提高發(fā)育神經(jīng)生物學教學授課質(zhì)量的探討

秦尚堯，袁一旻，蘇志達，劉 紅

(海軍軍醫(yī)大學神經(jīng)生物學教研室， 上海 200433； △通訊作者)

進入新世紀以來，隨著神經(jīng)科學以全新的面貌在生命科學領(lǐng)域中的異軍突起，發(fā)育神經(jīng)生物學也有了極大的發(fā)展。發(fā)育神經(jīng)生物學是神經(jīng)科學一個重要的分支學科，也是神經(jīng)生物領(lǐng)域極其重要且復(fù)雜的一部分。進入21世紀后，發(fā)育生物學對胚胎干細胞、神經(jīng)干細胞、中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育過程以及神經(jīng)損傷修復(fù)等研究極大拓寬了現(xiàn)代神經(jīng)科學的研究范圍，加上分子生物學的發(fā)展和整合使人們對神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育與再生的具體分子機制有了更深入的認識，也愈發(fā)引起生命科學家們的關(guān)注[1]。

發(fā)育神經(jīng)生物學之所以受到如此廣泛的重視是因為其學術(shù)價值高而且社會應(yīng)用價值廣闊。發(fā)育神經(jīng)生物學的發(fā)展不僅為我們認識腦、開發(fā)腦和創(chuàng)造腦提供基礎(chǔ)醫(yī)學資料，而且為腦發(fā)育的保護、發(fā)育中腦損傷的預(yù)防、臨床腦損傷的修復(fù)、神經(jīng)再生及神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病機制及治療等提供新思路。發(fā)育神經(jīng)生物學所研究的中心問題正是與人民群眾切身健康利益密切相關(guān)的問題。因此，盡快讓醫(yī)學院校學員在掌握神經(jīng)科學的基礎(chǔ)知識和基本概念之后，學習神經(jīng)發(fā)育的過程和規(guī)律，在現(xiàn)代神經(jīng)科學飛速發(fā)展的今天尤為必要。

1 發(fā)育神經(jīng)生物學的教學現(xiàn)狀分析

自1998年海軍軍醫(yī)大學神經(jīng)生物教研室創(chuàng)建以來，經(jīng)過20多年的發(fā)展和建設(shè)，如今我教研室已被授予教育部分子神經(jīng)生物學重點實驗室和全軍分子神經(jīng)生物學重點實驗室，并且有數(shù)據(jù)表明我校的神經(jīng)科學綜合水平已經(jīng)進入全球排名前1%，證明本學科已具備很強的學術(shù)影響力[2]。長期以來，本單位致力于神經(jīng)干細胞，膠質(zhì)細胞命運決定與神經(jīng)再生等發(fā)育學領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究。主要的研究方向包括：①探究體內(nèi)神經(jīng)干細胞自我更新和多向分化潛能以及重要的分子作用機制。②利用外源轉(zhuǎn)錄因子或小分子化合物，實現(xiàn)嗅鞘細胞、星形膠質(zhì)細胞等非神經(jīng)元類型的細胞重編程。③利用新型的藥物或關(guān)鍵的神經(jīng)營養(yǎng)因子，促進外傷、脫髓鞘等病變部位的神經(jīng)再生，改善神經(jīng)功能。本著以科研促進教學的理念，我教研室充分發(fā)掘?qū)嶒炇移脚_的引導(dǎo)作用，對于發(fā)育神經(jīng)生物學的教學有著成功的經(jīng)驗。

我校在本科生和研究生教育階段分別設(shè)置了神經(jīng)科學的相關(guān)課程，其中神經(jīng)發(fā)育篇章占據(jù)整個課程的比例約有15%和20%，在神經(jīng)科學課程中具有舉足輕重的地位。對于本科生教育，授課對象為大學二年級學員(包括臨床醫(yī)學八年制和五年制、生物技術(shù)、麻醉學以及精神衛(wèi)生等專業(yè))。發(fā)育神經(jīng)生物學的課程內(nèi)容對學員認識整個神經(jīng)功能、結(jié)構(gòu)和聯(lián)系具有重大意義。我們在神經(jīng)發(fā)育部分著重講述神經(jīng)發(fā)育的一般過程、大腦神經(jīng)元的產(chǎn)生、遷移與分化以及神經(jīng)發(fā)育的一般規(guī)律和關(guān)鍵分子特征。對于研究生教育，我們在學員入校的首個學期進行授課，并在課程中加入當下最新的研究進展，重點講述腦和脊髓的形態(tài)學改變、基因和轉(zhuǎn)錄因子對神經(jīng)發(fā)育的突出作用以及發(fā)育中神經(jīng)環(huán)路的構(gòu)建與修飾等內(nèi)容。鑒于學員數(shù)量的差異，本科生授課將采取大班集體授課的形式，而研究生授課將采取小班授課和分組討論的模式。

2 現(xiàn)階段發(fā)育神經(jīng)生物學教學過程中遇到的問題

由于發(fā)育神經(jīng)生物學理論的抽象性和內(nèi)容的復(fù)雜性，我們在本科生和研究生授課過程中遇到了一些普遍的問題，主要包括以下幾個方面：①神經(jīng)發(fā)育知識更新速度飛快，許多新的研究資料尚未補充進當下的授課教材，相關(guān)的概念也有待更新。比如，多維度的高通量測序技術(shù)和類腦的研究已極大拓展了人們對神經(jīng)發(fā)育過程的理解，但是相關(guān)內(nèi)容在教材中體現(xiàn)較少。②授課內(nèi)容多而雜，學員對于一些較難理解的概念和理論很難及時掌握。比如，對于發(fā)育過程中頭尾軸和背腹軸的建立，視覺發(fā)生過程中眼優(yōu)勢柱的形成等，需要學員具備良好的空間想象思維和邏輯推理能力，而這又正是許多學員所欠缺的。③學員對于神經(jīng)科學的基礎(chǔ)知識掌握程度不一，部分學員對于神經(jīng)發(fā)育的授課存在畏難情緒，在授課的中后期存在學習動力不足的現(xiàn)象。以上這三個問題在部分學員身上有不同程度的體現(xiàn)，甚至有的兼而有之，在一定程度上影響了發(fā)育神經(jīng)生物學授課的效果。這就要求授課教員在發(fā)現(xiàn)問題的同時采取積極有效的措施，切實幫助學生克服這些問題，提高授課的成效。

3 探索提高發(fā)育神經(jīng)生物學授課質(zhì)量的新模式

近年來，本教研室通過及時發(fā)現(xiàn)、認真總結(jié)和實施一系列改進措施等，探索出多方面提高發(fā)育神經(jīng)生物學授課質(zhì)量的途徑。筆者將逐一闡述和總結(jié)這些成功的經(jīng)驗。

3.1 建立一套詳略得當、重點突出的發(fā)育神經(jīng)生物學授課體系

鑒于教學內(nèi)容繁多與有限的教學課時量之間的矛盾，授課教員要著重強調(diào)每節(jié)課的重點，刪除細枝末節(jié)的知識點，切實做到在內(nèi)容上的有的放矢。發(fā)育神經(jīng)生物學的知識體系龐大，涵蓋的領(lǐng)域既有廣度、又有深度，有些基礎(chǔ)知識在學員前期的組織學與胚胎學、生理學以及細胞生物學等課程中已經(jīng)涉及。因此，教員在講授發(fā)育學基礎(chǔ)內(nèi)容時可以一筆帶過。針對發(fā)育領(lǐng)域的重點內(nèi)容，我們發(fā)現(xiàn)在講授過程中很有必要回到科學發(fā)現(xiàn)的起點，著重探究當時科學家們?nèi)绾螌ふ疑窠?jīng)發(fā)育的各種規(guī)律，而不是僅僅“填鴨式”講授最終的生物學結(jié)論[3]。通過啟發(fā)式教學，我們力求讓學員在教員的引導(dǎo)下，能自己探索并總結(jié)出發(fā)育學理論的來龍去脈，明確每次課的核心內(nèi)容，從而能夠在課下有的放矢地進行復(fù)習。比如對于生長錐這一新結(jié)構(gòu)的講述，我們傾向于以神經(jīng)科學之父卡哈爾的視角帶領(lǐng)學員重新探索它的結(jié)構(gòu)和功能，指出受當時科學條件的限制，人們將采取何種手段描述和探究這一結(jié)構(gòu)的功能與特性，而對于調(diào)控生長錐形成和延伸的細胞因子等內(nèi)容可以大幅刪減。再比如，神經(jīng)回路的修飾這一章節(jié)涉及軸突和樹突修剪兩部分內(nèi)容，由于兩者遵循大致相同的分子機制，我們在授課中將以前者為主。課堂授課的目的是使學員掌握發(fā)育神經(jīng)生物學的基本原理、基本概念，培養(yǎng)學員的邏輯推斷能力，同時拓寬學員科學視野，提高學員的探索興趣。因此，精簡授課內(nèi)容，突出重點是發(fā)育神經(jīng)生物學教學的必然模式。

3.2 摒棄以往死記硬背的學習模式，通過PBL(problem-based learning)教學法提高學員的聽課興趣

長期以來，由于受到我國傳統(tǒng)應(yīng)試教育的影響，教員在教學過程中關(guān)注的是怎樣把書本知識準確地教給學生，學員更多地依靠死記硬背來獲得理想的考試成績。這導(dǎo)致學員主動探索知識的興趣極大降低和自主學習能力得不到提高。這種情況在發(fā)育神經(jīng)生物學的教學中也同樣存在。針對此，我們將PBL教學模式引入課堂，回歸到以學生為主體，教師只是課堂引導(dǎo)者的教學本質(zhì)，取得了令人滿意的效果。PBL教學法是一種以問題為導(dǎo)向的教學方法，其實施過程中，最為重要的就是問題的解決，對于知識的獲得反而不是第一位的[4]。我們將發(fā)育神經(jīng)生物學相關(guān)的核心知識與實際生活中的問題進行聯(lián)系和整合，幫助學員在探究和解析問題中，潛移默化地獲得相關(guān)知識。比如，我們在講到課程中發(fā)育關(guān)鍵期這一概念時，列舉耳熟能詳?shù)膭游铩般懹洭F(xiàn)象”作為引子。學員雖然了解這些動物的行為模式，但并不清楚背后的發(fā)育神經(jīng)生物學機理。通過對這一問題的深入闡述和解析，學員能對發(fā)育關(guān)鍵期的概念和意義有更好的理解。采取這種方式不僅可以幫助學員解決實際問題和獲得相關(guān)知識，而且以這種形式鍛煉了學員的邏輯推理和科研探索能力。除此之外，教員采取這種模式授課還能鼓勵學員多思考、勇于發(fā)表自己的見解，盡可能給學生動腦、動口的機會，充分激發(fā)學生主動獲取知識的能力。

3.3 幫助學員建立知識點之間的聯(lián)系，減輕知識掌握的難度

由于發(fā)育神經(jīng)生物學信息量巨大，學科發(fā)展迅速，而書本知識存在一定的滯后性，導(dǎo)致許多知識極易過時，最新的前沿進展未及時補充到授課教材中。學員面對海量的知識往往存在畏難情緒，所以幫助學員剖析核心知識點，建立與神經(jīng)生物學其他章節(jié)以及相關(guān)學科之間的聯(lián)系顯得尤為重要。思維導(dǎo)圖的應(yīng)用具有明顯的優(yōu)勢，它由于具有開放性、易讀性和可擴展性等特點，符合人們對于知識的理解和記憶邏輯，特別適合在發(fā)育神經(jīng)生物學教學過程中推廣使用[5]。學員可以根據(jù)課件中總結(jié)的思維導(dǎo)圖進行知識梳理，并根據(jù)自身的理解和掌握水平自行搭建新的知識框架，并把之前所學知識納入框架之中，實現(xiàn)知識的拓展和再加工。這種做法與傳統(tǒng)的單向灌輸式教學明顯不同。對于學員來說，以往的教學方式中每個知識點都是獨立的，而這種教學方式能幫助學員構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，梳理不同知識點的邏輯關(guān)系，教學質(zhì)量得以顯著提高。再者，發(fā)育神經(jīng)生物學的內(nèi)容涉及多達十位諾貝爾獎獲得者，在授課過程中講述這些科學家們的重要發(fā)現(xiàn)和與之相關(guān)的故事能有效地提高學員的聽課興致[6]。比如，西班牙神經(jīng)解剖學家圣地亞哥·拉蒙-卡哈爾與卡米洛·高爾基兩人關(guān)于神經(jīng)元連接理論的分歧，意大利神經(jīng)生物學家麗塔·列維-蒙塔爾奇尼和德國維克多·漢堡關(guān)于雞胚移植實驗的爭論等，無疑都極大推動了神經(jīng)科學領(lǐng)域的巨大進展。學員在了解這些趣事的同時，對背后的神經(jīng)元理論和神經(jīng)營養(yǎng)因子等知識也有了深刻的認識，并且在此過程中有益于培養(yǎng)學生不畏權(quán)威、勇于探索的科學品質(zhì)。通過以上方法建立發(fā)育學領(lǐng)域的知識網(wǎng)絡(luò)，能有效幫助學員理清所學內(nèi)容的來龍去脈，克服面對大量信息的抵觸情緒，并能顯著提高學習效率。

3.4 采取靈活多樣的考核形式，重點考查學員對知識的理解

在神經(jīng)科學和發(fā)育神經(jīng)生物學飛速發(fā)展的今天，讓學員有能力自主獲取知識和善于將理論應(yīng)用于實際顯得尤為重要。對于本科生教育，人們最熟悉、最廣泛應(yīng)用的知識考核方式為傳統(tǒng)的筆試作答[7]。我們在題型上分別設(shè)置了填空題、選擇題、名詞解釋(包含英文的名詞解釋)、簡答題和論述題，并且加大了主觀題所占的比例，其評分標準為“言之有物”即可，讓學員運用自己所學知識解答，并沒有詳細的標準答案，最終目的是客觀考查學員對于知識的掌握和應(yīng)用，避免學員陷入“死記硬背”的怪圈。比如在論述題的設(shè)置方面，我們會讓學員嘗試列舉現(xiàn)階段發(fā)育神經(jīng)生物學領(lǐng)域常用的研究技術(shù)并分析這些技術(shù)各有哪些優(yōu)勢；神經(jīng)營養(yǎng)因子與形態(tài)發(fā)生素如何相互作用從而協(xié)調(diào)胚胎發(fā)育中的區(qū)域性特化；先天性白內(nèi)障患兒為何要及早進行干預(yù)等。要想回答這些問題，學員需要對所學知識進行系統(tǒng)的梳理和吸收，并且能利用書本知識進行實際應(yīng)用。除此之外，我們還將學員的總成績分為筆試成績和平時成績兩部分。學員在課堂上的表現(xiàn)會被評估，比如在PBL教學過程中學員解答問題的完成度會被納入平時成績，兩類成績互相補充以此綜合考查學員掌握知識的整體情況。對于研究生教育，我們的考核方式以閱讀相關(guān)文獻、設(shè)計發(fā)育學相關(guān)實驗以及綜述寫作為主，并積極引導(dǎo)研究生學員關(guān)注發(fā)育神經(jīng)生物學的發(fā)展動向，鼓勵學員及時與教員交流科研想法與思路，重點考核研究生學員的信息檢索、邏輯推理能力和科研創(chuàng)新能力。對于熱愛科研、勇于探索且具有強烈求知欲的學員，我們鼓勵并幫助其設(shè)計合適的研究課題，進一步拓展其創(chuàng)新才能。通過設(shè)置這些靈活多變的考核方式，學員能夠更好地把握和運用相關(guān)知識，與此同時培養(yǎng)了崇尚科學、勇于探索的科研品質(zhì)。

作為一門前沿學科和綜合性、交叉性課程，發(fā)育神經(jīng)生物學的教學不易做到面面俱到。為了提高發(fā)育神經(jīng)生物學的授課質(zhì)量，幫助學員更快地理解和運用所學知識，發(fā)揮學員的認知主體地位，筆者在本文探討和總結(jié)了一系列有借鑒價值的改進措施。這些方法經(jīng)過實際教學的檢驗并收到良好的反饋，但在實際運用中也發(fā)現(xiàn)了一些不足之處。比如，教員需要實時跟進課程相關(guān)的前沿進展，不斷提升自身的知識儲備和授課水平；學員需要自主完成主線內(nèi)容以外零碎知識的學習，占據(jù)了一部分課余時間等。這些問題在今后的教學實踐中需引起教員足夠的重視，進一步改良教學策略和方式，不斷提升教學質(zhì)量，力爭培養(yǎng)更多的發(fā)育神經(jīng)生物學和神經(jīng)科學相關(guān)的醫(yī)學、生物學人才。這對提升我國基礎(chǔ)科研水平具有十分重要的價值，需要廣大師生的共同努力。