提高細胞生物學實驗教學的效果

游翠紅+肖湘+李遠友+王樹啟

一課程內(nèi)容調(diào)整

傳統(tǒng)的細胞生物學實驗主要是以驗證性實驗為主，實驗內(nèi)容比較單一，實驗方法基本固定，學生按照老師既定的講義與實驗流程進行操作，其實驗結(jié)果基本可以預見，學生發(fā)揮想象空間的積極性與靈活性大為減少，難以提高學生的綜合素質(zhì)。我們在探索課程改革的過程中，將驗證性基礎(chǔ)實驗分類集中開設，并增加了綜合性實驗的比重，還開設了細胞培養(yǎng)與細胞凋亡等系列開放式創(chuàng)新實驗，學生感到富有挑戰(zhàn)性，學習興趣增加。

1分類集中開展基礎(chǔ)實驗

細胞與細胞組分的染色觀察、細胞器的分離等是細胞生物學實驗中的最基礎(chǔ)部分，學生應該學會理解并熟練掌握。我們將驗證性實驗按照技術(shù)系列進行歸類，同類實驗集中開設，如，將同屬于細胞組分染色觀察范圍的動、植物細胞骨架觀察實驗歸在一起，讓學生2人一組，每組選做動物或植物細胞骨架染色觀察實驗，實驗結(jié)束后，各組相互交流，集中討論，比較分析動植物細胞骨架的差異。類似的，將植物葉綠體與線粒體的分離歸為細胞器分離實驗類別，將酸性磷酸酶、堿性磷酸酶、過氧化物酶的顯示歸為細胞器特異酶的顯示實驗類別，連同特殊顯微鏡的使用，共形成了四大類基礎(chǔ)實驗。

同時，我們借鑒了其他高校的做法，在每個基礎(chǔ)實驗開展之前，列表提示學生本次實驗包含哪些實驗技術(shù)，這些實驗技術(shù)在前面哪個學科的實驗中有涉及；本次實驗要求學生掌握的核心實驗技術(shù)是什么，本次實驗的延伸是什么？在實驗結(jié)束后，上交實驗的原始記錄，包括實驗結(jié)果、結(jié)果分析、操作注意事項、對本次實驗的建議等，老師簽字后方可離開。

2加大綜合性實驗比重

綜合性實驗涉及多種實驗技術(shù)，在前面基礎(chǔ)實驗中鍛煉和培養(yǎng)了學生的基本實驗技能之后，開設綜合性實驗有利于進一步鍛煉學生的綜合素質(zhì)。我們從健全教學內(nèi)容與學生的實驗技能角度考慮，選取了巨噬細胞的吞噬活性、植物原生質(zhì)體分離與融合、小鼠骨髓細胞有絲分裂染色體的制備與顯帶等3個綜合性實驗。其中，在巨噬細胞的吞噬活性實驗中，要求學生設對照組，對照組只注射臺盼藍而不注射淀粉肉湯，比較實驗組與對照組的吞噬率、吞噬指數(shù)的差異，讓學生更好地理解吞噬細胞的功能。在植物原生質(zhì)體分離與融合實驗中，設立不加聚乙二烯（PEG）的對照組，讓兩種原生質(zhì)體直接混合，有助于學生掌握實驗設計嚴謹性原則。在小鼠骨髓細胞有絲分裂染色體的制備與顯帶實驗中，讓不同組學生自行選擇顯帶方法，實驗結(jié)束后大家集中討論，使學生對染色體的結(jié)構(gòu)與功能有更加充分的認識。

3增加細胞培養(yǎng)系列開放式創(chuàng)新實驗

細胞培養(yǎng)與細胞凋亡觀察是細胞生物學實驗教學中非常重要的部分，學生很感興趣。實驗涉及細胞傳代、凍存、復蘇與細胞凋亡觀察檢測等多項實驗技術(shù)，實驗周期長，操作流程復雜，且每次只能是單人操作，工作量大，對老師的要求也很高。而且，要求細胞培養(yǎng)室可以隨時配合學生的實驗操作。在2011年之前，我們受實驗條件、經(jīng)費等的限制，沒有開展細胞培養(yǎng)系列實驗。

在2012年，我們將細胞培養(yǎng)與細胞凋亡實驗合并在一起，即“人肝癌細胞培養(yǎng)及誘導細胞凋亡現(xiàn)象觀察”，要求2人一組，每組必須進行細胞培養(yǎng)、傳代、凍存、復蘇等基本操作，同時，進行刺激物誘導肝癌細胞凋亡實驗。在課程開始的第三周，組織學生觀看細胞培養(yǎng)標準操作視頻，并布置誘導細胞凋亡創(chuàng)新實驗任務，提供幾種刺激物供選擇，讓學生自行查閱文獻，制定具體的實驗方案。兩周后在班上集中討論實驗方案的完整性與可行性，引導學生繼續(xù)完善實驗方案。實驗方案通過后，各組可利用課余時間在細胞培養(yǎng)室開展實驗。每組學生在第一次進行細胞傳代實驗操作時，由老師示范操作一次，之后，每組獨立進行操作，研究生助教從旁指導、協(xié)助。細胞培養(yǎng)室對本科生24小時開放，實行預約登記制度。實驗結(jié)果以論文形式上交，要求嚴格按照研究性實驗論文的格式書寫，以考核學生對整個實驗從設計到具體操作的掌握程度，鍛煉學生對實驗原始數(shù)據(jù)的記錄、處理及對實驗結(jié)果進行分析歸納的能力，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和獨立思維能力。創(chuàng)新實驗結(jié)束后，學生的自主思維能力明顯增強，從事科學研究的興趣增加，自信心也大為增強。

二改革教學模式

1分組準備實驗、開展實驗

汕頭大學實驗課程的開展采取小班制，每班16-25人，所以，同專業(yè)的學生一般會分成2個小班，如，分別在每周的周一和周二下午上實驗課，兩個班上課的內(nèi)容相同。在每個班中，我們采取分組準備實驗的方法，即2人1組，每組準備一個實驗，這樣，相同實驗就由2個小班中各自一個小組即4個人準備。

在實驗開始前，學生需提前準備好實驗材料、實驗用具、實驗試劑以及課件等。在準備實驗材料、配制試劑等過程中，研究生助教全程參與，負責指導、監(jiān)督工作。實驗的預處理也由該小組在助教的帶領(lǐng)下完成。在正式上課時，由小組學生上臺講解自己準備的課件，除了介紹實驗目的、實驗原理、操作步驟等內(nèi)容之外，還需詳細介紹實驗試劑的配制過程，實驗的預處理過程等，其它學生與老師可以提問，該組學生也可以向其他同學提問，布置思考題。小組將課件講解完畢后，老師補充講解學生課件中的不足之處，并將實驗原理、實驗的操作步驟、注意事項等重點著重強調(diào)，布置作業(yè)與思考題。另外，老師在黑板上寫下本次實驗的大致操作流程，以便其它同學能夠更好地進行實驗操作，做到清楚明白。

在進行實驗操作時，老師保證每個小組都有一份實驗材料，盡量讓每個同學都有動手的機會。每個小組獨立操作，試劑、儀器等協(xié)調(diào)共用，實驗結(jié)果獨立分析。在實驗進行過程中，老師巡察，及時糾正學生的不正確操作，及時解答學生的疑問。

實驗結(jié)束后，學生上交原始的實驗記錄、實驗結(jié)果、分析討論等，供老師簽字。然后，留10分鐘時間大家一起討論。每組先簡述自己的實驗結(jié)果及實驗成敗的原因，大家集中交流，總結(jié)經(jīng)驗，提出建議等。在下周上課之前上交本次課的實驗報告。

分組準備實驗的方法讓學生自行查閱文獻資料，準備課件，對于不清楚的地方能夠事先弄清楚明白，有效地鍛煉了學生的獨立思維能力。從準備實驗材料，配制實驗試劑到實驗操作等都由學生完成，給學生充分地創(chuàng)造了實驗操作機會，鍛煉動手能力。實驗結(jié)束后，大家集中討論，集思廣益，教師從旁指點，較好地澄清學生心中的疑問，提高實驗成功率。endprint

2有效利用網(wǎng)絡視頻教學

細胞生物學內(nèi)容龐大復雜，而且發(fā)展極為迅速，它與生物化學、分子生物學、遺傳學、基因組學以及蛋白質(zhì)組學等多學科結(jié)合，不斷涌現(xiàn)出新的實驗技術(shù)。受實驗教學經(jīng)費的限制，細胞生物學實驗可能無法及時地將這些新的技術(shù)方法添加到教學內(nèi)容中，也無法完成所有的細胞生物學實驗。為了彌補此方面的不足，我們找到一些實驗教學網(wǎng)絡視頻，如當前細胞生物學研究熱點的“誘導多能干細胞”視頻[1]，還有“掃描電鏡樣品的制備與觀察”視頻、“熒光標記技術(shù)”視頻等，利用實驗中間出現(xiàn)的較長的等待的時間，播放給學生看。這樣不僅能豐富實驗教學內(nèi)容，還能有效地利用課堂時間，讓學生了解最新的細胞生物學研究進展和實驗技術(shù)，激發(fā)他們的科研興趣，活躍課堂氣氛。

三實驗考核體系多元化

合理的實驗考核制度能夠提高實驗教學效果，達到預期的實驗教學目的。以往細胞生物學實驗課程的考核是實驗報告成績占60%，平時成績占40%。改革后，我們設立了多元化考核體系，最終成績由三部分組成，實驗報告成績占40%、平時成績占30%、創(chuàng)新實驗成績占30%。其中，實驗報告除寫明實驗目的、實驗原理、實驗材料、實驗試劑、實驗操作步驟外，還需對實驗結(jié)果以圖、表、文字相結(jié)合的方式加以說明，對所遇到的問題及處理意見進行詳細的討論，總結(jié)實驗經(jīng)驗，提出建議等。平時成績除體現(xiàn)課堂實驗操作規(guī)范程度以外，還包括每次課的抽簽口試[2]成績。課前采取抽簽口試可以促使學生提取預習，加深學生對所做實驗的基本原理、主要內(nèi)容、操作方法和注意事項等內(nèi)容的理解和掌握，有效地避免了分組準備實驗、其它組同學無關(guān)己事的弊端。創(chuàng)新實驗成績包括兩部分，一部分為實驗態(tài)度、實驗紀律、實驗操作規(guī)范程度等，占30%，另一部分是實驗論文的撰寫。實驗論文的撰寫是對整個實驗的梳理和總結(jié)，可以考核學生對整個實驗從設計到具體操作的掌握程度，更可以鍛煉學生對實驗原始數(shù)據(jù)的記錄、處理及對實驗結(jié)果分析歸納的能力[3]。我們要求學生嚴格按照研究性實驗論文的格式書寫，包括摘要、前言、材料方法、結(jié)果討論等，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和獨立思維的能力。

總之，2011年以來，汕頭大學生物系開設的細胞生物學實驗課程，通過實施上述教學改革措施，學生的獨立思維與動手能力得到很好的鍛煉，學習興趣明顯增加，自主能力明顯增強，提高了該課程的教學效果和學生的綜合素質(zhì)。

參考文獻

[1]陳建明，虞游.細胞生物學實驗教學的改革與創(chuàng)新[J].廣州化工， 2014，42（3）：128-129.

[2]葛淑敏.改革細胞生物學實驗教學，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力[J].科教文匯， 2012（10）： 129-130.

[3]陳媛媛，陳付學，華子義，等.深化細胞生物學實驗教學改革，探索開放式實驗模式[J].教改創(chuàng)新，2012（12）： 60-61.endprint