提高細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果

游翠紅+肖湘+李遠(yuǎn)友+王樹啟

一課程內(nèi)容調(diào)整

傳統(tǒng)的細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)主要是以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較單一，實(shí)驗(yàn)方法基本固定，學(xué)生按照老師既定的講義與實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行操作，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本可以預(yù)見，學(xué)生發(fā)揮想象空間的積極性與靈活性大為減少，難以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。我們在探索課程改革的過程中，將驗(yàn)證性基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)分類集中開設(shè)，并增加了綜合性實(shí)驗(yàn)的比重，還開設(shè)了細(xì)胞培養(yǎng)與細(xì)胞凋亡等系列開放式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，學(xué)生感到富有挑戰(zhàn)性，學(xué)習(xí)興趣增加。

1分類集中開展基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

細(xì)胞與細(xì)胞組分的染色觀察、細(xì)胞器的分離等是細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中的最基礎(chǔ)部分，學(xué)生應(yīng)該學(xué)會(huì)理解并熟練掌握。我們將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)按照技術(shù)系列進(jìn)行歸類，同類實(shí)驗(yàn)集中開設(shè)，如，將同屬于細(xì)胞組分染色觀察范圍的動(dòng)、植物細(xì)胞骨架觀察實(shí)驗(yàn)歸在一起，讓學(xué)生2人一組，每組選做動(dòng)物或植物細(xì)胞骨架染色觀察實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，各組相互交流，集中討論，比較分析動(dòng)植物細(xì)胞骨架的差異。類似的，將植物葉綠體與線粒體的分離歸為細(xì)胞器分離實(shí)驗(yàn)類別，將酸性磷酸酶、堿性磷酸酶、過氧化物酶的顯示歸為細(xì)胞器特異酶的顯示實(shí)驗(yàn)類別，連同特殊顯微鏡的使用，共形成了四大類基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。

同時(shí)，我們借鑒了其他高校的做法，在每個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)開展之前，列表提示學(xué)生本次實(shí)驗(yàn)包含哪些實(shí)驗(yàn)技術(shù)，這些實(shí)驗(yàn)技術(shù)在前面哪個(gè)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)中有涉及；本次實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生掌握的核心實(shí)驗(yàn)技術(shù)是什么，本次實(shí)驗(yàn)的延伸是什么？在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，上交實(shí)驗(yàn)的原始記錄，包括實(shí)驗(yàn)結(jié)果、結(jié)果分析、操作注意事項(xiàng)、對本次實(shí)驗(yàn)的建議等，老師簽字后方可離開。

2加大綜合性實(shí)驗(yàn)比重

綜合性實(shí)驗(yàn)涉及多種實(shí)驗(yàn)技術(shù)，在前面基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中鍛煉和培養(yǎng)了學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能之后，開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)有利于進(jìn)一步鍛煉學(xué)生的綜合素質(zhì)。我們從健全教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能角度考慮，選取了巨噬細(xì)胞的吞噬活性、植物原生質(zhì)體分離與融合、小鼠骨髓細(xì)胞有絲分裂染色體的制備與顯帶等3個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)。其中，在巨噬細(xì)胞的吞噬活性實(shí)驗(yàn)中，要求學(xué)生設(shè)對照組，對照組只注射臺(tái)盼藍(lán)而不注射淀粉肉湯，比較實(shí)驗(yàn)組與對照組的吞噬率、吞噬指數(shù)的差異，讓學(xué)生更好地理解吞噬細(xì)胞的功能。在植物原生質(zhì)體分離與融合實(shí)驗(yàn)中，設(shè)立不加聚乙二烯（PEG）的對照組，讓兩種原生質(zhì)體直接混合，有助于學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)性原則。在小鼠骨髓細(xì)胞有絲分裂染色體的制備與顯帶實(shí)驗(yàn)中，讓不同組學(xué)生自行選擇顯帶方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后大家集中討論，使學(xué)生對染色體的結(jié)構(gòu)與功能有更加充分的認(rèn)識。

3增加細(xì)胞培養(yǎng)系列開放式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

細(xì)胞培養(yǎng)與細(xì)胞凋亡觀察是細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中非常重要的部分，學(xué)生很感興趣。實(shí)驗(yàn)涉及細(xì)胞傳代、凍存、復(fù)蘇與細(xì)胞凋亡觀察檢測等多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，實(shí)驗(yàn)周期長，操作流程復(fù)雜，且每次只能是單人操作，工作量大，對老師的要求也很高。而且，要求細(xì)胞培養(yǎng)室可以隨時(shí)配合學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作。在2011年之前，我們受實(shí)驗(yàn)條件、經(jīng)費(fèi)等的限制，沒有開展細(xì)胞培養(yǎng)系列實(shí)驗(yàn)。

在2012年，我們將細(xì)胞培養(yǎng)與細(xì)胞凋亡實(shí)驗(yàn)合并在一起，即“人肝癌細(xì)胞培養(yǎng)及誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡現(xiàn)象觀察”，要求2人一組，每組必須進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)、傳代、凍存、復(fù)蘇等基本操作，同時(shí)，進(jìn)行刺激物誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡實(shí)驗(yàn)。在課程開始的第三周，組織學(xué)生觀看細(xì)胞培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)操作視頻，并布置誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)任務(wù)，提供幾種刺激物供選擇，讓學(xué)生自行查閱文獻(xiàn)，制定具體的實(shí)驗(yàn)方案。兩周后在班上集中討論實(shí)驗(yàn)方案的完整性與可行性，引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)完善實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)方案通過后，各組可利用課余時(shí)間在細(xì)胞培養(yǎng)室開展實(shí)驗(yàn)。每組學(xué)生在第一次進(jìn)行細(xì)胞傳代實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，由老師示范操作一次，之后，每組獨(dú)立進(jìn)行操作，研究生助教從旁指導(dǎo)、協(xié)助。細(xì)胞培養(yǎng)室對本科生24小時(shí)開放，實(shí)行預(yù)約登記制度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果以論文形式上交，要求嚴(yán)格按照研究性實(shí)驗(yàn)論文的格式書寫，以考核學(xué)生對整個(gè)實(shí)驗(yàn)從設(shè)計(jì)到具體操作的掌握程度，鍛煉學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)的記錄、處理及對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析歸納的能力，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和獨(dú)立思維能力。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生的自主思維能力明顯增強(qiáng)，從事科學(xué)研究的興趣增加，自信心也大為增強(qiáng)。

二改革教學(xué)模式

1分組準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)、開展實(shí)驗(yàn)

汕頭大學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的開展采取小班制，每班16-25人，所以，同專業(yè)的學(xué)生一般會(huì)分成2個(gè)小班，如，分別在每周的周一和周二下午上實(shí)驗(yàn)課，兩個(gè)班上課的內(nèi)容相同。在每個(gè)班中，我們采取分組準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的方法，即2人1組，每組準(zhǔn)備一個(gè)實(shí)驗(yàn)，這樣，相同實(shí)驗(yàn)就由2個(gè)小班中各自一個(gè)小組即4個(gè)人準(zhǔn)備。

在實(shí)驗(yàn)開始前，學(xué)生需提前準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)用具、實(shí)驗(yàn)試劑以及課件等。在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料、配制試劑等過程中，研究生助教全程參與，負(fù)責(zé)指導(dǎo)、監(jiān)督工作。實(shí)驗(yàn)的預(yù)處理也由該小組在助教的帶領(lǐng)下完成。在正式上課時(shí)，由小組學(xué)生上臺(tái)講解自己準(zhǔn)備的課件，除了介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、操作步驟等內(nèi)容之外，還需詳細(xì)介紹實(shí)驗(yàn)試劑的配制過程，實(shí)驗(yàn)的預(yù)處理過程等，其它學(xué)生與老師可以提問，該組學(xué)生也可以向其他同學(xué)提問，布置思考題。小組將課件講解完畢后，老師補(bǔ)充講解學(xué)生課件中的不足之處，并將實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)的操作步驟、注意事項(xiàng)等重點(diǎn)著重強(qiáng)調(diào)，布置作業(yè)與思考題。另外，老師在黑板上寫下本次實(shí)驗(yàn)的大致操作流程，以便其它同學(xué)能夠更好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，做到清楚明白。

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，老師保證每個(gè)小組都有一份實(shí)驗(yàn)材料，盡量讓每個(gè)同學(xué)都有動(dòng)手的機(jī)會(huì)。每個(gè)小組獨(dú)立操作，試劑、儀器等協(xié)調(diào)共用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果獨(dú)立分析。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程中，老師巡察，及時(shí)糾正學(xué)生的不正確操作，及時(shí)解答學(xué)生的疑問。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生上交原始的實(shí)驗(yàn)記錄、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、分析討論等，供老師簽字。然后，留10分鐘時(shí)間大家一起討論。每組先簡述自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及實(shí)驗(yàn)成敗的原因，大家集中交流，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提出建議等。在下周上課之前上交本次課的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

分組準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的方法讓學(xué)生自行查閱文獻(xiàn)資料，準(zhǔn)備課件，對于不清楚的地方能夠事先弄清楚明白，有效地鍛煉了學(xué)生的獨(dú)立思維能力。從準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料，配制實(shí)驗(yàn)試劑到實(shí)驗(yàn)操作等都由學(xué)生完成，給學(xué)生充分地創(chuàng)造了實(shí)驗(yàn)操作機(jī)會(huì)，鍛煉動(dòng)手能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，大家集中討論，集思廣益，教師從旁指點(diǎn)，較好地澄清學(xué)生心中的疑問，提高實(shí)驗(yàn)成功率。endprint

2有效利用網(wǎng)絡(luò)視頻教學(xué)

細(xì)胞生物學(xué)內(nèi)容龐大復(fù)雜，而且發(fā)展極為迅速，它與生物化學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、基因組學(xué)以及蛋白質(zhì)組學(xué)等多學(xué)科結(jié)合，不斷涌現(xiàn)出新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。受實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)的限制，細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)可能無法及時(shí)地將這些新的技術(shù)方法添加到教學(xué)內(nèi)容中，也無法完成所有的細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。為了彌補(bǔ)此方面的不足，我們找到一些實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)視頻，如當(dāng)前細(xì)胞生物學(xué)研究熱點(diǎn)的“誘導(dǎo)多能干細(xì)胞”視頻[1]，還有“掃描電鏡樣品的制備與觀察”視頻、“熒光標(biāo)記技術(shù)”視頻等，利用實(shí)驗(yàn)中間出現(xiàn)的較長的等待的時(shí)間，播放給學(xué)生看。這樣不僅能豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，還能有效地利用課堂時(shí)間，讓學(xué)生了解最新的細(xì)胞生物學(xué)研究進(jìn)展和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，激發(fā)他們的科研興趣，活躍課堂氣氛。

三實(shí)驗(yàn)考核體系多元化

合理的實(shí)驗(yàn)考核制度能夠提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的。以往細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的考核是實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績占60%，平時(shí)成績占40%。改革后，我們設(shè)立了多元化考核體系，最終成績由三部分組成，實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績占40%、平時(shí)成績占30%、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)成績占30%。其中，實(shí)驗(yàn)報(bào)告除寫明實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)試劑、實(shí)驗(yàn)操作步驟外，還需對實(shí)驗(yàn)結(jié)果以圖、表、文字相結(jié)合的方式加以說明，對所遇到的問題及處理意見進(jìn)行詳細(xì)的討論，總結(jié)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，提出建議等。平時(shí)成績除體現(xiàn)課堂實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范程度以外，還包括每次課的抽簽口試[2]成績。課前采取抽簽口試可以促使學(xué)生提取預(yù)習(xí)，加深學(xué)生對所做實(shí)驗(yàn)的基本原理、主要內(nèi)容、操作方法和注意事項(xiàng)等內(nèi)容的理解和掌握，有效地避免了分組準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)、其它組同學(xué)無關(guān)己事的弊端。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)成績包括兩部分，一部分為實(shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)紀(jì)律、實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范程度等，占30%，另一部分是實(shí)驗(yàn)論文的撰寫。實(shí)驗(yàn)論文的撰寫是對整個(gè)實(shí)驗(yàn)的梳理和總結(jié)，可以考核學(xué)生對整個(gè)實(shí)驗(yàn)從設(shè)計(jì)到具體操作的掌握程度，更可以鍛煉學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)的記錄、處理及對實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析歸納的能力[3]。我們要求學(xué)生嚴(yán)格按照研究性實(shí)驗(yàn)論文的格式書寫，包括摘要、前言、材料方法、結(jié)果討論等，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和獨(dú)立思維的能力。

總之，2011年以來，汕頭大學(xué)生物系開設(shè)的細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，通過實(shí)施上述教學(xué)改革措施，學(xué)生的獨(dú)立思維與動(dòng)手能力得到很好的鍛煉，學(xué)習(xí)興趣明顯增加，自主能力明顯增強(qiáng)，提高了該課程的教學(xué)效果和學(xué)生的綜合素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

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[3]陳媛媛，陳付學(xué)，華子義，等.深化細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，探索開放式實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ絒J].教改創(chuàng)新，2012（12）： 60-61.endprint