更重要的是本課程設計是將主修文史、管理、法商、物理、化學、數學、工學、資訊等不同領域的學生,能一起上課及對談、討論,以探索跨領域生命科學新知。冀望透由本課程的設計,可訓練學生跨領域團隊合作解決問題的能力。

 由於本課程主要針對非生命科學本科系之學生所設計,因此除了深入簡出地探討生命科學的領域之外,並輔以小組內之討論與小組間之辯論,與相關課外讀物之導讀來激發學生自我思考,同時也於學期中舉辦辯論賽來激盪學生之間彼此的想法。期末時更以開放型的期末報告作為主題,激發學生的創意及知識,來作為一個課程的總結。希望以此方式達到在共學、共讀、共辯下,學生可以得到有關生命科學的知識,更可因為自我的激發而得到心靈層面的獨特觀點與感想。

二、課程推動最大的困難及因應之道
 本課程推動之最大困難是如何將面向廣泛之生物學擷取精華,並與志同道合之教學團隊溝通以設定適當之教學內容。此外,亦需要面對基礎生物知識水平不同之學生設計出困難度適中的教案,實為本課程推動之最大困難點。在超過十年的努力以及不斷嘗試下,本系列課程已達到一平衡點,為臺大以及跨校修習學生提供了一個受歡迎的學習平臺。

三、課程核心內容及重要領域之選項
 此部分將上下兩個階段課程分開敘述如下:

(一)現代生物學部分
 1.細胞學:主要講解構成人體的最基本單位:細胞之組成。細胞是生物的最基本單位,其內具有各式各樣功能之胞器,形形色色的胞器組合在一起使細胞具有特殊之型態或功能。

 2.演化學:演化學是一門解釋現生物歧異的科學。這裡包括歧異的起源、歷史以及此期間所發生的過程。演化學所說的內容稍異於演化論所想說的事情;蓋因演化的一般涵義寬廣,包括一切累積性改變,如汽車車型的演化等等。演化生物學只說明生物種隨時間的變化,換言之即物種之後代族群所改變的特質。

 3.神經生物學:人的意識和心靈的探討在科學的研究上越來越重要,而生物中跟此部分最相關的即為神經生物學,本課程將簡略的討論神經生物學的基本知識,以及神經生物相關的基本應用。

 4.生態學:生態學是許多科目的綜合,由於生態現象是生物彼此之間,以及生物與環境之間的交互作用,包括生理、遺傳、形態等方面現象之詮釋,因此對生物本身的基本特性有一定程度的了解之後,修習本課程時較能融會貫通。本課程內容包括生態學的定義、起源和演進;生態學之理論基礎;生態系及其組成;營養級和能量流傳;物質循環;境因子;生物社會理論;以及地球上主要生態系等。旨在提供學生對於自然環境運作有一概括性之了解。

 5.遺傳學:遺傳學課程可分為三大部分:(1)介紹遺傳相關信息的種類,並深入淺出的教導孟氏遺傳、細胞遺傳及分子遺傳在細胞及世代間之基因重組傳遞與表現。(2)對幾個生物發展史上重要的遺傳學問題以分子生物學的觀念及知識做比較深入的討論。這些課題包括:細胞週期調控、檢控點、有絲分裂、減數分裂、染色體配對、重組互換、分離、基因組分析及其他。(3)對當代遺傳學上的重要模式生物就其分子遺傳研究方法做完整的介紹,並以酵母菌作為主軸來探討模式生物對於現代生物學發展之重要性。

(二)現代生物學之應用部分
 1.功能基因體學:1996年酵母菌基因體序列定序完成,此乃第一個真核生物完成定序工作,進而對數千個未知功能的虛擬開放譯讀區進行大規模的功能探討──此即功能基因體學的開展。功能基因體學目的在探討基因的功能及解開其複雜的調控模式,本課程將會以果蠅、線蟲或斑馬魚等目前常用作基因轉殖之模式生物的例子,討論如何進行功能基因體學之研究。

 2.生物資訊學:本課程將討論生物資訊學基本演算法及實際應用,並詳加探討在幾個目前在生物資訊的重要課題中,演算法與資料結構所扮演的角色,以使修習同學能充分掌握如何運用電腦的處理能力,有效解決生醫研究上資料分析,以及結構與功能的分析及預測。本課程除上課外,亦與同學一起探討人類基因起源及解讀方面的有趣問題。

 3.植物基因工程與相關應用科學:探討如何利用基因工程將植株作計畫性的改良與育種,並針對GMO食品及生質能源等相關議題作深入之探討。

 4.細胞訊息傳遞:一切的細胞行為均是經由細胞內複雜之訊息傳遞網路所控制,因此了解訊息傳遞的模式於細胞生物學之研究占了很重要的地位。本課程除了使學生了解細胞內訊息傳遞之基本模式外,更結合藥物設計的資訊,讓學生對於細胞訊息傳遞有更深刻的認識。

 5.行為科學:行為科學是一整合型學科,其特色是結合心理學、社會學、神經學、生理學……等領域,由個體之大腦機制、個體內在之精神與心理狀態、人際間之互動及社會文化之變遷,全方位的來探究人類極其複雜與奧祕的行為。本課程將利用簡單的神經科學,介紹現代人情緒反應之神經機制與行為機制。

 6.現代基礎醫學:現代醫學的基礎建立在生命科學各領域的研究之上,藉由本課程也讓學生們了解,當代學者如何應用現代生物學的研究,去解決醫學上之問題。

四、生命科學的倫理、社會、經濟、法律面向之整合
 除了在課程間穿插這些議題之外,亦嘗試邀請專家學者參與課程,並在延伸閱讀以及小組討論議題中納入相關之題材,以激勵學生以不同之專長背景提供意見,並期許學生以不同角度重新認識自身領域中理所當然之事務。例如,代理孕母之我見之跨領域探討,即為明顯之實例。

五、通識教育中生命科學的學習成效評量
 本課程除了基本的課堂出席要求之外,還另外有幾種下列的評分方式,來對學生評鑑其學習之成效:

 (一)課堂出席率:為鼓勵學生按時出席課程,本課程採用發放課堂學習意見調查表之方式,於課堂後回收,一方面記綠學生出席之情況,一方面調查學生學習之狀況,以及學生對於課程改善之意見。

 (二)課後討論:本課程重點之一就是將各個不同科系的學生分到同一組裡,希望能激起領域之間的討論和想法的交換,因此特別設計於課堂最後預留20~30分鐘的時間,提供相關問題讓學生思考、討論並整理記綠,下課前回收記錄作為平常成績評量依據。

 (三)網路指定閱讀討論與心得:為使課程不侷限於課堂,鼓勵學生上網與同學做課程相關延伸討論,故課程網頁設有網路討論區,要求學生每週至少參與一次的發言討論,並撰寫至少300字的讀後心得。

 (四)期中報告:期中為學生個人報告,通常以兩頁A4的內容作為要求,讓學生繳交一份個人之書面報告。報告主題不限定但以課堂相關為主,期望學生可以去額外閱讀課堂以外的相關文章或資料,整理以後發表感想來作為課堂之評鑑依據。

 (五)期末報告:期末則將學生分組,報告以小組報告方式呈現,希望不同學術背景之學生能互相合作並發揮創意,來合作做出一份創意和內容都有的報告。

 (六)期末大會考:本課程將在學期末舉行,依課程設計,融合授課內容設計題目,讓學生當週以組別方式討論,於同一堂課上臺報告。讓學生依所吸收的知識,作出回應。以期了解學生學習的程度與是否了解如何應用。

六、結語
 生物學無疑為大學教育中極為重要之基本知識,臺灣大學現代生物學之通識系列之實行過程,應可作為一般性大學提供生物相關知識的作法。此外,本系列課程亦已為「臺灣通識網」收納,希望未來能以更開放性的平臺,提供給有興趣修習的學子,以期達到通識教育知識普及之終極目標。 
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