楊利艷　王祎玲　馬娜

[摘 要] 細(xì)胞生物學(xué)是生命科學(xué)中最重要的基礎(chǔ)學(xué)科之一。本文從研究性教學(xué)模式的角度對細(xì)胞生物學(xué)理論教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)化改革提出了幾點(diǎn)思考，以期為提高細(xì)胞生物學(xué)的教學(xué)質(zhì)量提供思路。教學(xué)改革實(shí)踐初步證明，研究性教學(xué)模式從根本上發(fā)展了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、發(fā)展學(xué)生的科研思維能力提供了條件，為滿足社會發(fā)展對創(chuàng)新型人才的需求提供了一條有效途徑。

[關(guān)鍵詞] 細(xì)胞生物學(xué)；研究性教學(xué)；探索與實(shí)踐

[中圖分類號] G424.1 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1005-4634（2013）06-0065-03

0 引言

21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)，細(xì)胞生物學(xué)是生命科學(xué)的重要基礎(chǔ)學(xué)科，具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)驗(yàn)性[1]，同時(shí)也是近年來發(fā)展迅速的前沿學(xué)科。綜觀2012、2013年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎不難看出，這些對生命科學(xué)有重大推動作用的杰出成就都是細(xì)胞生物學(xué)研究的領(lǐng)域。因此，深入探究細(xì)胞這個(gè)生命活動基本單位對于理解生命活動的基本規(guī)律、探究生命科學(xué)領(lǐng)域的基本問題、解決醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重大問題有重要的意義。但在傳統(tǒng)的教學(xué)中，往往采用“灌輸”式教學(xué)，使學(xué)生處于非常被動的地位，這種接受型的教學(xué)方式忽視了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主探究能力的培養(yǎng)，抑制了學(xué)生的研究興趣與創(chuàng)造性，與21世紀(jì)日益加劇的國際競爭對創(chuàng)新人才的強(qiáng)烈需求形成尖銳矛盾。因此，發(fā)展新的教學(xué)模式迫在眉睫。研究性教學(xué)模式要求教學(xué)過程中要充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)作用，學(xué)生在教師指導(dǎo)下，通過以“自主、合作、探究”為特征的學(xué)習(xí)方式較好達(dá)到課程教學(xué)目標(biāo)。本文從研究性教學(xué)模式的角度對細(xì)胞生物學(xué)理論教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)化改革提出了幾點(diǎn)思考。

1 在理論教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的研究性思維

1.1 調(diào)整和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

《細(xì)胞生物學(xué)》是高等院校生物學(xué)各專業(yè)開設(shè)的一門必修課，其內(nèi)容迎合了不同層次學(xué)習(xí)者和研究者的需求。要在理論教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的研究性思維，則不能拘泥于教材的內(nèi)容及其編排，需要調(diào)整和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生形成研究性思維習(xí)慣做好鋪墊?；诖?，可以根據(jù)理論知識的難易程度、學(xué)生的知識儲備和接受新知的能力、《細(xì)胞生物學(xué)》課程教學(xué)大綱、學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀等對課程內(nèi)容做適當(dāng)?shù)膭h減、增添和整合，調(diào)整和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。

1）刪減。刪減學(xué)生已經(jīng)耳熟能詳?shù)膬?nèi)容。學(xué)生在長期的知識儲備和經(jīng)驗(yàn)積累過程中已經(jīng)習(xí)得的基礎(chǔ)知識，應(yīng)在課堂上避免贅述。例如，關(guān)于“細(xì)胞是生命活動的基本單位” 這一概念，其涵義學(xué)生從中學(xué)就已經(jīng)有所了解，可引導(dǎo)學(xué)生從生命活動的不同方面舉例來證明這一結(jié)論，并與最近的研究進(jìn)展相聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)知識的能力并激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

刪減某些學(xué)科交叉內(nèi)容。由于細(xì)胞生物學(xué)是生命科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科，與生物化學(xué)、分子生物學(xué)、微生物學(xué)等學(xué)科有著深刻的相互滲透與結(jié)合，很多理論知識在不同學(xué)科中重復(fù)出現(xiàn)，因此應(yīng)做適當(dāng)?shù)膭h減，化重復(fù)理論為知識遷移。例如，學(xué)生已經(jīng)在生物化學(xué)中對線粒體的氧化磷酸化有了系統(tǒng)的認(rèn)識，在本課程可以著重從氧化磷酸化的分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及其細(xì)胞生物學(xué)定位來理解其作用機(jī)制，從而在細(xì)胞這一層次上對這個(gè)過程有全面理解并形成結(jié)構(gòu)決定功能的生物學(xué)思想。

刪減識記類課程內(nèi)容。研究性學(xué)習(xí)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(xí)得不失為好的舉措。例如，細(xì)胞是一個(gè)復(fù)雜的信號網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的途徑和細(xì)胞對信號的整合與控制應(yīng)是課堂上探討的重點(diǎn)，而細(xì)胞通訊、信號分子、受體等基本概念應(yīng)由學(xué)生自主習(xí)得。除此之外，關(guān)于細(xì)胞生物學(xué)研究方法的內(nèi)容可以移接至實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。

2）增添。注入研究方法，滲透研究性思維。在《細(xì)胞生物學(xué)》中，對生命現(xiàn)象探究的內(nèi)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(xué)資源和素材，適時(shí)在課堂教學(xué)中滲透科學(xué)研究方法。

引入科研成果，把握學(xué)科前沿。教師需要時(shí)刻關(guān)注國內(nèi)外的科學(xué)研究動態(tài)和成果，擷取精華介紹給學(xué)生[2]，拓寬學(xué)生視野；教師應(yīng)提煉學(xué)術(shù)會議上各專家的新理念、新思路，以活躍學(xué)生的思維，便于研究性學(xué)習(xí)，推陳出新；學(xué)生也要利用書籍、期刊、網(wǎng)絡(luò)、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(shí)插入科學(xué)家的故事。必要時(shí)，以科學(xué)家艱辛的探索事跡進(jìn)行科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神教育，適時(shí)引入科學(xué)家的逸聞趣事，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3）整合。細(xì)胞是生命活動的基本單位，“一切生命的關(guān)鍵問題都要到細(xì)胞中去尋找”。為了系統(tǒng)而深刻地理解生命的本質(zhì)，必須避免片段化教學(xué)，應(yīng)對教學(xué)內(nèi)容適當(dāng)整合，以符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

知識點(diǎn)間的整合。例如，錨定連接需要細(xì)胞骨架系統(tǒng)的參與，因此可把錨定連接的相關(guān)內(nèi)容安排在細(xì)胞骨架后，以便新舊知識的聯(lián)接。

調(diào)整課程內(nèi)容的順序。細(xì)胞生物學(xué)的研究重點(diǎn)已不再限于細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能方面，而是明顯轉(zhuǎn)向細(xì)胞重大生命活動及其分子機(jī)制的探秘，因此建議將細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能等章節(jié)內(nèi)容整合、將細(xì)胞重大生命活動及其分子機(jī)制等章節(jié)內(nèi)容整合，掌握前者是揭示后者的基礎(chǔ)。

1.2 改變教學(xué)方法，改進(jìn)評價(jià)體系

在研究性教學(xué)中強(qiáng)調(diào)，學(xué)生是教學(xué)過程的主體，學(xué)生要在研究中學(xué)習(xí)和成長，發(fā)展學(xué)習(xí)主動性和養(yǎng)成獨(dú)立思考的習(xí)慣；教師則在整個(gè)教學(xué)過程中起組織者、指導(dǎo)者、幫助者和促進(jìn)者的作用[3]。在教學(xué)方法上，建議采用問題教學(xué)方式，在確定了研究課題的前提下，通過創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑，并恰當(dāng)引入科研成果。

1）建立激勵(lì)機(jī)制，確定研究課題。采用研究性教學(xué)模式會增加學(xué)生的課前準(zhǔn)備負(fù)擔(dān)，對于每個(gè)學(xué)期要上近10門課程的學(xué)生來說，如何激勵(lì)學(xué)生主動學(xué)習(xí)是非常重要的。學(xué)生的積極參與僅僅靠老師語言上的激勵(lì)是不夠的，必須建立相應(yīng)的激勵(lì)機(jī)制，比如可在教學(xué)質(zhì)量的評價(jià)體系中加入“課堂發(fā)言”這一項(xiàng)，并在最終成績考核中占一定的比例，如可設(shè)定課堂發(fā)言∶實(shí)驗(yàn)成績∶理論成績=3∶3∶4，課堂發(fā)言由教師當(dāng)場打分，整個(gè)學(xué)期成績累計(jì)，取其平均值。

研究性教學(xué)模式并不在于形式上以學(xué)生為主，而在于學(xué)生在實(shí)質(zhì)上的主體地位。因此，在教學(xué)方式上，既可以采用老師提問、學(xué)生討論的方式，也可以采用教師講授、學(xué)生隨時(shí)質(zhì)疑的方式。在第一種方式中，老師需要精心組織并向?qū)W生提供研究課題，鼓勵(lì)學(xué)生主動參與，由于學(xué)生準(zhǔn)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(xué)生一定的時(shí)間準(zhǔn)備相關(guān)材料。同時(shí)，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(shí)踐中，將學(xué)生分成小組（每組3～5人），問題到組，每小組負(fù)責(zé)闡述1～2個(gè)子課題。這樣既保證了學(xué)生探究問題有一定的深度，又有效地激發(fā)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(dá)到既使學(xué)生掌握理論知識又能訓(xùn)練其思維的目的，在確定研究課題時(shí)，應(yīng)注意課題的廣度，不能任意發(fā)散、偏離重點(diǎn)；同時(shí)，也要考慮到課題的深度，難度適中，有效激發(fā)學(xué)生的興趣。例如，在《細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)》課題中，要求學(xué)生理解并掌握細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要途徑、細(xì)胞對信號的整合和控制，教學(xué)活動應(yīng)圍繞這兩方面展開，在掌握基本的幾條途徑的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行歸納，繪制網(wǎng)絡(luò)圖，找出其交叉點(diǎn)，從而理解其整合性。同時(shí)可通過查閱文獻(xiàn)進(jìn)行知識的擴(kuò)展，了解近年來這些基本的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的新進(jìn)展。

2）創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑。在研究性教學(xué)中，師生應(yīng)是平等的探索者的關(guān)系，教學(xué)過程就是解決問題的過程，因此應(yīng)以問題研究[4]為主線，教師要善于提出啟發(fā)性、針對性的問題[2]，問題的設(shè)置要有層次感，遵循學(xué)生的認(rèn)識規(guī)律。開場問題要設(shè)計(jì)巧妙，順利促使學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)情境；教學(xué)過程中，教師要做好學(xué)生活動的組織者、幫助者和促進(jìn)者，指導(dǎo)和總結(jié)提升到位；對于抽象復(fù)雜的機(jī)制需要結(jié)合多媒體等手段，化繁為簡；探討完理論知識后，要引導(dǎo)學(xué)生思考和分析與生產(chǎn)生活緊密相關(guān)的問題，學(xué)以致用。學(xué)生可以采用獨(dú)立思考、小組討論等多種形式的學(xué)習(xí)方法多角度調(diào)動思維，也可以在解決問題的同時(shí)提出有研究價(jià)值的新問題，進(jìn)行課堂外的延伸，拓展思維的深度。例如，在《細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)》課題中，教師可借此課題引導(dǎo)學(xué)生掌握相關(guān)前沿。如教師可提出：生物對光的響應(yīng)是通過其受體來完成的，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)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(xì)胞對這一信號產(chǎn)生什么樣的響應(yīng)？當(dāng)諸如小麥等植物接受UV-B后，會產(chǎn)生哪些響應(yīng)？這樣學(xué)生就會通過閱讀文獻(xiàn)掌握這一領(lǐng)域的最新發(fā)現(xiàn)，了解UVR8這一剛剛發(fā)現(xiàn)的紫外線的受體，通過了解其機(jī)理，聯(lián)系實(shí)際，就可以自然而然地提出：可以通過人為增強(qiáng)紫外線輻射來刺激植物產(chǎn)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(shí)踐很好地結(jié)合到了一起。

3）恰當(dāng)?shù)匾肟蒲谐晒?。?xì)胞生物學(xué)是一門迅猛發(fā)展的學(xué)科，尤其是分子生物學(xué)的概念與方法的引入，將其迅速推向分子細(xì)胞生物學(xué)水平。細(xì)胞生物學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和成果如何，教師可以在課堂上適時(shí)介紹給學(xué)生，尤其是重點(diǎn)闡述研究方法、實(shí)施步驟等內(nèi)容，對學(xué)生進(jìn)行科研方法與思路的指導(dǎo)。例如，在《細(xì)胞分化與基因表達(dá)調(diào)控》這一章節(jié)中，可以引入2012年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎獲得者日本京都大學(xué)教授山中伸彌和英國的約翰戈登將細(xì)胞核重新編程的成果（即將成年體細(xì)胞重新誘導(dǎo)回早期干細(xì)胞狀態(tài)，以用于形成各種類型的細(xì)胞，這一技術(shù)的實(shí)現(xiàn)免除了使用人體胚胎提取干細(xì)胞的倫理道德制約，將能避免異體移植產(chǎn)生的排異反應(yīng)，為某些嚴(yán)重疾病的治療提供了契機(jī)）。領(lǐng)域的杰出成果能夠?qū)ΜF(xiàn)有課本知識進(jìn)行補(bǔ)充，學(xué)生也可以通過專題文獻(xiàn)查閱報(bào)告的形式交流科學(xué)界的新理念、新發(fā)現(xiàn)。

2 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中鍛煉學(xué)生的科研技能

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生技能的重要途徑，也是學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的具體體現(xiàn)。通過一系列實(shí)驗(yàn)技能的學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作，學(xué)生將對所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識有更深刻更直觀的理解，同時(shí)還可了解有關(guān)細(xì)胞生物學(xué)和細(xì)胞工程領(lǐng)域常用的研究手段和方法，為進(jìn)一步深造和獨(dú)立開展科研工作奠定基礎(chǔ)。

2.1 合理安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)程

實(shí)驗(yàn)課的進(jìn)程應(yīng)該與理論課的進(jìn)程相輔相成，教學(xué)建立在科研基礎(chǔ)上，科研促進(jìn)教學(xué)的提高。

2.2 改建實(shí)驗(yàn)課

1）通過驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)技能。通過細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的觀察，學(xué)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(jié)構(gòu)、原理及其操作；通過對細(xì)胞組分的分離及觀察，學(xué)生可以學(xué)會分離、純化、活體染色等技術(shù)。在實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生應(yīng)該通過實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、網(wǎng)絡(luò)等了解相關(guān)儀器設(shè)備，并了解其原理及操作，指導(dǎo)教師對所出現(xiàn)的問題進(jìn)行指導(dǎo)，規(guī)范操作。

2）通過設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生以本課程的相關(guān)理論知識為基礎(chǔ)，在具備一定的實(shí)驗(yàn)操作技能的前提下，通過查閱資料等富有創(chuàng)造力地獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案，這對學(xué)生的素質(zhì)要求較高，因此也是培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題能力的良好手段。設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)的題目可以結(jié)合教師的科研項(xiàng)目擬定，從而不僅將教學(xué)與科研融為一體，而且可以集結(jié)眾多人的智慧，推進(jìn)教師的科研進(jìn)程。

2.3 撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告和科研論文

實(shí)驗(yàn)報(bào)告具有情報(bào)交流、保留資料的作用，學(xué)生在撰寫驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的報(bào)告時(shí)要如實(shí)地把實(shí)驗(yàn)的全過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄下來，對結(jié)果進(jìn)行分析討論時(shí)要加入自己的理解，拓展科研思維，也可以寫出實(shí)驗(yàn)中遇到的問題、解決的方法、誤差分析，并提出改進(jìn)意見。

對于設(shè)計(jì)性和綜合性的實(shí)驗(yàn)，撰寫科研論文是學(xué)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(xué)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(xì)胞生物學(xué)》（第三版），本著研究性教學(xué)的理念，首先對部分章節(jié)如“細(xì)胞的能量轉(zhuǎn)換——線粒體和葉綠體”嘗試采用了研究性教學(xué)模式，學(xué)生利用課外時(shí)間積極查閱資料，認(rèn)真思考，充分準(zhǔn)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(jié)。通過這樣的方式，不僅學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情高漲，對知識的理解更為透徹，更重要的是，學(xué)生能發(fā)現(xiàn)問題并知道如何解決問題。接下來，又把一些問題留給學(xué)生，如在細(xì)胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中，G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號通路廣泛參與生命活動的諸多方面，而且該領(lǐng)域是一個(gè)正在迅速發(fā)展的領(lǐng)域，不斷有新的發(fā)現(xiàn)。所以鼓勵(lì)學(xué)生充分利用高校的期刊數(shù)據(jù)庫獲取相關(guān)研究進(jìn)展，課堂上小組交流討論，通過這樣的方式學(xué)生獲取了大量的信息，對該領(lǐng)域的前沿動態(tài)也有了一定的了解，極大地激發(fā)了學(xué)生的科研熱情。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，將細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了課堂外的延伸，與大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，鼓勵(lì)學(xué)生利用細(xì)胞生物學(xué)的知識去解決或探究某一問題，目前已有部分成果被國內(nèi)重要的核心期刊所接受。研究性教學(xué)的采用，使細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)質(zhì)量有了顯著提高。學(xué)生不僅在課前養(yǎng)成了獨(dú)立思考的習(xí)慣，提高了自主學(xué)習(xí)能力，而且能在課堂上廣泛參與討論，交流思想，合作學(xué)習(xí)；學(xué)生對細(xì)胞生物學(xué)的理論知識和實(shí)驗(yàn)技能掌握得較為扎實(shí)，對細(xì)胞生物學(xué)的科學(xué)前沿有較敏銳的把握，利用細(xì)胞生物學(xué)基礎(chǔ)知識、基本技能開展相關(guān)領(lǐng)域研究的能力得到了提高。總之，研究性教學(xué)模式從根本上發(fā)展了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、發(fā)展學(xué)生的科研思維能力提供了條件。教師應(yīng)積極開展研究性教學(xué)的嘗試與探討，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

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