細胞生物學(xué)實驗教學(xué)實踐思考
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［摘要］細胞生物學(xué)是生物學(xué)至關(guān)重要的一門基礎(chǔ)學(xué)科，也是一門實驗性學(xué)科。為了進一步提高細胞生物學(xué)實驗的教學(xué)效果，達到培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目的，結(jié)合自己多年來的教學(xué)實踐和探索，從課程內(nèi)容的優(yōu)化、教學(xué)方式方法的開放性、考核考評方法的改進等方面談?wù)勎覀兊囊恍┳龇ê腕w會，以期對細胞生物學(xué)實驗教學(xué)有一定的借鑒和指導(dǎo)作用。
［關(guān)鍵詞］細胞生物學(xué)實驗；教學(xué)方法；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)改革
細胞生物學(xué)是生物學(xué)至關(guān)重要的一門基礎(chǔ)學(xué)科，發(fā)展也是日新月異，同時也是一門實驗性學(xué)科。理論教學(xué)可使學(xué)生掌握課程的基礎(chǔ)知識、學(xué)科框架以及學(xué)科前沿，而實驗課程的開設(shè)能使學(xué)生鞏固所學(xué)理論知識，掌握該學(xué)科基本實驗技能和研究方法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的思維和意識，提高學(xué)生的綜合科研素質(zhì)。細胞生物學(xué)實驗不僅是理論課程的補充，也是整個生物學(xué)實驗教學(xué)體系重要的一門課程。[1][2]隨著細胞生物學(xué)實驗技術(shù)方法的快速發(fā)展、教學(xué)條件的改善以及學(xué)生培養(yǎng)目標的調(diào)整，目前細胞生物學(xué)實驗教學(xué)過程中逐漸出現(xiàn)了一些不足與缺陷。例如，課程內(nèi)容較陳舊，不能與時俱進；教學(xué)方法單一，課堂氣氛沉悶；學(xué)生缺乏積極主動性，教學(xué)效果欠佳等。如何豐富和更新細胞生物學(xué)實驗內(nèi)容，提高教學(xué)效果，達到培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目的，已成為擺在教師面前亟待解決的問題。
一、優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容
細胞生物學(xué)實驗內(nèi)容廣泛，基本實驗包括細胞器結(jié)構(gòu)觀察、細胞及亞細胞組分離心分離技術(shù)、細胞常規(guī)制片技術(shù)、細胞染色體標本的制備及觀察等，有些較綜合性的實驗涉及的實驗技能較多，時間較長，如動物細胞培養(yǎng)實驗等。基本實驗所需時間較短，在課程設(shè)置時可將一些同類的實驗項目合并，合理安排時間，提高實驗效率。細胞器的觀察可歸為一個實驗，細胞核的分離與葉綠體的分離合并起來，有絲分裂和減數(shù)分裂染色體形態(tài)觀察和分析合并等。通過這些措施，可以在有限的時間里做更多的實驗，提高了效率，節(jié)約了時間。這些基本實驗教學(xué)的目的是強化細胞生物學(xué)實驗基本技能，掌握基本實驗方法和技術(shù)。[2]為了強化學(xué)生的基本操作能力，啟迪創(chuàng)新意識，培養(yǎng)綜合運用實驗技術(shù)分析和解決問題的科研能力，應(yīng)合理開設(shè)綜合性實驗，將單一驗證性的實驗項目整合為系統(tǒng)化的綜合性實驗。比如動物細胞的原代培養(yǎng)及保存與復(fù)蘇這個實驗，包含了原代培養(yǎng)、細胞計數(shù)及觀察、細胞的保存與復(fù)蘇等小的實驗項目。
二、現(xiàn)代化手段輔助教學(xué)
多媒體教學(xué)直觀生動，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。在實驗課中，可播放一些自己錄制或購買的實驗教學(xué)錄像，讓學(xué)生更直觀、更清楚地看到整個實驗過程。例如在動物細胞培養(yǎng)實驗時，先播放動物細胞培養(yǎng)的視頻錄像，讓學(xué)生了解前期準備的細節(jié)，了解動物細胞培養(yǎng)的過程和注意點，這樣可有效地提高學(xué)生的實驗技能和實驗的成功率，彌補傳統(tǒng)教學(xué)的不足。另外，隨著細胞生物學(xué)實驗技術(shù)的快速發(fā)展，一些重要而當前不能實際操作的實驗，在課堂上可以讓學(xué)生觀看教學(xué)錄像或網(wǎng)絡(luò)視頻資料，使學(xué)生了解其結(jié)構(gòu)和用途。如流式細胞儀的使用。通過帶有顯微成像系統(tǒng)的顯微鏡，將好的實驗結(jié)果拍攝下來，可以對圖像進行進一步的分析和長期保存，展示給學(xué)生，使學(xué)生有一個清晰、直觀的認識，老師講課的時候也更加具有針對性，內(nèi)容更具體、生動。例如在植物細胞有絲分裂和減數(shù)分裂染色體形態(tài)分析實驗中，學(xué)生常對典型分裂時期的圖像把握不好，那么就可以拍攝該種生物各個分裂時期的圖像，有針對性的講解，學(xué)生更容易理解，也有了判斷依據(jù)和標準，提高了效率。
三、逐步實施開放性實驗教學(xué)，提高學(xué)生主動性
目前細胞生物學(xué)實驗教學(xué)大多是驗證性，學(xué)生對這種被動的、按部就班的教學(xué)方法積極性不高，難以激發(fā)其學(xué)習興趣，效果也不理想。很多專家教授提出要打破細胞生物學(xué)實驗這種傳統(tǒng)教學(xué)模式，實施開放性教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生科研思維能力。開放性實驗教學(xué)的效果毋庸置疑，但在我們的實踐中以及調(diào)研其他院校后發(fā)現(xiàn)，開放性實驗普遍存在教學(xué)時間有限、實驗老師工作量巨大及需要較多實驗經(jīng)費等現(xiàn)實問題。另外，學(xué)生知識水平有限，難以把握實驗難度，實驗設(shè)計不夠合理，往往難以獲得理想的結(jié)果，有時會打擊學(xué)生的學(xué)習積極性。開放性實驗室的安全性和實驗室日常管理等問題也是不易解決的問題。我們在實踐中采用多層次、靈活的辦法，適當增加一些經(jīng)費和人力投入開放式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生自己準備實驗，對實驗所用材料進行選擇，對同一實驗采用不同實驗方法等不同程度的、有限的開放，達到學(xué)生積極參與的效果。
（一）實驗材料自主選擇。實驗課中經(jīng)常是一個實驗內(nèi)容都采用同一種實驗材料，常出現(xiàn)個別同學(xué)實驗積極性不高，參考別人實驗結(jié)果的惰性行為。有些實驗內(nèi)容，老師可以很方便的準備多種實驗材料，學(xué)生可根據(jù)興趣選取不同材料。這樣學(xué)生會相互間進行比較，思考由于材料不同引起的實驗方法和結(jié)果有哪些不同，有利于提高學(xué)習興趣，培養(yǎng)科學(xué)思維能力，豐富基礎(chǔ)知識。例如，在植物細胞有絲分裂染色體形態(tài)分析試驗中準備洋蔥根尖和蠶豆根尖，學(xué)生選取其中一種材料進行染色體形態(tài)觀察和分析，又如在石蠟切片制作過程中，可選用植物或動物材料。[3]這樣學(xué)生就會比較兩種材料有什么不同，分析實驗結(jié)果的差異在哪里，為什么有這樣的結(jié)果。這樣帶著問題做實驗，在實驗中尋找答案，就會調(diào)動學(xué)習積極性，提高教學(xué)效果。
（二）靈活采用實驗方法。在實驗方法上同樣可實行開放式教學(xué)，如細胞活性測定的實驗中，染料排斥法、雙色熒光檢測法和N11檢測法都可以檢測細胞的死活，而三者的原理和所需的實驗儀器試劑都是不同的。在實驗教學(xué)過程中可以讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇其中的任意一種或多種方法，只有當學(xué)生明確了實驗原理、實驗方法后，才可根據(jù)已確定的實驗方法進行儀器試劑的選擇。經(jīng)過這樣的自主選擇后，學(xué)生對實驗原理和實驗方法都有了很好的掌握。在每一個試驗中，始終貫徹科學(xué)的思維方法和實驗方法，對于實驗指導(dǎo)中給出的具體的操作可做適當?shù)恼{(diào)整或改變。如在植物細胞骨架的光學(xué)顯微鏡觀察這一實驗中，細胞骨架制片效果的好壞與TritonX－100的濃度和處理時間密切相關(guān)。在上課時，講清楚在這一實驗中的TritonX－100作用和原理，可以讓學(xué)生分組后改變TritonX－100的濃度和作用時間，其余步驟不變，然后比較實驗效果，確定最佳條件。通過這個實驗，學(xué)生不僅掌握了細胞骨架的制片技術(shù)，而且能透徹理解TritonX－100的作用原理，也使學(xué)生認識到不能教條式照搬已有知識，培養(yǎng)其科學(xué)的思維和方法。
（三）逐步開放實驗內(nèi)容。依據(jù)實驗內(nèi)容和實驗條件，從驗證性實驗逐漸開展不同程度的開放性實驗。首先，可以讓有興趣的學(xué)生共同參與實驗前期準備工作，在實驗員準備實驗的時間，提前通知學(xué)生，在老師指導(dǎo)下學(xué)生自己準備材料，如提供給學(xué)生洋蔥、蠶豆，自己培育根尖，配置實驗所需的溶劑等。在動物細胞培養(yǎng)試驗中，讓學(xué)生和老師一起洗培養(yǎng)瓶，滅菌，配置培養(yǎng)基等，從而提高學(xué)生的實驗技能，培養(yǎng)學(xué)習興趣，理解實驗準備工作的繁瑣，培養(yǎng)吃苦耐勞的品質(zhì)。其次，可開放局部實驗方案確定環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神。最后，設(shè)置開放實驗，可讓學(xué)生自主設(shè)計實驗。老師提供多個可行的實驗項目，將學(xué)生分成幾個小組，以小組的形式完成實驗。這就要求學(xué)生主動查閱相關(guān)文獻，設(shè)計實驗，通過師生之間的討論后，制訂出可行的實驗方案并予以實施，這非常有利于引導(dǎo)學(xué)生積極思考，激發(fā)學(xué)生探索欲望。
（四）課堂教學(xué)與課外科研工作相結(jié)合。二年級以上的本科生絕大多數(shù)都進入了不同老師的科研實驗室，而科研實驗室的開放可讓部分感興趣的同學(xué)在實驗老師和科研實驗室共同指導(dǎo)下自行設(shè)計實驗，學(xué)生根據(jù)科研實驗室條件和老師研究方向，查閱文獻，提出實驗設(shè)計方案，老師根據(jù)學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，對選題和實驗設(shè)計做出篩選，確定后在科研實驗室完成這部分工作，最后做一次實驗總結(jié)報告，計入平時成績。
四、完善成績綜合評定體系
根據(jù)實驗課程的特點，應(yīng)對實驗課全程跟蹤評定，包括出勤情況，課堂紀律，規(guī)范操作，實驗態(tài)度，實驗結(jié)果，實驗報告，勞動紀律，責任心等多方位對學(xué)生做出綜合評定。[4]可分為三個方面：平時成績，包括出勤率和課堂實驗態(tài)度，操作規(guī)范情況等，培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗作風，激發(fā)學(xué)生學(xué)習的積極性；實驗結(jié)果，實驗操作能反映學(xué)生的基本實驗素養(yǎng)與動手操作能力，主要通過考察學(xué)生的實驗表現(xiàn)得到，對于一些操作性強的實驗課可當場記錄成績并計入最后的綜合考評中；實驗報告，根據(jù)學(xué)生的實驗報告來評定成績，綜合性實驗的實驗報告可以改成論文的格式，這就要求學(xué)生對實驗原理、步驟、結(jié)果以及數(shù)據(jù)等做出總結(jié)，以提高總結(jié)能力。這樣，才能達到使學(xué)生加深理解細胞生物學(xué)基本理論知識，鍛煉學(xué)生的實際動手能力，提高實驗操作技能，培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新意識和綜合素質(zhì)的目的。
［注釋］
［1］陳媛媛，陳付學(xué)，華子儀，等．深化細胞生物學(xué)實驗教學(xué)改革，探索開放式實驗?zāi)Ｊ剑跩］．教育教學(xué)論壇，2012（40）：60－61．
［2］李小燕，劉江東，鄭凌，等．深化細胞生物學(xué)實驗教學(xué)改革培養(yǎng)創(chuàng)新型人才［J］．實驗技術(shù)與管理，2011（4）：116－119，142．
［3］毛曉霞，黃敏毅，鄭愛芳．提高《細胞生物學(xué)實驗》教學(xué)效果的建議［J］．安徽農(nóng)學(xué)通報（下半月刊），2012（24）：164，183．
［4］王穎，何成明，胡仁建．細胞生物學(xué)實驗創(chuàng)新性教學(xué)改革初探［J］．實驗室科學(xué)，2013（6）：90－92．
作者：周景明 劉紅濤 祁艷華 臧新 單位：鄭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院
