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生物类本科专业细胞生物学教学改革探索

2021.08.19

教育教学论坛

细胞生物学作为现代生命科学中的一门重要基础前沿和枢纽学科,其研究和教学内容主要分为细胞结构与功能、细胞重要生命活动两大不可分割的部分,与分子生物学相互渗透与交融,是现代生命科学发展迅速的学科之一[1]。目前,细胞生物学已经成为生命科学相关专业本科生,特别是生物科学、生物技术、生物工程等专业学生的核心必修课程。基于目前细胞生物学教学现状存在的问题,如何提出有效的改革措施、提高教学质量,是授课老师关注的重点。本文分析总结了细胞生物学教学现状,提出从精简教学内容、优化教学模式等方面探讨细胞生物学教学改革策略。

一、细胞生物学教学现状

教学内容多、细、杂。细胞生物学主要研究并揭示细胞的基本生命活动规律,包括细胞的结构与功能、细胞信号转导和细胞能量产生与转移三部分[2]。目前高校大多选用翟中和院士主编的高等教育出版社《细胞生物学》第四版,该教材共有17章内容。以细胞信号转导章节为例,涉及了细胞通讯、信号分子及受体、细胞内受体介导的信号转导、G蛋白偶联受体介导的信号转导等重点内容,学生普遍反映知识点太多并且细节很多,蛋白质分选与膜泡运输、细胞信号转导等章节内容容易混淆,是最不容易学习的课程之一。

教学方式传统。多媒体教学很早已应用于细胞生物学理论教学中,而传统的教学观念仍旧是以教师为主体,采用灌输式方法讲授,加上内容多,大多数学生不能时刻集中注意力,学生会以“考试”为中心,标记重点多为应对期末考试,对于具体含义不能完全理解。甚至有的学生上课不听讲,考试前突击背诵知识点,也能考出不错成绩,但是更不能掌握知识点了。在教师讲授过程中一些知识点不理解,便会导致后续章节的听课质量,慢慢形成恶性循环,最终对课程彻底失去兴趣。

课程学时有限,实验教学不足。细胞生物学理论知识内容较多,3248学时的课程讲授只能基本满足理论知识,不能满足实验教学的分配。而细胞生物学又是一门实验性较强的学科,许多理论知识的理解依赖于学生实际观察和动手操作。

二、细胞生物学教学改革措施

(一)合理精简教学内容。根据不同章节内容划分不同模块,从简单到复杂将不同模块有机结合起来,学生能够更好的理解并总结相关知识点。细胞生物学教材主要可以分为四大部分进行讲授:基本知识介绍、细胞的基本结构与功能、细胞重大生命活动、细胞的社会联系。基本知识部分包括细胞的统一性与多样性、细胞生物学研究方法,内容相对简单,可以与生活联系起来进行简单讲解;细胞的基本结构与功能则主要介绍细胞质膜、细胞骨架、细胞器及其功能;细胞重大生命活动包含了细胞增殖、细胞分化、细胞衰老与死亡等,与癌症、长生不老以及各种疾病密切相关,合理引入范例能够激发学生兴趣。

(二)优化教学模式。改变传统教学思维,通过优化教学方法激发学生学习主动性,使传统的以教师为主体教学模式向以学生为主体转变。主要可以通过生活化及范例式教学、互动性教学、实验操作与理论知识结合、改革考核形式等方面,吸引学生兴趣,转变学生传统学习定式。生活化及范例式教学。细胞生物学知识点琐碎,传统的图文结合幻灯片很难引起学生的注意力,久而久之失去学习兴趣[3]。课堂中引入生动的生活化范例,能够使相关知识点更加立体、生动的呈现在学生面前,使抽象的理论变得具体化,能够吸引并加深学生的理解和认知。例如在细胞衰老与死亡章节,可以从人类追求长生不老,无论是秦始皇、汉武帝为自己炼制不死仙药,还是西游记中各路妖魔鬼怪为了长生不老要吃唐僧肉,但是都以失败告终引入细胞衰老,长生不可能实现,衰老是不可逆的,人类终将衰老。衰老细胞膜流动性降低、韧性减小、致密体的生成,与大家熟悉的皱纹、老年斑密切相关。在细胞增殖调控与癌细胞章节,可以从“谈癌色变”、癌症死亡率等角度吸引学生注意,引发学生对癌细胞认识以真正了解癌症。可以从癌症发生的内因、外因等,举例生活中常见的致癌因素激发学生对癌症的重视。也可将疾病发生、干细胞、美容等社会热门话题贯穿在其他相关章节,通过生活化范例的引入和穿插,能够吸引学生注意力,引发学生好奇心,进而激发学习主动性。互动性教学。增加教学过程中的互动性,让学生成为课堂主体。大学生上课玩手机、开小差已经成为一种普遍现象,如何增加课程趣味性,增强吸引力是老师们要探讨的问题。高效的课堂互动能够使学生参与到课堂中,运用课堂提问、小组讨论、翻转课堂等方式有针对性的进行课堂互动,有助于提升学习效果[4]。除参考教材外,引导学生查阅研究热点文献,能够培养学生独立思考、关注时事以及创新能力。例如许多诺贝尔生理或医学奖与细胞生物学息息相关,可以鼓励学生整理历年细胞生物学领域的诺贝尔生理或医学奖,并查阅与之相关的文献,结合细胞生物学已有的理论知识,总结获奖经历,培养学生的兴趣,能够让学生加深对于生物学专业的认识以及自己今后的发展方向。实验操作与理论知识结合。细胞生物学研究方法在细胞发现、信号传递及细胞重大生命活动的研究中发挥重要功能,通过实验操作能够帮助学生对于理论知识的理解,提高动手操作能力可以增强学生创新性思维。掌握细胞生物学研究方法不仅能够帮助学生学好课程,并且在今后的学习和科研工作中起到重要作用。目前细胞生物学开展的实验教学大多是验证观察性实验,例如通过显微镜观察并测量不同细胞的大小、观察细胞的通透性,用血球计数板计算细胞数目等。在细胞生物学实验教学中,可通过增加设计性实验提高学生的自主思考能力,比如用MTT法绘制生长曲线,比较癌细胞与正常细胞增殖能力等。此外,细胞生物学课程的开设一般在大二下学期或者大三上学期,在做好课程实验的同时,应该鼓励学生提前进入实验室参与教师科研项目,申请并参加大学生创新创业、挑战杯等课题,为本科实习做准备的同时,也可以培养学生独立思考、解决问题能力[5]改革考核形式。目前细胞生物学考核主要包括期末考试和平时成绩两部分,期末考试一般占70%,平时成绩主要由考勤、期中考试等构成。从考核方式可以看出期末考试占很大比例,导致一些学生平时不认真上课,考试前背诵其他同学整理的笔记可以得高分。所以在考核中应当注重过程比重,降低期末考试占比至40%左右,重点考核学生的实验操作能力以及平时的学习积极主动性,平时学习过程可以通过上课话题讨论、文献阅读等方面进行考核,从而避免学生上课不认真、临时抱佛脚的心理。

三、结语

细胞生物学是生物学相关专业学生的学科基础课,掌握好细胞生物学相关知识能为后续其他专业课的学习奠定基础。从教学实践中不断优化教学内容,根据不同章节需要进行范例式、互动性教学,加强实验教学内容和质量,能够激发学生兴趣、培养学生创新性思维,为国家培养更多优秀的专业型人才。