Plans for Improving Life Sciences Education in the New Century http://www.dls.ym.edu.tw/edu_proj.htm [一]计画缘起与目的 (A) 计画之必要性 人类基因体计划於2000年春天完成後构成人体数万个基因的蓝图，已毫无保留地呈现在我 们的面前。人类基因体的解读不仅改变我们对生命整体的认识，同时也开启对未来生物医 学空前的挑战！生命中最基本的生、老、病、死将重新在基因体研究的剖析下显现其隐密 性。这对未来社会各个层面的发展不论是工程、法律、经济等学门均将产生重大的冲击。 而目前传统教学课程所培养的社会各类精英，明显欠缺了现代生命科学相关领域专业及通 识的训练。因此如何加强生命科学相关通识课程的设计与推广，乃成了当前大学教育改进 一项重大的挑战。 近代科学教育的发展，随着科技知识量的暴增，需要藉由网路来获取各类教学资源的趋势 已经愈来愈明显。而有关中文化生物网路资源在国内的发展目前尚在起步的阶段，由於国 内的大学普遍在这方面的准备，不论在师资或是课程的规划都明显不足，因此以阳明大学 过去从事基因体研究的成就以及坚强的师资阵容，透过本计画的详尽规画，将课程、教材 与实际授课的具体内容数位化，不仅让本校学生有灵活学习的机会，同时透过网路，进行 远距教学，可以同时支援这些大学生命科学的通识课程，提昇国内高等教育在生命科学素 养培育的水准。 (B) 计画总目标 配合人类基因体定序计画的完成，以及因应这项划时代成果对未来整个生命科学研究及教 学的内涵所带来的冲击，我们重新规划一个以生命科学为主要课题的系列课程，针对所有 以生命科学为主修的学生，强化学生对未来生命科学的认识，并能迎合新时代对生命科学 的要求及挑战。由於未来以基因体为基础的生命科学发展对社会大众日常生活的影响深远 ，因此对非生命科学专业的学生亦应加强这方面的认识作为通识课程的基础。因此本计画 拟就下世纪生命科学的专业及通识课程提出一个前瞻性的规划，其主要的目标为： 1. 针对下世纪生命科学发展的方向，设计系列课程，以整合普通生物学、发育生物学及 神经生物学等重点课程为主轴，加强生命科学教育的内涵，以培育新世代生命科学的学术 人材的培养。 2. 强化不同专业的学生对现代生命科学内涵的通识，以培养未来具有宽广视野及科际整 合学养，并能应付多变环境的社会精英。 3. 编撰一个网路化、多媒体化及中文化的生命科学课程，透过远距教学与校际合作，以 完整设计的课程，协助全台湾生命科学教职不足的一般或科技大学，加强生命科学通识教 育的推广，及生命科学通识课程教师之素养。 4. 建构网路化的学习环境。本计画完成後，将同时在阳明校园制作出一个更有效率的生 命科学教学环境。 [二]发展基础与条件 在师资人力上，本计画将借重校内生命科学院及其它学院教师共同参与教学的设计及施行 。阳明大学过去在生物医学方面的研究及教学已有很好的基础，历年来在国际知名学术期 刊发表的论文数量极高，教授的研究成果获国科会杰出奖、教育部学术奖及展望医学基金 会杰出奖等荣誉，在台湾均名列前茅。 尤其以目前正在进行之学术追求卓越计画，聚集了多位阳明大学及荣民总医院教学研究人 员，这些研究团队成员都将成为本计画之人力支援。 在硬体空间的需求上，目前已有生命科学系专用之教室一间及本校遗传所配合提供之教室 一间，将作为本计画特殊网路教学的场所。此外，本校已有相关的远距录影设备可以提供 配合。 [三]计画概述 计画之整体架构 本计画所规划的课程将分为二个层次，一是以生命科学为专业的学生，课程教授的份量加 重，加深，以一年上下学期各2学分规划。另一方面，针对非生命科学系的学生设计的通 识课程，则以一学期2学分为度。 同时在寒暑假开放提供国内其他大学教授生命科学相关的通识课程的同仁进修之用。其间 的互动关系如图所示 。 计画之内容 本计画有二个分项计画及一个协调中心。分项计画一为生命科学系列课程规划。分项计画 二为由本校资通中心主导之硬体设施之设置与维护。另设一协调中心负责人力经费之运用 协调，由总主持人高阆仙教授负责。 分项计画一、二之规划精神与内容摘要简述如下： (A) 分项计画一：生命科学系列课程规划 1.生命科学通论(普通生物学) 本课程拟从「什麽是生命？」出发，讨论生命的产生在物理、化学上必须具备那些条件。 同时以生物在地球上的演化历程为主轴，逐次介绍各物种出现的特徵，相继获得新的化学 反应机制与它们在演化上的利基。 本课程将介绍生命微观的基本调控机制，包括DNA作为遗传信息的携带者，遗传信息如何 以蛋白质的结构与功能表现特定的生物性状，生物界从微观到巨观的组织型态：从胞器到 细胞、到组织、到个体、族群以至整个生态系。这里将特别强调生物从简单组成的单元透 过彼此结合与互动形成复杂结构时衍生出的特性。最後将讨论生物学对现代社会的影响包 括医疗、保健、食品、环境、基因体、生物复制等等。 2.发育生物学 发育生物学探讨胚胎发育之分子机制，为现代生物学中极为重要的一个领域，在基因体计 划完成後，我们知道所有的遗传资讯，如何从这些遗传资讯了解胚胎发育的程式是未来生 物学一大挑战。特别从过去对线虫、果蝇到老鼠等模式动物研究所累积的知识，加上基因 体的资讯，我们可以知道胚胎发育中整个基因体表现的变化。如何让学生掌握从一度空间 的遗传资讯转变成不同细胞在四度时空中的互动，导致一个完整个体的发育是本课程规划 的重点。发育生物学未来将逐渐从定性描述的胚胎学，走向可以定量进而推衍预测的复杂 系统科学。因此探讨形态生成过程中各种物理、化学的影响与形体变化背後主导的规律是 本课程的要特别加重的部份。 3.神经生物学 神经科学包含神经发生,神经认知,神经疾病等学门,是二十一世纪生命科学领域急待开发 的重要知识领域。在过去三十年间，欧美各国已有许多重大发现，过去二十年已有四次的 诺贝尔生理医学奖是颁给神经科学领域的科学家。另外，在逐渐高龄化的社会中，神经性 疾病如老人失智症、忧郁症等，对未来社会将造成严重的冲击，而国内在此方面的相关知 识仍欠缺甚多，如何带动学生及大众了解此领域的进展，是刻不容缓的事情。阳明大学有 全国第一个成立神经科学研究所，在神经科学的教学及研究领域早已建立了稳固的基础， 配合生命科学系的成立，针对大学部的教学，已设计了一系列的课程。 因此在此卓越计划下，我们拟就此领域，将阳明大学现已有的课程加以充实及补强，并广 为蒐集资料，希望能将此方面知识往网路化、多媒体化、中文化发展，使更多的学子、高 中教师及大众在易於学习的情境下，取得最新的神经科学新知。 (B) 分项计画二：硬体设施之设置与维护 硬体设施之设置是根据上述课程内容设计以达下列目标： 1. 教学采取互动方式并适当运用视听教材与设备以加强学习效果 2. 教室网路化以广泛利用网路资源及方便远距教学之施行 3. 自制教学光碟、教学及实验教材数位化以辅助教师教学与提昇学生学习效果 4. 开放分享学校教学资源，提升生命科学教学水准 互动式及多采多姿的视觉刺激是学生学习成效较佳的教学方式。资讯化对需要有3D立体影 像的生物教学更是一大突破。现行网路资源上已有许多生物学及生物学实验的动态资料( 影片、动画)和静态资料(文字、图片)可以使用。电脑及网路的普及让互动式教学及有效 的视觉感受有了可行的途径；不仅使得我们可以很容易取得全世界生物学及生物学实验相 关的资料，也可以利用远距教学，将课程与实验示范传送到偏远地区，或是生命科学教学 资源不足的大学。此外，课程内容也可以利用数位摄影机自行拍摄教学及实验操作数位影 片作为现场教学及远距教学之用，或制作成光碟片提供本校师生或其他教学机构的学习与 观摩。 为了达成这种互动式及多采多姿的教学方式，需要有良好的网路化教室及实验室。目前阳 明大学生命科学教学方面缺乏这样的设备与环境，因此拟在本项卓越计划下建构两个网路 化教室。在寒暑期，这些教室及实验室并可开放给校外人士，作为生物教学的研习及进修 的场所。 (C) 计画协调中心 负责本计画之协调、管理、教学、评监等行政工作。 分年计画重点 第一年 1.专业课程的规划；教材的收集、中文化及电脑化。 2.多媒体、网路化教学方式之建构；教学网页制作与人员训练。 3.网路教室的规划及设置。 4.学校校内外光纤网路架构及网路教学伺服器之规划与建构。 第二年 1.实验性网路及远距教学之试行及成效评估（初期以国立政治大学及中正大学为主要合作 对象）。 2.专业课程开始试教及建立评监方式。 3.通识课程的规划及试教。 第三年 1. 改善专业课程教学及评监方式。 2.确立网路及远距教学模式。 3.推广远距及网路化教学的实施方式及评监（扩大与国内其他大学之合作）。 4.通识课程的实施及评监。 第四年 1.专业课程的实施及评监（含远距）。 2.通识课程的实施及评监（含远距）。 （四）计画管理 本计画将依课程规划需要与目前在阳明大学进行之学术追求卓越发展计画项下，针对新世 纪生物医学研究的趋势，所开设的以基因体资讯为基础的研究人才训练培育学程紧密合作 。其中隶属於该项计画中的细胞生物学、发育生物学、资讯生物学、结构生物学、分子医 学、及生物技术等学程都将提供本计画师资人力支援。 在硬体设备规划、建置及维护工作方面，将统筹由本校资通中心规划校内教学网路建置、 网路资源配置及管理、电脑及网路相关软硬体设定及维护、大型伺服器及资料库规划、建 置及维护。 （五）实施方式 (A) 分项计画一：生命科学系列课程规划 一 课程规划内容 （1） 生命科学通论 (普通生物学)：本课程分为5个部份，规划内容如下：序言：何谓生 命？ 第一部份：生命的化学基础 能量的观点 资讯的观点 细胞理论 蛋白质结构及酵素 醣类和脂质：新陈代谢 核酸和遗传讯息的转换 细胞的区隔：细胞膜及输送作用 第二部份：微生物演化 遗传学的基础 讯息传递 光和作用 真核生物的演进 基因体演化 第三部份：植物界的演化(见图一) 多细胞生物的来源 蕨类及木本植物 生殖作用 生存空间的争执 第四部份：动物界的演化(见图二) 演化的特徵 物质的运送：呼吸、消化、及循环 讯息传递：内分泌及神经系统 生殖系统 防御：免疫系统 运动：收缩及支持 发育 癌症 第五部份：生态及社会演化 复杂度 生命的自我调控性 合作关系 生物多样性 生物学的自主性 （2） 发育生物学：课程规划理念 发育生物学探讨胚胎发育之分子机制，为现代生物学中极为重要的一个领域，在基因体计 划完成後，我们知道所有的遗传资讯，如何从这些遗传资讯了解胚胎发育的程式是未来生 物学一大挑战。特别从过去对线虫、果蝇到老鼠等模式动物研究所累积的知识，加上基因 体的资讯，我们可以知道胚胎发育中整个基因体表现的变化。如何让学生掌握从一度空间 的遗传资讯转变成不同细胞在四度时空中的互动，导致一个完整个体的发育是本课程规划 的重点。 课程内容将包括研究发育的实验策略以及推理过程，在对模式动物的研究中发现的一些发 育的基本原则，基因如何透过复杂的调控关系影响发育，如何建立三度空间的形态，也将 讨论发育的机制如何演化而来。由於未来的研究必须掌握多基因或多变数的相互关系，且 必须由定性的描述转为量化的分析并考虑时间的因素，本课程也将探讨电脑模拟的应用， 这部分会与「资讯生物学」课程配合。这样的课程架构与目前发育生物学的常用教科书的 安排有很大的不同，是一新的尝试。 课程规划内容： 1.导论 历史 基本概念 模式系统 2.实验设计与逻辑性 剪贴式研究设计 遗传学操纵方式 遗传学阶级关系 多变数分析 模拟试验 3.细胞多样性的产生 调控物的不对偁分布 引导机制 侧面抑制 组合式逻辑 4.样式行成-位置的讯息 型态决定物质 体轴的形成 5.模组的重复及其专一性 果蝇的节肢化 节肢化转译因子基因 脊椎动物中的例子 6.形态生成 细胞附着性的改变 囊胚层的形成 神经胚层的形成 神经脊柱细胞的转移 7.发育的可塑性 轴突连结 神经元连结的可塑性 再生 8.发育的协调 形态锐变 贺尔蒙的调控 环境的调控 性发育 细胞分裂及死亡 9.演化与发育 基本机制的共通性 生物的歧异性 （3）神经生物学系列课程 神经生物学系列将包含神经生物学、发育神经生物学、脑构造及功能及神经性疾病─从基 础到临床等四门课程，分述如下： 神经生物学：为入门的课程简介 课程规划内容： 1.神经细胞及胶质细胞的特徵 2.神经细胞的静止电位及传导电位 3.突触的讯息传导 4.神经传导物质 5.神经系统各区的简介 6.头脑的发生课程 7.体感觉系统 8.眼睛 9.中枢视觉系统 10.中枢听觉系统 11.嗅觉及味觉 12.行动的调控 发育神经生物学：包含神经细胞产生的机制，相关基因的功能及作用，神经组织间的相互 作用，神经细胞的形质特性如何产生。 课程规划内容： 1. 早期的胚胎发生 2. 中枢神经系统和表皮层的发生 3. 中枢神经产生所须要的生长激素 4. 决定神经细胞的参与基因 5. 脊椎系统中细胞的产生及型态 6. 神经细胞的走动 7. 轴突的连结及其参与的蛋白质 8. 触突的形成及转换 脑构造及功能：深入介绍人类行为和动作如何由脑部各区的连结及功能来产生。 课程规划内容： 1. 记忆的系统及其机制 2. 感情的产生 3. 脑部朝夕规律的变化 4. 语言与精神贯注 5. 脑部的化学物质与行为 6. 行为的基因根源 7. 性与行为的差异 8. 情绪和思想的异常 9. 毒品的上瘾与兴奋的神经基础 10. 神经退化性疾病 11. 神经科学的前瞻 神经性疾病─从基础到临床：神经性疾病是目前神经科学领域的研究重点之一，不仅因为 疾病本身造成社会严重的问题，需要寻求治疗的方法，同时也藉由研究疾病的原因而了解 神经系统的基本运作原理。本课程针对重要的神经性疾病，分别由临床医师与基础教师就 病因、致病机制、临床症状与治疗，作深入的介绍。国内网路在这方面的资讯非常缺乏， 本课程为增加大众对於各类神经性疾病的了解，在规划课程内容及设计教材时，即已考量 未来网路化的需求，如果此卓越计画能获支持，将使本课程的目的更容易达到。 课程规划内容： 1. 老人失智症（艾滋海默症） 2. 运动失调相关疾病（一）：巴金森氏症 3. 运动失调相关疾病（二）：舞蹈症 4. 脑血管相关疾病 5. 癫痫 6. 多发性硬化症 7. 精神性疾病─精神分裂症 8. 药物滥用 二 教材收集与制作 生命科学系列课程内容若有图片、动画或影片辅助教学，远甚於文字或口头描述。因此， 将广泛利用网路上的资讯(图片，动画、短片)，下载再加以整理、编写作为辅助教材。此 部分需厘清是否侵犯智慧财产权及授权使用的问题。另将购置相关光碟、录影带等作为辅 助教材。所有讲义、教材均将透过网路提供（见分项计画二）。为了清楚表现课程规划的 目标，我们准备了「生命科学通论」第一个课程的材料作为范例。 三 教学成就的评量 教学成就将利用资通中心所开发之学习评量与教学评监系统根据下列三点评量： 基本观念的掌握 对实验方法及推理逻辑的了解 阅读英文文献的基本能力 （B）分项计画二：硬体设施之设置与维护 本分项计画目的为利用电脑与网路推动及建置大学教育数位化教学环境 一﹑系统开发工作项目： 1. 建立以校园网路为基础的学习评量及教学评监系统： 系统说明：开发学习评量及教学评监系统，连结学校教学资料库，方便授课老师以及系所 的从业人员输入教学评量、评监资料，透过网路让学生勾选每个科目的问卷。勾选结果统 计後，汇整至教学课程资料库，以此自动产生每个课程的授课评量与评监资料。 系统分析：系统开发项目包括：教学评量问卷内容设计介面；学生身份登录与验证方式设 计；浏览器端学生问卷勾选介面；勾选结果回传之安全性及保密性规划；勾选结果结果统 计、汇整并与校内之课程资料连结；分项系统整合与功能测试。 2. 教材数位化及资料管理系统： 系统说明：建置数位化教材资料库，集中妥善保存学校老师的教学资料。设计教材资料上 传介面，输入姓名、系所、科目及希望上传保存的相关资料档後透过网路传输或储存媒体 的方式将资料送至储存资料库集中保存。建立教学资料搜寻系统方便师生以姓名、系所、 科目、资料上传时间、文件资料简图搜寻资料。 系统分析：系统开发项目包括：设计教材资料上传介面；教材文件资料之登录、注解、索 引、资料分类、简图制作规划；播放式网路传输模式规划；大量资料上传及下载管理；资 料库规划及管理；分项系统整合与功能测试。 二﹑硬体设备规划、建置及维护工作项目： 1. 规划校内教学网路建置、网路资源配置及管理；电脑及网路相关软硬体设定及维护； 大型伺服器及资料库规划、建置及维护。 2. 建构两个无线化的网路教室。包含手提行动电脑的购置，网路相关软硬体设定及维护 ；做为上课教学。在寒暑期，这些教室可开放给校外人士，作为生物教学的研习及进修的 场所。并作为录制相关教学数位影片的场所，供教学、远距教学、教学改进之用。 三﹑数位化教学相关工作项目： 工作内容依据各子计画所规划之工作项目执行，包括建置并维护远距教学、非同步教学、 多媒体及网路教学之工作环境；教材收集及数位化，教学光碟制作，多媒体制作；资料库 设计、建置及管理；提升数位图书馆资料检索及静动态资料搜寻功能；协助教师从事电脑 辅助教学，教学内容模组化、讲义电子化；购买数位化资讯相关软体；建置网路学习 评量及教学评监系统。 （六）整体工作团队素质及规划设备 本计画的课程内容部份将由生命科学院与通识中心生物组等相关教师负责规划。各课程教 材网路化所需之软硬体设备，将由资通中心负责建立。因本计画所拟改进之各课程是建立 於在本校生命科学院原有之课程的基础上，而原有之课程是以生命科学系为中心，配合各 相关教学单位密切讨论後完成，因此在未来执行本计画各系、所间的整合应无问题，而资 通中心与各教学单位在规划本计画时已了解教学单位的整体需求，而在未来执行计画时将 有许多细节部份需要彼此配合，因此计画中申请之人力，将分别分配於教学单位与资通中 心，作为两方面沟通的桥梁。 配合计画之人力规划： 总主持人：高阆仙 为使教学材料的收集与编写能达最高效率，本计画在每一课程将申请一位助教以落实课程 主持教授的理念。另外为充分应用多媒体工具，以使教材生动，也编列一部份经费，将部 份教材委托专业美工人员制作。 （七）计画预期进度及成效 1. 针对基因体时代来临的冲击，设计专业及通识二个不同层次的生命科学课程与实验， 提昇教学内涵。 2. 建立网路化教学环境及完成教材电脑化以提昇教学品质。 3. 完成远距教学之软硬体设施，支援国内其他生命科学师资不足之大学，有关生命科学 专业及通识课程的教授。 4. 透过暑假进修办法强化科技/师范大学等通识相关师资的在职教育，提昇生命科学相关 师资教学之水准。 (八) 对详细计画申请书审查意见之回应与及说明 复审意见1. 教材制作之稿费已编入业务费中。教材之制作进度已列入计画各年度查核点 （表一） 复审意见2. 本计画修正後编列两名电脑工程师与两名助理。一名电脑工程师是负责网路 与硬体之设置与维护。 而两名助理为协助课程负责教师教材之收集，整理与编纂并与另一名电脑工程师配合将教 材数位化，网路化与多媒体化。因此，四名助理与电脑工程师之参与为本计画成败之重要 关键，实不可或缺。 --

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