以科研素質(zhì)培養(yǎng)為目標(biāo)的醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

張春艷，倫志強(qiáng)，呂艷欣，董 靜，陳 萍，李鵬輝，張 嵩，王 玉

（齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

隨著新型科技元素的蓬勃發(fā)展，我國早已進(jìn)入了精準(zhǔn)醫(yī)療和大健康時(shí)代，這意味著對醫(yī)學(xué)本科生的培養(yǎng)也要更上一臺(tái)階——臨床醫(yī)學(xué)本科生不僅要扎實(shí)掌握傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)知識(shí)，還應(yīng)當(dāng)具備從事科學(xué)研究的意識(shí)，潛心捕捉和發(fā)現(xiàn)科學(xué)問題的探求欲。臨床醫(yī)學(xué)的研究對象是復(fù)雜而多元化的，臨床實(shí)踐要求醫(yī)學(xué)生把握醫(yī)學(xué)知識(shí)和臨床技能，從臨床實(shí)際出發(fā)靈活的應(yīng)對千變?nèi)f化的問題，從而消除或減輕患者的病痛[1]。而傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)教育只注重知識(shí)傳授，忽略了科研素質(zhì)的培養(yǎng)及創(chuàng)新精神的挖掘。在這種教育模式下培養(yǎng)出來的學(xué)生容易將自己禁錮在舊的學(xué)習(xí)框架中，并局限于自身單一的知識(shí)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致他們看待問題不夠全面。在臨床實(shí)踐中常常會(huì)出現(xiàn)手足無措、無法應(yīng)對的現(xiàn)象，直接影響了臨床診療工作的開展[2]。因此，培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的科研素質(zhì)和創(chuàng)新精神不僅是學(xué)生個(gè)人能力發(fā)展的需要，也是新時(shí)代背景下醫(yī)療技術(shù)水平提升的內(nèi)在需求。

1 現(xiàn)階段醫(yī)學(xué)高校醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式存在的問題

細(xì)胞生物學(xué)是基于實(shí)驗(yàn)發(fā)展起來的生命科學(xué)領(lǐng)域的三大基礎(chǔ)學(xué)科之一，主要是通過從個(gè)體、顯微、亞顯微和分子水平對細(xì)胞生命現(xiàn)象的規(guī)律和本質(zhì)進(jìn)行研究，從而為個(gè)體發(fā)育、組織功能、疾病發(fā)展等生命現(xiàn)象及生物醫(yī)學(xué)問題的認(rèn)識(shí)提供理論支撐[3]。醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)，加深學(xué)生對理論知識(shí)鞏固的同時(shí)，也有助于學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)，符合新時(shí)代高等人才培養(yǎng)要求和教學(xué)改革的整體策略[4，5]。

但當(dāng)前國內(nèi)細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)還存在許多問題和不足，主要體現(xiàn)在“重理論、輕實(shí)驗(yàn)；重書本，輕實(shí)際；重學(xué)習(xí)，輕應(yīng)用”[6]。目前大多數(shù)院校開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程仍停留在教師講授實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)操作步驟和注意事項(xiàng)等，學(xué)生根據(jù)既定的實(shí)驗(yàn)操作步驟等來完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作，獲得特定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果[7，8]。在這個(gè)過程中，學(xué)生并未真正了解實(shí)驗(yàn)的目的、原理和方案，因此這樣的教學(xué)方式使學(xué)生科研意識(shí)薄弱、科研方法不當(dāng)，甚至缺失科研精神，不能激發(fā)學(xué)生思考問題，解決問題的能力[9]。另一方面，學(xué)生自身意識(shí)不到科學(xué)研究的重要性，已經(jīng)習(xí)慣傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式，固有思維難以改變，對新鮮事物有所抗拒。另外，李晶瑩等[9]通過對細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系的研究，發(fā)現(xiàn)大部分教材在內(nèi)容編排上主要以基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)居多，而設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)幾乎沒有，而且各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間聯(lián)系不大，不能讓學(xué)生很好地、系統(tǒng)地掌握相關(guān)知識(shí)。

2 醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思路

2.1 應(yīng)用“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式 新時(shí)代教育旨在培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的專業(yè)人才，學(xué)校應(yīng)堅(jiān)持以創(chuàng)新的教育理念，明確本科生的學(xué)習(xí)和培養(yǎng)目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)變思想，端正態(tài)度。醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)實(shí)踐性很強(qiáng)，諸多新理論、新知識(shí)的學(xué)習(xí)離不開實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及探索精神，這些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路的訓(xùn)練及細(xì)胞生物學(xué)新技術(shù)的應(yīng)用是啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的有效方法[10]。隨著生命科學(xué)的迅速發(fā)展，醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)目前面臨的主要問題是內(nèi)容多、發(fā)展快、課時(shí)少。如何高效利用有限的課堂教學(xué)時(shí)間、獲得最大的收益，一直是教師近年努力解決的問題。

“翻轉(zhuǎn)課堂”是近年來備受關(guān)注的一種能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的教學(xué)模式。學(xué)生在課外通過查閱資料，自主學(xué)習(xí)獲取知識(shí)，在課堂上學(xué)生和老師通過互動(dòng)，包括答疑解惑和知識(shí)運(yùn)用幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化[11，12]，使課堂教學(xué)更為高效，這一模式的嘗試對完善現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)具有重要意義，有利于細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)水平的提高，也有利于科研創(chuàng)新與合作能力培養(yǎng)[13]。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中如若能有效運(yùn)用“翻轉(zhuǎn)課堂”這一教學(xué)模式：學(xué)生在課前搜集資料，充分了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康募霸?、課上老師和同學(xué)互動(dòng)討論，制定實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)施實(shí)驗(yàn)，課后學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，將分析結(jié)論反饋給老師，老師利用教學(xué)設(shè)備平臺(tái)與學(xué)生互動(dòng)，解答學(xué)生提出的問題和疑惑。這樣的教學(xué)模式有助于學(xué)生獨(dú)立思考問題和解決問題，有助于學(xué)生創(chuàng)新能力和探索精神的培養(yǎng)，也有助于學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，牢固掌握所學(xué)知識(shí)[14]。

2.2 應(yīng)用“雨課堂”平臺(tái) 2015 年國務(wù)院首次將“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃提升為國家戰(zhàn)略，旨在推動(dòng)我國技術(shù)進(jìn)步、效率提升和組織變革[15]?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”在高等教育領(lǐng)域發(fā)揮著重要的影響和創(chuàng)新作用[16]。“雨課堂”是由學(xué)堂在線和清華大學(xué)在線教育辦公室共同研發(fā)推出的新型智慧教學(xué)工具[17]。在醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課引入“雨課堂”，線上線下結(jié)合進(jìn)行“互聯(lián)網(wǎng)+”實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐，提高細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效果和聽課效率，以期增強(qiáng)醫(yī)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力[18，19]?！坝暾n堂”最顯著的特點(diǎn)是學(xué)生能夠積極參與課堂教學(xué)，與教師進(jìn)行全程互動(dòng)[20]。因此，“雨課堂”的應(yīng)用在提高教師對課堂掌控力的同時(shí)，也提高了學(xué)生對課程內(nèi)容的關(guān)注度[21]。學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)有差異，對同一課堂內(nèi)容及知識(shí)點(diǎn)的理解能力也有差異，“雨課堂”能夠?qū)γ课粚W(xué)生的學(xué)習(xí)效果和課堂狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，其應(yīng)用對于教師有針對性和層次性地開展教學(xué)工作具有重要意義。

2.3 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，更新實(shí)驗(yàn)技術(shù) 我院醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置主要包括顯微鏡的構(gòu)造和使用方法、細(xì)胞的原代培養(yǎng)及細(xì)胞器的光鏡觀察等基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)。教學(xué)內(nèi)容陳舊單一，教學(xué)方法傳統(tǒng)、缺乏創(chuàng)新性和趣味性，與時(shí)代教育發(fā)展嚴(yán)重脫節(jié)。所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容亟待改革，去其糟粕，取其精華，將科研工作引入教學(xué)，增設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)細(xì)胞生物學(xué)的熱情和對科學(xué)研究的興趣。我院醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革后將線粒體膜電位檢測引入教學(xué)。利用“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式，學(xué)生分小組在課外搜集資料，結(jié)合理論課所講的線粒體與細(xì)胞凋亡之間的關(guān)系，思考如何通過線粒體檢測細(xì)胞凋亡程度。課上討論實(shí)驗(yàn)方案后，將上一次實(shí)驗(yàn)課（細(xì)胞原代培養(yǎng)）培養(yǎng)的乳鼠腎成纖維細(xì)胞作為檢測對象，用JC-1 熒光探針對細(xì)胞中的線粒體進(jìn)行熒光標(biāo)記，置于倒置熒光顯微鏡下觀察結(jié)果并分析，在線粒體膜電位較高時(shí)，JC-1 聚集在線粒體基質(zhì)中，產(chǎn)生紅色熒光；在線粒體膜電位較低時(shí)，JC-1不能聚集在線粒體的基質(zhì)中，產(chǎn)生綠色熒光，通過紅綠熒光的顏色轉(zhuǎn)變來檢測線粒體膜電位的變化（圖1）。因?yàn)檎n堂時(shí)間有限，所以線下利用“雨課堂”平臺(tái)對學(xué)生提出的問題進(jìn)行答疑解惑，加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及線粒體凋亡機(jī)制的理解。同時(shí)，原代培養(yǎng)與細(xì)胞凋亡實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的有機(jī)結(jié)合使學(xué)生對知識(shí)的掌握更系統(tǒng)、更牢固。另外，該法增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作精神，有助于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

圖1 細(xì)胞凋亡過程中線粒體膜電位的變化

除此以外，教師在實(shí)驗(yàn)課授課過程中還附加了以下內(nèi)容：①帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的相關(guān)儀器，如倒置熒光顯微鏡、化學(xué)發(fā)光成像系統(tǒng)、流式細(xì)胞儀、活細(xì)胞工作站等儀器。選取常用設(shè)備與技術(shù)，講述其原理與使用方法；②選擇難度適中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)搜集資料、查閱文獻(xiàn)，引入與學(xué)科進(jìn)展的相關(guān)新概念、新方法、新思路及研究熱點(diǎn)[13]。

2.4 合理完善考核方式

2.4.1 目前的考核方式 當(dāng)前我院醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)課程考核方式由理論考核、實(shí)驗(yàn)成績和平時(shí)成績3 部分組成。期末理論考核成績占比50%，采取閉卷考核形式；實(shí)驗(yàn)成績占比30%，根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)操作表現(xiàn)來評(píng)定；平時(shí)成績占比20%，根據(jù)學(xué)生平時(shí)測試及綜合素質(zhì)評(píng)定。這種考核體系不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，并且缺乏科學(xué)性，無法公正、客觀地對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)能動(dòng)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。學(xué)生為了通過考試，往往采取傳統(tǒng)的應(yīng)試考試方式，通過題庫刷題和考前突擊、背誦重點(diǎn)內(nèi)容而取得高分成績，實(shí)際上很多學(xué)生對知識(shí)點(diǎn)并未理解到位，知識(shí)碎片化嚴(yán)重。

2.4.2 改革后的考核方式 實(shí)驗(yàn)考核采取動(dòng)態(tài)考核方法，注重對學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度的引導(dǎo)、科研素質(zhì)、知識(shí)運(yùn)用能力及動(dòng)手能力的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)課考核不合格，給予一次重考和補(bǔ)修機(jī)會(huì)。實(shí)驗(yàn)考核成績分3 部分：平時(shí)成績、課前展示與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論和實(shí)驗(yàn)技能考核。平時(shí)成績占實(shí)驗(yàn)考核15%，由教師根據(jù)學(xué)生表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)課操作表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告記錄情況等綜合表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)定。課前展示與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論占實(shí)驗(yàn)考核35%，由學(xué)生與教師根據(jù)學(xué)生的講解和匯報(bào)的具體表現(xiàn)，進(jìn)行客觀、公正的學(xué)生自評(píng)和教師打分，最后取平均分。實(shí)驗(yàn)技能考核占實(shí)驗(yàn)考核50%，考核環(huán)節(jié)采取抽題回答和具體實(shí)驗(yàn)操作來體現(xiàn)，問答題以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、結(jié)果討論分析和實(shí)驗(yàn)問題解決方法為主，主要加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)原理、基本操作流程、重點(diǎn)操作細(xì)節(jié)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析的考查，達(dá)到實(shí)踐、思考和創(chuàng)新能力的提高。

3 總結(jié)

為適應(yīng)新時(shí)代背景下科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)改革勢在必行。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，在教學(xué)組織中引入“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式，利用“雨課堂”平臺(tái)，加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)自主性的同時(shí)，也增加了師生互動(dòng)。實(shí)驗(yàn)考核更注重學(xué)生科研能力的評(píng)價(jià)，在教學(xué)過程中讓學(xué)生盡早了解和學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，為后續(xù)學(xué)習(xí)或者工作奠定基礎(chǔ)。