細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐思考

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［摘要］細(xì)胞生物學(xué)是生物學(xué)至關(guān)重要的一門基礎(chǔ)學(xué)科，也是一門實(shí)驗(yàn)性學(xué)科。為了進(jìn)一步提高細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果，達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目的，結(jié)合自己多年來的教學(xué)實(shí)踐和探索，從課程內(nèi)容的優(yōu)化、教學(xué)方式方法的開放性、考核考評方法的改進(jìn)等方面談?wù)勎覀兊囊恍┳龇ê腕w會(huì)，以期對細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有一定的借鑒和指導(dǎo)作用。

［關(guān)鍵詞］細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)方法；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)改革

細(xì)胞生物學(xué)是生物學(xué)至關(guān)重要的一門基礎(chǔ)學(xué)科，發(fā)展也是日新月異，同時(shí)也是一門實(shí)驗(yàn)性學(xué)科。理論教學(xué)可使學(xué)生掌握課程的基礎(chǔ)知識、學(xué)科框架以及學(xué)科前沿，而實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)能使學(xué)生鞏固所學(xué)理論知識，掌握該學(xué)科基本實(shí)驗(yàn)技能和研究方法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的思維和意識，提高學(xué)生的綜合科研素質(zhì)。細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅是理論課程的補(bǔ)充，也是整個(gè)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系重要的一門課程。[1][2]隨著細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法的快速發(fā)展、教學(xué)條件的改善以及學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)的調(diào)整，目前細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中逐漸出現(xiàn)了一些不足與缺陷。例如，課程內(nèi)容較陳舊，不能與時(shí)俱進(jìn)；教學(xué)方法單一，課堂氣氛沉悶；學(xué)生缺乏積極主動(dòng)性，教學(xué)效果欠佳等。如何豐富和更新細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高教學(xué)效果，達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目的，已成為擺在教師面前亟待解決的問題。

一、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容廣泛，基本實(shí)驗(yàn)包括細(xì)胞器結(jié)構(gòu)觀察、細(xì)胞及亞細(xì)胞組分離心分離技術(shù)、細(xì)胞常規(guī)制片技術(shù)、細(xì)胞染色體標(biāo)本的制備及觀察等，有些較綜合性的實(shí)驗(yàn)涉及的實(shí)驗(yàn)技能較多，時(shí)間較長，如動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)等。基本實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間較短，在課程設(shè)置時(shí)可將一些同類的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目合并，合理安排時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)效率。細(xì)胞器的觀察可歸為一個(gè)實(shí)驗(yàn)，細(xì)胞核的分離與葉綠體的分離合并起來，有絲分裂和減數(shù)分裂染色體形態(tài)觀察和分析合并等。通過這些措施，可以在有限的時(shí)間里做更多的實(shí)驗(yàn)，提高了效率，節(jié)約了時(shí)間。這些基本實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是強(qiáng)化細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)基本技能，掌握基本實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)。[2]為了強(qiáng)化學(xué)生的基本操作能力，啟迪創(chuàng)新意識，培養(yǎng)綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)技術(shù)分析和解決問題的科研能力，應(yīng)合理開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)，將單一驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目整合為系統(tǒng)化的綜合性實(shí)驗(yàn)。比如動(dòng)物細(xì)胞的原代培養(yǎng)及保存與復(fù)蘇這個(gè)實(shí)驗(yàn)，包含了原代培養(yǎng)、細(xì)胞計(jì)數(shù)及觀察、細(xì)胞的保存與復(fù)蘇等小的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

二、現(xiàn)代化手段輔助教學(xué)

多媒體教學(xué)直觀生動(dòng)，有利于學(xué)生對知識的理解和掌握，激發(fā)學(xué)生的興趣，提高教學(xué)效果。在實(shí)驗(yàn)課中，可播放一些自己錄制或購買的實(shí)驗(yàn)教學(xué)錄像，讓學(xué)生更直觀、更清楚地看到整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程。例如在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，先播放動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的視頻錄像，讓學(xué)生了解前期準(zhǔn)備的細(xì)節(jié)，了解動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程和注意點(diǎn)，這樣可有效地提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)的成功率，彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足。另外，隨著細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的快速發(fā)展，一些重要而當(dāng)前不能實(shí)際操作的實(shí)驗(yàn)，在課堂上可以讓學(xué)生觀看教學(xué)錄像或網(wǎng)絡(luò)視頻資料，使學(xué)生了解其結(jié)構(gòu)和用途。如流式細(xì)胞儀的使用。通過帶有顯微成像系統(tǒng)的顯微鏡，將好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果拍攝下來，可以對圖像進(jìn)行進(jìn)一步的分析和長期保存，展示給學(xué)生，使學(xué)生有一個(gè)清晰、直觀的認(rèn)識，老師講課的時(shí)候也更加具有針對性，內(nèi)容更具體、生動(dòng)。例如在植物細(xì)胞有絲分裂和減數(shù)分裂染色體形態(tài)分析實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生常對典型分裂時(shí)期的圖像把握不好，那么就可以拍攝該種生物各個(gè)分裂時(shí)期的圖像，有針對性的講解，學(xué)生更容易理解，也有了判斷依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，提高了效率。

三、逐步實(shí)施開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高學(xué)生主動(dòng)性

目前細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多是驗(yàn)證性，學(xué)生對這種被動(dòng)的、按部就班的教學(xué)方法積極性不高，難以激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，效果也不理想。很多專家教授提出要打破細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)這種傳統(tǒng)教學(xué)模式，實(shí)施開放性教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生科研思維能力。開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果毋庸置疑，但在我們的實(shí)踐中以及調(diào)研其他院校后發(fā)現(xiàn)，開放性實(shí)驗(yàn)普遍存在教學(xué)時(shí)間有限、實(shí)驗(yàn)老師工作量巨大及需要較多實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)等現(xiàn)實(shí)問題。另外，學(xué)生知識水平有限，難以把握實(shí)驗(yàn)難度，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不夠合理，往往難以獲得理想的結(jié)果，有時(shí)會(huì)打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。開放性實(shí)驗(yàn)室的安全性和實(shí)驗(yàn)室日常管理等問題也是不易解決的問題。我們在實(shí)踐中采用多層次、靈活的辦法，適當(dāng)增加一些經(jīng)費(fèi)和人力投入開放式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生自己準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)所用材料進(jìn)行選擇，對同一實(shí)驗(yàn)采用不同實(shí)驗(yàn)方法等不同程度的、有限的開放，達(dá)到學(xué)生積極參與的效果。

（一）實(shí)驗(yàn)材料自主選擇。實(shí)驗(yàn)課中經(jīng)常是一個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都采用同一種實(shí)驗(yàn)材料，常出現(xiàn)個(gè)別同學(xué)實(shí)驗(yàn)積極性不高，參考別人實(shí)驗(yàn)結(jié)果的惰性行為。有些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，老師可以很方便的準(zhǔn)備多種實(shí)驗(yàn)材料，學(xué)生可根據(jù)興趣選取不同材料。這樣學(xué)生會(huì)相互間進(jìn)行比較，思考由于材料不同引起的實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果有哪些不同，有利于提高學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)科學(xué)思維能力，豐富基礎(chǔ)知識。例如，在植物細(xì)胞有絲分裂染色體形態(tài)分析試驗(yàn)中準(zhǔn)備洋蔥根尖和蠶豆根尖，學(xué)生選取其中一種材料進(jìn)行染色體形態(tài)觀察和分析，又如在石蠟切片制作過程中，可選用植物或動(dòng)物材料。[3]這樣學(xué)生就會(huì)比較兩種材料有什么不同，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異在哪里，為什么有這樣的結(jié)果。這樣帶著問題做實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中尋找答案，就會(huì)調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)效果。

（二）靈活采用實(shí)驗(yàn)方法。在實(shí)驗(yàn)方法上同樣可實(shí)行開放式教學(xué)，如細(xì)胞活性測定的實(shí)驗(yàn)中，染料排斥法、雙色熒光檢測法和N11檢測法都可以檢測細(xì)胞的死活，而三者的原理和所需的實(shí)驗(yàn)儀器試劑都是不同的。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中可以讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇其中的任意一種或多種方法，只有當(dāng)學(xué)生明確了實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法后，才可根據(jù)已確定的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行儀器試劑的選擇。經(jīng)過這樣的自主選擇后，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法都有了很好的掌握。在每一個(gè)試驗(yàn)中，始終貫徹科學(xué)的思維方法和實(shí)驗(yàn)方法，對于實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)中給出的具體的操作可做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整或改變。如在植物細(xì)胞骨架的光學(xué)顯微鏡觀察這一實(shí)驗(yàn)中，細(xì)胞骨架制片效果的好壞與TritonX－100的濃度和處理時(shí)間密切相關(guān)。在上課時(shí)，講清楚在這一實(shí)驗(yàn)中的TritonX－100作用和原理，可以讓學(xué)生分組后改變TritonX－100的濃度和作用時(shí)間，其余步驟不變，然后比較實(shí)驗(yàn)效果，確定最佳條件。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅掌握了細(xì)胞骨架的制片技術(shù)，而且能透徹理解TritonX－100的作用原理，也使學(xué)生認(rèn)識到不能教條式照搬已有知識，培養(yǎng)其科學(xué)的思維和方法。

（三）逐步開放實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。依據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)條件，從驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)逐漸開展不同程度的開放性實(shí)驗(yàn)。首先，可以讓有興趣的學(xué)生共同參與實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備工作，在實(shí)驗(yàn)員準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，提前通知學(xué)生，在老師指導(dǎo)下學(xué)生自己準(zhǔn)備材料，如提供給學(xué)生洋蔥、蠶豆，自己培育根尖，配置實(shí)驗(yàn)所需的溶劑等。在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)試驗(yàn)中，讓學(xué)生和老師一起洗培養(yǎng)瓶，滅菌，配置培養(yǎng)基等，從而提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，理解實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作的繁瑣，培養(yǎng)吃苦耐勞的品質(zhì)。其次，可開放局部實(shí)驗(yàn)方案確定環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神。最后，設(shè)置開放實(shí)驗(yàn)，可讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。老師提供多個(gè)可行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，將學(xué)生分成幾個(gè)小組，以小組的形式完成實(shí)驗(yàn)。這就要求學(xué)生主動(dòng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過師生之間的討論后，制訂出可行的實(shí)驗(yàn)方案并予以實(shí)施，這非常有利于引導(dǎo)學(xué)生積極思考，激發(fā)學(xué)生探索欲望。

（四）課堂教學(xué)與課外科研工作相結(jié)合。二年級以上的本科生絕大多數(shù)都進(jìn)入了不同老師的科研實(shí)驗(yàn)室，而科研實(shí)驗(yàn)室的開放可讓部分感興趣的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)老師和科研實(shí)驗(yàn)室共同指導(dǎo)下自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生根據(jù)科研實(shí)驗(yàn)室條件和老師研究方向，查閱文獻(xiàn)，提出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，老師根據(jù)學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，對選題和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)做出篩選，確定后在科研實(shí)驗(yàn)室完成這部分工作，最后做一次實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告，計(jì)入平時(shí)成績。

四、完善成績綜合評定體系

根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)，應(yīng)對實(shí)驗(yàn)課全程跟蹤評定，包括出勤情況，課堂紀(jì)律，規(guī)范操作，實(shí)驗(yàn)態(tài)度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)報(bào)告，勞動(dòng)紀(jì)律，責(zé)任心等多方位對學(xué)生做出綜合評定。[4]可分為三個(gè)方面：平時(shí)成績，包括出勤率和課堂實(shí)驗(yàn)態(tài)度，操作規(guī)范情況等，培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)作風(fēng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)操作能反映學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)與動(dòng)手操作能力，主要通過考察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)得到，對于一些操作性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)課可當(dāng)場記錄成績并計(jì)入最后的綜合考評中；實(shí)驗(yàn)報(bào)告，根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告來評定成績，綜合性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以改成論文的格式，這就要求學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理、步驟、結(jié)果以及數(shù)據(jù)等做出總結(jié)，以提高總結(jié)能力。這樣，才能達(dá)到使學(xué)生加深理解細(xì)胞生物學(xué)基本理論知識，鍛煉學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，提高實(shí)驗(yàn)操作技能，培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新意識和綜合素質(zhì)的目的。

［注釋］

［1］陳媛媛，陳付學(xué)，華子儀，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剑跩］．教育教學(xué)論壇，2012（40）：60－61．

［2］李小燕，劉江東，鄭凌，等．深化細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革培養(yǎng)創(chuàng)新型人才［J］．實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011（4）：116－119，142．

［3］毛曉霞，黃敏毅，鄭愛芳．提高《細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)效果的建議［J］．安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)（下半月刊），2012（24）：164，183．

［4］王穎，何成明，胡仁建．細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新性教學(xué)改革初探［J］．實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2013（6）：90－92．

作者：周景明 劉紅濤 祁艷華 臧新 單位：鄭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院