《細胞生物學(xué)》實驗教學(xué)改革與探索

金亮

（中國藥科大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇南京 211198）

細胞是構(gòu)成生物體基本的結(jié)構(gòu)和功能的單位。細胞生物學(xué)是研究和揭示細胞基本生命活動規(guī)律的科學(xué)，它從顯微、亞顯微與分子水平上研究細胞結(jié)構(gòu)與功能。細胞增殖、分化、代謝、運動、衰老、死亡，以及細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，細胞基因表達與調(diào)控，細胞起源與進化等重大生命過程，是現(xiàn)代生命科學(xué)的四大支柱之一[1]。《細胞生物學(xué)》實驗是一門傳授研究以細胞作為生命活動的基本單位為出發(fā)點，探索揭示生命活動規(guī)律的相關(guān)研究方法與技能的實驗課。細胞生物學(xué)是現(xiàn)代生物學(xué)的前沿學(xué)科，知識更新速度快，學(xué)科交叉特點非常突出，為了使學(xué)生更高效地掌握學(xué)科知識，課堂教學(xué)的形式也應(yīng)該不斷發(fā)展，使其變得更加新穎而生動[2-3]。近年來細胞生物學(xué)與分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、生物化學(xué)等其他學(xué)科相互銜接、相互滲透、相互交叉和整合，是生命科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)學(xué)科，也已成為當今非常重要的前沿分支學(xué)科之一，也是生命科學(xué)研究中發(fā)展較快、變化較大的學(xué)科之一[4-5]。作為《細胞生物學(xué)》這門基礎(chǔ)課程的教師，不僅要讓學(xué)生掌握好理論知識，同時要盡可能地提高他們的實驗動手能力和操作能力，為成為一名合格的藥學(xué)研究和工作人才打下堅實的理論和實踐基礎(chǔ)。如何在《細胞生物學(xué)》實驗教學(xué)中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、調(diào)動學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、綜合運用知識和科研創(chuàng)新的能力，值得所有教師深入思考，因此對《細胞生物學(xué)》實驗教學(xué)進行改革勢在必行[6]。

傳統(tǒng)的《細胞生物學(xué)》實驗教學(xué)方法一般以教師課前備課，準備固定的實驗材料，按照教材上的既定步驟、以固定的方法教授給學(xué)生，學(xué)生按照既定步驟機械地完成實驗為一般流程。這樣的實驗教學(xué)模式已無法滿足現(xiàn)代科學(xué)研究和實踐的需求，因此我們要從中吸收寶貴經(jīng)驗，并且不斷對教學(xué)進行改革創(chuàng)新和積極探索，不斷調(diào)整現(xiàn)有教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力，讓學(xué)生學(xué)會在探索中掌握發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，也是在現(xiàn)代《細胞生物學(xué)》實驗教育中應(yīng)予以傳授的重要內(nèi)容。改進實驗教學(xué)內(nèi)容，增加系統(tǒng)性《細胞生物學(xué)》綜合實驗和創(chuàng)新性實驗環(huán)節(jié)，是對《細胞生物學(xué)》實驗改革的切入點。在醫(yī)藥院校學(xué)習(xí)過程中，科學(xué)研究理念深入人心，將與科研相關(guān)的理念、方法以及本領(lǐng)域產(chǎn)生的新的突破性研究成果引入《細胞生物學(xué)》實驗教學(xué)，也是目前教學(xué)改革探索的一個重要方向[7]。

我們在長期實踐中發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)授課方式往往會限制學(xué)生的創(chuàng)新能力和獨立思考能力[5]。學(xué)生在學(xué)習(xí)知識和實驗技能時，更多是被動完成固有的任務(wù)，缺乏學(xué)習(xí)興趣的引導(dǎo)，因而不能深入理解實驗的根本目的和意義，更無法做到與理論知識的有機結(jié)合。長此以往，會造成培養(yǎng)的學(xué)生不具備高水平和復(fù)合型能力，無法滿足現(xiàn)代社會的需要。

對此，為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)《細胞生物學(xué)》的興趣，從實驗過程的完整性、教學(xué)模式、實驗報告內(nèi)容和課程考核方式及線上線下混合式教學(xué)方法這些方面對課程進行改革和探索，希望能促進我校藥學(xué)學(xué)生《細胞生物學(xué)》實驗水平的不斷完善和提高。

1 實驗過程完整性

受教學(xué)條件所限，大部分實驗課內(nèi)容屬于對課堂理論知識的復(fù)習(xí)和驗證，主要是讓學(xué)生通過實驗，能夠?qū)φn堂講授的理論知識理解得更加深入。但是《細胞生物學(xué)》實驗本質(zhì)上是一門實踐課程，因此在實驗項目的設(shè)置上一定要注重對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)該盡量增加綜合性和設(shè)計性實驗，縮減驗證性實驗，交叉學(xué)科中可能重合的實驗，開設(shè)時應(yīng)格外謹慎，避免重復(fù)，這樣才有助于學(xué)生思考和創(chuàng)新能力的提高。

例如利用顯微鏡觀察細胞實驗，原本僅設(shè)置使用普通光學(xué)顯微鏡觀察植物根尖細胞樣本這樣的簡單實驗，但隨著現(xiàn)代教育事業(yè)的不斷發(fā)展和實驗條件的不斷完善，這類基礎(chǔ)性實驗在中學(xué)時期即有很多學(xué)校可以完成。因此，希望本科階段的實驗?zāi)軌蚋油暾⒏呦到y(tǒng)性，可增加原代貼壁細胞、細胞系懸浮細胞及經(jīng)細胞破碎分離后的樣本，利用常規(guī)顯微鏡和具備更高功能的顯微鏡，例如相差顯微鏡、熒光顯微鏡和激光共聚焦顯微鏡等，觀察不同的細胞結(jié)構(gòu)和形態(tài)等，這樣可以避免和其他實驗中顯微鏡觀察實驗的重復(fù)，增加觀察的立體性和層次性，也有利于學(xué)生對不同細胞結(jié)構(gòu)的認識和理解。

另外，在傳代細胞培養(yǎng)和細胞計數(shù)實驗的基礎(chǔ)上，增加細胞凍存與復(fù)蘇實驗、原代細胞的提取和培養(yǎng)實驗、細胞培養(yǎng)實驗、細胞的活力測定、細胞增殖實驗、細胞凋亡實驗、腫瘤細胞侵襲和遷移實驗等，使實驗體系更加完整，增強學(xué)生在細胞培養(yǎng)方面的基本操作能力，為日后從事更深層次的科學(xué)研究和相關(guān)工作打好堅實的基礎(chǔ)。并鼓勵學(xué)生可以分成幾個小組，在課前時間允許的情況下，參與到前期的實驗準備活動當中，加深對無菌操作的認識及對實驗內(nèi)容的理解，提高學(xué)生的積極性和主動性，培養(yǎng)學(xué)生預(yù)實驗的習(xí)慣。在實驗準備過程中，學(xué)生的邏輯思維能力會更加嚴謹，考慮問題的綜合能力也大大加強，增強學(xué)生的動手能力及創(chuàng)新思維。

2 實驗課程教學(xué)模式

從課程教學(xué)模式角度，改變傳統(tǒng)的實驗?zāi)Ｊ剑岣邔W(xué)生獲取知識的能力。在《細胞生物學(xué)》實驗中，由于部分關(guān)鍵實驗耗時長，儀器昂貴，操作要求較高，且不適合人數(shù)眾多的學(xué)生實驗，例如誘導(dǎo)細胞凋亡過程、細胞自噬的過程、流式細胞術(shù)檢測過程等。但是這些實驗技能又是藥學(xué)學(xué)生在后續(xù)深造過程或在相關(guān)工作崗位上必需的實驗技術(shù)和能力，這就可能造成學(xué)生學(xué)習(xí)過程知識獲取與人才需求不匹配。對于這樣的關(guān)鍵性實驗部分，可以充分利用虛擬仿真實驗平臺，讓學(xué)生對實驗方法和操作步驟高度熟悉。虛擬仿真實驗平臺的搭建可以使學(xué)生充分了解和認識在實際使用中比較難接觸到的大型高值儀器，解決了一些大型高精度高技術(shù)儀器在實驗教學(xué)中只能看不能做的難點問題，通過虛擬仿真實驗，有效拓寬了學(xué)生的知識面，學(xué)生的綜合實驗技能和創(chuàng)新能力得到很大提高。

還可以設(shè)計性實驗的形式，以小組為單位開展實驗方案的設(shè)計。通過討論、交流、相互點評和教師點評等環(huán)節(jié)，確定實驗方案的科學(xué)性和可行性。并且后續(xù)可以選擇方案中可實現(xiàn)的部分實驗，利用一定的實驗學(xué)時讓學(xué)生付諸實踐。通過這樣的方式可以很好地增強學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。嘗試這種方式后，學(xué)生反映能夠更深入地理解目前開展的一些實驗內(nèi)容的設(shè)計原理和操作目的，能夠讓理論更透徹、更牢固地聯(lián)系實踐內(nèi)容，是對理論知識的更深入鞏固過程。

3 實驗報告及考核方式

傳統(tǒng)的《細胞生物學(xué)》實驗課程成績一般以實驗報告書寫情況來評定，這種方式的缺點是會使部分學(xué)生更加關(guān)注實驗報告的書寫，而忽視對實驗過程的操作、觀察。實驗報告一般包括實驗原理、實驗步驟、實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)分析討論等部分，事實上實驗報告的書寫情況并不能全面真實地反映學(xué)生的實驗操作能力和對實驗內(nèi)容的掌握情況。以往批改實驗報告過程中，也時常會發(fā)現(xiàn)生搬硬套課本內(nèi)容的現(xiàn)象，所以傳統(tǒng)的成績評定方法并不全面客觀，得出的實驗成績可靠性不高。為此，改革后的實驗報告中，讓學(xué)生加入自己的想法，如此次實驗過程中的注意事項、實驗可以改進的方案及其原因以及在相關(guān)領(lǐng)域中可能的應(yīng)用等，讓學(xué)生敢于表達自己的看法，調(diào)動積極性，同時還可提高學(xué)生的觀察表述能力和創(chuàng)新能力[8]。

另外，綜合評定《細胞生物學(xué)》實驗成績時，除了對實驗報告進行評定外，還可以將范圍擴大到上課情況、實驗操作、實驗結(jié)果、實驗分析、實驗知識考核等指標，在此基礎(chǔ)上還可以酌情結(jié)合學(xué)生的實驗預(yù)習(xí)情況、實驗室紀律、實驗態(tài)度、實驗臺的衛(wèi)生整潔情況等，從多方面、多角度去考量學(xué)生對實驗的理解程度和熟悉程度。通過完善考核方式，使考核方式多維度、多元化，確保了實驗成績考核的全面性和真實性，有助于培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗及操作習(xí)慣，使學(xué)生掌握實驗內(nèi)容、提高歸納總結(jié)能力。

4 線上線下混合式教學(xué)

受線下課時所限，上課時間內(nèi)主要保證正常教學(xué)任務(wù)的完成，所以學(xué)生和教師的交流討論時間一般都十分有限，因此建立一種更方便的交流平臺就十分必要。依托超星在線開放課程平臺，建立課程體系，上傳一些課內(nèi)學(xué)習(xí)資料的同時，學(xué)生可以將自己的問題在討論區(qū)內(nèi)發(fā)布，教師和學(xué)生共同參與討論。對于參與討論的學(xué)生，可以給予一定的分值獎勵，鼓勵學(xué)生積極參與到學(xué)習(xí)探討當中。教師在課程伊始，可以適當引導(dǎo)學(xué)生發(fā)表討論主題，可以根據(jù)實驗內(nèi)容提出一些討論內(nèi)容，例如，腫瘤細胞的侵襲和遷移實驗中，都會用到Transwell 小室，那么這兩個實驗中所用到的Transwell 小室是否完全相同？原因是什么？學(xué)生通過對實驗中相關(guān)問題的討論，可以更全面地理解實驗內(nèi)容和相關(guān)知識點。對學(xué)生發(fā)布的討論主題，教師要及時回復(fù)和評價，通過置頂、加精等操作，調(diào)動學(xué)生參與討論的積極性。另外，教師可以在線上平臺上給出一些實際實驗操作中獲得的真實實驗數(shù)據(jù)，讓學(xué)生進行相應(yīng)的軟件分析，掌握對實驗數(shù)據(jù)的處理方法，這也是學(xué)生日后深造和在工作崗位上需要掌握的必備技能。

通過建立線上課程平臺，對已有的實驗內(nèi)容進行補充和延伸，保證課程的完整性、綜合性和系統(tǒng)性，同時也讓學(xué)生拓寬了視野，獲得更完整的技能訓(xùn)練，并鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題和解決問題的能力。

本文探討了傳統(tǒng)《細胞生物學(xué)》實驗教學(xué)過程中存在的一些問題，針對這些問題提出了相應(yīng)的改革措施。通過以上改革措施，希望能將傳統(tǒng)的實驗?zāi)Ｊ睫D(zhuǎn)變?yōu)槔碚撆c實踐并重，具有一定創(chuàng)新性和探索性的實驗?zāi)Ｊ剑囵B(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)倪壿嬎季S方式和實事求是的科學(xué)態(tài)度，為今后從事生物學(xué)領(lǐng)域及生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)研究等工作奠定良好的理論實踐基礎(chǔ)[5]。《細胞生物學(xué)》實驗是生物類專業(yè)學(xué)生所學(xué)的一門非常重要的專業(yè)必修課，不斷探索內(nèi)容和方法上的改革和創(chuàng)新，加強與科研的結(jié)合，才能滿足社會對高素質(zhì)應(yīng)用型人才的需求。