尹 靜，吳 瑩，詹亞光

（東北林業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040）

二十一世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)。在目前人類基因組計劃基本完成，其他重要生物個體的基因組測序工作也在飛速發(fā)展的重要時期，廣大學(xué)者正逐漸轉(zhuǎn)向開發(fā)和利用這些重要的遺傳信息從而試圖解決人類遺傳疾病、改善自然環(huán)境等重大問題。細(xì)胞生物學(xué)是某一個基因或某一種蛋白質(zhì)最終功能的首要體現(xiàn)者，分子生物學(xué)、基因組學(xué)等學(xué)科的發(fā)展一方面是以細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展為基礎(chǔ)，另一方面又將細(xì)胞生物學(xué)推到了現(xiàn)代生命科學(xué)的前沿［1－3］。

東北林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院擁有國家級生物類人才培養(yǎng)基地，細(xì)胞生物學(xué)課程開設(shè)于2004年，主要授課對象為生命科學(xué)學(xué)院4個專業(yè)的本科生。為了盡快培養(yǎng)出重基礎(chǔ)、寬口徑、思維開闊、實踐能力強(qiáng)、能與國際接軌、創(chuàng)新應(yīng)用型現(xiàn)代生物學(xué)人才。在教學(xué)實施中力求做到教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性、前沿性和系統(tǒng)性的有機(jī)結(jié)合，啟發(fā)式教學(xué)和傳統(tǒng)教授的結(jié)合，教學(xué)內(nèi)容詳略與重點的結(jié)合，多種教學(xué)方法的運用等，努力提高學(xué)生對本領(lǐng)域的興趣。研究將近年來筆者圍繞這些方面所做的一些探索做一介紹，希望對生物學(xué)實踐教學(xué)能有所啟示。

一、細(xì)胞生物學(xué)的教學(xué)理念

細(xì)胞生物學(xué)課程的教學(xué)理念是給予學(xué)生一種學(xué)習(xí)的方式和解決問題的方法。教學(xué)生一些基礎(chǔ)知識和理論，作為他們研究的基礎(chǔ)，教會學(xué)生采用怎樣的學(xué)習(xí)方式解決今后學(xué)習(xí)工作中遇到的問題提高學(xué)生的素質(zhì)，將重點放在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力上，努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。改變傳統(tǒng)的注入式教學(xué)法，采用啟發(fā)式和互動式教學(xué)法。

二、細(xì)胞生物學(xué)理論教學(xué)方法改革措施

（一）選用權(quán)威教材及最新科研進(jìn)展，保證課程內(nèi)容的系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)的先進(jìn)性

采用國內(nèi)最新版權(quán)威《細(xì)胞生物學(xué)》教材結(jié)合G.Karp等主編的英文影印教材《Cell and Molecular Biology》作為理論課教材使用。不斷跟蹤細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域最新研究進(jìn)展，將有影響力的新成果豐富到理論和實驗授課內(nèi)容中，逐步修訂和完善教學(xué)大綱，保證課程結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和內(nèi)容的先進(jìn)性。

（二）科學(xué)合理地安排雙語教學(xué)內(nèi)容，使授課內(nèi)容與國際前沿科技成果接軌

東北林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院開展細(xì)胞生物學(xué)的雙語教學(xué)已有4年。在雙語教學(xué)中，堅持貫徹“學(xué)生為主角，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)理念，非常強(qiáng)調(diào)學(xué)生參與教學(xué)過程，以達(dá)到教學(xué)相長的目的。比如與每次的課程相配合，教師從細(xì)胞生物學(xué)的主流期刊中挑選了相關(guān)的經(jīng)典研究或最新研究進(jìn)展的文章。提前一周布置學(xué)生閱讀與當(dāng)堂教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合的經(jīng)典或前沿文獻(xiàn)，課上安排學(xué)生用英文口頭報告的形式（presentation）表述自己對文獻(xiàn)的理解。采用這種完全滲透型的全英文教學(xué)模式的根本目的是提升學(xué)生直接接觸并接受細(xì)胞生物學(xué)前沿知識的能力。不僅形成了教學(xué)的良性互動，還加強(qiáng)了學(xué)生的批判性閱讀理解細(xì)胞生物學(xué)前沿研究成果的能力。這樣的實踐有助于學(xué)生掌握國外的最新科研成果，拓寬他們的專業(yè)背景知識，提升他們參與學(xué)術(shù)交流的能力。

（三）制作精良的CAI課件，提高教學(xué)質(zhì)量

注重課件內(nèi)容的系統(tǒng)性和邏輯性，同時注重相互的聯(lián)系，建立對比圖和表，保證課件的易理解性。在介紹各種生物過程和細(xì)胞動態(tài)變化時采用動畫流程圖和FLASH 、錄像等，增加直觀性，簡化教學(xué)難點。許多細(xì)胞活動過程（如信號傳導(dǎo)、細(xì)胞周期調(diào)控等）非常的復(fù)雜，卡通式或流程圖或活細(xì)胞動態(tài)觀察的小電影等多媒體將非常有助于學(xué)生對這些復(fù)雜生命活動的認(rèn)識、理解和掌握。教師還在網(wǎng)上搜索了很多國際名家的講課資料，這些視頻資料使學(xué)生親身體會到國外細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)的生動性。

（四）結(jié)合科研案例提升學(xué)生探究和創(chuàng)新性思維能力

我國著名科學(xué)家錢學(xué)森說過：“不會搞科研的教師不是一個合格的教師”。教學(xué)團(tuán)隊不但要有一流的教學(xué)，而且要有一流的科研，教學(xué)團(tuán)隊成員不但要做優(yōu)秀的教育工作者，還要努力成為出色的科學(xué)研究者，具有教育者和研究者的特質(zhì)［4－6］。

通過結(jié)合本學(xué)科申請的國家基金及省市級課題研究思路，引進(jìn)細(xì)胞次生代謝產(chǎn)物調(diào)控、細(xì)胞凋亡及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等相關(guān)細(xì)胞生物學(xué)研究案例，闡述細(xì)胞的活動與整個機(jī)體的活動密切關(guān)系，從細(xì)胞社會學(xué)的觀點講授細(xì)胞生命活動的分子機(jī)理。如案例題目：Ca2＋信號介導(dǎo)白樺懸浮培養(yǎng)次生產(chǎn)物三萜的合成研究。Ca2＋是細(xì)胞內(nèi)最重要的第二信使之一，在細(xì)胞的信號應(yīng)答中具有重要的調(diào)節(jié)作用。白樺中次生產(chǎn)物三萜是有潛力的新型藥物制劑。針對鈣信號在植物次生代謝產(chǎn)物合成中的重要作用，選用特異試劑分別阻斷鈣離子，然后采用特異熒光分子或化學(xué)標(biāo)記，研究鈣信號在調(diào)控白樺懸浮培養(yǎng)細(xì)胞中三萜合成的分子機(jī)制，探討鈣信號分子介導(dǎo)白樺細(xì)胞防御系統(tǒng)啟動及鈣離子在白樺三萜合成過程中作用模式。設(shè)計內(nèi)容：A、Ca2＋信號與三萜合成的關(guān)系：選用特異藥物或試劑分別阻斷鈣離子，然后采用特異熒光分子或化學(xué)標(biāo)記鈣離子。B、鈣信號處理下白樺三萜代謝途徑關(guān)鍵酶基因表達(dá)分析：利用Q－RTPCR 方法，研究白樺懸浮細(xì)胞經(jīng)阻斷及添加鈣離子后不同時間三萜合成關(guān)鍵基因（FPS、SE、CAS、β－AS、LUS）的表達(dá)特征，同時測定培養(yǎng)物中三萜含量，明確鈣信號對三萜代謝關(guān)鍵基因表達(dá)的作用及其與三萜積累的關(guān)系。通過該案例教學(xué)，使學(xué)生了解鈣在植物次生代謝合成中的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用，并了解相關(guān)研究方法及方案設(shè)計，極大促進(jìn)了學(xué)生科學(xué)探究及創(chuàng)新思維能力。選擇與課程內(nèi)容相關(guān)的成熟科研案例，介紹問題的提出、實驗思路與設(shè)計、網(wǎng)上資源利用和結(jié)果分析等，引導(dǎo)學(xué)生如何提出問題和解決問題。

三、細(xì)胞生物學(xué)實驗教學(xué)方法改革措施

（一）結(jié)合教師科研成果，增加設(shè)計性和綜合性實驗項目

在設(shè)置的經(jīng)典細(xì)胞生物學(xué)實驗的基礎(chǔ)上，研究成果與思路，引進(jìn)細(xì)胞次生代謝產(chǎn)物調(diào)控、細(xì)胞凋亡及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等相關(guān)細(xì)胞生物學(xué)研究項目，學(xué)生可以根據(jù)已有案例的研究基礎(chǔ)，集思廣益，挖掘新思路，或根據(jù)最新的細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域研究方法及熱點，進(jìn)行自主實驗設(shè)計，并進(jìn)行項目書寫作、實驗設(shè)計、預(yù)期結(jié)果等方面闡述，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行獨立操作和完成自主設(shè)計課題，目的是提升學(xué)生的動手能力及科研探索精神。

（二）結(jié)合最新的細(xì)胞生物學(xué)研究成果不斷更新實驗內(nèi)容

以細(xì)胞生物學(xué)經(jīng)典的5 個實驗（如DNA 和RNA 的原位顯示實驗）為基礎(chǔ)，結(jié)合最新細(xì)胞生物學(xué)檢測技術(shù)開設(shè)綜合性實驗2個；設(shè)計性實驗1個（學(xué)生自主設(shè)計，教師指導(dǎo)下獨立完成），全面訓(xùn)練學(xué)生實驗操作技能與科研探索精神。具體做法如下：A：2010年從北京大學(xué)生命學(xué)院引進(jìn)GFP轉(zhuǎn)基因擬南芥種子，并開設(shè)了實驗“擬南芥線粒體GFP 轉(zhuǎn)基因植株幼苗的觀察”通過對擬南芥線粒體GFP轉(zhuǎn)基因植株幼苗的觀察，同時引入3位諾貝爾獎獲得者在GFP發(fā)現(xiàn)及相關(guān)應(yīng)用方面的杰出貢獻(xiàn)，使學(xué)生不僅掌握熒光顯微鏡的使用，而且了解關(guān)于GFP的背景知識，學(xué)生非常感興趣，這是以往實驗課未涉及的。B：為了使學(xué)生深入理解植物細(xì)胞的細(xì)胞微絲、微管理論知識，并學(xué)會免疫熒光檢測的原理與方法。開設(shè)了“細(xì)胞骨架免疫的熒光檢測”實驗，這個實驗因涉及二次抗體的溫浴結(jié)合，因此，一次實驗課時間長達(dá)6個小時，師生都很辛苦，但學(xué)生認(rèn)為很有收獲，不僅能夠清晰檢測到花粉管細(xì)胞骨架，還懂得了實驗的成功需要付出巨大的努力，并要有耐心與認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。C：為了使學(xué)生更深入理解和掌握細(xì)胞生物學(xué)理論課“細(xì)胞凋亡”內(nèi)容，進(jìn)一步掌握檢測細(xì)胞凋亡特征的方法，教師利用課程組所在森林生物工程學(xué)科研究項目所培養(yǎng)的白樺懸浮培養(yǎng)細(xì)胞，開設(shè)了設(shè)計性實驗“懸浮細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)與檢測”。學(xué)生針對教師講解的細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)的溫度、乙醇、NH4NO3、乙酸等各種條件，及提供的白樺細(xì)胞、洋蔥細(xì)胞和動物雞血紅細(xì)胞等，通過不同誘導(dǎo)劑的選擇、不同材料、不同誘導(dǎo)時間及濃度的設(shè)計，充分發(fā)揮主觀能動性，獨立設(shè)計誘導(dǎo)凋亡的方案，并嚴(yán)格實施，描述實驗現(xiàn)象，并對實驗結(jié)果進(jìn)行討論。通過這個綜合設(shè)計性實驗，同學(xué)們開始對科研項目的申請所涉及的項目立題依據(jù)、文獻(xiàn)綜述、方案設(shè)計、方法應(yīng)用及預(yù)期結(jié)果等有了系統(tǒng)的認(rèn)識和了解。這為即將開始的本科論文畢業(yè)設(shè)計和研究生的研究項目順利開展奠定了良好的基礎(chǔ)。

（三）實驗教學(xué)考核內(nèi)容與方法

教師不僅注意培養(yǎng)學(xué)生直接接觸、接受以及理解細(xì)胞生物學(xué)前沿知識的能力，同時提升他們的科學(xué)思維和交流能力，而且也關(guān)注學(xué)生的動手能力。在細(xì)胞生物學(xué)實驗課將學(xué)生按2～3人分組，要求每名學(xué)生獨立完成實驗，鼓勵學(xué)生在組內(nèi)、組間討論實驗結(jié)果。

細(xì)胞生物學(xué)實驗成績的評定按照結(jié)構(gòu)進(jìn)行評分，其考核包括基本實驗操作技能、綜合試驗設(shè)計的能力以及實驗報告。實驗成績＝基本實驗操作技能50分＋綜合試驗設(shè)計30分＋實驗報告20分。

四、教學(xué)與科研結(jié)合的成效性

教學(xué)的準(zhǔn)備和備課過程，經(jīng)常是激發(fā)教師科研靈感的好機(jī)會。同時，課堂又是宣傳教師們科研成果的好場所，教師用自己的例子講述細(xì)胞生物學(xué)的基本規(guī)律是最生動的。如在理論課中引入了教師申請的國家自然基金項目中涉及的白樺、茶條槭、水曲柳等樹木次生代謝調(diào)控及信號（NO、MJ、SA）轉(zhuǎn)導(dǎo)案例；在實驗課中引入動／植物細(xì)胞凋亡的熒光顯微觀察與檢測。將多年的科研成果應(yīng)用于教學(xué)，貫徹啟發(fā)式并結(jié)合科研案例進(jìn)行教學(xué)，不僅生動活潑，而且學(xué)生學(xué)習(xí)有的放矢，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和求知欲。同時，教師們鼓勵優(yōu)秀學(xué)生到科研實驗室開展細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域的研究活動，有效提升學(xué)生直接接觸、接受以及理解細(xì)胞生物學(xué)前沿知識的能力。從2008―2011 年學(xué)生申報本學(xué)科創(chuàng)新課題（10項）和獲資助的等級（4項國家級，校級6項）就可反映出教學(xué)與科研結(jié)合的成效性，這對訓(xùn)練學(xué)生的實踐動手能力、創(chuàng)新意識、創(chuàng)業(yè)能力和理論素養(yǎng)以及科研協(xié)作精神，具有非常好的效果，多人次保送本校或考取重點大學(xué)碩士研究生。同時以教學(xué)團(tuán)隊的科學(xué)研究為平臺，有目的的從科研項目中設(shè)置與本課程研究領(lǐng)域相關(guān)的畢業(yè)論文題目對學(xué)生創(chuàng)新意識和實踐動手能力的培養(yǎng)，均收到了良好效果。

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