細胞生物學教學體系建設的系統性與批判性探析

楊曉坡

（1.赤峰學院 生命科學學院，內蒙古 赤峰 024000；2.山西大學 科學技術哲學研究中心，山西 太原 003006）

細胞生物學是生命科學的基礎學科，同時也是農、林、醫藥類專業本科生的必修課.目前，細胞生物學研究突飛猛進，課程內容面臨改寫與補充，課程結構需要更新與修正.與此同時，大數據研究方法不斷深化，新的研究成果相繼涌現，諸多問題缺乏理論解釋，生命科學也進入了挫折感不斷積累的時期.在細胞生物學課程的教學體系建設中，首現要保證教學內容的基礎性、科學性和前沿性，同時又要兼顧其系統性與批判性.

1 教學體系建設的系統性

1.1 重復刪減

近年來，國內出版的細胞生物學教材包括鄭國锠主編《細胞生物學》（1992年，第二版，高等教育出版社），汪堃仁、薛紹白、柳惠圖主編《細胞生物學》（1998年，第二版，北京師范大學出版社），劉凌云、薛紹白、柳惠圖主編《細胞生物學》（2002年，第一版，高等教育出版社），王金發主編《細胞生物學》（2003年，第一版，科學出版社），梁衛紅主編《細胞生物學》（2012年，第一版，科學出版社）等.在若干教材中，被廣泛采用并認可的當屬翟中和、王喜忠、丁明孝主編的《細胞生物學》，此教材由高等教育出版社于1995年出版，其后分別于2000年、2007年和2011年再版.上述教材的主要內容通常包括細胞生物學基礎與研究方法；細胞結構與內膜系統；蛋白質分選與膜泡運輸；細胞信號轉導；細胞增殖調控；細胞分化、衰老與死亡；細胞的社會聯系等幾個方面.然而，現有的教學內容往往與其他課程相重復，諸如葉綠體與光合作用、細胞核與染色質、核糖體、細胞分裂、細胞分化等章節.因此，在教學實踐過程中，需要將重復的內容進行刪減或簡要講授，這樣既可以節省課時，又可以保證教學體系的完整性.節省的課時可以用于細胞骨架等特色內容以及細胞信號轉導等重點內容的講授.

1.2 重點凸顯

細胞生物學課程的重點內容為細胞信號轉導、細胞增殖調控和蛋白質分選，其中細胞信號轉導的研究在近些年尤為活躍，教材中的相關內容也不斷得到豐富.例如細胞表面受體介導的信號通路由經典的cAMP信號通路、磷脂酰肌醇信號通路、受體酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信號通路拓展為 4類：（1）GPCR-cAMP-PKA和 RTK-Ras-MAPK信號通路；（2）TGF-β-Smad和 JAK-STAT信號通路；（3）Wnt受體和 Hedgehog受體介導的信號通路；（4）NF-КB和Notch信號通路[1]183.除此之外，細胞增殖調控和蛋白質分選的內容也涉及多方面細胞信號轉導的作用，例如細胞增殖失控會導致細胞癌變，這往往是由于細胞信號調控網絡中細胞增殖與抑制增殖相關基因調控異常所導致的.細胞信號轉導幾乎涉及到生命過程的每一個部分，該部分也逐漸成為細胞生物學最為核心的內容.

1.3 系統分析

幾乎沒有一個生命過程是孤立的，所有的生命現象都要放在系統中進行研究.蛋白質分選轉運涉及諸多分選信號，例如糙面內質網與信號肽，線粒體、葉綠體與導肽，溶酶體與M6P（mannose-6-phosphate），過氧化物酶體與PTS（peroxisomal-targeting signal），細胞核與NLS（nuclear localization signal）等.在教學實踐過程中，需要將各個章節的相關內容進行整合，進而對不同的途徑進行對比.另外，大數據時代的到來需要細胞生物學更多地從生物信息學和系統生物學等前沿學科中汲取養分.例如，在講授細胞內的復雜網絡時應結合“非編碼RNA參與的雙色網絡”等知識[2].筆者曾連續以“如何從時間和空間角度去理解細胞是一個多層次非線性的復雜的有機體系”為題對學生進行考查，其目的就是希望學生通過細胞生物學的學習能夠建立起“復雜生物系統”的概念.

2 教學體系建設的批判性

2.1 科學技術史的借鑒

細胞生物學的發展越是日新月異，越應該厘清脈絡，重識科學技術史的作用.作為自然科學領域里的薄弱環節，科學技術史雖然在每本教材中都有所提及，但遠沒有發揮出在教學中的作用.正如藝術作品的動人之處往往不是作品本身，而是作品背后藝術家的生命，細胞生物學研究的背后也存在著鮮活的生命和鮮為人知的故事.學生了解這些史實并加以客觀分析，一定能夠在學習中有所助益.細胞生物學史是教材中不可或缺的內容，通常被置于緒論部分或散見于各章節.翟中和等主編的《細胞生物學》在緒論部分專設一節——細胞學與細胞生物學發展簡史[1]8～15，汪堃仁等主編的教材也在緒論部分專設一節——細胞生物學的發展簡史[3]，郝水早在1983年編著的《細胞生物學教程》中也在緒論中概述了細胞生物學史[4].在課時的設置上，緒論部分通常占有2課時，其中的細胞生物學史一般被壓縮到1課時以內.該內容的講授基本上處于一帶而過的狀態，很容易被學生忽略，以至于在進一步學習理論知識的過程中，學生并沒有從發展的角度來分析問題.鑒于普遍存在課時壓縮的情況，既要注重基礎內容的教學，又要兼顧最新研究進展，建議在教材相應的部分加入歷史背景材料，以學生自行閱讀的方式進行學習.

2.2 科學技術哲學的反思

近現代科學技術深刻地改變著世界，然而在科學教育中卻存在著嚴重的不平衡現象，科研工作往往熱衷于科學的細節，而并不重視科學發展的規律和趨勢，以至于學術研究缺乏批判與反思.細胞生物學的教學往往過多關注本領域的概念和方法，而忽視了理論基礎.例如，在講述模式生物的章節中只強調大腸桿菌、酵母、線蟲等生物在實驗體系中的適用性，而沒有分析不同物種之間的還原在方法論上是否可行.事實上，從系統生物學的角度對這種還原的思想進行分析也許會得到不同的理論指導.另外，在面對爭議性新進展的時候，只需要列舉客觀嚴謹的實驗證據，讓學生自己進行判斷與分析.

綜上，我們在教學實踐中對54課時講授的細胞生物學課程結構進行了優化（詳見下表）.調整的內容主要包括以下幾個方面：第一，將課程內容劃分為基礎部分、結構部分與功能部分；第二，按核心內容、重點內容、一般內容與重復內容分配課時；第三，補充科學技術史、科學技術哲學相關內容以及細胞生物學最新研究進展.調整后的課程結構將會更有利于學生對細胞生物學知識整體地進行把握，也更有利于激發學生探究學問的熱情.

細胞生物學課程結構優化匯總表（以翟中和等主編的教材為例）

〔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〕劉長寧，孫世偉，趙屹，等．復雜生物網絡及非編碼RNA參與的雙色網絡[J]．信息技術快報，2010，8(1)：33～60．

〔3〕汪堃仁，薛少白，柳惠圖．細胞生物學，第 2 版[M]．北京:北京師范大學出版社，1998．5～11．

〔4〕郝水．細胞生物學教程，第 1版[M]．北京：高等教育出版社，1983．2～7．