以科研為導(dǎo)向的細(xì)胞生物學(xué)教改探索

杜仲燕+竇曉兵+胡林峰+錢(qián)穎+田男+范春雷

19世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)與技術(shù)的結(jié)合越來(lái)越緊密，幾乎所有重大技術(shù)變革都基于新的科學(xué)原理和方法，科學(xué)技術(shù)對(duì)人類(lèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展有重大的引領(lǐng)作用。我國(guó)近10年來(lái)創(chuàng)新能力明顯增強(qiáng)，正在從量的擴(kuò)張轉(zhuǎn)向質(zhì)的提升，科技的發(fā)展離不開(kāi)人才的培養(yǎng)，因此，培養(yǎng)具有創(chuàng)新素質(zhì)的人才是當(dāng)前教育的核心任務(wù)。

當(dāng)前，中國(guó)高等教育發(fā)展迅速，教育教學(xué)改革不斷深化，著力培養(yǎng)大學(xué)生的科研能力已成為強(qiáng)化素質(zhì)教育和深化高等教育改革的一項(xiàng)重要內(nèi)容[1]。細(xì)胞生物學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一，是研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能及生活史的一門(mén)科學(xué)。在我國(guó)基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展規(guī)劃中，細(xì)胞生物學(xué)與分子生物學(xué)，神經(jīng)生物學(xué)和生態(tài)學(xué)并列為生命科學(xué)的四大基礎(chǔ)學(xué)科[2]。在高校課程設(shè)置中，細(xì)胞生物學(xué)也是農(nóng)、林、牧、醫(yī)和生物技術(shù)等專(zhuān)業(yè)重要的基礎(chǔ)課程。如何改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，化被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生對(duì)課程產(chǎn)生興趣，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維及科研能力，是亟待解決的問(wèn)題。我們?cè)诒菊n程的教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行了一些實(shí)踐探索。

一教學(xué)內(nèi)容時(shí)事化

細(xì)胞生物學(xué)是一門(mén)前沿學(xué)科，實(shí)時(shí)關(guān)注本領(lǐng)域的最新研究動(dòng)態(tài)，選擇具有代表性的、能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的報(bào)道與教材相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)。如2012年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予John B. Gurdon與山中伸彌，以獎(jiǎng)勵(lì)他們發(fā)現(xiàn)成熟分化細(xì)胞可轉(zhuǎn)化為多能干細(xì)胞，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)改變了我們對(duì)于機(jī)體細(xì)胞和器官生長(zhǎng)發(fā)育的傳統(tǒng)看法，因而具有革命性意義。傳統(tǒng)發(fā)育觀念認(rèn)為生物從出生到死亡是不可逆的過(guò)程，我們通常將這個(gè)過(guò)程描述為“生老病死”，說(shuō)的是這個(gè)過(guò)程誰(shuí)也不能改變，不會(huì)發(fā)生“返老還童”的事情。而這兩位科學(xué)家的研究，從細(xì)胞水平和基因水平證實(shí)生物是可以“逆生長(zhǎng)”的，發(fā)育的程序控制是可以人為重新啟動(dòng)或改變的。從理論上說(shuō)，此研究證實(shí)，生物學(xué)意義上的“返老還童”在未來(lái)是可以實(shí)現(xiàn)的。另外，此研究還使器官捐獻(xiàn)短缺的問(wèn)題在理論上可能得到解決。當(dāng)技術(shù)進(jìn)步到可以利用逆轉(zhuǎn)發(fā)育得來(lái)的多能干細(xì)胞發(fā)育成完整的心臟、皮膚等器官的時(shí)候，器官移植所需的器官可以通過(guò)人為手段獲得。在課堂上以這段報(bào)道為開(kāi)場(chǎng)白，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及求知欲，促使他們?nèi)ニ伎迹鲃?dòng)去查閱資料解決自己的疑惑，由此也可在一定程度上提高學(xué)生的發(fā)散性思維和創(chuàng)造性思維能力。

二教學(xué)模式多樣化

長(zhǎng)期以來(lái)，在我國(guó)高等醫(yī)學(xué)教育中，一直采用傳統(tǒng)的以教師講授為主的“填鴨式”教學(xué)，它往往缺乏活力，缺乏時(shí)代的氣息，不利于創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)。引入翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped Classroom）、PBL （problem-based learning， PBL）、Seminar等教學(xué)方式符合當(dāng)今社會(huì)對(duì)創(chuàng)新性人才的需求，對(duì)我國(guó)當(dāng)前以重科研實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為核心的高等教育改革有一定參考意義。翻轉(zhuǎn)課堂又稱(chēng)作顛倒課堂（Inverted Classroom）、翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)（Flipped Class Model）。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是老師在課堂上講課，布置家庭作業(yè)，讓學(xué)生回家練習(xí)[3]。與傳統(tǒng)模式不同，在“翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)模式”下，學(xué)生在家完成知識(shí)的學(xué)習(xí)，而課堂變成了老師學(xué)生之間和學(xué)生與學(xué)生之間互動(dòng)的場(chǎng)所，包括答疑解惑、知識(shí)的運(yùn)用等，而達(dá)到更好的教育效果。仔細(xì)思考翻轉(zhuǎn)課堂模式，其原因是技術(shù)的發(fā)展為教育帶來(lái)了這樣的革新，真正滿足了學(xué)生的個(gè)性化需求。互聯(lián)網(wǎng)的普及和計(jì)算機(jī)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，使“翻轉(zhuǎn)課堂式”教學(xué)模式變得可行和現(xiàn)實(shí)，學(xué)生可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)去使用優(yōu)質(zhì)的教育資源，不再單純地依賴(lài)授課老師去教授知識(shí)。而課堂和老師的角色則發(fā)生了變化，老師更多的責(zé)任是去理解學(xué)生的問(wèn)題和引導(dǎo)學(xué)生去運(yùn)用知識(shí)。[4]因此該模式目前在國(guó)內(nèi)的教育界引起了普遍的關(guān)注和重視。PBL教學(xué)法，1969年由美國(guó)神經(jīng)病學(xué)教授Barrows在加拿大的麥克馬斯特大學(xué)首創(chuàng)，先后在多所醫(yī)科學(xué)校中推廣、修正。目前，該方法已成為國(guó)際上備受關(guān)注的一種教學(xué)法。PBL教學(xué)法是以問(wèn)題為基礎(chǔ)、案例為先導(dǎo)、基礎(chǔ)科學(xué)和臨床實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方式[4]，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)為主，通過(guò)提出問(wèn)題、建立假設(shè)、收集資料、論證假設(shè)、總結(jié)等過(guò)程，提高學(xué)生解決問(wèn)題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力，研究表明，PBL教學(xué)法可較好地提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的綜合素質(zhì)，目前已成為國(guó)際上較流行的一種教學(xué)方法[5-6]。Seminar教學(xué)模式是指學(xué)生在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，對(duì)某研究問(wèn)題從事深入學(xué)習(xí)或開(kāi)創(chuàng)性研究，并與導(dǎo)師定期討論其研究和發(fā)現(xiàn)的一種學(xué)術(shù)交流形式[7]。它是開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)的有效途徑，是融知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和素質(zhì)提高為一體的創(chuàng)新教學(xué)模式。

據(jù)美國(guó)科學(xué)基金會(huì)統(tǒng)計(jì)，一個(gè)科研人員花費(fèi)在查找和消化科技資料上的時(shí)間需占全部科研時(shí)間的51%，計(jì)劃思考占8%，實(shí)驗(yàn)研究占32%，書(shū)面總結(jié)占9%。由上述統(tǒng)計(jì)數(shù)字可以看出，科研人員花費(fèi)在科技出版物上的時(shí)間為全部科研時(shí)間的60%。而學(xué)生科研能力的培養(yǎng)更離不開(kāi)科技文獻(xiàn)的檢索、閱讀與消化。通過(guò)每周一次的Journal Club，以查閱文獻(xiàn)為切入點(diǎn)，注重搜集、整理信息的能力，構(gòu)建全面的科研思維，讓學(xué)生從查閱文獻(xiàn)、閱讀文獻(xiàn)、消化文獻(xiàn)到最后用自己的語(yǔ)言表達(dá)呈獻(xiàn)給大家，師生之間、學(xué)生間及時(shí)提出問(wèn)題、及時(shí)解決，大大提升了學(xué)生的外文文獻(xiàn)閱讀能力及科研思維能力。通過(guò)專(zhuān)題講座、視頻公開(kāi)課等形式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)利用校園資源、網(wǎng)絡(luò)資源汲取前沿知識(shí)，提煉科研創(chuàng)新思維。通過(guò)雙語(yǔ)教學(xué)，提高學(xué)生綜合素質(zhì)，培養(yǎng)與國(guó)際接軌的能力。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行綜述、科研論文的寫(xiě)作，有利于學(xué)生們學(xué)會(huì)將所獲信息靈活運(yùn)用，達(dá)到學(xué)以致用的目的。

三實(shí)踐教學(xué)科學(xué)化

細(xì)胞生物學(xué)是當(dāng)前生命科學(xué)中核心學(xué)科之一，也是重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，其理論與實(shí)驗(yàn)技術(shù)已廣泛地用于研究細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)、基因表達(dá)與克隆、病毒、細(xì)菌、胚胎發(fā)育、遠(yuǎn)緣雜交、人類(lèi)疾病的發(fā)病機(jī)制、藥物機(jī)理等領(lǐng)域，隨著分子生物學(xué)的研究滲入，分子細(xì)胞生物學(xué)也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在掌握細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域前沿知識(shí)、擁有主動(dòng)學(xué)習(xí)能力之外，生物科學(xué)的本科生還需具備較強(qiáng)的研究能力和操作能力。細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課的開(kāi)設(shè)，使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步地加深對(duì)理論課的理解，為今后的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課和畢業(yè)論文實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)，也能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。強(qiáng)化科研合作基本素質(zhì)，把團(tuán)隊(duì)協(xié)作的理念引進(jìn)課題研究，是現(xiàn)代科研的需要，也是教學(xué)的需要。

除了實(shí)驗(yàn)課以外，平日開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，由本科生自主管理，鼓勵(lì)本科生低年級(jí)時(shí)就參與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)以及綜合實(shí)驗(yàn)的操作。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包括細(xì)胞培養(yǎng)、加藥、培養(yǎng)基配制、無(wú)菌操作等。綜合實(shí)驗(yàn)可依托新苗人才計(jì)劃、學(xué)科競(jìng)賽、學(xué)生科研基金申報(bào)等項(xiàng)目，鼓勵(lì)學(xué)生自主選題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、撰寫(xiě)論文。這種模式很好地提高了學(xué)生的思維能力、動(dòng)手能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力，也使他們對(duì)科研工作有了較為系統(tǒng)的了解。當(dāng)然，在綜合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程當(dāng)中，不可避免會(huì)有一部分學(xué)生的實(shí)驗(yàn)中途失敗，對(duì)于這樣的結(jié)果，我們通過(guò)每周一次的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展匯報(bào)，及時(shí)總結(jié)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案。

總之，近年來(lái)，我們?cè)诩?xì)胞生物學(xué)的教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)多種教學(xué)方式的綜合應(yīng)用，以培養(yǎng)學(xué)生的科研能力為導(dǎo)向，對(duì)大學(xué)生的綜合能力培養(yǎng)進(jìn)行了一些嘗試，并取得了較好的效果。但也發(fā)現(xiàn)了一些不足之處，如本科生課程內(nèi)容較多，時(shí)間安排受限；理論基礎(chǔ)不扎實(shí)等。而細(xì)胞生物學(xué)這門(mén)學(xué)科與時(shí)俱進(jìn)的自身特點(diǎn)，也對(duì)任課老師提出了挑戰(zhàn)，要求不斷自我充電，不斷提高自身素質(zhì)。而PBL、Seminer等教學(xué)法因?yàn)殚L(zhǎng)期傳統(tǒng)教育思維的束縛，以及課堂學(xué)生人數(shù)的限制，如何在我國(guó)現(xiàn)有的教育體制下更好地開(kāi)展仍是一個(gè)值得探討的問(wèn)題。

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