細胞生物學的發展范文

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細胞生物學的發展

篇1

視網膜母細胞瘤( retinoblastoma,RB)是嬰幼兒最常見的一種眼內惡性腫瘤, 不僅嚴重影響患兒的視力,更危及生命。隨著生物學技術的迅猛發展,RB的生物學研究已取得一些突破,探討RB的發病機制對抑制腫瘤的生長和轉移,提高患兒的生存率,具有重要的臨床意義。現將視網膜母細胞瘤發病機制的研究進展綜述如下。

【關鍵詞】 視網膜母細胞瘤;基因突變;p53;鼠雙微粒體2;Rb蛋白

Abstract Retinoblastoma is a common pediatric eye malignant tumor, it not only seriously affects childrens 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

視網膜母細胞瘤(retinoblastoma,RB)是發生于嬰幼兒時期最為常見的眼內惡性腫瘤[1],出現首個體征的平均年齡為生后7mo(雙側發病病例)和24mo(單側發病病例)[2],嚴重危害著患兒的視力和生命,已經受到醫學界的廣泛關注。我國每年新病例約有1000人,占全世界每年新病例的20%。其中30%~40%的病例屬于遺傳型,符合常染色體不完全顯性遺傳,外顯率約90%;60%~70%的病例屬于非遺傳型。遺傳型是由生殖細胞突變引起,變異存在于每一個體細胞中;非遺傳型,基因突變僅發生在視網膜細胞。因此,遺傳型RB通常為雙側、或單眼多發性;非遺傳型則以單側、散發型多見。

RB是人類特有的一種視網膜腫瘤,對其成因學者們提出了許多假說:1971年,Knudson[3]的二次突變假說認為RB需要經歷某個基因的兩次突變才能發生;Benedict等[4]在1983年提出類似Knudson的假說;同年Cavenee證實了兩個等位基因的失活致RB發生,該基因位于13q14位點,編碼pRb蛋白,靠近脂酶D的編碼區,命名為Rb1基因。pRb在細胞的增殖和分化中起重要作用,決定細胞是否進入S期[5]。Rb1基因啟動子包含多個轉錄因子的結合位點(RBF1, Sp1, ATF和E2F)[6],遺傳型Rb在這些位點上發生突變,造成轉錄調節因子無法結合,降低了轉錄活性[7],導致細胞內pRb功能低下或缺失,細胞的正常周期被打破,表現出細胞快速生長形成腫瘤。

1 RB基因突變

1970年代,Knudson[3]首次提出視網膜母細胞瘤發生的“二次突變學說”,即一個正常的視網膜母細胞瘤變成腫瘤細胞需發生2次突變。隨機發生的2次突變可使RB基因中正常的等位基因失活。當兩個等位基因均發生突變,由體細胞的雜合子型變成了純合子狀態,細胞將失去正常RB蛋白功能,細胞分化失去控制,從而形成腫瘤。1980年代,對RB基因的位置和作用方式有了基本了解。多位學者對RB腫瘤細胞內RB基因及產物進行詳細分析[8,9]:(1)在DNA分子水平,大約15%~30%的RB腫瘤顯示RB基因結構異常,主要限于顯示大的缺失、易位、重組以及影響限制性酶切位點的點突變;(2)在mDNA表達水平,更多的RB腫瘤表現出低于正常胎兒視網膜或分子量大小異常。RB的mDNA異常被認為是由于不同的RB基因點突變對mDNA穩定性轉錄及剪接影響所致;(3)在蛋白質水平,絕大多數RB或缺失RB蛋白或僅表達少量的或分子量異常的RB蛋白。RB基因突變的類型:(1)大片段缺失[811]:即大片段(全部或部分)RB基因缺失,缺失斷裂點可出現于整個RB基因范圍內(外顯子13~17區域內);(2)在基因編碼序列中缺失或插入幾個堿基,引起閱讀框架移位[1214]。(3)點突變:按其性質可分為2類:錯義突變和無能突變。據文獻統計,遺傳型患者中,僅25%有陽性家族史,多數RB患者為新發生的生殖細胞突變。這說明RB發病過程除了基因突變外可能有其他機制的參與。

2 癌基因、抑癌基因論

近年來,對RB中一些癌基因和抗癌基因的研究開始引起人們的重視。越來越多的研究表明,視網膜母細胞瘤的發生、發展是一個復雜的過程,有多個癌基因和抑癌基因的異常改變,其中MDM2基因的擴增或過表達及p53基因突變有著舉足輕重的作用。我們著重對P53及與其可能相關的癌基因MDM2做一綜述。p53為一公認的抗癌基因,50%以上的腫瘤組織中可檢測到它的突變。腫瘤抑制基因p53位于人類17號染色體短臂17P13.1上,其編碼產物位于細胞核,是一種分子量約為53KD的含磷蛋白,可分為野生型和突變型兩種。正常細胞所產生的P53蛋白(野生型)很少,而且在細胞中易水解,半衰期為20min左右,用常規免疫組化方法難以檢出[15]。突變型p53基因由野生型突變產生,失去抑癌基因活性,可導致正常細胞惡性轉化、腫瘤發生[1618]。因其多積聚在細胞核內,穩定性增加,半衰期延長,故可通過免疫組織化學染色檢測[17]。在正常細胞中,p53信號通路主要調節細胞損傷后反應(修復或凋亡)[19]。研究發現[2023],RB組織中有高水平的突變型p53基因蛋白表達,提示p53基因突變與RB發生關系密切。p53基因突變與P53蛋白過度表達間的高度一致性己經被證實[24]。

MDM2是一種癌基因,其主要的功能是與野生型或突變型P53蛋白的相互作用[25]。野生型p53基因誘導MDM2轉錄增強,致使MDM2蛋白水平升高;反過來,MDM2蛋白與P53結合形成復合物,促使P53蛋白降解,抑制其功能的發揮,二者構成了負反饋調節環。通過這種調節,二者在細胞內能處于平衡狀態,這即利于DNA損傷后的修復,同時又防止修復后細胞生長受阻[26]。研究表明:MDM2P53負反饋調節環異常可導致細胞中抑癌基因p53功能失活,與多種腫瘤的發生發展密切相關[27] 。MDM2(鼠雙微粒體2)癌基因定位于12q13 14,多項實驗證實了該基因能使體外細胞發生轉化并具有動物成瘤性[28,29]。

MDM2還可通過P53非依賴性方式在腫瘤的發生、發展中起作用。最近新的研究表明MDM2和P53的調節通路有新的酶化途徑參與[30],這表明兩者之間的作用不是單一途徑。

3 其他觀點

Rb基因編碼的Rb蛋白(pRb)是一種具有廣泛生物學意義的轉錄調節因子,為具有DNA結合能力的核磷酸化蛋白,主要參與細胞周期的調節,對細胞生長起負調控作用,它是調節細胞增殖信號通路的中心成分。近期研究認為,pRb與RB的發生密切相關。

pRb作用于腫瘤的發生、發展可能是通過兩種機制:(1)細胞周期調控作用,pRb及其相關蛋白是決定細胞分裂增殖還是休止、分化的重要分子[31]。pRb的功能受磷酸化狀態影響,pRb以非磷酸化的活性形式與轉錄因子E2F結合而抑制其活性,阻止細胞從G1期進入S期[32],抑制細胞增殖,而pRb的磷酸化可使其失活。(2)誘導細胞凋亡,通過p53依賴和p53非依賴的細胞凋亡途徑,誘導細胞凋亡[33]。有研究表明[3436]:pRb功能異常導致中心體和非整倍體的擴增。這就意味著pRb與中心體擴增和染色體穩定性有關。最近研究發現:腫瘤的發生開始于干細胞的表觀遺傳變異,這就意味著基因表達的后天性缺失(非突變性的)比突變更常見。所以就有人提出質疑“二次基因突變論”的合理性。

4 展望

眾所周知,腫瘤的發生和發展是一個復雜的過程,有很多影響因素,包括癌基因的激活、抗癌基因的失活、凋亡機制的異常及其他因子的改變。腫瘤細胞既是分化紊亂的產物又是增殖失控的產物。視網膜母細胞瘤亦是如此。目前的研究還沒有對RB的發病機制做出較權威的結論,但其分子生物學研究取得了一定進展,我們了解到RB的發生不僅是基因突變那么簡單,可能有抑癌基因、癌基因、抗凋亡因子的參與,我們已了解了相當一部分,以后要繼續完善研究它們之間的內在關系及相互影響,找出RB發病的主要機制。從分子水平重新認識RB的發生、發展規律,具有明顯的理論價值與廣泛的應用前景,能為以后基因治療RB提供科學依據。

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篇2

關鍵詞 水產養殖專業 細胞生物學 雙語教學

中圖分類號:G642文獻標志碼: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

所謂“雙語教學”,是指對高等學校的部分課程采用國外具有代表性和先進性的原版教材,并采用英語授課的一種教學方式。《細胞生物學》作為日新月異的生命學科的一門基礎學科,其雙語教學已在各大高校中展開。《細胞生物學》作為長江大學動物科學學院水產養殖專業的一門選修課開設,其從2008年開始立項進行了其雙語教學的探討與實踐。針對水產養殖專業和本專業學生的外語情況,本文就雙語教學環節中遇到的幾個基本問題,進行了認真分析,并提出初步的解決辦法并探討了實踐過程中取得的相應效果。

1 選好《細胞生物學》雙語教學的教材

教材的選擇在雙語教學中具有較大作用。蘇秦等①的調查結果認為高校學生對采用原版教材還是非常歡迎的,普遍認為原版教材內容好,較有用。但是針對本專業學生的專業外語水平以及對生命科學的掌握,選擇原汁原味的英語教材,學生普遍反應看不太懂。因此,針對學生的特點,在本專業學生中開展雙語教學,不能好高騖遠,一味追求雙語教學形式,而不顧教學效果。如作者在開展細胞生物學雙語教學時選用了英文原版教材《Cell and Molecular Biology》(影印版2002高教出版社)和《Cell Biology 細胞生物學(雙語教材)》(2007,復旦大學出版社)作為參考,前者幾乎覆蓋了學生所必須掌握的細胞生物學的全部基礎知識,圖文并茂,后者可以讓學生進行中英文對照學習。在此教材以及相關的細胞生物學網站的基礎了,作者針對本專業特點自編了《細胞生物學》雙語教學講義,講義針對每章內容只介紹主要的知識點,讓學生能夠輕松了解細胞生物學的基礎知識和發展趨勢。

2 精選教學內容

目前,大多高校《細胞生物學》理論教學中,就其內容而言有兩個問題比較突出:一是課時少,內容多;二是教學內容與很多學科的內容互相聯系,互相滲透、涉及到組織胚胎學、生理學、生物化學、病理學、免疫學、遺傳學、分子生物學等。②本專業《細胞生物學》只有32個學時,且采用雙語教學,所以教學內容的取舍,教學方案的制定就顯得尤為重要。

針對這些問題,我們在教學內容的選擇上,把握了幾個原則:一是側重細胞生物學的基礎知識的介紹,這是了解細胞生物學學科的基礎,比如細胞的基礎知識、細胞膜及細胞表面,細胞器及信號傳導等知識;二是淡化與其他學科的重復的內容,如蛋白質的生物合成是生物化學中的重要內容,細胞的核酸等是分子生物學的重要內容,細胞的分裂等是遺傳學的重要內容,因此在講授這些章節時,我們側重其與這些學科的差別進行介紹;三是側重細胞生物學知識與水產專業的聯系,著重介紹細胞生物學在水產養殖中的應用,密切聯系實踐,激發學生的學習興趣。

3 使用《細胞生物學》英文專業詞匯、術語進行課堂教學

專業課程的雙語教學,不是專業英語課,后者主要是為了學習外語,而專業課程的雙語教學是為了再學好課程的同時,掌握專業英語,拓寬專業視野,提高學習能力和研究能力,增強國際學術交流能力。③《細胞生物學》在本專業三年級學生中開設,學生的英語水平之間差別較大,且開設在學生的《專業英語》課程之前,因此要著重解決學生看不懂、聽不懂、學起來很吃力的問題。針對這些問題,下大力氣編寫了適合學生的講義,并在學生上課之前發給學生,把涉及到得專業詞匯與術語進行相應的注釋。在教學的各個環節上盡可能使用足夠的外語,包括使用外文教材,教師用外文書寫教學大綱、教案、幻燈片,以及教師用外語口語授課量達(50%)以(下轉第69頁)(上接第63頁)上。另外,教師選取了《Cell》雜志上經典的細胞生物學方面的文獻,讓學生分組進行翻譯討論,讓學生盡可能多地接觸專業英語。但在實踐過程中也出現了教師采用雙語教學時,學生普遍認為授課的信息量較小,課后要花很多時間去消化,譬如專業詞匯量大,生詞太多,英文教材看起來吃力(看不懂),聽不懂的問題,這也是今后努力改進的方向。

注釋

①蘇秦,楊鵬,張陵.雙語教學實施效果的調查與分析[J].中國大學教學,2002(10):34-35.

篇3

關鍵詞:細胞生物學、實驗教學、創新能力培養

【中圖分類號】G642

基金項目:國家基礎科學人才培養基金項目(J1103507)

隨著生命科學的不斷進步,人們對細胞的研究不斷深入。細胞生物學已成為當前各個高校生命科學相關專業的主干課程之一。細胞生物學作為一門實驗科學,在本科教學中具有舉足輕重的地位[1]。細胞生物學實驗課程的開設,是以學生掌握基本實驗技能和有關細胞生物學的研究方法為目的,并通過實驗培養學生的創新能力和科研意識,從而達到提高學生綜合科研素質的目的。

目前細胞生物學實驗教學仍存在著一些不足與缺陷。諸如教學方法過于簡單、教學內容不能體現最新研究成果、教學評價有待進一步科學化和規范化所導致的實驗教學效果不佳和效率低等問題。這些都影響了學生創新能力的培養和科研素質的提高,不利于學生將來的綜合發展。培養具有一流科研素質和創新能力的復合型人才, 是廣大教育工作者面臨的巨大挑戰。在當前的學習中, 學生注重理論學習輕視實驗學習思想還很嚴重;教師隊伍中, 存在著重科研輕教學特別是基礎實驗教學的現象, 這在很大程度上忽視了對本科生動手能力和科研創新能力的培養。實驗教學的水平和裝備條件差異較大的問題依然存在。為提高細胞生物學實驗教學質量, 全面培養學生的創新能力, 我們在細胞生物學實驗教學過程中更加注重學生創新能力的培養環節,對實驗教學進行了初步改革探索。

1 優化實驗教學內容,體現時代性

(1)優化細胞生物學實驗教材

作為一門獨立開設的課程,細胞生物學實驗課在于培養學生的實驗動手能力、創新能力,提高學生的科研素養。隨著教學改革的不斷加快和教學設施的不斷完善,陳舊的實驗教學內容和單一乏味的驗證性實驗過程已不能滿足現階段的實驗教學要求[2]。優化細胞生物學實驗內容,體現本領域最新研究成果并增強實驗教學的時代性,是目前一項重要的工作。首先要選取兄弟院校的優秀實驗教材用書。我們學院選用的是有高等教育出版社和施普林格(Springer)出版社聯合出版,李素文主編的《細胞生物學實驗指導》。其次專業實驗課教師可根據多年細胞生物學實驗教學的經驗和學院特色編寫制作更合適的實驗課教材及與之配套的課件。細胞生物學實驗教學內容的選取一是應依據精煉、新穎、靈活的思路,二是要根據現有的實驗基礎條件,充分利用共享公共資源平臺,增設開放性,研究性實驗項目。讓學生通過實驗課教學能更好的鞏固理論知識,用理論知識支撐實踐教學。

(2)及時更新實驗內容,完善培養模式

科技發展永不止步,細胞生物學領域的新概念、新信息、新理論也是層出不窮。細胞生物學實驗教學要能及時跟蹤國際上細胞生物學研究進展及熱點并在實驗內容上有所體現。通過對最新研究成果的評述,讓學生結合已學習過的理論知識開啟發散性思維。首先我們不斷嘗試結合細胞生物學的最新進展,在原有課程的基礎上,增設研究型實驗課題。比如開展了C2C12細胞的傳代培養及活性檢測實驗,在此基礎上我們選取了一些細胞炎性因子讓學生自己設計實驗去研究細胞的增值和遷移現象。另外還采取本科生導師制,由學生根據自己的興趣自由選擇細胞生物學方面的教師作為導師,進入到專業實驗室結合導師的科研課題進行探究性實驗。這些舉措不僅讓學生在極有限的時間內學到了基礎性實驗技術,而且在綜合性實驗階段進一步促進了學生的三種能力培養(創新能力、實踐動手能力和團隊合作能力),極大地激發了學生對細胞生物學實驗的興趣。

2 建立以學生為主體的實驗教學方法

(1)討論啟發式教學

誘發學生學習動機、激發其學習興趣,對于細胞生物學實驗教學至關重要。目前很多學校的實驗教學方法依舊是采用“灌輸式”方法教授學生,學生在教學過程中只是被動的、按部就班的進行實驗,缺少主動思考的時間和空間。這種教學方法不僅禁錮了學生的創新思維,更加泯滅了學生對實驗的興趣。細胞生物學實驗教學方法的好壞直接影響著教學目標的實現和教學內容的確立。我們利用有限的課時開展討論啟發式教學方法,并結合利用現代化教學手段,結合音頻,視頻等材料輔助教學,充分調動學生學習的積極性;基于細胞生物學教學實驗室和科研實驗室的設施條件,選取實驗主題,實施開放式教學,讓學生積極主動參與實驗教學過程中,變被動為主動,充分建立以學生為主體的實驗教學方法。在學生參與實驗的過程中,對學生進行自由分組,每組4人左右,根據選中的課題,鼓勵學生充分利用圖書館資源、數據庫資源查找相關文獻,最終提交實驗項目小論文,并作為主角在課堂上進行講解展示,同時回答老師和同學們的提問。通過這種討論啟發式的教學,極大拓展了學生的創新思維。

(2)現代化多媒體教學手段輔助

多媒體教學直觀生動,有利于學生對知識的理解和掌握,激發學生的興趣,提高教學效果。細胞生物學實驗教學內容中,有不少具有一定的復雜性和抽象性,僅依靠傳統的教學方法已經無法滿足學生們的需要,多媒體技術的應用能將一些原本口述或板書困難的抽象概念具體、直觀地顯示出來,使學生對要學習的實驗課有更加整體直觀的印象。比如我們在進行細胞培養實驗課的教學過程中,就安排參加教育實習的研究生按照實驗流程進行相關的實驗操作,同時用錄像機記錄下相關視頻配上解說制作成視頻文件,在做細胞培養實驗前給同學們放映。讓同學們通過觀看錄像,對實驗的前期準備工作和實驗過程中的要點難點進行學習,這樣可以有效地提高學生的實驗技能和成功率,并且同學們在觀看的過程中還可以進一步鞏固自己學過的理論知識,進而提出關于實驗的疑惑之處。通過在實驗教學過程中適當的運用多種教學手段,使學生對實驗原理、實驗過程、實驗結果等理解的更加透徹,讓學生能夠充分發揮他們的想象力、創新性和主動性。

3 構建多層次實驗成績綜合評定模式

(1)設置開放式實驗

實驗開放包括實驗材料的開放,實驗內容的開放和實驗室的開放[3-4]。由于目前本校細胞生物學實驗主要是面向大三本科生開設,他們在本學期的課程任務較重,時間有限。所以靈活開展一些開放性實驗,充分利用他們的空余時間對培養他們的創新能力非常必要。比如我們在開展細胞核的熒光顯微鏡觀察實驗中,就設置了不同染色原理的熒光染料,讓同學們自由選擇,根據熒光染料的選擇,自己動手設置熒光顯微鏡的激發濾光片,通過規范操作,得出結果并形成實驗報告。這樣,選擇不同染料的同學得到的結果就不相同,避免了有些同學在寫實驗報告過程中的相互借鑒現象,同時在此過程中也激發了同學們的創新思維能力。

(2)實驗報告更注重對結果的分析

生物學是一門實驗科學,有實驗就要允許失敗。我們細胞生物學實驗教學過程中并非要求所有學生一定要得到預設的實驗結果。我們的實驗課允許沒有實驗結果的實驗報告上交,前提是學生要根據我們的實驗步驟,回憶自己實驗過程中的操作,找出實驗失敗的原因并進行分析。我們認為這樣的實驗報告,雖沒有實驗結果,但鍛煉了學生的分析能力,同時在另一方面培養了創新能力。

(3)成績評價多樣化

細胞生物學實驗課的成績要體現出評價多樣化。僅僅根據平時的實驗報告已不能全面反映學生在實驗課上的表現,更不能全面體現學生的創新能力和科學素養。我們的成績評價是以平時的實驗報告為基礎,還包括平時考評(出勤率和課堂表現),操作性強的實驗課的操作成績,以及期末考試成績。為考察學生分析解決問題的能力,我們在期末筆試中還加入了一定比例的實驗設計題和綜合性分析題。這些題目讓學生更注重知識的綜合應用,非常有利于學生綜合素質的提高。通過多樣化的成績評定模式既提高了學生學習的主動性,夯實了基礎實驗知識,又促使學生更重視平時的實驗操作訓練,提高自己的實驗技能和綜合素質,從多方面培養其創新能力。

隨著細胞生物學學科的迅猛發展,細胞生物學實驗教學的改革探索必須跟上。細胞生物學實驗教學的改革,能進一步提高學生的實驗專業技能,增強其團隊合作意識,同時培養學生的創新能力。

主要參考文獻:

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[2] 婁慧玲,郭濱,吳燕華,等。2011. 細胞生物學實驗教學的探索與實踐. 高校生物學教學研究(電子版),(1):44.

篇4

[關鍵詞] 細胞生物學;研究性教學;探索與實踐

[中圖分類號] G424.1 [文獻標識碼] A [文章編號] 1005-4634(2013)06-0065-03

0 引言

21世紀是生命科學的世紀,細胞生物學是生命科學的重要基礎學科,具有較強的理論性和實驗性[1],同時也是近年來發展迅速的前沿學科。綜觀2012、2013年的諾貝爾生理學或醫學獎不難看出,這些對生命科學有重大推動作用的杰出成就都是細胞生物學研究的領域。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律、探究生命科學領域的基本問題、解決醫學領域的重大問題有重要的意義。但在傳統的教學中,往往采用“灌輸”式教學,使學生處于非常被動的地位,這種接受型的教學方式忽視了學生自主學習、自主探究能力的培養,抑制了學生的研究興趣與創造性,與21世紀日益加劇的國際競爭對創新人才的強烈需求形成尖銳矛盾。因此,發展新的教學模式迫在眉睫。研究性教學模式要求教學過程中要充分發揮學生的主體地位和教師的主導作用,學生在教師指導下,通過以“自主、合作、探究”為特征的學習方式較好達到課程教學目標。本文從研究性教學模式的角度對細胞生物學理論教學的教學內容、教學方法和實驗教學的優化改革提出了幾點思考。

1 在理論教學中培養學生的研究性思維

1.1 調整和優化教學內容

《細胞生物學》是高等院校生物學各專業開設的一門必修課,其內容迎合了不同層次學習者和研究者的需求。要在理論教學過程中培養學生的研究性思維,則不能拘泥于教材的內容及其編排,需要調整和優化教學內容,為學生形成研究性思維習慣做好鋪墊。基于此,可以根據理論知識的難易程度、學生的知識儲備和接受新知的能力、《細胞生物學》課程教學大綱、學科發展現狀等對課程內容做適當的刪減、增添和整合,調整和優化教學內容。

1)刪減。刪減學生已經耳熟能詳的內容。學生在長期的知識儲備和經驗積累過程中已經習得的基礎知識,應在課堂上避免贅述。例如,關于“細胞是生命活動的基本單位” 這一概念,其涵義學生從中學就已經有所了解,可引導學生從生命活動的不同方面舉例來證明這一結論,并與最近的研究進展相聯系,培養學生歸納總結知識的能力并激發學習興趣。

刪減某些學科交叉內容。由于細胞生物學是生命科學的基礎學科,與生物化學、分子生物學、微生物學等學科有著深刻的相互滲透與結合,很多理論知識在不同學科中重復出現,因此應做適當的刪減,化重復理論為知識遷移。例如,學生已經在生物化學中對線粒體的氧化磷酸化有了系統的認識,在本課程可以著重從氧化磷酸化的分子結構基礎及其細胞生物學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構決定功能的生物學思想。

刪減識記類課程內容。研究性學習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得不失為好的舉措。例如,細胞是一個復雜的信號網絡系統,細胞信號轉導的途徑和細胞對信號的整合與控制應是課堂上探討的重點,而細胞通訊、信號分子、受體等基本概念應由學生自主習得。除此之外,關于細胞生物學研究方法的內容可以移接至實驗教學中。

2)增添。注入研究方法,滲透研究性思維。在《細胞生物學》中,對生命現象探究的內容雖有不少涉及,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資源和素材,適時在課堂教學中滲透科學研究方法。

引入科研成果,把握學科前沿。教師需要時刻關注國內外的科學研究動態和成果,擷取精華介紹給學生[2],拓寬學生視野;教師應提煉學術會議上各專家的新理念、新思路,以活躍學生的思維,便于研究性學習,推陳出新;學生也要利用書籍、期刊、網絡、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。

適時插入科學家的故事。必要時,以科學家艱辛的探索事跡進行科學態度和科學精神教育,適時引入科學家的逸聞趣事,以激發學生的學習興趣。

3)整合。細胞是生命活動的基本單位,“一切生命的關鍵問題都要到細胞中去尋找”。為了系統而深刻地理解生命的本質,必須避免片段化教學,應對教學內容適當整合,以符合學生的認知規律。

知識點間的整合。例如,錨定連接需要細胞骨架系統的參與,因此可把錨定連接的相關內容安排在細胞骨架后,以便新舊知識的聯接。

調整課程內容的順序。細胞生物學的研究重點已不再限于細胞的結構與功能方面,而是明顯轉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構與功能等章節內容整合、將細胞重大生命活動及其分子機制等章節內容整合,掌握前者是揭示后者的基礎。

1.2 改變教學方法,改進評價體系

在研究性教學中強調,學生是教學過程的主體,學生要在研究中學習和成長,發展學習主動性和養成獨立思考的習慣;教師則在整個教學過程中起組織者、指導者、幫助者和促進者的作用[3]。在教學方法上,建議采用問題教學方式,在確定了研究課題的前提下,通過創設問題情境,引導學生質疑,并恰當引入科研成果。

1)建立激勵機制,確定研究課題。采用研究性教學模式會增加學生的課前準備負擔,對于每個學期要上近10門課程的學生來說,如何激勵學生主動學習是非常重要的。學生的積極參與僅僅靠老師語言上的激勵是不夠的,必須建立相應的激勵機制,比如可在教學質量的評價體系中加入“課堂發言”這一項,并在最終成績考核中占一定的比例,如可設定課堂發言∶實驗成績∶理論成績=3∶3∶4,課堂發言由教師當場打分,整個學期成績累計,取其平均值。

研究性教學模式并不在于形式上以學生為主,而在于學生在實質上的主體地位。因此,在教學方式上,既可以采用老師提問、學生討論的方式,也可以采用教師講授、學生隨時質疑的方式。在第一種方式中,老師需要精心組織并向學生提供研究課題,鼓勵學生主動參與,由于學生準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,要留給學生一定的時間準備相關材料。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,將學生分成小組(每組3~5人),問題到組,每小組負責闡述1~2個子課題。這樣既保證了學生探究問題有一定的深度,又有效地激發了他們的參與熱情。

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。為達到既使學生掌握理論知識又能訓練其思維的目的,在確定研究課題時,應注意課題的廣度,不能任意發散、偏離重點;同時,也要考慮到課題的深度,難度適中,有效激發學生的興趣。例如,在《細胞信號轉導》課題中,要求學生理解并掌握細胞信號轉導的主要途徑、細胞對信號的整合和控制,教學活動應圍繞這兩方面展開,在掌握基本的幾條途徑的基礎上,再進行歸納,繪制網絡圖,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導途徑的新進展。

2)創設問題情境,引導學生質疑。在研究性教學中,師生應是平等的探索者的關系,教學過程就是解決問題的過程,因此應以問題研究[4]為主線,教師要善于提出啟發性、針對性的問題[2],問題的設置要有層次感,遵循學生的認識規律。開場問題要設計巧妙,順利促使學生進入學習情境;教學過程中,教師要做好學生活動的組織者、幫助者和促進者,指導和總結提升到位;對于抽象復雜的機制需要結合多媒體等手段,化繁為簡;探討完理論知識后,要引導學生思考和分析與生產生活緊密相關的問題,學以致用。學生可以采用獨立思考、小組討論等多種形式的學習方法多角度調動思維,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《細胞信號轉導》課題中,教師可借此課題引導學生掌握相關前沿。如教師可提出:生物對光的響應是通過其受體來完成的,目前已經發現了幾種光的受體,分別是什么?UV-B的受體是什么?受體如何傳遞這一信號?細胞對這一信號產生什么樣的響應?當諸如小麥等植物接受UV-B后,會產生哪些響應?這樣學生就會通過閱讀文獻掌握這一領域的最新發現,了解UVR8這一剛剛發現的紫外線的受體,通過了解其機理,聯系實際,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合到了一起。

3)恰當地引入科研成果。細胞生物學是一門迅猛發展的學科,尤其是分子生物學的概念與方法的引入,將其迅速推向分子細胞生物學水平。細胞生物學相關領域的研究現狀和成果如何,教師可以在課堂上適時介紹給學生,尤其是重點闡述研究方法、實施步驟等內容,對學生進行科研方法與思路的指導。例如,在《細胞分化與基因表達調控》這一章節中,可以引入2012年諾貝爾醫學獎獲得者日本京都大學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回早期干細胞狀態,以用于形成各種類型的細胞,這一技術的實現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生的排異反應,為某些嚴重疾病的治療提供了契機)。領域的杰出成果能夠對現有課本知識進行補充,學生也可以通過專題文獻查閱報告的形式交流科學界的新理念、新發現。

2 在實驗教學中鍛煉學生的科研技能

實驗教學是培養學生技能的重要途徑,也是學生研究性學習的具體體現。通過一系列實驗技能的學習和實踐操作,學生將對所學的基礎理論知識有更深刻更直觀的理解,同時還可了解有關細胞生物學和細胞工程領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。

2.1 合理安排實驗教學進程

實驗課的進程應該與理論課的進程相輔相成,教學建立在科研基礎上,科研促進教學的提高。

2.2 改建實驗課

1)通過驗證性實驗培養學生基本的實驗技能。通過細胞形態結構的觀察,學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構、原理及其操作;通過對細胞組分的分離及觀察,學生可以學會分離、純化、活體染色等技術。在實驗前,學生應該通過實驗指導、網絡等了解相關儀器設備,并了解其原理及操作,指導教師對所出現的問題進行指導,規范操作。

2)通過設計性和綜合性實驗培養學生分析和解決問題的能力。設計性實驗、綜合性實驗要求學生以本課程的相關理論知識為基礎,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造力地獨立完成實驗設計,創新實驗方案,這對學生的素質要求較高,因此也是培養學生分析和解決問題能力的良好手段。設計性和綜合性實驗的題目可以結合教師的科研項目擬定,從而不僅將教學與科研融為一體,而且可以集結眾多人的智慧,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果記錄下來,對結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。

對于設計性和綜合性的實驗,撰寫科研論文是學生展示科研能力、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》(第三版),本著研究性教學的理念,首先對部分章節如“細胞的能量轉換——線粒體和葉綠體”嘗試采用了研究性教學模式,學生利用課外時間積極查閱資料,認真思考,充分準備;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。通過這樣的方式,不僅學生的學習熱情高漲,對知識的理解更為透徹,更重要的是,學生能發現問題并知道如何解決問題。接下來,又把一些問題留給學生,如在細胞的信號轉導中,G蛋白耦聯受體介導的信號通路廣泛參與生命活動的諸多方面,而且該領域是一個正在迅速發展的領域,不斷有新的發現。所以鼓勵學生充分利用高校的期刊數據庫獲取相關研究進展,課堂上小組交流討論,通過這樣的方式學生獲取了大量的信息,對該領域的前沿動態也有了一定的了解,極大地激發了學生的科研熱情。在實驗教學方面,將細胞生物學實驗進行了課堂外的延伸,與大學生創新實驗相結合,鼓勵學生利用細胞生物學的知識去解決或探究某一問題,目前已有部分成果被國內重要的核心期刊所接受。研究性教學的采用,使細胞生物學教學質量有了顯著提高。學生不僅在課前養成了獨立思考的習慣,提高了自主學習能力,而且能在課堂上廣泛參與討論,交流思想,合作學習;學生對細胞生物學的理論知識和實驗技能掌握得較為扎實,對細胞生物學的科學前沿有較敏銳的把握,利用細胞生物學基礎知識、基本技能開展相關領域研究的能力得到了提高。總之,研究性教學模式從根本上發展了學生學習的主體性,為培養學生的創新意識、發展學生的科研思維能力提供了條件。教師應積極開展研究性教學的嘗試與探討,培養創新型人才。

參考文獻

[1]翟中和,王喜忠,丁明孝.細胞生物學(第4 版)[M].北京:高等教育出版社,2011.

[2]盧曉梅,楊艷燕,居超明.生物學研究性教學的探索與實踐 [J]. 生物學雜志,2005,(3):47-49.

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中圖分類號:G642.3 文獻標識碼:A 文章編號:1002-4107(2017)10-0028-03

“細胞生物學”是生命科學的基礎學科,也是前沿學科,是教育部規定的生命學科各專業學生必修的7門主干課程之一[1],在生命科學教育中占有核心地位,近年來,隨著新的儀器設備、先進手段的應用,尤其是細胞生物學與醫學、分子生物學、神經生物學等學科的相互滲透及交融,已成為21世紀生命科學的重要研究領域[2]。商洛學院作為地方應用型本科院校,以培養應用型人才為目標,在細胞生物學教學中不斷更新教育觀念,鉆研新的教學方法,也取得了一點成績,現就該課程建設實踐與經驗進行總結探討如下。

一、商洛學院細胞生物學課程發展的歷史沿革

追溯商洛學院的辦學歷史,它經歷了專科和本科兩個階段。在專科教學階段,商洛學院創辦的生物類專業先后有生物教育、生物技術及應用,“細胞生物學”作為該專業的基礎課、必修課,在該專業的人才培養方案課程體系中起著重要的作用,課程教學共設54學時,其中課堂教學36學時,實驗教學18學時,這一階段的教學活動都是以教師為中心,學生在教與學的過程中是被動地認知信息的接受者。這種教學方式,往往忽視學生主動獲得知識的潛在能力和理解知識的差異性,以及發展知識的創造性。這種傳統的“講授式”教學模式雖然在教學中統一了大綱,確定了標準,規范了教學制度,但同時也阻礙了學生個性的發揮,忽略了學生積極思維的發展,不利于面向21世紀的高素質應用型人才的培養。

2006年2月經教育部批準我校升格為本科院校,同時更名為商洛學院,2011年起成為省市共建高校,2014年被陜西省教育廳確定為向應用技術大學轉型發展試點高校。隨著商洛學院學科發展、人才能力培養需求及現代網絡技術的沖擊,原先知識體系、師生互動模式、考核方法等方面已不能滿足課程教學要求和學生學習興趣要求。伴隨生命科學的發展,細胞生物學課程內容也出現了調整,教學重點從過去對細胞形態結構與功能定位的描述,轉移到細胞重大生命活動及其分子機制的研究上來。這種課程內容結構的轉變和對新時期人才能力培養的要求致使“細胞生物學”的教育教學改革勢在必行。目前商洛學院生物類專業“細胞生物學”課程教學共設72學時,其中課堂教學36學時,研究性教學課程論文18學時,實驗教學18學時。特別是對于新建地方本科院校而言,目前能充分體現應用型人才培養目標和以能力培養為核心的人才培養規格的研討式教學模式的更新更加迫在眉睫了。

二、細胞生物學精品課程建設的意義

2003年,教育部在全國高校啟動精品課程建設,其目的是為了切實推進教育創新、深化教育教學改革、培養創新型人才[3]。而商洛學院作為應用型本科院校,主要培養具有創新能力和實踐能力的應用型人才,目的是面向地方,服務于地方區域經濟社會發展。在教育教學過程中,商洛學院自升本以來不斷修訂完善人才培養方案,通過教育教學改革,促進學生了解學科前沿和熱點問題,培養學生的自主學習能力,提高學生分析、解決問題的能力等,保障新時期對創新型人才的需求。

“細胞生物學”是現代生命科學的三大基礎之一[4],而細胞的研究既是生命科學的出發點,又是生命科學的匯聚點,著名科學家E.B.Wilson在1925年就曾提出:“一切生命的關鍵問題都要到細胞中去尋找”[5],因此,建立好細胞生物學理論與實驗的學科基礎,從顯微、亞顯微、分子水平,從細胞系統化、動態化的角度認識生命和生物科學,為后續課程的學習打下良好基礎。

然而在教學中,我們發現地方高校“細胞生物學”教學模式陳舊,學生只知道聽、記、背,這種“灌輸式”的教學模式已經不能滿足現代社會對創新型人才培養的需求,呈現出學生學習積極性不高、自主學習能力不強、所學知識不能緊跟時展等問題。同時,本課程內容多、抽象難懂,又是一門前沿性學科,在教學上既要保證學生對基礎性知識的掌握,又要盡可能地介紹新的理論和方法,讓學生了解本學科的前沿動態,更好地達到應用型人才培養的目標。為了解決地方高校“細胞生物學”教學過程中產生的諸多問題,培養學生的學習興趣,提高教學質量,我們就有必要建立“細胞生物學”精品課程。

課程建設與改革是提高教學質量的核心,也是教學改革的重點和難點,而“細胞生物學”精品課程建設能在很大程度上改善學生的學習條件,提高學生的學習熱情,塑造良好的學習氛圍,提高教學質量。通過精品課程建設,教師轉變了教學理念,改進了教學方法,創新了教學模式。精品課程建設也是地方高校深化教育教學改革的一項重要任務。

三、細胞生物學精品課程的主要特色

(一)以“學生為主體、教師為主導”創新教學模式

教學改革的一個重要趨勢是教育工作者要以人為本,促進大學生全面發展,尤其是注重從知識的傳承向能力的培養的轉變[6]。“細胞生物學”教學緊跟學科發展趨勢,在近七年的教學中,課程組成員積極改變傳統的教學模式,在教學中踐行了“以學生為主體、教師為主導”的研究性教學模式。

為了充分調動學生的積極性,提高教學質量,課程組成員不斷修訂人才培養方案,調整教學大綱,在教學內容中增加了合作研討教學環節,從已授理論課的重點內容中提煉一些具有綜合性、趣味性、爭論性的討論話題,并將其作為合作討論式教學的論題,如線粒體與阿爾茲海默癥、p53與衰老的關系、細胞膜與癌癥等,通過學生查閱文獻及自主學習,使學生能自主參與知識的獲得過程,有利于學生實踐能力和創新能力的培養。

本次改革分別以商洛學院生物技術、生物科學專業學生為對象,進行了五輪合作討論式教學的嘗試。教學過程分兩部分,即大班上課和小班討論,在大班上課中,由教師講解本課程的基本理論,而針對一些具有共性意義的重大問題或熱點問題所涉及的“細胞生物學”知識及前沿動態進行小班討論,有效地培養了學生的自主學習能力、團隊合作精神,促進了學生個性的發展,對學生綜合能力的培養起到了較好的效果,對于以應用型人才培養為目標的其他高校生物類專業的“細胞生物學”教學和其他專業課教學也具有一定的借鑒意義。

(二)以“教學奠基科研,科研反哺教學”培養創新人才

高校的根本任務是人才培養,人才培養的質量是衡量一所高校教育教學水平的一個重要標志,也是高校生存和發展的唯一途徑。只有將科研成果轉化為教學資源并融入教學實踐,才能彌補課堂內容的不足,實現教師的專業化發展,形成專業特色,培養創新型人才,進而提高課程教學團隊的整體水平,實現“以教學奠基科研,科研反哺教學”的目標。

近年來,課程組成員能結合地域資源特點,積極申報科研項目,將科研成果及學科前沿動態融入教學。同時,通過鼓勵學生積極參與教師科研項目、大學生科技創新項目及課外實踐活動等多種方式對學生進行科學素質培養和創新思維訓練。這種方式極大地促進了課堂教學的延伸,顯著地提高了學生的創新意識和創新能力,涌現出了一批優秀的學生。近年來,在學生畢業論文選題中與該課程相關的論文題目每年平均占該專業的26.7%,整體上反映了學生良好地掌握了基礎理論、專業知識和應用知識的能力。從近三年生物技術專業學生考研情況來看,以該課程作為專業課的學生平均每年占考研上線率的46.7%。

(三)以“理論聯系實際,技術支撐產業”服務地方經濟

服務地方經濟社會發展是推動高校科學發展的一個重要方面,也是商洛學院響應轉型發展的一項重要職能。隨著大學從“精英教育”向“大眾教育”發展轉型和地方經濟發展對人才需求的增加,這一職能顯得尤為重要。

為了適應新形勢的需要,拓寬學生的知識面,提高學生的實驗操作技能,培養學生的創新能力,更好地適應社會對人才的需要,本課程組依托商洛學院生物學優勢學科和GAP科研工程中心,結合地方資源和產業特點,積極申報各類科研基金項目,利用“細胞生物學”中的核心技術開展了五大商藥、秦嶺野生蘭花、秦嶺高山杜鵑等研究,為相關產業的發展提供技術支撐和服務平臺。同時,這也是商洛學院面臨轉型發展,根植地方行動的重要舉措。

(四)注重實踐教學,提高學生的綜合素質

實踐教學是“細胞生物學”教學中不可缺少的環節,2014年,商洛學院成立生物醫藥與食品工程學院,為促進細胞生物學學科發展,我們對生物技術及生物科學專業的人才培養方案進行了調整,堅持以先進的教學理念為指導,改造傳統的以依附和印證理論為主的實驗模式,建立以能力培養為主線,分層次、多模塊的實驗教學體系的基本框架[7]。課程實驗內容分基礎性實驗、綜合性實驗和設計性實驗三個層次設置實驗項目并實施。如:學習完細胞融合知識后,完成雞血細胞計數與PEG誘導的細胞融合實驗項目,使學生明確細胞融合的原理及方法。學習完線粒體結構及功能后,進行線粒體的超活染色與觀察,明確細胞器的超活染色技術;學習完植物組織與細胞培養知識后,讓學生查閱文獻,自行設計實驗方案,撰寫實驗論文。

教學方法上采用統一模式、開放模式和導師模式等多種方式。教學手段上,充分發揮現代化教學手段在實驗教學中的作用,使實驗課程和實踐教學資源陸續上網。建立多種實驗考核方法,統籌考核實驗過程與實驗結果,激發學生實驗興趣,提高實驗能力。采取平時成績同期末考試成績相結合的辦法,嚴把畢業論文關,鼓勵學生在實驗中有所創新。

實驗教學加深了學生對課程理論知識的理解,也激發了學生的專業學習興趣。近年來,依托本區域優勢、特色資源,結合生物技術學科領域的發展,主要側重于“細胞生物學”實踐應用方面的選題,大部分選題結合教師科研或來自生產第一線,有較大的實用價值或參考意義,有一定的創新性。

(五)應用現代教育技術,提高教學效果

“細胞生物學”屬于生命學科領域的課程,授課內容和知識點存在客觀、微觀和抽象等特點,因此,國外許多教學機構很早就開展了將深奧難懂的理論知識以直觀、形象的方式呈現出來,尤其需要現代多媒體技術輔助教學[8]。該技術以其大信息量、文字、圖像、聲音多形式的信息傳播方式,在課堂教學中越來越受到重視。“細胞生物學”的教學內容中包含許多細胞和亞細胞精細結構,功能原理復雜、抽象難懂,尤其缺乏動態的機理解釋,這使得原本客觀實際的文字介紹,在初學者眼中變得抽象而枯燥,學習效果差,學習興趣不高。多媒體技術,可以將文字、圖片包括其中,使教學內容圖文并茂,專題視頻形象生動,使學生對細胞的微觀構造產生直觀的認識,如細胞內部結構視頻、細胞功能動畫、細胞重要生命活動相關圖片、視頻等。“細胞生物學”課程組通過近年來教學實踐的積累,已完成全套“細胞生物學”課堂教學多媒體課件及收集到相關章節的視頻及動畫,使“細胞生物學”知識由抽象變具體、由靜態變動態、由微觀變宏觀,有助于提高學生的學習興趣,加深學生的理解和記憶,增強教學效果。

“細胞生物學”網絡課件就是用于輔助學習的網絡資源。近年來,課程團隊致力于相應課件、電子教案、習題集和專題視頻的收集、制作與更新,補充完善和充實了課程網絡資源。為了使初學者能盡快熟悉課程教學組織形式,把握學習重點,做好課前準備工作,網絡平臺還專設了研究性教學單元模塊,包括研究性教學題目來源、近年來小班課組織形式、學生匯報ppt、自主學習報告等內容,便于師生有效地開展教學活動。

根據歷年來生物技術專業部分學生的考研復習需求,網絡平臺還增設了考研專題模塊,涉及相關學校的考研信息、電子圖書、歷年考研真題等資料,反響良好。為了便于自學和師生交流,不斷提高課程網站建設質量,拓寬服務面,網站系統開通了信箱答疑和在線溝通平臺。

四、細胞生物學精品課程的建設成效

篇6

關鍵詞:細胞生物學, 本科教學, 教學改革

       細胞生物學是本科院校生命科學體系中重要的基礎學科,是目前自然科學中發展最迅速的前沿學科,是從不同層次上(包括細胞整體、顯微、亞顯微和分子等層次)研究細胞結構、功能及基本生命活動規律的學科。由于此學科本身比較抽象、深奧、枯燥,被學生普遍認為是難點課。本文就如何形成特色課程內容體系和如何處理好細胞生物學與相關學科之間教學內容銜接等問題進行探討,并從提高學生學習興趣入手,綜合運用列表比較法、互動法和討論法等多種教學方式方法,結合多媒體教學手段,幫助學生更好地構建細胞生物學的知識體系,培養學生的思維能力。

一、處理好細胞生物學與相關課程的銜接問題,形成特色課程內容體系

1.比較研究多本教材,引入科技前沿進展

細胞生物學課程教學以指定教材翟中和、王喜忠、丁明孝主編的《細胞生物學》第3版為主,并參考王金發主編的《細胞生物學》、韓貽仁主編的《分子細胞生物學》等多本的相關書籍。通過比較研究多本教材,取長補短,結合課程目標,精心編排教案,努力逐漸形成一套更符合授課對象特點和有特色的課程內容體系。

同時,在理論課中適當地引入一些科技前沿知識作為補充,縮短教材中的理論內容與當前理論發展之間的差距。在緒論中介紹搜索引擎Google學術搜索、NCBI PubMed等網絡資源和生物谷、丁香園等國內著名的生物學論壇,并將本人的研究課題,融入到理論教學中去,以引發思考為主,培養了學生的科研思維,拓展了學生視野,教學反響良好。

   2.處理好細胞生物學與分子生物學、生物化學課程的教學銜接問題

分子生物學與細胞生物學、生物化學是本科院校生命科學體系中三門重要的基礎課程。三門學科在內容上相互交叉、相互滲透,有著極為密切的聯系,可以用“你中有我”、“我中有你”來形容。由于三門學科的教材有些重復的內容,給授課教師在教學中帶來一定困擾。因此,如何處理好三門課程內容的教學銜接是教學實際中的一個難題。為解決此問題,筆者認為需要做好以下兩點工作:

首先,重視教學團隊內部及團隊之間的交流溝通工作。相關學科的教學團隊成員應共同備課,包括三門課程的授課教師在內教學團隊需要在備課中加強溝通,通過積極討論,達成共識,努力形成一套更科學、更符合學科內在邏輯的教學計劃。

其次,制定和完善教學計劃的關鍵在于,準確把握三門科學的側重點。細胞生物學重點是研究細胞水平上細胞結構方面和關信號轉導;而分子生物學基于分子水平入手研究大分子的結構與功能等生物現象;生物化學則是分子的代謝轉化。

課程的重疊現象一般分為以下三種情況,針對不同情況,制定針對性教學方案。

(1)對于在多門課程中有重疊的部分內容,根據學科特點進行取舍,確定在最適合的課程中講授。這樣可以避免重復學習、浪費學時或者在三門課程中都未講透。例如,“真核生物染色體的組成和組裝過程”以及“線粒體和葉綠體”,雖然在細胞生物學和分子生物學中都涉及到這兩部分內容,將此內容僅放在細胞生物學中重點學習更為合理,因為從內容歸屬上更偏重于細胞生物學。

(2)有些在兩門課程都涉及到的重疊內容,是后開課程的基礎,需要牢固掌握,必須在先開課的課程中重點學習。如“核糖體的類型和結構”與“蛋白質的合成”是細胞生物學和生物化學的重疊部分,在生物化學中一定要重點學習。因為此內容是蛋白質分選章節的基礎。如果學生對核糖體的結構功能掌握不牢固,在學習蛋白質分選途徑時就會感到知識鏈斷層,增加了理解難度,影響學習信心,繼而影響教學進度和效果。

(3)而某些內容即使在兩門課程中有重疊,卻在其中任何一門中都不可舍棄,否則會影響該課程體系的完整性。如“基因的復制”、“轉錄”、“翻譯”是生物化學和分子生物學中的重要章節。這些內容應該根據學科的側重點來安排:在生化教學中,應該以代謝為主線,側重于核酸的結構組成、蛋白質的合成過程以及核酸代謝與三大物質代謝間的聯系;而對于分子生物學,應以中心法則為主線,即沿著“復制-轉錄-翻譯”這一遺傳信息傳遞流為主線,重點是信息和調控。核酸的結構組成和核酸代謝的內容由于在生物化學中已學習過,在分子生物學中可采取布置預習作業或者提問的方式,讓學生帶著問題預習和復習,體現了教學中的鞏固性原則。

二、綜合運用多種教學方式方法,幫助學生構建細胞生物學知識體系

細胞生物學內容比較繁雜、深奧,學生在學習過程中普遍認為難以理解和記憶。教學實踐中,通過梳理知識脈絡,抽象理論形象化,綜合采用列表比較法、互動法和討論法等教學法,結合多媒體手段,加深了學生對課程內容的理解和掌握。

1.梳理知識脈絡,形成知識框架

學生普遍認為細胞生物學難學,究其原因是學科內容比較繁雜、深奧。如果沒有形成整體的知識框架,學生感覺到學到的是支離破碎的知識片段。針對這個問題,教師應發掘、把握各個章節之間的內在聯系、各個章節與課程整體之間的關系,幫助學生在腦中建立起一個知識網絡。

在細胞生物學中,真核細胞的結構體系包括三大系統:生物膜體系、遺傳信息體系和細胞骨架體系。實際上,細胞生物學課程的主要框架就是這三大體系,涵蓋了幾乎全部章節。教師就要抓住這三大體系。講授緒論時,就把整門課程的框架展現出來,把課程的各個章節歸結到其中去,形成整體印象;在講授每一章節的時候,指出此章節在課程體系中所處的地位,及其與其他章節之間的內在聯系,從而強化學生的整體印象。這樣一個完整的課程知識體系就建立起來了,有助于學生盡快入門。

2.聯系實際生活,抽象理論形象化講解

細胞生物學的許多理論過于抽象、難于理解,教師可以試將理論與生活實際相結合,使學生有此聯想起有趣的、熟悉的生活場景,使抽象的內容形象化和動態化,使學生對理論內容的理解變得簡單。

例如,細胞生物學中的一個重要概念“細胞通訊 (cell communication)”(細胞通訊是指在多細胞生物的細胞社會中, 細胞間或細胞內通過高度精確和高效地發送與接收信息的通訊機制, 對環境作出反應的綜合細胞行為。)在教學中,引導學生通過對比聯想到人與人之間的會話、交流,以助于理解。又如,“蛋白質的分選(protein sorting)”概念的講解。蛋白質的分選是指細胞中的蛋白質在核糖體上合成后轉運至細胞的特定的部位的過程,這些蛋白生來有它的“宿命”,有些蛋白質誕生后將會作為細胞質膜上的成分、有些蛋白質裝配成激素分泌到細胞外,而有些內質網和溶酶體中的固有酶。由此概念引導學生聯想到人類社會與細胞社會有類似的特點:在人類社會中,大學會培養出不同專業、各種類型的人才,大學畢業生要找到適合其自身特點的崗位,才能發揮所長;在細胞社會里,在細胞中每時每刻都有新的蛋白質產生,只有被運轉至正確的部位,并裝配成具有結構正確的復合體,才能發揮其功能,參與細胞的生命活動。

同時結合多媒體輔助教學手段,根據課堂內容播放動畫講解,結合聲音、圖像等多媒體手段,使復雜的分子與細胞生物學原理形象生動地表現出來,如:利用多媒體演示細胞分裂的過程、哺乳動物細胞培養的過程等。

總之,運用發散性思維將理論與生活實際聯系起來,將自然科學與人文科學在某些共通點上巧妙結合起來,配合以多媒體輔助手段,使抽象的細胞生物學理論變得形象生動。

3、運用多種教學方法,提高課堂教學質量

(1)列表比較法。教學中,比較法是一種常用的、有效的手段,采取列表的方式對相應內容進行對比,學生會感到知識體系清晰,一目了然,也有助知識體系的建立。例如,比較真核細胞和原核細胞的特征,物質的三種跨膜運輸方式等,使教學內容條理清晰,學生非常容易掌握,達到了較好的復習效果。

(2)互動法。在課堂上,鼓勵學生提問,激發他們的學習興趣和求知欲。同時采用組織課堂討論的方式加強對基本概念和基本原理的理解,實現課堂上與學生互動,促進學生積極思維,而非被動接受。并配合以實驗教學,理論與實踐并重,逐步提高細胞生物學的教學水平和教學質量。

(3)小組討論合作法。通過組織課堂討論、讀書報告及組織學生之間進行相互點評等形式,提高學生了解專業前沿進展的興趣,也推動了學生積極思維,并且促進了學生思考和探索如何建立良好的合作方式,培養了其團隊合作能力,從而推進學生的素質教育。例如,細胞生物學的課程討論部分,組織學生 4人為一個小組做一份讀書報告,選擇感興趣的題目,自行確定組員的分工形式,每組報告結束,由其他小組對其報告效果進行打分和評判,作為期末成績的打分提供參考。

   實踐證明,綜合運用以上教學方式方法能夠幫助學生形成合理的知識體系,有利于有效解決細胞生物學的教學上的難點,收到了良好的教學效果。

三、結語

   以上是我們在細胞生物學教學過程中的一些實踐與探索,通過編排教學內容的改革實踐和多種教學方法、手段的綜合運用,提高了學生的學習興趣,使細胞生物學不再是難點課。

  

參考文獻:

1. 韓端丹,洪琦.分子生物學與生物化學課程間教學銜接探析.高等函授學報, 2010,23(5): 30-32.

篇7

【關鍵詞】高校專業課 教材 教學內容 教材模式 細胞生物學

【基金項目】本文系河南省高等教育教學改革研究省級研究項目(2012SJGLX134)和河南師范大學教學研究基金重點項目(521751)的研究成果。

【中圖分類號】Q2 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2012)10-0175-02

一、高校專業課教學的現狀

提高教學質量是教育的根本目的,課程是教學的最根本依據和最基本的知識源泉和表達形式[1]。細胞生物學是生命科學領域的基礎和前沿學科,是從不同層次上(包括細胞整體、顯微、亞顯微和分子等層次)研究細胞結構、功能及基本生命活動規律的學科。細胞生物學是當今生命科學發展最為迅速的學科之一,學科的活躍發展為教學提供了日益豐富的內容。但是在高校課程改革的形勢下,基礎課和專業課的課時在不斷的壓縮,這就要求教師在有限的課時內,不僅要引導學生建立完整的課程體系,而且要及時補充最新的學科進展,平衡好教學內容和課時縮減之間的矛盾,因此高校專業課教學改革勢在必行。

在以細胞生物學為例的專業課調查中發現,學生普遍認為細胞生物學是難度較高的課程,學習起來壓力較大,這一方面是由于該學科發展迅速,內容更新快,教材內容多、難度大,尤其是研究層次已經進入分子水平,學科本身具有深奧和抽象的特點,一些涉及細胞功能和調控的實驗難以通過學生實驗開設,加上該學科研究技術難度提高、對實驗設備和操作人員水平的要求嚴格,無法滿足學生親自操作的要求,所以總的感覺是理論教學和實驗教學嚴重脫節,實驗課已經不能起到深化理論課教學的作用;另一方面,對于有進一步深造意愿的學生來說(占我校生命科學學院應屆畢業生的95%以上),細胞生物學常常是許多專業研究生入學的必考課程,因而學生對課程的學習要求很高,希望教師在教學中充分考慮重點院校和科研院所考研試題難度的要求,結合考研的要求把理論課講深講透,同時也希望通過課堂彌補理論和實驗教學之間的斷層和缺口,提高自身的考研競爭力,獲得更多的深造機會。綜上所述,我們認為教材和教學模式的研究對于提高專業課教學質量尤為重要。

二、對專業課教材的思考

以細胞生物學為例,為適應高校課程改革背景學生的需求,首先我們對現有的國內外優秀的細胞生物學教材進行了分析,從以下方面進行了探索和嘗試。

1. 教材體系的構建:

專業教育的改革是以課程內容為重點的,教材是教學的重要載體,是學生學習的主要參考書,對學生學習有著深刻影響[2]。筆者認為教材應具備以下特征,首先是科學性和先進性,即與時俱進,及時反映學科發展的最新成果;其次是系統性,即注重知識的銜接和前后呼應,有助于學生學科知識體系的建立;再者是實用性,教材的編寫從學生的實際出發,符合學生的求知實際,有助于學生科學素養、探索精神和創新思維的培養;此外,教材還應具有靈活性,即內容編排有彈性,給教師課堂教學留有較大的空間,對學生課外拓展和提高具有一定的指導作用。

教材是對課程標準的一次再創造、再組織。不同版本的教材具有不同的編寫體例、切入視角、呈現方式、內容選擇及圖像系統。通過對國外優秀教材Karp的《cell and molecular biology》(第6版),以及目前國內著名的翟中和主編《細胞生物學》(第3版和第4版)、王金發主編的《細胞生物學》、韓貽仁主編的《分子細胞生物學》等教材的分析,結合課程目標、我校學生的培養方案和一線教師的教學體會,我們對課程結構和內容進行了重新的梳理和整合,本著教師易教、學生易學的指導思想,突出了教材的實用性、前瞻性、系統性和靈活性,將課程內容劃分為概述和方法、細胞結構和功能、細胞生活和調控三個模塊,以真核細胞結構、功能和調控為主線,將細胞生物學課程內容通過相對獨立的11章貫穿起來,構建了一個特色鮮明、簡潔清晰的細胞生物學教材體系,該教材已經于2012年8月由科學出版社作為生命科學核心課程系列教材之一出版發行。

2. 教學內容的銜接:

大學生四年系統的專業學習,將形成學生完整的專業知識體系。在教學實踐中,我們發現一些進入大四準備考研的同學,甚至是考研面試的同學,并未完成專業課的系統梳理,還未達到融會貫通的境界,所以在專業基礎理論的測試中存在不少問題。這些現象也提醒專業課教師,專業課程的開設,既要考慮學生的知識背景,也需要考慮課程設置的合理性和系統性。作為專業課任課教師,是否在教學中忽略了對本課程在專業知識體系中地位的介紹,以及與其他專業課之間聯系的鋪墊。

以細胞生物學教學為例,該課程在我校大二第二學期開設,在此之前,學生已經系統學習了植物學和動物學,所以在教學中,細胞生物學教學是從植物細胞和動物細胞的結構導入的,在復習舊知識的同時,引導學生從細胞這一層面上認識生物的統一性和多樣性,進而導入原核細胞、真核細胞和古核細胞的概念,使學生非常自然的理解細胞生物學和已經學習的植物學、動物學之間的聯系,也為學生繼續學習微生物學等學科做了鋪墊。從學生的認知上看,是以植物細胞和動物細胞的知識基礎為起點的,接受起來并不困難,教師需要引導學生認識到細胞生物學是向更深、更廣和更精方向的滲透和延伸,專業課之間是相互聯系、各有側重的關系。

3. 教學內容的整合優化:

內容重疊問題是專業課教學中經常遇到的問題,包括許多專業課在內容上存在部分的重疊,例如:關于真核基因表達的內容,在生物化學、分子生物學、分子遺傳學和細胞生物學中都有涉及,給授課教師在教學中帶來一定困擾。如何解決這一問題,避免各專業課老師都講,但是都講得不深不透這一問題呢?從學科特征上分析,細胞生物學側重在細胞和分子水平上研究細胞結構、功能和調控;分子生物學則是從分子水平入手,研究大分子的結構與功能等生命本質問題;而生物化學則關注大分子的代謝本質。因此,在教學中,對真核基因表達調控部分的講述在細胞生物學中突出遺傳物質的組織、基因表達調控的多層次性,在分子生物學中則側重于遺傳信息遵循中心法則流動的分子機制,在生物化學中則將重點放在生物大分子的結構、功能和代謝的介紹上。

在側重點的把握上,我們主要遵循兩個原則,首先,一些最為基礎的內容放在培養方案中最先開設的課程中詳細講解,例如:對生物大分子結構的介紹放在生物化學課程中,對真核生物遺傳物質的組織和包裝主要在細胞生物學課程中講解,而遺傳物質的復制、轉錄和翻譯的分子機制則是分子生物學課程重點講解的內容。這樣學生在學習的過程中,不斷有溫故知新、漸入佳境的感覺,無形中也調動了學生的學習的積極性,激發了學生強烈的求知欲望,培養了學生的科學素養和探索精神。其次,要充分考慮學生的認知情況,根據學科特點進行取舍,確定在最適合的課程中講授,盡量避免學生的知識鏈產生斷層,挫傷學生的學習信心,影響教學進度和效果。

4. 保持教學內容的開放性:

盡管高校在課程的規劃與設置上有較大的自,教師在課程設計和教學中也有較大的自主性、靈活性,但在教學實踐中,教材與課程的關系處理不當,不僅影響學生的學習熱情,而且將影響教學質量的提高。

在細胞生物學教學中,我們一貫重視教學內容的優化和更新問題,從國內外優秀教材中吸取精華,取長補短,結合教師自身的教學實踐和體會,充分考慮學生的特點和需求,以易教易學為指導思想,在保證教學內容的基礎性、創新性的同時,還貫徹了開放性、可塑性和靈活性,將學科前沿和進展與教學內容有機結合,使學生及時了解學科發展的新成果和趨勢,拓寬學生思路,擴展學科知識的空間。例如:與細胞生物學有關的最新諾貝爾獎獲得者的成就和對學科的貢獻,在相關的章節講解中都會涉及;在Science,Nature等期刊發表的最新進展也是任課教師考慮補充更新教學內容的來源。所以一些有考研打算的學生雖然在大二已經學習了細胞生物學,但是在大四,他們仍然會旁聽細胞生物學課,因為他們了解細胞生物學這門課每年的教學內容都不會完全相同,一些補充更新的內容是他們在學這門課時沒有聽過的,所以細胞生物學的課堂總是座無虛席。其實,作為細胞生物學任課教師,也能感受到學生對于新知識的渴求。雖說保證教學內容常講常新需要花費更多的時間備課、制作課件,但是學生從中獲益,這樣的付出是值得的。

三、對教學模式的思考

教材的主旨在于培養學生自主學習和創新能力,在我國現行課程體系中,細胞生物學是生物學類、醫藥學類、農學類和林學類本科生一門專業基礎課。理論課教學學時在48~54 學時左右,有統計顯示,全國僅設有生物科學、生物技術和生物工程三個專業的學科點共500 余個,在校本科生總數近10萬人,因此教學需求量大。但是高校專業課教學,大多有重理論輕實驗的傳統,常常存在理論和實踐脫節的問題,在課程建設上,處理好二者之間的關系,也是亟待解決的問題。

鑒于學科的特點,要將細胞生物學許多過于抽象、難于理解的理論講明白,除了引導學生將理論與生活實際相結合,發揮想象力,使抽象的內容形象化和動態化之外,實驗教學也是不容忽視的重要環節。為進一步貫徹《教育部財政部關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見》(教高[2007]1號)精神[3],提高高校本科教學質量,推廣研究性學習和個性化培養,我們對細胞生物學實驗進行了改革,增大了設計性、創新性和綜合性實驗的比例,降低了驗證性實驗的份量,學生普遍反映改革后的實驗課更加有趣,學生參與的主動性明顯提高。同時,我們鼓勵學有余力的同學積極參與大學生創新性實驗項目,通過以大學生為主體的創新性實驗改革,一部分學生得到了科學研究與發明創造的初步訓練,學生的創新意識和實踐能力增強。一些學生設計的細胞生物學實驗不僅獲得了大學生創新項目的支持,還獲得“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽一等獎,學生的培養質量受到了廣泛好評。

參考文獻:

[1]劉昌,閻錫海.我國高校生物學專業課程現狀及其改革的理論思考,高等理科教育[J],1995,4:52-57

[2]鄒方東,王喜忠.細胞生物學“教師、教材、教法”三位一體課程建設與改革,中國大學教學[J],2009,1:52-54

[3]教育部.財政部“高等學校本科教學質量和教學改革工程”(2007年1號文件)

篇8

細胞生物學是以細胞為研究對象,從整體水平、亞顯微水平、分子水平三個層次,以動態的觀點,研究細胞和細胞器的結構和功能、細胞的生活史和各種生命活動規律的學科。它作為生命科學的四大前沿學科之一,與分子生物學、神經生物學和生態學并列[1],是學習分子生物學和遺傳學的基礎。隨著該學科新技術和新方法的建立,細胞生物學已成為各大高校醫學、農學和生物學等專業的一門必修課[2],反應出細胞生物學在未來生命科學領域的重要性。自從我校生命科學院成立以來,細胞生物學就是生物科學、生物技術專業的學科基礎、必修課和主干課,是學生在我校的醫學大背景下理解疾病形成中的遺傳和分子生物學過程的基礎,是理解包括分子靶向、干細胞療法等新穎的轉化醫學手段的基礎,其學科地位不可替代。

二細胞生物學教學中存在的問題

隨著先進生命科學“大數據”時代的到來,無論是基礎理論還是應用技術研究,細胞生物學都處于生命科學最活躍的領域,知識更新快、內容豐富且深奧難懂。我院生物技術專業的本科學生多為專業調劑,初高中生物學基礎知識欠扎實,學科興趣不足,學生自主學習的能力較弱。如果教學只按圖索驥照本宣科,根本無法調動他們學習的積極性。另外,課本知識過于陳舊,無法適應新時代學科發展的需要。盡管近些年部分教師已開始引導學生通過查閱文獻、綜述總結的方法接觸細胞生物學領域最前沿的知識,但大多止步于盲目填鴨式羅列國外文獻數據,沒有加以甄別和指導,學生很容易在復雜的信息和數據中喪失學習的信心。因此,如何使細胞生物學教學緊跟學科發展的步伐,使學生在有限的學時中既能具備扎實的細胞生物學基礎知識和基本技能,又使學生及時掌握最新的細胞生物學理論和應用技術,能為他們將來的考研深造學習階段和日益劇烈的職場競爭中打下良好的基礎,這成為生物技術專業本科生細胞生物學教學中待解決的問題。僅靠教師講授為主的傳統教學方法和教學模式已不適應目前學科的發展和人才培養的需求,難以提高教學質量。

三以問題為導向的教學方法(PBL)的優勢

1969年美國的神經病學教授Barrows在加拿大的麥克馬斯特大學首創了一種以問題為導向的教學方法———PBL(Problem-Basedlearning)教學法[3],它倡導讓學生通過自學、分析、討論和合作解決問題,從而培養學生自主學習能力,發展學生綜合思考能力。這種以問題為基礎,以學生為主體,以教師為導向的啟發式教育,以培養學生的能力為教學目標的教學方法與傳統的教學方法相比有諸多優勢。

1突出學生的主體地位

PBL教學法強調以學生的主動學習為主,而不是傳統教學中的以教師講授為主;通過設計真實性任務,強調把學習融入到復雜的、有意義的問題情景中,通過學習者的自主探究和合作來解決問題,從而學習隱含在問題背后的科學知識,培養解決問題的技能和自主學習的能力[4,5]。

2提高學生對細胞生物學的學習興趣

細胞生物學基礎知識內容較多且大部分深奧難懂,傳統教學模式主要通過教師制作豐富的多媒體課件將知識灌輸給學生,起初能夠激起學生興趣,但隨著知識的不斷深入,學生就會感覺枯燥無味,學習的積極性大大降低。而PBL教學可通過設計與日常生活息息相關的醫學實踐問題,使學生充分認識自己的主人翁意識,主動運用細胞生物學知識解決這些問題。這種“提出問題———解決問題———歸納總結”的教學方法不但使學生鞏固了先前學過的知識,而且激發了他們主動學習新知識的動力。

3拓寬了學生的知識面

PBL教學中,為了解決教師提出的問題,學生必須查閱相關文獻和收集材料。在這個過程中,學生不僅可以掌握本課程重點內容,而且可以了解相關領域的熱點以及前沿進展,拓寬了學生的知識面,有利于知識的理解和融會貫通。

4培養了學生團隊協作意識

PBL教學中需要小組成員分工查閱、收集和整理材料,一起合作討論、總結、制作多媒體課件,最后安排一人進行陳述。通過此過程讓學生意識到團隊協作的重要性,增強團隊意識。經過多輪合作還有利于各位成員挖掘自己的潛力、發揮各自特長、樹立自信。

5增強了教師自身素質

PBL教學過程中,教師雖然不再是主體,但導向作用不容忽視。首先在“提出問題”階段,教師要根據本堂課應該教授的基本知識,結合該領域前沿熱點,設計出合理的案例,使學生通過解決此案例,既掌握了課本知識又了解了很多相關領域的前沿進展;其次在學生“解決問題”階段,還需要盡可能回答學生提出的問題引導學生向正確的方向查閱資料;最后在“歸納總結”部分,教師還需要運用豐富的知識對遺留問題進行解釋,并對整個討論結果進行總結。這就要求教師不僅熟練地掌握本學科及相關學科的知識,而且要深入廣泛了解相關領域前沿進展,對知識具有融會貫通、靈活運用的能力。在此過程中使得教師拓寬知識面,增加知識儲備,完善知識結構,促進教與學的互動,真正做到教學相長。

四PBL在生物技術專業本科生細胞生物學教學中的具體實施方法

為了能夠在我院生物技術專業本科生細胞生物學教學中順利開展PBL教學,并取得良好效果,在開課前,授課教師參加了2012年上海復旦大學舉辦的PBL教學培訓,掌握了相關教學技能。在充分調查了我院生物技術專業本科生知識結構及對細胞生物學知識的掌握情況后,我們制定了如下實施方案。

1實施對象

浙江中醫藥大學生命科學學院2011級生物技術專業1個班的學生。

2教學內容的選擇

我院生物技術專業屬于三本專業,學生又大多為專業調劑,初高中生物學基礎較弱。因此,在教學過程中,細胞生物學基礎知識部分如各種細胞器的結構和功能、細胞膜系統以及細胞骨架等可采用教師多媒體教授的傳統教學方法;而本學科的難點以及前沿問題,如細胞的信號轉導、細胞的增殖與周期、細胞分化、細胞凋亡與自噬、DNA的損傷與修復以及基因表達調控等則采用PBL教學,以問題為基礎,通過收集資料、論證、實施以及總結歸納,使學生切實感受到細胞生物學與人類日常生活間的聯系。進而通過自主學習,提高學生自信心,更有利于激發學生學習興趣。

3教師提出問題

PBL教學中問題的設計非常重要,我們遵循以下原則:第一,根據教學大綱的要求及章節重點內容,結合目前細胞生物學領域的研究熱點設計問題;第二,根據生物技術專業學生知識構架,設計難易適中的問題;第三,設計結合日常生活中大家關注的生命科學問題。例如,細胞的信號轉導這一章圍繞G蛋白偶聯受體結構和功能這一知識點,設計了G蛋白偶聯受體突變與哪些疾病息息相關?與腫瘤相關的信號轉導途徑有哪些,如何預防和治療?針對細胞分化這一章的干細胞這一重點知識,設計了干細胞的臨床應用情況如何?干細胞與器官移植等問題。

4學生分組查閱資料

問題提出以后,要分組解決問題。每組5人,分別設立組長負責本組問題的分工、督促查找資料和組織組內討論等任務。提前一周將問題分發給學生,各小組經過充分的調研和討論選取共同感興趣的問題。根據分工,各小組成員開展工作。同時要求教師配合每個小組,隨時與各小組進行溝通和答疑。

5課堂討論

各小組根據分工將材料做成PPT,由組長進行10分鐘陳述,組員補充,其他組進行質疑和指正。若交流中出現學生解決不了的問題,教師適當進行啟發和引導,如果問題仍解決不了,則由教師解答。

6總結歸納以及教師評價

課堂討論結束后,首先,學生對本組存在的問題進行歸納總結,自我評價學習過程和學習結果,思考知識、技能、小組成員協作和認知策略各方面的收獲。其次,教師應對各小組信息是否完整與前沿、是否有創新與團隊合作性、整理資料是否有邏輯性與條理性、是否按時完成、小組成員在小組討論時的參與積極性以及各組的匯報是否精彩等方面進行評價。同時對于表現優異的小組給予適當獎勵,進一步提高學生的參與積極性。總之,為了提高教學質量,培養和提高我校生物技術專業學生的實踐創新能力,促進學生綜合素質的提高,我們積極進行教學改革。在結合細胞生物學課程特點和生物技術專業學生實際情況下,我們將PBL教學模式引入課堂,并且獲得了較好的教學效果。我們希望通過PBL教學模式的實施,能夠充分激發學生的學習興趣及積極性,培養出具有良好學習能力、實踐能力及創新能力的高素質人才。

參考文獻

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篇9

醫學細胞生物學是在顯微、亞顯微和分子水平三個層次上,研究細胞的結構、功能和各種生命規律的一門科學。有機體的一切病理現象都是細胞病理反應的結果,所以一切生命現象都可從細胞中得到解答。我校醫學細胞生物學課程在這些年的教學實踐基礎上形成了具有自己特色的內容體系結構。其核心部分包括:細胞概述、細胞質膜與跨膜運輸、內膜系統與蛋白質分選、細胞骨架與細胞運動、細胞周期調控、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,并逐步在臨床醫學專業課堂上使用,并于1999年醫學細胞生物學教學全過程使用。在此基礎上,2000年增設蒙藥學專業、2007年設護理專業、2008年設檢驗專業,全校各專業的醫學細胞生物學均由我教研室承擔,面對不同專業不同學生群體所講受醫學細胞生物學知識內容不同,因此,我校多媒體課件急需進行系統的制作。

二、醫學細胞生物學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,使學生既能扎實掌握細胞生物學的基礎知識和基本理論,又具有較強應用知識的能力和探究創新意識,為后續的生物學課程的學習和高素質的生物科學人才培養奠定堅實基礎。首先,我們需要整理教研室每一位老師多年教學積累的醫學細胞生物學教學課件,按不同專業、不同學時、不同民族班級分門別類進行課件制作。

1.針對不同專業。

我校開設細胞生物學的專業有臨床專業、護理專業、檢驗專業、影像專業、蒙醫專業以及蒙藥專業。臨床等專業開設本課程的目的是在現代水平上講授關于細胞結構和功能的基本理論,并且對由于結構損傷和功能失調而引起的疾病做適當的聯系,以便為學習專業課打下必要的細胞生物學基礎。蒙醫、蒙藥作為民族特色專業開設醫學生物學,其中1/2講授細胞生物學知識,1/2講授遺傳學知識。那么,對于這兩個專業的細胞生物學課件制作時,我們可結合蒙醫蒙藥,例如利用區域特色蒙古族傳統藥用動植物,以其細胞結構、功能特點,講解醫學細胞結構與功能這部分內容。這種利用熟悉常見的樣本作為實例,學生更易接受。將蒙醫治療原理聯系細胞病理反應,講授細胞質膜與跨膜運輸、內膜系統與蛋白質分選,聯系專業實踐,使學生更樂于學習。

2.針對不同學時。

由于每門課程都有一定學時,如蒙醫蒙藥學時為12學時,臨床等專業24學時,教師不可能把所有內容都做成課件,這就涉及內容取舍問題。蒙醫蒙藥課件制作中我們將體現細胞生物學核心內容:細胞質膜與跨膜運輸、內膜系統與蛋白質分選、細胞骨架與細胞運動、細胞周期調控、細胞凋亡與衰老。臨床、護理、檢驗專業課時24學時,那么我們將適當增加細胞生物學知識,即細胞信號轉導、細胞外基質及細胞連接。

3.針對不同學生群體。

篇10

論文關鍵詞:細胞生物學;實驗教學;現狀;模式改革

引言:

細胞生物學是生物科學領域的重要學科之一,是高等院校生物科學的一門專業基礎課程,也是生命科學的前沿學科,在學生的知識結構體質中占有重要的基礎性地位。細胞生物學又是一門實踐性很強的學科,重要理論與實踐密切地聯系著。因而,實驗課是教學的重要組成部分,是獲得細胞生物學知識的重要方法和手段。通過實驗課的教學,不但可以加深對細胞生物學一些基本理論知識的理解,而且還可以得到專業技能操作訓練,提高觀察、分析和解決問題的能力,對更好地調動學生學習的主動性、提高獨立思考能力等都具有非常重要的作用[2]。

如何使細胞生物學實驗教學適應創新型人才培養的要求,是新形勢下實驗教學改革的一項重要而艱巨的任務。縱觀這些年來西藏大學細胞生物學實驗教學,存在著實驗內容陳舊、實驗手段落后、實驗開出率低等問題,迫切需要改革,以使學生更好地適應和接近當今社會人才需求的標準。

一、細胞生物學實際課教學現狀

1.實驗內容陳舊。由于受計劃課時、實驗教學軟硬件條件等限制,目前西藏大學細胞生物學實驗內容多局限在傳統驗證水平,主要為普通光學顯微鏡的構造與使用、細胞顯微測量、細胞化學、細胞膜通透性、細胞分裂、染色體制備等內容。以上實驗內容大多缺乏綜合運用基礎理論、實驗技能及各種檢測手段和方法,缺少那些能夠體現細胞生物學學科進展的新技術、新方法。這就從客觀上造成了實驗教學與理論教學相脫節的現狀。

2.實驗課組織形式單一。現行的實驗教學還沒有擺脫以驗證理論為主,學生“照著做”的實驗模式,實驗方式單調,缺乏綜合性、設計性實驗。采取由教師按實驗要求準備好所有實驗過程中所有所需儀器藥品,在規定上課時間先由教師講解實驗目的、原理、步驟,然后,學生按教師講的照做,最后得出實驗結果,寫出實驗報告。這樣很少發揮學生的主觀能動性,不能調動學生的興趣和積極性,不能很好地啟迪學生的創造思維,不利于培養學生分析問題和解決問題的能力。

3.實驗內容開出率低。實驗開出率是實際開出實驗總數與計劃開出實驗總數之比,是衡量高等院校實驗教學水平的標準之一,其高低影響著一所院校的教學質量。由于儀器不配套、材料單一、教學技術手段的開發與應用不足等原因,目前,西藏大學細胞生物學實驗開出率僅達70%,與國內許多綜合性大學相比,尚有一定差距,要想擺脫這種局面,任務艱巨。

4.考核內容不完善。由于西藏大學細胞生物學實驗課考核獨立于理論課考核,設定為考查,考查內容主要以出勤、實驗報告、期末測試為主,教師主觀性較大,缺乏一定的量化標準,較難反應學生的動手能力,進而影響了學生學習動力。建立完善的考核內容是保證實驗教學質量的關鍵。

二、改革措施

針對細胞生物學實驗教學中存在問題,必須進行必要的探索和改革,發揮實驗課的實踐性優勢,最大限度地增強學生的自主性與參與性。

1.優化組合實驗,調整教學內容。調整教學內容的原則是精簡和提煉實驗內容,以適應壓縮了的課時,將重復性和單一的技術則盡可能安排到相關實驗中去。細胞生物學實驗中有很多單項小實驗,如獨立安排會占用很多學時,這是教學計劃不允許的,為在有限課時內完成相應多的實驗內容,可將相關單項實驗組合為系統的綜合性實驗,如洋蔥鱗莖表皮細胞為材料觀察細胞形態結構和液泡系、線粒體和活體染色技術,以及植物細胞骨架的光學顯微鏡合并為一綜合實驗。又如將“人類X染色體的觀察”和“DNA的Feulgen染色實驗”合并。不但節約了學時,而且還便于對實驗結果進行比較鑒定,這樣豐富了實驗內容,使學生更有效地掌握相關內容。另外,引用成熟的科學實驗充實到細胞生物學實驗教學,比如象細胞化學實驗,用新穎、技術含量高的免疫組織化學代替傳統的染色方法顯示酸堿性蛋白質、DNA和RNA的實驗內容。因此,通過替代、刪減壓縮一些相對陳舊的實驗內容可以實現實驗內容的優化。  2.改革教學方法和教學手段,激發學生的學習興趣。按照教育心理學原理,學習興趣的培養與激發,對實現教學目標有著十分重要的作用。由于上述西藏大學細胞生物學實驗中存在的由教師“包辦”的問題,致使學生很少去獨立思考各實驗環節內容。只是機械地按部就班地重復一次,盡管實驗可以順利完成,也能寫出完整無誤的實驗報告,但由于實驗材料的選擇、采集、藥品的配備,儀器的調試、實驗方案的設計都是老師包辦代替的,實驗的很多環節學生未能親自參與,處于被動的學習地位,實驗做過后心中無數,更不要說分析問題和解決問題的能力的提高。針對這些問題,可采取成立實驗興趣小組,讓小組成員自行選擇實驗材料、參與藥品的調配和儀器的調試,在實驗前使學生明確實驗方案,特別是對師范生,通過查閱相關資料、預習實驗內容等準備工作,讓學生課前上臺講解,然后同學間討論,最后由老師總結的方式,充分調動學生學習主動性,這樣,不僅豐富了學生的教學方法,為以后的工作奠定基礎,而且調動了學生學習的興趣和積極性。另外,在細胞生物學實驗教學中,有很多等待時間,如染色、固定、離心等,長達半個小時。等待期間學生無事可做,既浪費了時間,又不便于管理。為此,可采用初步互動手段,展示往屆學生制作的效果好的和效果差的同一內容臨時裝片,用于與自己的進行比較。精選部分相關切片讓學生觀察,這樣既可以有效地管理課堂秩序,又能增強對實驗結果的直觀性了解。同時,也利用等待時間,要求學生分析實驗過程,甚至激勵學生大膽提出改進的辦法。幫助學生尋找問題、分析問題、討論問題,以達到良好的學習效果。

3.積極創造條件,提高實驗開出率。隨著西藏大學教學科研水平的不斷發展,學校對實踐教學投入不斷加大,實踐教學條件得到明顯改善,一定程度上提高了細胞生物學實踐開出率。但是由于部分設備使用操作要求嚴、程序復雜,缺少相關零配件等原因,使用效率低,直接影響實驗開出率。為此,首先必須加強對實驗教師的培養,通過“請進來,送出去”的辦法,對現有儀器設備進行針對性使用技能培訓,察漏補缺,配備缺損零配件,使其物有所值,真正為教學科研服務。其次,加強實驗材料準備工作,根據教學大綱要求,開學前明確細胞生物學實驗所需材料,有計劃、分階段提前準備,采取購買,就地培育方法,通過積極與本地科研院所聯系獲取相關實驗材料,最大限度地滿足實驗教學所需材料。另外,提高實驗教師自身敬業精神,肯花時間、常進實驗室,多研究實驗方案,避免因主觀原因影響實驗開出率。總之,實驗開出率受多方面因素影響,既要重視硬件建設,更要重視軟件建設,積極創造條件,使西藏大學細胞生物學實驗開出率逐步達到教學大綱規定的要求。

4.借助輔助教學手段,提高實驗效果。一些具有代表性的高、精、尖科學實驗技術,因受其操作嚴格性、技術尖端性及資金投入所限,無法在普通實驗室開展。這就需要運用現代的電教手段輔助教學,通過網絡或其他方法獲取這些先進實驗技術的電子資料,利用視頻互動實驗室播放,增強直觀感受,激發學生興趣。

在細胞生物學實驗教學的顯微微觀觀察中,使用視頻互動實驗室,此系統通過顯微鏡與計算機相連接,教師與學生能同時在大屏幕上觀察全班學生的所獲得的顯微圖像信息。在這一系統下,由傳統的顯微鏡下的微觀形態結構,改變為師生互動的、圖像共享的教學體系,便于比較和鑒定,提高教學效果。

5.規范實驗要求,完善考核內容。西藏大學細胞生物學實驗考核方式為考查,獨立于理論課考核,一般是以優、良、中、合格、不合格方式給學生打分,但是這樣做的弊端是教師的主觀性較大,缺乏科學的量化標準,較難反映學生的真正水平。因此,可采用綜合測評方法。實驗課總成績由期末成績和平時成績兩部分組成,分別以30%和70%的比例計入總成績。期末考試采取抽簽口試方式,對本學期所做實驗中的一些基本原理、主要現象、操作程序等內容進行考核。檢驗學生對所學實驗內容的掌握情況。平時成績采用每次實驗結束后當場打分,每次的累積分為平時成績,平時成績打分依據主要為預習實驗情況、課堂實驗態度、操作規范情況、課堂紀律、實驗報告、課后清潔等這種考核方式,有效地避免傳統的實驗課考核只依據實驗報告和最后的筆試成績所帶來的弊端。體現出實驗態度、操作技能,避免表現好與表現不好差別不大、做與不做差別不大的情況。調動學生做實驗的積極,這雖然從某種程度上增加了教師的工作量,但是能從各個方面確保實驗成績的真實性,增強學生上實驗課的主動性,有效提高實驗教學質量。

結語: