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中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)02-0098-02
細胞生物學是生命科學最前沿的學科之一,是21世紀生命科學研究最受青睞的領域[1]。伴隨著先進“大數據”時代的到來,細胞生物學新理論、新技術越來越多地滲透到臨床醫學專業各學科中[2]。因此,細胞生物學成為當代醫學院校臨床醫學相關專業本科生的基礎課程之一,是學生理解疾病形成過程中所涉及的遺傳和分子機制的前提,是明確包括分子靶向、干細胞療法等新穎的轉化醫學手段的基礎,其學科地位不可替代[3]。然而,目前對醫學專業本科留學生開設該門課程的院校數量較少,筆者將以浙江中醫藥大學臨床醫學留學生《細胞生物學》課程實施過程中面臨的問題為基礎,對教學模式進行探索,旨在提高醫學本科留學生課堂教學效果和推動醫學教育的國際化進程。
一、臨床醫學本科留學生《細胞生物學》教學模式改革的重要性
《細胞生物學》課程理論性強、知識更新快、內容豐富且深奧難懂,使用我國“老師講,學生聽”為主的傳統教學方法,不利于調動學習積極性,容易使學生因為課堂內容枯燥乏味而失去聽課興趣。再加上授課對象為來自不同國家的、教育背景較為復雜的國際班學生,使得教師在《細胞生物學》課程教學中面臨著諸多亟待解決的問題:(1)各國學生教育背景不同,對《細胞生物學》認識程度參差不齊;(2)課程理論性強且較為抽象,影響了學生的學習興趣;(3)教學目標死板教條,忽略了學生對于重點知識的主動挖掘和深入理解;(4)教學過程中仍采用“教師教為主體,學生學和考為任務”的傳統教學模式;(5)英語對于教授方(教師)和學習方(學生)都不是母語,而不同國家和地區來源的人,其英語發音都帶有濃重的地方口音,增加了授課和口語交流的難度。教師花費成倍的精力,學生學習效果卻難令人滿意。因此,尋找適合留學生的細胞生物學教學模式顯得尤為重要。
二、醫學院校本科留學生細胞生物學教學模式的初探
教學模式是教學理論、教學原則、教學方法和技巧等的集中體現,科學高效的教學模式對提高教學效率和教學質量發揮著至關重要的作用[4]。留學生迫切的學習需求與高校嚴峻的教學現狀,迫切需要我們教學人員在現有課程設置、教學計劃的基礎上,摸索出一套適應留學生學習《細胞生物學》的教學模式,從而提高效率,獲取更好的教學效果。
1.簡化知識點,巧用比喻和視頻素材。大部分國際班學生反映《細胞生物學》課程信息量大,記憶點多,課堂上無法跟上教師步伐,時常伴有挫敗感。因此,我們對教學方法進行修改,對知識點化繁為簡、抽絲剝繭,用形象的比喻和直觀的視頻素材來展示晦澀的生物學現象。比如,在講述Importins介導Cargo蛋白入細胞核的機制時,將Importins比喻成Uber打車,Cargo蛋白NLS序列與Importins相互識別就好比客人信息與Uber司機的信息匹配,成功匹配后才能上車。通過簡單的比喻,使復雜的生物學機制變得一目了然,加速學生理解。
2.優化教學模塊,激發學生學習興趣。盡管教師在授課時已經借助現代多媒體技術增加了視頻素材,但是許多復雜機制仍較為抽象,留學生難以理解和掌握。通過仔細分析,我們首先將教材知識分割、提煉成不同的專題,每次課圍繞一個專題進行闡述,避免過度灌輸。其次,我們對教學模塊進行優化,將課堂教學分為五個階段。
第一階段“引入”:通過觀看視頻短片、提出貼近日常生活的問題等課前活動引出主題,活躍課堂氣氛的同時調動學生的學習興趣。要求學生聯系已經掌握的基礎知識和學習經驗,引導學生的思維走進課堂。比如,講授“細胞內信號傳導”這一專題時引入與學習任務緊密聯系的主題――腫瘤,鼓勵學生自由發言闡述腫瘤的致病因素,有哪些行為會增加患癌幾率等問題。
第二階段“探索”:在此階段,教師為學生提供活動基礎(小組討論的方向),引導學生完成特定目標的探索。如布置學生隨機從多種致病因素中選出一種作為研究對象,通過查閱文獻及教材分析各因素映射到細胞水平所對應的通路類型以及傳導過程,學生建立起自己對“細胞內信號轉導”的理解方式。
第三階段“闡述”:該階段是基于學生在前兩階段積累的經驗基礎上,為學生提供一個展示自己對于概念理解、問題處理技能和行為的機會。
第四階段“加工“:教師對本專題知識點系統地講解,闡述各種概念之間的聯系,點出本專題重點、難點,幫助學生鞏固前三階段學習的知識。
第五階段“評價”:此階段為教師評價教學效果和學生能力提供依據,也鼓勵學生評價自己的理解能力和認知水平。
3.強化學習主題,突出學生主體地位。我國傳統教育方式是“教師為中心,教材為導向”,對于教育背景復雜的國際班學生并不適用[4]。盡管有部分教師已開始引導學生通過查閱文獻、綜述總結的方法接觸細胞生物學領域最前沿的知識,但大部分還是羅列文獻數據,沒有科學地引導,學生很容易在復雜的信息和數據中喪失學習的信心。因此,我們認為國際班學生的《細胞生物學》授課應通過設計真實性任務,強調把學習融入到接近日常生活、有意義的問題情景中,通過學生的自主探究和學生間相互幫助來解決問題,從而主動挖掘隱含在任務背后的科學知識,不斷增加解決問題的技能,培養自主學習的學習習慣。
4.弱化期末考試,構建多元化考核體系。普通層次本科生細胞生物學課程的學習效果通常采用終結性評價方式,即――課程結束時閉卷考試的分數決定一切。試卷中理論性、概念性、原理性的考題偏多,需要花大量時間記憶,不適合教育背景復雜、學習習慣差異的留學生班。為了更科學地評價留學生的教學效果,我們構建多元化考核體系。首先,降低期末考試分數所占比例;其次,將課堂報告納入考核,留學生可以對課程中自己感興趣的內容進行擴展,寫出專題報告在課堂上和教師、全班同學進行交流和討論,記錄分數;另外,將課堂提問、隨堂測試和課后作業加入考核體系,均記錄分數。
5.克服英語障礙,自編細胞生物學教材。我校本科留學生來自不同國家,學生英語口語能力差異較大且地方音濃厚,授課教師和學生之間存在口語交流障礙。為了提高教學質量,教師在努力提高自己的聽說能力,標準自己的發音的同時,更應該在課下多與留學生交流,在日常交流中適應他們的英語口音。另外,為了便于留學生的學習,授課教師應根據教學計劃,參考國內外的優秀《細胞生物學》教材,自編適合留學生專用的基礎教育教材,并每年根據學生特點結合本年度細胞生物學領域研究熱點對教材內容進行更新。
以上是筆者從事醫學專業本科留學生細胞生物學教學的一些心得。隨著我國綜合國力的不斷攀升,來華學習的留學生越來越多,留學生教育已經成為醫學院校本科教育的重要內容。《細胞生物學》作為當代醫學的基礎課程,在醫學本科教育中占有重要地位,應該成為醫學本科留學生必備的科學素養。掌握細胞生物學基礎理論知識和基本實驗技能,是留學生進一步學習其他醫學課程的前提。留學生教育是我國高校面向世界的窗口,提高留學生教學質量是每一位從事留學生教育教師的責任。面對教學過程中面臨的問題與挑戰,教師應在尊重各國留學生信仰的前提下,充分了解各國學生的知識背景和學習習慣,在教學內容和教學手段上的不斷探索創新,才能在教學工作中積累更加豐富的經驗,教學水平獲得更大程度的提高。
參考文獻:
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Research on Teaching Reform of Cell Biology for International Students of Clinical Medicine
TIAN Nan*,FAN Chun-lei
(Life Science College of Zhejiang Chinese Medical University,Hangzhou,Zhejiang 310053,China)
[關鍵詞] 細胞生物學;研究性教學;探索與實踐
[中圖分類號] G424.1 [文獻標識碼] A [文章編號] 1005-4634(2013)06-0065-03
0 引言
21世紀是生命科學的世紀,細胞生物學是生命科學的重要基礎學科,具有較強的理論性和實驗性[1],同時也是近年來發展迅速的前沿學科。綜觀2012、2013年的諾貝爾生理學或醫學獎不難看出,這些對生命科學有重大推動作用的杰出成就都是細胞生物學研究的領域。因此,深入探究細胞這個生命活動基本單位對于理解生命活動的基本規律、探究生命科學領域的基本問題、解決醫學領域的重大問題有重要的意義。但在傳統的教學中,往往采用“灌輸”式教學,使學生處于非常被動的地位,這種接受型的教學方式忽視了學生自主學習、自主探究能力的培養,抑制了學生的研究興趣與創造性,與21世紀日益加劇的國際競爭對創新人才的強烈需求形成尖銳矛盾。因此,發展新的教學模式迫在眉睫。研究性教學模式要求教學過程中要充分發揮學生的主體地位和教師的主導作用,學生在教師指導下,通過以“自主、合作、探究”為特征的學習方式較好達到課程教學目標。本文從研究性教學模式的角度對細胞生物學理論教學的教學內容、教學方法和實驗教學的優化改革提出了幾點思考。
1 在理論教學中培養學生的研究性思維
1.1 調整和優化教學內容
《細胞生物學》是高等院校生物學各專業開設的一門必修課,其內容迎合了不同層次學習者和研究者的需求。要在理論教學過程中培養學生的研究性思維,則不能拘泥于教材的內容及其編排,需要調整和優化教學內容,為學生形成研究性思維習慣做好鋪墊。基于此,可以根據理論知識的難易程度、學生的知識儲備和接受新知的能力、《細胞生物學》課程教學大綱、學科發展現狀等對課程內容做適當的刪減、增添和整合,調整和優化教學內容。
1)刪減。刪減學生已經耳熟能詳的內容。學生在長期的知識儲備和經驗積累過程中已經習得的基礎知識,應在課堂上避免贅述。例如,關于“細胞是生命活動的基本單位” 這一概念,其涵義學生從中學就已經有所了解,可引導學生從生命活動的不同方面舉例來證明這一結論,并與最近的研究進展相聯系,培養學生歸納總結知識的能力并激發學習興趣。
刪減某些學科交叉內容。由于細胞生物學是生命科學的基礎學科,與生物化學、分子生物學、微生物學等學科有著深刻的相互滲透與結合,很多理論知識在不同學科中重復出現,因此應做適當的刪減,化重復理論為知識遷移。例如,學生已經在生物化學中對線粒體的氧化磷酸化有了系統的認識,在本課程可以著重從氧化磷酸化的分子結構基礎及其細胞生物學定位來理解其作用機制,從而在細胞這一層次上對這個過程有全面理解并形成結構決定功能的生物學思想。
刪減識記類課程內容。研究性學習的目的不僅在于知道是什么,而且在于明白為什么和怎么做,以提高解決問題的能力。把識記類理論知識放至課前或課后,在課堂上注重方法習得不失為好的舉措。例如,細胞是一個復雜的信號網絡系統,細胞信號轉導的途徑和細胞對信號的整合與控制應是課堂上探討的重點,而細胞通訊、信號分子、受體等基本概念應由學生自主習得。除此之外,關于細胞生物學研究方法的內容可以移接至實驗教學中。
2)增添。注入研究方法,滲透研究性思維。在《細胞生物學》中,對生命現象探究的內容雖有不少涉及,但很少展示具體的研究思路,因此要求教師要擁有豐富的教學資源和素材,適時在課堂教學中滲透科學研究方法。
引入科研成果,把握學科前沿。教師需要時刻關注國內外的科學研究動態和成果,擷取精華介紹給學生[2],拓寬學生視野;教師應提煉學術會議上各專家的新理念、新思路,以活躍學生的思維,便于研究性學習,推陳出新;學生也要利用書籍、期刊、網絡、電視等多種途徑豐富見聞,在合作和交流中兼收并蓄,思維碰撞。
適時插入科學家的故事。必要時,以科學家艱辛的探索事跡進行科學態度和科學精神教育,適時引入科學家的逸聞趣事,以激發學生的學習興趣。
3)整合。細胞是生命活動的基本單位,“一切生命的關鍵問題都要到細胞中去尋找”。為了系統而深刻地理解生命的本質,必須避免片段化教學,應對教學內容適當整合,以符合學生的認知規律。
知識點間的整合。例如,錨定連接需要細胞骨架系統的參與,因此可把錨定連接的相關內容安排在細胞骨架后,以便新舊知識的聯接。
調整課程內容的順序。細胞生物學的研究重點已不再限于細胞的結構與功能方面,而是明顯轉向細胞重大生命活動及其分子機制的探秘,因此建議將細胞的結構與功能等章節內容整合、將細胞重大生命活動及其分子機制等章節內容整合,掌握前者是揭示后者的基礎。
1.2 改變教學方法,改進評價體系
在研究性教學中強調,學生是教學過程的主體,學生要在研究中學習和成長,發展學習主動性和養成獨立思考的習慣;教師則在整個教學過程中起組織者、指導者、幫助者和促進者的作用[3]。在教學方法上,建議采用問題教學方式,在確定了研究課題的前提下,通過創設問題情境,引導學生質疑,并恰當引入科研成果。
1)建立激勵機制,確定研究課題。采用研究性教學模式會增加學生的課前準備負擔,對于每個學期要上近10門課程的學生來說,如何激勵學生主動學習是非常重要的。學生的積極參與僅僅靠老師語言上的激勵是不夠的,必須建立相應的激勵機制,比如可在教學質量的評價體系中加入“課堂發言”這一項,并在最終成績考核中占一定的比例,如可設定課堂發言∶實驗成績∶理論成績=3∶3∶4,課堂發言由教師當場打分,整個學期成績累計,取其平均值。
研究性教學模式并不在于形式上以學生為主,而在于學生在實質上的主體地位。因此,在教學方式上,既可以采用老師提問、學生討論的方式,也可以采用教師講授、學生隨時質疑的方式。在第一種方式中,老師需要精心組織并向學生提供研究課題,鼓勵學生主動參與,由于學生準備的是否充分直接決定了其在課堂上的參與度和思維的拓展度,因此在確定研究課題后,要留給學生一定的時間準備相關材料。同時,為避免要探究的問題因龐雜而止于膚淺,可將研究課題分成若干子課題。在實踐中,將學生分成小組(每組3~5人),問題到組,每小組負責闡述1~2個子課題。這樣既保證了學生探究問題有一定的深度,又有效地激發了他們的參與熱情。
在確定課題及課堂討論中要注意掌握研究課題的廣度與深度。為達到既使學生掌握理論知識又能訓練其思維的目的,在確定研究課題時,應注意課題的廣度,不能任意發散、偏離重點;同時,也要考慮到課題的深度,難度適中,有效激發學生的興趣。例如,在《細胞信號轉導》課題中,要求學生理解并掌握細胞信號轉導的主要途徑、細胞對信號的整合和控制,教學活動應圍繞這兩方面展開,在掌握基本的幾條途徑的基礎上,再進行歸納,繪制網絡圖,找出其交叉點,從而理解其整合性。同時可通過查閱文獻進行知識的擴展,了解近年來這些基本的信號轉導途徑的新進展。
2)創設問題情境,引導學生質疑。在研究性教學中,師生應是平等的探索者的關系,教學過程就是解決問題的過程,因此應以問題研究[4]為主線,教師要善于提出啟發性、針對性的問題[2],問題的設置要有層次感,遵循學生的認識規律。開場問題要設計巧妙,順利促使學生進入學習情境;教學過程中,教師要做好學生活動的組織者、幫助者和促進者,指導和總結提升到位;對于抽象復雜的機制需要結合多媒體等手段,化繁為簡;探討完理論知識后,要引導學生思考和分析與生產生活緊密相關的問題,學以致用。學生可以采用獨立思考、小組討論等多種形式的學習方法多角度調動思維,也可以在解決問題的同時提出有研究價值的新問題,進行課堂外的延伸,拓展思維的深度。例如,在《細胞信號轉導》課題中,教師可借此課題引導學生掌握相關前沿。如教師可提出:生物對光的響應是通過其受體來完成的,目前已經發現了幾種光的受體,分別是什么?UV-B的受體是什么?受體如何傳遞這一信號?細胞對這一信號產生什么樣的響應?當諸如小麥等植物接受UV-B后,會產生哪些響應?這樣學生就會通過閱讀文獻掌握這一領域的最新發現,了解UVR8這一剛剛發現的紫外線的受體,通過了解其機理,聯系實際,就可以自然而然地提出:可以通過人為增強紫外線輻射來刺激植物產生更多的類黃酮,從而提高某些植物尤其是藥用植物的保健作用。這樣,理論就和實踐很好地結合到了一起。
3)恰當地引入科研成果。細胞生物學是一門迅猛發展的學科,尤其是分子生物學的概念與方法的引入,將其迅速推向分子細胞生物學水平。細胞生物學相關領域的研究現狀和成果如何,教師可以在課堂上適時介紹給學生,尤其是重點闡述研究方法、實施步驟等內容,對學生進行科研方法與思路的指導。例如,在《細胞分化與基因表達調控》這一章節中,可以引入2012年諾貝爾醫學獎獲得者日本京都大學教授山中伸彌和英國的約翰戈登將細胞核重新編程的成果(即將成年體細胞重新誘導回早期干細胞狀態,以用于形成各種類型的細胞,這一技術的實現免除了使用人體胚胎提取干細胞的倫理道德制約,將能避免異體移植產生的排異反應,為某些嚴重疾病的治療提供了契機)。領域的杰出成果能夠對現有課本知識進行補充,學生也可以通過專題文獻查閱報告的形式交流科學界的新理念、新發現。
2 在實驗教學中鍛煉學生的科研技能
實驗教學是培養學生技能的重要途徑,也是學生研究性學習的具體體現。通過一系列實驗技能的學習和實踐操作,學生將對所學的基礎理論知識有更深刻更直觀的理解,同時還可了解有關細胞生物學和細胞工程領域常用的研究手段和方法,為進一步深造和獨立開展科研工作奠定基礎。
2.1 合理安排實驗教學進程
實驗課的進程應該與理論課的進程相輔相成,教學建立在科研基礎上,科研促進教學的提高。
2.2 改建實驗課
1)通過驗證性實驗培養學生基本的實驗技能。通過細胞形態結構的觀察,學生可以掌握相差顯微鏡、偏光顯微鏡、暗視野顯微鏡、熒光顯微鏡等各類顯微鏡的結構、原理及其操作;通過對細胞組分的分離及觀察,學生可以學會分離、純化、活體染色等技術。在實驗前,學生應該通過實驗指導、網絡等了解相關儀器設備,并了解其原理及操作,指導教師對所出現的問題進行指導,規范操作。
2)通過設計性和綜合性實驗培養學生分析和解決問題的能力。設計性實驗、綜合性實驗要求學生以本課程的相關理論知識為基礎,在具備一定的實驗操作技能的前提下,通過查閱資料等富有創造力地獨立完成實驗設計,創新實驗方案,這對學生的素質要求較高,因此也是培養學生分析和解決問題能力的良好手段。設計性和綜合性實驗的題目可以結合教師的科研項目擬定,從而不僅將教學與科研融為一體,而且可以集結眾多人的智慧,推進教師的科研進程。
2.3 撰寫實驗報告和科研論文
實驗報告具有情報交流、保留資料的作用,學生在撰寫驗證性實驗的報告時要如實地把實驗的全過程和實驗結果記錄下來,對結果進行分析討論時要加入自己的理解,拓展科研思維,也可以寫出實驗中遇到的問題、解決的方法、誤差分析,并提出改進意見。
對于設計性和綜合性的實驗,撰寫科研論文是學生展示科研能力、提高科研水平的重要手段,是需具備的基本功之一。
3 教學改革效果
目前所使用的理論課教材為翟中和院士等主編的《細胞生物學》(第三版),本著研究性教學的理念,首先對部分章節如“細胞的能量轉換——線粒體和葉綠體”嘗試采用了研究性教學模式,學生利用課外時間積極查閱資料,認真思考,充分準備;課堂上以小組為單位首先提出自己的問題,然后講解,各小組討論、提問,最后總結。通過這樣的方式,不僅學生的學習熱情高漲,對知識的理解更為透徹,更重要的是,學生能發現問題并知道如何解決問題。接下來,又把一些問題留給學生,如在細胞的信號轉導中,G蛋白耦聯受體介導的信號通路廣泛參與生命活動的諸多方面,而且該領域是一個正在迅速發展的領域,不斷有新的發現。所以鼓勵學生充分利用高校的期刊數據庫獲取相關研究進展,課堂上小組交流討論,通過這樣的方式學生獲取了大量的信息,對該領域的前沿動態也有了一定的了解,極大地激發了學生的科研熱情。在實驗教學方面,將細胞生物學實驗進行了課堂外的延伸,與大學生創新實驗相結合,鼓勵學生利用細胞生物學的知識去解決或探究某一問題,目前已有部分成果被國內重要的核心期刊所接受。研究性教學的采用,使細胞生物學教學質量有了顯著提高。學生不僅在課前養成了獨立思考的習慣,提高了自主學習能力,而且能在課堂上廣泛參與討論,交流思想,合作學習;學生對細胞生物學的理論知識和實驗技能掌握得較為扎實,對細胞生物學的科學前沿有較敏銳的把握,利用細胞生物學基礎知識、基本技能開展相關領域研究的能力得到了提高。總之,研究性教學模式從根本上發展了學生學習的主體性,為培養學生的創新意識、發展學生的科研思維能力提供了條件。教師應積極開展研究性教學的嘗試與探討,培養創新型人才。
參考文獻
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[關鍵詞]生物技術 細胞生物學 雙語教學 教學改革
[中圖分類號] Q2-4 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2015)11-0101-02
一、引言
2001年9月教育部出臺了要求各高校積極推動使用英語進行公共課和專業課的教學,特別強調應在生物技術等國家發展急需的專業率先開展雙語教學的文件。[1] [2]生物技術是典型的高新技術,為了加強國際的溝通與合作,英語就理所當然地成了生物技術人才的重要工具。從某種程度上來講,英語的駕馭能力與生物技術人才的國際競爭能力成正比關系。因此對于生物技術專業的學生來說,雙語教學帶來的英語水平的提高,可以起到“如虎添翼”的作用。[3]
細胞生物學知識更新很快,新概念、新名詞、新技術不斷涌現,是目前生命科學領域發展最為迅速的前沿學科之一。但目前歐美等地區處于這一領域發展的中心,高質量的細胞生物學學術論文都用英語撰寫,90%以上的新發現都是以英語方式傳播,要了解細胞生物學的最新進展,必須查閱相關英語文獻。為培養復合型、開放型的高素質生物技術專業人才,對細胞生物學課程開展雙語教學勢在必行。本文根據筆者在細胞生物學雙語教學實踐中的體會,對高校生物技術專業的細胞生物學雙語教學的方法進行了探討。
二、雙語教學教材的選擇
教材選用是否恰當,對雙語教學而言至關重要。教研組首先根據生物技術專業學生的具體情況編寫了教學大綱及多媒體課件。在進行細胞生物學雙語教學時,課程組仍以翟中和等人編寫的《細胞生物學》(第3版)中文教材為主,同時,教研組對國際著名院校采用的教材Molecular cell biology、Essential cell biology、Molecular biology of the cell等進行選編,并輔以適量易讀、簡短的英語材料或文獻的閱讀資料。
三、選擇適合的教學方法
教學方法和模式的好壞,是能否實現教學目標、完成教學任務的關鍵。課程組最初就設立了“以傳授專業知識為主,以傳授專業英語知識為輔”的細胞生物學雙語教學目標,并據此精心選擇了以下的教學方法。
(一)循序漸進
在細胞生物學的雙語教學中,根據細胞生物學教學內容的難易,專業詞匯的多少、生僻程度來決定多媒體課件中英語詞匯的使用量以及課堂講解中英語的使用量。遵循循序漸進的原則,讓學生由簡單到復雜、由少到多地接觸并接受細胞生物學雙語教學,在掌握專業基礎知識的基礎上,提高專業英語的聽說讀寫能力。如在第一章緒論中,我們的雙語教學以介紹術語為主,而在“細胞膜與物質運輸”這一章,專業詞匯不多,也不十分生僻,因此在這一章的雙語教學中,無論是多媒體展示還是課堂講解都可以采用通俗的英語來表達,多媒體課件采用了“全英文+生僻詞中文注釋”的形式。在整章內容的課堂講解時,大約55%的內容使用了英語授課。對于難度較大的章節如“細胞信號通路”這一章,其內容本身就抽象難懂,專業詞匯非常多且生僻,在多媒體課件中,中英文應各占50%:英語部分主要選擇了一些非常基礎且需要學生掌握的內容,并加中文注解。課堂講解只采用了10%左右的英語。
此外,為了幫助學生課前預習和課后復習,提前將教學大綱、教案、課件資料(包括大量的圖片、動畫)、閱讀材料及參考文獻發給學生,對學生的學習提供幫助,鼓勵學生自主學習。
(二)加強專業詞匯的學習
細胞生物學是生命科學的前沿學科,新名詞、新術語、新知識不斷涌現。雙語課堂教學效果在一定程度上依賴于學生對專業英語詞匯的積累和擴充。如果學生對專業詞匯量的掌握不夠多,勢必影響對專業知識的掌握。因此,在教學過程中,我們編寫了專業詞匯中英文對照表,讓學生課前自主學習,以便學生在課堂上能在掌握基本專業詞匯的基礎上,在較熟悉的英語環境中更好地理解專業課堂內容。經過我們的實踐,一般經過1 / 3的專業詞匯的積累,學生往往就能適應和接受雙語教學,跨越專業詞匯理解這一難關。與此同時,教師還在課堂上隨時將遇到的詞匯,通過構詞法進行簡單講解,降低學生對專業詞匯的陌生感,有利于學生理解和記憶。而且這樣的方式還能讓學生舉一反三,進而觸類旁通地掌握更多的詞匯。例如,前綴cyto表示“細胞”“細胞質”,skeleton學生知道是“骨骼”,那么cytoskeleton就是“細胞骨架”,而cytochemistry是“細胞化學”,cytoplasm是“細胞質”。
(三)充分利用網絡的資源
當今社會網絡高度發達,關于細胞生物學專業知識的網上資源也非常豐富,充分利用網絡資源對教師和學生有著極大的幫助。我們課程組的做法是教師提前進行網絡搜索,將與細胞生物學相關的國內外網站進行篩選、分類,收集到較適合我們教材內容的網站地址后,在第一節課時就介紹給學生,鼓勵學生利用課余時間自主學習。因很多資源都來自國外網站,所以學生自主學習時,除了可以提高利用網絡資源獲取相關知識的能力,還能提高專業英語水平。此外,課程組還充分利用本校國家級雙語教學示范課程《食品科學技術導論》的平臺(http:// / )。該平臺包含網絡字典、細胞生物學習題、游戲、動畫、在線學習、視頻等相關資源,方便學生學習,有助于開拓學生的思想維度,激發學生的求知欲和創造力。
(四)充分利用課堂進行英語互動教學
目前雙語教學要求學生具備一定的英語聽力能力,而聽力往往就是學生的弱項。教學中教師若不能設法提高學生的學習積極性及參與性,學生很可能就會因為教師過度的英語講授而不能較好地理解和掌握專業知識,進而失去學習的興趣。因此,在雙語教學過程中,適時的師生互動是必不可少的。本課程組在細胞生物學教學過程中總結的互動形式有多種,如教師英語提問,學生中文回答,這時的問題要以淺顯易答為主,提問的目的在于激發學生的興趣,調動學生參與性,使學生精力更加集中。對于較難的問題教師可以用英語自問自答,目的在于強調內容的重要性,吸引學生注意力;也可以針對某個知識點,讓學生展開課堂討論,教師最后分別以中、英文加以歸納、總結。
四、教學效果評價
(一)教師評價反饋
教師的評價有定性評價和定量評價。定性評價包括課前隨機檢查學生的預習筆記、課外材料的閱讀整理,了解學生的主動學習情況和學生上課表現及回答問題情況。定量評價包括筆試和平時考核,將兩次成績作為學生的最終成績進而做出評價。筆試采取閉卷方式,在試題中有40%的考題用英文描述,涉及概念解析、回答問題等內容,重在考查學生對基本知識的掌握及理解情況,以及對專業詞匯的理解和掌握情況。
(二)學生評反饋評價
學期結束時學生通過評教的方式對雙語教學方式給出客觀分數和主觀評價。客觀分數評教雙語教學法要高于傳統教學法(95.7 Vs 91.4)。學生主觀評價主要包括在雙語教學模式下自身的自主學習能力是否得到提升,學習的興趣是否提高,專業英語水平是否提高,是否喜歡這種教學模式,學業壓力是否增加等。
五、細胞生物學應用雙語教學模式存在的問題及解決方法探討
通過問卷調查、卷面考試等方式,可以看出細胞生物學雙語教學模式在實踐過程中也存在一定的問題。如教師需要轉變思想觀念,加強自身的英語學習,特別是因為需要花費比較多的時間和精力學習這種教學模式而更愿意采用傳統教學模式的教師,更需要轉變觀念。而缺乏自律性,不能自主預習專業英語詞匯和術語的學生,因不能適應雙語授課模式而更習慣于傳統授課模式。雙語教學在一定程度上加大了學生的課業負擔。此外,雙語教學模式并不適用于所有的教學內容,例如“細胞信號轉導”這部分內容比較抽象,學生即使采用母語學習也比較困難,因此這些內容就需要用傳統的教學模式來講授。有學生反映學習內容太多、太集中,知識消化不了,這些是我們在進一步改革時需要深入思考的。此外,在閉卷考試中,可將40%的英文部分試題分布在填空、選擇和名詞解釋等單項分值較少的題型上,避免英文問答題。
盡管雙語教學目前還處在起步階段,存在較多問題,實施也有一定困難,但隨著經驗的逐步積累、師資隊伍的不斷建設、學生英語水平的不斷提高,雙語教學必將實現質的飛躍,上升到新的水平。
[ 注 釋 ]
[1] 龍莉,李清,陳元曉,等.學生為本、循序漸進的細胞生物學雙語教學初探[J].中華醫學教育探索雜志,2011(11).
關鍵詞:數字化顯微網絡互動系統 醫學細胞生物學 實驗教學
中圖分類號:G6 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2017)02(c)-0153-02
醫學細胞生物學是醫學課堂中非常重要的一門課程,所以實驗教學的質量會直接影響教學效果,在醫學細胞生物學的實驗課堂中,主要用顯微鏡觀察細胞的結構,而顯微鏡也是引導學生走向微觀世界的重要途徑,有助于學生對理論知識的正確理解,對細胞微細結構的空間和平面有一定的立體概念,但是顯微鏡也有一定的弊端,如師生缺少交流和討論的方式受限,導致教學成果存在參差不齊,近年來,IT技術的不斷發展,顯微鏡和圖像處理技術以及數碼攝像相聯合,形成了一套新型的數字化顯微網絡互動系統,將其應用到課堂中,明顯地改變了以往抽象、單一的教學方法。
1 底只顯微網絡互動教學系統的概念
在顯微鏡上安裝數碼攝像設備組裝成圖像分析和顯微觀察一體式的顯微鏡系統,利用相關的網絡控制軟件把數碼顯微鏡與計算機聯合在一起,可以讓學生操作的顯微圖像隨時傳送到教師的屏幕上,教師可移動光標到具體的組織和細胞上,讓學生加深理解,更有利于其他課件的應用,有效地提高了師生之間的溝通和研究,具有非常好的擴展性和開放性。江漢大學文理學院的互動教學系統選取的是捷達數碼,在此系統上安裝了實驗教學軟件和專業形態分析軟件,這樣有利于教師對學生進行統一的網絡管理,提高效率,能生動形象地開展教學,也可讓學生自我獨立研究和學習[1],所以,數字化顯微網絡互動教學系統推動了醫學細胞生物學實驗教學的發展,滿足了課堂多樣性的需求。
2 數字化顯微網絡互動教學系統在醫學細胞生物學實驗教學中的優勢
2.1 傳統醫學細胞生物學實驗教學中的弊端
(1)缺乏實時監控、效率低。在傳統的實驗教學中過于注重理論知識,導致實驗技能和綜合能力嚴重匱乏,在教學中相關設備過于陳舊,導致很多驗證性的實驗教學無法操作,在課堂中時間有限,教師也只能對個別學生進行指導,不能及時地對全班學生進行輔導,所以,造成學生學習成果參差不齊,無法達到高效的實驗課效果。
(2) 同學與師生之間缺乏討論和溝通。在傳統的實驗教學中,因為時間和空間的限制,導致學生之間、師生之間的有效溝通非常少,學生只觀察和操作自己的實驗內容,老師回答學生提出的問題有限,在短時間內,學生無法得到老師的進一步指導。
(3)無法保存實驗中的圖像。因為不能隨時傳送和存儲實驗圖像,對于比較好的材料、圖像以及結果只能在本節課堂中展示,顯微鏡下的圖像無法保留住,不能再其他的時間和實驗中觀看和應用,達不到資源共享的效果。
2.2 數字化顯微網絡互動教學系統優勢
(1)實現了同學與師生之間討論和溝通,在數字化顯微互動實驗中通過主機可以清晰地觀察和控制學生端的數碼顯微鏡的情況,對于出現問題的圖像,老師可及時發現并解決,更可把顯微鏡下較為經典和特殊的圖像調整到大屏幕上[2],讓所有學生可以觀看,達到資源共享的目的,改善了傳統實驗教學中的不足,充分地調動了學生的積極性和主動性,降低了教師的勞動強度[3],有效地提高了工作效率。
(2)豐富了實驗教學中的內容,使其更具個性化。在教學中,老師和學生都可以對圖像進行靜態捕捉、動態錄像捕捉和自動定時捕捉,這樣有助于教師對實驗教學中的難點和重點進行詳細的講解和鞏固,學生可以把顯微圖像、實驗結果存儲,以便隨時查看,也可長期保存,提高了學生對實驗的認識和深刻理解,存儲和捕捉特殊的現象以及實驗結果,有利于課后師生之間研究和討論。數碼顯微互動和多媒體連接,把較為抽象的教學內容利用動態的畫面和聲音直接展示出事物的發展全過程,把抽象的理論合理地形象化,內容具體化[4]。動態的畫面、形象的展示,寓教于樂,讓學校在短時間內接受更多的信息,擴展知識面,掌握更多的信息量,提高了學習效率。
(3)全面評價學生,實施實驗考核。實驗考核是考驗學生能力和實驗教學質量的重要手段,考核內容主要是實驗報告和技能成績,通過數碼顯微互動,學生了解教師相關要求,對圖像或者圖片的特征結構做好文字說明、標記、標識,之后傳送給教師機,有助于教師進行批改和了解學生對實驗掌握情況,教師可在每次實驗教學中根據學生的使用操作能力和顯微圖像效果等進行評價。
3 教學效果和成績
(1)提高了學生的實踐能力和創新意識。實踐能力包含操作能力、觀察能力、思維能力、表達能力、創新能力和自學能力。在數碼顯微網絡互動教學中,主要倡導學生的好奇、分析、思考和觀察,在互動中發現并提出問題,敢于設想和假說。可以提高學生的觀察和邏輯能力,通過分析問題解決問題,提高了創新意識的培養,在數碼顯微互動教學中,有利于學生把理論知識和實踐能力相結合,靈活運用。
(2)促進了實驗教學的全面改革。數碼顯微網絡互動系統可以強化實驗教學的目標,培養知識面廣、素質高、能力強、基礎扎實,具有實踐能力和創新精神的新世紀醫學人才,有效地降低了學科意識和驗證性實驗,提高多科整合的綜合性實驗和相關設計性,建立該院新實驗教學體系,為學生提供了良好的實踐、創新平臺,在醫學細胞生物學的實驗教學中,應用數字化顯微網絡互動系統增加了實驗的效率,以前觀察細胞結構、功能和細胞器需要兩節課時才可完成,現在一節課時即可,把多余的時間用于細胞培養等其他的綜合實驗,讓學生了解和掌握更多的知識,實驗教學的全面改革得到了學生的認可,數碼顯微網絡互動系統可以讓不同專業學科的學生進行交互滲透[5],打造一個綜合性強、全能型的師資隊伍,為實驗教學改革發展奠定了扎實的基礎。
4 結語
綜上所述:數字化顯微網絡互動系統是把數碼顯微鏡、計算機系統以及網絡的優點相結合,為師生之間創造了良好的交流空間,把此系統應用到教學當中,將現代信息技術融入到科學心態的教學中,可以避免師生之間因為顯微圖像而產生的溝通障礙,可以讓師生之間進行直觀的交流和探討;另外,有助于教師對全體學生或者成績較差的個別學生進行輔導,提高學生的積極性,加深對理論知識的理解,鍛煉了學生的綜合能力,同時也為教師提供了豐富的教學手段,讓醫學細胞生物學實驗教學發生了革命性的變化。
參考文獻
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【關鍵詞】教學;細胞生物學;教學方法;多媒體技術
作為生物專業和生命科學的重要課程,細胞生物學一直都是相關領域的必修課程。將細胞生物學這門學科給教好,對于提高學生的專業素質、提升學生走向社會之后在職業生涯中的競爭力都是大有裨益的。然而鑒于細胞生物學這門課程本身的特征,即細胞生物學的研究對象是細胞,而細胞本身就是需要借助顯微鏡才可見的,因而也一直找不到能夠適應這門學科的傳統教學方法。隨著現代教育的逐漸發展,多媒體技術[1]也越來越被廣泛地應用于教學當中。利用多媒體技術進行細胞生物學的教學,可以使學生更加全方位地了解微觀世界的生物細胞,進而大大提高教學質量。
一、細胞生物學概述
所謂“細胞生物學”,是指是在分子水平、亞顯微水平和顯微水平這三個層次上,研究細胞的結構和功能,以及各種生命規律的一門學科。細胞生物學通過使用近代物理學與化學的科技成果以及分子生物學的概念、方法,基于細胞水平來對生命活動進行研究,細胞生物學所研究的核心問題就是遺傳及發育的問題。但是因為細胞生物學是對微觀世界的探究,因此若要對其進行研究,就必須運用到顯微鏡。
正是由于細胞生物學的上述特征,使得在用傳統方式進行細胞生物學的教學時,會出現很多的弊端;而在用多媒體技術進行細胞生物學教學時,則會顯現出很多的優勢。
二、傳統細胞生物學教學方法中存在的問題
傳統的教學方法就是書本加黑板,即老師在講臺上通過板書的形式,向坐在講臺下面的學生們傳授書本中的知識。而一直以來,這種傳統的教學方式也一直存在,并且在現今教學方式中仍然占據很重要的地位。這種傳統的教學方法固然能夠讓學生們理解書中的某些知識,但是它還是存在很多的弊端的,尤其是當這種傳統教學方式應用于像細胞生物學這種抽象的學科時,它所呈現的不足則更加明顯了:
(1)細胞生物學是一門很抽象的學科,僅僅通過老師的板書和口授是達不到很明顯的教學效果的,畢竟這門學科的研究對象是微觀的細胞,是人的肉眼所不能看見的東西。如果教學方式僅僅停留在傳統方式上,老師們只能通過口授或者是在黑板上以簡單地圖表來向學生們闡述細胞的結構,因此學生們是很難想象細胞的構造的,因而學生們不能夠對細胞的功能有更為深刻的理解,這對于學生對相關知識的吸收是很不利的,因而教學質量也不會很理想。
(2)在授課過程中,老師們可能需要向學生們講解細胞的具體構造,以便學生們對細胞各部分的功能會有一個詳細的了解。為了使講解能夠更加生動和具體,老師可能需要在黑板上畫出細胞結構的簡略圖,一方面由于黑板上所畫的圖都是二維的,沒有立體感;另一方面,老師們畫圖的水平畢竟有限,不可能在黑板上畫出比較清晰明了的細胞圖,因此傳統教學方式的教學效果不顯著。
(3)一節課的時間是有限的,如果老師花過多的時間在板書的書寫和畫圖上,就會浪費寶貴的上課時間,那么在原本就有限的時間內所能講述的知識就更加的少了。既然時間利用率不高,那么自然教學質量也不會很理想了。
綜上所述,若用傳統的教學方法對細胞生物學這門學科進行授課,教學質量是不會很好的。這個時候,多媒體教學就顯得有優勢多了。因此,需要通過利用多媒體技術來進行細胞生物學課程的講解。
三、利用多媒體技術進行教學的優點
科技的進步也推動了現代教育的發展,如今大部分學校都配備了多媒體教室,在多媒體教室老師可以通過多媒體技術向學生們授課。所謂多媒體教學方式,就是指將授課方式與計算機技術結合起來。通過多媒體技術,可以將原本抽象的知識形象化。在授課過程中,通過向同學們展示豐富多彩的、吸引眼球的圖片、音頻、視頻等,充分調動了學生們在上課時的感官,使得原本枯燥的、抽象的知識變得生動、具體,增加同學們上課的興趣,進而可以改善教學質量。
尤其是像細胞生物學這樣抽象的學科,所研究的對象又是人的肉眼不可見的細胞,傳統的教學方法不能夠形象地向學生們展示細胞的內部構造以及細胞的變化等。因而,通過多媒體技術進行細胞生物學的教學,是有很多優勢的:
(1)通過多媒體進行教學時,可向同學們展示相關的圖片、視頻和音頻,充分調動同學們的感官,增大同學們可獲取的信息量,讓同學們了解更多關于細胞結構的知識。例如老師若要向同學們展示細胞有絲分裂的整個過程,在傳統教學方法中,老師們可能需要在黑板上畫出細胞有絲分裂各個階段的圖,以便向同學們解釋各個階段細胞的變化,這樣做一方面浪費時間,另一方面如果老師在黑板上的圖由于失誤而畫錯了的話,還會誤導學生。但是利用多媒體課件,并用形象的圖片和適當的動畫設置加以輔助,就可以形象生動地向學生們展示細胞有絲分裂時的整個過程,這樣同學們對相關知識的記憶也會更加深刻。
(2)以前“填鴨式”的教學氣氛,即老師在講臺上講課,同學們在下面瘋狂地記筆記,使得教學質量很不理想。然而通過多媒體技術,使得教學方式不再呆板,相反,會使得課堂氣氛活躍,因而可以顯著的改善教學效果。
(3)俗話說,“興趣是最好的老師”。通過多媒體技術,將原本枯燥的細胞生物學這門科目變得生動和有趣,因而可以大大增加同學們對這門科目的興趣,提高同學們對這門科目的記憶。同學們的興趣提上去了,那么同學們學習這門科目的能力也就提上去了,教學質量也就會有相應的提升了。
(4)可以省去很多老師板書的時間,因而可以增加課堂的時間利用率,老師們也就可以有更多的時間去講解更多的知識了,同學們所學習的也就多了。
(5)在傳統的教學方式中,學生們在課堂上會由于忙于記筆記而沒有很在意老師所講的某些重要的知識點,這是得不償失的。但是在多媒體教學方式中,老師們的授課都是有相應的課件的,學生們大可在課堂上認真聽講,只是適當地做筆記,不要忽略老師所講的任何一個知識點,課后再向老師拷貝課件就可以了。
(5)在多媒體教學方式中,由于老師不再是在講臺上“瘋狂”地板書,學生們也不再是在下面“瘋狂”地做筆記,使得老師和同學們在課堂上有更多的時間進行互動和交流,學生們哪里沒有理解得透就可以當場提出來,老師當場進行解惑,對于改善教學質量也是大有裨益的。因而,利用多媒體技術進行教學,會使得整個課堂的互動性更強。
四、將多媒體技術應用于細胞生物學教學中的具體做法
前已所述,將多媒體技術應用于細胞生物學這門學科的教學中,是有很多的優勢的。那么如何將多媒體技術應用于細胞生物學的教學中呢?可從如下幾個方面來說明:
(1)老師們要精心的制作多媒體課件,課件就相當于傳統教學中的板書,老師是要根據課件進行課程的講解的,因而課件的質量將直接影響整節課的質量。課件并不是文字和圖片的簡單羅列,相反,課件應當是老師在對本節課進行備課時,對知識進行梳理后,想好了怎樣對知識進行編排有利于學生們的理解,再進行課件的制作。課件不宜做得太過花哨,否則會分散學生們在課堂上的注意力,反而不太好;但同時課件也不應該只是文字的堆積,否則這樣的課件也就只是傳統板書的電子版,也就達不到提高學生的學習積極性的目的了。因而課件制作,應當分清主次,并且有一定的邏輯。
(2)即使是利用多媒體進行授課,也要將多媒體技術與傳統教學方式相結合,才能達到更好的效果。雖然傳統的教學方式存在很多弊端和不足之處,但是卻不能對這種傳統教學方式進行全盤否認。例如在進行多媒體教學時,雖然通過圖片和視頻等會使同學們對知識的接受能力更強,但是有時候同學們還是會對某些知識點比較晦澀,這時候傳統的板書就應當充當一個輔助作用了。畢竟老師對每個知識點的理解程度都會比學生更為深刻,通過板書和老師在黑板上做進一步的演示,學生們對某些知識點的理解才會更加的深刻。
(3)教學內容應當及時地更新,以便能夠跟得上時代的步伐。由于學校的課本一般都是好幾年前就已經出版了的,因而書本上很多的知識點或是描述得不夠全面或是跟不上時代的步伐。尤其是像細胞生物學這樣的學科,更新的頻率是很快的。老師在進行備課時,應當將已經更新了的知識體現在所制作的課件中。在授課的過程中,就應當將這些書本中沒有的新知識向學生們講解。通過向學生們傳授相關領域的比較新的知識和比較前沿的研究,可以讓學生們掌握最新的知識,開闊學生們的眼界,打開學生們的思維,這對于學生們以后的職業生涯是有莫大的幫助的。
(4)國外對細胞生物學這一領域的研究是比國內做得要多的,所取得的成就也是優于我國的,因而在進行授課時,不應當僅僅局限于國內的研究成果,不能坐井觀天,相反,應當放眼全世界,積極地吸收國外先進的研究成果,那樣才會有進步。老師應當多看看國外的書籍,多了解國外對這門課程是如何講解的,向外國人多借鑒和學習,同時也要鼓勵學生們多看看國外的書籍。通過多媒體技術,利用圖片、視頻等,可以更好地向學生們展示國外相關領域的研究成果。
(5)在教學中要注意將多媒體教學和啟發式教學相結合。多媒體授課的顯著特征就是在授課過程中是需要用到課件的,而課件是可以設置各種動畫效果的。因此為了充分調動學生們在課堂上的積極性,可以通過對動畫效果做相應的設置而起到引導學生積極思考的效果。通過課件的啟發,可使得學生們積極進行思考,會讓教學效果事半功倍。
五、對于將多媒體技術應用于細胞生物學教學的展望
多媒體技術為現代教育的教學方式開辟了一條全新的道路,通過多媒體教學中所用到的形象的圖片、音頻及視頻等,可以使抽象知識具體化、枯燥的課堂生動化、靜態的學習動態化,因而可以使得教學質量有意想不到的提升。
前文已經詳細地說明了利用多媒體技術進行細胞生物學這門課程的教學的優勢以及具體做法,其實多媒體教學可以應用于任何一門課程的教學,只要能夠以適當方式使用多媒體技術,并輔助以傳統教學方法,就一定會取得更好的教學質量效果。
六、結論
細胞生物學是一門特殊的學科,它所研究的對象是人的肉眼所不能看見的細胞,這種特殊性也使得通過傳統的教學方式進行教學是不能取到很好的效果的。隨著科技的發展,現代教育也逐漸與計算機接軌,通過對媒體技術,可對該課程進行生動的講解,即化抽象為具體、化枯燥為生動,從而提高同學們對細胞生物學這一學科的興趣,進而可以提高教學質量。因而將多媒體應用于細胞生物學這門學科是有很多的益處的。
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1生物分析原理
將懸浮分散的單細胞懸液,經特異熒光染料染色后,放入樣品管,在氣體壓力的作用下,懸浮在樣品管中的單細胞懸液形成樣品流垂直進入流式細胞儀的流動室,沿流動室的軸心向下流動,流動室軸心至外壁的鞘液也向下流動,形成包繞細胞懸液的鞘液流,鞘液和樣品在噴嘴附近組成一個圓柱流束自噴嘴的圓形孔噴出,于水平方向的激光束垂直相交,相交點成為測量區。染色的細胞經激光照射后發出熒光,同時產生光散射。這些信號分別被呈90℃角方向放置的光電倍增管熒光檢測器和向前角放置的光電二級管散射光檢測器接收,經轉換器轉換或電子信號后,經模/數轉換輸入計算機,計算機通過相應的軟件儲存,計算,分析這些數字化信息,就可得到細胞的大小活性,核酸含量,酶和抗原的性質學物理和生化指標。
2細胞分選原理
在壓電晶體上加上頻率為30kH2的信號,使之產生同頻率的機械振動,流動室也就隨之振動,于是通過測量區的液柱斷裂成一連串均勻的液滴。由于各類細胞的特性信息在細胞形成或液滴以前在測量區已被測定,并儲存在計算機中,因此當某類細胞特性與要分選的細胞相同時,流式細胞儀就會在這類細胞形成液滴時給含有這類細胞的液滴充以標定的電荷,而不符合分選條件含細胞懸液滴及不含細胞的空白液滴不被充以特定電荷。帶有電荷的液滴向下落入偏轉板間的靜電場時,依所帶電荷的符號分別向左偏轉和向右偏轉。落入指定的搜集器內,不帶電的液滴不發生偏轉,垂直落入廢液槽中被排出,從而達到細胞分類,收集的目的。
3主要性能指標
熒光測量的靈敏度:流式細胞技術均可檢測到
分辨率:分辨率是衡量儀器測量精度的指標,通常用變異系數CV表示,流式細胞儀最佳狀態CV
流式細胞儀的分選速度為:3000個/s~6000個/s。大型儀器可達每秒幾萬個細胞。
4流式細胞技術的臨床應用與分析
流式細胞儀是今年來發展起來的現代細胞學分析技術中的常用儀器。它具備快速,準確量,化學特性。目前已廣泛應用于免疫學,細胞生物學,血液學,腫瘤學,病理學,遺傳學,臨床經驗學多領域。
4.1FCM在免疫學中的應用
流式細胞術是在細胞分析和分選的基礎上發展起來的一種新的細胞參數計量技術。它以其快速靈活和定量的特點,廣泛應用于免疫學理論研究和臨床實踐:有現代免疫技術基石之一之稱。尤其同單克隆抗體的結合應用,在淋巴細胞及其亞群分析,淋巴細胞功能分析,免疫分型,分選,腫瘤細胞的免疫檢測,機體免疫狀態的監測,免疫細胞系統發生及特性研究等方面都起著相對重要作用。
4.2在血液學中的應用
血液病多為腫瘤性,免疫性和遺傳性疾病,惡性血液病約占總數的一半以上,流式細胞儀(FCM)在血液病及淋巴瘤的發病機制,診斷治療和預后判斷學方面都具有重要價值。
白血病患者的異常細胞在分化過程中受外因,內因或突變等因素的影響曾克隆性異常增殖。白血病的免疫分型是選擇化療方案和判斷預后的重要依據。FCM結合單克隆抗體的應用對白血病經行免疫分型。可以提高白血病分型診斷的符合率。可為指導治療和判斷預防提供幫助。
4.3流式細胞技術在細胞生物學中的應用
流式細胞技術在細胞生物領域內的應用,是流式細胞儀在基礎研究中應用范圍最廣的領域。目前細胞生物學研究中,應用最頻繁也是最普通的是細胞周期分析,包括細胞周期個時期的百分比和細胞周期動力學參數的測定內容。在方法學上除一般的化學染色方法外還有抗溴脫氧脲嘧啶核苷單克隆抗體技術,對同一細胞的參數測定技術則導致了對細胞周期的一些新發現,典型的方法是吖啶橙雙染技術,這個技術不僅可以進行細胞周期分析,而且給細胞周期的研究帶來了一些新的概念。流式細胞測量術和分選術在染色體,,和精細胞的研究及遺傳學,分子遺傳學也都有用武之地。
4.4流式細胞術在腫瘤學中的應用
流式細胞儀在腫瘤學研究方面已成為重要手段之一。近年來引起腫瘤研究者的極大關注。對于制定近年來熒光細胞化學技術的發展以及熒光探針標記單克隆抗體為流式細胞技術研究各種腫瘤抗原,腫瘤蛋白,致癌基因開辟了新途徑,極大地提高了腫瘤研究水平,并為流式細胞技術在腫瘤學研究中開辟了更廣闊的應用前景。
4.5流式細胞技術在AIDS病檢測在的分析
流式細胞術用AIDS病免疫功能的檢測的重要手段,采用參數熒光標記計數可對T淋巴細胞及亞群經行分析并通過動態監測T細胞亞群可以對HIV感染者或AIDS發病都進行區別。僅為HIV攜帶者,病毒未復制時,其Th細胞下降不明顯。當發展為AIDS時Th細胞水平明顯下降,如Th1細胞<Th2細胞時,HIV在細胞間的傳播和感染更敏感,易發生AIDS。同時,當HIV陽性而無癥狀的患者,其Tc對Tc激活劑不反應者,其體內CD+4Th細胞水平下降迅速。條件致病微生物感染率也同時增加,對Tc激活劑反應敏感者,可維持CD+4Th細胞水平降低較慢或不降低,減少發生AIDS的幾率。
4.6流式細胞儀對自身免疫性疾病相關HLA抗原的分析
有些疾病的發病常與一些類型的HLA抗原檢出有關,在這些疾病中,某些HLA抗原檢出率比正常人群檢出率高,最典型疾病是強直性脊柱炎,其外用HLA-B27表達及表達程度與疾病的發生有很高的相關性,利用FCM可以進行HLA-B27/HLA-B7雙標記抗體檢測HLA-B27陽性細胞,同時又排除交叉反應。通58%~97%的強直性脊柱炎患者可檢出這種抗原,而正常人僅為2%~7%檢出這種抗原。FCM檢測HLA-B27快速,特異,敏感,為強直性脊柱炎的臨床診斷提供了有力幫助。
總之,流式細胞技術在血液學,腫瘤,細胞生物學和自身免疫性疾病臨床診斷治療中具有廣泛的應用價值。
1.實驗學時少。我院醫學生物學實驗課為12學時,內容多學時少,涵蓋細胞生物學和醫學遺傳學兩部分,所以只能選擇性地設置實驗課程,開展部分基礎型的驗證性實驗,并且對實驗內容進行壓縮合并,實驗操作過程中教學過程緊張,為了按時完成實驗課程,教師將實驗目的、原理、內容、步驟甚至預期結果告訴學生,因此也難以產生在未來開展深入科學研究的興致和能力的培養。部分實驗只能利用制備好的標本進行觀察,比如人類染色體標本的觀察和核型分析,學生不能自己制作標本而直接觀察制好的染色體標本,缺乏系統性和主觀能動性。
2.教學方法單一。實驗教學以講授和演示教學為主,授課前教師已經將實驗所需的儀器、試劑、材料等準備好,并且講清楚實驗的操作流程,細化步驟中容易出錯的地方,指出使用過程的注意事項,學生只需要按部就班操作,甚至預先知道實驗的結果,降低了主動探索的積極性,失去了獨立思考和解決問題的鍛煉機會,影響學生創造性思維的培養[2]。
3.考核方式缺乏科學性。實驗考核是實驗教學中的重要部分,是檢查教學效果、鞏固學生所學知識、改革教學方法的重要手段。在醫學生物學實驗考核中,重點以實驗報告的質量作為考核的對象,缺乏科學性,不注重實驗前預習思考、具體實驗過程中具體操作、學生實驗的態度、課堂表現等各方面考核,導致部分學生不認真動手操作實驗,不積極思考和提問,學生之間存在報告抄襲現象,為追求實驗報告的完美,忽略實驗操作,達不到鞏固理論,培養實驗能力和嚴謹作風的良好效果。
4.實驗內容落后。由于實驗室硬件條件和學時限制,使得醫學生物學實驗內容都是驗證性基礎實驗,缺少綜合性和設計性實驗。對于那些促進生物學發展的現代生物學技術更是無從談起,如細胞培養技術、細胞分離技術、熒光染色技術等,不利于學生實驗能力的培養和科研素質的塑造。
二、實驗教學改革的探討
1.優化實驗內容。在實驗室現有條件和學時少的情況下,在實驗課程內容的選擇上要精益求精,遵循有利于理論知識的鞏固與應用,有利于學生掌握基本的實驗方法和技能的原則,優化實驗內容。以培養學生實踐動手能力為核心,強化基本技能訓練為目的,為后續基礎實驗課和專業實驗課學習奠定良好基礎。在各專業實驗教學中我們保留了“光學顯微鏡的結構和使用方法”實驗,扎實實驗室基本技能。在以后的實驗課程中有條件地增加開放性、設計創新型實驗內容,以及與學科前沿聯系的技術性、綜合性實驗,如:細胞融合、細胞培養、三體綜合征的產前診斷等,使學生更好地理解生物學的理論知識及生命現象,同時還兼顧醫學生創新、探索精神的培養。
2.改進實驗方法。實驗具有很強的實踐性,實驗結果的好與壞與實驗方法、實驗操作、人為因素、實驗設備、實驗試劑等很多因素有關。其中好的實驗方法能提高實驗的成功率,更好地激發學生的探知欲望。教師在實踐過程中要積極鉆研探究,不斷進取,優化實驗方法,確定最佳的實驗條件。例如:“小白鼠腹腔巨噬細胞吞噬活動的觀察”實驗中,我們將實驗指導中的雞紅細胞更換成兔紅細胞,經過實踐操作,發現在處理過的小白鼠腹腔注射0.5%的兔紅細胞懸液的吞噬活動要比1%的兔紅細胞懸液強,學生看到的吞噬活動和過程更加明顯,與理論知識緊密聯系,通過改進實驗方法使學生更深入理解吞噬活動的意義。
3.教學方法多元化。采用多元化教學方法,豐富實驗教學,調動學生學習積極性,拓展學生的知識面。
(1)啟發式教學。在教學過程中根據教學任務和學習的客觀規律,從學生的實際出發,引導學生積極思考,調動學生的學習主動性和積極性。例如:在“人類性別鑒定”實驗教學中,提問學生人類的性別如何決定?男性和女性的性染色體的組成是怎樣的?女性的兩條X染色體如何保持和男性基因產物劑量一致?如何用細胞生物學方法進行性別鑒定以及性染色體畸變的鑒定?聯系理論課萊昂假說,引導學生理解實驗目的和原理,加深對X染色質的認識,調動學生的主動性和積極性,鼓勵學生運用理論知識進行積極思考。
(2)開放式實驗教學。為滿足學生對醫學生物學知識學習的需求,可以增設部分開放性實驗。學生可以利用課余時間到開放實驗室完成感興趣的實驗,既解決了學時少、內容多、實驗儀器材料不足等方面的問題,又為學生創造了獨立動手的機會,從而培養學生的科研創新能力,這是實驗室教學改革努力的方向。針對我院現有條件可以逐步采取開放實驗室教學,先采取將實驗內容革新,設計為必做和選做兩種類型。必做實驗要求學生在規定的時間內完成,而選作實驗的內容,可以根據學生的興趣、能力和專業特點來自己制定或者和教師討論后制定,并利用課余時間,到實驗室獨立或者小組合作來完成。
(3)問題導向法。問題導向法是“以問題為基礎,學生為中心、教師為指導的小組討論及自學的”的教學模式。教師預先將實驗內容涉及的問題告訴學生,學生根據問題預習、思考,發現更多的問題,然后根據相關問題去查閱書籍資料,互相討論。學生帶著問題做實驗,在操作中找答案[3]。在以后的在醫學生物學實驗教學中根據教學內容嘗試推行PBL教學方法,有助于增強實驗的目的性,提高學生的興趣和專注度。
4.完善實驗考核辦法。傳統的實驗考核主要包括實驗報告完成質量和到課率,缺乏對實驗技能和實驗理論的考核。為了學生實驗技能、動手操作和分析能力的提高,還需建立科學系統的考核方式。平時成績的考核,除了出勤和課堂紀律以外,還應加強課前預習、課堂提問、課后值日的考核,培養自主學習和探究的能力、嚴謹的學風和端正的實驗態度。實驗報告不能真實反應學生對實驗內容掌握和理解程度及動手操作能力。為了調動學生實驗動手操作的積極性,有必要對實驗技能和理論進行考核,系統科學地評價學生學習態度、對知識的掌握和實驗操作技能,培養良好的習慣,重視實驗操作的規范性,不斷提高操作技能,從整體上提高教學質量。
關鍵詞:普通生物學;教學方法;實踐改革
一、“普通生物學”教學中存在的問題
目前,我國許多開設“普通生物學”課程的高校,受到傳統教育觀念的影響,在授課過程中,主要依賴教師的講解,不斷地向學生輸送大量的理論知識,而學生在課堂上通常是聽眾,做聽課筆記,被動接收的狀態[1],很難有效地從課堂教學中掌握知識。而“普通生物學”與大自然中的生物息息相關,涉及生物的新陳代謝、生長發育、遺傳變異、長期的形態結構和功能的變化,等等[2],其中涉及的一些理論和空間結構通過文字的敘述,很難被學生充分理解和掌握,使得學生產生厭學的心理。另外,“普通生物學”是一門實踐性、直觀性強的課程,實驗課時的安排直接關系到學生的動手能力和科研意識,這對于保證教學質量有著至關重要的影響。
二、改革方法探索
(1)在快速發展的21世紀,生物學在工業、農業、醫學等領域都得到了大量的應用,因此,在“普通生物學”的教學過程中,要處理好基礎知識與實際應用的聯系,在教學過程中,既要講授生物學知識,奠定扎實理論基礎,又要適當地增加生物科學發展的最新成果和應用,增強學生對生命科學研究的認識,激發學生的創新思維,全面提高學生的綜合素質,造就更多的生物學高級人才。
(2)傳統課堂上,教師占據主導的地位,課程的內容安排較為單一陳舊,學生有很多的問題和想法得不到及時解決。在這種情況下,可以在教師對基礎知識進行講授的基礎上,讓學生自發地組成學習小組,針對感興趣的知識點,借助電視、圖書、網絡等搜集材料,給其他同學以書面形式或者多媒體方式進行專題演講,同時解答教師和其他小組成員提出的相關問題。通過這種方式,鍛煉了學生的自學能力、言語表達能力和多媒體課件制作能力,增進了同學之間互幫互助的感情,培養了學生團結協作的精神,同時也豐富了課堂文化。
(3)現代教育技術中,運用多種先進的設備和技術手段,如多媒體演示和顯微投影,通過圖片、影音等多種方式融合到一起,將知識點更加直觀、生動展現出來,比如動植物細胞以及細菌的形態觀察,從而刺激學生的多種感官,使學生更加牢固地掌握知識,激發學生的學習熱情。制作媒體課件的過程中,應該突出重點和難點,增加圖片、聲音以及動畫的使用,突出生物學的特色,讓學生深刻地理解并輕松地掌握知識。
(4)“普通生物學”是一門綜合性的課程,也是一門實驗性很強的學科,“普通生物學”的教學需要理論和實踐相結合,因此,實驗在“普通生物學”教學中發揮了重要的作用。在一些基本操作技能學習的基礎上,例如顯微鏡的使用方法、植物色素的提取、動植物的解剖方法等,可引導學生重視實驗現象的觀察、實驗數據的收集、實驗結果的分析。同時可以增加一些探究性、綜合性、設計性的實驗內容,讓學生在探究的過程中強化實驗思路和實驗技能,有助于培養學生的動手能力和科研創新意識。
學習“普通生物學”的主要任務是使學生掌握有關生物學基本概念和基本理論,使學生對分子和細胞的結構和功能,有機體的穩態、發育、遺傳、適應與進化等諸方面有一個全面的理解,為今后其他課程的學習奠定扎實的基礎。對于“普通生物學”教學方法和實踐的改革,在我校得到了一定程度的肯定,受到了廣大學生的普遍歡迎,然而教學探索永無止境,我們要全面提高學生綜合素質,為高等教育建設做一塊奠基石,為自然科學和社會科學匯聚更多的力量,為建設中國特色社會主義事業而奮斗。
參考文獻:
【關鍵詞】因襲;錯誤;影響;改進
醫學高職高專教材建設經過十余年的發展,有了長足的進步,但仍然存在令人擔憂的地方,特別是近年來新版的著作,依然有不少或大或小的錯誤(尚不包括印刷錯誤),不得不引起警惕。例如關于以人的身高為例講述多基因性狀的形成時,往往采用如下的敘述方式:
“設等位基因A與A',B與B',C與C'控制身高的變異,其中A、B、C可以使身高增加5cm;而A'、B'、C'可以使身高減少5cm。人平均身高為165cm,基因型是AA’BB’CC’;身高極高的為180 cm,基因型是AABBCC;身高極矮的為150 cm,基因型是A'A'B'B'C'C'。假如一個身高極高的個體(AABBCC)和一個身高極矮的個體(A'A'B'B'C'C')婚配,F1代都具有雜合基因型(AA'BB'CC'),從理論上都應為平均身高,然而,由于環境因素的影響,F1代個體間在身高上仍然會有一定的差異,這種差異完全是因為環境因素的結果。如果F1代的不同個體間進行婚配,F2代的大部分個體仍將具有中等身高,但是變異范圍更廣,將會出現一些極端類型的個體。”
“多基因遺傳性狀的變異在群體中的分布是連續的,有一個峰,即平均值。不同個體間的差異只是量的變異,因此又稱為數量性狀(quantitative character)。例如,人的身高、智能、血壓等,如果隨機調查任何一個群體的身高,則極矮和極高的個體只占少數,大部分個體接均身高,而且呈現由矮向高逐漸過渡,將此身高變異分布繪成曲線,這種變異呈正態分布(圖14-2)”。
(《細胞生物學和醫學遺傳學》. 第五版. 王洪波 張明亮主編. 人民衛生出版社,2014,170頁)
1.人的身高范圍應在130cm(排除侏儒癥)~230 cm(排除巨人癥)之間變動,方能符合人類身高的實際情況。
2.一個使身高降低的基因被一個使身高增高的基因替換后,身高應變動10cm,因為5-(-5)=10!
3.“多基因性狀是連續的”,身高不應該大幅度跳躍,事實上,在身高范圍內,任意身高都是客觀存在的,例如165、166、167cm……,只有這樣,才稱得上“多基因性狀是連續的”,而不是“形狀變異的分布呈正態分布”才算“多基因性狀連續”。
4.人類身高的控制基因大約有12對。
5.圖14-2反應的不是基因與性狀的關系,自然看不出性狀(身高)由矮向高逐漸過渡的關系。問題出在圖的橫坐標是身高,縱坐標是變異人員數!
“身高”是性狀,變異分布是人數,二者不能等同。
數量性狀應該這樣定義:多對等位基因決定一個性狀,每一對等位基因可有正向基因與逆向基因之分,性狀隨正向基因數量的增多而加強,所以稱為數量性狀。例如身高,正向基因越多,身材越高。以身高為例,模擬數學函數式可表示為:H=2kx+b,式中x是正向基因的數量;k為常數(每個正向基因的作用值),2k是由于每增加一個正向基因的同時必然減少一個逆向基因,k-(- k)=2k,作用效果是k的2倍;b為基本身高,等于全是逆向基因的個體即極矮的個體的身高。
假設人的身高由三對等位基因決定,身高與基因的關系如下圖。
從圖中看出,身高以10厘米的幅度跳躍,尚不能說明“連續”,看來,決定身高的基因遠大于3對,約有12對,身高方可“連續”。“假設人的身高由三對等位基因決定”,沒有任何實際意義。
從實際情況推斷,如果人類的身高在140厘米到220厘米的范圍內變動,則至少由12對等位基因控制!每個微效基因的作用只有1、2厘米而已!大部分編者不會應用二項式定理,只會列表、數數,得出3對等位基因有7種基因型。若舉10對等位基因,則可形成1024種雌配子和1024種雄配子,配子間自由組合,有上百萬種可能性,最終無法“數出”有多少種基因型!
若身高由12對等位基因控制,則形成雌、雄配子的幾率各為212=4000,根據自由組合規律,基因型總數約為16000000種,兩種極端變異類型的概率約為1/16000000,全世界兩種極端變異類型的人數約各為300人左右,比較接近實際。而12對等位基因可形成25類基因型,人類的身高若在140厘米到220厘米的范圍內變動的話,每一類基因型的人的身高將在3厘米左右的范圍內變動,即人的身高以厘米為單位測量時,恰好各個數值都可能出現,由低到高呈線性分布,說明“人的身高變化是連續的”,而不是“人數分布的頻數呈正態分布說明多基因性狀(身高)變異的分布是連續的” !
作者簡介:要學棣(1957-),男,甘肅省平涼市人,碩士,畢業于西北師范大學,現任甘肅醫學院副教授,研究方向為數量遺傳。
參考文獻:
[1]張忠壽.細胞生物學與醫學遺傳學[M]. 第3版.北京:人民衛生出版社,2007.
[2]黃健.醫學遺傳學基礎[M].第1版.西安:第四軍醫大學出版社,2006.