何志穎，王敏君，陳 費(fèi)，謝志芳，張紅霞，李建秀，朱海英，胡以平 (第二軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部細(xì)胞生物學(xué)教研室，上海 200433)

醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)課程自20世紀(jì)80年代初在我國各醫(yī)學(xué)院校陸續(xù)開展，經(jīng)過近30年的蓬勃發(fā)展，迄今已成為現(xiàn)代基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育的五大支柱課程之一。作為一門實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科，醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的重要地位日益凸顯。然而，實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過程中反映出的諸多問題亦不容忽視，其中課程設(shè)置內(nèi)容的問題尤為突出。課程內(nèi)容多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，缺乏綜合能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，也不利于發(fā)揮學(xué)生的積極性和主觀能動(dòng)性［1，2］。在教學(xué)實(shí)踐中，我們以“模塊”為單位組織教學(xué)內(nèi)容，逐漸形成了5 個(gè)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模塊［3，4］。分別是模塊一:顯微鏡的使用與細(xì)胞的觀察和測量;模塊二:細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能分析;模塊三:細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)及其應(yīng)用;模塊四:細(xì)胞的改造和利用技術(shù);模塊五:細(xì)胞增殖與細(xì)胞凋亡。

各個(gè)教學(xué)模塊之間具有相對的獨(dú)立性，在同一模塊中可以進(jìn)行內(nèi)容、設(shè)備和師資的更新和補(bǔ)充，可針對不同的教學(xué)對象和教學(xué)層次的需要，選擇相應(yīng)的教學(xué)模塊進(jìn)行組合，使教學(xué)內(nèi)容更具先進(jìn)性、針對性、靈活性和可選擇性，解決了教學(xué)內(nèi)容陳舊過時(shí)和學(xué)時(shí)分配不合理的問題。接下來，本文將就五個(gè)模塊及其分別包括的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及要求達(dá)到的教學(xué)目的進(jìn)行簡要介紹。

1 顯微鏡的使用與細(xì)胞的觀察和測量

鑒于我國高中生物教學(xué)水平的不均一性，有必要在本科細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中開設(shè)顯微鏡使用的內(nèi)容，教師可以根據(jù)學(xué)生的前期掌握情況靈活掌握授課進(jìn)度。模塊一包括如下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:①普通光學(xué)顯微鏡的結(jié)構(gòu)及其使用;②細(xì)胞的基本形態(tài)結(jié)構(gòu)和顯微測量;③特殊顯微鏡的工作原理及其使用演示。其中，內(nèi)容①和②是必修，內(nèi)容③為選修，教學(xué)學(xué)時(shí)為3－6學(xué)時(shí)。

通過必修課實(shí)驗(yàn)內(nèi)容達(dá)到如下教學(xué)目的:掌握普通光學(xué)顯微鏡的主要構(gòu)造及其性能;通過練習(xí)掌握低倍鏡和高倍鏡的正規(guī)使用方法，保持兩眼同時(shí)睜開和兩手并用的用鏡習(xí)慣;掌握臨時(shí)裝片方法和顯微測微尺的使用方法;觀測各種不同細(xì)胞的形態(tài)、大小及基本結(jié)構(gòu);掌握鏡下繪圖的方法。

針對不同專業(yè)、不同層次學(xué)生的特點(diǎn)可以選修教學(xué)內(nèi)容3，尤其是針對生物技術(shù)專業(yè)及參加第二課堂的學(xué)員要求選修這一教學(xué)內(nèi)容。通過實(shí)驗(yàn)3的教學(xué)希望達(dá)到如下目的:掌握相差顯微鏡和熒光顯微鏡的工作原理和使用方法;了解電子顯微鏡的種類及其應(yīng)用范圍;了解超薄切片技術(shù)的操作過程;熟悉電鏡照片的閱讀方法。

2 細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能分析

細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，認(rèn)識細(xì)胞、了解細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能是細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容。在模塊二中，主要的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括:①細(xì)胞器(線粒體、高爾基體和中心體)的觀察;②細(xì)胞組分(細(xì)胞核與線粒體)的分離;③細(xì)胞化學(xué)與細(xì)胞生理。全部內(nèi)容均為必修內(nèi)容，但根據(jù)不同專業(yè)、不同層次特點(diǎn)可選擇部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行操作，如內(nèi)容①中可選用人口腔上皮細(xì)胞以詹納斯綠B超活染色顯示線粒體;內(nèi)容③包括DNA、RNA、酸性蛋白、堿性蛋白以及酸性磷酸酶等染色實(shí)驗(yàn)，可以選取以甲基綠－哌羅寧混合染液染色，顯示細(xì)胞內(nèi)的DNA和RNA的分布特點(diǎn)。模塊二教學(xué)學(xué)時(shí)6－9學(xué)時(shí)。

通過這一模塊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容達(dá)到如下目的:通過超活染色和切片標(biāo)本觀察掌握光鏡下幾種細(xì)胞器的形態(tài)和分布;了解細(xì)胞勻漿和差速離心的方法分級分離細(xì)胞組分的原理及過程，熟悉離心機(jī)、勻漿器的使用方法;了解常用的原位顯示細(xì)胞內(nèi)幾種化學(xué)成分的一般原理和方法;掌握血液涂片方法;通過小鼠腹腔巨噬細(xì)胞吞噬活動(dòng)的觀察和溶血實(shí)驗(yàn)，加深理解細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)、吞噬和細(xì)胞膜的通透性等生理活動(dòng);掌握小鼠腹腔注射給藥和頸椎脫臼處死方法。

3 細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)及其應(yīng)用

模塊三以小鼠飼養(yǎng)層細(xì)胞的原代和繼代培養(yǎng)為主線，穿插細(xì)胞增殖動(dòng)力學(xué)、細(xì)胞骨架等基本細(xì)胞特性分析實(shí)驗(yàn)，這部分內(nèi)容是醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的中心內(nèi)容，也是我室綜合性大實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體內(nèi)容，作為生物技術(shù)專業(yè)、碩士研究生教學(xué)及第二課堂學(xué)員的必修內(nèi)容［4］。主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括:①飼養(yǎng)層細(xì)胞(MEF細(xì)胞)的原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng);②小鼠胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)的培養(yǎng);③培養(yǎng)細(xì)胞的觀察、計(jì)數(shù)和活力測定;④培養(yǎng)細(xì)胞的凍存與復(fù)蘇;⑤培養(yǎng)細(xì)胞生長曲線的繪制、分裂指數(shù)測定、克隆(集落)形成試驗(yàn)等;⑥細(xì)胞骨架(微絲)的觀察。其中內(nèi)容①，③，⑤是必修內(nèi)容，②，④，⑥是選修內(nèi)容，教學(xué)學(xué)時(shí)9－15學(xué)時(shí)。

通過這一模塊的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容達(dá)到如下教學(xué)目的:掌握細(xì)胞原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)的基本方法和操作過程，初步掌握培養(yǎng)過程中的無菌操作技術(shù);掌握在倒置相差顯微鏡下觀察培養(yǎng)細(xì)胞的形態(tài)和生長狀況，了解離體培養(yǎng)的哺乳動(dòng)物和人體細(xì)胞的一般形態(tài)和生長狀態(tài);掌握細(xì)胞計(jì)數(shù)和活力測定的基本方法;掌握細(xì)胞凍存與復(fù)蘇的基本原則及基本過程;熟悉生長曲線的基本原理和方法;了解分裂指數(shù)檢測原理，掌握分裂指數(shù)檢測方法;了解克隆形成試驗(yàn)的基本原理，掌握克隆形成試驗(yàn)的基本方法;增強(qiáng)細(xì)胞骨架對維持細(xì)胞形態(tài)、參與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)裙δ艿闹庇^認(rèn)識。

4 細(xì)胞的改造和利用技術(shù)

模塊四包括如下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:①細(xì)胞準(zhǔn)備、脂質(zhì)體法轉(zhuǎn)染外源基因并進(jìn)行基因表達(dá)檢測;②細(xì)胞融合;③培養(yǎng)物中支原體污染的檢測。其中內(nèi)容①和②是必修內(nèi)容，內(nèi)容③是選修內(nèi)容，教學(xué)學(xué)時(shí)3－6學(xué)時(shí)。在模塊四的教學(xué)中，為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)員的主觀能動(dòng)性和實(shí)驗(yàn)安排的計(jì)劃性，對于生物技術(shù)專業(yè)學(xué)員，結(jié)合GFP標(biāo)記基因的脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染，通過模塊一學(xué)習(xí)的熒光顯微鏡進(jìn)一步練習(xí)并檢測GFP的表達(dá);結(jié)合LacZ基因轉(zhuǎn)染(利用脂質(zhì)體法將lacZ表達(dá)載體導(dǎo)入Hela細(xì)胞)，LacZ基因編碼的Beta－半乳糖苷酶用X－Gal為底物進(jìn)行染色時(shí)呈藍(lán)色，通過模塊二學(xué)習(xí)的化學(xué)染色法可以檢測和觀察LacZ基因的表達(dá)。對于碩士研究生教學(xué)，還可進(jìn)一步考慮自行選擇興趣基因，采用分子生物學(xué)技術(shù)設(shè)計(jì)基因表達(dá)載體，通過細(xì)胞化學(xué)染色設(shè)計(jì)基因表達(dá)鑒定方案。

通過這一模塊的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容達(dá)到如下教學(xué)目的:掌握外源基因?qū)塍w外培養(yǎng)細(xì)胞的基本方法及外源基因在細(xì)胞中的表達(dá)特性及檢測方法，體會(huì)體外培養(yǎng)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)體系在研究基因功能方面的作用;熟悉誘導(dǎo)兩種不同的培養(yǎng)細(xì)胞融合的原理，初步掌握培養(yǎng)細(xì)胞的融合方法;熟悉細(xì)胞培養(yǎng)常見污染的判定方法和處理措施，了解支原體污染的多種來源和危害，掌握檢測培養(yǎng)物支原體污染的DNA熒光染色法的原理、操作步驟和觀察分析。

5 細(xì)胞增殖與細(xì)胞凋亡

模塊四包括如下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:①染色體標(biāo)本的制備和染色體眾數(shù)分析;②細(xì)胞分裂;③細(xì)胞凋亡的觀察和檢測。其中內(nèi)容①，②是必修內(nèi)容，內(nèi)容③是選修內(nèi)容，教學(xué)學(xué)時(shí)5－8學(xué)時(shí)。對于生物技術(shù)專業(yè)學(xué)員開展ES細(xì)胞的染色體制備與分析，通過眾數(shù)分析確定正常核型ES細(xì)胞的比例，引導(dǎo)學(xué)員思考ES細(xì)胞成瘤性的檢測方案，及干細(xì)胞正常核型的鑒定方案。對于碩士研究生學(xué)員，還可以開展興趣干細(xì)胞的染色體制備與染色體眾數(shù)分析。

通過這一模塊的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容達(dá)到如下教學(xué)目的:掌握培養(yǎng)細(xì)胞染色體標(biāo)本的原理和制備過程，掌握染色體的形態(tài)特征、計(jì)數(shù)及眾數(shù)分析，了解常見細(xì)胞類型的核型特征;掌握細(xì)胞有絲分裂和減數(shù)分裂的過程及其分裂各期的形態(tài)特征;初步掌握常用細(xì)胞凋亡的生物學(xué)檢測原理和方法。

6 小結(jié)與展望

在長期的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)實(shí)踐中，我們首先擺脫以前以驗(yàn)證性教學(xué)內(nèi)容為主、以單個(gè)實(shí)驗(yàn)開展的模式，把教學(xué)內(nèi)容整合為多個(gè)模塊教學(xué)。一個(gè)模塊體現(xiàn)一個(gè)教學(xué)主題，各個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容圍繞各自的主題展開，為學(xué)生提供了系統(tǒng)集成強(qiáng)的綜合性實(shí)踐環(huán)境。其次，針對不同的教學(xué)對象和教學(xué)層次的需要，可以選擇相應(yīng)的教學(xué)模塊進(jìn)行組合，使教學(xué)內(nèi)容更具先進(jìn)性、針對性、靈活性和可選擇性，學(xué)生通過積極參與，其主觀能動(dòng)性得以提高。最后，在實(shí)施中，強(qiáng)調(diào)使學(xué)生作為主體成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的策劃者、組織者、實(shí)施者和評價(jià)者，從而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法和創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生面對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)問題時(shí)具備堅(jiān)韌不拔的科研態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科研作風(fēng)及分析問題解決問題的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

［1］張紅鋒，孫劍華.創(chuàng)建基于研究的細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2008，27(7):99 －101.

［2］何志穎，朱海英，陳元曉，等.醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革的探索與實(shí)踐［J］.山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào):基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育版，2010，12(1):49 －52.

［3］蘇娟，李建秀，張紅霞，等.醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)課程體系改革探討［J］.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育，2011，13(6):505 －508.

［4］何志穎，訾曉淵，朱海英，等.醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)施［J］.山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào):基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育版，2010，12(11):1088 －1091.