學術范例在細胞生物學教學中的應用探討

黃志偉　卞永剛　曹張軍

摘要 學術范例教學是通過教材或科學研究中典型事例，使學生從個別到一般，掌握教材結構，獲得基礎性知識的一種教學模式，或稱示例性教學或個案分析教學。本文結合多年教學經驗，對學術范例在細胞生物學教學中的應用及教學改革中遇到的問題進行了探討。

關鍵詞 學術范例;細胞生物學;教學改革;應用

中圖分類號 G642

文獻標識碼 A

文章編號 1007-5739（2019）08-0252-03

細胞生物學作為高等院校生命科學和農林醫藥類學科本科教育的-1]必修專業基礎課程，其理論性強內容抽象、不易理解，知識點多而雜亂，如何在有限的學時內，讓學生完整、系統地掌握細胞生物學基礎知識，及時地了解細胞生物學發展的前沿，并通過學習、訓練學生專業思維能力，將學生從死記課本知識點轉變成探究問題培養能力的研究性學習，已成為新形勢下細胞生物學教學改革的一個重要的內容"。

1細胞生物學課程的特點和課堂教學方法的探索

細胞生物學與其他以推理或計算為主的課程不同，教材中大量的內容是以描述為主，許多學生感覺細胞生物學比較簡單。因而細胞生物學的課堂往往是教師的一言堂學生精力普遍不集中，課堂氛圍相對沉悶。但實質上細胞生物學的許多概念比較抽象，筆者課堂要求學生閱讀相關章節，然后對閱讀理解的效果進行提問，結果顯示絕大多數學生通過閱讀教材并不能掌握或完全理解相關概念。

細胞生物學是生命科學的-1]基礎課，也是該領域發展最快的前沿學科之一，涉及的知識面廣、內容繁多。目前，細胞生物學的研究方法和技術與分子生物學生物化學、遺傳學等結合得十分緊密，在具體的研究內容上與遺傳、發育、生理、生化等分支學科的交集越來越多。細胞生物學學科的快速發展及學科間的滲透交叉，極大地豐富了課程的教學內容，也提供了大量豐富多彩的學術范例素材。同時也給細胞生物學的教學提出”了挑戰，在有限的學時內，任課教師在傳授基本概念、基礎知識和基本理論的前提下，如何平衡基礎、前沿和能力培養的關系，如何把握知識點的強化教學，又不破壞課程的系統性和完整性。

針對細胞生物學課程的自身特點與教學內容，同行教師們在教學過程中嘗試了多種手段與方法的革新。作為一種新興的教學手段，多媒體圖文并茂及生動形象的優點使學生更容易理解抽象的理論知識，提高了學生對復雜問題的認知度。多媒體教學也被細胞生物學教學廣泛采用，與傳統的板書相比，內容生動的多媒體課件在很大程度，上使原本枯燥、難懂的內容變得形象、直觀、易于理解，提高了課堂的教學效果。但是，隨著計算機和網絡的普及，全社會信息化程度的提高，當代大學生們對多媒體的新鮮感基本消失，多媒體教學往往不能很好地調動學生的學習主動性和積極性，若學生有惰性，上課不記筆記，課下只看課件，教學效果并不理想。

研究型教學模式是相對于以單向性的知識傳授的教學模式提出的，一種由學生參與研究探索的學習模式。深化細胞生物學課堂教學環節的改革，不僅要教授理論知識，更要培養學生分析、解決問題的能力，把“知識能力、素質”的培養有機地融于一體。在多媒體教學的背景下，很多教師已經對啟發式和討論式教學進行了嘗試。雖然每種方法都有獨特之處，如何將其運用得恰到好處仍是解決細胞生物學教學的關鍵。

2范例教學法的特點

范例方式教學也稱為示例性教學或個案分析教學，是通過選定典型事例的教學使學生從個別到一般，獲得基礎性知識的一種教學模式。范例教學產生于20世紀中期，是以瓦根舍因（M.Wagenschen）為代表的前聯邦德國教育家提出的一種教育理論。當時隨著科學技術的快速發展，很多新知識不斷被納人課堂教學內容，教材變的龐雜臃腫，教師的課堂教學像百科全書似的講解。同時，學生的負擔過重，學習缺乏主動性和創新性。為了改變現狀提出了范例教學理論，恢復學校的宗旨首先在于學生能力的培養，其次才是傳授知識。

范例教學的特點是注重從個別到一般，探討普遍性規律的學習方式，可以培養學生的思維能力、想象能力、分析概括能力。相對面面俱到的灌輸，范例教學強調教學應該突出重點，在教師帶領下對經典范例進行深人分析，充分調動學生的主動性和遷移學習能力，激發學生學習同類知識的興趣，實現“教”服務于“學”的目的叫。

范例教學模式符合學生認知規律，但是在高等教育教學中采用范例教學法實施教學的少之又少，有關范例教學法的研究成果也很缺乏即使有些教師偶而采用范例教學法實施教學，也只是針對某一個知識點，舉一個范例，而不是整個教學過程都使用范例實施教學除了高等教育中學科門類的差異外，影響范例教學的重要原因是教育者在范例教學法實施過程中，范例的選擇與知識系統化的關系難以把握，范例選擇不當就會造成受教育者的認知零散破碎。目前，細胞生物學還缺少一本使范例教學和學科知識體系有機聯系的教材，仍需要科研工作者和廣大一線教師對適合課堂的范例進行廣泛積累。

3范例教學法在細胞生物學教學中的應用探討

目前，大學課堂仍然是以3個中心（課堂教學為中心、教師講授為中心、教科書內容為中心）為主導的教學制度，以傳授知識一接受知識為主體的傳統教學模式，這種模式傾向于知識的傳授和積累，為教育走向規范化、規模化提供了可能，但忽視了學生的主體意識、壓制了教學主體的個性和創新思維。范例教學是一種研究型、誘導遷移方式的學習，如果教師能有效地運用于教學中，在課堂教學過程中，結合講授的新概念、新內容，將典型的科學范例引人課堂，與學生討論一些新的科研成果及相關的科學進展，激發學生對細胞生物學的學習興趣。例如在引人抑癌基因概念時，可制作幻燈片講述貝勒醫學院病毒和微生物系Donehower教授實驗室對P53基因功能進行研究的典型文獻。該研究結果純屬一次意外的研究發現，Donehower本想將細胞內P53基因敲除，但是沒有成功，只消除了該基因的一部分，后期偶然發現這些只有部分P53基因的小鼠（p53+/m）患腫瘤的數量比野生型（p53+/+）少得多。進一步研究發現，這個殘缺的基因促使另外一個P53等位基因異常活躍，因而小鼠患癌癥的機率下降，但這些小鼠在過了一歲之后就快速地衰老，表現為體重下降、肌肉耗損、駝背、骨質疏松易骨折、皮膚變薄、傷口需要更長時間才能愈合，平均壽命只有98周，較正常小白鼠（118周）的壽命減少20%B。P53基因作為一個被廣泛研究的抑癌基因，實際上是正常細胞增殖過程中的負調控因子，它編碼的蛋白往往在細胞周期的檢驗點上起阻止周期進程的作用，其過表達造成生物個體的衰老。該案例加深了學生對抑癌基因概念的理解和記憶，在學期測試中得到了很好的驗證。

對于一些復雜抽象的概念和定義，需要教師弓引導學生并進行多角度多層面的闡釋。例如在弓以細胞的基本概念時，查閱了大量文獻也沒有得到恰當的范例來表述細胞是生命活動的基本單位這一概念經過對多個學術范例對比，筆者選擇用已經分化的成熟體細胞（乳腺細胞）克隆出多莉羊的范例。首先，通過一張幻燈片對其來龍去脈進行詳細解釋。從一只6歲芬蘭多塞特白面母綿羊（A）的乳腺中取出乳腺細胞，此細胞稱為供體細胞，即提供了細胞核;從一頭蘇格蘭黑面母綿羊（B）的卵巢中取出未受精的卵細胞，并立即將細胞核除去，留下一個無核的卵細胞，此細胞稱之為受體細胞;利用電脈沖的方法使供體細胞和受體細胞發生融合，最后形成了融合細胞，然后融合細胞進行細胞分裂、分化，從而形成胚胎細胞;將胚胎細胞轉移到另一只蘇格蘭黑面母綿羊（C）的子宮內，胚胎細胞進一步分化和發育，形成一只小綿羊“多莉”。然后，在課堂上展開討論小綿羊“多莉”應該與綿羊A、B或C有相同的外貌（出生的“多莉”小綿羊與多塞特白面母綿羊具有完全相同的外貌）？進而引導學生互相補充歸納總結出細胞是繁殖的基本單位，是遺傳的橋梁，是發育的基礎，是構成有機體的基本單位，是代謝與功能的基本單位;同時，又要提醒學生這個案例并不能很好展現細胞是生物進化的起點、是生命的起源等概念，而質膜的形成是細胞內外環境區隔、形成原始細胞的關鍵，也為下一章的內容埋下伏筆。這種教學方式可以活躍課堂氣氛，激發學生對細胞生物學的學習興趣，也培養了學生的獨立學習能力和分析概括能力。

當下創新已成為引領個人和國家發展的重要動力，對創新型，人才的培養已成為我國高等教育的主要目標。本科教育以系統的學習基礎知識為主，但是為培養高素質創新型人才，盡早引人探索性議題、培育研究性思維對本科生創新型人才培養目標的實現十分重要1。因此，為了培養生物學科學生的邏輯思維能力和科技創新能力，在開展課堂教學中，適當引入一些筆者或其他實驗室正在開展的研究課題。例如在講細胞質膜的結構和功能部分，引用了自己實驗室的一個范例，在研究黃連素抗真菌的作用機制中發現：低劑量的氟康唑能促進細胞對黃連素的吸收，推測氟康唑改變了細胞質膜的透性，然后用熒光染料PI染色檢測質膜的完整性，應用熒光示蹤劑RH123模擬黃連素的跨膜滲透過程，證實氟康唑處理破壞質膜的完整性、.促進質膜的透性，并且這種現象與細胞麥角固醇合成通路突變一致，得出結論固醇脂作為生物膜的基本結構成分，對生物膜的結構和功能有很大的影響，通過課堂展示科研過程中發現問題、推測原因、試驗證明和得出結論的過程，培育學生的研究性思維和科技創新能力。在課程的后半部分，有關細胞周期、細胞增殖細胞分化、細胞衰老等生命現象的研究范例很多，可以選取一些關鍵的調控因子從發現現象到功能鑒定成功的例子，充分鍛煉學生分析問題、解決問題的綜合能力。

由于完全的范例教學缺乏學科的系統性，也難以完全覆蓋細胞生物學的知識點，不利于學生知識體系的建立和擴充。例如課程中有關細胞膜、細胞器的結構、組成、形態以及相關基本功能等基礎知識部分仍然需要不同教學模式相結合，將范例教學適當地插人到傳統的講授模式中效果更好。比如在講原核細胞與真核細胞的比較內容部分，首先，通過課堂講授模式普及原核與真核細胞兩大類群的根本區別是細胞膜系統和遺傳系統;然后，筆者以提問的方式讓學生回答，自己服用過什么抗菌素？這些抗菌素的細胞靶點是什么？最后，教師對學生的答案進行歸納總結，青霉素所含的青霉烷能使病菌細胞壁的合成發生障礙，導致病菌溶解死亡，而人和動物的細胞則沒有細胞壁。因而青霉素既能殺死病菌，又不損害人體細胞。抗菌素，如紅霉素、鏈霉素、氯霉素等對原核與真核生物的敏感性不同，能直接抑制細菌核糖體上蛋白質的合成作用間。并簡單介紹了第一代抗菌素紅霉素與第二第三代抗菌素阿奇霉素、酮內酯類（ketolide）的新研究成果：新一代的抗菌素不同于第一代的紅霉素僅對一些類別的蛋白質具有合成的抑制作用，可能暗示了傳統抗菌素更易于產生抗藥性的原因，進一步強化學生對原核細胞與真核細胞基本特征的區別認識。

4結語

細胞生物學教學改革課堂實踐表明，研究型范例教學有效提高了學生的學習興趣，收到了較好的教學效果細胞生物學涉及概念和細胞組成、形態、結構以及相關基本功能等的描述文字較多，課堂易枯燥乏味，而生動的案例與背景材料對激發學生的學習興趣和熱情有很大的促進作用。為提高教學質量，激發生物相關專業學生對細胞生物學課程學習的積極性，筆者在課程教學改革過程中廣泛采用了范例型教學，并且對教改前后3～4年的教學效果進行J對比。教改前后學生的期末平均成績由71.5分提高至80.0分，每個學期學生課堂參與率（課堂師生互動和討論課參與者與班級總人數的比值）由原來27%提高到100%，表明教改后的教學模式提高了學生的參與度，激發了更多學生的學習興趣，提升學習成績。但是細胞生物學研究型范例教學改革課堂實踐中也遇到了一些困難，如有時查詢了大量文獻但找不到恰當的范例用于教學。因此，在細胞生物學教改中應采用多種教學方法相結合的教學方式。

5參考文獻

[1]史萍，周利.食品專業現代儀器分析理論課范例教學效果的評價與思考[J].安徽農業科學，2018，46（12）：230-231.

[2]賈健.范例式教學在地理教學中的應用[J].華章，2011（18）：146.

[3]張錦宏，曾軍，郭芝剛.醫學院校臨床專業醫學細胞生物學的教學實踐與探索[J].醫學教育研究與實踐，2012，20（4）：762-764.

[4]奇云緬懷“多莉"[J].科學之友，2003（4）：4-5.

[5]沈羨云.“拔毛變猴”不是夢[J].百科知識，2018（8）：8-11.

[6]霍靜，張聯珠，苗知春，等.醫學細胞生物學教學整體優化的幾點思考[J].基礎醫學教育，2011，13（4）：309-311.