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“细读”多伦多大学:BIO250Y1述评

已有 1358 次阅读 2020-3-12 19:38 |个人分类:本科教育|系统分类:海外观察|关键词:学者




    作为生命科学各专业最重要的专业基础课,BIO250Y1是连接自然科学基础与生命科学前沿的关键纽带,生命科学的研究似乎就应该从这里起步。

                                                     概念辨析

     BIO250Y1在多伦多大学文理学院的教学网站上的全称是Cell and Molecular Biology(细胞与分子生物学)。其实,这类课程还有多重说法,无论是课程名称还是教材书名。借用钱种书在《围城》关于“老科学家”的思辨,让我们来对“细胞与分子生物学”做一番辨析,提升我们对生命科学的基本认识。

     第一种的提法“细胞与分子生物学”,有流行教材Karp G. Cell and Molecular Biology. 5th ed. Toronto: John Wiley and Sons, Inc; 2008. p 750.,国内那套国外生命科学优秀教材的阴影本选的就是这本,也被译成“细胞与分子生物学”,侧重点在细胞生物学;

      第二种提法“分子细胞生物学”,有流行教材 Lodish H, Berk A, Zipursky SL, Matsudaira P, Baltimore D, and Darnell J. Molecular Cell Biology. 5th ed. New York: W.H. Freeman and Company;  ,侧重点在分子生物学;

     第三种提法“分子与细胞生物学”,主要是杂志与院系用Molecular and Cellular Biology这个名称,是分子生物学与细胞生物学的合称,表征两个研究领域。

      在我看来,分子细胞生物学、细胞分子生物学、分子与细胞生物学、细胞与分子生物学这一类课程,基本上是以分子生物学、细胞生物学为基础的“高级”交叉学科,尽管在侧重点上与细节上有一定的差异。它们都是以细胞为对象, 主要在分子水平上研究细胞生命活动的分子机制, 即研究细胞器、生物大分子与生命活动之间的变化发展过程, 研究它们之间的相互关系, 以及它们与环境之间的相互关系。

    分子生物学(molecular biology )从分子水平研究作为生命活动主要物质基础的生物大分子(主要是指基因和蛋白质两大类)结构与功能,从而阐明生命现象本质的科学。它是第二次世界大战后,由生物化学、`遗传学、微生物学、病毒学、结构分析及高分子化学等不同研究领域结合而形成的一门交叉科学。目前分子生物学已发展成生命科学中的带头学科。重点研究:蛋白质(包括酶)的结构和功能;核酸的结构和功能,包括遗传信息的传递;生物膜的结构和功能;生物调控的分子基础;生物进化。分子生物学的工程应用就是基因工程。

     细胞生物学(Cell Biology) 是研究细胞结构、功能及生活史的一门科学。它是以细胞为研究对象, 从细胞的整体水平、亚显微水平、分子水平等三个层次,以动态的观点, 研究细胞和细胞器的结构和功能、细胞的生活史和各种生命活动规律的学科。重点研究:一是研究细胞的各种组分的结构和功能,例如基因组和基因表达、染色质和染色体、各种细胞器、细胞的表面膜和膜系、细胞骨架、细胞外间质等等;其次是根据研究细胞的哪些生命活动划分,例如细胞分裂、生长、运动、兴奋性、分化、衰老与病变等,研究细胞在这些过程中的变化,产生这些过程的机制等。从生命结构层次看,细胞生物学位于分子生物学与发育生物学之间,同它们相互衔接,互相渗透。在我国基础学科发展规划中,细胞生物学与分子生物学、神经生物学、生态学并列为生命科学的四大基础学科。     

                             教材评估

     BIO250Y1选的教材是Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, and Walter P. Molecular Biology of the Cell. 4th ed. New York: Garland Science。该书对“细胞与分子生物学”做了十分经典与科学的界定,即关于细胞的分子生物学。正是因为的它的表述,才使我能够理解“细胞与分子生物学”究竟是什么?也是我向许多专家、教授求证得不到满意的答案,促使我自己求解的原因。

      关于这本教材,有人做过一项研究,请100位哈佛大学教授推荐最有影响的书,在生命科学领域中主要有这么几本书:生命是什么?/薛定谔(What Is Life?/Erw in Schrodinger),条件反射:大脑皮层的生理研究/伊万·P·巴甫洛夫(Conditioned Reflexes:  An Investigation of the Physiological Activity of the Cerebral Cortex/Ivan P.Pavlov),物种起源/查尔斯·达尔文(The Origin of Species/Charles Darwin),细胞分子生物学/布鲁斯·艾伯茨等(Molecular Biology of the Cell/Bruce Albertsetal)。前三本都是改变人类对世界认识的原创性科学专著,巴甫洛夫因此获得诺贝尔奖,薛定谔与达尔文的著作或许比获得诺贝尔奖更伟大。与之齐名,可见该书在世界科学界的地位与影响。这部学术名著以成为国际上细胞生物学教学和科研的首选教科书或参考书,学术界已将是否修过此书,看作是在此领域求职成功与否的重要因素之一。 

     该书既是科学经典著作,也是世界顶级教科书。20多年来,该教材已出了六版。在快速变化的学科领域中,不断补充与修正分子生物学研究细胞的新成果。该教材从分子、细胞与组织层次对细胞生物学的内容作了系统阐述,分别阐述细胞的基本概念、细胞的化学成分,细胞中能量代谢及生物合成,细胞内蛋白质、DNA的结构与功能,细胞中膜的结构,膜的转运,线粒体和叶绿体中的产能,胞内区室及运输,细胞通讯,细胞骨架,细胞分裂,细胞周期调控及细胞死亡,构成组织的细胞学知识。所有cell biology 的东西里面应有尽有。虽然售价颇为昂贵,但绝对物有所值。文字写得无比清楚、简明扼要,任何理解起来稍微有点困难的东西,都会举一个形象的例子,精美的插图加上清晰的讲解。再加上,它的在书的边缘和每章结尾处,都提出了许多问题(a problem approach),很值得认真思考,能测试读者理解了多少。这些问题都要求学生把新获得的信息放在一个更广阔的生物学范围内,而且有些问题的答案还不止一个,另一些问题则需要有推理才能解答。因此,该书在世界一流研究性大学都被列为本科生或者研究生的教材使用。国内同类的大部分教材大多抄自该书,呵呵。

        再说该教材的作者。第一作者布鲁斯·艾伯茨,在加州大学旧金山分校生物化学和生物物理系任系主任多年,是细胞生物学领域的资深科学家。曾在1993年至2005年任美国科学院院长,后改任美国科学院名誉院长,曾多次访问中国。2008年3月1日,以70岁高龄出任世界顶级科学杂志《科学》总编辑.此外,双螺旋结构发现者之一、诺贝尔奖获得者沃森也曾是该教材的作者之一。如此世界一流科学家写的世界一流教科书,才有可能培养出世界一流的学生。在大学的二、三年级学习中就用这种质量的教科书,怎能不令人神往!与科学大师的“第一次的亲密接触”,即使从不敢奢望科学大师会亲临指点自己,但至少可以邂逅“轻舞飞扬”的大师风采,真诚热爱科学的心灵终于紧紧地靠近在一起。

                              教学安排

       BIO250Y1安排的是一学年的课程,1+1<2 。一学年连续两学期的课程远大于两学期分别上的Ⅰ、Ⅱ。因为后者的方式,你可以修了Ⅰ而不修Ⅱ,或者隔几个学期再修Ⅱ,没有延续性。前者则便于统一计划教学、实验、考试与论文研究。BIO250Y1有两个学期期末考试,分别占总成绩的30%,12月份的考试,涵盖第一学期的讲课与1-6的实验内容;4月份的考试,涵盖第二学期的讲课与7-12的实验内容。其余40%就是科学实验与论文研究。BIO250Y1在22%实验(10.5%第一学期实验1-6及提问,11.55%第二学期实验7-12及提问)成绩之外, 安排了占总成绩18%的写作计划。这是一个基础的科学研究训练项目,分别由第一学期科学研究项目(写研究项目的概要)占3%,第一学期论文研究(写研究项目的文献综述)占6%,第二学期论文研究(写研究项目的学术论文)占9%构成。虽然只是占总成绩的18%,却开启了大学生初步的科学研究。

BIO250Y1一共分四个部分,由四位老师讲授,而科研写作训练则分别由其中的三位老师具体实施,基本是命题作文式的科学研究。在承担某一部分教学任务的老师指导下,在其讲授的内容范围内,给全班同一个选题,大家分别写研究项目的概要,类似我们写国家自然科学基金申请书的摘要,旨在说明该项目的基本内容、思路与研究意义、价值。在另外一部分内容范围内,由另一位老师指导下,全班同学各自独立做另一项目的文献综述,类似我们写国家自然科学基金申请书的论证,试图说明本项目的研究基础;最后,在第三位老师指导下,在其讲授范围内,再确定一个主题,全班同学各自独立做一篇完整的科学论文,类似我们完成国家自然科学基金项目的阶段成果,反映科学研究取得的进展。结合教学内容的三篇文字写三个主题,分别训练科学研究的三个基本环节,一是创意,而是依据,三是结论。这样,BIO250Y1引导学生从课程知识学习走向初步科学研究。

      值得注意的是,BIO250Y1在教学大纲与实验要求的说明中,十分醒目地强调科学研究的道德准则,杜绝剽窃与伪造文献、未经许可不能使用资助的资料、借用的思想必须注明参考文献等等。其中,“未经许可不能使用资助的资料”。美国科学院出版社出版的《怎样当一名科学家》(On Being A Scientist: Responsible Conduct In Research)回答了这个问题。书中阐明了科学研究人员应具备什么样的行为准则和应承担什么样的社会责任。该书已成为美国研究生和大学生们的科学研究的启蒙必读书。美国科学院院长布鲁斯·艾伯茨、美国医学科学院院长肯尼思·夏因、美国工程科学院院长罗伯特·怀特“三巨头”在序言中指出:“科学的未来,依赖于吸引杰出的青年人才投身研究,他们不仅具有巨大的活力和才能,而且具备成为明天的领导人物的坚强性格。全体科学家和科研管理人员有义不容辞的责任,去帮助提供一种科研环境,通过坚持高标准科研道德和创造力,吸引和保持具有杰出才能和杰出性格的人,投身社会中这种极重要的职业。” (http://www.nap.edu/html/obas)




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