108年度「海洋生物資源」共學群
108年舉辦了三項共學群老師及學生共同參加的大型活動:
(1) 海洋資源實務應用畢業展
此次將海洋資源畢業展計畫結合新增課程專題研究,將修課學生分為十五組,並與海科院內海洋生物與生物科技學科領域的教授合作,將學生依其選定的主題,至各專長相關的指導老師實驗室修習,並於期中定期要求學生書面資料整理及進行口頭報告,以了解學生的學習與準備狀態,並能及時修正其學習或資料準備之缺失。其後,修課學生為其選定的海洋科學主離進行成果發表準備。成果發表準備內容包含專題海報、中英逐字稿、互動道具、機智問答、小遊戲等,以增進各主題與聽眾之間的互動,並進而推廣社會大眾對海洋資源的開發、應用、與保育。
此次更邀請國立海洋生物博物館展示組前來設置攤位,本次海洋資源實務應用畢業展依海洋生物與生物科技等不同主題展示,並與現代生活、生醫科技等應用相連結,主題明確廣泛,切實引導參觀的社會大眾、高國中小學生認識海洋生物及其餘現代生活與生技產業實用性,且各組亦設計有實體道具、互動遊戲等,引導參與者了解與認識的興趣,提高互動性。
學校新聞: https://news.nsysu.edu.tw/p/406-1120-221212,r2910.php?Lang=zh-tw
(2) 印尼國際暑期田野工作坊-永續漁業及水產食品之海洋生物多樣性
由海資系老師帶領一名大學生、三名碩士生前往參加。印尼為全球海洋生物多樣性的熱點,參與學生因此能深切感受海洋的美好,研究船、養殖場、保育區的實地參訪更讓學生了解人類對海洋資源與日俱增的需求及永續發展的重要性。工作坊全程以英文進行,提供極佳環境訓練學生以英文與人溝通的能力。印尼為發展中國家,海洋環境保育相關政策的施行仍有限,也讓來自台灣的學生有機會直視海洋污染及過度開發等問題之嚴重性,堅定力行海洋保育的決心。
本次研習充分將學員海洋生物多樣性的觀念學以致用,工作坊教學與實作操演並重。起初兩日的研討會,讓學生觀摩眾多海洋生物多樣性主題下的國際級研究,並與講者們互動討論。緊接著,除了體驗大型研究船上研究員的工作內容,更搭乘各種小船、快艇到數個小島與作業現場拜訪,親自從源頭見習海洋生物資源及其應用,如浮潛所在的珊瑚礁生態系和各類海洋生物、漁具、漁業政策、保育區成果、食物加工廠以及箱網養殖等,如下圖所示,學生們獲益良多。
系上新聞: https://mbr.nsysu.edu.tw/p/406-1260-211872,r2121.php?Lang=zh-tw
(3)小型論壇: 『海洋生物資源面面觀 - 好吃、好看、又好玩的海洋生物』
位處屏東之國立海洋生物博物館的研究團隊已於108-1加入本共學群課程規劃,開設「淺海養殖」課程,授課內容涵蓋台灣極具特色之水生生物繁養殖物種及方法。學生藉由實際養殖操作,學習海洋生物永續繁衍。此論壇的目的為建立跨領域思維,尋求共同解決全球或社會海洋資源議題的方法,邀請國立海洋生物博物館的研究員,與共學群的老師及學生共同參與,冀望能透過產學的交流及合作,共同激盪發展出永續的海洋生產模式及造就循環經濟,包含確保永續消費及生產模式、保育及永續利用海洋與海洋資源。
台灣地處於熱帶與亞熱帶的交界,除四面環海外,亦有潮間帶、紅樹林、珊瑚礁、海草床及深海等海洋生態系,多樣的棲地造就台灣豐富的海洋生物多樣性。本共學群基於應用現代生物科技,開發台灣特有的海洋生物資源,以現代生物化學、分子生物學為基礎,跨領域開發「生技醫療」、「綠能科技」及「海事工程」之應用,目標為使此特有資源為人類所永續使用。同時,透過與國內外相關產業的合作,以業師授課、產業見習及實習,培育開發永續海洋生物資源之人才。
本共學群依政府強化核心(5+2)產業政策下,以生技醫療、新農業、特定國防領域用途等三方向,跨領域課程設計建構跨域學習環境,引領修課學生學習現代生物科技,建立生物基因資料與相關養殖、栽培(組織培養)等基礎知識和技術,永續開發自然生物資源(新農業)於生技醫療、特定國防領域等應用,培育未來產業創新人才。
本共學群課程於本學期開設天然物化學、訊息傳遞與藥物開發概論、蛋白質化學、生物技術、分子生物學、海洋生物多樣性概論、淺海養殖等七門課程 (如右圖紅框所示),在既定課程的創新與其特色作法上,我們利用此經費邀請校外講者,涵括學界、醫研、與產業界人士等,提供師生有機會面對面增加學、產交流的機會,促進學生的學習動機,並以每一節課的實作或課後的心得報告取代考試評量,來增加學生的學習成效。同時也導入產業上的實際觀點,如從醫院與藥廠的角度審視海洋藥物的開發潛力等,藉由這些交流,增加教師教學的多樣性。
另外,本共學群創新首次開設淺海養殖,補足海洋生物資源於未來生技、生醫產業應用上原先缺乏的課程。邀請國立海洋生物博物館多名研究員開設課程,內容涵蓋台灣極具特色之水生生物繁養殖,藉由繁養殖追求水族生物永續繁衍的目標。課程介紹非傳統養殖方式,如以添加無機氮磷鹽的養殖法,產生多樣性的浮游植物及浮游動物,供魚苗選擇以增加存活率。繁殖臺灣高產值或稀有的海水觀賞魚類以及河海洄游生物的親魚培育及技術,進而保育稀有及瀕危的物種,降低自然族群的採捕壓力,並建立標準化作業模式,以提供未來產業化之能力。教導學生初步的水生動物疾病知識尤其著重發生於臺灣的重要疾病及最新的水生動物疾病診斷及控制技術,如分子診斷技術、新的生物製劑及增進群體健康的新方法等。並帶入目前海洋中最熱門的海龜及珊瑚等,在海龜的照護及管理了解海龜的照護方法、疾病及面臨的威脅。並深入淺出的帶領同學認識珊瑚及如何進行珊瑚繁養殖及珊瑚缸設置。主軸為讓修課學生可以從教授及實作課程學習並探討台灣水生生物繁養殖之需求,課程包含浮游藻類在養殖的應用、溪流魚類、洄游生物、珊瑚、珊瑚礁魚類等之繁養殖、海龜的照護管理,以及在繁養殖過程會面臨到的魚類疾病及診斷。
於共學群課程師資方面,我們整合了校內海資系、生科系、校外中研院及其南部院區農生中心、國內各大學、教學醫院系統、國立海洋生物博物館及相關生技產業公司等專業人才等師資,跨領域提供天然物化學、訊息傳遞與藥物開發概論、蛋白質化學、生物技術、分子生物學、海洋生物多樣性概論等課程不同面向的知識與經驗,讓學生多元接觸,了解課程內學習的知識與技能在未來的應用與發展。
本共學群學程內部課程方面,除學群內現有課程,我們亦與海資系及海洋生物科技博士學位學程之相關課程,如應用海洋資源學就校外邀請演講資源整合如下表,於學期初公布于公告欄中,讓所有各課程修課學生皆能參與聆聽校外學者演講。
微生物學(授課教師:王亮鈞)
課程特色: 微生物學為一門學習肉眼看不見的生物之學門,學生大多無法想像實際的微生物,故在課程安排上有安排一些實驗結果分析和方法學以促進學生的學習欲望及融會貫通, 包括環境微生物的整體結構( Environmental microbiome) (Figure 1) 以及採樣和去氧核醣核酸檢測 (16s rDNA Analysis)。除此之外, 為了讓微生物學門能跟生活更貼切,我們也有課堂中的實驗,例如比較有無洗手或噴酒精前後之手上細菌的數量 (Culture Method)。目的是為了讓學生知道微生物跟生活的貼近程度 (Figure 2)。
在考試方面,我們採取非正式性期中期末考,以隨堂學習的科學問題取代。隨堂的科學問題往往是目前科學家仍未找出或有爭議的問題 (Figure 3),讓學生以本次所學的知識去思考,佐以查到的科學期刊論文去支持其論點 (Figure 4) 而寫出答案。隨堂考試也歡迎學生去討論甚至辯論他們所找到的答案 (Video 1),讓學生知道科學方法底下的研究是如何去回答我們未知的問題。
我們認為在多樣性而貼近生活的教學環境下能夠讓學生在學習上面更能以思考的角度去理解微生物學。
課程整合: 本年度在課程整合上面,我們把課本知識、現今微生物科學問題、研究微生物的方法,以及微生物在產業上面的需求,以傳授面整合進本次微生物學。來年會以微生物學和微生物學實驗整合成一大門課程讓學生學習,課本知識,研究微生物的方法。請科研學者來激發學生思考現今為解決的為數處科學的問題。請產業人士來進行演講讓學生了解對微生物產業的展望和需求。另外,本課程也會整合海洋微生物進入讓本系對海洋相關微生物學生能以同樣方式去學習海洋微生物,最終達到本系對學生學習微生物的目的。
天然物化學概論(授課教師:翁靖如)
1.增加老師與校外講者就該課程內容施行討論並增加本課程的廣度與深度。
2.提升修課學生的修課內容之理解。
3. 10月3日的講者是來自國立成功大學藥學系的老師,演講內容是新藥開發相關。癌症仍然是疾病死亡的原因之一,化療設計變得更加複雜,化療對病人來說的副作用相當大,目前為止還未有100%有效治療方法。服用藥品方面,抗藥性來自多種因素,腫瘤細胞與正常細胞之間的相互作用是夠過表面結合蛋白的作用產生,營養的環境更是能促進腫瘤細胞生長。演講中洪老師以動畫的方式敘述癌細胞如何躲避化學療法,淺顯易懂的方式概述癌細胞對藥物產生的抗藥性,新藥開發的課題,在於必須減少藥物過量產生的副作用,以及增加藥物標靶,加速藥物代謝。課堂中也舉出2015年諾貝爾生醫獎的例子,中國首位諾貝爾醫學獎獲得者屠呦呦是中醫科學院無博士學位、未出國留學且無院士頭銜,當時在1950年代越戰時期,瘧疾昌盛,而抗瘧疾藥物奎寧類發現有抗藥性,因此屠呦呦的研究團隊期望從中藥中尋求突破。《抗瘧單驗方集》包含了640多種中草藥,其中就包含青蒿初步的篩選中,剛開始進行時青蒿萃取物對瘧疾的抑制率只有68 %,比胡椒還不如,而且效果不太穩定,青蒿乙醚提取物中性部分被進一步分離纯化,利用氧化鋁進行管柱層析,未得到任何值得注意的純化合物。但屠呦呦沒有因此放棄,藉由改變實驗方法,進行矽膠管柱層析,使用石油醚-乙酸乙酯梯度沖提,分離得到3種结晶,编號為结晶I、结晶Ⅱ和结晶Ⅲ。經鼠瘧原蟲篩選後,證實结晶Ⅱ是唯一有抗瘧作用的化合物,命名為青蒿素,青蒿素是一個很穩定的分子,熔點在150度左右都未見分解,這項藥物的發明,造福了許多瘧疾患者,尤其是對奎寧類藥物已經具抗藥性的惡性瘧仍然有不錯的效果。
4.11月29日的高雄醫學大學香粧品學系柯宏慧教授,演講內容與化妝品開發相關,原本為藥學系的柯教授,現在從事化妝品開發的研究,化妝品的開發並不容易,取得的原料必須靠良心,因化妝品的上市沒有像藥品管制嚴格,因此不肖廠商添加不好原料的機會也跟著增加,常見的杏仁酸面膜,消費者可能會誤以為杏仁酸含量越高越好,實際上是若酸性成分太多反而會傷害皮膚。化妝品開發需要大量的材料,容易取得的來源也是重要因素之一。柯教授以自身的例子舉出,在經歷政策改變的時期,曾經開發過化妝產品,但是當時的趨勢偏於保守,因此新產品上市有疑慮,柯教授不惜砸下重金投保產品,將來源透明化,使消費者安心。為了取得更天然的來源,教授與學生不惜辛苦,親自到金門採集植物,儘管路途艱難,為的就是產品的原料的安全。教授也與產業界合作,開發化妝品,從製程到包裝設計都親自參與,也曾經遇過不實的合作廠商,即使花費的金錢時間與收穫不成正比,但是為了消費者用得安心,依然願意繼續投入化妝品的領域裡。
訊息傳遞與藥物開發概論(授課教師:溫志宏、翁靖如)
1.增加老師與校外講者就該課程內容施行討論並增加本課程的廣度與深度。
2.提升修課學生的修課內容之理解。
3.在10月16日邀請的講者是國立成功大學生物化學暨分子生物學研究所陳昌熙教授,演講內容以線蟲為實驗模式,描述細菌毒素造成蟲體自噬 (atuophagy) 作用和自身膜修復作用機制,大多數人所知道的蘇力菌Bt用於農業上,對鱗翅目昆蟲可以有效的防治,陳教授以自身研究經驗,將其應用在科學領域中,在線蟲裡發現到令人稱奇的現象。演講中陳教授以清楚的實驗照片以及數據,說明線蟲遇到毒素入侵時,腸道發生的變化與生理機制,當與預期結果不相同時,原以為實驗無法繼續,深入思考後,發現的結果令人出乎意外,在線蟲裡觀察到有自噬小體(autophagosome)的現象,線蟲為了保護自己不會被Crystal毒素毒殺,在體內發生自噬作用,也以影片的方式觀察變化,外來毒素造成線蟲內腸道穿孔,隨時間的變化而被修復。
4.在11月16日邀請的講者(中國醫藥大學生科所鍾景光教授,演講內容為探討Emodin對腦瘤細胞的效能,Emodin是蘆薈中的成分,一般抗癌藥會使人掉髮、食慾不振,而Emodin對細胞有保護的作用。鍾教授以生動的方式敘述研究動機,鼓勵學生多利用期刊資料,找出Emodin在癌症研究中已發現及未發現的可能路徑。演講中教授提到,一開始的實驗並不順利,學生實驗的結果皆與先前發表的論文不相符,預期結果原本是腫瘤細胞的存活率隨藥物治療時間增加而下降,重複幾次的實驗結果卻發現腫瘤細胞具有抗藥性,隨著時間的增加細胞數目也跟著上升,鍾教授並沒有因為現象與其他人不同而放棄,持續研究而發現前人未發現的結果。鍾教授也提醒同學,做研究沒有想像中困難,不一定是碩士班或博士班學生,只要有心亦能將實驗做好,不用害怕發現不一樣現象,任何可能都有機會是新發現。
生物資訊學(授課教師:蔡欣原、張欣暘、黃明德)
生物資訊學(Bioinformatics)是透過電腦科技來處理生物學上的議題,特別是分子生物學,例如DNA、RNA及蛋白質等層級。隨著各類技術的精進,如高通量定序(high-throughput sequencing)的發展,科學家產出越來越多的序列資料,然而這些龐大的資料量,必須以電腦運算進行整理、比對與演算法模擬等,將形形色色的序列資料整理歸納成有用資訊。此課程內容包含R語言基本入門、作業系統Linux的操作介紹、網路資料庫使用、蛋白質結構預測、基因圖譜繪製等,目的為提升學生實作分析分子生物資料的能力與處理電腦資訊的技術,體驗各種分析的方法。
本校師資包含海資系蔡欣原、張欣暘老師,及生科系黃明德老師,分別涵蓋DNA、RNA、蛋白質等分子層級,另外邀請不同專長的生物資訊學者與業界人士演講,以利學生了解生物資訊的原理、應用及實際操作。本學期共邀請3位講者,講者包含中研院植微所博士後研究人員魏甫錦博士,講授單點核苷酸變異點理論與實務分析(SNP fundamental theory and practice );行政院農業委員會水產試驗所的陳高松研究員,講授生物資訊在經濟漁業的應用與臺灣周圍海域石斑魚的多樣性;最後請到創源生物科技陳冠文經理,講授蛋白質結構預測原理與視覺化軟體(discovery studio)的操作方法。
成果自評與建議:
生物資訊學為高教深耕教學創新計畫-海洋生物資源共學群下新增的課程,橫跨領域廣泛,故邀請生物資訊各領域學者分享實務經驗,涵蓋植物、水生生物與蛋白質領域,使教學內容更加多元。課堂上將共學群內其他基礎課程(如分子生物學、生物技術、與蛋白質化學等)習得的知識轉換為實作練習,協助學生理解與增進資訊運用的能力。然而生物資訊進展快速,期望本課程能安排校外產業參訪,從產業界的角度認識生物資訊技術的發展,幫助學生了解生物資訊應用與未來就業的發展。
分子生物學及實驗(授課教師:張欣暘)
課程說明:
學習最新分子生物學相關觀念。引導學生對於生物科技產生務實的興趣。
創新方法:
一、提供一系列從基因的選殖,蛋白質的表達與純化,讓同學學習未來進入研究領域所需要的實驗技能。
二、提供學生認識分生及生化最新科技。如上課程規劃。讓學生學習再操作中學到對科學的新體悟。從基因的建構到蛋白質表現與純化。進而挑戰蛋白質結晶。可以讓授課學生了解一個蛋白結構的研究過程。
三、讓學生親自操作蛋白質點晶實驗,而且設計各種實驗狀況,讓同學學會分析數據與解決問題的能力。
自我檢討評估:
一、親自操作實驗方面:學生操作到課程外的先進技術及生技產業現在的需求及未來目標。
二、學生在正課與實務操作中。展現出認真的態度,以及會有主動問問題解決他們困惑的精神產生。兩者結束後,我們都要求學生交報告,著重他們理論原理的學習,對實驗結果問題解決的能力。從當中得知,學生學習狀況。
改善機制:盡量提供學生對於分子生物學課程與實驗操作中,誘發他們對於科學的喜好,然可以自發性學習以達發現問題與解決問題的能力。
蛋白質化學(授課教師:張欣暘)
本次課程教授著重實際參與使用,以及加深學生對於蛋白質化學的要領,並且兼顧目前在本課程方面的軟體、知識的運用。除了一般傳統的投影片撥放教學模式以外,還在課後之餘給學生具有實用性的作業,可增進學生間的討論次數,亦可提升對於酵素蛋白質結構的認識。
此外,在正課以外,也邀請其他業界、學界人士蒞臨演講、指教。
下圖為作業中其中一種酵素蛋白結構認識,包括其3D結構之運算、建構、畫圖以及分子機制和酵素本身功能探討等練習。此項技術對於學生未來從事生物科技、藥廠、研發單位或繼續讀書深造有非常大的幫助。
學生在本學期課程學習後,充分具備蛋白質化學的領域知識,對基因序列、蛋白立體結構及繪圖有完整明確的學習。同時也學習到目前產業所需的蛋白相關技術,又透過邀請業界人士的演講、介紹,讓學生可以將知識所學與業界技術結合。
本次蛋白質化學課程的兩點特色即是邀請業界、學界人士蒞臨演講、指教。一來學生除了吸收到了正常上課的學術知識以外,還可以藉由聆聽學者人士的演講來增廣見聞,提升對目前市場、學界前端的認知與了解。
生物技術(授課教師:張欣暘、邱素芬)
創新內容:本課程是希望學生可以去了解DNA分子的結構、複製、轉錄以及轉譯的機制和原理,同時去瞭解生物相關技術所具備的特性及原理。另外也希望藉由此課程來增加學生對於生物技術產業的認識與了解,藉由此課程明白學術與技術產業相關的結合與應用。
本課程為了讓學生有更好的互動學習機會,故藉此機會分組報告互相增加報告主題的知識分享與學習,同時增進學生分組作業、合作的能力。同時本課程計畫屏東農業生技園區校外參訪活動,目的是讓學生實際去觀賞、學習,可以更加理解生物技術相關產業的運作與實際產品對於市場的影響與應用。
評估與討論:本課程可讓學生進一步了解學術與產業之間的聯繫,有更多的了解與新知識,除了教室內的生物技術知識的具備,也藉參訪的實際參觀有更確實的經驗與體悟。學生學習狀況良好,並對校外參訪屏東農業生技園區有很多的回饋與良好體驗,經此次課程教學有讓大多數學生對生物技術的領域有新的見解與體驗,也同時有同學已擠開對生物技術領域在市場、產業應用部分的疑問有了解答。
亮點說明:本次生物技術課程主要亮點是帶學生去屏東農業生技園區進行校外企業參訪,一共三處地方帶學生認識與學習。包含農業生技園區的認識與運作了解,並大方向帶學生了解在農業生技園區內的產業公司與其特色生技產品的介紹及了解。第二處去亞太水族營運中心去認識多家公司進行魚類養殖復育、飼料品質改良等多項技術公司所呈現的成果,最後也讓學生去認識著名生技公司大江生醫公司,讓學生了解現今高科技自動化管理導入生技產品製備技術。