《干細(xì)胞生物學(xué)》專業(yè)課程教學(xué)的改革與實踐

張燕霞

(蘇州大學(xué) 心血管病研究所，江蘇 蘇州 215000)

細(xì)胞是除病毒之外所有具有完整生命力生物的最小單位，也是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。對細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生命周期、生理機(jī)能以及各種細(xì)胞器及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)路徑的深入研究是揭開生命奧秘、治療疾病乃至改造生命的關(guān)鍵。因此，以細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能及生命活動為研究對象的細(xì)胞生物學(xué)已成為當(dāng)代生命科學(xué)中發(fā)展最快的一門基礎(chǔ)學(xué)科，是許多本科生物相關(guān)專業(yè)的一門必修課程。在所有細(xì)胞種類中，干細(xì)胞是其中最為特殊的一類，其本身未充分分化，但具有自我更新和分化為多種細(xì)胞的潛能。在生長發(fā)育的胚胎中，干細(xì)胞(Stem cells)能分化成所有特定的組織。在成年人體內(nèi)，干細(xì)胞作為身體的修復(fù)系統(tǒng)，能通過分化特定細(xì)胞實現(xiàn)組織的修復(fù)與再生[1-2]。從臨床醫(yī)學(xué)的角度看，基于干細(xì)胞療法的再生醫(yī)學(xué)有望徹底改變許多疾病的治療方法，特別是通過組織和器官修復(fù)或替代治療許多難治性疾病。隨著2007年和2012年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎兩次頒給干細(xì)胞相關(guān)的研究(分別是基于胚胎干細(xì)胞(Embryonic stem cells,ESCs)的基因靶向技術(shù)和人工誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞(Induced pluripotent stem cells,iPSCs))，干細(xì)胞生物學(xué)已經(jīng)成為細(xì)胞生物學(xué)乃至整個生命科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點，相關(guān)研究發(fā)展迅猛、日新月異，其基礎(chǔ)理論知識體系也在不斷更新和擴(kuò)展。基于此，筆者所在的蘇州大學(xué)醫(yī)學(xué)部從2015年開始將干細(xì)胞生物學(xué)作為一門獨立專業(yè)課程納入本科教學(xué)體系，向相關(guān)專業(yè)學(xué)生介紹該學(xué)科的基礎(chǔ)知識以及近年來的研究進(jìn)展，使他們了解當(dāng)前的主要研究方向和未來的發(fā)展趨勢。該課程的設(shè)立一方面對于傳統(tǒng)細(xì)胞生物學(xué)的教學(xué)是一個有益的補(bǔ)充，另一方面也有助于激發(fā)學(xué)生對生命科學(xué)前沿領(lǐng)域?qū)W術(shù)探索的興趣。

由于干細(xì)胞生物學(xué)是一門前沿性很強(qiáng)的學(xué)科，其知識體系和結(jié)構(gòu)具有自身的特點，因此《干細(xì)胞生物學(xué)》專業(yè)課程的教學(xué)從內(nèi)容到方法也面臨著許多新的挑戰(zhàn)。基于此，筆者及其所在教學(xué)團(tuán)隊結(jié)合學(xué)科基礎(chǔ)知識以及自身科研背景，改進(jìn)豐富教學(xué)內(nèi)容，引入多種教學(xué)方法，努力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情并啟發(fā)其創(chuàng)新意識。本文將從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式以及考核方式三個方面介紹筆者過去幾年在教學(xué)實踐和探索過程中進(jìn)行的一些有益嘗試以及獲得的若干經(jīng)驗。

1 教學(xué)內(nèi)容

高質(zhì)量的教材是決定教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。通過對國內(nèi)外相關(guān)課程教材的深入調(diào)研及對比，筆者最后選擇了科學(xué)出版社出版的《干細(xì)胞生物學(xué)》作為課程教材。該書由國內(nèi)干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)研究及臨床應(yīng)用著名專家，軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院研究員裴雪濤主編，詳細(xì)介紹了干細(xì)胞生物學(xué)的理論知識、實驗操作技術(shù)以及干細(xì)胞在臨床上的應(yīng)用情況。同時，由于干細(xì)胞生物學(xué)的研究屬于國際上的前沿?zé)狳c，為了使學(xué)生更好地了解相關(guān)知識，筆者還推薦學(xué)生在學(xué)有余力的前提下閱讀國際著名學(xué)術(shù)出版社Elsevier出版的《Essentials of Stem Cell Biology 3rd Edition》(《干細(xì)胞生物學(xué)基礎(chǔ)，第三版》)一書，該書更加側(cè)重于干細(xì)胞生物學(xué)的基礎(chǔ)理論知識，同時提供了大量的相關(guān)學(xué)術(shù)論文作為參考文獻(xiàn)。通過中英文教材的對比閱讀，不僅可以加深學(xué)生對專業(yè)知識的理解，同時也可以提高學(xué)生的英語閱讀與理解的能力。

傳統(tǒng)的細(xì)胞生物學(xué)的教學(xué)內(nèi)容一般是按照細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和細(xì)胞的生命活動等兩大類進(jìn)行分類。而由于干細(xì)胞自身結(jié)構(gòu)功能的特殊性，不太適合按照這種分類進(jìn)行教學(xué)。我們調(diào)整了教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)布局，制訂了不同于傳統(tǒng)細(xì)胞生物學(xué)的教學(xué)大綱。首先介紹干細(xì)胞相關(guān)的基礎(chǔ)知識(例如干細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、功能、來源等)，而后按照人體干細(xì)胞所在組織的不同形成多個專題(如神經(jīng)干細(xì)胞、內(nèi)皮祖細(xì)胞、造血干細(xì)胞、腫瘤干細(xì)胞等)，在每個專題中先簡單介紹相關(guān)疾病治療現(xiàn)狀，引發(fā)學(xué)生興趣，之后開始詳細(xì)介紹該種干細(xì)胞的基礎(chǔ)理論知識、相關(guān)的科研進(jìn)展以及其臨床應(yīng)用現(xiàn)狀或前景。這種課程內(nèi)容的優(yōu)化與結(jié)構(gòu)布局的調(diào)整，可以將教材知識與科研進(jìn)展有機(jī)地結(jié)合在一起，互為補(bǔ)充，有助于學(xué)生建立相對獨立完整的科學(xué)認(rèn)識。同時，干細(xì)胞生物學(xué)與傳統(tǒng)細(xì)胞生物學(xué)相比，其研究進(jìn)展更快，學(xué)科前沿性更強(qiáng)。這就要求在課程教學(xué)內(nèi)容的選擇上保持與時俱進(jìn)，每年根據(jù)干細(xì)胞的研究發(fā)展動態(tài)適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容體系，不斷地將新知識、新進(jìn)展補(bǔ)充到教學(xué)內(nèi)容中去。為此，筆者通過定期查閱國際相關(guān)領(lǐng)域知名期刊，了解干細(xì)胞研究領(lǐng)域的最新科研成果，并將這些成果整理添加入教學(xué)課件。

2 教學(xué)模式

為了適應(yīng)現(xiàn)代化教學(xué)的要求以及激發(fā)學(xué)生的興趣，筆者在課堂教學(xué)過程中采用了“多媒體”、“互動式”、“啟發(fā)型”相結(jié)合的教學(xué)模式。首先，在教學(xué)課件的制作上，在保證介紹基礎(chǔ)知識點的前提下，加入一定量的高質(zhì)量圖片(如示意圖、顯微鏡照片、數(shù)據(jù)圖等)作為補(bǔ)充。力爭使枯燥的文字形象化，抽象的概念具象化。在講解基本概念時，盡量結(jié)合生活中的實例，使學(xué)生能夠更好地理解并掌握所講授的課程內(nèi)容。同時，充分利用多媒體輔助教學(xué)手段，精心挑選配合教材內(nèi)容的flash動畫和小視頻，擴(kuò)充課堂教學(xué)信息量。通過加強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識，提高教學(xué)效率并最終取得良好的教學(xué)效果。其次，在教學(xué)過程中不再是教師主導(dǎo)的“一言堂”模式，而是增加師生交流的“互動式”模式[3]。為了使學(xué)生能夠更加積極主動地參與到教學(xué)中，筆者在教學(xué)過程中增加了大量的提問環(huán)節(jié)，隨時解釋學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題。同時每次課提前安排下次課的教學(xué)主題，并安排學(xué)生以小組為單位進(jìn)行課后學(xué)習(xí)，并在課堂上就學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行討論。通過增加互動時間，將師生關(guān)系從“上下級”拉近為“同伴式”，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動力，培養(yǎng)學(xué)生主動思考的能力。最后，在課堂教學(xué)過程中，注重引導(dǎo)啟發(fā)，著力培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和創(chuàng)新能力。通過啟發(fā)式的提問與討論，激發(fā)學(xué)生自身的學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)學(xué)生主動尋求問題的答案，靠自己的能力去解決問題[4]。“授之以魚”不如“授之以漁”，教學(xué)過程注重方法學(xué)的傳授而不是具體知識的灌輸，通過引導(dǎo)學(xué)生自己解決問題的過程，使學(xué)生獲得自信心和成就感，從而進(jìn)一步加深對基礎(chǔ)知識點的理解與掌握。同時，針對目前網(wǎng)絡(luò)信息的豐富和現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，筆者在教學(xué)過程中積極培養(yǎng)學(xué)生自主獲取知識的能力。在傳授基本學(xué)科知識的同時，也介紹一些通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫查閱文獻(xiàn)的方法。定期給出關(guān)鍵詞讓學(xué)生利用課后時間自己檢索最近的科研論文，并在課堂上匯報講解。作為教師則針對學(xué)生的匯報給出點評，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)研究者們的研究思路。這樣不僅可以拓寬學(xué)生的專業(yè)背景知識，同時培養(yǎng)了學(xué)生科技檢索的能力，有助于提高學(xué)生的科研綜合素質(zhì)。

3 考核方式

由于干細(xì)胞生物學(xué)同時具有基礎(chǔ)學(xué)科和前沿學(xué)科的特點，傳統(tǒng)學(xué)科通常采用的閉卷筆試的考核方式不太適用于考察學(xué)生對這門課程知識的理解與掌握程度。同時，干細(xì)胞生物學(xué)這門課程的教學(xué)應(yīng)該以培養(yǎng)學(xué)生的綜合科研素質(zhì)和創(chuàng)新精神為導(dǎo)向，考核方式應(yīng)該著重于對學(xué)生多方面能力的整體評價。因此，筆者在幾年的教學(xué)過程中逐漸嘗試多種考核方式相結(jié)合的方式來對學(xué)生進(jìn)行綜合評價。具體包括平時課堂提問與討論，期中主題文獻(xiàn)報告，期末筆試等幾部分累加得到綜合成績。其中期中主題文獻(xiàn)報告是要求學(xué)生就教師給出的某一科研方向或研究熱點，查閱并調(diào)研近期的相關(guān)文獻(xiàn)(包含一定量的英文文獻(xiàn))，并最后匯總整理成一篇類似綜述形式的文獻(xiàn)報告。這種形式主要考察學(xué)生對課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，科技文獻(xiàn)的檢索及閱讀，以及總結(jié)報告的寫作等綜合能力。同時由于干細(xì)胞生物學(xué)本身作為一個熱點研究領(lǐng)域，不斷地產(chǎn)生新進(jìn)展和新突破，通過文獻(xiàn)的閱讀與整理，加強(qiáng)學(xué)生對領(lǐng)域最新研究進(jìn)展的認(rèn)識和理解。以上的多元化考核方式避免了單一閉卷考試存在的“臨時抱佛腳”死記硬背來應(yīng)付考試的現(xiàn)象，同時有效地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性。

4 結(jié)語

通過幾年來的教學(xué)實踐和自己對干細(xì)胞生物學(xué)學(xué)科的理解，筆者對《干細(xì)胞生物學(xué)》這門專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和考核方式進(jìn)行了一系列的改革嘗試，并將優(yōu)化后的教學(xué)體系應(yīng)用到本科教學(xué)中。從學(xué)生的反饋看，教學(xué)效果良好，學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力有了一定程度的提高。