細胞生物學實驗課程教學改革初探

摘要：創新型人才的培養是目前高等教育的重要內容之一，實驗教學是培養具有創新精神和實踐能力人才的重要環節。細胞生物學實驗作為其課程體系的重要組成部分在生命科學專業領域的教學中發揮著重要作用。而傳統守舊的實驗教學內容無法適應理論知識的迅速發展。而綜合性、前沿性和創新性的科研工作與本科教學的融合必將推動實驗教學的發展，從而為培養高素質的創新型人才培養提供有利保障。

關鍵詞：細胞生物學；科研；實驗；教學改革

細胞生物學作為現代生命科學重要的基礎學科，1-2]其學科發展迅速，新的教學理念、教學內容和實驗技術手段層出不窮3-4]，并處于與其他學科廣泛交叉與滲透的前沿研究領域。細胞生物學實驗課教學改革工作的順利開展對于生命科學專業技術人才的實驗操作及科研創新能力的培養具有極其重要的作用。然而目前由于各高校教學條件不同以及實驗課時的周期性、儀器的特殊性等原因，一些具有代表性的科研實驗不能轉化為教學實驗，使細胞生物學實驗教學普遍滯后于理論課5-6]。隨著教學形勢和任務的改變，這種滯后的教學模式的弊端更加明顯，嚴重影響了該學科教學質量的提高。為了更好推動細胞生物學實驗教學的發展，我們根據多年來的教學實踐及經驗針對實驗教學提出了一些看法，并進行了大力改革，以期更好地提升教學質量，從而為培養高素質創新型人才提供有利條件。

一、改革實驗課程內容

目前各高校的細胞生物學實驗教學存在實驗內容過時，且與理論教學脫節的現象，這成為阻礙實驗教學發展的不利因素之一。同時陳舊的教學內容與當前生命科學的蓬勃發展極不協調，很難調動起學生的學習興趣及學習的熱情和積極性。在當前實驗教學改革形勢下，除了強調實驗內容的創新之外，還要求能夠更好地開設綜合性實驗，即要求涵蓋更多的實驗內容，強調實驗過程的完整性，能給學生更多的自由發揮空間，從而培養學生的科研態度和科研素質，鍛煉他們將所學的基本實驗技能貫穿操作的能力，為今后獨立開展研究打好基礎。

因此在細胞生物學實驗課程的設置方面我們十分注重教學內容的創新性和綜合性，即在實驗內容的選擇上，既注重基礎性實驗技能的訓練，又能將目前細胞生物學前沿領域的技術引入到本科實驗教學中。同時有意識地通過一個實驗內容使學生了解并掌握多種實驗技術，通過一個實驗現象引導學生理解其他相關領域課程的內容。例如我們以體外培養的細胞株作為實驗材料，將細胞傳代培養、細胞計數及死活鑒定、細胞的凍存和復蘇、細胞膜滲透反應、細胞中DNA的Feulgen反應的檢測、細胞骨架的免疫熒光染色、細胞組分的分級分離、重組質粒的細胞轉染及RT-PCR檢測等融合成一個綜合性實驗。通過這種有機的整合使實驗內容更具有完整性，不但能合理高效的安排課程時間，更重要的是能給學生更多的自由發揮空間，改變以往的以往呆板、機械、簡單、重復的實驗操作模式，為培養學生的創新意識、團隊精神、較強的實驗操作技能及獨立的科研能力打下良好的基礎。

二、建立合理的綜合考核評價體系

考核制度的合理性往往直接關系到實驗效果以及學生對實驗課的重視程度。因此在實踐教學中我們注重規范實驗要求，逐步完善實驗考核制度。傳統的實驗課程考核只依據實驗報告和最后的筆試成績，操作能力以及實驗技能并沒有被體現出來，造成學生對實驗課不重視，存在預習不認真、實驗操作不規范等現象，使得實驗課無法達到應有的目的。為了完善實驗考核制度，我們在實驗教學過程中對學生實行進行全面考核，包括實驗設計、預習報告、實驗操作、實驗報告、實驗結果的整理及分析、實驗習慣、出勤等各個環節，并對每一項考核內容做出了具體的要求。其中又以實驗操作以及實驗設計作為主要的考核內容。嚴格實驗考核制度既確保了實驗成績的真實性，又增加了學生對實驗課的主動性。在此基礎上還可以考慮采用多種其他考核方式的靈活運用，如嘗試讓學生以科技論文的格式來寫實驗報告，從而培養了學生獨立思考的能力，并使其在實驗過程中逐步建立科學研究的方法和思維方式。

三、引進先進實驗設備，發揮多媒體教學優勢

科學研究的創新和發展離不開新型儀器設備的開發及應用。在實驗教學過程先進的儀器設備的配置可以為實驗的順利實施創造良好的條件，取得較好的教學效果。近年來，我院著手于教學實驗的硬件條件的改善，目前已配備了細胞培養無菌操作室及整套的細胞培養所需儀器設備，包括二氧化碳培養箱、倒置相差顯微鏡、超凈工作臺等，能夠同時滿足30名同學同時進行細胞原代及傳代培養的操作。同時配備了梯度PCR儀、凝膠成像系統、熒光顯微鏡及照相系統等先進的儀器設備，從而為全面提升實驗教學質量提供了有力保障。例如我們設計的綜合性實驗，即將帶有綠色熒光蛋白基因的重組質粒轉染人的肝癌細胞株HepG2，采用熒光顯微鏡觀察轉染后細胞中綠色熒光蛋白的表達情況，并采用冷CCD照相系統使圖像通過計算機屏幕生動、直觀地展示給同學，從而使學生透過現象更準確地把握實驗的本質。在之后的實驗中我們將獲得較高轉染率的細胞進行RNA提取和RT-PCR檢測以驗證綠色熒光蛋白mRNA的表達情況。通過梯度PCR儀使同學們自行摸索不同的退火溫度對PCR擴增效率的影響，從而也更好地培養了學生的科研方法和能力。此外在實驗教學實踐中我們注重發揮多媒體教學的優勢，在多個實驗室配置和使用多媒體教學裝置。通過備課，將收集的素材進行整理和分類，制作了一些較為豐富多彩的多媒體課件。通過多媒體課件使生物細胞、組織、器官的形態更加直觀立體，使生命活動的動態變化過程更加逼真和易于理解。從而極大的激發了學生的學習興趣和熱情。

四、以科研促教學全面有效推動實驗教學發展

（一）以科學研究成果帶動實驗教學

深入實驗教學改革、以科研促進教學是培養學生創新精神和實踐能力的需要，是實現知識、能力、人格全面協調發展的新型人才培養模式的要求。實驗教學內容不是照抄于實驗指導書，而是靈活的將科研實驗室內的科研成果經過消化、改進后形成既能訓練學生基本技能又可培養學生科研興趣的前沿性實驗教學體系。使實驗教學帶有科研特色。

在科研活動中我們注意將研究方法、研究內容和研究特色等融入到實驗教學中。例如在基因功能研究方面，我們通過重組質粒的過表達和RNAi技術對細胞中基因調控及細胞信號轉導途徑的研究方面我們已經形成了一套行之有效的科研體系。在本科實驗教學過程中，對于實驗內容的設計我們注意密切結合最新科研發展動態，通過采用新型轉染試劑PEI將綠色熒光蛋白的重組質粒轉染到對人的肝癌細胞中，通過RT-PCR檢測的方法實現轉染后細胞中基因表達情況的檢測，同時采用免疫熒光染色的方法對細胞骨架蛋白進行染色，使科研中對蛋白表達的檢測方法很好的融入到實驗教學中。通過科研帶動教學，極大地提高了同學們的學習和實踐熱情，從而使學生能夠緊跟科學前沿領域的動態，同時更好的提升了自身的科研能力。

（二）緊跟科研動態探索研究性實驗教學

研究性實驗是引導學生通過自己查閱資料，自己設計實驗方案，自主開展研究，撰寫研究論文，以達到培養學生創新思維、科研能力和科學素養的目的7]。在研究性實驗教學中，學生是主體，教師是主導，主要為學生創造科學研究的情境與途徑。近年來細胞生物學實驗技術發展非常快，如何能夠使學生盡快了解和掌握相關的研究技術和方法，這對我們從事實驗教學的教師提出了更高的要求。在實驗教學過程中教師應認真研究和精心制定實驗內容，將科研成果積極轉化為綜合實驗和開放實驗，提出吸引學生興趣和增加學生主動性和積極性的新實驗項目供學生選擇。目前我院通過設立“大學生創新基金”建立了創新人才培養機制，即在本科階段使學生即參加科研全程訓練，鼓勵學生自帶課題進行自主式探索研究。使學生們能夠積極申請并參與到科研項目中。其項目內容涉及動植物細胞的培養、細胞藥理實驗、細胞超微組分及分子表達水平檢測及功能研究等。學生在這些創新性科研活動不僅提升了自身的綜合素質，又極大地促進了他們學習細胞生物學實驗課程的積極性。

（三）科研方法和思維與實驗教學的融合

科學研究方法和科學思維能力的培養，不是一蹴而就的事情，需要在長期的實驗實踐過程中去學習、訓練和提高。而科學研究方法、科學思維方式、創新意識、科學態度和科學精神的培養在實踐教學過程中不斷融入到基礎性、綜合性、自主設計性實驗的各個教學環節之中。只有將“探究”因素融合到實驗教學中才能獲得最佳的教學效果，體現在選題、實驗設計、結果分析、論文寫作等各個方面。因此在培養學生良好的科研素質，要求教師在實驗教學過程中激發學生“研究”的興趣，并進一步指導和幫助學生學會探索和研究，為學生的個性發展和創新能力的培養營造有利的實驗教學環境和自由探索的實踐空間。同時在實驗教學過程中應不以實驗的成敗作為評價學生成績標準，而是強調對實驗研究的創新能力和鉆研精神。以嚴密周到的實驗設計為示范，培養科研能力和嚴謹的科學態度。強調實驗方法的改進和創新，使學生樹立起敢于質疑、敢于挑戰的科學精神。

總之，實驗教學的發展與科研活動緊密相連。科研和實驗教學相輔相成，互相促進。優秀的科研成果可以融入實驗教學，推動教學向前發展，同時優良的教學又可以培養高素質的創新性人才，促進科研成果的創新發展。因此我們在實驗課教學中要繼續發揮科研活動的推動作用，不斷提升細胞生物學實驗教學的水平和能力，從而為培養高素質的創新型人才培養提供有利保障。

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