细胞生物学的发展范文
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篇1
视网膜母细胞瘤( retinoblastoma,RB)是婴幼儿最常见的一种眼内恶性肿瘤, 不仅严重影响患儿的视力,更危及生命。随着生物学技术的迅猛发展,RB的生物学研究已取得一些突破,探讨RB的发病机制对抑制肿瘤的生长和转移,提高患儿的生存率,具有重要的临床意义。现将视网膜母细胞瘤发病机制的研究进展综述如下。
【关键词】 视网膜母细胞瘤;基因突变;p53;鼠双微粒体2;Rb蛋白
Abstract Retinoblastoma is a common pediatric eye malignant tumor, it not only seriously affects childrens eyesight, but also endangers their lives. With the rapid development of biological technology, some breakthroughs have been made in retinoblastoma biological research. It has an important clinical significance to explore the pathogenesis of retinoblastoma in order to inhibit tumor growth and metastasis and improve the survival rate of children. Now the pathogenesis of retinoblastoma research is summarized.
KEYWORDS: retinoblastoma; mutation; p53; MDM2; pRb
0 引言
视网膜母细胞瘤(retinoblastoma,RB)是发生于婴幼儿时期最为常见的眼内恶性肿瘤[1],出现首个体征的平均年龄为生后7mo(双侧发病病例)和24mo(单侧发病病例)[2],严重危害着患儿的视力和生命,已经受到医学界的广泛关注。我国每年新病例约有1000人,占全世界每年新病例的20%。其中30%~40%的病例属于遗传型,符合常染色体不完全显性遗传,外显率约90%;60%~70%的病例属于非遗传型。遗传型是由生殖细胞突变引起,变异存在于每一个体细胞中;非遗传型,基因突变仅发生在视网膜细胞。因此,遗传型RB通常为双侧、或单眼多发性;非遗传型则以单侧、散发型多见。
RB是人类特有的一种视网膜肿瘤,对其成因学者们提出了许多假说:1971年,Knudson[3]的二次突变假说认为RB需要经历某个基因的两次突变才能发生;Benedict等[4]在1983年提出类似Knudson的假说;同年Cavenee证实了两个等位基因的失活致RB发生,该基因位于13q14位点,编码pRb蛋白,靠近脂酶D的编码区,命名为Rb1基因。pRb在细胞的增殖和分化中起重要作用,决定细胞是否进入S期[5]。Rb1基因启动子包含多个转录因子的结合位点(RBF1, Sp1, ATF和E2F)[6],遗传型Rb在这些位点上发生突变,造成转录调节因子无法结合,降低了转录活性[7],导致细胞内pRb功能低下或缺失,细胞的正常周期被打破,表现出细胞快速生长形成肿瘤。
1 RB基因突变
1970年代,Knudson[3]首次提出视网膜母细胞瘤发生的“二次突变学说”,即一个正常的视网膜母细胞瘤变成肿瘤细胞需发生2次突变。随机发生的2次突变可使RB基因中正常的等位基因失活。当两个等位基因均发生突变,由体细胞的杂合子型变成了纯合子状态,细胞将失去正常RB蛋白功能,细胞分化失去控制,从而形成肿瘤。1980年代,对RB基因的位置和作用方式有了基本了解。多位学者对RB肿瘤细胞内RB基因及产物进行详细分析[8,9]:(1)在DNA分子水平,大约15%~30%的RB肿瘤显示RB基因结构异常,主要限于显示大的缺失、易位、重组以及影响限制性酶切位点的点突变;(2)在mDNA表达水平,更多的RB肿瘤表现出低于正常胎儿视网膜或分子量大小异常。RB的mDNA异常被认为是由于不同的RB基因点突变对mDNA稳定性转录及剪接影响所致;(3)在蛋白质水平,绝大多数RB或缺失RB蛋白或仅表达少量的或分子量异常的RB蛋白。RB基因突变的类型:(1)大片段缺失[811]:即大片段(全部或部分)RB基因缺失,缺失断裂点可出现于整个RB基因范围内(外显子13~17区域内);(2)在基因编码序列中缺失或插入几个碱基,引起阅读框架移位[1214]。(3)点突变:按其性质可分为2类:错义突变和无能突变。据文献统计,遗传型患者中,仅25%有阳性家族史,多数RB患者为新发生的生殖细胞突变。这说明RB发病过程除了基因突变外可能有其他机制的参与。
2 癌基因、抑癌基因论
近年来,对RB中一些癌基因和抗癌基因的研究开始引起人们的重视。越来越多的研究表明,视网膜母细胞瘤的发生、发展是一个复杂的过程,有多个癌基因和抑癌基因的异常改变,其中MDM2基因的扩增或过表达及p53基因突变有着举足轻重的作用。我们着重对P53及与其可能相关的癌基因MDM2做一综述。p53为一公认的抗癌基因,50%以上的肿瘤组织中可检测到它的突变。肿瘤抑制基因p53位于人类17号染色体短臂17P13.1上,其编码产物位于细胞核,是一种分子量约为53KD的含磷蛋白,可分为野生型和突变型两种。正常细胞所产生的P53蛋白(野生型)很少,而且在细胞中易水解,半衰期为20min左右,用常规免疫组化方法难以检出[15]。突变型p53基因由野生型突变产生,失去抑癌基因活性,可导致正常细胞恶性转化、肿瘤发生[1618]。因其多积聚在细胞核内,稳定性增加,半衰期延长,故可通过免疫组织化学染色检测[17]。在正常细胞中,p53信号通路主要调节细胞损伤后反应(修复或凋亡)[19]。研究发现[2023],RB组织中有高水平的突变型p53基因蛋白表达,提示p53基因突变与RB发生关系密切。p53基因突变与P53蛋白过度表达间的高度一致性己经被证实[24]。
MDM2是一种癌基因,其主要的功能是与野生型或突变型P53蛋白的相互作用[25]。野生型p53基因诱导MDM2转录增强,致使MDM2蛋白水平升高;反过来,MDM2蛋白与P53结合形成复合物,促使P53蛋白降解,抑制其功能的发挥,二者构成了负反馈调节环。通过这种调节,二者在细胞内能处于平衡状态,这即利于DNA损伤后的修复,同时又防止修复后细胞生长受阻[26]。研究表明:MDM2P53负反馈调节环异常可导致细胞中抑癌基因p53功能失活,与多种肿瘤的发生发展密切相关[27] 。MDM2(鼠双微粒体2)癌基因定位于12q13 14,多项实验证实了该基因能使体外细胞发生转化并具有动物成瘤性[28,29]。
MDM2还可通过P53非依赖性方式在肿瘤的发生、发展中起作用。最近新的研究表明MDM2和P53的调节通路有新的酶化途径参与[30],这表明两者之间的作用不是单一途径。
3 其他观点
Rb基因编码的Rb蛋白(pRb)是一种具有广泛生物学意义的转录调节因子,为具有DNA结合能力的核磷酸化蛋白,主要参与细胞周期的调节,对细胞生长起负调控作用,它是调节细胞增殖信号通路的中心成分。近期研究认为,pRb与RB的发生密切相关。
pRb作用于肿瘤的发生、发展可能是通过两种机制:(1)细胞周期调控作用,pRb及其相关蛋白是决定细胞分裂增殖还是休止、分化的重要分子[31]。pRb的功能受磷酸化状态影响,pRb以非磷酸化的活性形式与转录因子E2F结合而抑制其活性,阻止细胞从G1期进入S期[32],抑制细胞增殖,而pRb的磷酸化可使其失活。(2)诱导细胞凋亡,通过p53依赖和p53非依赖的细胞凋亡途径,诱导细胞凋亡[33]。有研究表明[3436]:pRb功能异常导致中心体和非整倍体的扩增。这就意味着pRb与中心体扩增和染色体稳定性有关。最近研究发现:肿瘤的发生开始于干细胞的表观遗传变异,这就意味着基因表达的后天性缺失(非突变性的)比突变更常见。所以就有人提出质疑“二次基因突变论”的合理性。
4 展望
众所周知,肿瘤的发生和发展是一个复杂的过程,有很多影响因素,包括癌基因的激活、抗癌基因的失活、凋亡机制的异常及其他因子的改变。肿瘤细胞既是分化紊乱的产物又是增殖失控的产物。视网膜母细胞瘤亦是如此。目前的研究还没有对RB的发病机制做出较权威的结论,但其分子生物学研究取得了一定进展,我们了解到RB的发生不仅是基因突变那么简单,可能有抑癌基因、癌基因、抗凋亡因子的参与,我们已了解了相当一部分,以后要继续完善研究它们之间的内在关系及相互影响,找出RB发病的主要机制。从分子水平重新认识RB的发生、发展规律,具有明显的理论价值与广泛的应用前景,能为以后基因治疗RB提供科学依据。
参考文献
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篇2
关键词 水产养殖专业 细胞生物学 双语教学
中图分类号:G642文献标志码:A
Bilingual Teaching Practice of Cell Biology for Department of Aquaculture
TAN Fengxia
(School of Animal Science, Yangtze University, Jinzhou, Hubei 434025)
AbstractCell biology, a basic life science and a very rapid development of the subject, the bilingual teaching had been established in lots of universities. According to the characteristics of the specialty of aquaculture, the teaching material, teaching content, teaching method had been discussed and practiced in department of Aquaculture in Yangtze University.
Key wordsaquaculture; cell biology; bilingual teaching
所谓“双语教学”,是指对高等学校的部分课程采用国外具有代表性和先进性的原版教材,并采用英语授课的一种教学方式。《细胞生物学》作为日新月异的生命学科的一门基础学科,其双语教学已在各大高校中展开。《细胞生物学》作为长江大学动物科学学院水产养殖专业的一门选修课开设,其从2008年开始立项进行了其双语教学的探讨与实践。针对水产养殖专业和本专业学生的外语情况,本文就双语教学环节中遇到的几个基本问题,进行了认真分析,并提出初步的解决办法并探讨了实践过程中取得的相应效果。
1 选好《细胞生物学》双语教学的教材
教材的选择在双语教学中具有较大作用。苏秦等①的调查结果认为高校学生对采用原版教材还是非常欢迎的,普遍认为原版教材内容好,较有用。但是针对本专业学生的专业外语水平以及对生命科学的掌握,选择原汁原味的英语教材,学生普遍反应看不太懂。因此,针对学生的特点,在本专业学生中开展双语教学,不能好高骛远,一味追求双语教学形式,而不顾教学效果。如作者在开展细胞生物学双语教学时选用了英文原版教材《Cell and Molecular Biology》(影印版2002高教出版社)和《Cell Biology 细胞生物学(双语教材)》(2007,复旦大学出版社)作为参考,前者几乎覆盖了学生所必须掌握的细胞生物学的全部基础知识,图文并茂,后者可以让学生进行中英文对照学习。在此教材以及相关的细胞生物学网站的基础了,作者针对本专业特点自编了《细胞生物学》双语教学讲义,讲义针对每章内容只介绍主要的知识点,让学生能够轻松了解细胞生物学的基础知识和发展趋势。
2 精选教学内容
目前,大多高校《细胞生物学》理论教学中,就其内容而言有两个问题比较突出:一是课时少,内容多;二是教学内容与很多学科的内容互相联系,互相渗透、涉及到组织胚胎学、生理学、生物化学、病理学、免疫学、遗传学、分子生物学等。②本专业《细胞生物学》只有32个学时,且采用双语教学,所以教学内容的取舍,教学方案的制定就显得尤为重要。
针对这些问题,我们在教学内容的选择上,把握了几个原则:一是侧重细胞生物学的基础知识的介绍,这是了解细胞生物学学科的基础,比如细胞的基础知识、细胞膜及细胞表面,细胞器及信号传导等知识;二是淡化与其他学科的重复的内容,如蛋白质的生物合成是生物化学中的重要内容,细胞的核酸等是分子生物学的重要内容,细胞的分裂等是遗传学的重要内容,因此在讲授这些章节时,我们侧重其与这些学科的差别进行介绍;三是侧重细胞生物学知识与水产专业的联系,着重介绍细胞生物学在水产养殖中的应用,密切联系实践,激发学生的学习兴趣。
3 使用《细胞生物学》英文专业词汇、术语进行课堂教学
专业课程的双语教学,不是专业英语课,后者主要是为了学习外语,而专业课程的双语教学是为了再学好课程的同时,掌握专业英语,拓宽专业视野,提高学习能力和研究能力,增强国际学术交流能力。③《细胞生物学》在本专业三年级学生中开设,学生的英语水平之间差别较大,且开设在学生的《专业英语》课程之前,因此要着重解决学生看不懂、听不懂、学起来很吃力的问题。针对这些问题,下大力气编写了适合学生的讲义,并在学生上课之前发给学生,把涉及到得专业词汇与术语进行相应的注释。在教学的各个环节上尽可能使用足够的外语,包括使用外文教材,教师用外文书写教学大纲、教案、幻灯片,以及教师用外语口语授课量达(50%)以(下转第69页)(上接第63页)上。另外,教师选取了《Cell》杂志上经典的细胞生物学方面的文献,让学生分组进行翻译讨论,让学生尽可能多地接触专业英语。但在实践过程中也出现了教师采用双语教学时,学生普遍认为授课的信息量较小,课后要花很多时间去消化,譬如专业词汇量大,生词太多,英文教材看起来吃力(看不懂),听不懂的问题,这也是今后努力改进的方向。
注释
①苏秦,杨鹏,张陵.双语教学实施效果的调查与分析[J].中国大学教学,2002(10):34-35.
篇3
关键词:细胞生物学、实验教学、创新能力培养
【中图分类号】G642
基金项目:国家基础科学人才培养基金项目(J1103507)
随着生命科学的不断进步,人们对细胞的研究不断深入。细胞生物学已成为当前各个高校生命科学相关专业的主干课程之一。细胞生物学作为一门实验科学,在本科教学中具有举足轻重的地位[1]。细胞生物学实验课程的开设,是以学生掌握基本实验技能和有关细胞生物学的研究方法为目的,并通过实验培养学生的创新能力和科研意识,从而达到提高学生综合科研素质的目的。
目前细胞生物学实验教学仍存在着一些不足与缺陷。诸如教学方法过于简单、教学内容不能体现最新研究成果、教学评价有待进一步科学化和规范化所导致的实验教学效果不佳和效率低等问题。这些都影响了学生创新能力的培养和科研素质的提高,不利于学生将来的综合发展。培养具有一流科研素质和创新能力的复合型人才, 是广大教育工作者面临的巨大挑战。在当前的学习中, 学生注重理论学习轻视实验学习思想还很严重;教师队伍中, 存在着重科研轻教学特别是基础实验教学的现象, 这在很大程度上忽视了对本科生动手能力和科研创新能力的培养。实验教学的水平和装备条件差异较大的问题依然存在。为提高细胞生物学实验教学质量, 全面培养学生的创新能力, 我们在细胞生物学实验教学过程中更加注重学生创新能力的培养环节,对实验教学进行了初步改革探索。
1 优化实验教学内容,体现时代性
(1)优化细胞生物学实验教材
作为一门独立开设的课程,细胞生物学实验课在于培养学生的实验动手能力、创新能力,提高学生的科研素养。随着教学改革的不断加快和教学设施的不断完善,陈旧的实验教学内容和单一乏味的验证性实验过程已不能满足现阶段的实验教学要求[2]。优化细胞生物学实验内容,体现本领域最新研究成果并增强实验教学的时代性,是目前一项重要的工作。首先要选取兄弟院校的优秀实验教材用书。我们学院选用的是有高等教育出版社和施普林格(Springer)出版社联合出版,李素文主编的《细胞生物学实验指导》。其次专业实验课教师可根据多年细胞生物学实验教学的经验和学院特色编写制作更合适的实验课教材及与之配套的课件。细胞生物学实验教学内容的选取一是应依据精炼、新颖、灵活的思路,二是要根据现有的实验基础条件,充分利用共享公共资源平台,增设开放性,研究性实验项目。让学生通过实验课教学能更好的巩固理论知识,用理论知识支撑实践教学。
(2)及时更新实验内容,完善培养模式
科技发展永不止步,细胞生物学领域的新概念、新信息、新理论也是层出不穷。细胞生物学实验教学要能及时跟踪国际上细胞生物学研究进展及热点并在实验内容上有所体现。通过对最新研究成果的评述,让学生结合已学习过的理论知识开启发散性思维。首先我们不断尝试结合细胞生物学的最新进展,在原有课程的基础上,增设研究型实验课题。比如开展了C2C12细胞的传代培养及活性检测实验,在此基础上我们选取了一些细胞炎性因子让学生自己设计实验去研究细胞的增值和迁移现象。另外还采取本科生导师制,由学生根据自己的兴趣自由选择细胞生物学方面的教师作为导师,进入到专业实验室结合导师的科研课题进行探究性实验。这些举措不仅让学生在极有限的时间内学到了基础性实验技术,而且在综合性实验阶段进一步促进了学生的三种能力培养(创新能力、实践动手能力和团队合作能力),极大地激发了学生对细胞生物学实验的兴趣。
2 建立以学生为主体的实验教学方法
(1)讨论启发式教学
诱发学生学习动机、激发其学习兴趣,对于细胞生物学实验教学至关重要。目前很多学校的实验教学方法依旧是采用“灌输式”方法教授学生,学生在教学过程中只是被动的、按部就班的进行实验,缺少主动思考的时间和空间。这种教学方法不仅禁锢了学生的创新思维,更加泯灭了学生对实验的兴趣。细胞生物学实验教学方法的好坏直接影响着教学目标的实现和教学内容的确立。我们利用有限的课时开展讨论启发式教学方法,并结合利用现代化教学手段,结合音频,视频等材料辅助教学,充分调动学生学习的积极性;基于细胞生物学教学实验室和科研实验室的设施条件,选取实验主题,实施开放式教学,让学生积极主动参与实验教学过程中,变被动为主动,充分建立以学生为主体的实验教学方法。在学生参与实验的过程中,对学生进行自由分组,每组4人左右,根据选中的课题,鼓励学生充分利用图书馆资源、数据库资源查找相关文献,最终提交实验项目小论文,并作为主角在课堂上进行讲解展示,同时回答老师和同学们的提问。通过这种讨论启发式的教学,极大拓展了学生的创新思维。
(2)现代化多媒体教学手段辅助
多媒体教学直观生动,有利于学生对知识的理解和掌握,激发学生的兴趣,提高教学效果。细胞生物学实验教学内容中,有不少具有一定的复杂性和抽象性,仅依靠传统的教学方法已经无法满足学生们的需要,多媒体技术的应用能将一些原本口述或板书困难的抽象概念具体、直观地显示出来,使学生对要学习的实验课有更加整体直观的印象。比如我们在进行细胞培养实验课的教学过程中,就安排参加教育实习的研究生按照实验流程进行相关的实验操作,同时用录像机记录下相关视频配上解说制作成视频文件,在做细胞培养实验前给同学们放映。让同学们通过观看录像,对实验的前期准备工作和实验过程中的要点难点进行学习,这样可以有效地提高学生的实验技能和成功率,并且同学们在观看的过程中还可以进一步巩固自己学过的理论知识,进而提出关于实验的疑惑之处。通过在实验教学过程中适当的运用多种教学手段,使学生对实验原理、实验过程、实验结果等理解的更加透彻,让学生能够充分发挥他们的想象力、创新性和主动性。
3 构建多层次实验成绩综合评定模式
(1)设置开放式实验
实验开放包括实验材料的开放,实验内容的开放和实验室的开放[3-4]。由于目前本校细胞生物学实验主要是面向大三本科生开设,他们在本学期的课程任务较重,时间有限。所以灵活开展一些开放性实验,充分利用他们的空余时间对培养他们的创新能力非常必要。比如我们在开展细胞核的荧光显微镜观察实验中,就设置了不同染色原理的荧光染料,让同学们自由选择,根据荧光染料的选择,自己动手设置荧光显微镜的激发滤光片,通过规范操作,得出结果并形成实验报告。这样,选择不同染料的同学得到的结果就不相同,避免了有些同学在写实验报告过程中的相互借鉴现象,同时在此过程中也激发了同学们的创新思维能力。
(2)实验报告更注重对结果的分析
生物学是一门实验科学,有实验就要允许失败。我们细胞生物学实验教学过程中并非要求所有学生一定要得到预设的实验结果。我们的实验课允许没有实验结果的实验报告上交,前提是学生要根据我们的实验步骤,回忆自己实验过程中的操作,找出实验失败的原因并进行分析。我们认为这样的实验报告,虽没有实验结果,但锻炼了学生的分析能力,同时在另一方面培养了创新能力。
(3)成绩评价多样化
细胞生物学实验课的成绩要体现出评价多样化。仅仅根据平时的实验报告已不能全面反映学生在实验课上的表现,更不能全面体现学生的创新能力和科学素养。我们的成绩评价是以平时的实验报告为基础,还包括平时考评(出勤率和课堂表现),操作性强的实验课的操作成绩,以及期末考试成绩。为考察学生分析解决问题的能力,我们在期末笔试中还加入了一定比例的实验设计题和综合性分析题。这些题目让学生更注重知识的综合应用,非常有利于学生综合素质的提高。通过多样化的成绩评定模式既提高了学生学习的主动性,夯实了基础实验知识,又促使学生更重视平时的实验操作训练,提高自己的实验技能和综合素质,从多方面培养其创新能力。
随着细胞生物学学科的迅猛发展,细胞生物学实验教学的改革探索必须跟上。细胞生物学实验教学的改革,能进一步提高学生的实验专业技能,增强其团队合作意识,同时培养学生的创新能力。
主要参考文献:
[1] 孙剑华,张红锋。2010. 基于学生发展的细胞生物学实验评价.实验室研究与探索, (3):127~129.
[2] 娄慧玲,郭滨,吴燕华,等。2011. 细胞生物学实验教学的探索与实践. 高校生物学教学研究(电子版),(1):44.
篇4
[关键词] 细胞生物学;研究性教学;探索与实践
[中图分类号] G424.1 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634(2013)06-0065-03
0 引言
21世纪是生命科学的世纪,细胞生物学是生命科学的重要基础学科,具有较强的理论性和实验性[1],同时也是近年来发展迅速的前沿学科。综观2012、2013年的诺贝尔生理学或医学奖不难看出,这些对生命科学有重大推动作用的杰出成就都是细胞生物学研究的领域。因此,深入探究细胞这个生命活动基本单位对于理解生命活动的基本规律、探究生命科学领域的基本问题、解决医学领域的重大问题有重要的意义。但在传统的教学中,往往采用“灌输”式教学,使学生处于非常被动的地位,这种接受型的教学方式忽视了学生自主学习、自主探究能力的培养,抑制了学生的研究兴趣与创造性,与21世纪日益加剧的国际竞争对创新人才的强烈需求形成尖锐矛盾。因此,发展新的教学模式迫在眉睫。研究性教学模式要求教学过程中要充分发挥学生的主体地位和教师的主导作用,学生在教师指导下,通过以“自主、合作、探究”为特征的学习方式较好达到课程教学目标。本文从研究性教学模式的角度对细胞生物学理论教学的教学内容、教学方法和实验教学的优化改革提出了几点思考。
1 在理论教学中培养学生的研究性思维
1.1 调整和优化教学内容
《细胞生物学》是高等院校生物学各专业开设的一门必修课,其内容迎合了不同层次学习者和研究者的需求。要在理论教学过程中培养学生的研究性思维,则不能拘泥于教材的内容及其编排,需要调整和优化教学内容,为学生形成研究性思维习惯做好铺垫。基于此,可以根据理论知识的难易程度、学生的知识储备和接受新知的能力、《细胞生物学》课程教学大纲、学科发展现状等对课程内容做适当的删减、增添和整合,调整和优化教学内容。
1)删减。删减学生已经耳熟能详的内容。学生在长期的知识储备和经验积累过程中已经习得的基础知识,应在课堂上避免赘述。例如,关于“细胞是生命活动的基本单位” 这一概念,其涵义学生从中学就已经有所了解,可引导学生从生命活动的不同方面举例来证明这一结论,并与最近的研究进展相联系,培养学生归纳总结知识的能力并激发学习兴趣。
删减某些学科交叉内容。由于细胞生物学是生命科学的基础学科,与生物化学、分子生物学、微生物学等学科有着深刻的相互渗透与结合,很多理论知识在不同学科中重复出现,因此应做适当的删减,化重复理论为知识迁移。例如,学生已经在生物化学中对线粒体的氧化磷酸化有了系统的认识,在本课程可以着重从氧化磷酸化的分子结构基础及其细胞生物学定位来理解其作用机制,从而在细胞这一层次上对这个过程有全面理解并形成结构决定功能的生物学思想。
删减识记类课程内容。研究性学习的目的不仅在于知道是什么,而且在于明白为什么和怎么做,以提高解决问题的能力。把识记类理论知识放至课前或课后,在课堂上注重方法习得不失为好的举措。例如,细胞是一个复杂的信号网络系统,细胞信号转导的途径和细胞对信号的整合与控制应是课堂上探讨的重点,而细胞通讯、信号分子、受体等基本概念应由学生自主习得。除此之外,关于细胞生物学研究方法的内容可以移接至实验教学中。
2)增添。注入研究方法,渗透研究性思维。在《细胞生物学》中,对生命现象探究的内容虽有不少涉及,但很少展示具体的研究思路,因此要求教师要拥有丰富的教学资源和素材,适时在课堂教学中渗透科学研究方法。
引入科研成果,把握学科前沿。教师需要时刻关注国内外的科学研究动态和成果,撷取精华介绍给学生[2],拓宽学生视野;教师应提炼学术会议上各专家的新理念、新思路,以活跃学生的思维,便于研究性学习,推陈出新;学生也要利用书籍、期刊、网络、电视等多种途径丰富见闻,在合作和交流中兼收并蓄,思维碰撞。
适时插入科学家的故事。必要时,以科学家艰辛的探索事迹进行科学态度和科学精神教育,适时引入科学家的逸闻趣事,以激发学生的学习兴趣。
3)整合。细胞是生命活动的基本单位,“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找”。为了系统而深刻地理解生命的本质,必须避免片段化教学,应对教学内容适当整合,以符合学生的认知规律。
知识点间的整合。例如,锚定连接需要细胞骨架系统的参与,因此可把锚定连接的相关内容安排在细胞骨架后,以便新旧知识的联接。
调整课程内容的顺序。细胞生物学的研究重点已不再限于细胞的结构与功能方面,而是明显转向细胞重大生命活动及其分子机制的探秘,因此建议将细胞的结构与功能等章节内容整合、将细胞重大生命活动及其分子机制等章节内容整合,掌握前者是揭示后者的基础。
1.2 改变教学方法,改进评价体系
在研究性教学中强调,学生是教学过程的主体,学生要在研究中学习和成长,发展学习主动性和养成独立思考的习惯;教师则在整个教学过程中起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用[3]。在教学方法上,建议采用问题教学方式,在确定了研究课题的前提下,通过创设问题情境,引导学生质疑,并恰当引入科研成果。
1)建立激励机制,确定研究课题。采用研究性教学模式会增加学生的课前准备负担,对于每个学期要上近10门课程的学生来说,如何激励学生主动学习是非常重要的。学生的积极参与仅仅靠老师语言上的激励是不够的,必须建立相应的激励机制,比如可在教学质量的评价体系中加入“课堂发言”这一项,并在最终成绩考核中占一定的比例,如可设定课堂发言∶实验成绩∶理论成绩=3∶3∶4,课堂发言由教师当场打分,整个学期成绩累计,取其平均值。
研究性教学模式并不在于形式上以学生为主,而在于学生在实质上的主体地位。因此,在教学方式上,既可以采用老师提问、学生讨论的方式,也可以采用教师讲授、学生随时质疑的方式。在第一种方式中,老师需要精心组织并向学生提供研究课题,鼓励学生主动参与,由于学生准备的是否充分直接决定了其在课堂上的参与度和思维的拓展度,因此在确定研究课题后,要留给学生一定的时间准备相关材料。同时,为避免要探究的问题因庞杂而止于肤浅,可将研究课题分成若干子课题。在实践中,将学生分成小组(每组3~5人),问题到组,每小组负责阐述1~2个子课题。这样既保证了学生探究问题有一定的深度,又有效地激发了他们的参与热情。
在确定课题及课堂讨论中要注意掌握研究课题的广度与深度。为达到既使学生掌握理论知识又能训练其思维的目的,在确定研究课题时,应注意课题的广度,不能任意发散、偏离重点;同时,也要考虑到课题的深度,难度适中,有效激发学生的兴趣。例如,在《细胞信号转导》课题中,要求学生理解并掌握细胞信号转导的主要途径、细胞对信号的整合和控制,教学活动应围绕这两方面展开,在掌握基本的几条途径的基础上,再进行归纳,绘制网络图,找出其交叉点,从而理解其整合性。同时可通过查阅文献进行知识的扩展,了解近年来这些基本的信号转导途径的新进展。
2)创设问题情境,引导学生质疑。在研究性教学中,师生应是平等的探索者的关系,教学过程就是解决问题的过程,因此应以问题研究[4]为主线,教师要善于提出启发性、针对性的问题[2],问题的设置要有层次感,遵循学生的认识规律。开场问题要设计巧妙,顺利促使学生进入学习情境;教学过程中,教师要做好学生活动的组织者、帮助者和促进者,指导和总结提升到位;对于抽象复杂的机制需要结合多媒体等手段,化繁为简;探讨完理论知识后,要引导学生思考和分析与生产生活紧密相关的问题,学以致用。学生可以采用独立思考、小组讨论等多种形式的学习方法多角度调动思维,也可以在解决问题的同时提出有研究价值的新问题,进行课堂外的延伸,拓展思维的深度。例如,在《细胞信号转导》课题中,教师可借此课题引导学生掌握相关前沿。如教师可提出:生物对光的响应是通过其受体来完成的,目前已经发现了几种光的受体,分别是什么?UV-B的受体是什么?受体如何传递这一信号?细胞对这一信号产生什么样的响应?当诸如小麦等植物接受UV-B后,会产生哪些响应?这样学生就会通过阅读文献掌握这一领域的最新发现,了解UVR8这一刚刚发现的紫外线的受体,通过了解其机理,联系实际,就可以自然而然地提出:可以通过人为增强紫外线辐射来刺激植物产生更多的类黄酮,从而提高某些植物尤其是药用植物的保健作用。这样,理论就和实践很好地结合到了一起。
3)恰当地引入科研成果。细胞生物学是一门迅猛发展的学科,尤其是分子生物学的概念与方法的引入,将其迅速推向分子细胞生物学水平。细胞生物学相关领域的研究现状和成果如何,教师可以在课堂上适时介绍给学生,尤其是重点阐述研究方法、实施步骤等内容,对学生进行科研方法与思路的指导。例如,在《细胞分化与基因表达调控》这一章节中,可以引入2012年诺贝尔医学奖获得者日本京都大学教授山中伸弥和英国的约翰戈登将细胞核重新编程的成果(即将成年体细胞重新诱导回早期干细胞状态,以用于形成各种类型的细胞,这一技术的实现免除了使用人体胚胎提取干细胞的伦理道德制约,将能避免异体移植产生的排异反应,为某些严重疾病的治疗提供了契机)。领域的杰出成果能够对现有课本知识进行补充,学生也可以通过专题文献查阅报告的形式交流科学界的新理念、新发现。
2 在实验教学中锻炼学生的科研技能
实验教学是培养学生技能的重要途径,也是学生研究性学习的具体体现。通过一系列实验技能的学习和实践操作,学生将对所学的基础理论知识有更深刻更直观的理解,同时还可了解有关细胞生物学和细胞工程领域常用的研究手段和方法,为进一步深造和独立开展科研工作奠定基础。
2.1 合理安排实验教学进程
实验课的进程应该与理论课的进程相辅相成,教学建立在科研基础上,科研促进教学的提高。
2.2 改建实验课
1)通过验证性实验培养学生基本的实验技能。通过细胞形态结构的观察,学生可以掌握相差显微镜、偏光显微镜、暗视野显微镜、荧光显微镜等各类显微镜的结构、原理及其操作;通过对细胞组分的分离及观察,学生可以学会分离、纯化、活体染色等技术。在实验前,学生应该通过实验指导、网络等了解相关仪器设备,并了解其原理及操作,指导教师对所出现的问题进行指导,规范操作。
2)通过设计性和综合性实验培养学生分析和解决问题的能力。设计性实验、综合性实验要求学生以本课程的相关理论知识为基础,在具备一定的实验操作技能的前提下,通过查阅资料等富有创造力地独立完成实验设计,创新实验方案,这对学生的素质要求较高,因此也是培养学生分析和解决问题能力的良好手段。设计性和综合性实验的题目可以结合教师的科研项目拟定,从而不仅将教学与科研融为一体,而且可以集结众多人的智慧,推进教师的科研进程。
2.3 撰写实验报告和科研论文
实验报告具有情报交流、保留资料的作用,学生在撰写验证性实验的报告时要如实地把实验的全过程和实验结果记录下来,对结果进行分析讨论时要加入自己的理解,拓展科研思维,也可以写出实验中遇到的问题、解决的方法、误差分析,并提出改进意见。
对于设计性和综合性的实验,撰写科研论文是学生展示科研能力、提高科研水平的重要手段,是需具备的基本功之一。
3 教学改革效果
目前所使用的理论课教材为翟中和院士等主编的《细胞生物学》(第三版),本着研究性教学的理念,首先对部分章节如“细胞的能量转换——线粒体和叶绿体”尝试采用了研究性教学模式,学生利用课外时间积极查阅资料,认真思考,充分准备;课堂上以小组为单位首先提出自己的问题,然后讲解,各小组讨论、提问,最后总结。通过这样的方式,不仅学生的学习热情高涨,对知识的理解更为透彻,更重要的是,学生能发现问题并知道如何解决问题。接下来,又把一些问题留给学生,如在细胞的信号转导中,G蛋白耦联受体介导的信号通路广泛参与生命活动的诸多方面,而且该领域是一个正在迅速发展的领域,不断有新的发现。所以鼓励学生充分利用高校的期刊数据库获取相关研究进展,课堂上小组交流讨论,通过这样的方式学生获取了大量的信息,对该领域的前沿动态也有了一定的了解,极大地激发了学生的科研热情。在实验教学方面,将细胞生物学实验进行了课堂外的延伸,与大学生创新实验相结合,鼓励学生利用细胞生物学的知识去解决或探究某一问题,目前已有部分成果被国内重要的核心期刊所接受。研究性教学的采用,使细胞生物学教学质量有了显著提高。学生不仅在课前养成了独立思考的习惯,提高了自主学习能力,而且能在课堂上广泛参与讨论,交流思想,合作学习;学生对细胞生物学的理论知识和实验技能掌握得较为扎实,对细胞生物学的科学前沿有较敏锐的把握,利用细胞生物学基础知识、基本技能开展相关领域研究的能力得到了提高。总之,研究性教学模式从根本上发展了学生学习的主体性,为培养学生的创新意识、发展学生的科研思维能力提供了条件。教师应积极开展研究性教学的尝试与探讨,培养创新型人才。
参考文献
[1]翟中和,王喜忠,丁明孝.细胞生物学(第4 版)[M].北京:高等教育出版社,2011.
[2]卢晓梅,杨艳燕,居超明.生物学研究性教学的探索与实践 [J]. 生物学杂志,2005,(3):47-49.
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中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2017)10-0028-03
“细胞生物学”是生命科学的基础学科,也是前沿学科,是教育部规定的生命学科各专业学生必修的7门主干课程之一[1],在生命科学教育中占有核心地位,近年来,随着新的仪器设备、先进手段的应用,尤其是细胞生物学与医学、分子生物学、神经生物学等学科的相互渗透及交融,已成为21世纪生命科学的重要研究领域[2]。商洛学院作为地方应用型本科院校,以培养应用型人才为目标,在细胞生物学教学中不断更新教育观念,钻研新的教学方法,也取得了一点成绩,现就该课程建设实践与经验进行总结探讨如下。
一、商洛学院细胞生物学课程发展的历史沿革
追溯商洛学院的办学历史,它经历了专科和本科两个阶段。在专科教学阶段,商洛学院创办的生物类专业先后有生物教育、生物技术及应用,“细胞生物学”作为该专业的基础课、必修课,在该专业的人才培养方案课程体系中起着重要的作用,课程教学共设54学时,其中课堂教学36学时,实验教学18学时,这一阶段的教学活动都是以教师为中心,学生在教与学的过程中是被动地认知信息的接受者。这种教学方式,往往忽视学生主动获得知识的潜在能力和理解知识的差异性,以及发展知识的创造性。这种传统的“讲授式”教学模式虽然在教学中统一了大纲,确定了标准,规范了教学制度,但同时也阻碍了学生个性的发挥,忽略了学生积极思维的发展,不利于面向21世纪的高素质应用型人才的培养。
2006年2月经教育部批准我校升格为本科院校,同时更名为商洛学院,2011年起成为省市共建高校,2014年被陕西省教育厅确定为向应用技术大学转型发展试点高校。随着商洛学院学科发展、人才能力培养需求及现代网络技术的冲击,原先知识体系、师生互动模式、考核方法等方面已不能满足课程教学要求和学生学习兴趣要求。伴随生命科学的发展,细胞生物学课程内容也出现了调整,教学重点从过去对细胞形态结构与功能定位的描述,转移到细胞重大生命活动及其分子机制的研究上来。这种课程内容结构的转变和对新时期人才能力培养的要求致使“细胞生物学”的教育教学改革势在必行。目前商洛学院生物类专业“细胞生物学”课程教学共设72学时,其中课堂教学36学时,研究性教学课程论文18学时,实验教学18学时。特别是对于新建地方本科院校而言,目前能充分体现应用型人才培养目标和以能力培养为核心的人才培养规格的研讨式教学模式的更新更加迫在眉睫了。
二、细胞生物学精品课程建设的意义
2003年,教育部在全国高校启动精品课程建设,其目的是为了切实推进教育创新、深化教育教学改革、培养创新型人才[3]。而商洛学院作为应用型本科院校,主要培养具有创新能力和实践能力的应用型人才,目的是面向地方,服务于地方区域经济社会发展。在教育教学过程中,商洛学院自升本以来不断修订完善人才培养方案,通过教育教学改革,促进学生了解学科前沿和热点问题,培养学生的自主学习能力,提高学生分析、解决问题的能力等,保障新时期对创新型人才的需求。
“细胞生物学”是现代生命科学的三大基础之一[4],而细胞的研究既是生命科学的出发点,又是生命科学的汇聚点,著名科学家E.B.Wilson在1925年就曾提出:“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找”[5],因此,建立好细胞生物学理论与实验的学科基础,从显微、亚显微、分子水平,从细胞系统化、动态化的角度认识生命和生物科学,为后续课程的学习打下良好基础。
然而在教学中,我们发现地方高校“细胞生物学”教学模式陈旧,学生只知道听、记、背,这种“灌输式”的教学模式已经不能满足现代社会对创新型人才培养的需求,呈现出学生学习积极性不高、自主学习能力不强、所学知识不能紧跟时展等问题。同时,本课程内容多、抽象难懂,又是一门前沿性学科,在教学上既要保证学生对基础性知识的掌握,又要尽可能地介绍新的理论和方法,让学生了解本学科的前沿动态,更好地达到应用型人才培养的目标。为了解决地方高校“细胞生物学”教学过程中产生的诸多问题,培养学生的学习兴趣,提高教学质量,我们就有必要建立“细胞生物学”精品课程。
课程建设与改革是提高教学质量的核心,也是教学改革的重点和难点,而“细胞生物学”精品课程建设能在很大程度上改善学生的学习条件,提高学生的学习热情,塑造良好的学习氛围,提高教学质量。通过精品课程建设,教师转变了教学理念,改进了教学方法,创新了教学模式。精品课程建设也是地方高校深化教育教学改革的一项重要任务。
三、细胞生物学精品课程的主要特色
(一)以“学生为主体、教师为主导”创新教学模式
教学改革的一个重要趋势是教育工作者要以人为本,促进大学生全面发展,尤其是注重从知识的传承向能力的培养的转变[6]。“细胞生物学”教学紧跟学科发展趋势,在近七年的教学中,课程组成员积极改变传统的教学模式,在教学中践行了“以学生为主体、教师为主导”的研究性教学模式。
为了充分调动学生的积极性,提高教学质量,课程组成员不断修订人才培养方案,调整教学大纲,在教学内容中增加了合作研讨教学环节,从已授理论课的重点内容中提炼一些具有综合性、趣味性、争论性的讨论话题,并将其作为合作讨论式教学的论题,如线粒体与阿尔兹海默症、p53与衰老的关系、细胞膜与癌症等,通过学生查阅文献及自主学习,使学生能自主参与知识的获得过程,有利于学生实践能力和创新能力的培养。
本次改革分别以商洛学院生物技术、生物科学专业学生为对象,进行了五轮合作讨论式教学的尝试。教学过程分两部分,即大班上课和小班讨论,在大班上课中,由教师讲解本课程的基本理论,而针对一些具有共性意义的重大问题或热点问题所涉及的“细胞生物学”知识及前沿动态进行小班讨论,有效地培养了学生的自主学习能力、团队合作精神,促进了学生个性的发展,对学生综合能力的培养起到了较好的效果,对于以应用型人才培养为目标的其他高校生物类专业的“细胞生物学”教学和其他专业课教学也具有一定的借鉴意义。
(二)以“教学奠基科研,科研反哺教学”培养创新人才
高校的根本任务是人才培养,人才培养的质量是衡量一所高校教育教学水平的一个重要标志,也是高校生存和发展的唯一途径。只有将科研成果转化为教学资源并融入教学实践,才能弥补课堂内容的不足,实现教师的专业化发展,形成专业特色,培养创新型人才,进而提高课程教学团队的整体水平,实现“以教学奠基科研,科研反哺教学”的目标。
近年来,课程组成员能结合地域资源特点,积极申报科研项目,将科研成果及学科前沿动态融入教学。同时,通过鼓励学生积极参与教师科研项目、大学生科技创新项目及课外实践活动等多种方式对学生进行科学素质培养和创新思维训练。这种方式极大地促进了课堂教学的延伸,显著地提高了学生的创新意识和创新能力,涌现出了一批优秀的学生。近年来,在学生毕业论文选题中与该课程相关的论文题目每年平均占该专业的26.7%,整体上反映了学生良好地掌握了基础理论、专业知识和应用知识的能力。从近三年生物技术专业学生考研情况来看,以该课程作为专业课的学生平均每年占考研上线率的46.7%。
(三)以“理论联系实际,技术支撑产业”服务地方经济
服务地方经济社会发展是推动高校科学发展的一个重要方面,也是商洛学院响应转型发展的一项重要职能。随着大学从“精英教育”向“大众教育”发展转型和地方经济发展对人才需求的增加,这一职能显得尤为重要。
为了适应新形势的需要,拓宽学生的知识面,提高学生的实验操作技能,培养学生的创新能力,更好地适应社会对人才的需要,本课程组依托商洛学院生物学优势学科和GAP科研工程中心,结合地方资源和产业特点,积极申报各类科研基金项目,利用“细胞生物学”中的核心技术开展了五大商药、秦岭野生兰花、秦岭高山杜鹃等研究,为相关产业的发展提供技术支撑和服务平台。同时,这也是商洛学院面临转型发展,根植地方行动的重要举措。
(四)注重实践教学,提高学生的综合素质
实践教学是“细胞生物学”教学中不可缺少的环节,2014年,商洛学院成立生物医药与食品工程学院,为促进细胞生物学学科发展,我们对生物技术及生物科学专业的人才培养方案进行了调整,坚持以先进的教学理念为指导,改造传统的以依附和印证理论为主的实验模式,建立以能力培养为主线,分层次、多模块的实验教学体系的基本框架[7]。课程实验内容分基础性实验、综合性实验和设计性实验三个层次设置实验项目并实施。如:学习完细胞融合知识后,完成鸡血细胞计数与PEG诱导的细胞融合实验项目,使学生明确细胞融合的原理及方法。学习完线粒体结构及功能后,进行线粒体的超活染色与观察,明确细胞器的超活染色技术;学习完植物组织与细胞培养知识后,让学生查阅文献,自行设计实验方案,撰写实验论文。
教学方法上采用统一模式、开放模式和导师模式等多种方式。教学手段上,充分发挥现代化教学手段在实验教学中的作用,使实验课程和实践教学资源陆续上网。建立多种实验考核方法,统筹考核实验过程与实验结果,激发学生实验兴趣,提高实验能力。采取平时成绩同期末考试成绩相结合的办法,严把毕业论文关,鼓励学生在实验中有所创新。
实验教学加深了学生对课程理论知识的理解,也激发了学生的专业学习兴趣。近年来,依托本区域优势、特色资源,结合生物技术学科领域的发展,主要侧重于“细胞生物学”实践应用方面的选题,大部分选题结合教师科研或来自生产第一线,有较大的实用价值或参考意义,有一定的创新性。
(五)应用现代教育技术,提高教学效果
“细胞生物学”属于生命学科领域的课程,授课内容和知识点存在客观、微观和抽象等特点,因此,国外许多教学机构很早就开展了将深奥难懂的理论知识以直观、形象的方式呈现出来,尤其需要现代多媒体技术辅助教学[8]。该技术以其大信息量、文字、图像、声音多形式的信息传播方式,在课堂教学中越来越受到重视。“细胞生物学”的教学内容中包含许多细胞和亚细胞精细结构,功能原理复杂、抽象难懂,尤其缺乏动态的机理解释,这使得原本客观实际的文字介绍,在初学者眼中变得抽象而枯燥,学习效果差,学习兴趣不高。多媒体技术,可以将文字、图片包括其中,使教学内容图文并茂,专题视频形象生动,使学生对细胞的微观构造产生直观的认识,如细胞内部结构视频、细胞功能动画、细胞重要生命活动相关图片、视频等。“细胞生物学”课程组通过近年来教学实践的积累,已完成全套“细胞生物学”课堂教学多媒体课件及收集到相关章节的视频及动画,使“细胞生物学”知识由抽象变具体、由静态变动态、由微观变宏观,有助于提高学生的学习兴趣,加深学生的理解和记忆,增强教学效果。
“细胞生物学”网络课件就是用于辅助学习的网络资源。近年来,课程团队致力于相应课件、电子教案、习题集和专题视频的收集、制作与更新,补充完善和充实了课程网络资源。为了使初学者能尽快熟悉课程教学组织形式,把握学习重点,做好课前准备工作,网络平台还专设了研究性教学单元模块,包括研究性教学题目来源、近年来小班课组织形式、学生汇报ppt、自主学习报告等内容,便于师生有效地开展教学活动。
根据历年来生物技术专业部分学生的考研复习需求,网络平台还增设了考研专题模块,涉及相关学校的考研信息、电子图书、历年考研真题等资料,反响良好。为了便于自学和师生交流,不断提高课程网站建设质量,拓宽服务面,网站系统开通了信箱答疑和在线沟通平台。
四、细胞生物学精品课程的建设成效
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关键词:细胞生物学, 本科教学, 教学改革
细胞生物学是本科院校生命科学体系中重要的基础学科,是目前自然科学中发展最迅速的前沿学科,是从不同层次上(包括细胞整体、显微、亚显微和分子等层次)研究细胞结构、功能及基本生命活动规律的学科。由于此学科本身比较抽象、深奥、枯燥,被学生普遍认为是难点课。本文就如何形成特色课程内容体系和如何处理好细胞生物学与相关学科之间教学内容衔接等问题进行探讨,并从提高学生学习兴趣入手,综合运用列表比较法、互动法和讨论法等多种教学方式方法,结合多媒体教学手段,帮助学生更好地构建细胞生物学的知识体系,培养学生的思维能力。
一、处理好细胞生物学与相关课程的衔接问题,形成特色课程内容体系
1.比较研究多本教材,引入科技前沿进展
细胞生物学课程教学以指定教材翟中和、王喜忠、丁明孝主编的《细胞生物学》第3版为主,并参考王金发主编的《细胞生物学》、韩贻仁主编的《分子细胞生物学》等多本的相关书籍。通过比较研究多本教材,取长补短,结合课程目标,精心编排教案,努力逐渐形成一套更符合授课对象特点和有特色的课程内容体系。
同时,在理论课中适当地引入一些科技前沿知识作为补充,缩短教材中的理论内容与当前理论发展之间的差距。在绪论中介绍搜索引擎Google学术搜索、NCBI PubMed等网络资源和生物谷、丁香园等国内著名的生物学论坛,并将本人的研究课题,融入到理论教学中去,以引发思考为主,培养了学生的科研思维,拓展了学生视野,教学反响良好。
2.处理好细胞生物学与分子生物学、生物化学课程的教学衔接问题
分子生物学与细胞生物学、生物化学是本科院校生命科学体系中三门重要的基础课程。三门学科在内容上相互交叉、相互渗透,有着极为密切的联系,可以用“你中有我”、“我中有你”来形容。由于三门学科的教材有些重复的内容,给授课教师在教学中带来一定困扰。因此,如何处理好三门课程内容的教学衔接是教学实际中的一个难题。为解决此问题,笔者认为需要做好以下两点工作:
首先,重视教学团队内部及团队之间的交流沟通工作。相关学科的教学团队成员应共同备课,包括三门课程的授课教师在内教学团队需要在备课中加强沟通,通过积极讨论,达成共识,努力形成一套更科学、更符合学科内在逻辑的教学计划。
其次,制定和完善教学计划的关键在于,准确把握三门科学的侧重点。细胞生物学重点是研究细胞水平上细胞结构方面和关信号转导;而分子生物学基于分子水平入手研究大分子的结构与功能等生物现象;生物化学则是分子的代谢转化。
课程的重叠现象一般分为以下三种情况,针对不同情况,制定针对性教学方案。
(1)对于在多门课程中有重叠的部分内容,根据学科特点进行取舍,确定在最适合的课程中讲授。这样可以避免重复学习、浪费学时或者在三门课程中都未讲透。例如,“真核生物染色体的组成和组装过程”以及“线粒体和叶绿体”,虽然在细胞生物学和分子生物学中都涉及到这两部分内容,将此内容仅放在细胞生物学中重点学习更为合理,因为从内容归属上更偏重于细胞生物学。
(2)有些在两门课程都涉及到的重叠内容,是后开课程的基础,需要牢固掌握,必须在先开课的课程中重点学习。如“核糖体的类型和结构”与“蛋白质的合成”是细胞生物学和生物化学的重叠部分,在生物化学中一定要重点学习。因为此内容是蛋白质分选章节的基础。如果学生对核糖体的结构功能掌握不牢固,在学习蛋白质分选途径时就会感到知识链断层,增加了理解难度,影响学习信心,继而影响教学进度和效果。
(3)而某些内容即使在两门课程中有重叠,却在其中任何一门中都不可舍弃,否则会影响该课程体系的完整性。如“基因的复制”、“转录”、“翻译”是生物化学和分子生物学中的重要章节。这些内容应该根据学科的侧重点来安排:在生化教学中,应该以代谢为主线,侧重于核酸的结构组成、蛋白质的合成过程以及核酸代谢与三大物质代谢间的联系;而对于分子生物学,应以中心法则为主线,即沿着“复制-转录-翻译”这一遗传信息传递流为主线,重点是信息和调控。核酸的结构组成和核酸代谢的内容由于在生物化学中已学习过,在分子生物学中可采取布置预习作业或者提问的方式,让学生带着问题预习和复习,体现了教学中的巩固性原则。
二、综合运用多种教学方式方法,帮助学生构建细胞生物学知识体系
细胞生物学内容比较繁杂、深奥,学生在学习过程中普遍认为难以理解和记忆。教学实践中,通过梳理知识脉络,抽象理论形象化,综合采用列表比较法、互动法和讨论法等教学法,结合多媒体手段,加深了学生对课程内容的理解和掌握。
1.梳理知识脉络,形成知识框架
学生普遍认为细胞生物学难学,究其原因是学科内容比较繁杂、深奥。如果没有形成整体的知识框架,学生感觉到学到的是支离破碎的知识片段。针对这个问题,教师应发掘、把握各个章节之间的内在联系、各个章节与课程整体之间的关系,帮助学生在脑中建立起一个知识网络。
在细胞生物学中,真核细胞的结构体系包括三大系统:生物膜体系、遗传信息体系和细胞骨架体系。实际上,细胞生物学课程的主要框架就是这三大体系,涵盖了几乎全部章节。教师就要抓住这三大体系。讲授绪论时,就把整门课程的框架展现出来,把课程的各个章节归结到其中去,形成整体印象;在讲授每一章节的时候,指出此章节在课程体系中所处的地位,及其与其他章节之间的内在联系,从而强化学生的整体印象。这样一个完整的课程知识体系就建立起来了,有助于学生尽快入门。
2.联系实际生活,抽象理论形象化讲解
细胞生物学的许多理论过于抽象、难于理解,教师可以试将理论与生活实际相结合,使学生有此联想起有趣的、熟悉的生活场景,使抽象的内容形象化和动态化,使学生对理论内容的理解变得简单。
例如,细胞生物学中的一个重要概念“细胞通讯 (cell communication)”(细胞通讯是指在多细胞生物的细胞社会中, 细胞间或细胞内通过高度精确和高效地发送与接收信息的通讯机制, 对环境作出反应的综合细胞行为。)在教学中,引导学生通过对比联想到人与人之间的会话、交流,以助于理解。又如,“蛋白质的分选(protein sorting)”概念的讲解。蛋白质的分选是指细胞中的蛋白质在核糖体上合成后转运至细胞的特定的部位的过程,这些蛋白生来有它的“宿命”,有些蛋白质诞生后将会作为细胞质膜上的成分、有些蛋白质装配成激素分泌到细胞外,而有些内质网和溶酶体中的固有酶。由此概念引导学生联想到人类社会与细胞社会有类似的特点:在人类社会中,大学会培养出不同专业、各种类型的人才,大学毕业生要找到适合其自身特点的岗位,才能发挥所长;在细胞社会里,在细胞中每时每刻都有新的蛋白质产生,只有被运转至正确的部位,并装配成具有结构正确的复合体,才能发挥其功能,参与细胞的生命活动。
同时结合多媒体辅助教学手段,根据课堂内容播放动画讲解,结合声音、图像等多媒体手段,使复杂的分子与细胞生物学原理形象生动地表现出来,如:利用多媒体演示细胞分裂的过程、哺乳动物细胞培养的过程等。
总之,运用发散性思维将理论与生活实际联系起来,将自然科学与人文科学在某些共通点上巧妙结合起来,配合以多媒体辅助手段,使抽象的细胞生物学理论变得形象生动。
3、运用多种教学方法,提高课堂教学质量
(1)列表比较法。教学中,比较法是一种常用的、有效的手段,采取列表的方式对相应内容进行对比,学生会感到知识体系清晰,一目了然,也有助知识体系的建立。例如,比较真核细胞和原核细胞的特征,物质的三种跨膜运输方式等,使教学内容条理清晰,学生非常容易掌握,达到了较好的复习效果。
(2)互动法。在课堂上,鼓励学生提问,激发他们的学习兴趣和求知欲。同时采用组织课堂讨论的方式加强对基本概念和基本原理的理解,实现课堂上与学生互动,促进学生积极思维,而非被动接受。并配合以实验教学,理论与实践并重,逐步提高细胞生物学的教学水平和教学质量。
(3)小组讨论合作法。通过组织课堂讨论、读书报告及组织学生之间进行相互点评等形式,提高学生了解专业前沿进展的兴趣,也推动了学生积极思维,并且促进了学生思考和探索如何建立良好的合作方式,培养了其团队合作能力,从而推进学生的素质教育。例如,细胞生物学的课程讨论部分,组织学生 4人为一个小组做一份读书报告,选择感兴趣的题目,自行确定组员的分工形式,每组报告结束,由其他小组对其报告效果进行打分和评判,作为期末成绩的打分提供参考。
实践证明,综合运用以上教学方式方法能够帮助学生形成合理的知识体系,有利于有效解决细胞生物学的教学上的难点,收到了良好的教学效果。
三、结语
以上是我们在细胞生物学教学过程中的一些实践与探索,通过编排教学内容的改革实践和多种教学方法、手段的综合运用,提高了学生的学习兴趣,使细胞生物学不再是难点课。
参考文献:
1. 韩端丹,洪琦.分子生物学与生物化学课程间教学衔接探析.高等函授学报, 2010,23(5): 30-32.
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【关键词】高校专业课 教材 教学内容 教材模式 细胞生物学
【基金项目】本文系河南省高等教育教学改革研究省级研究项目(2012SJGLX134)和河南师范大学教学研究基金重点项目(521751)的研究成果。
【中图分类号】Q2 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2012)10-0175-02
一、高校专业课教学的现状
提高教学质量是教育的根本目的,课程是教学的最根本依据和最基本的知识源泉和表达形式[1]。细胞生物学是生命科学领域的基础和前沿学科,是从不同层次上(包括细胞整体、显微、亚显微和分子等层次)研究细胞结构、功能及基本生命活动规律的学科。细胞生物学是当今生命科学发展最为迅速的学科之一,学科的活跃发展为教学提供了日益丰富的内容。但是在高校课程改革的形势下,基础课和专业课的课时在不断的压缩,这就要求教师在有限的课时内,不仅要引导学生建立完整的课程体系,而且要及时补充最新的学科进展,平衡好教学内容和课时缩减之间的矛盾,因此高校专业课教学改革势在必行。
在以细胞生物学为例的专业课调查中发现,学生普遍认为细胞生物学是难度较高的课程,学习起来压力较大,这一方面是由于该学科发展迅速,内容更新快,教材内容多、难度大,尤其是研究层次已经进入分子水平,学科本身具有深奥和抽象的特点,一些涉及细胞功能和调控的实验难以通过学生实验开设,加上该学科研究技术难度提高、对实验设备和操作人员水平的要求严格,无法满足学生亲自操作的要求,所以总的感觉是理论教学和实验教学严重脱节,实验课已经不能起到深化理论课教学的作用;另一方面,对于有进一步深造意愿的学生来说(占我校生命科学学院应届毕业生的95%以上),细胞生物学常常是许多专业研究生入学的必考课程,因而学生对课程的学习要求很高,希望教师在教学中充分考虑重点院校和科研院所考研试题难度的要求,结合考研的要求把理论课讲深讲透,同时也希望通过课堂弥补理论和实验教学之间的断层和缺口,提高自身的考研竞争力,获得更多的深造机会。综上所述,我们认为教材和教学模式的研究对于提高专业课教学质量尤为重要。
二、对专业课教材的思考
以细胞生物学为例,为适应高校课程改革背景学生的需求,首先我们对现有的国内外优秀的细胞生物学教材进行了分析,从以下方面进行了探索和尝试。
1. 教材体系的构建:
专业教育的改革是以课程内容为重点的,教材是教学的重要载体,是学生学习的主要参考书,对学生学习有着深刻影响[2]。笔者认为教材应具备以下特征,首先是科学性和先进性,即与时俱进,及时反映学科发展的最新成果;其次是系统性,即注重知识的衔接和前后呼应,有助于学生学科知识体系的建立;再者是实用性,教材的编写从学生的实际出发,符合学生的求知实际,有助于学生科学素养、探索精神和创新思维的培养;此外,教材还应具有灵活性,即内容编排有弹性,给教师课堂教学留有较大的空间,对学生课外拓展和提高具有一定的指导作用。
教材是对课程标准的一次再创造、再组织。不同版本的教材具有不同的编写体例、切入视角、呈现方式、内容选择及图像系统。通过对国外优秀教材Karp的《cell and molecular biology》(第6版),以及目前国内著名的翟中和主编《细胞生物学》(第3版和第4版)、王金发主编的《细胞生物学》、韩贻仁主编的《分子细胞生物学》等教材的分析,结合课程目标、我校学生的培养方案和一线教师的教学体会,我们对课程结构和内容进行了重新的梳理和整合,本着教师易教、学生易学的指导思想,突出了教材的实用性、前瞻性、系统性和灵活性,将课程内容划分为概述和方法、细胞结构和功能、细胞生活和调控三个模块,以真核细胞结构、功能和调控为主线,将细胞生物学课程内容通过相对独立的11章贯穿起来,构建了一个特色鲜明、简洁清晰的细胞生物学教材体系,该教材已经于2012年8月由科学出版社作为生命科学核心课程系列教材之一出版发行。
2. 教学内容的衔接:
大学生四年系统的专业学习,将形成学生完整的专业知识体系。在教学实践中,我们发现一些进入大四准备考研的同学,甚至是考研面试的同学,并未完成专业课的系统梳理,还未达到融会贯通的境界,所以在专业基础理论的测试中存在不少问题。这些现象也提醒专业课教师,专业课程的开设,既要考虑学生的知识背景,也需要考虑课程设置的合理性和系统性。作为专业课任课教师,是否在教学中忽略了对本课程在专业知识体系中地位的介绍,以及与其他专业课之间联系的铺垫。
以细胞生物学教学为例,该课程在我校大二第二学期开设,在此之前,学生已经系统学习了植物学和动物学,所以在教学中,细胞生物学教学是从植物细胞和动物细胞的结构导入的,在复习旧知识的同时,引导学生从细胞这一层面上认识生物的统一性和多样性,进而导入原核细胞、真核细胞和古核细胞的概念,使学生非常自然的理解细胞生物学和已经学习的植物学、动物学之间的联系,也为学生继续学习微生物学等学科做了铺垫。从学生的认知上看,是以植物细胞和动物细胞的知识基础为起点的,接受起来并不困难,教师需要引导学生认识到细胞生物学是向更深、更广和更精方向的渗透和延伸,专业课之间是相互联系、各有侧重的关系。
3. 教学内容的整合优化:
内容重叠问题是专业课教学中经常遇到的问题,包括许多专业课在内容上存在部分的重叠,例如:关于真核基因表达的内容,在生物化学、分子生物学、分子遗传学和细胞生物学中都有涉及,给授课教师在教学中带来一定困扰。如何解决这一问题,避免各专业课老师都讲,但是都讲得不深不透这一问题呢?从学科特征上分析,细胞生物学侧重在细胞和分子水平上研究细胞结构、功能和调控;分子生物学则是从分子水平入手,研究大分子的结构与功能等生命本质问题;而生物化学则关注大分子的代谢本质。因此,在教学中,对真核基因表达调控部分的讲述在细胞生物学中突出遗传物质的组织、基因表达调控的多层次性,在分子生物学中则侧重于遗传信息遵循中心法则流动的分子机制,在生物化学中则将重点放在生物大分子的结构、功能和代谢的介绍上。
在侧重点的把握上,我们主要遵循两个原则,首先,一些最为基础的内容放在培养方案中最先开设的课程中详细讲解,例如:对生物大分子结构的介绍放在生物化学课程中,对真核生物遗传物质的组织和包装主要在细胞生物学课程中讲解,而遗传物质的复制、转录和翻译的分子机制则是分子生物学课程重点讲解的内容。这样学生在学习的过程中,不断有温故知新、渐入佳境的感觉,无形中也调动了学生的学习的积极性,激发了学生强烈的求知欲望,培养了学生的科学素养和探索精神。其次,要充分考虑学生的认知情况,根据学科特点进行取舍,确定在最适合的课程中讲授,尽量避免学生的知识链产生断层,挫伤学生的学习信心,影响教学进度和效果。
4. 保持教学内容的开放性:
尽管高校在课程的规划与设置上有较大的自,教师在课程设计和教学中也有较大的自主性、灵活性,但在教学实践中,教材与课程的关系处理不当,不仅影响学生的学习热情,而且将影响教学质量的提高。
在细胞生物学教学中,我们一贯重视教学内容的优化和更新问题,从国内外优秀教材中吸取精华,取长补短,结合教师自身的教学实践和体会,充分考虑学生的特点和需求,以易教易学为指导思想,在保证教学内容的基础性、创新性的同时,还贯彻了开放性、可塑性和灵活性,将学科前沿和进展与教学内容有机结合,使学生及时了解学科发展的新成果和趋势,拓宽学生思路,扩展学科知识的空间。例如:与细胞生物学有关的最新诺贝尔奖获得者的成就和对学科的贡献,在相关的章节讲解中都会涉及;在Science,Nature等期刊发表的最新进展也是任课教师考虑补充更新教学内容的来源。所以一些有考研打算的学生虽然在大二已经学习了细胞生物学,但是在大四,他们仍然会旁听细胞生物学课,因为他们了解细胞生物学这门课每年的教学内容都不会完全相同,一些补充更新的内容是他们在学这门课时没有听过的,所以细胞生物学的课堂总是座无虚席。其实,作为细胞生物学任课教师,也能感受到学生对于新知识的渴求。虽说保证教学内容常讲常新需要花费更多的时间备课、制作课件,但是学生从中获益,这样的付出是值得的。
三、对教学模式的思考
教材的主旨在于培养学生自主学习和创新能力,在我国现行课程体系中,细胞生物学是生物学类、医药学类、农学类和林学类本科生一门专业基础课。理论课教学学时在48~54 学时左右,有统计显示,全国仅设有生物科学、生物技术和生物工程三个专业的学科点共500 余个,在校本科生总数近10万人,因此教学需求量大。但是高校专业课教学,大多有重理论轻实验的传统,常常存在理论和实践脱节的问题,在课程建设上,处理好二者之间的关系,也是亟待解决的问题。
鉴于学科的特点,要将细胞生物学许多过于抽象、难于理解的理论讲明白,除了引导学生将理论与生活实际相结合,发挥想象力,使抽象的内容形象化和动态化之外,实验教学也是不容忽视的重要环节。为进一步贯彻《教育部财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》(教高[2007]1号)精神[3],提高高校本科教学质量,推广研究性学习和个性化培养,我们对细胞生物学实验进行了改革,增大了设计性、创新性和综合性实验的比例,降低了验证性实验的份量,学生普遍反映改革后的实验课更加有趣,学生参与的主动性明显提高。同时,我们鼓励学有余力的同学积极参与大学生创新性实验项目,通过以大学生为主体的创新性实验改革,一部分学生得到了科学研究与发明创造的初步训练,学生的创新意识和实践能力增强。一些学生设计的细胞生物学实验不仅获得了大学生创新项目的支持,还获得“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛一等奖,学生的培养质量受到了广泛好评。
参考文献:
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[2]邹方东,王喜忠.细胞生物学“教师、教材、教法”三位一体课程建设与改革,中国大学教学[J],2009,1:52-54
[3]教育部.财政部“高等学校本科教学质量和教学改革工程”(2007年1号文件)
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细胞生物学是以细胞为研究对象,从整体水平、亚显微水平、分子水平三个层次,以动态的观点,研究细胞和细胞器的结构和功能、细胞的生活史和各种生命活动规律的学科。它作为生命科学的四大前沿学科之一,与分子生物学、神经生物学和生态学并列[1],是学习分子生物学和遗传学的基础。随着该学科新技术和新方法的建立,细胞生物学已成为各大高校医学、农学和生物学等专业的一门必修课[2],反应出细胞生物学在未来生命科学领域的重要性。自从我校生命科学院成立以来,细胞生物学就是生物科学、生物技术专业的学科基础、必修课和主干课,是学生在我校的医学大背景下理解疾病形成中的遗传和分子生物学过程的基础,是理解包括分子靶向、干细胞疗法等新颖的转化医学手段的基础,其学科地位不可替代。
二细胞生物学教学中存在的问题
随着先进生命科学“大数据”时代的到来,无论是基础理论还是应用技术研究,细胞生物学都处于生命科学最活跃的领域,知识更新快、内容丰富且深奥难懂。我院生物技术专业的本科学生多为专业调剂,初高中生物学基础知识欠扎实,学科兴趣不足,学生自主学习的能力较弱。如果教学只按图索骥照本宣科,根本无法调动他们学习的积极性。另外,课本知识过于陈旧,无法适应新时代学科发展的需要。尽管近些年部分教师已开始引导学生通过查阅文献、综述总结的方法接触细胞生物学领域最前沿的知识,但大多止步于盲目填鸭式罗列国外文献数据,没有加以甄别和指导,学生很容易在复杂的信息和数据中丧失学习的信心。因此,如何使细胞生物学教学紧跟学科发展的步伐,使学生在有限的学时中既能具备扎实的细胞生物学基础知识和基本技能,又使学生及时掌握最新的细胞生物学理论和应用技术,能为他们将来的考研深造学习阶段和日益剧烈的职场竞争中打下良好的基础,这成为生物技术专业本科生细胞生物学教学中待解决的问题。仅靠教师讲授为主的传统教学方法和教学模式已不适应目前学科的发展和人才培养的需求,难以提高教学质量。
三以问题为导向的教学方法(PBL)的优势
1969年美国的神经病学教授Barrows在加拿大的麦克马斯特大学首创了一种以问题为导向的教学方法———PBL(Problem-Basedlearning)教学法[3],它倡导让学生通过自学、分析、讨论和合作解决问题,从而培养学生自主学习能力,发展学生综合思考能力。这种以问题为基础,以学生为主体,以教师为导向的启发式教育,以培养学生的能力为教学目标的教学方法与传统的教学方法相比有诸多优势。
1突出学生的主体地位
PBL教学法强调以学生的主动学习为主,而不是传统教学中的以教师讲授为主;通过设计真实性任务,强调把学习融入到复杂的、有意义的问题情景中,通过学习者的自主探究和合作来解决问题,从而学习隐含在问题背后的科学知识,培养解决问题的技能和自主学习的能力[4,5]。
2提高学生对细胞生物学的学习兴趣
细胞生物学基础知识内容较多且大部分深奥难懂,传统教学模式主要通过教师制作丰富的多媒体课件将知识灌输给学生,起初能够激起学生兴趣,但随着知识的不断深入,学生就会感觉枯燥无味,学习的积极性大大降低。而PBL教学可通过设计与日常生活息息相关的医学实践问题,使学生充分认识自己的主人翁意识,主动运用细胞生物学知识解决这些问题。这种“提出问题———解决问题———归纳总结”的教学方法不但使学生巩固了先前学过的知识,而且激发了他们主动学习新知识的动力。
3拓宽了学生的知识面
PBL教学中,为了解决教师提出的问题,学生必须查阅相关文献和收集材料。在这个过程中,学生不仅可以掌握本课程重点内容,而且可以了解相关领域的热点以及前沿进展,拓宽了学生的知识面,有利于知识的理解和融会贯通。
4培养了学生团队协作意识
PBL教学中需要小组成员分工查阅、收集和整理材料,一起合作讨论、总结、制作多媒体课件,最后安排一人进行陈述。通过此过程让学生意识到团队协作的重要性,增强团队意识。经过多轮合作还有利于各位成员挖掘自己的潜力、发挥各自特长、树立自信。
5增强了教师自身素质
PBL教学过程中,教师虽然不再是主体,但导向作用不容忽视。首先在“提出问题”阶段,教师要根据本堂课应该教授的基本知识,结合该领域前沿热点,设计出合理的案例,使学生通过解决此案例,既掌握了课本知识又了解了很多相关领域的前沿进展;其次在学生“解决问题”阶段,还需要尽可能回答学生提出的问题引导学生向正确的方向查阅资料;最后在“归纳总结”部分,教师还需要运用丰富的知识对遗留问题进行解释,并对整个讨论结果进行总结。这就要求教师不仅熟练地掌握本学科及相关学科的知识,而且要深入广泛了解相关领域前沿进展,对知识具有融会贯通、灵活运用的能力。在此过程中使得教师拓宽知识面,增加知识储备,完善知识结构,促进教与学的互动,真正做到教学相长。
四PBL在生物技术专业本科生细胞生物学教学中的具体实施方法
为了能够在我院生物技术专业本科生细胞生物学教学中顺利开展PBL教学,并取得良好效果,在开课前,授课教师参加了2012年上海复旦大学举办的PBL教学培训,掌握了相关教学技能。在充分调查了我院生物技术专业本科生知识结构及对细胞生物学知识的掌握情况后,我们制定了如下实施方案。
1实施对象
浙江中医药大学生命科学学院2011级生物技术专业1个班的学生。
2教学内容的选择
我院生物技术专业属于三本专业,学生又大多为专业调剂,初高中生物学基础较弱。因此,在教学过程中,细胞生物学基础知识部分如各种细胞器的结构和功能、细胞膜系统以及细胞骨架等可采用教师多媒体教授的传统教学方法;而本学科的难点以及前沿问题,如细胞的信号转导、细胞的增殖与周期、细胞分化、细胞凋亡与自噬、DNA的损伤与修复以及基因表达调控等则采用PBL教学,以问题为基础,通过收集资料、论证、实施以及总结归纳,使学生切实感受到细胞生物学与人类日常生活间的联系。进而通过自主学习,提高学生自信心,更有利于激发学生学习兴趣。
3教师提出问题
PBL教学中问题的设计非常重要,我们遵循以下原则:第一,根据教学大纲的要求及章节重点内容,结合目前细胞生物学领域的研究热点设计问题;第二,根据生物技术专业学生知识构架,设计难易适中的问题;第三,设计结合日常生活中大家关注的生命科学问题。例如,细胞的信号转导这一章围绕G蛋白偶联受体结构和功能这一知识点,设计了G蛋白偶联受体突变与哪些疾病息息相关?与肿瘤相关的信号转导途径有哪些,如何预防和治疗?针对细胞分化这一章的干细胞这一重点知识,设计了干细胞的临床应用情况如何?干细胞与器官移植等问题。
4学生分组查阅资料
问题提出以后,要分组解决问题。每组5人,分别设立组长负责本组问题的分工、督促查找资料和组织组内讨论等任务。提前一周将问题分发给学生,各小组经过充分的调研和讨论选取共同感兴趣的问题。根据分工,各小组成员开展工作。同时要求教师配合每个小组,随时与各小组进行沟通和答疑。
5课堂讨论
各小组根据分工将材料做成PPT,由组长进行10分钟陈述,组员补充,其他组进行质疑和指正。若交流中出现学生解决不了的问题,教师适当进行启发和引导,如果问题仍解决不了,则由教师解答。
6总结归纳以及教师评价
课堂讨论结束后,首先,学生对本组存在的问题进行归纳总结,自我评价学习过程和学习结果,思考知识、技能、小组成员协作和认知策略各方面的收获。其次,教师应对各小组信息是否完整与前沿、是否有创新与团队合作性、整理资料是否有逻辑性与条理性、是否按时完成、小组成员在小组讨论时的参与积极性以及各组的汇报是否精彩等方面进行评价。同时对于表现优异的小组给予适当奖励,进一步提高学生的参与积极性。总之,为了提高教学质量,培养和提高我校生物技术专业学生的实践创新能力,促进学生综合素质的提高,我们积极进行教学改革。在结合细胞生物学课程特点和生物技术专业学生实际情况下,我们将PBL教学模式引入课堂,并且获得了较好的教学效果。我们希望通过PBL教学模式的实施,能够充分激发学生的学习兴趣及积极性,培养出具有良好学习能力、实践能力及创新能力的高素质人才。
参考文献
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[4]MancyLJ,AnnMP,AnnL,etal.Developingaproblem-basedlearning(PBL)curriculumforprofessionalismandsci-entificintegritytrainingforbiomedicalgraduatestudents[J].MedEthics,2010,36:614-619.
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医学细胞生物学是在显微、亚显微和分子水平三个层次上,研究细胞的结构、功能和各种生命规律的一门科学。有机体的一切病理现象都是细胞病理反应的结果,所以一切生命现象都可从细胞中得到解答。我校医学细胞生物学课程在这些年的教学实践基础上形成了具有自己特色的内容体系结构。其核心部分包括:细胞概述、细胞质膜与跨膜运输、内膜系统与蛋白质分选、细胞骨架与细胞运动、细胞周期调控、细胞凋亡与衰老。从1996年开始,我校主要依靠教师出去进修,引进多媒体课件,并逐步在临床医学专业课堂上使用,并于1999年医学细胞生物学教学全过程使用。在此基础上,2000年增设蒙药学专业、2007年设护理专业、2008年设检验专业,全校各专业的医学细胞生物学均由我教研室承担,面对不同专业不同学生群体所讲受医学细胞生物学知识内容不同,因此,我校多媒体课件急需进行系统的制作。
二、医学细胞生物学多媒体课件制作方案
制作符合我校民族特色资源的多媒体课件,使学生既能扎实掌握细胞生物学的基础知识和基本理论,又具有较强应用知识的能力和探究创新意识,为后续的生物学课程的学习和高素质的生物科学人才培养奠定坚实基础。首先,我们需要整理教研室每一位老师多年教学积累的医学细胞生物学教学课件,按不同专业、不同学时、不同民族班级分门别类进行课件制作。
1.针对不同专业。
我校开设细胞生物学的专业有临床专业、护理专业、检验专业、影像专业、蒙医专业以及蒙药专业。临床等专业开设本课程的目的是在现代水平上讲授关于细胞结构和功能的基本理论,并且对由于结构损伤和功能失调而引起的疾病做适当的联系,以便为学习专业课打下必要的细胞生物学基础。蒙医、蒙药作为民族特色专业开设医学生物学,其中1/2讲授细胞生物学知识,1/2讲授遗传学知识。那么,对于这两个专业的细胞生物学课件制作时,我们可结合蒙医蒙药,例如利用区域特色蒙古族传统药用动植物,以其细胞结构、功能特点,讲解医学细胞结构与功能这部分内容。这种利用熟悉常见的样本作为实例,学生更易接受。将蒙医治疗原理联系细胞病理反应,讲授细胞质膜与跨膜运输、内膜系统与蛋白质分选,联系专业实践,使学生更乐于学习。
2.针对不同学时。
由于每门课程都有一定学时,如蒙医蒙药学时为12学时,临床等专业24学时,教师不可能把所有内容都做成课件,这就涉及内容取舍问题。蒙医蒙药课件制作中我们将体现细胞生物学核心内容:细胞质膜与跨膜运输、内膜系统与蛋白质分选、细胞骨架与细胞运动、细胞周期调控、细胞凋亡与衰老。临床、护理、检验专业课时24学时,那么我们将适当增加细胞生物学知识,即细胞信号转导、细胞外基质及细胞连接。
3.针对不同学生群体。
篇10
论文关键词:细胞生物学;实验教学;现状;模式改革
引言:
细胞生物学是生物科学领域的重要学科之一,是高等院校生物科学的一门专业基础课程,也是生命科学的前沿学科,在学生的知识结构体质中占有重要的基础性地位。细胞生物学又是一门实践性很强的学科,重要理论与实践密切地联系着。因而,实验课是教学的重要组成部分,是获得细胞生物学知识的重要方法和手段。通过实验课的教学,不但可以加深对细胞生物学一些基本理论知识的理解,而且还可以得到专业技能操作训练,提高观察、分析和解决问题的能力,对更好地调动学生学习的主动性、提高独立思考能力等都具有非常重要的作用[2]。
如何使细胞生物学实验教学适应创新型人才培养的要求,是新形势下实验教学改革的一项重要而艰巨的任务。纵观这些年来西藏大学细胞生物学实验教学,存在着实验内容陈旧、实验手段落后、实验开出率低等问题,迫切需要改革,以使学生更好地适应和接近当今社会人才需求的标准。
一、细胞生物学实际课教学现状
1.实验内容陈旧。由于受计划课时、实验教学软硬件条件等限制,目前西藏大学细胞生物学实验内容多局限在传统验证水平,主要为普通光学显微镜的构造与使用、细胞显微测量、细胞化学、细胞膜通透性、细胞分裂、染色体制备等内容。以上实验内容大多缺乏综合运用基础理论、实验技能及各种检测手段和方法,缺少那些能够体现细胞生物学学科进展的新技术、新方法。这就从客观上造成了实验教学与理论教学相脱节的现状。
2.实验课组织形式单一。现行的实验教学还没有摆脱以验证理论为主,学生“照着做”的实验模式,实验方式单调,缺乏综合性、设计性实验。采取由教师按实验要求准备好所有实验过程中所有所需仪器药品,在规定上课时间先由教师讲解实验目的、原理、步骤,然后,学生按教师讲的照做,最后得出实验结果,写出实验报告。这样很少发挥学生的主观能动性,不能调动学生的兴趣和积极性,不能很好地启迪学生的创造思维,不利于培养学生分析问题和解决问题的能力。
3.实验内容开出率低。实验开出率是实际开出实验总数与计划开出实验总数之比,是衡量高等院校实验教学水平的标准之一,其高低影响着一所院校的教学质量。由于仪器不配套、材料单一、教学技术手段的开发与应用不足等原因,目前,西藏大学细胞生物学实验开出率仅达70%,与国内许多综合性大学相比,尚有一定差距,要想摆脱这种局面,任务艰巨。
4.考核内容不完善。由于西藏大学细胞生物学实验课考核独立于理论课考核,设定为考查,考查内容主要以出勤、实验报告、期末测试为主,教师主观性较大,缺乏一定的量化标准,较难反应学生的动手能力,进而影响了学生学习动力。建立完善的考核内容是保证实验教学质量的关键。
二、改革措施
针对细胞生物学实验教学中存在问题,必须进行必要的探索和改革,发挥实验课的实践性优势,最大限度地增强学生的自主性与参与性。
1.优化组合实验,调整教学内容。调整教学内容的原则是精简和提炼实验内容,以适应压缩了的课时,将重复性和单一的技术则尽可能安排到相关实验中去。细胞生物学实验中有很多单项小实验,如独立安排会占用很多学时,这是教学计划不允许的,为在有限课时内完成相应多的实验内容,可将相关单项实验组合为系统的综合性实验,如洋葱鳞茎表皮细胞为材料观察细胞形态结构和液泡系、线粒体和活体染色技术,以及植物细胞骨架的光学显微镜合并为一综合实验。又如将“人类X染色体的观察”和“DNA的Feulgen染色实验”合并。不但节约了学时,而且还便于对实验结果进行比较鉴定,这样丰富了实验内容,使学生更有效地掌握相关内容。另外,引用成熟的科学实验充实到细胞生物学实验教学,比如象细胞化学实验,用新颖、技术含量高的免疫组织化学代替传统的染色方法显示酸碱性蛋白质、DNA和RNA的实验内容。因此,通过替代、删减压缩一些相对陈旧的实验内容可以实现实验内容的优化。 2.改革教学方法和教学手段,激发学生的学习兴趣。按照教育心理学原理,学习兴趣的培养与激发,对实现教学目标有着十分重要的作用。由于上述西藏大学细胞生物学实验中存在的由教师“包办”的问题,致使学生很少去独立思考各实验环节内容。只是机械地按部就班地重复一次,尽管实验可以顺利完成,也能写出完整无误的实验报告,但由于实验材料的选择、采集、药品的配备,仪器的调试、实验方案的设计都是老师包办代替的,实验的很多环节学生未能亲自参与,处于被动的学习地位,实验做过后心中无数,更不要说分析问题和解决问题的能力的提高。针对这些问题,可采取成立实验兴趣小组,让小组成员自行选择实验材料、参与药品的调配和仪器的调试,在实验前使学生明确实验方案,特别是对师范生,通过查阅相关资料、预习实验内容等准备工作,让学生课前上台讲解,然后同学间讨论,最后由老师总结的方式,充分调动学生学习主动性,这样,不仅丰富了学生的教学方法,为以后的工作奠定基础,而且调动了学生学习的兴趣和积极性。另外,在细胞生物学实验教学中,有很多等待时间,如染色、固定、离心等,长达半个小时。等待期间学生无事可做,既浪费了时间,又不便于管理。为此,可采用初步互动手段,展示往届学生制作的效果好的和效果差的同一内容临时装片,用于与自己的进行比较。精选部分相关切片让学生观察,这样既可以有效地管理课堂秩序,又能增强对实验结果的直观性了解。同时,也利用等待时间,要求学生分析实验过程,甚至激励学生大胆提出改进的办法。帮助学生寻找问题、分析问题、讨论问题,以达到良好的学习效果。
3.积极创造条件,提高实验开出率。随着西藏大学教学科研水平的不断发展,学校对实践教学投入不断加大,实践教学条件得到明显改善,一定程度上提高了细胞生物学实践开出率。但是由于部分设备使用操作要求严、程序复杂,缺少相关零配件等原因,使用效率低,直接影响实验开出率。为此,首先必须加强对实验教师的培养,通过“请进来,送出去”的办法,对现有仪器设备进行针对性使用技能培训,察漏补缺,配备缺损零配件,使其物有所值,真正为教学科研服务。其次,加强实验材料准备工作,根据教学大纲要求,开学前明确细胞生物学实验所需材料,有计划、分阶段提前准备,采取购买,就地培育方法,通过积极与本地科研院所联系获取相关实验材料,最大限度地满足实验教学所需材料。另外,提高实验教师自身敬业精神,肯花时间、常进实验室,多研究实验方案,避免因主观原因影响实验开出率。总之,实验开出率受多方面因素影响,既要重视硬件建设,更要重视软件建设,积极创造条件,使西藏大学细胞生物学实验开出率逐步达到教学大纲规定的要求。
4.借助辅助教学手段,提高实验效果。一些具有代表性的高、精、尖科学实验技术,因受其操作严格性、技术尖端性及资金投入所限,无法在普通实验室开展。这就需要运用现代的电教手段辅助教学,通过网络或其他方法获取这些先进实验技术的电子资料,利用视频互动实验室播放,增强直观感受,激发学生兴趣。
在细胞生物学实验教学的显微微观观察中,使用视频互动实验室,此系统通过显微镜与计算机相连接,教师与学生能同时在大屏幕上观察全班学生的所获得的显微图像信息。在这一系统下,由传统的显微镜下的微观形态结构,改变为师生互动的、图像共享的教学体系,便于比较和鉴定,提高教学效果。
5.规范实验要求,完善考核内容。西藏大学细胞生物学实验考核方式为考查,独立于理论课考核,一般是以优、良、中、合格、不合格方式给学生打分,但是这样做的弊端是教师的主观性较大,缺乏科学的量化标准,较难反映学生的真正水平。因此,可采用综合测评方法。实验课总成绩由期末成绩和平时成绩两部分组成,分别以30%和70%的比例计入总成绩。期末考试采取抽签口试方式,对本学期所做实验中的一些基本原理、主要现象、操作程序等内容进行考核。检验学生对所学实验内容的掌握情况。平时成绩采用每次实验结束后当场打分,每次的累积分为平时成绩,平时成绩打分依据主要为预习实验情况、课堂实验态度、操作规范情况、课堂纪律、实验报告、课后清洁等这种考核方式,有效地避免传统的实验课考核只依据实验报告和最后的笔试成绩所带来的弊端。体现出实验态度、操作技能,避免表现好与表现不好差别不大、做与不做差别不大的情况。调动学生做实验的积极,这虽然从某种程度上增加了教师的工作量,但是能从各个方面确保实验成绩的真实性,增强学生上实验课的主动性,有效提高实验教学质量。
结语: