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济南山大实验 | 特色选修:生物前沿课
发布时间:2022-07-13      点击次数:2145

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教师是神圣的职业,我是否足够优秀,担起教书育人的重任呢?站上讲台之前,我非常认真地思考过我自己。一路从小学走到博士毕业,时光流转,慢慢沉积下来的可能不再是掌握了多少知识。我笃定,自己身上磨练出来的不怕苦的勇气、不服输的毅力、一步一个脚印的扎实、解决问题的能力、幸福的智慧将会是自己愈老愈加宝贵的财富。山东山大基础教育集团总校长赵勇多次告诉我们:“教育是直面生命的事业,是面向未来的事业。”那么,教育应该给学生的不仅仅是学习力的超前,更应该是社会能力的超前。未来是他们的,学会思考,站位高远,他们才能成为未来的主人。我们生物前沿课上的激烈讨论,不仅是孩子们知识的扩充,更是引发他们对生命的思考,对未来的思考。

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我们从文特尔的人造细胞,谈到目前人兽嵌合体的国际标准和研究现状,谈到人类胚胎编辑,最后畅谈生命的本质。在研究生命起源的问题上,不管你是结构派(认为生命的本质是细胞结构,只有细胞才能孕育出生命),还是信息派(认为生命的本质是信息,信息可以通过细胞表达,也可以通过电脑等不同的形式表达),生命本质也许并不复杂,信息赋予载体,就演化出生命。在人类一次又一次的不断触碰和尝试的挑战中,生命本质的神秘面孔或许在不久的将来,昭然于世。

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在袁隆平院士去世的时候,我们认真的搜集资料,客观公正的还原袁隆平先生平凡、纯粹,但又伟大的一生。从袁隆平的中专教师经历,讲到三系水稻的研究方法,讲到立志做点事情,改变世界的雄心和毅力。用楷模的力量,向学生们阐述“为天下立心,为生民立命,为往圣继绝学,为万世开太平”的大气胸怀。学生们听完,感觉内心得到了升华,不仅深受英雄的熏陶,树立远大的理想,更学会了辩证地、真实地、客观公正地审视网络。懂得了保持清醒和思考,学到了“不调查不研究就不开口”的优秀品质。

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生物学实验中,我们经常用到小白鼠,可是为什么选择小白鼠呢?同学们知道的不多。我们从世界上最早的实验小白鼠品系诞生说起,从实验小白鼠的诞生地-美国马萨诸塞州的格兰比农场说起,从孟德尔在小鼠实验中发现遗传定律说起,讲到小白鼠在医学、生物学、心理学等各方面对人类做的贡献。随着大家对小白鼠认识的加深,通过一个“如果你是小白鼠”问题,让同学们建立起正确的生命价值观和实验动物观。

我们为什么是人,而不是一朵花?这个世界为什么被人类统治而不是其他物种?这些答案都可以追溯的有性繁殖的出现以及其意义的争论。随着生物学的学习和对生命起源的好奇,同学们会越来越多的思考,我们从哪里来、我们去往哪里、我们现在为什么是这样。从生物的宏观角度,我们来讲述有性生殖对于进化的意义。几十亿年的演化史告诉我们,我们都是有性生殖的孩子,正因为这样,我们才会在时空的洪流里争得一席之地。

如果问你生物是什么,很多孩子可以给出答案。但问你生命是什么,能有几个人给出答案呢?如果给出的答案错误,可能给这个世界带来无尽的苦难。我们从亚里士多德的生命观,谈到东汉王充的唯物论;从西方解剖学的兴衰,谈到东方的黄帝内经;从机械派对生命的认识,谈到化学派、玄学派,唯物派;从物种的三六九等,谈到人类的优生学,谈到优生学引发的美国历史上的优生运动和德国的种族清洗;最后从自己在奥斯维辛的游学经历,讲到德国总理勃兰特在波兰的下跪。赵勇校长说:“教育让学生享有生命的尊严,每一个生命都是无比珍贵的,生命没有优劣,只有差异,而“差异”就是不可替代的。每个生命都有个性,每个生命都有尊严,尊重个性才能体现生命的尊严,只有这样,我们每个人才能享受有尊严的生活。每个孩子的差异性就是人类社会最大的资源。因为有差异性,我们的人类社会才充满活力,充满生命力,人类社会才能稳步前进。” 这节课从生命是什么开始,引发孩子们对生命的敬畏之心和对生命意义的思考。

这些年,神经生物学突飞猛进,美国匹兹堡大学通过给予瘫痪多识形成过程,也是改变原有突触,长出新突触的过程。到时候,最强神经元形成最强神经,整个神经回路发生改变,每年的人脑电流刺激,让他体会到每个手指头被触摸的感觉。未来神经生物学将会极大的改善人类的生存现状。而今年马斯克 clubhouse 的直播,称已经可以通过Neuralink让猕猴用意念打游戏。根据Edlman提出的神经达尔文主义,少年和青年时期的学习过程,就是意个人的脑子都不一样了。通过从神经生物学角度来阐述意识是什么东西、意识如何产生、意识如何改变大脑结构,来让同学们树立科学的学习观,引发学生们成为学习的思考者,解决许多学习中遇到的困惑。

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施一公在生物学领域是个传奇,他谱写出了中国冷冻电镜分析蛋白质结构和功能的新篇章。我们生物学必修一的开篇,就是施一公院士对学生们的寄语。但是孩子们看榜样,往往有不客观和不真实的情况。我们通过对施一公院士的成长和留学经历的讲述和分析,让同学们从盲目崇拜中真正学到院士身上那些既平凡又不平凡的优秀品质。院士也是普通人,在时代机遇面前,青年才俊们该有的不仅仅是艰苦奋斗的勇气,还要有灵活的头脑和长远的见识,既能站的高远,又能俯下身躯。

对于生命,我们敬畏,我们珍惜,对于我们生命的守护者,我们敬佩,我们感激。在全民抗击疫情的时候,白衣天使们一直守在抗击疫情的一线。可是有一类医生的工作,比临床手术医生更加性命攸关——麻醉医生。我们从生理学角度分析麻醉的过程,麻醉后全身的生理和意识状态,揭示生命在手术中维持的原理。麻醉医生常说“手术成功了,病人不会记得你,但是如果手术中他疼了,他会记你一辈子,我希望我这辈子,没人记得我。”如果人间有地狱,那就是医院。这节课让孩子们学会感恩,同时思考生而为人不容易,我们有幸是健康的,我们就应该好好利用每一天。当有一天,我们白发苍苍的时候,能够做到微笑着,没有遗憾的跟世界道别,这才是最漂亮的人生。年轻人,不要吝啬你的汗水,不要吝啬的你的辛苦,你的所有经历,都会是将来微笑着面对一切的宝贵财富。

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我们从三本书讲到贫穷的形式和本质;讲到人们的真实需求和虚假需求;讲到学习的贫穷者是什么;讲到发达工业社会中,钱通过让人感觉到贫穷而实现对人类社会的全面统治;最后讲到幸福的意义。借赵勇校长的话:“在未来社会,人工智能取代大部分的体力劳动,人们将进入物资充裕时代,以人为中心的体面工作机会将会大幅度减少。届时,我们的生存教育,传统的知识改变命运将何去何从?人生的意义,首先是对生命的敬畏,其次是保持生命力,最终的目的应该是能够具有幸福一生的能力。” 在德国,死亡教育课是从幼儿园开始的。通过对死亡的认识,逐渐培养起孩子们对生命的思考,逐渐领悟到生命的可贵,然后会更加珍惜生命,向死而生。我们的死亡教育课,通过对死亡生理层面的深刻分析和认识,通过对绝症患者离世前的愿望、感悟、想法的聆听和思考,深刻领悟生命的意义是经历。贫穷与死亡,这两个人类社会绕不开的话题,让我们用两节课学会了纯粹的活着,热爱的活着,用力的活着,每个人都能活出自己生命里最绚烂的样子。古语有云:”君子有所为,有所不为“,无为是为,为是不为。同学们通过这节课明白了学生时代的我们,应该潇洒地,痛快地选择自己的为与不为。

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生物前沿课中少不了文献阅读。我们通过对具有影响力的科研论文解读,培养孩子们生物科研思维、英文文献阅读能力、科研思路构建、科学探究实验的设计等科研能力。同学们通过这样的文献汇报课,能够开拓视野、训练思维、提升能力。一节课下来我们收获的不仅仅是高考当中可能出现的前沿情景题,更多的是对目前国际生物学领域的整体鸟瞰,从而寻找到自己的兴趣,激发出对科学研究的热爱,着眼于国内各大高校的研究领域,为将来投身科学研究,种下兴趣的种子。

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去年9月11日下午,在科学家座谈会上,当谈起“人类从哪里来 在这个问题上,付巧妹回顾了自己团队在古DNA方面的研究成果,发了一篇Science。付巧妹是谁?她做了什么?又是怎么做到的呢?人类到底从哪里来?我们究竟是谁?我们跟全世界的人类是一个人种吗?霍比特人真的存在吗?马赛人为什么那么高?带着很多这样的问题,我们膜拜了付巧妹教授的研究成果。从化石中提取DNA,这样听起来天方夜谈的东西,在一位小姑娘手里化腐朽为神奇。让我们不禁思考,在揭示人从哪里来这件事情上,付巧妹教授的哪些优秀品质让她为人类揭开进化的神秘面纱。这节课,同学们兴趣盎然,仿佛一场人类进化的生动图卷跃然眼前。我们在这幅画卷里,看到的不仅是人类前进的步伐,更多思考的是文明发展的意义、社会生活的价值、艺术的美好、法律的保障、还有西方种族歧视行为的无知。

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在CASP大赛全球火热进行的时候,我们及时地直播了赛况。CASP(Critical Assessment of Techniques for Protein Structure Prediction)全球竞赛,从1969年开始,每两年一次,吸引了全球的高校,研究院所和企业的激烈角逐。这个竞赛,简单来讲就是计算机生物学家为实验生物学家写蛋白质结构的预测结果。通过对赛况的直播,我们揭开DeepMind公司两代AlphaFold 的神秘面纱。在惊叹于计算机大运算又一次暴力突破的同时,也深刻的思考了计算生物学家能否取代实验生物学家的问题。在生命本质的探究中,计算起到了助推的作用,但是面对以AlphaFold 2为首的计算机对生物研究领域的猛烈攻势,我们不禁思考,计算真的可以取代实验,甚至取代生物吗?

回顾了生物前沿选修课的部分内容,我内心觉得充实而安静。虽然每次选修课会花费很多时间准备,但是看到一张张求知探索,充满真诚的面孔,我瞬间感到动力满满。记得第一堂生物前沿课上,只有王之宽、徐艺峰和陈冠彬三位同学。随着课程的进行,如今已是满堂济济。每次课后听到同学们说自己认知被充盈,三观慢慢清晰的时候,我想也许指向未来的教育,正在我们的努力下,一点点慢慢地发生。做学习的思考者,做未来的思考者,我们生物教研组带着孩子们一直在路上。


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