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细胞生物学实验的教学改革与实践

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  摘要:作为医学院校生物工程、药学、基础医学和临床医学的骨干课程,细胞生物学实验课程的开展对学生掌握研究细胞的基本方法和技能、培养学生科研能力具有重要意义。本教研组从教学内容、教学模式和考核制度三个方面对细胞生物学实验教学进行了改革,以期提高实验教学质量、调动学生的积极性、培养学生独立思考、综合运用知识和科研创新的能力,为开展后续的科研项目和毕业论文设计奠定基础。
  关键词:细胞生物学;实验教学;教学改革与实践;科研与教学相结合
  中图分类号:G642.0     文献标志码:A     文章編号:1674-9324(2019)18-0275-02
   细胞是有机体结构与生命活动的基本单位。细胞生物学是以细胞为研究对象,从显微水平、亚显微水平和分子水平三个层次,以动态的观点研究细胞的结构、功能及各种生命活动规律的一门综合性科学学科,是现代生命科学的四大支柱之一[1]。同时,细胞生物学是一门以实验为基础的学科,细胞生物学实验课作为医学院校生物工程、药学、基础医学和临床医学的骨干课程,该课程的开展一方面能够帮助学生更好地理解细胞生物学理论,对学生掌握研究细胞的基本方法和实验技能、培养学生科研能力具有重要意义;另一方面也对培养优秀的生物学、药学、基础医学和临床医学人才至关重要,能够为其顺利进入毕业论文设计以及从事相关的工作奠定良好的理论和技术基础[2-4]。因此,如何在细胞生物学实验教学中激发学生的兴趣、调动学生的积极性,培养学生独立思考、综合运用知识和科研创新的能力,值得我们深入思考,对细胞生物学实验教学的改革势在必行。针对我校在细胞生物学实验教学存在的问题,同时为了激发不同专业学生学习细胞生物学兴趣,本教研组从教学内容、教学模式和考核制度三个方面对细胞生物学实验教学进行了一些改革与探索,在此与大家探讨。
  一、我校在细胞生物学实验教学存在的问题
  目前我校细胞生物学实验主要包括细胞系和原代细胞的培养、传代、冻存与复苏、细胞计数与活力测定以及平板克隆形成实验。首先,该实验教学内容陈旧没有及时更新,与理论教学内容联系较少,缺乏当代常用的技术手段和知识的综合性运用,不能很好地培养和提升学生的实验操作能力。其次,授课形式死板单一,通常的模式是教师在实验课之前准备好实验材料和仪器,讲授实验原理、目的和步骤,学生根据教师的讲解和给定的步骤进行实验操作,并在课后完成相关的实验报告,且实验报告基本千篇一律,考核方式单一,不能很好体现出学生对知识的掌握程度,也难以激发学生的积极性和创新热情[5]。第三,实验内容以验证性实验为主,小实验相互独立,缺少综合设计性实验,与科研联系较少,学生实验积极性不高,直接降低了教学效果[6,7]。
  二、细胞生物学教学改革与创新
  1.优化实验教学内容,创建系统的细胞生物学综合性实验,增加开放性实验环节。在医学院校,科研一直是一项重要的工作,将科研理念、科研方法以及本领域产生的新的突破性研究成果引入细胞生物学实验教学,是目前关于教改探索的一条新思路[8,9]。考虑到课时有限,以及由于学生来源的专业不同(涉及生物学、药学、基础医学和临床医学等)导致的学生基础知识和兴趣存在差异,因此我们本着“不放弃教材,但不局限于教材”的原则,首先对实验教学内容进行了重新编写和完善优化,将原有的内容单一、相对独立的验证性小实验,整合成两个系统的细胞生物学综合性实验:一是MTT实验测定药物A对乳腺癌细胞的细胞毒性情况(包括贴壁细胞的复苏、传代与冻存;细胞计数、种板与加药;细胞毒性的测定——MTT实验);二是乳鼠原代心肌细胞的分离、培养和观察。课程总共分为8次实验课+1次实验总结课(4学时/次)。同时我们还增加一个开放性实验环节,让学生根据其专业特点、兴趣和课题需要自己查阅中英文文献等资料,提出并设计相关细胞生物学实验,教改项目组老师提供必要的条件和指导,让学生充分发挥主观能动性,提高查阅资料、筛选、阅读和初步的实验设计能力和分析处理实验数据的能力,为创新能力的培养提供充裕的时间和空间。
  2.改革实验教学模式,引入网络教学平台和多媒体教学辅助手段,激发学生学习兴趣。在实验课程中,引入图文并茂的多媒体课件以及生动形象的Flash动画,使学生能更好地理解和掌握所讲授的实验原理和步骤,尤其是一些学生初次接触的实验内容,例如培养基配制、细胞传代培养、台盼蓝染色、细胞冻存与复苏、细胞毒性测定、原代细胞分离和培养等。同时,在实验过程中可以带领学生拍摄制作相关的实验教学视频,包括实验步骤和实验结果等,鼓励学生参与到实验准备和实验课程中,并将相关视频传到网络教学平台——超星雅尔上,供学生随时观看学习、互相讨论和提建议,网络教学平台将有限的实验教学课时极大地延伸,开拓了他们的思想维度,激发学生的兴趣和创新意识[7]。
  3.完善实验考核体系,锻炼学生综合运用知识和科研创新的能力。考核方式不再是单一的实验报告,而是从课前准备、课中实验结果记录和分析,以及课后作业完成情况知识三个方面考核学生的综合能力和素质。考核分为平时成绩和答辩成绩两部分,其中平时成绩占40%,主要对学生的实验准备、实验态度、实验方案的设计、动手能力、视频制作、实验结果和数据进行评价;答辩成绩占60%,要求学生按照科研论文的形式和规范撰写一篇实验报告小论文,内容包括实验原理、实验结果,对实验结果进行合理的分析并得出结论,对实验中遇到的难点、疑点进行归纳、整理、分析和总结,并在第9次实验室课时以论文答辩PPT的形式呈现相关内容,进行答辩考核。同时,开展学生对老师的评课调查,让学生对老师的教学方法以及教学内容等各个方面进行积极反馈并提供相关建议,帮助老师们提升实验教学水平和能力。
  由本教改项目的5个老师担任评委,要求学生从查阅相关资料开始,列出实验结果,对实验结果进行合理的分析,并得出结论,对实验中遇到的难点、疑点进行归纳、整理、分析和总结,写出小型研究论文并制作PPT参与答辩。   三、结语
  本文分析了本校细胞生物学实验课教学的现状,通过对实验课程内容的整合优化,创建了以科研为导向的细胞生物学综合性实验。改革后的细胞生物学实验课程在使学生掌握基本的细胞生物学操作技术的同时,让学生对课程产生兴趣,充分发挥主观能动性,进而培养学生的创新思维及科研能力,为开展后续的科研项目和毕业论文设计奠定基础。另外,通过解决和应對实验教学中出现的新问题,可以提高任课教师的整体素质,同时促进细胞生物学实验室的建设和完善。
  参考文献:
  [1]王金发.细胞生物学 第一版[M].北京:科学出版社,2003.
  [2]杨抚华.医学细胞生物学 第六版[M].北京:科学出版社,2011.
  [3]张明龙,陈萍,刘丹,等.医学细胞生物学实验教学中多元化教学方法的研究[J].中国继续医学教育,2015,7(24):10-11.
  [4]侯辉.细胞工程实验教学改革探索[J].中国校外教育,2017,(07):125-126.
  [5]吴迪,王莲哲.细胞工程实验教学改革探索与实践[J].时代教育,2012,(21):178.
  [6]董静,郑立红.医学细胞生物学实验课教学现状与改革策略[J].中国教育技术装备,2015,(13):7-8.
  [7]胡鑫,高梅,李绍军,陈坤明,梅莉.细胞生物学实验教学改革探索[J].中国细胞生物学学报,2013,35(1):110-114.
  [8]李绍军,陈坤明,江元清,等.关于现代细胞生物学专题课程建设的探索[J].中国细胞生物学学报,2012,34(2):190-194.
  [9]孙铮,孙媛,王茜,等.探索细胞生物学综合性实验课促进科研与教学的紧密结合[J].中国细胞生物学学报,2016,38(6):715-720.
  Abstract:Cell biology experiment course,a major course of bioengineering,pharmacy,basic and clinical medicine in the medical colleges,possesses the great significance for students to master the basic methods and skills and to cultivate students' scientific research ability.We improved the quality of cell biology experimental teaching on the following three aspects:course contents,teaching system and examination methods.The aim is to improve the quality of experiment teaching,arouse the enthusiasm of students,and cultivate their independent thinking,comprehensive use of knowledge and the ability of scientific research innovation,then lay the foundation for the following scientific research projects and graduation thesis design.
  Key words:cell biology;experiment teaching;teaching reform and practice;scientific research and teaching
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