CBL模式在生物教學(xué)中的應(yīng)用

王棋文 高航　存拴

摘要 為了進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，設(shè)計(jì)了一堂青蒿素及其衍生物的研究進(jìn)展課，探索以案例為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)（CBL）模式下學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握程度，以期為河南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物學(xué)教學(xué)提供參考。結(jié)果證實(shí)：該教學(xué)模式達(dá)到了激發(fā)學(xué)生興趣和提高教學(xué)質(zhì)量的效果。

關(guān)鍵詞 以案例為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)；青蒿素；生物學(xué)教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào) S-01 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2017）01-0249-02

Application of Casebased Learning in Biology Teaching—A Case Study of Tu Youyou Being Awarded with the Nobel Prize

WANG Qiwen1，2，GAO Hang1，2， XU Cunshuan1，2

（1.State Key Laboratory Cultivation Base for Cell Differentiation Regulation，College of Life Science，Henan Normal University，Xinxiang，Henan 453007；2.Henan Bioengineering Key Laboratory，Henan Normal University，Xinxiang，Henan 453007）

Abstract In order to further improve the quality of teaching，the progress of artemisinin and its derivatives was introduced to cell biology course，which would observe the mastery degree on theoretical knowledge under casebased learning（CBL） and provide reference for biology teaching in Henan Normal University.The result indicated that CBL pedagogy stimulated students interest and improved the quality of education.

Key words Casebased learning；Artemisinin；Biological teaching；Teaching reform

青蒿素是繼磷酸氯喹、乙胺嘧啶、奎寧等之后的又一類抗瘧特效藥。2015年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予了我國(guó)科學(xué)家屠呦呦，以表彰她在抗瘧治療研究方面做的貢獻(xiàn)[1]。青蒿素的成功研制在挽救成千上萬(wàn)人生命的同時(shí)，也使我國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)走上了世界舞臺(tái)。

以案例為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)（CaseBased learning，CBL）是主要通過(guò)學(xué)生收集、整合資料，再由教師引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題，進(jìn)而解決問(wèn)題的一種授課方式[2]。河南師范大學(xué)一直主張實(shí)施分流模式教學(xué)，即面對(duì)不同類型的學(xué)生，爭(zhēng)取在課堂上采用靈活多樣的教學(xué)方法，如提問(wèn)式、探究式、開放式討論等，加強(qiáng)師生交流，活躍課堂氣氛，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性[3]。

黃文等[4]在神經(jīng)內(nèi)科臨床帶教中發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的“填鴨式”及單純病例示教教學(xué)法相比，應(yīng)用CBL模式教學(xué)法后，在多方面提高了教學(xué)效果。該教學(xué)法要求教師要有深厚的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)具有引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生思考和分析的能力。由于學(xué)生的參與度高，成就感得到極大滿足，因而學(xué)習(xí)興趣也得到極大提高。白建平等[5]在藥理學(xué)教學(xué)中引入CBL教學(xué)法，結(jié)果表明，CBL組學(xué)生的理論考試成績(jī)高于傳統(tǒng)教學(xué)組，CBL 教學(xué)法可明顯提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。敖桂珍等[6]在抗生素教學(xué)中指出，CBL教學(xué)法可將理論和實(shí)踐結(jié)合，有效提高了學(xué)生的創(chuàng)造性思維水平和學(xué)習(xí)主動(dòng)性。需要指出的是，CBL模式在生物學(xué)教學(xué)中的推廣應(yīng)用受到一些因素的制約，如學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)、學(xué)生的興趣、收集和整理資料需要花費(fèi)的時(shí)間等。因此，實(shí)際教學(xué)中要因地制宜、有的放矢，才能取得事半功倍的效果。

青蒿素的發(fā)現(xiàn)引起了全世界的關(guān)注，為了更好地提高教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣，該研究設(shè)計(jì)了一堂青蒿素及其衍生物的研究進(jìn)展課，采用CBL教學(xué)模式，探索學(xué)生對(duì)青蒿素相關(guān)知識(shí)的掌握程度及對(duì)傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)的認(rèn)識(shí)。

1 教學(xué)目的

在教師引導(dǎo)下，學(xué)生通過(guò)對(duì)青蒿素及衍生物資料的收集、整合、研究和討論，了解和掌握青蒿素及其衍生物的研究現(xiàn)狀，加深學(xué)生對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的認(rèn)識(shí)。

2 教學(xué)內(nèi)容

2.1 任課教師講授青蒿素及其衍生物等相關(guān)基本知識(shí)

2.1.1 青蒿素。瘧疾是瘧原蟲引起的傳染性疾病，瘧原蟲在人體的肝臟中繁殖，破壞血紅細(xì)胞，侵入腦部血管，嚴(yán)重時(shí)造成昏迷甚至死亡。1969年屠呦呦臨危受命，擔(dān)任“5·23”計(jì)劃科研組組長(zhǎng)，從傳統(tǒng)的中藥中尋找抗瘧疾成分，發(fā)現(xiàn)了青蒿具有抗瘧作用，但效果不理想。1971年屠呦呦在查閱?wèn)|晉葛洪《肘后備急方》時(shí)受到啟發(fā)，課題組改用低沸點(diǎn)的試劑乙醚進(jìn)行提取并優(yōu)化，最終得到青蒿素：一種無(wú)色晶體，結(jié)構(gòu)只有C、H、O的具有過(guò)氧基團(tuán)的倍半萜內(nèi)酯。在瘧疾重災(zāi)區(qū)非洲，青蒿素已經(jīng)拯救了上百萬(wàn)人的生命。在我國(guó)，瘧疾病人由20世紀(jì)70年代初的2 400多萬(wàn)減少到目前的數(shù)十萬(wàn)，青蒿素已然成為抗瘧疾的首選藥物。

2.1.2 青蒿素衍生物。研究表明，過(guò)氧橋是青蒿素類化合物具有抗瘧活性的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。屠呦呦等通過(guò)在過(guò)氧橋鍵結(jié)構(gòu)中添加一個(gè)羥基進(jìn)行化學(xué)修飾，制成了比青蒿素療效高出10余倍的雙氫青蒿素。現(xiàn)有的青蒿素衍生物都是在保留過(guò)氧橋鍵結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，主要集中在9位、10位進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，其中以10位的修飾最為常見。研究表明，在10位引入苯基可以增強(qiáng)青蒿素衍生物的代謝穩(wěn)定性；10位取代基用碳原子替代氧原子合成的衍生物，不僅可以增強(qiáng)水解穩(wěn)定性，而且可以降低毒副作用[7]。

2.1.3 青蒿素及其衍生物的作用機(jī)制。

2.1.3.1 抗瘧疾作用。瘧原蟲的致病機(jī)制主要是破壞宿主紅細(xì)胞，并通過(guò)血紅蛋白酶將血紅蛋白降解為游離氨基酸，同時(shí)釋放出血紅素和二價(jià)鐵離子。青蒿素及其衍生物一方面能抑制血紅素的內(nèi)化；另一方面，青蒿素類物質(zhì)中的過(guò)氧橋鍵被二價(jià)鐵離子催化裂解，產(chǎn)生大量的自由基和活性氧，破壞了瘧原蟲生物膜結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致其死亡[8]。

2.1.3.2 抗炎作用。瘧疾患者體內(nèi)存在多種促炎細(xì)胞因子，血紅素具有刺激單核-巨噬細(xì)胞釋放炎細(xì)胞因子的作用，通過(guò)激活相關(guān)信號(hào)通路促進(jìn)炎癥發(fā)生。研究表明，青蒿素類藥物可通過(guò)抑制T細(xì)胞激活和分裂、B細(xì)胞增殖和抗體分泌、APC抗原提呈以及阻斷炎癥相關(guān)信號(hào)通路活化來(lái)阻斷瘧原蟲對(duì)鐵離子和蛋白質(zhì)的利用，繼而達(dá)到抗炎作用[9]。

2.1.4 青蒿素制劑及臨床應(yīng)用。近年來(lái)，為了提高生物利用度，針對(duì)青蒿素及其衍生物的理化特點(diǎn)和藥代動(dòng)力學(xué)特征，進(jìn)行了多種青蒿素類制劑的探索，對(duì)青蒿素類化合物進(jìn)行了劑型改革，其中包括環(huán)糊精包合物、脂質(zhì)體等[10]。

2.1.4.1 環(huán)糊精包合物。環(huán)糊精分子內(nèi)部存在著疏水性空穴，難溶性青蒿素及其衍生物被環(huán)糊精包合后，能增強(qiáng)在水中的溶解度和穩(wěn)定性，從而改善其生物利用度，降低藥物的刺激性和不良反應(yīng)。張麗娟等[11]采用超聲法制備了雙氫青蒿素HP-β-CD包合物。 MTT實(shí)驗(yàn)表明，制備的HP-β-CD包合物能顯著提高雙氫青蒿素的殺滅陰道毛滴蟲的活性。

2.1.4.2 脂質(zhì)體制劑。研究采用薄膜分散法制備納米脂質(zhì)體，從而形成藥物載體制劑，脂質(zhì)體制劑延長(zhǎng)了藥物在體內(nèi)的時(shí)間，從而提升了藥物的穩(wěn)定性，而且還可以改變青蒿素及其衍生物在體內(nèi)的分布。陸婷等[12]制備了青蒿素普通脂質(zhì)體和PEG化長(zhǎng)循環(huán)脂質(zhì)體，制得的2種脂質(zhì)體包封率都在70%以上，平均粒徑為130～140 nm。小鼠體內(nèi)藥代動(dòng)力學(xué)研究表明，青蒿素普通脂質(zhì)體和PEG化長(zhǎng)循環(huán)脂質(zhì)體體內(nèi)停留時(shí)間分別為3 h和24 h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于青蒿素原料藥的1 h體內(nèi)停留時(shí)間，抗瘧效果顯著。

2.2 分組展開討論 學(xué)生在課上根據(jù)自己的興趣分成4組。教師適時(shí)指導(dǎo)各小組查閱傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)的價(jià)值、青蒿素抗腫瘤研究作用、新制劑的研發(fā)和青蒿素在耐藥機(jī)制下的研究方向等內(nèi)容并匯總結(jié)果制作PPT。教師首先介紹屠呦呦獲2015年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，引入青蒿素及衍生物并簡(jiǎn)要介紹，從而提出問(wèn)題。各小組通過(guò)PPT的形式將匯總的相關(guān)知識(shí)在課堂上匯報(bào)，展開討論。教師在學(xué)生討論后做綜合點(diǎn)評(píng)，并進(jìn)行相應(yīng)解釋。

3 教學(xué)效果及討論

CBL模式的實(shí)施激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣，有效提高了教學(xué)質(zhì)量。CBL是一種非常有效的教學(xué)方式，但需要教師和學(xué)生投入一定的時(shí)間和精力才能有較好的教學(xué)效果[13]。因此，在授課前1個(gè)月，學(xué)生就被分配了學(xué)習(xí)任務(wù)。從文獻(xiàn)查閱，材料的收集、整合、匯報(bào)到討論，大部分學(xué)生都對(duì)青蒿素相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了預(yù)習(xí)準(zhǔn)備。學(xué)生利用圖書館、網(wǎng)絡(luò)等多種形式進(jìn)行自學(xué)，遇到不明白的知識(shí)點(diǎn)還可以隨時(shí)通過(guò)QQ、微信等平臺(tái)與教師和同學(xué)進(jìn)行交流。本次教學(xué)一方面使學(xué)生掌握了青蒿素及其衍生物的作用、劑型及臨床應(yīng)用方面的基本知識(shí)，更重要的是鍛煉了他們查閱文獻(xiàn)、自主學(xué)習(xí)和溝通的能力。

綜上所述，CBL教學(xué)法在培養(yǎng)學(xué)生綜合能力方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。在講授生物學(xué)基本理論知識(shí)的同時(shí)，適當(dāng)穿插一些學(xué)科研究的熱點(diǎn)，有目的地引導(dǎo)學(xué)生展開討論，也是生物學(xué)教學(xué)的一種趨勢(shì)。通過(guò)教學(xué)方法的實(shí)施，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)了他們主動(dòng)思考問(wèn)題和快速掌握知識(shí)的能力，值得在生物學(xué)教學(xué)中推廣和應(yīng)用。

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