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在应用型本科高校细胞生物学教学中,教学内容直接影响到学生的基本能力和基本知识构架,科学合理的设置教学内容,能帮助学生全面掌握基础知识,提高学生的创新意识。对于细胞生物学,其教学内容与生物化学、植物生理学、分子生物学等学科都有一定的交叉,例如细胞生物学中的“蛋白质生物合成”,在生物化学中有相关介绍;细胞生物学中的“叶绿体结构、光合作用”,在植物生理学中有相关介绍;细胞生物学中的“基因表达、调控”在分子生物学中有相关描述,因此,在教学内容设置中,要合理的取舍,从而避免教学内容的重复,各学科的教师要加强沟通交流,衔接好各课程之间关联,重点突出本专业的特有内容。对于细胞生物学,其教学内容比较繁多,加上与其他学科的交叉比较广,很容易使得学生思维混乱,难以抓住细胞生物学教学内容的重点,因此,在设置细胞生物学教学内容时,需要在第一章节全面介绍整个细胞生物学的知识结构,为学生构建一个清晰的知识整体框架,同时在每章节后面明确该章节的重点、难点。由于细胞生物学发展十分迅速,因此,市场对细胞生物学人才的要求越来越高,这就对高校细胞生物学教学提出了极高的挑战[3]。同时在细胞生物学中,越来越多的新观点、新理论涌现出来,这些新观点很有可能与以往的知识观点、理论相冲突,为满足时展的需求,必须及时更新细胞生物学的教学内容,结合当前学者的研究热点、研究成果,调整教学内容,并将这些知识引进细胞生物学教学中,如转基因技术、细胞凋亡、细胞增值调控等,使得学生更加深入了解细胞生物学的最新研究成果,提高高校细胞生物学教学质量。另外,由于增加新内容可能会增大学生的学习负担,给学生的学习带来困难,因此,要对当前的教学内容进行深入分析,有针对性、有目的选择增加的教学内容,从而在不影响学生积极性的前提下,增加学生的知识面。细胞生物学是一门综合性比较强的学科,不仅涉及到细胞的各个方面,还与其他学科相互交叉渗透,因此,在教学中要注重各个相关学科的相互比较,从而帮助学生更深入的理解细胞生物学知识。
2.灵活运用多种教学方法
2.1合理应用多媒体教学方式
多媒体教学是当前应用最广泛的一种教学辅助手段,对于细胞生物学,主要是从分子、亚显微、显微等角度对细胞的功能、结构进行分析,了解细胞增值、分化、调控、基因表达、衰老死亡等生命活动规律[4]。细胞生物学是一门极其复杂、抽象的学科,学生在学习过程中,经常会由于学习难度比较大,而丧失学习兴趣。在细胞生物学课堂教学中,合理的应用多媒体教学手段,能营造一个良好的学习氛围,帮助学生更加深入的理解教学难点。教师可以利用网络上的各种课件和视频资源,通过多媒体将细胞结构图展现出来,让学生更加形象、直观的认知理解细胞超微结构,同时教师还能通过动画演示,让学生观看理解细胞生命活动动态过程,如细胞信号传导、细胞结构组装、细胞中蛋白质的转运,这样更能提高学生的学习兴趣和对知识的掌握。
2.2注重互动教学方式
在以往的教学中,教师经常会采用“满堂灌”的教学方式,以自己为核心,学生以旁观者的身份听讲,整个课堂死气沉沉,学生不能获得良好的学习效果。因此,在应用型本科高校细胞生物学教学改革中,教师要特别注重课堂教学的互动,在教学过程中,教师可以采用提问、启发等手段来调动学生的热情,激发学生的思维,让学生积极主动的发现问题、思考问题、分析问题、解决问题,为课堂教学增添活力[5]。在正式教学前,教师可以提问学生一些之前讲过的问题,帮助学生巩固学过的知识,同时教师可以根据本节课的教学内容,设置一些启发式问题,并与学生的实际生活联系在一起,让学生主动思考。为增加师生互动,活跃课堂气氛,教师可以组织学生对细胞生物学中的一些学说、观点进行讨论,如线粒体与叶绿体起源学说、膜脂膜蛋白运动实验等。在课后,教师还可以布置一些具有思考性的问题让学生进行思考,这样学生就能在巩固学到的知识的同时,加深对知识的应用。如细胞在叶绿体、线粒体、细胞核、高尔基体等中都存在蛋白质转运的现象,但蛋白质的转运有什么不同?学生通过对这些问题的综合思考,能更加全面的掌握细胞跟部分结构及其生物学功能。
2.3采用类比、故事、讨论教学法
细胞学属于微观学,是人体肉眼无法直接观察到的,为了使学生更加深入的了解细胞生物学知识,教师可以在教学过程中,采用类比教学法,从宏观的角度看待细胞结构、功能[6]。例如教师可以将细胞核看做城市的中心,将溶酶体看做城市的垃圾处理场,将细胞之间的通讯看做是城市之间的通讯等,这样一方面能让学生更加深入的理解教学内容,另一方面还能培养学生的形象思维,让学生换个角度思考问题。在教学过程中,教师还可以为学生讲一些关于细胞生物学的名人趣事,以此来启发学生。例如教师可以为学生讲解发现细胞的故事,鼓励学生要善于发现问题、分析问题、解决问题;通过威尔金斯、克里克等人的事迹,告诉学生要用严谨的态度面对细胞生物学。在进行细胞生物学教学时,教师还可以采用讨论教学发,在课堂上,教师可以根据当前细胞生物学研究的热点内容,为学生提供主题,让学生针对该主题进行讨论[7]。如细胞信号转导的研究、细胞凋亡作用机制等,学生在讨论结束后,教师可以引导学生写相关的小论文,这样一方面可以扩展教学内容,让学生了解细胞生物学最新研究成果,另一方面还能培养学生查阅资料、论文写作等能力,这对学生的全面发展有很大的帮助。
3.开展“双语”教学
在21世纪,生命科学得到了飞速的发展,市场对基础知识扎实、精通外语的复合型人才需求量越来越大,因此,在应用型本科高校细胞生物学教学中,要注重“双语”教学,从而培养全面的复合型人才。细胞生物学是现代生命科学最重要的一门学科,通过开展“双语”教学,能极大的提高学生的综合素质,帮助学生更加牢固的掌握细胞生物学的基础理论、基础知识,并让学生了解细胞生物学的英语专业词语,这不仅扩展了学生的知识面,还极大的提高了学生的外语能力[8]。教师在细胞生物学教学中开展“双语”教学时,要结合当前的实际情况,采用合理的教学模式。对于应用型本科高校细胞生物学教学,教师可以采用相对简单的双语教学模式,在课堂讲课过程中,教师要以中文为主,涉及到细胞生物学的专业词语或者主题时,教师可以采用英语教学,如果在讲课过程中,存在特别抽象、很难理解的知识,教师可以用汉语进行讲解。在对学生进行双语教学时,教师要循序渐进,由易到难,逐步提高学生的细胞生物学英语专业能力。在教学过程中,教师要特别注重师生互动,在很多时候,学生会随着师生互动频率的增加,而提高自身的知识接受能力,因此,在进行双语教学时,教师要经常与学生互动,对于学习能力比较差的学生,教师要积极的鼓励他们,结合这部分学生的实际情况,针对性开展教学,并不断优化教学内容,从而充分调动学生的积极性。在实际教学中,教师还需要对双语教材、教学课时等问题进行深入分析,同时学校也要不断完善细胞生物学双语教学设施,科学的调整教学计划,逐步改善教学中遇到的问题,全面提高细胞生物学双语教学质量。对于细胞生物学双语教学,必须由细胞生物学专业知识扎实、英语水平高的教师进行,因此,在开展细胞生物学双语教学时,还要加强师资队伍的建设。当前在应用型本科高校细胞生物学教学中,教师的专业知识虽然都比较扎实,但在英语水平方面还有一定的欠缺,因此,学校要加强双语教师培训,制定合理的激励措施,提高教师的积极性,从而细胞生物学双语教学打下良好的基础。
4.注重实验教学
实验教学是培养学生动手实践能力、知识应用能力的重要环节,也是培养应用型人才的重要手段,因此,应用型本科高校在开展细胞生物学教学时,要特别注重实验教学的开展[9]。对于细胞生物学,其实验性非常强,所以必须加大细胞生物学应用性实验的开设,利用细胞培养实验、细胞融合、巨噬细胞吞噬现象等综合实验,全面培养学生的知识应用能力、动手操作能力。在实验教学中,要改善学生被动操作的现象,在以往的实验教学中,实验所需要的药品、器材等大多都是教师事先准备好,学生只需要按照教材要求进行操作就可以,在这种模式下进行的实验教学,很难全面培养学生的能力,同时学生还容易对教师产生依赖心里。因此,在实验教学中,教师可以让学生自行分组,每组学生根据自己的兴趣拟定实验课题,并组织设计实验,当学生遇到问题后,各组学生自主讨论解决,这样就能有效地培养学生的动手能力和思考解决问题能力。另外,高校可以尽量加大实验室开放力度,鼓励学生在课余时间自主进行实验训练,这对培养学生的实践水平有很大的帮助。
5.总结
[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.
关键词:细胞生物学;教学经验;准备工作
细胞生物学实验作为理论课的必要补充,除了进一步巩固理论知识之外,在培养学生科研思维、创新精神、提高学生动手能力等方面发挥着至关重要的作用。然而实验教学的前期准备是保证实验课顺利开展,并预期教学效果的基础。因此做好实验准备工作就显得尤为重要。
1仪器设备的检查
细胞生物学实验所需的实验设备主要是显微镜、移液器、离心机、恒温水浴锅、二氧化碳培养箱、超净工作台、高压锅等。实验课前对所需仪器设备都必须认真调试和校正。在细胞生物学实验中使用频率最高的仪器设备就是显微镜、移液器和水浴锅,在使用前必须逐个排查所需实验设备的稳定性和所存在的问题。比如,显微镜会存在物镜不清楚、粗调或细调下滑、移片器或片夹损坏等现象;恒温水浴锅会出现温度不稳定现象,如设定温度和实际温度显示有很大出入,就不能保证试验时所需的恒温等现象;移液器会出现套柄松动、套柄裂开、密封圈磨损、活塞受损等现象;仪器设备存在以上的异常情况都会严重影响实验结果,所以,实验前必须及时维修和妥善处理。
2实验器械的准备
细胞生物学实验对器械的需求特别严格,相对准备工作也比较繁杂,特别是细胞培养的实验,要达到绝对的无菌条件,才能保证实验顺利开展。离心管、培养瓶、冻存管、滤器、手术剪刀、眼科镊子、手术刀柄等器材除了清洗之外,还必需高压灭菌。以往是把需要灭菌的各种器械(剪刀、镊子)单独用牛皮纸包扎并做相应的标识后,进行高压灭菌并烘干,然后再按实验所需,将处理后的各种器械放在铝制饭盒里,以超净台为单位,每个超净台一盒。可是在学生实验过程中发现弊端很多,一来是学生在操作过程中,不能立即找到所需器械,导致实验所需时间延长;二是有的学生不认真看标识,打开纸包发现不是自己所需器械,继续找继续打开,这样就失去了灭菌的意义。通过多年积累的实验准备经验和使用中存在的情况,现在是先用锡纸把各种器械的尖(头)包严,然后再把一组所需的各种器械用牛皮纸包扎一包,放在饭盒里直接高压灭菌并烘干,然后以超净台为单位直接摆放。通过方法改进,既方便学生的使用,又避免了器械的污染,达到了无菌操作的要求。同时提高了学生对细胞培养所用物品清洁度的认识,并增强了无菌观念和学习各种无菌处理的方法。
3试剂的配制
生物染料特别是活体染料绝大多数是具有特异性的。应该根据不同的实验内容准确选用特异性染料。詹姆斯绿B是一种活体染色剂,能穿过细胞膜,可以特异性地和线粒体中的细胞色素C氧化酶结合,从而出现蓝绿色;而在周围的细胞质中染料被还原成无色。因此,配制詹姆斯绿B染液必须要快速,为防止被氧化,需要立即置于4℃的冰箱保存。配制其他试剂的要求也相当严格,如“PEG(聚已二醇)法诱导细胞融合”实验中使用的50%PEG溶液,配制的时候条件要求相当严格,首先将50gPEG放入100mL的广口瓶中,高压灭菌20min,让其冷却至50~60℃,勿让其凝固。再加入50mL预热至50℃的GKN溶液中,充分混匀,然后再置于37℃水浴即可。因此,合理的配制染料和试剂,是保证实验成功的重要环节。
4执行预实验
预实验是整个实验教学过程中不可缺少的重要环节。每次实验课前必须对每个实验项目都要认真一一进行预试实验,通过预实验可以检测试剂的配制效果、熟悉操作过程、摸索实验条件,及时发现问题、从中掌握第一手资料。同时,由于细胞生物学实验受很多因素的制约,实验条件要求较高。即使有一点失误,都会直接导致实验失败或效果不理想。比如“动物骨髓细胞染色体标本的制备与观察”实验中使用的0.1%秋水仙素,必须使用经高压灭菌后冷却到室温的纯水配制,配好后还必须置于4℃冰箱避光保存,使用前严格按用量取出。如果在常温下放置过久或使用过程中没有避光,就会出现染色体形态不好的现象。这是通过多次认真的预实验,我们总结了0.1%秋水仙素最佳的使用方法。还有实验中的鸡红细胞储备液,最初我们采用的是Ala-ver液。资料介绍此储备液可在4℃冰箱保存一周。但经教师多次预实验及本科生实验证明,该储备液所保存的红细胞只有在24h内使用实验效果良好,如果超过24h就会出现严重溶血现象,经镜检发现,细胞膜已完全破裂。为此,我们对此储备液进行了改良,并与此储备液的保存效果进行了对比实验。所以,特别是针对新开设的实验项目,我们必须严格按照实验方法的要求,先认真做好该实验的一些前提准备,再按照实验具体操作步骤来做预实验,在预实验过程中,若没有结果或出现的结果不够理想,都必须分析和摸索引起这些情况出现的原因,并及时采取措施重新试验,直到结果理想为止。只有这样反复的进行预实验,才可排查实验过程中可能存在的问题,从而保证了实验的质量及效果。
5提升实验准备和预实验能力
实验准备是脑力劳动和体力劳动的结合,是实验技术和基本理论的结合。将自己的经验与体会记录下来,和大家交流经验在实验准备过程中不断积累、总结经验、创新,才能提高实验准备和预实验能力,从而促进教学质量的提高。
参考文献:
[1]魏玲,张小萍.提高细胞生物学实验教学质量需重视实验准备工作[J].蚕学通讯,2010(3)30:45-48.
[2]许杰,钱杰.如何做好细胞生物学实验教学准备[J].教育教学论坛,2013(17):47-48.
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[4]任丽丽,杨黎明.细胞生物学实验教学准备工作的体会[J].继续医学教育,2014(10)28:81-82.
关键词:细胞生物学 教学内容 教学设计 教学考核
著名的细胞学家E.B.Wilson(1925)说过:“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找”。细胞生物学是生命科学的四大前沿学科之一,是生命科学的重要支柱,它已经成为当今生命科学中进展最快最活跃的学科之一。为了适应21世纪生命科学的发展,需要的是一批具有高素质的创新性、综合性人才。作为教师,在不断压缩课时及有限的细胞生物学课程教学中,需要对课程体系及教学内容进行调整和改革,也要对课堂设计和考核方法进行突破,以吸引学生的学习兴趣,培养学生的自主学习能力和创新能力。
一、教学内容的选择
细胞生物学在生命科学教学中具有中央枢纽的作用,是6+3课程体系中的一门。一般教学时数在48学时左右,实验36课时。在细胞生物学课程内容上,14章内容分为自学、略讲、详讲、重点讲授。因为课时数有限,要把课时放在重点内容上,自学内容也要给予一定的辅导,并且也是考试内容之一。在有限的课时中,如何选择课程教学内容就显得尤为的重要。
细胞生物学与动物学、植物学、生物化学、微生物学、遗传学等相关的内容相互联系、相互渗透,这就要求教师突出教学重点,不应过多阐述学生之前已掌握的知识,以避免造成时间的浪费。这一现象的解决,各学科教师之间应该定期进行交流,以促进对各学科讲授内容的了解。同时各科老师在授课时间上有前有后,避免与先行课中某些内容的重复,注意内容上的整合和衔接,为后续课程留有一定的余地,从而突出本学科的特有内容。每个教学专题都应与最新发展的知识体系和研究成果紧密联系。融入当今科技新进展,并针对学生的疑惑和兴趣,选择课程内容。
二、课堂教学设计的改革
对中山大学王金发老师《细胞生物学》网络课程中课堂教学设计内容深有体会,结合自己的实践,现总结如下:
1、提高教学能力,讲求授课艺术
教师的每一节课都是一件艺术品,作为教师一定要精心设计、精心制作。每位教师站在讲台上就像演员站在了舞台,只不过每节课都是我们自编、自导、自演的节目。教师对细胞生物学课程要了解各项研究进展、它的学科地位、研究方法、科学体系。课堂设计不仅要有专业的知识,还要有人文目标,采用不同的方法设计,利用我们能得到的任何资料,讲好这门课。在授课中,引用文学典故,主动与学生沟通,要很好的驾驭课堂,关爱学生,享受教学。增加该课程的吸引力。
2、采用多种方式进行教学
在掌握每章重点的情况下,采用多种方式进行教学,每年对同一内容变换不同的方式进行设计及教学,给人以新颖的感觉,提高学生的兴趣。不然学生会认为教学内容是对上一年的简单的重复,失去对该课程的兴趣。
3、以问题串知识,学以致用
对于一些自学的章节,可以采用提出若干问题的方式,将知识点贯穿其中,提高学生解答问题、独立思考的能力,学以致用。这种方式,增加了学生学习的兴趣,同时解决了课时不足的问题。
4、运用《诺贝尔奖》培养学生创新精神
通过《诺贝尔奖》得主,研究成果的由来,从实验设计到实验结果,看到科学家们在科研中的辛苦及坚持。教导学生们要有坚忍不拔及科学奉献的精神,不能急功近利。在科研中,要不断的进行创新。敢于怀疑一切,但是还要严谨的面对一切。任何事情都要认真对待。
5、妙用时政新闻,培养学生爱国情怀
教学除了教授科学知识外,爱国教育,也是教师的责任所在。这些可以通过提问一些近来发生的一些时政新闻,通过教导,培养学生对我们自己国家的热爱。这样即活跃了课题气氛,同时又达到了我们的目的。
6、每章绘制思维导图
这个方法非常好。思维导图:每位同学要绘制14幅思维导图(每章一幅)。这种方法,使得学生对每章的重点难点都有很好的掌握,并加深了记忆。学生采用思维导图的形式,进行总结及复习,不仅可以应用在这门课上,在考研等复习中,同样可以采用。这种方法,很好的锻炼了学生总结、归纳的能力。
三、改革传统教学考核方法
传统的细胞生物学课程考核中一般都是平时成绩20%,基本为平时作业成绩,期末考试80%,为期末成绩。平时的作业为老师出题,学生课后作业,这种方式抄袭现象严重。期末考试所占比重过大,不利于反应学生的综合水平及调动学生的积极性。改革后要适当在考试与计分中,强调平时与其中考试占有的分数比例,期中20%,期末50%,平时30%。平时的成绩分为四部分,每章简单的提要、绘制思维导图、要求学生读取若干英文文献、出勤考核,这种考核方式,即可以锻炼学生的能力,又教会了学生学习的方法,还增强了学生英文的水平。期中考核为开卷测试,对一些重点难点进行考核。期末考核包括了课程的自学内容,是对学生掌握知识的系统考核。
改革后的考核方法能客观实际地综合反映学生对该课程的学习情况,改变过去仅由一次考试决定命运的方式,避免了学生平时不认真听课、学习,考试前靠突击和作弊过关的现象。
四、结语
作为一位年轻的教师,我们深知,细胞生物学的教学需要改变的不仅仅是内容上的改变,更为关键的是教学理念的转变。细胞生物学的教学改革任重而道远,仍有许多问题需要解决。在今后的教学中,我们还要进行不断的学习与尝试,不断提高教学质量,为社会培养需要的人才。
参考文献:
[1]于文静,潘智芳,高志芹.细胞生物学教学改革实践的思考[J].潍坊学院学报,2007,(4):152-153.
[2]余晓丽,杨珂金,高宛丽,等.细胞生物学教学改革与实践[J].南阳师范学院学报,2006,(06):72-74.
一、精选教材
教材是课程知识内容的载体,是进行教学活动的基本材料之一[2,3]。如何选择和使用教材对教学任务的实施、完成和对教学质量的影响至关重要。通过对相关院校的走访、大量资料的查阅以及结合本校水产养殖学科的专业特点、课程学时数以及授课对象,最终确定以翟中和等主编的《细胞生物学》为教学用教材,并及时跟进该书的新版本。在应用该教材的同时,特别注重其他教科书的参考和补充,如将王金发编著的《细胞生物学》、王堃仁等主编的《细胞生物学》、郑国锠等主编的《细胞生物学》、Alberts主编的《Molecular Biology of the Cell》等作为本课程的参考教科书。此外,教师在备课过程中还注重寻求教科书之外的教学资源,如国内外重要学术期刊、国内外知名大学《细胞生物学》课程网站,特别是国外互联网站上与细胞生物学知识相关的网络资源。教学中将教材、参考教科书以及教科书之外的教学资源相互补充和凝练,力求教学内容的系统性和前瞻性。
二、教学内容的遴选
《生物化学》、《遗传学》、《细胞生物学》和《生理学》等是水产学院重要的学科基础课。这些课程在内容上联系极为密切,相互交叉和渗透。在《细胞生物学》课程的教学中,既要避免本课程与其他课程内容的过度重复又要保证授课内容的完整性、体现细胞生物学的核心内容。根据水产学院的教学安排以及授课学生的实际情况,在《细胞生物学》理论课教学中对所用教材的内容进行遴选,合理取舍与合并,最终形成十章作为本校水产养殖学科《细胞生物学》理论课教学内容,即:“绪论”、“细胞的基本知识”、“细胞生物学的主要研究方法”、“细胞表面”、“细胞基质和内膜系统”、“线粒体”、“细胞骨架”、“细胞核与染色体”、“细胞周期和细胞的分裂与分化”和“细胞的衰老与凋亡”。《细胞生物学》理论课的教学内容遴选后,授课中以细胞的结构和功能为主线,从显微、亚显微和分子水平阐述细胞结构,特别是结构与功能的相关性,认识细胞重要生命活动的基本内容和本质,掌握细胞生物学的基本概念和基础理论,在《生物化学》、《遗传学》和《生理学》课程学习的基础之上,通过《细胞生物学》的教学,使学生的知识体系更加系统化、深入化。
三、调整与优化教学内容,因材施教,提高教学效果
由于课堂教学仍然是在校学生获取知识的主要形式[4],因此教学内容确定后,教师要梳理每一章的教学内容,清晰讲授的重点和应达到的具体教学目的。首先,教师要意识到第一次课的重要性,它对激发学生的学习兴趣有着重要的作用。与其他课程一样,课程的讲授内容通常以绪论开篇。但是,不仅许多学生不重视绪论的内容,教师也容易出现缺乏对绪论讲授的激情[5]。教学中我们将教材[1]中绪论的内容重排、调整与优化,收到了较好的教学效果。授课中将细胞生物学的发展简史作为最先讲授的内容,并结合一些与之相关的逸闻趣事,激发学生对该门课程学习的兴趣,使学生在轻松的氛围中了解学科的诞生、认识学科的发展与实验仪器和技术进步的关系;通过介绍“细胞学说”的建立,不仅使学生掌握了该学说的基本原理,还使学生意识到善于点滴积累以及归纳和总结对学习和工作的重要性,通过上述学习学生们也弄清了细胞生物学最基本的研究内容。之后再介绍当今细胞生物学的主要研究内容和研究热点,并将教材目录与绪论的内容相联系,这样不仅使细胞生物学的研究内容深记于学生的脑海中,也便于他们对本课程后续内容的学习和提高学习的信心。其次,授课内容的顺序编排要便于学生与已掌握的有关知识相衔接。根据授课对象的实际情况,教学中按着细胞的组织结构从外向内,即:细胞表面→细胞质→细胞核的顺序,并将结构或功能上联系极为密切的细胞结构的知识放在一起讲授。以本课程的“细胞表面”与“细胞基质和内膜系统”两章为例,对教材以及相关的教科书中的有关内容做了较大的调整,重新编排与优化。授课时“细胞表面”一章,首先介绍细胞表面的结构组成(质膜、细胞外基质和细胞外被、细胞表面的特化结构细胞连接),各结构的特点、功能以及这些结构的相互关系;通过这样的讲授使学生清楚地知道多细胞生物中虽然所有的细胞都具有“质膜”这样一个界膜,它是细胞表面核心结构,但多细胞生物不仅由细胞构成,细胞外还有细胞外基质,同时没有一个细胞是孤立的,细胞与细胞或与细胞外基质形成特定的组织连接结构,从而使多细胞生物成为一个和谐的统一体。之后再详尽地介绍细胞表面核心结构——质膜的物质的运输和信号转导功能,通过这部分的学习又使学生对膜的不对称性和流动性有了更好的理解。此外,由于核糖体与内质网在功能上的关系极为密切,因此将核糖体并入内膜系统中介绍,形成本课程的“细胞基质和内膜系统”一章。授课中首先讲解非膜性细胞器——核糖体在细胞中的分布、化学组成和结构以及功能,之后介绍内膜系统中的内质网、高尔基体和溶酶体的超微结构与功能,但内质网和高尔基体的蛋白质加工功能与蛋白质的分拣形成本章独立的一节,即“蛋白质的分拣与加工”,内容包含信号假说、蛋白质的修饰与加工、蛋白质的分拣和膜泡运输,此节为本章的教学重点之一。介绍信号假说时,由于有了核糖体的知识基础,再结合具体的研究成果,学生则很容易理解分泌性蛋白的合成在细胞基质中起始、肽链延伸暂停、向内质网膜转移等信号假说的具体内容;通过本节其他知识内容的学习,清晰了蛋白质的修饰加工可发生在肽链的合成以及运输过程中,因此构成了蛋白质合成、加工与运输的完整体系。此外,将溶酶体的发生也独立成节,放在“蛋白质的加工与分拣”一节之后,以溶酶体酶的M6P分拣途径为例,将信号假说、蛋白质的加工与分拣以及膜泡运输的部分内容串联起来。通过上述讲授内容的遴选、调整与优化,也使学生对结构、功能、发生上相互关联的内膜系统的理解更加透彻。再次,根据教学时数适当安排自学与课后讨论的教学内容,培养学生自主和探究学习的能力。如“细胞生物学的主要研究方法”一章,不可能在有限的学时内将该部分内容讲透彻,因此该部分内容以学生自学、课下参观相关的仪器设备及与教师交流讨论的形式实现学生对该部分知识的获取;此外根据授课专业特点,叶绿体的知识也以学生自学和课下与老师交流的方式进行。最后,注重讲授内容与其他课程内容上既不过度重复又要较好地衔接。如在讲授质膜的功能——钠钾泵的知识时注意与《生理学》膜电位的知识相联系、细胞骨架中微丝的功能时注重与《生理学》以及《组织胚胎学》肌肉收缩内容的衔接,线粒体功能的讲解则考虑与《生物化学》的内容不过度重复和较好的衔接,而细胞核与染色体的知识需要考虑学生在《遗传学》课程上已掌握的知识。由于本课程的开设在上述几门课程之后,这就要求我们与上述课程的任课教师以及授课学生良好的沟通,适当调整本课程的授课内容与重点,从而使学生通过《细胞生物学》课程的学习,使他们知识体系更加系统化、深入化。
由于细胞生物学的知识面广、信息量大、发展快,因此教学内容的改革是教学改革最重要的部分。结合我校水产养殖学科的专业特点和授课对象的实际情况,对《细胞生物学》理论课的教学内容进行遴选、调整重排与优化,并且应用于《细胞生物学》的教学中,提高了教学效果。此外,通过多年的教学实践我们深深地体会到,完成好教学内容,教师尤其要注重自身知识理论水平的提高,不断地丰富教学内容,才能不断提高教学效果与教学质量。
参考文献:
[1]张晶,华子春.细胞生物学课程体系优化的实践与思考[J].中国细胞生物学学报,2011,33(6):716-719.
关键词:创新;细胞生物学;科研;实践;教学
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)29-0114-02
培养创新型人才,努力提高大学生的创新意识和创新能力,是增强学生综合素质的需要,也是一个民族进步和国家兴旺发达的不竭动力。作为生命科学的基础和前沿学科,《细胞生物学》是一门实践性、研究性很强的课程,内容比较抽象、深奥,需要理论和实践密切联系。
传统的教学方式是以教师、教材和课堂三者为中心的封闭式教育模式,教师在课堂上单向灌输知识,学生被动地接受。在这种模式下,大学生主要的学习活动是通过死记硬背记住教材现成结论、机械地接收实验技能,不利于学生发散性思维和自主学习能力的培养。另一方面,传统教学中理论和实践教学与科研相脱节。高等学校教学与科研是相互依赖、相互促进、不可分离的一体;教学是科研的基础,科研是教学的发展和提高。没有科研的支撑,难以实现旨在培养创新能力的教学目的。但由于实验设施等条件的限制,本科生参与科研项目的机会较少,不利于综合素质的培养。针对传统教育模式存在的问题,核心主干课程《细胞生物学》的理论和实践教学模式改革就显得十分必要。
一、采用多样化的教学方法 突出学生学习的主体性
为了进一步适应当前对高层次专业复合型人才的需求,培养具有系统理论知识和分析解决问题能力的创新人才,我们在理论课的教学模式中推行启发式、研究式、讨论式、基于问题式等教学手段,以学生为中心代替了以教师为中心,以重能力培养代替传统重知识传授,以小组讨论和教师指导式教学方法代替了传统的课堂讲授,使学生更加积极、主动参与教学活动,真正实现“互动式教学”。并且在保证基础知识教学的前提下,将教学活动与科研、实践工作紧密而有机地结合,以科研、实践引导和促进教学,提高学生自主学习和独立思考以及分析问题和解决问题的能力。通过丰富多样的教学方式为学生创造实践机会,激发兴趣使学生不由自主地进入研究性学习,从而使教师从知识的传输者变为指导者和促进者,学生从知识的被动接受者变为知识的主动构建者。这种以学生为主体,强调理论联系实际的教学形式,促进了学生创新教育和素质教育水平的提高。
(一)基于问题的启发式教学模式
以问题为基础的教学方法是以学生为中心、以教师为引导的开放式教学方法,是将问题作为教学的基本因素,教师在授课时有计划、有步骤地向学生提出问题,学生或者带着问题听课,或者课后根据问题进行思考,使学生在不断的提出问题和解决问题中完成教学内容的学习,找到问题的答案。这种基于问题式的教学方法,鼓励学生提出更好的问题,在探索和思考中学习,可以培养学生分析问题和解决问题的综合能力,养成终生独立学习的习惯。
(二)讨论式教学模式
细胞是一切生命体生长、发育、衰老和死亡过程的基础,从遗传到变异,从生理到病理,几乎所有生命现象的原因都要到细胞中寻找答案。近年来,现代细胞生物学领域中的重大进展非常精彩,许多研究内容和成果如细胞通讯、细胞增殖及其调控、细胞衰老与程序化死亡等对社会的发展影响深远。为了提高学生对课程学习的兴趣,我们增设了4个学时的讨论课。讨论课由教师给定一些议题,如“细胞信号传导与环境适应性讨论”、“光合作用研究与人类未来面临的粮食问题讨论”、“细胞生物学的最新研究成果与诺贝尔生理医学奖”、“细胞学发展历程对‘三观’的启示”、“猎奇与兴趣在细胞生物学发展中的意义”、“人造生命――克隆人与生物伦理学”等。讨论分组进行,每个小组负责一个题目的全面阐述,小组成员分工协作完成查阅文献、制作ppt和课堂报告等工作,然后由教师做出评价。通过讨论式教学可以激发学生学习的兴趣和积极性,锻炼学生口头表达能力,并培养团队合作精神。
(三)研究探索式教学模式
细胞生物学中很多重大的理论和结果都是建立在经典实验基础之上的,教材中具有丰富的实验素材。在教学中,我们注重讲解实验的设计和过程,分析、总结和归纳实验背后的原理,启发学生对科学问题及重大发现的认识和思考。课外鼓励有兴趣的学生参与到教师的植物组培科研项目中,完成一些能胜任的实验环节,将科研中的问题带入课堂,引导学生思考和讨论,在应用、实践和错误中学习,加深学生对基本理论的理解。开展研究式和探索式的教学模式,可以使学生在“学习基础理论知识―联系实际应用―巩固再提高”的探究实践中,逐步培养出科学的思维方式和严谨的科学态度。
二、发挥教师的主导作用 培养学生的创新能力
在高校中,科研训练是培养创新人才和提高大学生创新能力的重要方法和有效手段。通过科研训练,让大学生系统地参与到科研项目当中,让学生“做中学”,将理论知识应用到实践,锻炼动手能力,达到学以致用、活学活用的目的。在科研和实践方面,我们充分发挥教师的主导作用,各位老师在获得科研项目的基础上,创造多种有利条件鼓励有兴趣、有能力的学生较早地参与教师的科研课题,并引导学生积极参与大学生创新创业训练计划和课外学术竞赛等一系列科技创新活动中。在专业教师指导下,学生自行查阅文献,自主设计实验并完成实验内容,最后整理实验数据、分析实验结果,进而撰写成。科研活动使学生学习了科研的知识,通过收集、整合信息构建知识,体会到科研的乐趣,进而增强了大学生的动手能力和创新意识,取得了较好的成果。利用科研大平台将理论和实践相结合,教学与科研相辅相成,这样就形成了覆盖课堂内外的立体化教学模式,将学生的专业知识、创新能力和科研素质的提高紧密结合起来,达到了培养本科生工程实践创新能力的教学目的,同时也可使学生尽早了解教师的研究方向和内容,有利于大四毕业论文等环节的完成。近几年来,学生参与数量上以及考研升学人数、比例层次都得到稳步提高,考入上海交通大学、南京大学等名校研究生的学生比例逐年增加。
三、改革课程考试方式 推进教学改革效果
传统考试制度存在诸多弊端,如考核方式单一、考试内容单一,这种片面的评分方法不能真实反映学生理解知识和应用知识的能力,也很难达到理论与科研实践相结合,提高学生创新能力的教学目的。为了更全面、科学、客观地评价学生的综合能力,我们将期末一卷定成绩的传统单一考试方式改革为多元化的综合考核方式,进而带动教学模式的改革。学生成绩的评定由平时成绩和期末考试两部分组成,平时成绩的比例增加到30%。平时成绩主要包括课堂考勤、课堂测试、课后作业、期中考试以及专题讨论等。课堂小测试我们采用2人一组,让学生自主设计考题;或者采用试题抽签、一人一题的方式,专题讨论分组进行。期末考试主要考察学生对基础知识,包括基本概念、原理和方法的掌握情况,以及对应用实例的理解,同时也增加了综合分析题及实验技能等试题。通过课程考核方式的改革,既调动了学生在课堂上的积极性,也建立了一个真正全面、客观、合理的课程考核体系,效果良好。
四、结语
高等教育的发展方向是以学生为主体,重视能力培养,促进大学生的全面发展。在近年来的教学改革实践中,我们遵循能力本位的理念,基础与科研实践并重,探索了一条立足课程体系优化和完善、科研创新实践为目标的人才培养模式。通过互动式、实践性教学引导学生进行探究性学习,激发学生自主学习的兴趣,从而达到培养学生创新和科研能力的目的。在课堂教学过程中,我们以细胞生物学的经典实验为例,引导和培养学生进行创新性思维;并通过讨论课等形式,调动学生学习的积极性;同时课外鼓励那些对科研具有浓厚兴趣的学生,进一步进行系统的科研创新能力培养。因此,教学与科研实践相结合的教学模式,可以帮助学生更好地构建细胞生物学的知识体系,对于培养学生的创新思维意识和研究能力,培养具有可持续发展能力的应用型生命科学人才均具有重要意义。
参考文献:
[1]余光辉,程旺元,龚汉雨,等.基于细胞生物学教学的科研创新人才培养模式探索[J].中国细胞生物学学报,2012,34(12).
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[3]熊德慧,胡维新.开放式教学法在分子生物学教学中的实践[J].湘南学院学报,2006,(3).
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[7]方瑾,于敏,张惠丹,等.构建多元化的细胞生物学PBL教学模式[J].中国细胞生物学学报,2013,35(1).
关键词:细胞生物学;实验准备;实验教学
中图分类号:G642.423 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)17-0127-02
细胞生物学是研究细胞生命活动的基础规律的学科,是现代生命科学的基础学科之一。细胞生物学实验配合着课堂教学,除了进一步巩固理论知识之外,在培养学生创新精神、掌握实验技术、养成科学态度和锻炼团队协作精神等各方面发挥着重要作用。然而实验教学的成败与前期实验准备工作密切相关,直接影响着课程的教学质量,因此如何做好实验准备工作就显得尤为重要。以下笔者就结合自身的经验谈谈如何做好细胞生物学的实验准备工作。
一、实验教辅人员的综合能力是基础
作为一名合格的实验教辅人员,不仅需要完成实验准备工作,还要做好实验室的日常管理,对其综合能力提出了很高的要求,而良好的综合能力也为实验工作本身打下了基础。首先,实验教辅人员需要出色的业务能力。对于一名技术员,扎实的理论基础和熟练的实验技能是最基本的职业素质。同时我们也应该注意到随着教育改革和多学科融合的发展趋势日渐主流,细胞生物学与分子生物学、基因工程等课程内容的结合也越来越多,这就需要实验教辅人员不仅掌握本门课程的理论知识,在相关学科和分支学科的知识方面也要有一定涉猎。在平时多关注国内外相关学科的发展动态,对于可借鉴的实验技术多加学习,运用到课程中来,积极参与实验方法的改良,在过程中不断提高自己的业务水平。其次,认真负责的工作态度也至关重要。实验准备是一项琐碎繁复的工作,所以必须以认真负责的工作态度对待实验准备工作中的每一个细节和每一件琐碎物品。无论是仪器维护、细胞培养,还是耗材采购、试剂配制都要保持高度的责任感,事无巨细,端正态度,在每个小环节上保证质量,这样才能确保总体工作的完成。另外,团队协作精神也必不可少。作为实验教辅人员,并不是单一的完成实验准备工作,在过程中的许多环节都需要调节和配合,比如实验教室的安排、实验内容的协调等等,这些都需要教辅人员与任课老师和工作同事之间互相尊重,互相学习,互相配合,和谐的工作气氛往往能在完成工作时达到事半功倍的效果。
二、实验室的管理和维护是保障
实验课程的正常运作离不开实验室硬件设施和仪器设备的辅助,仪器设备作为研究型大学各级、各类实验室的主要技术装备,因此,实验室的日常管理和维护就为开展实验提供了重要保障。细胞生物学实验牵涉的设备种类繁多,包括:离心机、恒温水浴锅、显微镜、二氧化碳培养箱、干燥箱、高压锅、冰箱等。只要是实验牵涉的器材,无论大小在开学初都要进行运行检查,对于较精密的设备如显微镜,可以通知工作人员在学期初或学期末进行集体排查。根据笔者的经验,做好多媒体设备的检查也是十分重要的,因为多媒体设备往往会被大家忽略,它不算正式的实验仪器,可是在教学过程中发生故障也会直接影响整个教学质量,所以应该引起重视。另外,实验教辅人员对于新进的实验仪器要做好建账、验收等工作,仪器使用中出现故障应及时报修。对于操作复杂的仪器设备建议将使用步骤条理清楚地张贴在仪器上,这样做不仅方便了教师对学生关于仪器的讲解,也为学生在实验中独立操作给予了指导。当实验结束时也要对仪器进行检查回收,保证下一次实验的顺利开展。
三、开展预实验是前提
预实验是实验教学的重要环节,对实验教学有着重要意义。通过预实验不仅可以熟悉整个实验流程,而且在过程中对实验试剂和仪器也进行了质量测试。预实验的开展可以将正式上课时可能出现的问题及早发现,通过集体备课过程中全体实验老师一起讨论,及时地解决。同时,通过预实验对实验条件的摸索和优化,更大限度地保证了实验的稳定性和学生操作的成功率。而对于实验教辅人员,进行预实验也可以将实验物品的具体用量、试剂配方等确定化,清楚记录后,为后续的实验准备工作提供方便。
四、做好实验准备是根本
对于实验教辅人员,最根本的工作还是完成实验准备。而细胞生物学的实验准备工作一般牵涉的物品繁多,需要处理的事情也比较琐碎,所以认真做好实验准备计划表就显得格外重要。开学初,收到实验课表后就要及时根据实验内容结合学生人数罗列出实验物品,检查现有库存,对于不足耗材尽早购买。而对于需要实验动物的项目则应仔细计算数量、送达时间,核实无误后再提交给动物中心。针对实验课程,要将实验原理、目的、实验步骤读懂读透,按照课程时间为试剂配制、试剂分装、细胞培养等工作制订计划,再根据计划表的内容严谨有序地完成工作。另外对于特殊的实验材料和实验条件,如一定量的细胞、水浴锅温度,秋水仙素注射时间等都要在计划表上醒目标注提醒自己。由于细胞生物学牵涉无菌操作,实验前期的准备工作量大,又比较琐碎,只有认真仔细地做好计划表才能切实保障实验准备工作没有错漏,保证实验课程的顺利开展。
五、保证实验安全是关键
笔者认为任何实验操作最重要的就是保证实验人员的安全,特别是对于来实验室上课的本科学生,一般本科生的实验经验都比较少,对于实验室的一些操作规范也并不熟悉。一旦疏忽就可能会造成人员受伤,所以搞好实验室安全工作十分关键。首先,在课前要将实验室的一些基本规范向学生进行说明。其次,对于需要接触有毒物品的实验要督促学生带好手套、口罩,切实做好安全防护工作。此外,当课程结束后对使用过的危险品如刀片、废针头、EB废物、动物尸体、有害废液等要进行分类后统一收集,贴好标签,学期末由专业人员集体回收处理。通过为学生灌输安全、规范的实验室使用方法,也保证了实验课程的教学质量。
细胞生物学的实验准备工作量大、物品繁多,为了实验课程的顺利进行,需要实验教辅人员具备认真严谨的工作态度,专业熟练的业务技能,团结友爱的协作精神,以及积极进取、与时俱进的探索精神。根据以往的实验成果,笔者也在不断地总结经验,希望能通过提高自身能力、完善实验准备、优化实验室管理等各方面将实验课程的细节调整得更合理、更人性化,更好地适应学生的需求,从而使实验教学质量更上一层楼。
参考文献:
[1]翟中和,王喜忠,丁明孝.细胞生物学[M].北京:高等教育出版社,2007.
[2]凌芳,王菊芳,黄志华.强化管理,提高仪器设备使用效率[J].实验室研究与探索,2011,30(6):395-297.
[3]龚子东,李晓燕.论预实验在实验教学中的作用[J].实验教学与仪器,2006,(6):14.
[4]李玉卿,韩峻.提高实验教学质量不能忽略实验准备工作[J].现代医药卫生,2008,24(3):468-469.
[5]杨汉民.细胞生物学实验[M].北京:高等教育出版社,2000:23-79.
【关键词】 细胞吞噬;巨噬细胞;实验技术
高等动物体内具有防御功能的吞噬细胞系,它是由单核细胞核粒细胞等白细胞构成的,是机体内免疫系统的重要组成成分。单核细胞穿出血管进入组织后逐渐演变成巨噬细胞。巨噬细胞主要靠吞噬作用来处理异物。当机体受到细菌等病原体或其他异物入侵时,巨噬细胞首先在趋化因子的作用下向异物移动,然后细胞表面伸出伪足包裹异物,将异物吞入细胞内形成吞噬泡,随后溶酶体与吞噬泡融合并消化异物。
小鼠腹腔吞噬实验是临床医学专业本科层次医学细胞生物学课程开设的实验必修项目。我们对该实验项目进行了一系列的改进,增强了学生的实践操作能力,同时实验结果更直观,便于学生理解细胞吞噬现象。
1实验材料
1.1动物小白鼠(8周大)。
1.2试剂6%淀粉肉汤,4%台盼蓝溶液,1%绵羊红细胞悬液,生理盐水。
1.3材料解剖剪,镊子,载玻片,盖玻片,注射器,塑料滴管。
1.4仪器显微镜。
2实验方法
2.1实验第一天向小鼠腹腔内注射1ml(6%)淀粉肉汤(含适量台盼蓝),已诱导腹腔产生巨噬细胞。实验第二天再次向小鼠腹腔注射1ml(6%)淀粉肉汤(含适量台盼蓝),加强诱导,使产生较多的巨噬细胞。
2.2实验第三天,向小鼠腹腔内注射0.5ml(1%)绵羊红细胞悬液,然后轻揉小鼠腹部使分散均匀。绵羊红细胞作为异物侵入小鼠机体,巨噬细胞向绵羊红细胞靠近并伸出伪足吞噬。
2.330分钟后,颈椎脱位法处死小鼠。
2.4打开小鼠腹腔,滴入一滴生理盐水稀释腹腔积液。
2.5吸取腹腔积液,用30%的甘油作为封片剂制备临时装片,显微镜下观察。
3实验结果
在40倍物镜下,视野中浅蓝色是小鼠腹腔巨噬细胞,较小的透明细胞是绵羊红细胞,能够观察到小鼠腹腔巨噬细胞伸出伪足正在包围绵羊红细胞(如图1),也能够观察到在小鼠腹腔巨噬细胞内被吞噬进去的几个绵羊红细胞(如图2)。
图1 小腹腔巨噬细胞吞噬红细胞
(1.小鼠腹腔巨噬细胞 2.绵羊红细胞)
图2小腹腔巨噬细胞吞噬红细胞
(1.小鼠腹腔巨噬细胞 2.绵羊红细胞)
4讨论分析
本实验是学生在理论课上学习过细胞膜吸收大分子和颗粒物质的吞噬作用后,要求学生观察细胞吞噬现象。细胞吞噬也是医学免疫学中的重要内容,因此也对学生以后的学习打下基础。本实验中,实验动物小鼠也是学生首次接触的实验动物,用小鼠来观察细胞吞噬现象实验效果较好,并能提高学生的实验操作技能和动手能力,增强学生的学习兴趣和积极性。
5注意事项
本实验中要掌握好小鼠腹腔注射绵羊红细胞悬液到处死小鼠吸取腹腔积液观察的时间,时间太短看不到吞噬现象;处死小鼠以及打开小鼠腹腔的过程,不能使小鼠的血液进入腹腔,否则很难观察到吞噬现象。
参考文献
[1]章静波.细胞生物学实验技术[M].化学工业出版社.2006.