《細胞與顯微技術實驗》教學改革初探

王 晶,常世民,賈永紅,張江麗,侯曉強

(1.廊坊師范學院，河北 廊坊 065000；2.河北省高校食藥用菌應用技術研發中心，河北 廊坊 065000；3.廊坊市食用菌技術重點實驗室，河北 廊坊 065000)

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《細胞與顯微技術實驗》教學改革初探

王 晶1,2,3,常世民1,2,賈永紅1,2,張江麗1,2,侯曉強1,2,3

(1.廊坊師范學院，河北 廊坊 065000；2.河北省高校食藥用菌應用技術研發中心，河北 廊坊 065000；3.廊坊市食用菌技術重點實驗室，河北 廊坊 065000)

對廊坊師范學院《細胞與顯微技術實驗》課程教學進行改革，主要包括：修訂教學大綱，增加綜合性實驗和設計性實驗，優化教學內容，在原有的實驗內容基礎上，新增細胞生物學研究領域常用的實驗技術；改變教學方法，強調預習和實驗結果及時記錄和分析的重要性；建立更加科學的成績評定體系，取得了良好的教學效果。

《細胞與顯微技術實驗》；實驗教學；教學改革

0 引言

細胞生物學是現代生命科學的基礎學科[1]，實驗性很強。《細胞與顯微技術實驗》課程是本校生命科學類專業本科生必修課之一，是細胞生物學科的重要組成部分,對于培養學生從細胞水平認識、探究生命問題的能力具有基礎性作用。目前，細胞生物學研究日新月異，相關新技術、新方法不斷涌現，對課程的改革勢在必行。

1 實驗教學現狀

《細胞與顯微技術實驗》課程主要在細胞層次上開展，使學生對細胞水平的生理生化現象和知識有直觀的了解，并能通過實際操作掌握一定的實驗技能，了解有關細胞工程采用的手段和方法。近年來，細胞生物學理論發展迅速，但由于師資或實驗條件的限制，導致很多院校細胞生物學實驗教學普遍落后于理論課程。主要表現在實驗內容陳舊、單一，多數實驗為驗證性實驗等，這些都不利于學生創新能力和綜合能力的培養[2]。

2 實驗教學改革

針對細胞生物學實驗教學中存在的問題，在原有《細胞與顯微技術實驗》教學構架基礎上，課程組重新修訂了實驗大綱，調整了教學內容；在教學方法上也做了大量改革嘗試，使學生由依賴性學習向自主性學習轉變；在成績評定方面采取更加科學的成績評價體系。經過幾年的教學實踐后，《細胞與顯微技術實驗》已經形成了一套更加科學的課程體系。

2.1 修訂課程大綱

實驗教學在傳統的教學觀念中被視為理論教學的補充,多年來一直都采用被動的教學模式,側重于驗證書本知識。這種教學方法在訓練學生基本實驗技能方面發揮了一定的作用,但忽略了對學生綜合素質和創新能力的培養。基于此,課程組重構了實驗教學大綱，豐富了實驗教學項目，包括多種目前比較常用的顯微鏡的使用，如細胞膜的生理功能、細胞器的分離純化、細胞化學、細胞骨架的觀察、動植物染色體標本的制作等內容[3]，強調實驗相關理論知識和技能的全面性；另外增加設計性實驗和綜合性實驗項目[4-5]，培養學生綜合運用知識的能力和實驗操作能力。

2.2 優化教學內容

生命科學學院的《細胞與顯微學實驗》是面向生物科學專業二年級本科生開設的重要的必修實驗課，共45學時，實驗內容的設計上既要包括對經典基本實驗技術的訓練，同時也要不斷引進新的、常用的實驗技術以開闊學生的視野，幫助他們較快地同科研接軌。為了使課程體系更加科學、合理，并且能與細胞生物學理論課緊密結合，使學生通過實驗課的學習更好地理解細胞生物學的概念,課程組在原有的經典細胞生物學實驗基礎上[6]，對一些實驗進行了改進，如細胞的有絲分裂、減數分裂和染色體組型等相關知識是生命科學類本科生重點掌握的基礎知識點，為此,課程增加了“小鼠骨髓和精巢染色體標本的制作"實驗[7]，以雄性小鼠的骨髓和精巢為實驗材料，學生可獲得有絲分裂中期和減數分裂中期的染色體標本，在掌握染色體標本制作等細胞生物學基本實驗技能的同時，還可以觀察到處于減數分裂不同時期的染色體的形態變化，加深了對染色質、染色體等知識的理解，激發了學生的學習興趣。使學生更好地掌握細胞生物學基礎知識、提高基本實驗操作技能。

此外，課程組成員積極參加國內的細胞生物學實驗相關會議和培訓，在了解其他兄弟院校“細胞生物學實驗”相關內容的基礎上，結合本校實際，選擇了一些細胞生物學研究中較適合本科生學習且符合基礎實驗課學時要求的實驗方法或實驗技術作為實驗內容[8]。如，細胞骨架是真核細胞各種生理活動的基礎，也是現代細胞生物學研究領域的重點和熱點之一，故課程增加了“動物細胞微絲束的光學顯微鏡觀察”和“四膜蟲纖毛的再生”兩個實驗[7,9]。“動物細胞微絲束的光學顯微鏡觀察”實驗以培養在蓋玻片上的人宮頸癌細胞Hela為實驗材料，通過添加TritonX-100抽離細胞內大部分蛋白質、戊二醛固定細胞、考馬斯亮藍染色等，學生使用普通的光學顯微鏡即可觀察到體外培養的動物細胞胞質中應力纖維(微絲束)的排布和走向，從而更好地理解細胞形態與細胞質骨架的關系[6]。“四膜蟲纖毛的再生”實驗，由北京大學生科院率先開設。實驗以單細胞的真核細胞——梨形四膜蟲(Tetrahymena pyriformis)為實驗材料，通過機械處理，去除四膜蟲表面的纖毛，觀察在不同培養條件下四膜蟲纖毛(由微管蛋白組成)的再生速率[9]，這個實驗可幫助學生加深對纖毛這種細胞表面特化結構的裝配與功能的認識，提高學生的研究興趣。再如，NO是在多種細胞中傳遞信號的氣體信號分子，細胞在免疫活化或外界信號刺激下，可誘導型一氧化氮合成酶基因被誘導表達，催化精氨酸氧化成瓜氨酸并產生大量的NO[10-11]，參與巨噬細胞的吞噬、血管平滑肌的松弛和舒張血管以及大腦的學習記憶等生理活動。熒光探針是在生物學研究中常用的檢測手段，DAF-FM DA是新一代用于NO定量檢測的熒光探針[11-12]，能夠進入細胞并被細胞內酯酶催化形成不能穿過細胞膜的DAF-FM。DAF-FM本身僅有很弱的熒光，但和細胞內NO反應后可以產生強烈的熒光[11]，課程組結合原教學內容《小鼠腹腔巨噬細胞吞噬現象觀察試驗》及相關教師的研究成果，增加《脂多糖對小鼠腹腔巨噬細胞NO分泌量的影響》實驗內容，使學生更好地理解外源物質激活巨噬細胞功能的信號通路。

以上實驗內容的改革，一方面緊密結合細胞生物學理論課內容，另一方面，充分利用了院系的儀器設備資源，增加細胞信號轉導實驗內容和熒光顯微觀察相關實驗比重，體現了細胞生物學的科學前沿性和綜合性、實際應用性和研究性。

2.3 改變教學方法

(1)強調預習實驗的重要性。實驗預習是實驗課很重要的一個環節，只有在上課前做好實驗預習，帶著問題去做實驗，才能夠在做實驗的過程中真正地有所收獲。

為了幫助學生更好地做好實驗預習，我們首先向學生闡明實驗預習的重要性，并在實驗課的成績評定體系中加入了對實驗預習的考查。

(2)改變實驗報告的書寫方式。《細胞與顯微技術實驗》中絕大部分實驗結果是利用顯微鏡對實驗結果進行觀察和分析。為了防止學生在實驗結果的記錄和實驗現象的分析過程中抄襲，在課程進行過程中，采取當堂記錄實驗結果、當堂上交實驗報告的方法。學生觀察實驗結果的同時，實事求是地記錄實驗現象，一方面有助于學生養成科學的實驗習慣，另一方面可有效杜絕實驗報告的抄襲，從而達到教學目的。

2.4 規范實驗要求，逐步完善成績評價體系

《細胞與顯微技術實驗》課程實施全面考核制度，即包括實驗操作、實驗報告、實驗結果及分析、出勤等各個環節，此外，在實驗課程結束時增加實驗理論的考試。嚴格的實驗考核制度增加了教師的工作量,但保證了實驗成績的真實性,增加了學生對實驗課的主動性，提高了學生的實驗操作能力。

3 結語

《細胞與顯微技術實驗》教學改革，通過修訂教學大綱、優化教學內容、改革教學方法、完善成績評定等措施，取得了較好的教學效果，培養了學生的綜合素質。但是目前對《細胞與顯微技術實驗》教學的改革只是初步探索，課程組成員將進一步研究實驗課程的教學改革與學生專業能力培養之間的聯系，積極探索高素質人才的培養模式，提高教學質量，培養出優秀的生物專業人才。

[1] 熊少伶.細胞生物學實驗課程的改革與實踐[J].教育,2016,13(10):265-265.

[2] 胡鑫,高梅,李紹軍,等.細胞生物學實驗教學改革探索[J].中國細胞生物學學報,2013,35(1):110-114.

[3] 王崇喜,高清祥.細胞生物學實驗[M].北京:高等教育出版社,2013.

[4] 王宏英,王偉,陳堅剛,等.細胞生物學實驗教學創新的探討[J].實驗技術與管理,2008,25(1):126-128.

[5] 鄧政東,程愛芳,彭玲,等.細胞生物學實驗教學的改革探索[J].廣州化工,2015,43(9):200-201.

[6] 楊漢民.細胞生物學實驗[M].北京：高等教育出版社,1997.

[7] 樊廷俊.細胞生物學實驗技術[M].青島:中國海洋大學出版社,2006.

[8] 王宏剛,陳成彬,王春國,等.綜合院校“細胞生物學實驗”教學改革探索[J].實驗技術與管理,2014,31(1):191-193.

[9] 丁明孝,蘇都莫日根,王喜忠,等.細胞生物學實驗指南[M].北京:高等教育出版社,2013.

[10] 翟中和,王喜忠,丁明孝,等.細胞生物學[M].第四版.北京:高等教育出版社，2014.

[11] 王晶,張春丹,楊利敏,等.阿魏側耳胞外多糖對小鼠巨噬細胞的激活作用[J].食品工業科技,2016,(10):356-359.

[12] Cheng W W，Lin Z Q，Ceng Q，et al. Single-wall carbon nanotubes induce oxidative stress in rat aortic endothelial cells[J].Toxicology Mechanisms and Methods，2012，22(4):268-276.

Discussion for Teaching Reform of Cell Biologyand Microscopy Experiment

WANGJing1,2,3,CHANGShi-min1,2,JIAYong-hong1,2,ZHANGJiang-li1,2,HOUXiao-qiang1,2,3

(1.LangfangTeachersUniversity,Langfang065000,China;2.EdibleandMedicinalFungiResearchandDevelopmentCenterofHebeiUniversities,Langfang065000,China;3.EdibleFungiKeyLaboratoryofLangfangCity,Langfang065000,China)

The paper discusses the teaching reform of cell biology and microscopy experiment in Langfang Teacher's University. The teaching reform was carried out from revising aspects of syllabus, increasing comprehensive and designing experiment, optimizing the teaching content and adding experimental techniques commonly used in cell biology on intrinsic teaching content. Teaching method was changed. Preparation for the experiment, record and analysis of experimental result were attached greater importance to. More scientific grade evaluation system was established and the effect of teaching was improved.

Cell Biology and Microscopy Experiment; experimental teaching; teaching reform

2017-04-07

廊坊師范學院教育教學改革項目(2013022)；廊坊師范學院教育教學改革項目(2015014)；廊坊師范學院微生物學重點學科項目(201501);廊坊師范學院應用型本科生物技術重點建設專業(201602)

王晶(1983-)，女，博士，廊坊師范學院生命科學學院講師，研究方向：動物細胞工程和生物活性物質。

G642.0

A

1674-3229(2017)02-0106-02