遺傳學原理的實作與應用

課程概述: 現行國內大學教育在各基礎科學實驗課程中,無論是在教學方法或教學內容,長期以來都墨守成規沒有太大的改變,導致原為培養學生動手做與主動思考的實驗課程目標幾乎無法達成,遑論希望藉由實驗課程引起學生對於研究的興趣。因此,在科技部新世代跨領域科學人才培育計畫的支助下,我們大膽的嘗試對大學一年級「生命科學實驗」課程做一完整而徹底的改革,盡一切可能建立一個理想的實驗課程典範:內容包含創新實驗課程的設計,教學方法的改革,營造互動式的學習環境與教學助理制度,加上依據學生學習成效為本的課程評量方式等。 教學目標: 遺傳學原理是公認在生物科學領域中較具有邏輯性思考的科學知識,一直被當作生物學教育的啟蒙知識之一。我國的高中教育,在入門的生物學裡就安排講授孟德爾的遺傳學原理和法則。雖然遺傳學也是一門實證科學,它的原理和作用都經過徹底的科學實驗驗證而來,但長期以來受限於學校教材、設備及師資的嚴重不足,絕大多數的學生除了從課本及老師的講授當中接觸到遺傳學概念之外,並無機會真正利用實驗方法去理解遺傳作用實際發生的過程及其奧妙之處。本課程為了解決這個難題,利用簡單的酵母菌單細胞生物的模式來實作及演練基礎的遺傳學原理,提供一個另類的學習方法讓學生充分的瞭解遺傳學的運作基礎。

1. 創新的實驗課程教學 「生命科學實驗」課程以闡述孟德爾的遺傳原理為主軸,學生在一個學期的課程當中,利用簡單的模式生物,重新認識生物遺傳的法則及其意義,並且從親自上手的實驗過程中體驗生物遺傳的作用及它的重要性,整個學期的課程內容是連貫性的知識,設計成一個有如完整的科學研究計畫,議題都環繞在利用模式生物去探討生物遺傳的真相,範圍從簡單的遺傳原理操作到複雜的基因功能的議題都有涉獵,學生按著對課題的認知循序漸進,從親身操作的實驗結果當中學習到完整的遺傳學知識。 2. 「翻轉教室」的教學策略 本課程雖然是處處需要動手操作的實驗課程,上課的方式完全採用當前教育場域盛行的翻轉教室模式(Flipped Classroom)進行;針對每週上課的內容,特別是需要時間消化及吸收的知識都會事先以錄影的方式將它拍攝成教學影片,放在課程網頁上,學生在課前需要上網學習,沒有時間及次數的限制,務期學生可以在實驗之前完全瞭解每個實驗的原理與意義。這種讓學生有充分的時間在課前自行學習的教學方法,對於學生所表現的學習動機明顯的增加,也因此讓教學團隊在教學時間的運用上更具彈性,不論是進度超前或者落後的同學皆能得到妥適的關注,而且符合以學生為中心的教育模式。 3. 互動式的教學精神 本實驗課程的施行同時著重在學生之間的互動式學習經驗,利用小組討論的教學方法來活化整個教學的進行。每週上課前根據實驗主題事先設計互動式討論題目(於上課前一週公告),各組學生需在課前充分預習題目並且將準備的答案記錄於實驗記錄本上,這些記錄有利於學生在實際討論的過程中,更容易掌握議題的陳述。上課時,先以小班的方式由TA帶領各組進行討論,老師則適時介入引導學習過程,務必在實際動手操作之前讓學生充分理解實驗的原理與方法。相對於傳統上由老師講述的教學,小組討論教學藉著創意的探討主題及腦力激盪的方式,擴大學生的思考空間,讓學生以參與學習取代被動的聽講,並養成學生獨力學習的信心,在討論的過程中,學習聆聽、尊重他人的觀點,也適當地練習表達的能力。 4. 設計家長參與的學習活動 語言的溝通和知識的表達是學習過程的一個要件,這門課程除了平常透過同儕之間的討論,讓大家有機會深入的學習科學的知識之外,也非常希望學生能夠在課程進行到一個段落之後,練習將所獲的知識傳播出去,藉著這種口語表達的機會,強化學生個人的知識基礎,培養自信心。因此課堂中設計了一項「和家人分享學習喜樂」的家庭作業,讓學生透過口述的方式和父母或家人分享學校的課程內容,在家裡向家人介紹孟德爾遺傳法則的知識,並且讓學生於事後運用手機或其他數位器材採訪家長,拍攝成一個3分鐘的短片,直接讓父母對學生的學習表現或教學內容發表心得,也因此透過這種學習的活動促成了老師、學生和家長三者之間另類的互動模式,藉著這個課程讓彼此更靠近,也讓學習更為有趣。 5. 期末成果發表會鼓舞學生士氣 為了驗證一個學期的教學成效,同時讓更多的校內老師瞭解我們對於課程改革的用心,本課程在學期最後一次上課的時間舉辦了期末成果發表會,邀請有興趣的老師前來觀摩。發表會事先以學生的 TA 指導助教為單位,編成六個團隊,各組分別以本學期課程探討的主題內容指定為演練的題目,進行15分鐘成果發表。同學除了藉此機會訓練團隊合作的精神之外,得以再度深入的了解整體課程內容的意義,也學習了利用口頭報告呈現研究結果,公開演說的技巧,得到了非常圓滿的學習效果。 本課程為了營造新的教學環境,充分利用學生彼此互動式的學習方法,於暑假期間預先訓練了一批具有教學熱忱的高年級學生擔任本課程教學助理(TA)。學生的學習情緒是特別具有感染力的,訓練優良的學生擔任實驗課程的TA,絕對是做好實驗課程的先決條件,因為科學訓練本質上就是 person-to-person 的學習方式,有好的教學助理自然就會帶動整個課程進行的氣氛,這種利用學生指導學生的方法容易在學生群當中營造榮譽感和自我督促的氛圍,同時活化了不同年級學生之間互動的模式,對於學習成效只有百利而無一害。進一步言,擔任TA對高年級學生個人的科學學習過程就是一個絕佳的歷練,所謂教學相長的作用因而產生。

課程評量:(課程採多元評量) 教學評量一直是鑑定一門課程改革成效的重要依據,除了可以瞭解改革的成效之外,也是協助學期中課程進行時持續改善教學的有效方法。 1. 自學成效 每週在課程網頁上放置課程資料及自學課程影片,在上課之前採用了教室內立即反應的Clicker電子系統進行測驗,以便即時分析各個學生的影片自學成效。 2. 團體學習 我們以八位至九位同學為一大組,使用刮刮卡來做團體討論評量,希望可以培養同學團隊合作的能力。刮完試卷會由此八位至九位同學中抽出一位同學再進行筆試以增加團體學習的效能。 3. 小組討論 我們以八位至九位同學為一大組,每組由一位TA帶領,討論一週的課程討論題目,希望利用討論的進行,增加同學對課程的了解,進而促使同學多方思考,以增加同學的思考的能力。 4. 學期成績評分處理準則 自學成效: 10%:教室內立即反應的Clicker電子系統 團體學習: 10%:刮刮卡及抽考成績 小組討論: 15%:積極參與討論,題目準備與熟悉程度,能綜合他人意見或提出新見解 實驗記錄本: 15%:預報、實驗流程、實驗結果、實驗討論等完整性 實驗操作: 20%:實驗操作技巧、實驗進度、流程熟悉度、團隊合作、時間掌握 平日表現: 10%:上課出席狀況,遲到早退,值日生工作 報告: 20%:期中和期末結報,成果發表

課程網頁:https://dls.nycu.edu.tw/course/lslabnew