楊 琳，張 武，阿周存，蘇錫鈞

（大理大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物科學(xué)學(xué)院，云南大理671003）

《細(xì)胞生物學(xué)》實驗教學(xué)改革芻議

楊 琳，張 武，阿周存，蘇錫鈞

（大理大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物科學(xué)學(xué)院，云南大理671003）

為了實現(xiàn)在有限的學(xué)時內(nèi)讓學(xué)生系統(tǒng)地掌握細(xì)胞生物學(xué)基礎(chǔ)的實驗原理和技能，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力和動手能力，對細(xì)胞生物學(xué)實驗教學(xué)進(jìn)行了改革，提高實驗教學(xué)質(zhì)量，以探索“授之以魚，不如授之以漁”的優(yōu)化細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)體系，構(gòu)建實驗教學(xué)新模式。

細(xì)胞生物學(xué)；實驗；教學(xué)改革

細(xì)胞生物學(xué)是現(xiàn)代生命科學(xué)中一門重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科，是高校生命科學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，也是現(xiàn)代生命科學(xué)中實驗性很強的課程[1]。該課程是在學(xué)習(xí)了生物化學(xué)、植物學(xué)、動物學(xué)等課程之后開設(shè)的課程，又是后期專業(yè)課程遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞工程、動植物生理學(xué)的基礎(chǔ)，從而使得該門課程成為生物科學(xué)、生物技術(shù)等專業(yè)本科生學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)，起承上啟下的作用。細(xì)胞生物學(xué)實驗教學(xué)目的是讓學(xué)生學(xué)習(xí)實驗基本原理和技能，通過實驗培養(yǎng)學(xué)生運用理論解決實際問題的能力，增強對細(xì)胞生命現(xiàn)象進(jìn)行探索的興趣和思維的自覺性，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)[2,3]。如何更有效地實現(xiàn)細(xì)胞生物學(xué)實驗教學(xué)目的，是當(dāng)前實驗教學(xué)改革的一項重要內(nèi)容，針對目前細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)中存在的問題，有必要對實驗教學(xué)進(jìn)行改革和探索。

1 細(xì)胞生物學(xué)實驗教學(xué)中存在的主要問題

細(xì)胞生物是當(dāng)代生物學(xué)中發(fā)展最快的學(xué)科之一，隨著細(xì)胞生物學(xué)實驗技術(shù)方法的快速發(fā)展，實驗教學(xué)條件的改善和學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)的調(diào)整，傳統(tǒng)細(xì)胞生物學(xué)實驗教學(xué)中的問題日益凸顯。

實驗教學(xué)在傳統(tǒng)的教學(xué)觀念中一直被視為是理論教學(xué)的補充，多年來一直采用被動的教學(xué)模式[4]。實驗教學(xué)方法較程序化和單一化，比較側(cè)重于驗證性實驗，設(shè)計性及綜合性實驗較少或缺乏，這對培養(yǎng)學(xué)生的實驗基本技能有一定的作用，但是缺乏對學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。由于受到實驗室條件及實驗課時的限制，教學(xué)內(nèi)容相對陳舊，無法體現(xiàn)細(xì)胞生物學(xué)先進(jìn)的實驗技術(shù)。實驗考核制度不完善，例如實驗考核成績主要由實驗報告完成情況來評判等。這些情況直接導(dǎo)致了學(xué)生忽視實驗的操作過程，學(xué)習(xí)積極性不夠，實驗報告相互抄襲現(xiàn)象屢禁不止，教學(xué)效果不理想。基于以上原因，為了達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目的，進(jìn)行實驗教學(xué)改革，是實驗教師目前亟需解決的問題。

2 細(xì)胞生物學(xué)實驗教學(xué)改革

2.1 合理調(diào)整實驗內(nèi)容，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高

細(xì)胞生物學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容涵蓋顯微鏡技術(shù)、細(xì)胞器及細(xì)胞結(jié)構(gòu)的觀察、細(xì)胞組分的分離分析法、細(xì)胞培養(yǎng)、綜合性及設(shè)計性實驗等五大塊。該院生物科學(xué)和生物技術(shù)專業(yè)細(xì)胞生物學(xué)實驗課課時均為24學(xué)時，實驗課時相對較少，在有限的課時中綜合考慮知識的重點和難點，對原有的實驗內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的篩選、優(yōu)化和整合。

2.1.1 優(yōu)化實驗內(nèi)容，提高實驗教學(xué)效率細(xì)胞生物學(xué)的知識點與細(xì)胞工程、遺傳學(xué)、微生物學(xué)、植物生理學(xué)、動物生理學(xué)、分子生物學(xué)等課程有一定的相關(guān)和交叉，在認(rèn)真分析細(xì)胞生物學(xué)實驗內(nèi)容，以及在與其他課程進(jìn)行比較的基礎(chǔ)上，通過和相關(guān)課程負(fù)責(zé)人的溝通與協(xié)調(diào)，避免不必要的重復(fù)，適當(dāng)刪減了部分與其他課程交叉的實驗內(nèi)容，例如“死、活細(xì)胞的染色鑒別”“細(xì)胞大小的顯微測量”由《微生物學(xué)》承擔(dān)，“人體間期細(xì)胞X染色質(zhì)標(biāo)本的制作及觀察”“有絲分裂和減數(shù)分裂的觀察”等由《遺傳學(xué)》承擔(dān)，“細(xì)胞融合”由《細(xì)胞工程》承擔(dān)等。

在實驗項目設(shè)置上將一些同類型實驗內(nèi)容進(jìn)行歸并，合理調(diào)整實驗學(xué)時，提高實驗教學(xué)效率。將“幾種特殊顯微鏡的原理和使用”“幾種細(xì)胞器的觀察”“液泡系和線粒體的活體染色法和觀察”合并為一個實驗，觀察固定裝片中幾種細(xì)胞器的形態(tài)結(jié)構(gòu)，同時復(fù)習(xí)鞏固普通光學(xué)顯微鏡的結(jié)構(gòu)和功能、低倍鏡和高倍鏡的使用，學(xué)習(xí)并掌握油鏡的使用方法；學(xué)習(xí)線粒體和液泡系的超活染色法及臨時裝片的制作，掌握在光學(xué)顯微鏡下如何寫實規(guī)范繪制細(xì)胞結(jié)構(gòu)的方法。將“葉綠體的分離和觀察”“細(xì)胞核的分離和觀察”與“熒光顯微鏡的使用和顯微攝影”合并為一個實驗，學(xué)習(xí)和掌握用差速離心法分離細(xì)胞器及細(xì)胞結(jié)構(gòu)的原理和方法，在光學(xué)顯微鏡下觀察并區(qū)分所分離到的細(xì)胞核和葉綠體；利用熒光顯微鏡觀察葉綠體的自發(fā)熒光及葉綠體和細(xì)胞核的誘發(fā)熒光，并學(xué)習(xí)顯微攝影技術(shù)。這樣可以在有限的實驗學(xué)時中學(xué)習(xí)更多的細(xì)胞生物學(xué)實驗技術(shù)，完成更多的實驗內(nèi)容，強化細(xì)胞生物學(xué)實驗基本技能以及操作方法，提高實驗效率。

2.1.2 增設(shè)綜合性和設(shè)計性試驗，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力 為提高學(xué)生實驗的基本操作技能，訓(xùn)練綜合運用實驗技術(shù)分析和解決問題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。根據(jù)課程內(nèi)容及特點，結(jié)合教師的科研方向，適當(dāng)增設(shè)綜合性實驗、設(shè)計性試驗和開放實驗室項目[1，5]。

細(xì)胞培養(yǎng)是細(xì)胞生物學(xué)實驗中的基本技術(shù)，結(jié)合該院現(xiàn)有的實驗條件，通過植物細(xì)胞、組織培養(yǎng)的綜合性實驗使學(xué)生對植物細(xì)胞培養(yǎng)的基本操作技術(shù)和原理能全面掌握，從培養(yǎng)基的配制→植物外植體的獲得及滅菌→原代培養(yǎng)→繼代培養(yǎng)（懸浮細(xì)胞培養(yǎng)系的建立、再分化培養(yǎng)）→全能性的表達(dá)（完整植株的形成），最終建立一個完整的植物細(xì)胞、組織培養(yǎng)體系。綜合性實驗染色體標(biāo)本的制備與觀察包含了實驗材料的預(yù)處理、實驗動物的解剖、骨髓細(xì)胞的分離和收集、低滲和固定、染色技術(shù)、固定裝片的制作和觀察、顯微攝影等實驗內(nèi)容。這樣的綜合性實驗具有較高的連續(xù)性，在實驗的整個過程學(xué)生都必須認(rèn)真參與，對每個環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行記錄、分析和解決，才能獲得最后的實驗結(jié)果，對提高學(xué)生參與實驗的積極性和綜合分析解決問題的能力有極大的幫助。

由于細(xì)胞生物學(xué)實驗對實驗儀器設(shè)備、實驗操作技術(shù)要求較高，所以細(xì)胞生物學(xué)的設(shè)計性實驗以命題的方式來進(jìn)行。根據(jù)教學(xué)大綱和培養(yǎng)目標(biāo)的要求，把實驗項目“小鼠巨噬細(xì)胞吞噬現(xiàn)象的觀察”和“巨噬細(xì)胞中酸性磷酸酶的顯示方法”2個實驗安排成設(shè)計性實驗，學(xué)生4～5人分為一組，選擇其一完成。要求學(xué)生在充分理解實驗?zāi)康暮突驹淼幕A(chǔ)上，查閱相關(guān)文獻(xiàn)和資料，自行設(shè)計詳細(xì)的實驗方案，由教師審核批準(zhǔn)，實驗室提供實驗原材料、實驗設(shè)備及實驗藥品，學(xué)生獨立實施實驗方案，對實驗結(jié)果進(jìn)行合理的分析和歸納總結(jié)，最后寫出完整和詳盡的實驗報告。通過設(shè)計性試驗的實施提高了學(xué)生實驗參與度和興趣，這樣對培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)的能力、設(shè)計方案的寫作能力、遇到問題分析和解決的能力、團隊協(xié)作能力、學(xué)生的創(chuàng)新思維能力等方面具有積極的促進(jìn)作用。

根據(jù)實驗室條件及教師的科研情況，鼓勵學(xué)生申報與細(xì)胞生物學(xué)相關(guān)的大學(xué)生科研課題和參與到教師的開放實驗室項目中。教師向?qū)W生提供實驗開放項目或?qū)W生自主申報研究課題，學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料，寫出實驗技術(shù)路線，與指導(dǎo)教師協(xié)商和討論，得出切實可行的實驗方案，進(jìn)行實施，最后作實驗研究小論文。在此過程中培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的動手能力、思考和解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生探索欲望，為今后畢業(yè)論文的寫作打下堅實的基礎(chǔ)。

2.2 改革實驗教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)

2.2.1 改變教學(xué)方式 以往的實驗課，教師講授實驗原理和實驗內(nèi)容，并對實驗中關(guān)鍵步驟的操作進(jìn)行示范，學(xué)生按照教師的講解和實驗指導(dǎo)的步驟，不加思考，完成實驗過程，不論實驗結(jié)果的好壞結(jié)束實驗。這使學(xué)生養(yǎng)成了課前不預(yù)習(xí)，實驗操作中不去思考操作的壞習(xí)慣，按部就班完成實驗步驟，當(dāng)實驗結(jié)果出現(xiàn)問題時不探究原委，草草了事，應(yīng)付性的寫出實驗報告。為了改變這種學(xué)習(xí)的不良風(fēng)氣，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，我們將講述式教學(xué)改為講述與討論式結(jié)合，要求學(xué)生課前對實驗內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，對實驗中有可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行思考，在課堂講述中對學(xué)生進(jìn)行提問，對某些有爭議性的看法進(jìn)行討論。在實驗過程中，將學(xué)生分為4人的實驗小組，分工合作，相互配合協(xié)調(diào)，注意培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和團隊合作精神；認(rèn)真監(jiān)控學(xué)生的整個實驗過程，注重學(xué)生的主體地位，教師只起指導(dǎo)輔助的作用；當(dāng)出現(xiàn)問題時，積極引導(dǎo)學(xué)生自己思考和解決問題。實驗結(jié)束時，必須由教師檢查及評價實驗結(jié)果，學(xué)生自己總結(jié)實驗成敗的原因。

鼓勵學(xué)生參與到實驗藥品的配制、實驗材料的預(yù)處理，儀器設(shè)備的調(diào)試和使用等實驗準(zhǔn)備中，提高學(xué)生的實驗參與度和動手能力。

2.2.2 多媒體輔助教學(xué)采用多媒體教學(xué)手段輔助教學(xué)。多媒體課件的應(yīng)用能豐富學(xué)生的感性認(rèn)識，有利于學(xué)生對知識的理解和掌握，激發(fā)學(xué)生的興趣，提高教學(xué)效果[6]。細(xì)胞生物學(xué)實驗內(nèi)容大多都以多媒體和視頻的形式展開，細(xì)胞的細(xì)微結(jié)構(gòu)的觀察，實驗中關(guān)鍵的實驗步驟，最后達(dá)到的實驗結(jié)果，都以圖片或視頻的形式展現(xiàn)給學(xué)生，教師講解更有針對性，學(xué)生也容易理解，便于學(xué)生進(jìn)行對照和檢驗自己的實驗結(jié)果。

例如“各種細(xì)胞器的觀察”可以用多媒體課件展示各種細(xì)胞器在細(xì)胞中的位置、形態(tài)以及動態(tài)變化，更利于學(xué)生在顯微鏡下觀察與識別；在進(jìn)行“植物細(xì)胞、組織培養(yǎng)”實驗時，可以先播放植物細(xì)胞培養(yǎng)的視頻資料，讓學(xué)生們先觀看植物細(xì)胞培養(yǎng)的技術(shù)要點和操作過程，可以有效提高學(xué)生無菌操作和細(xì)胞培養(yǎng)的成功率。隨著細(xì)胞實驗技術(shù)的快速發(fā)展，需要向?qū)W生介紹一些當(dāng)前實驗條件不能實際操作的實驗，可以用多媒體課件和網(wǎng)絡(luò)視頻的方式進(jìn)行演示實驗，例如“電子顯微鏡的原理和使用”“激光共聚焦顯微鏡的原理和使用”“流式細(xì)胞儀的原理和使用”等，豐富實驗的內(nèi)容，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.3 改革實驗考核方式，完善實驗成績考核制度

為了提高學(xué)生對實驗的重視程度和體現(xiàn)實驗教學(xué)在細(xì)胞生物學(xué)課程教學(xué)中的重要性，在新一輪的教學(xué)大綱修訂中將實驗考核成績占課程期末成績的百分比從20%提高到了30%。

建立完善的成績評定體系是保證實驗教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。實驗考核方式是否合理直接關(guān)系到學(xué)生對實驗課的重視程度和實驗效果[7]。

改革前實驗考核成績一般是以實驗報告的完成情況來進(jìn)行評定的，致使部分學(xué)生只注重實驗報告的完成，而忽略實驗的操作與觀察。實驗報告是學(xué)生對實驗原理、觀察記錄、實驗結(jié)果分析等的總結(jié)，但實驗報告書寫的好壞并不能全面反映學(xué)生對實驗的掌握情況，特別是不能反映出學(xué)生的實驗操作能力。在實驗報告中經(jīng)常會出現(xiàn)相互抄襲的現(xiàn)象，所以單一以實驗報告評定學(xué)生的實驗成績并不可取，實驗成績的可靠性也較低。

該院對細(xì)胞生物學(xué)實驗成績綜合評定進(jìn)行了改革，其測評內(nèi)容包括出勤情況、實驗操作、實驗結(jié)果、實驗報告、實驗考核等指標(biāo)，在此操作上還考慮了學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)精神、實驗預(yù)習(xí)、實驗室紀(jì)律、實驗臺的衛(wèi)生整潔情況等。具體操作是：實驗報告成績占30%，實驗操作及實驗結(jié)果占30%，實驗課表現(xiàn)（出勤情況、提問、討論、打掃衛(wèi)生）占10%，實驗期末考核（設(shè)計性實驗的方案設(shè)計、實施、結(jié)果、實驗報告）占30%。通過全面的實驗成績考核方式，確保了實驗成績考核的全面性和真實性，培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗及操作習(xí)慣，讓學(xué)生意識到實驗過程的重要性，提高學(xué)生對實驗課的重視程度，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和綜合素質(zhì)的目的。

3 教學(xué)效果

細(xì)胞生物學(xué)實驗改革實施以后，在學(xué)生對理論教學(xué)和實驗教學(xué)的質(zhì)量評價中，學(xué)生對實驗教學(xué)的滿意度逐漸增加，得到學(xué)生和同行評議的肯定。實驗教學(xué)作為課程教學(xué)的重要組成部分，對學(xué)生理論課程的掌握有很大的促進(jìn)作用。分析學(xué)生成績發(fā)現(xiàn)實施實驗改革后，學(xué)生課程考核成績有了較大的提高，及格率和平均分有較大的提高，標(biāo)準(zhǔn)差為正常范圍（8～10），成績的分布也逐步趨于正態(tài)分布，具體成績見表1。說明細(xì)胞生物學(xué)實驗教學(xué)改革后，一方面提高了學(xué)生的實驗操作能力和對實驗的重視程度；另一方面也通過實驗操作加深了對理論課程中知識點的理解和掌握。此外，細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)團隊先后有5人次被評為學(xué)校教學(xué)質(zhì)量優(yōu)秀教師。

表1 細(xì)胞生物學(xué)學(xué)生期末成績統(tǒng)計表

4 結(jié)語

探索“授之以魚，不如授之以漁”的優(yōu)化細(xì)胞生物學(xué)實驗教學(xué)體系中，構(gòu)建實驗教學(xué)新模式，從而對學(xué)生知識、能力、人格的全面協(xié)調(diào)發(fā)展起到積極地推動作用。深化實驗教學(xué)改革，不是一朝一夕就能做到的，要在教學(xué)實踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗，才能將教育改革有序推進(jìn)。

[1]張儉,劉勝貴.淺談細(xì)胞生物學(xué)實驗教學(xué)改革[J].生物學(xué)通報,2006,41(09):41-43.

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大理大學(xué)教育教學(xué)改革項目“細(xì)胞生物學(xué)實驗教學(xué)的改革”（JGV-31）；大理大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物學(xué)實驗教學(xué)示范中心項目（X-SYZX-3）

Q2-4

A

10.14025/j.cnki.jlny.2017.16.056

楊琳，講師，研究方向：細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)和植物組織培養(yǎng)研究。