以科研為導向的細胞生物學教改探索

杜仲燕+竇曉兵+胡林峰+錢穎+田男+范春雷

19世紀以來，科學與技術的結合越來越緊密，幾乎所有重大技術變革都基于新的科學原理和方法，科學技術對人類經(jīng)濟社會發(fā)展有重大的引領作用。我國近10年來創(chuàng)新能力明顯增強，正在從量的擴張轉向質的提升，科技的發(fā)展離不開人才的培養(yǎng)，因此，培養(yǎng)具有創(chuàng)新素質的人才是當前教育的核心任務。

當前，中國高等教育發(fā)展迅速，教育教學改革不斷深化，著力培養(yǎng)大學生的科研能力已成為強化素質教育和深化高等教育改革的一項重要內容[1]。細胞生物學是生命科學領域發(fā)展最為迅速的學科之一，是研究細胞結構、功能及生活史的一門科學。在我國基礎學科發(fā)展規(guī)劃中，細胞生物學與分子生物學，神經(jīng)生物學和生態(tài)學并列為生命科學的四大基礎學科[2]。在高校課程設置中，細胞生物學也是農(nóng)、林、牧、醫(yī)和生物技術等專業(yè)重要的基礎課程。如何改變傳統(tǒng)教學模式，化被動學習為主動學習，讓學生對課程產(chǎn)生興趣，進而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維及科研能力，是亟待解決的問題。我們在本課程的教學過程中進行了一些實踐探索。

一教學內容時事化

細胞生物學是一門前沿學科，實時關注本領域的最新研究動態(tài)，選擇具有代表性的、能激發(fā)學生學習熱情的報道與教材相結合進行教學。如2012年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎授予John B. Gurdon與山中伸彌，以獎勵他們發(fā)現(xiàn)成熟分化細胞可轉化為多能干細胞，這項發(fā)現(xiàn)改變了我們對于機體細胞和器官生長發(fā)育的傳統(tǒng)看法，因而具有革命性意義。傳統(tǒng)發(fā)育觀念認為生物從出生到死亡是不可逆的過程，我們通常將這個過程描述為“生老病死”，說的是這個過程誰也不能改變，不會發(fā)生“返老還童”的事情。而這兩位科學家的研究，從細胞水平和基因水平證實生物是可以“逆生長”的，發(fā)育的程序控制是可以人為重新啟動或改變的。從理論上說，此研究證實，生物學意義上的“返老還童”在未來是可以實現(xiàn)的。另外，此研究還使器官捐獻短缺的問題在理論上可能得到解決。當技術進步到可以利用逆轉發(fā)育得來的多能干細胞發(fā)育成完整的心臟、皮膚等器官的時候，器官移植所需的器官可以通過人為手段獲得。在課堂上以這段報道為開場白，極大地激發(fā)了學生的學習興趣及求知欲，促使他們去思考，主動去查閱資料解決自己的疑惑，由此也可在一定程度上提高學生的發(fā)散性思維和創(chuàng)造性思維能力。

二教學模式多樣化

長期以來，在我國高等醫(yī)學教育中，一直采用傳統(tǒng)的以教師講授為主的“填鴨式”教學，它往往缺乏活力，缺乏時代的氣息，不利于創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)。引入翻轉課堂（Flipped Classroom）、PBL （problem-based learning， PBL）、Seminar等教學方式符合當今社會對創(chuàng)新性人才的需求，對我國當前以重科研實踐能力和創(chuàng)新能力為核心的高等教育改革有一定參考意義。翻轉課堂又稱作顛倒課堂（Inverted Classroom）、翻轉課堂式教學（Flipped Class Model）。傳統(tǒng)的教學模式是老師在課堂上講課，布置家庭作業(yè)，讓學生回家練習[3]。與傳統(tǒng)模式不同，在“翻轉課堂式教學模式”下，學生在家完成知識的學習，而課堂變成了老師學生之間和學生與學生之間互動的場所，包括答疑解惑、知識的運用等，而達到更好的教育效果。仔細思考翻轉課堂模式，其原因是技術的發(fā)展為教育帶來了這樣的革新，真正滿足了學生的個性化需求?；ヂ?lián)網(wǎng)的普及和計算機技術在教育領域的應用，使“翻轉課堂式”教學模式變得可行和現(xiàn)實，學生可以通過互聯(lián)網(wǎng)去使用優(yōu)質的教育資源，不再單純地依賴授課老師去教授知識。而課堂和老師的角色則發(fā)生了變化，老師更多的責任是去理解學生的問題和引導學生去運用知識。[4]因此該模式目前在國內的教育界引起了普遍的關注和重視。PBL教學法，1969年由美國神經(jīng)病學教授Barrows在加拿大的麥克馬斯特大學首創(chuàng)，先后在多所醫(yī)科學校中推廣、修正。目前，該方法已成為國際上備受關注的一種教學法。PBL教學法是以問題為基礎、案例為先導、基礎科學和臨床實踐相結合的教學方式[4]，強調以學生的主動學習為主，通過提出問題、建立假設、收集資料、論證假設、總結等過程，提高學生解決問題的技能和自主學習的能力，研究表明，PBL教學法可較好地提高教學質量和學生的綜合素質，目前已成為國際上較流行的一種教學方法[5-6]。Seminar教學模式是指學生在導師的指導下，對某研究問題從事深入學習或開創(chuàng)性研究，并與導師定期討論其研究和發(fā)現(xiàn)的一種學術交流形式[7]。它是開展研究性學習的有效途徑，是融知識傳授、能力培養(yǎng)和素質提高為一體的創(chuàng)新教學模式。

據(jù)美國科學基金會統(tǒng)計，一個科研人員花費在查找和消化科技資料上的時間需占全部科研時間的51%，計劃思考占8%，實驗研究占32%，書面總結占9%。由上述統(tǒng)計數(shù)字可以看出，科研人員花費在科技出版物上的時間為全部科研時間的60%。而學生科研能力的培養(yǎng)更離不開科技文獻的檢索、閱讀與消化。通過每周一次的Journal Club，以查閱文獻為切入點，注重搜集、整理信息的能力，構建全面的科研思維，讓學生從查閱文獻、閱讀文獻、消化文獻到最后用自己的語言表達呈獻給大家，師生之間、學生間及時提出問題、及時解決，大大提升了學生的外文文獻閱讀能力及科研思維能力。通過專題講座、視頻公開課等形式，引導學生自主學習，學會利用校園資源、網(wǎng)絡資源汲取前沿知識，提煉科研創(chuàng)新思維。通過雙語教學，提高學生綜合素質，培養(yǎng)與國際接軌的能力。同時引導學生進行綜述、科研論文的寫作，有利于學生們學會將所獲信息靈活運用，達到學以致用的目的。

三實踐教學科學化

細胞生物學是當前生命科學中核心學科之一，也是重要的專業(yè)基礎課，其理論與實驗技術已廣泛地用于研究細胞的形態(tài)結構、基因表達與克隆、病毒、細菌、胚胎發(fā)育、遠緣雜交、人類疾病的發(fā)病機制、藥物機理等領域，隨著分子生物學的研究滲入，分子細胞生物學也得到了突飛猛進的發(fā)展。在掌握細胞生物學領域前沿知識、擁有主動學習能力之外，生物科學的本科生還需具備較強的研究能力和操作能力。細胞生物學實驗課的開設，使學生通過實驗，進一步地加深對理論課的理解，為今后的專業(yè)實驗課和畢業(yè)論文實驗奠定基礎，也能培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力。強化科研合作基本素質，把團隊協(xié)作的理念引進課題研究，是現(xiàn)代科研的需要，也是教學的需要。

除了實驗課以外，平日開放實驗室，由本科生自主管理，鼓勵本科生低年級時就參與基礎實驗以及綜合實驗的操作?；A實驗包括細胞培養(yǎng)、加藥、培養(yǎng)基配制、無菌操作等。綜合實驗可依托新苗人才計劃、學科競賽、學生科研基金申報等項目，鼓勵學生自主選題、設計實驗方案、實施實驗、統(tǒng)計分析實驗數(shù)據(jù)、撰寫論文。這種模式很好地提高了學生的思維能力、動手能力、分析問題和解決問題能力，也使他們對科研工作有了較為系統(tǒng)的了解。當然，在綜合實驗進行過程當中，不可避免會有一部分學生的實驗中途失敗，對于這樣的結果，我們通過每周一次的實驗進展匯報，及時總結，及時發(fā)現(xiàn)問題，不斷改進實驗方案。

總之，近年來，我們在細胞生物學的教學過程中，通過多種教學方式的綜合應用，以培養(yǎng)學生的科研能力為導向，對大學生的綜合能力培養(yǎng)進行了一些嘗試，并取得了較好的效果。但也發(fā)現(xiàn)了一些不足之處，如本科生課程內容較多，時間安排受限；理論基礎不扎實等。而細胞生物學這門學科與時俱進的自身特點，也對任課老師提出了挑戰(zhàn)，要求不斷自我充電，不斷提高自身素質。而PBL、Seminer等教學法因為長期傳統(tǒng)教育思維的束縛，以及課堂學生人數(shù)的限制，如何在我國現(xiàn)有的教育體制下更好地開展仍是一個值得探討的問題。

參考文獻

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[3]Tina Barseghian. The Flipped Classroom Defined [EB/OL]. http：//blogs.kqed.org/mindshift/2011/09/theflipped-classroom-defined/，2011-09-08.

[4]Lage MJ， Platt GJ， Treglia M. Inverting the classroom： a gateway to creating an inclusive learning environment[J]. J. Econ. Educ， 2000，31：30-43.

[5]李曉丹，張少林.PBL：一種新型的醫(yī)學教育模式[J].第一軍醫(yī)大學分校學報，2004.27（1）：88-90.

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[8]楊立強，鄧軍.Seminar：培養(yǎng)研究生科研能力的有效途徑[J].中國地質教育，2005（2）：5-7.