杜仲燕+竇曉兵+胡林峰+錢穎+田男+范春雷
19世紀(jì)以來,科學(xué)與技術(shù)的結(jié)合越來越緊密,幾乎所有重大技術(shù)變革都基于新的科學(xué)原理和方法,科學(xué)技術(shù)對人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展有重大的引領(lǐng)作用。我國近10年來創(chuàng)新能力明顯增強(qiáng),正在從量的擴(kuò)張轉(zhuǎn)向質(zhì)的提升,科技的發(fā)展離不開人才的培養(yǎng),因此,培養(yǎng)具有創(chuàng)新素質(zhì)的人才是當(dāng)前教育的核心任務(wù)。
當(dāng)前,中國高等教育發(fā)展迅速,教育教學(xué)改革不斷深化,著力培養(yǎng)大學(xué)生的科研能力已成為強(qiáng)化素質(zhì)教育和深化高等教育改革的一項(xiàng)重要內(nèi)容[1]。細(xì)胞生物學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一,是研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能及生活史的一門科學(xué)。在我國基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展規(guī)劃中,細(xì)胞生物學(xué)與分子生物學(xué),神經(jīng)生物學(xué)和生態(tài)學(xué)并列為生命科學(xué)的四大基礎(chǔ)學(xué)科[2]。在高校課程設(shè)置中,細(xì)胞生物學(xué)也是農(nóng)、林、牧、醫(yī)和生物技術(shù)等專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程。如何改變傳統(tǒng)教學(xué)模式,化被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí),讓學(xué)生對課程產(chǎn)生興趣,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維及科研能力,是亟待解決的問題。我們在本課程的教學(xué)過程中進(jìn)行了一些實(shí)踐探索。
一教學(xué)內(nèi)容時(shí)事化
細(xì)胞生物學(xué)是一門前沿學(xué)科,實(shí)時(shí)關(guān)注本領(lǐng)域的最新研究動(dòng)態(tài),選擇具有代表性的、能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的報(bào)道與教材相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)。如2012年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予John B. Gurdon與山中伸彌,以獎(jiǎng)勵(lì)他們發(fā)現(xiàn)成熟分化細(xì)胞可轉(zhuǎn)化為多能干細(xì)胞,這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)改變了我們對于機(jī)體細(xì)胞和器官生長發(fā)育的傳統(tǒng)看法,因而具有革命性意義。傳統(tǒng)發(fā)育觀念認(rèn)為生物從出生到死亡是不可逆的過程,我們通常將這個(gè)過程描述為“生老病死”,說的是這個(gè)過程誰也不能改變,不會(huì)發(fā)生“返老還童”的事情。而這兩位科學(xué)家的研究,從細(xì)胞水平和基因水平證實(shí)生物是可以“逆生長”的,發(fā)育的程序控制是可以人為重新啟動(dòng)或改變的。從理論上說,此研究證實(shí),生物學(xué)意義上的“返老還童”在未來是可以實(shí)現(xiàn)的。另外,此研究還使器官捐獻(xiàn)短缺的問題在理論上可能得到解決。當(dāng)技術(shù)進(jìn)步到可以利用逆轉(zhuǎn)發(fā)育得來的多能干細(xì)胞發(fā)育成完整的心臟、皮膚等器官的時(shí)候,器官移植所需的器官可以通過人為手段獲得。在課堂上以這段報(bào)道為開場白,極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及求知欲,促使他們?nèi)ニ伎?,主?dòng)去查閱資料解決自己的疑惑,由此也可在一定程度上提高學(xué)生的發(fā)散性思維和創(chuàng)造性思維能力。
二教學(xué)模式多樣化
長期以來,在我國高等醫(yī)學(xué)教育中,一直采用傳統(tǒng)的以教師講授為主的“填鴨式”教學(xué),它往往缺乏活力,缺乏時(shí)代的氣息,不利于創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)。引入翻轉(zhuǎn)課堂(Flipped Classroom)、PBL (problem-based learning, PBL)、Seminar等教學(xué)方式符合當(dāng)今社會(huì)對創(chuàng)新性人才的需求,對我國當(dāng)前以重科研實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為核心的高等教育改革有一定參考意義。翻轉(zhuǎn)課堂又稱作顛倒課堂(Inverted Classroom)、翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)(Flipped Class Model)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是老師在課堂上講課,布置家庭作業(yè),讓學(xué)生回家練習(xí)[3]。與傳統(tǒng)模式不同,在“翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)模式”下,學(xué)生在家完成知識的學(xué)習(xí),而課堂變成了老師學(xué)生之間和學(xué)生與學(xué)生之間互動(dòng)的場所,包括答疑解惑、知識的運(yùn)用等,而達(dá)到更好的教育效果。仔細(xì)思考翻轉(zhuǎn)課堂模式,其原因是技術(shù)的發(fā)展為教育帶來了這樣的革新,真正滿足了學(xué)生的個(gè)性化需求?;ヂ?lián)網(wǎng)的普及和計(jì)算機(jī)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用,使“翻轉(zhuǎn)課堂式”教學(xué)模式變得可行和現(xiàn)實(shí),學(xué)生可以通過互聯(lián)網(wǎng)去使用優(yōu)質(zhì)的教育資源,不再單純地依賴授課老師去教授知識。而課堂和老師的角色則發(fā)生了變化,老師更多的責(zé)任是去理解學(xué)生的問題和引導(dǎo)學(xué)生去運(yùn)用知識。[4]因此該模式目前在國內(nèi)的教育界引起了普遍的關(guān)注和重視。PBL教學(xué)法,1969年由美國神經(jīng)病學(xué)教授Barrows在加拿大的麥克馬斯特大學(xué)首創(chuàng),先后在多所醫(yī)科學(xué)校中推廣、修正。目前,該方法已成為國際上備受關(guān)注的一種教學(xué)法。PBL教學(xué)法是以問題為基礎(chǔ)、案例為先導(dǎo)、基礎(chǔ)科學(xué)和臨床實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方式[4],強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)為主,通過提出問題、建立假設(shè)、收集資料、論證假設(shè)、總結(jié)等過程,提高學(xué)生解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力,研究表明,PBL教學(xué)法可較好地提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的綜合素質(zhì),目前已成為國際上較流行的一種教學(xué)方法[5-6]。Seminar教學(xué)模式是指學(xué)生在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,對某研究問題從事深入學(xué)習(xí)或開創(chuàng)性研究,并與導(dǎo)師定期討論其研究和發(fā)現(xiàn)的一種學(xué)術(shù)交流形式[7]。它是開展研究性學(xué)習(xí)的有效途徑,是融知識傳授、能力培養(yǎng)和素質(zhì)提高為一體的創(chuàng)新教學(xué)模式。
據(jù)美國科學(xué)基金會(huì)統(tǒng)計(jì),一個(gè)科研人員花費(fèi)在查找和消化科技資料上的時(shí)間需占全部科研時(shí)間的51%,計(jì)劃思考占8%,實(shí)驗(yàn)研究占32%,書面總結(jié)占9%。由上述統(tǒng)計(jì)數(shù)字可以看出,科研人員花費(fèi)在科技出版物上的時(shí)間為全部科研時(shí)間的60%。而學(xué)生科研能力的培養(yǎng)更離不開科技文獻(xiàn)的檢索、閱讀與消化。通過每周一次的Journal Club,以查閱文獻(xiàn)為切入點(diǎn),注重搜集、整理信息的能力,構(gòu)建全面的科研思維,讓學(xué)生從查閱文獻(xiàn)、閱讀文獻(xiàn)、消化文獻(xiàn)到最后用自己的語言表達(dá)呈獻(xiàn)給大家,師生之間、學(xué)生間及時(shí)提出問題、及時(shí)解決,大大提升了學(xué)生的外文文獻(xiàn)閱讀能力及科研思維能力。通過專題講座、視頻公開課等形式,引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí),學(xué)會(huì)利用校園資源、網(wǎng)絡(luò)資源汲取前沿知識,提煉科研創(chuàng)新思維。通過雙語教學(xué),提高學(xué)生綜合素質(zhì),培養(yǎng)與國際接軌的能力。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行綜述、科研論文的寫作,有利于學(xué)生們學(xué)會(huì)將所獲信息靈活運(yùn)用,達(dá)到學(xué)以致用的目的。
三實(shí)踐教學(xué)科學(xué)化
細(xì)胞生物學(xué)是當(dāng)前生命科學(xué)中核心學(xué)科之一,也是重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,其理論與實(shí)驗(yàn)技術(shù)已廣泛地用于研究細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)、基因表達(dá)與克隆、病毒、細(xì)菌、胚胎發(fā)育、遠(yuǎn)緣雜交、人類疾病的發(fā)病機(jī)制、藥物機(jī)理等領(lǐng)域,隨著分子生物學(xué)的研究滲入,分子細(xì)胞生物學(xué)也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在掌握細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域前沿知識、擁有主動(dòng)學(xué)習(xí)能力之外,生物科學(xué)的本科生還需具備較強(qiáng)的研究能力和操作能力。細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課的開設(shè),使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步地加深對理論課的理解,為今后的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課和畢業(yè)論文實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ),也能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。強(qiáng)化科研合作基本素質(zhì),把團(tuán)隊(duì)協(xié)作的理念引進(jìn)課題研究,是現(xiàn)代科研的需要,也是教學(xué)的需要。
除了實(shí)驗(yàn)課以外,平日開放實(shí)驗(yàn)室,由本科生自主管理,鼓勵(lì)本科生低年級時(shí)就參與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)以及綜合實(shí)驗(yàn)的操作。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包括細(xì)胞培養(yǎng)、加藥、培養(yǎng)基配制、無菌操作等。綜合實(shí)驗(yàn)可依托新苗人才計(jì)劃、學(xué)科競賽、學(xué)生科研基金申報(bào)等項(xiàng)目,鼓勵(lì)學(xué)生自主選題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、撰寫論文。這種模式很好地提高了學(xué)生的思維能力、動(dòng)手能力、分析問題和解決問題能力,也使他們對科研工作有了較為系統(tǒng)的了解。當(dāng)然,在綜合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程當(dāng)中,不可避免會(huì)有一部分學(xué)生的實(shí)驗(yàn)中途失敗,對于這樣的結(jié)果,我們通過每周一次的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展匯報(bào),及時(shí)總結(jié),及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案。
總之,近年來,我們在細(xì)胞生物學(xué)的教學(xué)過程中,通過多種教學(xué)方式的綜合應(yīng)用,以培養(yǎng)學(xué)生的科研能力為導(dǎo)向,對大學(xué)生的綜合能力培養(yǎng)進(jìn)行了一些嘗試,并取得了較好的效果。但也發(fā)現(xiàn)了一些不足之處,如本科生課程內(nèi)容較多,時(shí)間安排受限;理論基礎(chǔ)不扎實(shí)等。而細(xì)胞生物學(xué)這門學(xué)科與時(shí)俱進(jìn)的自身特點(diǎn),也對任課老師提出了挑戰(zhàn),要求不斷自我充電,不斷提高自身素質(zhì)。而PBL、Seminer等教學(xué)法因?yàn)殚L期傳統(tǒng)教育思維的束縛,以及課堂學(xué)生人數(shù)的限制,如何在我國現(xiàn)有的教育體制下更好地開展仍是一個(gè)值得探討的問題。
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