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Networks in Cell Biology
2010,272pp
Hardback
ISBN9780521882736
Mark Buchanan等著
本書由劍橋大學(xué)出版社出版,詳細地闡述了細胞生物學(xué)中關(guān)鍵的生物網(wǎng)絡(luò):轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)以及代謝網(wǎng)絡(luò)的理論基礎(chǔ)和實驗方法。
研究細胞中生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)的目的在于全面、系統(tǒng)地描述某個時刻在一個活細胞內(nèi)的所有功能分子以及它們的相互作用,并找到細胞能夠準(zhǔn)確、有序地調(diào)控這些分子參與到如信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、新陳代謝等生物學(xué)過程的機制。作為一部關(guān)聯(lián)細胞生物學(xué)與網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的圖書,本書首先概述了細胞中存在的生物學(xué)網(wǎng)絡(luò),而后分別從生物學(xué)實驗角度和數(shù)學(xué)建模角度對每個生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)進行了詳細的介紹,并形象地向讀者展示了在研究這些網(wǎng)絡(luò)時所采用的方法和值得注意的問題。
本書內(nèi)容共分為8章,各章內(nèi)容如下:1. 細胞中的生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)概述以及這些網(wǎng)絡(luò)與細胞功能之間的聯(lián)系;2. 真核生物和原核生物中的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)以及它們的結(jié)構(gòu)和進化;3. 真核生物的啟動子結(jié)構(gòu)以及啟動子轉(zhuǎn)錄因子相互作用介導(dǎo)的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò);4. 鑒定蛋白質(zhì)相互作用的實驗方法:親和純化法、質(zhì)譜檢驗法、芯片檢驗法以及這些方法之間的比較;5. 蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)的建模:蛋白蛋白相互作用的預(yù)測方法;6. 代謝網(wǎng)絡(luò)的動力學(xué)及演化;7. 代謝網(wǎng)絡(luò)中的分層建模;8. 化學(xué)信號在信號網(wǎng)絡(luò)中的作用以及不同信號通路之間相互作用的研究方法。
本書是一部介紹細胞生物學(xué)中網(wǎng)絡(luò)研究的專著,由多名作者合作編寫而成,他們都在各自領(lǐng)域中從事多年的研究工作,例如:Mark Buchanan從事物理學(xué)研究并為Nature physics雜志撰寫專欄文章;Guido Caldarelli是統(tǒng)計學(xué)方面的專家;Paolo De Los Rios從事生物物理學(xué)研究。
本書配以大量的實例,深入淺出地為讀者講解了在處理細胞生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)問題中的生物學(xué)及數(shù)學(xué)方法,可為細胞生物學(xué)、生物信息學(xué)及相關(guān)學(xué)科的研究人員提供參考。
孫海汐,博士生
(中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所)
醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)是在顯微、亞顯微和分子水平三個層次上,研究細胞的結(jié)構(gòu)、功能和各種生命規(guī)律的一門科學(xué)。有機體的一切病理現(xiàn)象都是細胞病理反應(yīng)的結(jié)果,所以一切生命現(xiàn)象都可從細胞中得到解答。我校醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)課程在這些年的教學(xué)實踐基礎(chǔ)上形成了具有自己特色的內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)。其核心部分包括:細胞概述、細胞質(zhì)膜與跨膜運輸、內(nèi)膜系統(tǒng)與蛋白質(zhì)分選、細胞骨架與細胞運動、細胞周期調(diào)控、細胞凋亡與衰老。從1996年開始,我校主要依靠教師出去進修,引進多媒體課件,并逐步在臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)課堂上使用,并于1999年醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)教學(xué)全過程使用。在此基礎(chǔ)上,2000年增設(shè)蒙藥學(xué)專業(yè)、2007年設(shè)護理專業(yè)、2008年設(shè)檢驗專業(yè),全校各專業(yè)的醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)均由我教研室承擔(dān),面對不同專業(yè)不同學(xué)生群體所講受醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)知識內(nèi)容不同,因此,我校多媒體課件急需進行系統(tǒng)的制作。
二、醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)多媒體課件制作方案
制作符合我校民族特色資源的多媒體課件,使學(xué)生既能扎實掌握細胞生物學(xué)的基礎(chǔ)知識和基本理論,又具有較強應(yīng)用知識的能力和探究創(chuàng)新意識,為后續(xù)的生物學(xué)課程的學(xué)習(xí)和高素質(zhì)的生物科學(xué)人才培養(yǎng)奠定堅實基礎(chǔ)。首先,我們需要整理教研室每一位老師多年教學(xué)積累的醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)教學(xué)課件,按不同專業(yè)、不同學(xué)時、不同民族班級分門別類進行課件制作。
1.針對不同專業(yè)。
我校開設(shè)細胞生物學(xué)的專業(yè)有臨床專業(yè)、護理專業(yè)、檢驗專業(yè)、影像專業(yè)、蒙醫(yī)專業(yè)以及蒙藥專業(yè)。臨床等專業(yè)開設(shè)本課程的目的是在現(xiàn)代水平上講授關(guān)于細胞結(jié)構(gòu)和功能的基本理論,并且對由于結(jié)構(gòu)損傷和功能失調(diào)而引起的疾病做適當(dāng)?shù)穆?lián)系,以便為學(xué)習(xí)專業(yè)課打下必要的細胞生物學(xué)基礎(chǔ)。蒙醫(yī)、蒙藥作為民族特色專業(yè)開設(shè)醫(yī)學(xué)生物學(xué),其中1/2講授細胞生物學(xué)知識,1/2講授遺傳學(xué)知識。那么,對于這兩個專業(yè)的細胞生物學(xué)課件制作時,我們可結(jié)合蒙醫(yī)蒙藥,例如利用區(qū)域特色蒙古族傳統(tǒng)藥用動植物,以其細胞結(jié)構(gòu)、功能特點,講解醫(yī)學(xué)細胞結(jié)構(gòu)與功能這部分內(nèi)容。這種利用熟悉常見的樣本作為實例,學(xué)生更易接受。將蒙醫(yī)治療原理聯(lián)系細胞病理反應(yīng),講授細胞質(zhì)膜與跨膜運輸、內(nèi)膜系統(tǒng)與蛋白質(zhì)分選,聯(lián)系專業(yè)實踐,使學(xué)生更樂于學(xué)習(xí)。
2.針對不同學(xué)時。
由于每門課程都有一定學(xué)時,如蒙醫(yī)蒙藥學(xué)時為12學(xué)時,臨床等專業(yè)24學(xué)時,教師不可能把所有內(nèi)容都做成課件,這就涉及內(nèi)容取舍問題。蒙醫(yī)蒙藥課件制作中我們將體現(xiàn)細胞生物學(xué)核心內(nèi)容:細胞質(zhì)膜與跨膜運輸、內(nèi)膜系統(tǒng)與蛋白質(zhì)分選、細胞骨架與細胞運動、細胞周期調(diào)控、細胞凋亡與衰老。臨床、護理、檢驗專業(yè)課時24學(xué)時,那么我們將適當(dāng)增加細胞生物學(xué)知識,即細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細胞外基質(zhì)及細胞連接。
3.針對不同學(xué)生群體。
關(guān)鍵詞:醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué);實驗課;創(chuàng)新
中圖分類號:G642文獻標(biāo)志碼:A文章編號:2096-000X(2018)02-0027-04
細胞是生命的基本單位。醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)作為一門基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)課程,具有非常重要的地位[1]。醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)是一門實驗性很高的學(xué)科,實驗課的教學(xué)在該學(xué)科的教學(xué)工作中占據(jù)著重要的地位。目前,在醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課教學(xué)的過程中出現(xiàn)了較多的問題,導(dǎo)致學(xué)生的實踐動手水平不高,獨立思考能力欠缺,普遍都缺乏創(chuàng)新意識及科研精神。
如今,國家提出了培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的戰(zhàn)略。當(dāng)代大學(xué)生應(yīng)該是具有較強的科研創(chuàng)新意識、較好的自主學(xué)習(xí)能力以及較高的實踐動手水平的優(yōu)秀人才。而這也對我們現(xiàn)在的高校教學(xué)工作提出了較高的要求。
針對目前醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課教學(xué)中出現(xiàn)的種種問題,我們醫(yī)學(xué)院校的教師應(yīng)該本著為國家培養(yǎng)創(chuàng)新型醫(yī)學(xué)專業(yè)人才的教育理念,以重點培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神及動手能力作為重要切入點,對如何創(chuàng)新醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課的教學(xué)進行探究。
一、醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗教學(xué)存在的問題
(一)教學(xué)內(nèi)容更新滯后
目前,在醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課的教學(xué)工作中產(chǎn)生了這樣那樣的問題,其中教材內(nèi)容的滯后是一個大問題。學(xué)生們接受知識的主要途徑就是教材與講義,然而目前教材內(nèi)容的老舊已經(jīng)成為了阻礙教學(xué)發(fā)展的重要羈絆。
在目前傳統(tǒng)的高校醫(yī)學(xué)教學(xué)工作中,醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課并不是一門單獨的課程,而是從屬于細胞生物學(xué)理論課的附屬內(nèi)容。所以這就容易使學(xué)生產(chǎn)生“重理論、輕實驗”的心理,而不好好上實驗課。
另外,目前大多數(shù)院校的醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課的內(nèi)容都較陳舊且單一,缺乏前沿技術(shù)與先進知識。大部分實驗都只是驗證性的實驗,實驗理念落后、實驗步驟固定、實驗結(jié)果單一。因此,學(xué)生們也就只是“比葫蘆畫瓢”,完全按照步驟完成。這樣的實驗課內(nèi)容缺乏探究性與新穎性,學(xué)生們的實驗積極性不高,參與度也較差,很難保證教學(xué)效果。
(二)教學(xué)模式單一貧乏
在傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課教學(xué)中,實驗之前的所有準(zhǔn)備工作都是由實驗老師完成的,包括調(diào)試實驗所需的儀器設(shè)備、制配實驗所需的試劑藥品等。學(xué)生們并不參與實驗前的準(zhǔn)備工作,對儀器設(shè)備的使用不熟悉,對藥品試劑的制配不了解。
另外,實驗課授課教師也會在實驗前的講解環(huán)節(jié)針對實驗中的實驗步驟、技術(shù)方法、注意事項等進行詳細的講授,并且會親自為學(xué)生們進行正確規(guī)范的實驗操作演示。學(xué)生們在接下來的親自實驗過程中,只能是機械的模仿剛才授課教師的操作動作,照貓畫虎,完全沒有自己的思考,缺乏創(chuàng)新。
傳統(tǒng)實驗課教學(xué)模式的簡單化、程序化,帶來的結(jié)果就是實驗步驟的僵固化、實驗結(jié)果的統(tǒng)一化。這導(dǎo)致學(xué)生們在很大程度上失去了很好的機會去參與到整個實驗過程,也就不能更好的啟迪激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識,不能幫助提升學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的能力。
(三)教學(xué)技術(shù)方法老套
除上述問題,醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課教學(xué)技術(shù)方法沿襲傳統(tǒng)的現(xiàn)象也非常嚴重。陳舊的教學(xué)方法就是簡單的講解式教學(xué),即教師在講臺上講,學(xué)生們在臺下聽,缺乏老師與學(xué)生之間的交流。
這樣老舊的教學(xué)方式較大程度上削弱了對學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題能力的訓(xùn)練,同時也扼殺了對學(xué)生思考問題能力的培養(yǎng),抑制了對學(xué)生科研創(chuàng)新能力的提升。
目前,信息技術(shù)高速發(fā)展,這為現(xiàn)代教育的發(fā)展提供了良好的契機。眾所周知,信息技術(shù)具有全天候、開放性的特點[3]。利用這一特點,現(xiàn)代化的“網(wǎng)絡(luò)教學(xué)”能打破傳統(tǒng)教學(xué)方式的種種局限,可以使學(xué)生前所未有的開拓視野。
利用現(xiàn)代信息技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)已經(jīng)在一些學(xué)科領(lǐng)域中穩(wěn)步的向前發(fā)展,也包括醫(yī)學(xué)教育。在醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)的實驗課方面,國外有些院校已經(jīng)開始嘗試這一先進的教學(xué)方法。不過在我國,目前由于種種條件的限制,在醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)的實驗課教學(xué)方面,先進的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)并沒有得到大范圍的普及。
二、創(chuàng)新醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課教學(xué)
(一)創(chuàng)新實驗教學(xué)方法
1.討論啟發(fā)式教學(xué)
討論啟發(fā)式教學(xué)是一種新穎的教學(xué)方式。授課教師通過這種教學(xué)方法可以讓學(xué)生積極的參與到課堂教學(xué)中來。
這種新穎的教學(xué)方法要求教師在講課時要注意做到“精、簡、新、活”[4],即將重要的知識點進行精講,非重要知識點則簡要略過,同時需要將書本理論知識與當(dāng)今社會的熱點事件相結(jié)合,并在教學(xué)過程中穿插一些探究性的問題,這樣便可以在調(diào)動課堂氣氛的同時也能讓學(xué)生們彼此啟發(fā),相互討論,主動地去發(fā)現(xiàn)問題并思考問題,充分的讓學(xué)生發(fā)揮主觀能動性,真正的在課堂教學(xué)中占據(jù)主導(dǎo)地位。
在醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課上,任課教師可以將學(xué)生們分組,并在實驗開始后組織學(xué)生實驗小組對實驗過程中出現(xiàn)的所有問題進行討論,包括實驗儀器的使用、實驗試劑的配置及實驗操作的實施等。另外在實驗的過程中,教師可以要求學(xué)生適當(dāng)改變實驗的一些條件,例如儀器、試劑、方法及步驟等。然后在實驗結(jié)束后,教師可以針對學(xué)生所有的實驗結(jié)果討論并進行講解。
通過這種啟發(fā)式教學(xué)過程,學(xué)生能在學(xué)習(xí)過程中充分展現(xiàn)出自覺性及主導(dǎo)性,并能極大程度的鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力。另外,任課教師也能通過這種教學(xué)方式充分的啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識及探索精神,而這也是他們?nèi)蘸笤诠ぷ髦兴豢苫蛉钡摹?/p>
2.開放發(fā)散式教學(xué)
在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中,任課教師將實驗步驟、實驗方法及最終的實驗結(jié)果都告知學(xué)生。學(xué)生們在實驗前缺乏預(yù)習(xí),在實驗課上也只是按照老師給定的實驗步驟及方法,按部就班的去驗證正確的實驗結(jié)果,缺乏主動性學(xué)習(xí)。
開放發(fā)散式教學(xué)能較顯著的改善上述不足。開放式實驗課教學(xué)包括實驗內(nèi)容、實驗材料及實驗方法的開放。在開放式實驗課上,學(xué)生們并不再是簡單的重復(fù)驗證實驗,而是被允許參與實驗的全部過程,并可以通過查閱資料對實驗材料、實驗步驟及實驗方法進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
通過開放式的實驗課教學(xué),學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性被極大的調(diào)動起來。學(xué)生們通過充分參與實驗,主動思考能力、實際動手能力以及獨立解決問題的能力均能得到較大的提升。
3.科研思維式教學(xué)
科研思維式教學(xué),是指以培養(yǎng)學(xué)生的科研思維能力為目的,授課教師在實驗課的教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生在遇到問題時能主動思考,并以一種積極探究、創(chuàng)新探索式的態(tài)度對出現(xiàn)的問題進行批判性的分析研究。
授課教師在完成正常教學(xué)任務(wù)的前提下,可以吸納一些學(xué)有余力且對科研比較有興趣的學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組,并根據(jù)自己的研究課題設(shè)計一些難度適中、可行性強且與醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)這門課程有緊密聯(lián)系的實驗來讓這些學(xué)生完成。同時,教師也可以讓學(xué)生根據(jù)當(dāng)前的細胞生物學(xué)領(lǐng)域的研究熱點,自己設(shè)計并實施一些有研究價值的實驗。
通過這樣的科研式實驗課教學(xué),學(xué)生們可以盡早接觸到求實嚴謹?shù)目蒲杏?xùn)練,能夠極大程度的提高創(chuàng)新意識,激發(fā)創(chuàng)新能力。
(二)創(chuàng)新實驗教學(xué)內(nèi)容
1.科學(xué)調(diào)整基礎(chǔ)實驗
醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課中的基礎(chǔ)實驗是必不可少的。學(xué)生們通過基礎(chǔ)實驗,可以了解儀器的使用方法,掌握基本的實驗技術(shù)。熟練掌握基礎(chǔ)實驗技術(shù)是以后進行科學(xué)研究的重要保障。任課教師一定要讓學(xué)生認識到打牢基本功的重要性,要讓學(xué)生明白掌握基礎(chǔ)實驗技術(shù)是以后進行科研工作的根本。
為了適應(yīng)學(xué)科發(fā)展,提高學(xué)生綜合素質(zhì)。在基礎(chǔ)實驗的課程編排中,可以適當(dāng)?shù)膭h減一些學(xué)習(xí)過的或是過于簡單的實驗內(nèi)容,例如在中學(xué)階段就學(xué)習(xí)過的觀察細胞有絲分裂各時期的洋蔥根尖表皮細胞的制作實驗。當(dāng)然,在刪減實驗的同時,應(yīng)當(dāng)保留在醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗中具有代表性的實驗內(nèi)容,如:顯微鏡的使用、細胞培養(yǎng)、細胞凍存、細胞復(fù)蘇及細胞融合等。
在對實驗內(nèi)容進行刪減的同時,我們也應(yīng)該適當(dāng)?shù)脑黾右恍嶒?,如顯微顯影技術(shù)。這項技術(shù)在現(xiàn)代生命科學(xué)的研究中經(jīng)常使用到。醫(yī)學(xué)生在掌握基本細胞培養(yǎng)技術(shù)的同時,也應(yīng)該學(xué)習(xí)掌握細胞活力測定、細胞計數(shù)等技術(shù)方法[5]。
2.合理增加綜合實驗
任課教師在醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課的排課中,除了安排必要的基礎(chǔ)實驗,同時可以合理增加一些綜合性實驗。綜合實驗的設(shè)置是對實驗課程教學(xué)要求的提升,也是對基礎(chǔ)實驗教學(xué)效果的檢驗。
學(xué)生們通過綜合實驗,不僅可以鞏固基礎(chǔ)的理論知識及基本的實驗技能,而且可以拓展學(xué)術(shù)眼界、培養(yǎng)科研精神及提高綜合能力等[6]。
需要注意的是,綜合性大實驗的周期較長且較為復(fù)雜。因此任課教師應(yīng)該合理審慎的安排綜合實驗的時間。
目前,我們系在醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)的實驗課教學(xué)上,已經(jīng)部分的開展了細胞傳代培養(yǎng)及增殖動力學(xué)檢測的綜合實驗,共包括四部分:細胞的傳代培養(yǎng)、生長曲線的測定、有絲分裂指數(shù)的測定以及克隆(集落)形成實驗。通過該綜合實驗,學(xué)生能夠?qū)⒐铝⒌膶嶒灱夹g(shù)有機的串聯(lián)整合,進而提升創(chuàng)新思維能力及綜合科研素養(yǎng)。
3.適當(dāng)開展創(chuàng)新實驗
創(chuàng)新性實驗,是指通過先進的實驗技術(shù)手段對某領(lǐng)域進行探索性開創(chuàng)性的研究,是建立在基礎(chǔ)性實驗及綜合性實驗之上的對任課教師與學(xué)生都有著更高要求的實驗課教學(xué)。
在創(chuàng)新性實驗課教學(xué)中,任課教師確定研究方向及具體課題。學(xué)生查閱文獻資料,確定并撰寫研究方案。然后教師對實施方案進行檢查論證并對學(xué)生后續(xù)的實驗操作進行全程指導(dǎo),最后對學(xué)生在項目實施過程中的表現(xiàn)予以評價。
通過創(chuàng)新實驗的實施,學(xué)生能夠?qū)W習(xí)并掌握先進的實驗技術(shù)方法,提升科研素質(zhì)及創(chuàng)新意識,同時也能提高自己的綜合能力,包括查閱及翻譯文獻資料、撰寫及論證研究方案、發(fā)現(xiàn)并解決科學(xué)問題等[7]。
目前,我們系已經(jīng)開始在本科生的醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課教學(xué)中嘗試開設(shè)有關(guān)流式細胞技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用的創(chuàng)新性實驗,包括實體瘤組織細胞周期檢測、細胞凋亡檢測這兩部分內(nèi)容。通過該創(chuàng)新實驗,學(xué)生能夠掌握先進技術(shù)、提升學(xué)術(shù)素養(yǎng)、提高創(chuàng)新意識并增強科研能力。
(三)創(chuàng)新教學(xué)管理模式
1.學(xué)生角色的合理提升
學(xué)生可以參與醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課的教學(xué)工作,主要體現(xiàn)在三個方面,其一,任課教師可以在課前通知所帶班級學(xué)生做好預(yù)習(xí)工作,尤其是實驗中的重點及難點部分,并讓學(xué)生做好相關(guān)課件。然后在課堂上,老師可以安排幾名學(xué)生上臺講述自己的課件,并引導(dǎo)學(xué)生進行充分的思考與討論,徹底明晰該次實驗中的重要環(huán)節(jié);其二,學(xué)生可以在實驗課之前提前進入實驗室,參與該次實驗的準(zhǔn)備工作,包括實驗儀器的檢查與調(diào)校、實驗試劑的配制與分裝、實驗器械的清點與分發(fā)等;其三,學(xué)生可以在實驗結(jié)束之后,參與本次試驗的課后清潔工作,主要包括實驗動物尸體的正確處置、實驗器械器材的清潔歸位、實驗操作臺面的整理擦拭以及實驗教室地面的清掃消毒等。
通過這些舉措,學(xué)生在實驗課教學(xué)中的地位將有明顯的提升,學(xué)生們參與實驗課的積極性也會極大地增強。這樣便可以有效的提高實驗課的教學(xué)效果,同時也可以進一步培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力。
2.實驗教室的充分利用
提高實驗課教學(xué)質(zhì)量,其中一個非常重要的環(huán)節(jié)即是對實驗室的充分利用。實驗室在正常教學(xué)工作之余,也可以對學(xué)生開放,學(xué)生可以利用課余時間在實驗室開展實驗,以保證實驗室及儀器設(shè)備均能得到充分的利用[8]。
實驗室的開放可應(yīng)用于以下兩種情況:其一是可以對部分實驗課的實驗結(jié)果進行后續(xù)觀測,例如哺乳動物細胞原代培養(yǎng)實驗。學(xué)生們可將自己培養(yǎng)的細胞放入細胞培養(yǎng)箱中,然后在三天后根據(jù)自己的時間安排,來實驗室于顯微鏡下觀察細胞的生長情況,這樣便可以很清楚的了解自己的實驗是否成功,從而對細胞原代培養(yǎng)這項實驗技術(shù)也有了更深刻的認識。
其二就是可以針對部分學(xué)生開展創(chuàng)新性實驗。一些學(xué)有余力且對科研有興趣的學(xué)生希望在實驗課上課時間之余,有機會在任課教師的指導(dǎo)下開展一些創(chuàng)新實驗。那么開放的實驗室便為這些學(xué)生提供了非常理想的科研場所。
通過以上方式,能使實驗室及實驗儀器得到最大程度的使用,同時也能使學(xué)生的實驗技能得到很大程度的提升。
3.任課教師的科學(xué)評價
在醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課上,任課教師對學(xué)生的成績評價體現(xiàn)著實驗課的教學(xué)效果。
科學(xué)的評價體系應(yīng)由這幾個方面組成:(1)出勤情況。任課教師應(yīng)該嚴格控制實驗課的上下課時間,嚴肅實驗課堂紀(jì)律。這兩項既是在督促學(xué)生上課,同時也可以充分調(diào)動學(xué)生上課的積極性;(2)課堂表現(xiàn)。任課教師應(yīng)該將學(xué)生在實驗課上的表現(xiàn)嚴格記錄并作為最終實驗課成績的一部分,包括課前預(yù)習(xí)該次實驗的表現(xiàn)、課上回答老師提問的表現(xiàn)、課后參與教室清潔的表現(xiàn)等;(3)實驗操作。具體的實驗操作是實驗課教學(xué)的重中之重。學(xué)生在實驗操作中的全部表現(xiàn),包括對安全守則的遵守、對實驗儀器的操作、對實驗試劑的配制、對實驗步驟的熟悉、對突況的處置以及與合作伙伴的配合等,均應(yīng)成為實驗課考察的重要部分;(4)實驗報告。一次實驗所涉及到的全部問題,包括實驗意義、實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗方法與步驟、實驗中需要用到的儀器設(shè)備及試劑耗材、實驗出可能出現(xiàn)的問題及解決方案、實驗結(jié)果與討論等均會在實驗報告中體現(xiàn)。實驗報告完成的優(yōu)劣可以在很大程度上體現(xiàn)出學(xué)生對本次實驗的完成質(zhì)量;(5)期末考試。在本院系的醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)期末試卷中包含10%的實驗部分,可以在實驗中涉及的理論知識及實踐技能兩方面對學(xué)生進行考察。
通過以上這五方面的綜合考察,可以科學(xué)的評價一名學(xué)生對醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)這門課程的實驗部分的掌握情況。
三、結(jié)束語
隨著科技的進步、社會的發(fā)展,高校教育工作也在改革與發(fā)展。為響應(yīng)國家培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重大戰(zhàn)略,我們高校教師應(yīng)該對教學(xué)過程中出現(xiàn)的各種問題進行思考并做出有利的調(diào)整。
[關(guān)鍵詞]細胞生物學(xué)實驗;教學(xué)方法;教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)改革
細胞生物學(xué)是生物學(xué)至關(guān)重要的一門基礎(chǔ)學(xué)科,發(fā)展也是日新月異,同時也是一門實驗性學(xué)科。理論教學(xué)可使學(xué)生掌握課程的基礎(chǔ)知識、學(xué)科框架以及學(xué)科前沿,而實驗課程的開設(shè)能使學(xué)生鞏固所學(xué)理論知識,掌握該學(xué)科基本實驗技能和研究方法,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的思維和意識,提高學(xué)生的綜合科研素質(zhì)。細胞生物學(xué)實驗不僅是理論課程的補充,也是整個生物學(xué)實驗教學(xué)體系重要的一門課程。[1][2]隨著細胞生物學(xué)實驗技術(shù)方法的快速發(fā)展、教學(xué)條件的改善以及學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)的調(diào)整,目前細胞生物學(xué)實驗教學(xué)過程中逐漸出現(xiàn)了一些不足與缺陷。例如,課程內(nèi)容較陳舊,不能與時俱進;教學(xué)方法單一,課堂氣氛沉悶;學(xué)生缺乏積極主動性,教學(xué)效果欠佳等。如何豐富和更新細胞生物學(xué)實驗內(nèi)容,提高教學(xué)效果,達到培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目的,已成為擺在教師面前亟待解決的問題。
一、優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容
細胞生物學(xué)實驗內(nèi)容廣泛,基本實驗包括細胞器結(jié)構(gòu)觀察、細胞及亞細胞組分離心分離技術(shù)、細胞常規(guī)制片技術(shù)、細胞染色體標(biāo)本的制備及觀察等,有些較綜合性的實驗涉及的實驗技能較多,時間較長,如動物細胞培養(yǎng)實驗等?;緦嶒炈钑r間較短,在課程設(shè)置時可將一些同類的實驗項目合并,合理安排時間,提高實驗效率。細胞器的觀察可歸為一個實驗,細胞核的分離與葉綠體的分離合并起來,有絲分裂和減數(shù)分裂染色體形態(tài)觀察和分析合并等。通過這些措施,可以在有限的時間里做更多的實驗,提高了效率,節(jié)約了時間。這些基本實驗教學(xué)的目的是強化細胞生物學(xué)實驗基本技能,掌握基本實驗方法和技術(shù)。[2]為了強化學(xué)生的基本操作能力,啟迪創(chuàng)新意識,培養(yǎng)綜合運用實驗技術(shù)分析和解決問題的科研能力,應(yīng)合理開設(shè)綜合性實驗,將單一驗證性的實驗項目整合為系統(tǒng)化的綜合性實驗。比如動物細胞的原代培養(yǎng)及保存與復(fù)蘇這個實驗,包含了原代培養(yǎng)、細胞計數(shù)及觀察、細胞的保存與復(fù)蘇等小的實驗項目。
二、現(xiàn)代化手段輔助教學(xué)
多媒體教學(xué)直觀生動,有利于學(xué)生對知識的理解和掌握,激發(fā)學(xué)生的興趣,提高教學(xué)效果。在實驗課中,可播放一些自己錄制或購買的實驗教學(xué)錄像,讓學(xué)生更直觀、更清楚地看到整個實驗過程。例如在動物細胞培養(yǎng)實驗時,先播放動物細胞培養(yǎng)的視頻錄像,讓學(xué)生了解前期準(zhǔn)備的細節(jié),了解動物細胞培養(yǎng)的過程和注意點,這樣可有效地提高學(xué)生的實驗技能和實驗的成功率,彌補傳統(tǒng)教學(xué)的不足。另外,隨著細胞生物學(xué)實驗技術(shù)的快速發(fā)展,一些重要而當(dāng)前不能實際操作的實驗,在課堂上可以讓學(xué)生觀看教學(xué)錄像或網(wǎng)絡(luò)視頻資料,使學(xué)生了解其結(jié)構(gòu)和用途。如流式細胞儀的使用。通過帶有顯微成像系統(tǒng)的顯微鏡,將好的實驗結(jié)果拍攝下來,可以對圖像進行進一步的分析和長期保存,展示給學(xué)生,使學(xué)生有一個清晰、直觀的認識,老師講課的時候也更加具有針對性,內(nèi)容更具體、生動。例如在植物細胞有絲分裂和減數(shù)分裂染色體形態(tài)分析實驗中,學(xué)生常對典型分裂時期的圖像把握不好,那么就可以拍攝該種生物各個分裂時期的圖像,有針對性的講解,學(xué)生更容易理解,也有了判斷依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn),提高了效率。
三、逐步實施開放性實驗教學(xué),提高學(xué)生主動性
目前細胞生物學(xué)實驗教學(xué)大多是驗證性,學(xué)生對這種被動的、按部就班的教學(xué)方法積極性不高,難以激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣,效果也不理想。很多專家教授提出要打破細胞生物學(xué)實驗這種傳統(tǒng)教學(xué)模式,實施開放性教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生科研思維能力。開放性實驗教學(xué)的效果毋庸置疑,但在我們的實踐中以及調(diào)研其他院校后發(fā)現(xiàn),開放性實驗普遍存在教學(xué)時間有限、實驗老師工作量巨大及需要較多實驗經(jīng)費等現(xiàn)實問題。另外,學(xué)生知識水平有限,難以把握實驗難度,實驗設(shè)計不夠合理,往往難以獲得理想的結(jié)果,有時會打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。開放性實驗室的安全性和實驗室日常管理等問題也是不易解決的問題。我們在實踐中采用多層次、靈活的辦法,適當(dāng)增加一些經(jīng)費和人力投入開放式教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生自己準(zhǔn)備實驗,對實驗所用材料進行選擇,對同一實驗采用不同實驗方法等不同程度的、有限的開放,達到學(xué)生積極參與的效果。
(一)實驗材料自主選擇。實驗課中經(jīng)常是一個實驗內(nèi)容都采用同一種實驗材料,常出現(xiàn)個別同學(xué)實驗積極性不高,參考別人實驗結(jié)果的惰。有些實驗內(nèi)容,老師可以很方便的準(zhǔn)備多種實驗材料,學(xué)生可根據(jù)興趣選取不同材料。這樣學(xué)生會相互間進行比較,思考由于材料不同引起的實驗方法和結(jié)果有哪些不同,有利于提高學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)科學(xué)思維能力,豐富基礎(chǔ)知識。例如,在植物細胞有絲分裂染色體形態(tài)分析試驗中準(zhǔn)備洋蔥根尖和蠶豆根尖,學(xué)生選取其中一種材料進行染色體形態(tài)觀察和分析,又如在石蠟切片制作過程中,可選用植物或動物材料。[3]這樣學(xué)生就會比較兩種材料有什么不同,分析實驗結(jié)果的差異在哪里,為什么有這樣的結(jié)果。這樣帶著問題做實驗,在實驗中尋找答案,就會調(diào)動學(xué)習(xí)積極性,提高教學(xué)效果。
(二)靈活采用實驗方法。在實驗方法上同樣可實行開放式教學(xué),如細胞活性測定的實驗中,染料排斥法、雙色熒光檢測法和N11檢測法都可以檢測細胞的死活,而三者的原理和所需的實驗儀器試劑都是不同的。在實驗教學(xué)過程中可以讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇其中的任意一種或多種方法,只有當(dāng)學(xué)生明確了實驗原理、實驗方法后,才可根據(jù)已確定的實驗方法進行儀器試劑的選擇。經(jīng)過這樣的自主選擇后,學(xué)生對實驗原理和實驗方法都有了很好的掌握。在每一個試驗中,始終貫徹科學(xué)的思維方法和實驗方法,對于實驗指導(dǎo)中給出的具體的操作可做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整或改變。如在植物細胞骨架的光學(xué)顯微鏡觀察這一實驗中,細胞骨架制片效果的好壞與TritonX-100的濃度和處理時間密切相關(guān)。在上課時,講清楚在這一實驗中的TritonX-100作用和原理,可以讓學(xué)生分組后改變TritonX-100的濃度和作用時間,其余步驟不變,然后比較實驗效果,確定最佳條件。通過這個實驗,學(xué)生不僅掌握了細胞骨架的制片技術(shù),而且能透徹理解TritonX-100的作用原理,也使學(xué)生認識到不能教條式照搬已有知識,培養(yǎng)其科學(xué)的思維和方法。
(三)逐步開放實驗內(nèi)容。依據(jù)實驗內(nèi)容和實驗條件,從驗證性實驗逐漸開展不同程度的開放性實驗。首先,可以讓有興趣的學(xué)生共同參與實驗前期準(zhǔn)備工作,在實驗員準(zhǔn)備實驗的時間,提前通知學(xué)生,在老師指導(dǎo)下學(xué)生自己準(zhǔn)備材料,如提供給學(xué)生洋蔥、蠶豆,自己培育根尖,配置實驗所需的溶劑等。在動物細胞培養(yǎng)試驗中,讓學(xué)生和老師一起洗培養(yǎng)瓶,滅菌,配置培養(yǎng)基等,從而提高學(xué)生的實驗技能,培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣,理解實驗準(zhǔn)備工作的繁瑣,培養(yǎng)吃苦耐勞的品質(zhì)。其次,可開放局部實驗方案確定環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生的探索精神。最后,設(shè)置開放實驗,可讓學(xué)生自主設(shè)計實驗。老師提供多個可行的實驗項目,將學(xué)生分成幾個小組,以小組的形式完成實驗。這就要求學(xué)生主動查閱相關(guān)文獻,設(shè)計實驗,通過師生之間的討論后,制訂出可行的實驗方案并予以實施,這非常有利于引導(dǎo)學(xué)生積極思考,激發(fā)學(xué)生探索欲望。
(四)課堂教學(xué)與課外科研工作相結(jié)合。二年級以上的本科生絕大多數(shù)都進入了不同老師的科研實驗室,而科研實驗室的開放可讓部分感興趣的同學(xué)在實驗老師和科研實驗室共同指導(dǎo)下自行設(shè)計實驗,學(xué)生根據(jù)科研實驗室條件和老師研究方向,查閱文獻,提出實驗設(shè)計方案,老師根據(jù)學(xué)生的知識結(jié)構(gòu),對選題和實驗設(shè)計做出篩選,確定后在科研實驗室完成這部分工作,最后做一次實驗總結(jié)報告,計入平時成績。
四、完善成績綜合評定體系
根據(jù)實驗課程的特點,應(yīng)對實驗課全程跟蹤評定,包括出勤情況,課堂紀(jì)律,規(guī)范操作,實驗態(tài)度,實驗結(jié)果,實驗報告,勞動紀(jì)律,責(zé)任心等多方位對學(xué)生做出綜合評定。[4]可分為三個方面:平時成績,包括出勤率和課堂實驗態(tài)度,操作規(guī)范情況等,培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗作風(fēng),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性;實驗結(jié)果,實驗操作能反映學(xué)生的基本實驗素養(yǎng)與動手操作能力,主要通過考察學(xué)生的實驗表現(xiàn)得到,對于一些操作性強的實驗課可當(dāng)場記錄成績并計入最后的綜合考評中;實驗報告,根據(jù)學(xué)生的實驗報告來評定成績,綜合性實驗的實驗報告可以改成論文的格式,這就要求學(xué)生對實驗原理、步驟、結(jié)果以及數(shù)據(jù)等做出總結(jié),以提高總結(jié)能力。這樣,才能達到使學(xué)生加深理解細胞生物學(xué)基本理論知識,鍛煉學(xué)生的實際動手能力,提高實驗操作技能,培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新意識和綜合素質(zhì)的目的。
[注釋]
[1]陳媛媛,陳付學(xué),華子儀,等.深化細胞生物學(xué)實驗教學(xué)改革,探索開放式實驗?zāi)J剑跩].教育教學(xué)論壇,2012(40):60-61.
[2]李小燕,劉江東,鄭凌,等.深化細胞生物學(xué)實驗教學(xué)改革培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[J].實驗技術(shù)與管理,2011(4):116-119,142.
[3]毛曉霞,黃敏毅,鄭愛芳.提高《細胞生物學(xué)實驗》教學(xué)效果的建議[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(下半月刊),2012(24):164,183.
關(guān)鍵詞:干細胞生物學(xué)中藥神經(jīng)細胞
我國現(xiàn)在是越來越重視中醫(yī)藥了,而且隨著中醫(yī)藥研究的深入和發(fā)展,傳統(tǒng)中醫(yī)藥的細胞生物學(xué)以及免疫學(xué)研究已經(jīng)得到了很豐富的經(jīng)驗以及研究資料?;蚪M學(xué)研究帶給了中醫(yī)藥研究新的切入點,而且隨著中草藥基因組學(xué)的研究更加深化,傳統(tǒng)中醫(yī)藥將會走向世界。
一、干細胞生物學(xué)的發(fā)展和研究進程
干細胞是一種具有多向分化潛能、高度增殖以及自我復(fù)制的細胞,而且在一定條件下能夠分化成具有多種功能的細胞。動物的發(fā)育離不開胚胎干細胞,這種細胞是一種高度還沒有分化的細胞,有發(fā)育的全能性,可以把成體動物的全部器官和組織分化出來。胚胎干細胞通常是哺乳動物的基因表達調(diào)控、細胞分化以及早期胚胎發(fā)生等發(fā)育生物學(xué)研究非常理想的模型,其也廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)的應(yīng)用研究以及基礎(chǔ)研究。在成年動物的器官和組織當(dāng)中,都存在組織成體干細胞,這種細胞具有再生和修復(fù)和能力,在成體干細胞以及組織創(chuàng)傷修復(fù)中存在著非常重要的作用,在某些特定的情況下能夠通過一定的程序進行分化,進而形成一些新的功能細胞,維持器官和組織衰退、生長的動態(tài)平衡。
(一)胚胎干細胞的發(fā)展
在上個世紀(jì)的七十年代其實胚胎干細胞研究就已經(jīng)開始了,英國科學(xué)家MartinEvans爵士首次將小鼠中的胚胎干細胞分離了出來并進行了體外培養(yǎng)。在上個世紀(jì)的八十年代初,Kaufman和Evans首次制定了小鼠ES細胞(胚胎干細胞)系。在1998年Shamblott MJ和Thomason JA
將人類的ES細胞系建立了起來。Shamblott MJ已經(jīng)證明了培養(yǎng)條件不一樣的胚胎干細胞所具有的的重要性質(zhì)也不一樣,ES細胞確實有很多分化能力,能夠把中胚葉、內(nèi)胚葉已經(jīng)原始外胚葉細胞表面所具有的的特異性標(biāo)志蛋白表達出來。
(二)組織成體干細胞當(dāng)前的研究進展
成年動物的很多器官和組織當(dāng)中,都含有組織成體干細胞,在某種特定的情況下,新產(chǎn)生的或者是成體干細胞能夠按照一定的程序進行分化,從而形成新的功能細胞,使器官和組織的衰退、生長都能夠維持動態(tài)的平衡。一般來說,成體干細胞位于某些特定的微環(huán)境中,在這種環(huán)境之中的間質(zhì)細胞可以產(chǎn)生一系列的配體或者是生長因子,和干細胞進行相互作用,達到控制干細胞的分化以及更新的目的。而且成年動物身體當(dāng)中的組織器官再生和修復(fù)是離不開成體干細胞的?,F(xiàn)在由于科技發(fā)展的水平高了,干細胞的理論研究有了深入的發(fā)展,相關(guān)的科學(xué)家在所有的組織內(nèi)全部都發(fā)現(xiàn)存在有干細胞,并且當(dāng)前已經(jīng)證實了在胎兒或者是成體當(dāng)中的神經(jīng)、骨髓、上皮、肝臟、肌肉以及皮膚等組織中就有干細胞的存在,而且在體外這些細胞都能夠多向分化、高度有限的增殖,在某種特定的條件下胚層起源不同的干細胞還可以進行互相轉(zhuǎn)化。
二、中藥和神經(jīng)干細胞
(一)神經(jīng)干細胞的生物學(xué)特性
神經(jīng)干細胞是在1992年被ReynoldsBA首次在成年鼠的海馬和鼠紋狀體中分離出來的,這種細胞是一種有多分化潛能、能不斷增殖的細胞群,能夠分化為少突膠質(zhì)細胞、神經(jīng)元以及星形膠質(zhì)細胞,可以進行自我更新,能夠通過對稱分裂以及不對稱分裂確保祖細胞以及干細胞的數(shù)量,提供給腦組織修復(fù)必須的神經(jīng)細胞。通過進一步的研究我們可以證實哺乳動物處于胚胎期時,神經(jīng)干細胞主要分布在大腦的中腦、皮層、室管膜下層、紋狀體以及海馬等區(qū)域,等到其成年之后大腦的中樞神經(jīng)系統(tǒng)還存在神經(jīng)干細胞,但是主要被局限在紋狀體、海馬齒狀回等處。在大腦受到損壞時,這些神經(jīng)干細胞就會向損傷部位移動,對其實施修復(fù)。
(二) 中藥所影響到的神經(jīng)干細胞所進行的增殖分化
1、人參皂苷能夠推動神經(jīng)干細胞的增殖,大大的對學(xué)習(xí)記憶能力進行改善
大腦的海馬結(jié)構(gòu)齒狀回有著非常多的神經(jīng)細胞,能夠增殖分化成很多種神經(jīng)元,在這些神經(jīng)元移動到了顆粒細胞層后,便會有突觸傳遞功能,以及衰老、β-淀粉樣蛋白、神經(jīng)退行性疾病等對神經(jīng)干細胞進行損壞的自我更新能力,其還能夠?qū)箤W(xué)習(xí)記憶能力減弱、新生神經(jīng)元數(shù)量減少、海馬逐漸萎縮等。
人參是一種五加科植物,在我國非常的普遍和常用,含有人參皂苷Rg1和Rb1。有實驗證明,長期的使用人參皂苷Rg1能夠幫助海馬區(qū)大量的新生細胞存活下去,大大的提高存活率;對海馬CA1區(qū)神經(jīng)元細胞起保護作用,防止其受到缺血性損害;其還能夠增強動物的學(xué)習(xí)以及記憶的能力。
2、銀杏內(nèi)酯能夠?qū)ι窠?jīng)干細胞分化產(chǎn)生影響
銀杏是一種銀杏科植物,它的葉子能夠提取出萜烯內(nèi)酯類和黃酮糖苷類,而銀杏內(nèi)酯化合物是一種萜類化合物由二萜內(nèi)酯和倍半萜內(nèi)酯構(gòu),是一種非常重要的活性成分,其中包含著白果內(nèi)酯以及銀杏內(nèi)酯A、B、C、M、J。銀杏內(nèi)酯B當(dāng)中的拮抗氧自由基還能夠?qū)股窠?jīng)元的損傷作用,增強神經(jīng)元的鈣離子所具有的緩沖能力,對腦內(nèi)鈣的平衡起到雙向調(diào)節(jié)作用,提高細胞膜的穩(wěn)定性,達到與損害神經(jīng)元的多種因素對抗的作用。銀杏內(nèi)酯B能夠推動神經(jīng)干細胞分化成為神經(jīng)元細胞;銀杏內(nèi)酯B的不同濃度能夠提高星形膠質(zhì)樣細胞在進行分化時的成功率。
總結(jié):根據(jù)神經(jīng)干細胞生物學(xué)所具有的特點,使用中醫(yī)藥來對神經(jīng)系統(tǒng)疾病進行治療的原理和方法研究,是當(dāng)前的中藥神經(jīng)藥理學(xué)等方面研究的熱點。而且很多的學(xué)者研究探討了中藥推動神經(jīng)干細胞進行增殖分化的方法,說明了在中樞神經(jīng)的功能重建以及結(jié)構(gòu)修復(fù)中中醫(yī)藥的作用機制。所以尋找能夠促進神經(jīng)細胞向少突膠質(zhì)細胞、神經(jīng)元以及膠質(zhì)細胞分化,并可以增強分化數(shù)量的中藥,這有利于補充修復(fù)神經(jīng)損傷,具有非常大的社會效益,并為未來的新藥開發(fā)提供基礎(chǔ)。
參考文獻:
[1]鞠秀蘭. 中藥皂苷對干細胞增殖分化的影響[J].時珍國醫(yī)國藥.2010(11)
我室承擔(dān)了2005年以來至今共10屆留學(xué)生的實驗課全英教學(xué),以及2011年以來至今共4屆留學(xué)生細胞生物學(xué)理論課全英教學(xué)。艱巨的教學(xué)任務(wù)對我室教師的英語教學(xué)水平提出了嚴峻的考驗,也極大地促進了教師英語教學(xué)水平的不斷提高。2011年之前,細胞生物學(xué)理論課英語教學(xué)還需要聘請外籍教師來授課,本室教師只承擔(dān)實驗課的英文教學(xué)任務(wù)。隨著全英教學(xué)經(jīng)驗的不斷積累,以及近幾年來新引進一批學(xué)科建設(shè)人才,這些骨干教師不僅在科研素質(zhì)方面非常優(yōu)秀,而且多是有留學(xué)背景及英語教學(xué)經(jīng)驗(目前教研室主講教師19名,其中9人有留學(xué)背景),他們漸漸成為細胞生物學(xué)全英教學(xué)的主力軍。從2011年開始,便將細胞生物學(xué)理論課的全英文教學(xué)任務(wù)承擔(dān)起來,他們不僅將細胞生物學(xué)的基礎(chǔ)理論知識講解得非常透徹,使學(xué)生能很好地掌握本學(xué)科的關(guān)鍵知識點和難點,且將前沿的學(xué)科進展開拓展示給留學(xué)生,極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和科研興趣。為了進一步提高教師的英文授課水平,我校還開展了全英授課教師資格認定評審會。全英授課教師資格認定工作是學(xué)校開展加強國際化師資隊伍建設(shè)的一部分。開展全英授課教師資格認定工作,一方面是對已承擔(dān)全英教學(xué)教師的認可,也是對全英教學(xué)師資能力的認定;另一方面學(xué)校借此建立全英授課教師師資庫,從而推動學(xué)校全英教學(xué)團隊和全英授課專業(yè)的建設(shè)。我教研室除了有留學(xué)背景的老師順利獲得全英教師資格外,還有兩位沒有留學(xué)背景的老師憑借扎實的英語能力及留學(xué)生教學(xué)經(jīng)驗也成功被認定。為了進一步提高來華留學(xué)生全英授課師資的專業(yè)教學(xué)能力,夯實教師駕馭全英教學(xué)的基本功,我校還邀請外籍教師講授全英文教學(xué)公開課,我教研室老師積極參與,努力提高自身英語授課水平。學(xué)校還選派已擔(dān)任留學(xué)生教學(xué)任務(wù)、且今后愿意在全英教學(xué)中發(fā)揮骨干教師作用的中青年教師赴以英語為母語的國家,進行四至六個月全英教學(xué)專項培訓(xùn),進一步強化和提高全英師資水平。通過以上努力,我教研室全英教學(xué)師資力量不斷增強,為留學(xué)生全英教學(xué)的順利開展提供了有力保障。
2精心選擇教材
細胞生物學(xué)是醫(yī)學(xué)教育的基礎(chǔ)學(xué)科,也是21世紀(jì)生命科學(xué)發(fā)展的五大重點學(xué)科之一。作為留學(xué)生的教材,應(yīng)能反映現(xiàn)代生物學(xué)的最新理論和技術(shù)成就,從而與國際醫(yī)學(xué)教育接軌。經(jīng)過大量查閱檢索、反復(fù)研究比較,我們選用復(fù)旦大學(xué)出版社出版的《細胞生物學(xué)》第二版雙語教材。該書正文全文用英文撰寫,語言上簡練與通俗,科學(xué)上精確與先進,既介紹細胞生物學(xué)的基本概念和基本原理,又反映各領(lǐng)域的發(fā)展前沿。實踐證明,對于具有較強英語閱讀能力和自學(xué)能力的留學(xué)生來說,是較為適用的。
3采用多種教學(xué)方式
因地域、文化、宗教和教育背景不同,來華留學(xué)生具有許多不同于中國學(xué)生的特點。留學(xué)生在基礎(chǔ)教育階段多接受歐美教育方式,一方面?zhèn)€性發(fā)揮、思維活躍,學(xué)習(xí)形式不拘一格,另一方面也存在紀(jì)律性差、不易管理等問題。留學(xué)生文化素質(zhì)參差不齊,基礎(chǔ)知識相對薄弱。英語雖是他們官方語言,大多數(shù)學(xué)生英語水平較高,但有濃重的地方口音,與教師的交流有一定障礙[1]。鑒于留學(xué)生的這些特點,加之醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容多而凌亂,課時數(shù)緊,學(xué)生感性認識細胞內(nèi)主要過程的機會較少。為了提高課堂教學(xué)效果,克服英語語言表達和交流的不足,我們在教學(xué)過程中普遍采用了主題突出、邏輯主線清晰的多媒體和幻燈片教學(xué)手段,這樣不僅有效地克服了語言交流的障礙,又使得教學(xué)生動、形象,利于留學(xué)生的理解和記憶。任課教師精心準(zhǔn)備每一張幻燈片,并花費大量的時間和精力下載與本專業(yè)相關(guān)的動畫,如在講解染色體組裝時,利用視頻動畫形象地展示染色體從一級結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)到四級結(jié)構(gòu),不斷螺旋化的組裝過程。通過收集多種教學(xué)資源信息,為制作多媒體課件提供了豐富的素材,多媒體課件圖文并茂,使得原本枯燥、難懂的內(nèi)容變得形象、直觀,易于理解,大大提高了課堂的教學(xué)效果。除了借助于多媒體,我們還可以通過實物模擬以增加課堂的趣味性,同時可使難理解的內(nèi)容變得淺顯易懂。比如在講授細胞連接時,我們可以請幾位同學(xué)手拉手扮演一個個細胞,模擬緊密連接、縫隙連接等的細胞連接方式。由于留學(xué)生普遍比較歡迎活潑的教學(xué)方式,希望課堂上可自由表達自我觀點,因此,教師在授課過程中還通過課堂問題的引入、啟發(fā)式的提問,不斷引導(dǎo)學(xué)生思考,吸引學(xué)生的注意力。留學(xué)生一般勤于思考,勇于發(fā)言,課堂上有問題會隨時提問,這時,老師不妨先請一些同學(xué)嘗試回答,老師再做點評。如果敘述性較強的問題,也可請有興趣的同學(xué)課下一起討論。如此,充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性,體現(xiàn)了以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的教學(xué)原則,既活躍了課堂氣氛,又增進了師生之間的交流,取得了較好的課堂教學(xué)效果。
4重視實驗課教學(xué)
課堂信息量豐富:利用現(xiàn)代化教學(xué)手段豐富課堂信息量,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣細胞生物學(xué)是從顯微、亞顯微與分子水平來研究細胞生命活動規(guī)律的科學(xué),其研究的對象細胞一般是肉眼看不見而又觸摸不著的,其生命活動更無法用肉眼看得見。王老師采用現(xiàn)代化的教學(xué)手段使處于微觀世界的細胞結(jié)構(gòu)及其生命活動現(xiàn)象直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前,這樣既豐富了課堂教學(xué)信息量,又便于學(xué)生透切理解。王老師制作的多媒體課件文字內(nèi)容精煉、插圖選材適當(dāng),科學(xué)美觀,尤其是制作了較多聲圖并茂的有趣的動畫電影片段,使細胞生命的奧秘得以形象、直觀的理解,大大的激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
教學(xué)模式:采用啟發(fā)式、探索式的教學(xué)模式,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和創(chuàng)新能力王老師的課堂教學(xué)充分體現(xiàn)了以學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo)的雙向互動式的教學(xué)方式。他不僅把專業(yè)知識傳受給學(xué)生,更主要的是教會學(xué)生學(xué)習(xí)方法和科研能力。在課堂中,通過開展課堂即興問答和搶答,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性;通過步步設(shè)疑,引導(dǎo)學(xué)生進行科學(xué)思維和探索,激發(fā)他們強烈的求知欲。特別是每次課一份的Test andThinking,更是讓學(xué)生興趣盎然。細胞生物學(xué)是以實驗研究為主的學(xué)科,王老師在課堂中非常注重實驗研究思路的訓(xùn)練和實驗分析方法的培養(yǎng),對每個重大的科學(xué)結(jié)論都啟發(fā)學(xué)生想出實驗設(shè)計方案和分析方法。實驗課除了部分是驗證性實驗外,還開設(shè)了自由選題的設(shè)計性全開放式實驗,從選題、文獻資料的查尋、實驗方案的設(shè)計到實驗材料的準(zhǔn)備、實驗過程的完成都是由學(xué)生獨立完成。這樣學(xué)生在掌握基本實驗方法和技能的基礎(chǔ)上,還培養(yǎng)了其科學(xué)思維和科研創(chuàng)新能力。另外,開展多種形式的第二課堂活動,如“讀書報告活動”,不僅使學(xué)生能夠深入學(xué)習(xí)某個知識領(lǐng)域,擴大知識面,而且培養(yǎng)了學(xué)生查找文獻資料、科技寫作、報告組織等科學(xué)能力,對學(xué)生自學(xué)能力也有很大的促進作用。
雙語教學(xué):進行雙語教學(xué),提高學(xué)生的專業(yè)英語水平王老師實施的雙語教學(xué)也是非常成功的,以母語教學(xué)為主線,英語教學(xué)貫穿于其中。通過以插圖注解、大標(biāo)題、小標(biāo)題以英文板書、英語口語表達專業(yè)名詞等多種形式向?qū)W生教授專業(yè)英語詞語,Test and Thinking、章節(jié)總結(jié)和適當(dāng)?shù)挠⑽恼浹a充則是對英語能力的強化和提高。從學(xué)生的課堂回答及讀書報告活動可看出,他們對王老師的雙語教學(xué)是非常感興趣的,而且專業(yè)英語水平提高得很快。本人原來的英語基礎(chǔ)是很差的,通過一學(xué)期雙語教學(xué)氛圍的熏陶,自感專業(yè)英語水平也有較大的提高。
教學(xué)風(fēng)格:為人師表,教書育人為人師表,教書育人是社會賦予教師的基本職責(zé)??勺龅较裢趵蠋熌菢邮軐W(xué)生尊敬和佩服是不容易的。首先,王老師樂觀向上、嚴謹治學(xué)、學(xué)識淵博的人格力量就已深深的吸引了廣大師生,他充滿科學(xué)性和趣味性的課堂講授更是讓學(xué)生舍不得隨便缺半節(jié)課,他那風(fēng)趣幽默的講解常贏得學(xué)生熱烈的掌聲。王老師上課總會先學(xué)生到教室而后學(xué)生離開教室的,不管學(xué)生來得多早,都沒有學(xué)生等教師的現(xiàn)象。開展組織“讀書活動”是一項工作量非常大的工作,從動員到一一聽取學(xué)生作報告,到為學(xué)生制作錄象光盤,每一環(huán)節(jié)王老師都能做到親力親為、至善至美。他不但為學(xué)生創(chuàng)造了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境,同時也為學(xué)生樹立了一個嚴謹治學(xué)和樂于奉獻的良好形象?!皩W(xué)會做人”是王老師對學(xué)生的基本要求,他善于把細胞生物學(xué)中蘊藏的豐富的人生哲理寓于教學(xué)之中,結(jié)合課程內(nèi)容不失時機的教育學(xué)生要有“愛心、事業(yè)心”,要“講誠信,尊重自然規(guī)律”。
興趣是學(xué)習(xí)最好的老師,但是現(xiàn)在單一的教學(xué)方式往往使學(xué)生處于被動地位。因此,改變學(xué)生的學(xué)習(xí)地位,配合多元化的教學(xué)方式來調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性成為亟待解決的問題。
1.1變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)
中國當(dāng)前的教育模式幾乎仍是填鴨式教學(xué),而實驗課的教授更是老師講解為主,學(xué)生完全處于被動地位。許多學(xué)生在細胞生物學(xué)實驗過程中不知前因后果,只是草率結(jié)束實驗,課后將實驗內(nèi)容拋之腦后,一無所知。為調(diào)動學(xué)生的主觀能動性,在實驗開始前,只是簡單介紹相關(guān)的知識,提出實驗?zāi)繕?biāo)。然后由學(xué)生在課下預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容,查找資料,熟悉每一個實驗步驟的原理、所需試劑的作用及配備方法,做好充足的準(zhǔn)備工作。在細胞生物學(xué)實驗結(jié)束后,分組討論在實驗過程中出現(xiàn)的問題,及對結(jié)果的多樣性進行分析,鼓勵大家暢所欲言,探討該次實驗內(nèi)容能夠用于解決哪些實際的問題。最后,要求學(xué)生認真整理出一份實驗報告。在整個實驗過程中,老師只起到引導(dǎo)、鼓勵及評價的作用,而使學(xué)生處于主動地位。突然之間的角色轉(zhuǎn)變使很多同學(xué)學(xué)習(xí)起來有些吃力,但是堅持一學(xué)期下來,發(fā)現(xiàn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力明顯提高,這正是“授之以魚,不如授之以漁”。
1.2變傳統(tǒng)教學(xué)為多元化教學(xué)
現(xiàn)在一些高校的細胞生物學(xué)實驗課教學(xué)方式仍為傳統(tǒng)的板書講解,這種教學(xué)方式早已不符合時代的發(fā)展。為使學(xué)生更直觀生動的了解實驗過程,將實驗過程制作成錄像,上課前通過多媒體播放教學(xué)示范錄像。例如,對于原代培養(yǎng)細胞實驗,前期的準(zhǔn)備工作繁瑣,耗時長,不可能每個同學(xué)都參與,這時通過播放教學(xué)示范錄像,使學(xué)生深刻了解整個實驗的來龍去脈。另外,在實驗課上由“老師講”變?yōu)椤皩W(xué)生講”。課前要求學(xué)生預(yù)習(xí)實驗?zāi)康摹⒃砑白⒁馐马椀?,上課時隨機挑選學(xué)生為大家講解,其他同學(xué)對講解的內(nèi)容進行補充和糾正。在顯微鏡的使用實驗課中,將學(xué)生分為2~3人的小組,小組中的每位同學(xué)分別操作顯微鏡,其他同學(xué)在旁觀看,指出這位同學(xué)在操作過程中存在的問題,進而加深學(xué)生對顯微鏡使用方法及注意事項的印象。
2考核方法的改革
隨著對實驗課的重視程度提高,細胞生物學(xué)實驗課成績在總成績中所占比例也相應(yīng)增加。實驗課的考核不再只依靠實驗報告,而在于對學(xué)生實驗原理的掌握及實驗操作能力的評價。通過課前提問形式,了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并給予一定評分。在實驗課結(jié)束時,隨機抽取部分學(xué)生,考核其對該次實驗中關(guān)鍵技術(shù)的掌握,如顯微鏡、離心機、天平等儀器的正確使用及臨時裝片的制備,并敘述在操作過程中的注意事項等,從而對學(xué)生的操作技能進行測試。另外,在批改實驗報告時,主要依據(jù)學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)的分析及總結(jié)程度給予評分,強化學(xué)生的分析思考能力。
3結(jié)語
[關(guān)鍵詞] 細胞生物學(xué);研究性教學(xué);探索與實踐
[中圖分類號] G424.1 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 1005-4634(2013)06-0065-03
0 引言
21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì),細胞生物學(xué)是生命科學(xué)的重要基礎(chǔ)學(xué)科,具有較強的理論性和實驗性[1],同時也是近年來發(fā)展迅速的前沿學(xué)科。綜觀2012、2013年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎不難看出,這些對生命科學(xué)有重大推動作用的杰出成就都是細胞生物學(xué)研究的領(lǐng)域。因此,深入探究細胞這個生命活動基本單位對于理解生命活動的基本規(guī)律、探究生命科學(xué)領(lǐng)域的基本問題、解決醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重大問題有重要的意義。但在傳統(tǒng)的教學(xué)中,往往采用“灌輸”式教學(xué),使學(xué)生處于非常被動的地位,這種接受型的教學(xué)方式忽視了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主探究能力的培養(yǎng),抑制了學(xué)生的研究興趣與創(chuàng)造性,與21世紀(jì)日益加劇的國際競爭對創(chuàng)新人才的強烈需求形成尖銳矛盾。因此,發(fā)展新的教學(xué)模式迫在眉睫。研究性教學(xué)模式要求教學(xué)過程中要充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)作用,學(xué)生在教師指導(dǎo)下,通過以“自主、合作、探究”為特征的學(xué)習(xí)方式較好達到課程教學(xué)目標(biāo)。本文從研究性教學(xué)模式的角度對細胞生物學(xué)理論教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實驗教學(xué)的優(yōu)化改革提出了幾點思考。
1 在理論教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的研究性思維
1.1 調(diào)整和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
《細胞生物學(xué)》是高等院校生物學(xué)各專業(yè)開設(shè)的一門必修課,其內(nèi)容迎合了不同層次學(xué)習(xí)者和研究者的需求。要在理論教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的研究性思維,則不能拘泥于教材的內(nèi)容及其編排,需要調(diào)整和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,為學(xué)生形成研究性思維習(xí)慣做好鋪墊?;诖?,可以根據(jù)理論知識的難易程度、學(xué)生的知識儲備和接受新知的能力、《細胞生物學(xué)》課程教學(xué)大綱、學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀等對課程內(nèi)容做適當(dāng)?shù)膭h減、增添和整合,調(diào)整和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。
1)刪減。刪減學(xué)生已經(jīng)耳熟能詳?shù)膬?nèi)容。學(xué)生在長期的知識儲備和經(jīng)驗積累過程中已經(jīng)習(xí)得的基礎(chǔ)知識,應(yīng)在課堂上避免贅述。例如,關(guān)于“細胞是生命活動的基本單位” 這一概念,其涵義學(xué)生從中學(xué)就已經(jīng)有所了解,可引導(dǎo)學(xué)生從生命活動的不同方面舉例來證明這一結(jié)論,并與最近的研究進展相聯(lián)系,培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)知識的能力并激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。
刪減某些學(xué)科交叉內(nèi)容。由于細胞生物學(xué)是生命科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科,與生物化學(xué)、分子生物學(xué)、微生物學(xué)等學(xué)科有著深刻的相互滲透與結(jié)合,很多理論知識在不同學(xué)科中重復(fù)出現(xiàn),因此應(yīng)做適當(dāng)?shù)膭h減,化重復(fù)理論為知識遷移。例如,學(xué)生已經(jīng)在生物化學(xué)中對線粒體的氧化磷酸化有了系統(tǒng)的認識,在本課程可以著重從氧化磷酸化的分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及其細胞生物學(xué)定位來理解其作用機制,從而在細胞這一層次上對這個過程有全面理解并形成結(jié)構(gòu)決定功能的生物學(xué)思想。
刪減識記類課程內(nèi)容。研究性學(xué)習(xí)的目的不僅在于知道是什么,而且在于明白為什么和怎么做,以提高解決問題的能力。把識記類理論知識放至課前或課后,在課堂上注重方法習(xí)得不失為好的舉措。例如,細胞是一個復(fù)雜的信號網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的途徑和細胞對信號的整合與控制應(yīng)是課堂上探討的重點,而細胞通訊、信號分子、受體等基本概念應(yīng)由學(xué)生自主習(xí)得。除此之外,關(guān)于細胞生物學(xué)研究方法的內(nèi)容可以移接至實驗教學(xué)中。
2)增添。注入研究方法,滲透研究性思維。在《細胞生物學(xué)》中,對生命現(xiàn)象探究的內(nèi)容雖有不少涉及,但很少展示具體的研究思路,因此要求教師要擁有豐富的教學(xué)資源和素材,適時在課堂教學(xué)中滲透科學(xué)研究方法。
引入科研成果,把握學(xué)科前沿。教師需要時刻關(guān)注國內(nèi)外的科學(xué)研究動態(tài)和成果,擷取精華介紹給學(xué)生[2],拓寬學(xué)生視野;教師應(yīng)提煉學(xué)術(shù)會議上各專家的新理念、新思路,以活躍學(xué)生的思維,便于研究性學(xué)習(xí),推陳出新;學(xué)生也要利用書籍、期刊、網(wǎng)絡(luò)、電視等多種途徑豐富見聞,在合作和交流中兼收并蓄,思維碰撞。
適時插入科學(xué)家的故事。必要時,以科學(xué)家艱辛的探索事跡進行科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神教育,適時引入科學(xué)家的逸聞趣事,以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
3)整合。細胞是生命活動的基本單位,“一切生命的關(guān)鍵問題都要到細胞中去尋找”。為了系統(tǒng)而深刻地理解生命的本質(zhì),必須避免片段化教學(xué),應(yīng)對教學(xué)內(nèi)容適當(dāng)整合,以符合學(xué)生的認知規(guī)律。
知識點間的整合。例如,錨定連接需要細胞骨架系統(tǒng)的參與,因此可把錨定連接的相關(guān)內(nèi)容安排在細胞骨架后,以便新舊知識的聯(lián)接。
調(diào)整課程內(nèi)容的順序。細胞生物學(xué)的研究重點已不再限于細胞的結(jié)構(gòu)與功能方面,而是明顯轉(zhuǎn)向細胞重大生命活動及其分子機制的探秘,因此建議將細胞的結(jié)構(gòu)與功能等章節(jié)內(nèi)容整合、將細胞重大生命活動及其分子機制等章節(jié)內(nèi)容整合,掌握前者是揭示后者的基礎(chǔ)。
1.2 改變教學(xué)方法,改進評價體系
在研究性教學(xué)中強調(diào),學(xué)生是教學(xué)過程的主體,學(xué)生要在研究中學(xué)習(xí)和成長,發(fā)展學(xué)習(xí)主動性和養(yǎng)成獨立思考的習(xí)慣;教師則在整個教學(xué)過程中起組織者、指導(dǎo)者、幫助者和促進者的作用[3]。在教學(xué)方法上,建議采用問題教學(xué)方式,在確定了研究課題的前提下,通過創(chuàng)設(shè)問題情境,引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑,并恰當(dāng)引入科研成果。
1)建立激勵機制,確定研究課題。采用研究性教學(xué)模式會增加學(xué)生的課前準(zhǔn)備負擔(dān),對于每個學(xué)期要上近10門課程的學(xué)生來說,如何激勵學(xué)生主動學(xué)習(xí)是非常重要的。學(xué)生的積極參與僅僅靠老師語言上的激勵是不夠的,必須建立相應(yīng)的激勵機制,比如可在教學(xué)質(zhì)量的評價體系中加入“課堂發(fā)言”這一項,并在最終成績考核中占一定的比例,如可設(shè)定課堂發(fā)言∶實驗成績∶理論成績=3∶3∶4,課堂發(fā)言由教師當(dāng)場打分,整個學(xué)期成績累計,取其平均值。
研究性教學(xué)模式并不在于形式上以學(xué)生為主,而在于學(xué)生在實質(zhì)上的主體地位。因此,在教學(xué)方式上,既可以采用老師提問、學(xué)生討論的方式,也可以采用教師講授、學(xué)生隨時質(zhì)疑的方式。在第一種方式中,老師需要精心組織并向?qū)W生提供研究課題,鼓勵學(xué)生主動參與,由于學(xué)生準(zhǔn)備的是否充分直接決定了其在課堂上的參與度和思維的拓展度,因此在確定研究課題后,要留給學(xué)生一定的時間準(zhǔn)備相關(guān)材料。同時,為避免要探究的問題因龐雜而止于膚淺,可將研究課題分成若干子課題。在實踐中,將學(xué)生分成小組(每組3~5人),問題到組,每小組負責(zé)闡述1~2個子課題。這樣既保證了學(xué)生探究問題有一定的深度,又有效地激發(fā)了他們的參與熱情。
在確定課題及課堂討論中要注意掌握研究課題的廣度與深度。為達到既使學(xué)生掌握理論知識又能訓(xùn)練其思維的目的,在確定研究課題時,應(yīng)注意課題的廣度,不能任意發(fā)散、偏離重點;同時,也要考慮到課題的深度,難度適中,有效激發(fā)學(xué)生的興趣。例如,在《細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)》課題中,要求學(xué)生理解并掌握細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要途徑、細胞對信號的整合和控制,教學(xué)活動應(yīng)圍繞這兩方面展開,在掌握基本的幾條途徑的基礎(chǔ)上,再進行歸納,繪制網(wǎng)絡(luò)圖,找出其交叉點,從而理解其整合性。同時可通過查閱文獻進行知識的擴展,了解近年來這些基本的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的新進展。
2)創(chuàng)設(shè)問題情境,引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑。在研究性教學(xué)中,師生應(yīng)是平等的探索者的關(guān)系,教學(xué)過程就是解決問題的過程,因此應(yīng)以問題研究[4]為主線,教師要善于提出啟發(fā)性、針對性的問題[2],問題的設(shè)置要有層次感,遵循學(xué)生的認識規(guī)律。開場問題要設(shè)計巧妙,順利促使學(xué)生進入學(xué)習(xí)情境;教學(xué)過程中,教師要做好學(xué)生活動的組織者、幫助者和促進者,指導(dǎo)和總結(jié)提升到位;對于抽象復(fù)雜的機制需要結(jié)合多媒體等手段,化繁為簡;探討完理論知識后,要引導(dǎo)學(xué)生思考和分析與生產(chǎn)生活緊密相關(guān)的問題,學(xué)以致用。學(xué)生可以采用獨立思考、小組討論等多種形式的學(xué)習(xí)方法多角度調(diào)動思維,也可以在解決問題的同時提出有研究價值的新問題,進行課堂外的延伸,拓展思維的深度。例如,在《細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)》課題中,教師可借此課題引導(dǎo)學(xué)生掌握相關(guān)前沿。如教師可提出:生物對光的響應(yīng)是通過其受體來完成的,目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾種光的受體,分別是什么?UV-B的受體是什么?受體如何傳遞這一信號?細胞對這一信號產(chǎn)生什么樣的響應(yīng)?當(dāng)諸如小麥等植物接受UV-B后,會產(chǎn)生哪些響應(yīng)?這樣學(xué)生就會通過閱讀文獻掌握這一領(lǐng)域的最新發(fā)現(xiàn),了解UVR8這一剛剛發(fā)現(xiàn)的紫外線的受體,通過了解其機理,聯(lián)系實際,就可以自然而然地提出:可以通過人為增強紫外線輻射來刺激植物產(chǎn)生更多的類黃酮,從而提高某些植物尤其是藥用植物的保健作用。這樣,理論就和實踐很好地結(jié)合到了一起。
3)恰當(dāng)?shù)匾肟蒲谐晒<毎飳W(xué)是一門迅猛發(fā)展的學(xué)科,尤其是分子生物學(xué)的概念與方法的引入,將其迅速推向分子細胞生物學(xué)水平。細胞生物學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和成果如何,教師可以在課堂上適時介紹給學(xué)生,尤其是重點闡述研究方法、實施步驟等內(nèi)容,對學(xué)生進行科研方法與思路的指導(dǎo)。例如,在《細胞分化與基因表達調(diào)控》這一章節(jié)中,可以引入2012年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎獲得者日本京都大學(xué)教授山中伸彌和英國的約翰戈登將細胞核重新編程的成果(即將成年體細胞重新誘導(dǎo)回早期干細胞狀態(tài),以用于形成各種類型的細胞,這一技術(shù)的實現(xiàn)免除了使用人體胚胎提取干細胞的倫理道德制約,將能避免異體移植產(chǎn)生的排異反應(yīng),為某些嚴重疾病的治療提供了契機)。領(lǐng)域的杰出成果能夠?qū)ΜF(xiàn)有課本知識進行補充,學(xué)生也可以通過專題文獻查閱報告的形式交流科學(xué)界的新理念、新發(fā)現(xiàn)。
2 在實驗教學(xué)中鍛煉學(xué)生的科研技能
實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生技能的重要途徑,也是學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的具體體現(xiàn)。通過一系列實驗技能的學(xué)習(xí)和實踐操作,學(xué)生將對所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識有更深刻更直觀的理解,同時還可了解有關(guān)細胞生物學(xué)和細胞工程領(lǐng)域常用的研究手段和方法,為進一步深造和獨立開展科研工作奠定基礎(chǔ)。
2.1 合理安排實驗教學(xué)進程
實驗課的進程應(yīng)該與理論課的進程相輔相成,教學(xué)建立在科研基礎(chǔ)上,科研促進教學(xué)的提高。
2.2 改建實驗課
1)通過驗證性實驗培養(yǎng)學(xué)生基本的實驗技能。通過細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的觀察,學(xué)生可以掌握相差顯微鏡、偏光顯微鏡、暗視野顯微鏡、熒光顯微鏡等各類顯微鏡的結(jié)構(gòu)、原理及其操作;通過對細胞組分的分離及觀察,學(xué)生可以學(xué)會分離、純化、活體染色等技術(shù)。在實驗前,學(xué)生應(yīng)該通過實驗指導(dǎo)、網(wǎng)絡(luò)等了解相關(guān)儀器設(shè)備,并了解其原理及操作,指導(dǎo)教師對所出現(xiàn)的問題進行指導(dǎo),規(guī)范操作。
2)通過設(shè)計性和綜合性實驗培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力。設(shè)計性實驗、綜合性實驗要求學(xué)生以本課程的相關(guān)理論知識為基礎(chǔ),在具備一定的實驗操作技能的前提下,通過查閱資料等富有創(chuàng)造力地獨立完成實驗設(shè)計,創(chuàng)新實驗方案,這對學(xué)生的素質(zhì)要求較高,因此也是培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題能力的良好手段。設(shè)計性和綜合性實驗的題目可以結(jié)合教師的科研項目擬定,從而不僅將教學(xué)與科研融為一體,而且可以集結(jié)眾多人的智慧,推進教師的科研進程。
2.3 撰寫實驗報告和科研論文
實驗報告具有情報交流、保留資料的作用,學(xué)生在撰寫驗證性實驗的報告時要如實地把實驗的全過程和實驗結(jié)果記錄下來,對結(jié)果進行分析討論時要加入自己的理解,拓展科研思維,也可以寫出實驗中遇到的問題、解決的方法、誤差分析,并提出改進意見。
對于設(shè)計性和綜合性的實驗,撰寫科研論文是學(xué)生展示科研能力、提高科研水平的重要手段,是需具備的基本功之一。
3 教學(xué)改革效果
目前所使用的理論課教材為翟中和院士等主編的《細胞生物學(xué)》(第三版),本著研究性教學(xué)的理念,首先對部分章節(jié)如“細胞的能量轉(zhuǎn)換——線粒體和葉綠體”嘗試采用了研究性教學(xué)模式,學(xué)生利用課外時間積極查閱資料,認真思考,充分準(zhǔn)備;課堂上以小組為單位首先提出自己的問題,然后講解,各小組討論、提問,最后總結(jié)。通過這樣的方式,不僅學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情高漲,對知識的理解更為透徹,更重要的是,學(xué)生能發(fā)現(xiàn)問題并知道如何解決問題。接下來,又把一些問題留給學(xué)生,如在細胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中,G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號通路廣泛參與生命活動的諸多方面,而且該領(lǐng)域是一個正在迅速發(fā)展的領(lǐng)域,不斷有新的發(fā)現(xiàn)。所以鼓勵學(xué)生充分利用高校的期刊數(shù)據(jù)庫獲取相關(guān)研究進展,課堂上小組交流討論,通過這樣的方式學(xué)生獲取了大量的信息,對該領(lǐng)域的前沿動態(tài)也有了一定的了解,極大地激發(fā)了學(xué)生的科研熱情。在實驗教學(xué)方面,將細胞生物學(xué)實驗進行了課堂外的延伸,與大學(xué)生創(chuàng)新實驗相結(jié)合,鼓勵學(xué)生利用細胞生物學(xué)的知識去解決或探究某一問題,目前已有部分成果被國內(nèi)重要的核心期刊所接受。研究性教學(xué)的采用,使細胞生物學(xué)教學(xué)質(zhì)量有了顯著提高。學(xué)生不僅在課前養(yǎng)成了獨立思考的習(xí)慣,提高了自主學(xué)習(xí)能力,而且能在課堂上廣泛參與討論,交流思想,合作學(xué)習(xí);學(xué)生對細胞生物學(xué)的理論知識和實驗技能掌握得較為扎實,對細胞生物學(xué)的科學(xué)前沿有較敏銳的把握,利用細胞生物學(xué)基礎(chǔ)知識、基本技能開展相關(guān)領(lǐng)域研究的能力得到了提高??傊芯啃越虒W(xué)模式從根本上發(fā)展了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性,為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、發(fā)展學(xué)生的科研思維能力提供了條件。教師應(yīng)積極開展研究性教學(xué)的嘗試與探討,培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。
參考文獻
[1]翟中和,王喜忠,丁明孝.細胞生物學(xué)(第4 版)[M].北京:高等教育出版社,2011.
[2]盧曉梅,楊艷燕,居超明.生物學(xué)研究性教學(xué)的探索與實踐 [J]. 生物學(xué)雜志,2005,(3):47-49.