醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課教學(xué)現(xiàn)狀與改革措施

潘林鑫 錢成

摘? 要 細胞生物學(xué)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)和支柱學(xué)科，實驗教學(xué)是醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)教學(xué)中的重要組成部分，但教學(xué)現(xiàn)狀不容樂觀。對學(xué)校醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課教學(xué)現(xiàn)狀進行客觀描述，分析教學(xué)過程中存在的主要問題，并針對性地從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、考核方式等幾方面提出改革策略，旨在為今后提高醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課的教學(xué)質(zhì)量提供建議。

關(guān)鍵詞 醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué);實驗課;實驗設(shè)備;顯微鏡;教學(xué)技術(shù)

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）10-0119-04

Current Situation and Reform Strategy on Experimental Courseof Medical Cell Biology//PAN Linxin， QIAN Cheng

Abstract Cell biology is the basic and pillar disciplines of modern medicine， and experimental teaching is an important part of cell me-dical biology teaching， but the current teaching situation is not opti-mistic. First of all， this paper describes the current situation of the?experimental course of medical cell biology in our school objectively，?and analyzes the main problems in the teaching process， and puts for-ward the reform strategies from the teaching content， teaching mode，?assessment mode and other aspects， in order to provide suggestions for improving the teaching quality of the experimental course of medical cell biology in the future.

Key words medical cell biology; experimental course; experimental equipment; microscope; teaching technology

0? 前言

21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)，細胞生物學(xué)作為生命科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科和前沿學(xué)科[1]，其理論與技術(shù)的研究成果不斷向醫(yī)學(xué)領(lǐng)域滲透，在很大程度上促進了醫(yī)學(xué)的發(fā)展，因此，醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)已然成為醫(yī)學(xué)院校重要的基礎(chǔ)課程[2]。同時，醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)是一門實驗性很強的學(xué)科，實驗課作為其不可或缺的組成部分，良好的教學(xué)有助于鞏固學(xué)生對理論知識的學(xué)習(xí)和理解，提高學(xué)生對生命科學(xué)研究的興趣和愛好，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、科研思維和科學(xué)素養(yǎng)，為今后從事醫(yī)學(xué)相關(guān)工作打下堅實的基礎(chǔ)[3]。然而，目前許多醫(yī)學(xué)院校的細胞生物學(xué)實驗教學(xué)普遍滯后于理論教學(xué)，教學(xué)現(xiàn)狀不容樂觀。本文以安徽醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課教學(xué)為例，對其教學(xué)現(xiàn)狀進行描述和分析，并針對存在的問題提出幾點改革策略。

1? 安徽醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課教學(xué)現(xiàn)狀

1.1? 教學(xué)內(nèi)容陳舊，實驗課時不足

目前，醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課的教學(xué)內(nèi)容仍為課程開設(shè)之初的四個傳統(tǒng)實驗，即雞血細胞融合、堿性蛋白觀察、細胞器分離、微絲染色與觀察。這些實驗課程雖然重要，能讓學(xué)生在實踐中理解基本的細胞生物學(xué)概念，但都屬于陳舊的驗證性實驗，缺乏必要的創(chuàng)新性和探索性，對學(xué)生創(chuàng)新思維和科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)幫助有限。而且實驗方法和實驗設(shè)備也未及時優(yōu)化和更新，完全按照傳統(tǒng)的操作步驟進行授課，實驗結(jié)果往往不太理想，極大影響了學(xué)生的教學(xué)效果。另外，由于實驗課時較少，難以進行實驗課的系統(tǒng)安排，學(xué)生往往無法掌握一整套實驗流程，對實驗的完整開展和充分掌握十分不利。

1.2? 實驗材料有限，實驗設(shè)備落后

醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課會用到一些基本的實驗材料，如試劑、工具、耗材等，但由于材料準(zhǔn)備有限，2～3名學(xué)生才能有一套完整的實驗工具和耗材，試劑更是需要多組共用。這樣不但容易造成公用試劑污染而影響實驗結(jié)果，而且容易造成學(xué)生聚集聊天而影響教學(xué)秩序，更重要的是不能讓每個學(xué)生都獲得動手操作的機會，久而久之就打擊了學(xué)生的實驗興趣。另外，細胞生物學(xué)實驗課還需要各種儀器設(shè)備，其中顯微鏡尤為重要，是每次實驗課觀察結(jié)果的必備儀器。但由于顯微鏡數(shù)量有限，不能滿足每名學(xué)生的需求，且購置年份較久，鏡頭存在磨損或缺失，不利于結(jié)果的觀察與分析，極大影響了教學(xué)效果。而且所有顯微鏡皆為普通的光學(xué)顯微鏡，只能用于簡單的細胞學(xué)觀察，不適用細胞器結(jié)構(gòu)觀察、熒光定位、細胞器結(jié)果分析等，不利于新實驗課程的開展。

1.3? 教學(xué)模式單一，教學(xué)技術(shù)落后

完整的實驗教學(xué)應(yīng)該包括三個方面：實驗準(zhǔn)備、實驗授課和課后討論。但在細胞生物學(xué)實驗課教學(xué)中，所有的實驗準(zhǔn)備工作都是由教師來完成，學(xué)生并不參與其中，因此對實驗材料準(zhǔn)備、儀器設(shè)備使用等過程都不了解，于是在懵懂中就開始了實驗課。實驗授課方式也一如既往的單一，即授課教師先對實驗?zāi)康摹⒃怼⒉襟E、結(jié)果、注意事項等進行詳細講授，并對實驗操作進行正確規(guī)范演示，然后讓學(xué)生根據(jù)實驗步驟機械地模仿授課教師的操作動作，順利地完成實驗并獲得預(yù)期結(jié)果。大部分學(xué)生在整個過程中缺乏思考，課后討論也就無法開展。這種簡單化、程序化的教學(xué)模式，既不能更好地啟迪激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，也不能幫助提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的能力。

另外，在教學(xué)技術(shù)上雖然采用了多媒體技術(shù)，但實質(zhì)上只是把教學(xué)內(nèi)容從黑板轉(zhuǎn)移到了電腦投影上，并沒有真正地運用好網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，所有實驗的開展都必須依托于教學(xué)實驗室，但教學(xué)實驗室數(shù)量及儀器設(shè)備畢竟有限，無法滿足開設(shè)更多重要實驗課程的要求。而且一旦遇到特殊情況（如這次新冠肺炎疫情），實驗課便無法與理論課同步開展，不但極大影響了教學(xué)進度和教學(xué)質(zhì)量，而且加重了學(xué)生后期的課業(yè)負擔(dān)。

1.4? 考核方式單一，考核制度不嚴(yán)

醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課的考核方式主要包括兩部分，即實驗報告和實驗考試，各占50%。由于實驗報告格式和內(nèi)容都比較統(tǒng)一，而且是在課后完成，很難避免學(xué)生之間相互抄襲的情況發(fā)生，甚至有些逃課或請假的學(xué)生照樣能寫出一份看似認(rèn)真的實驗報告，因此，實驗報告作為考核方式不但不能反映學(xué)生對實驗內(nèi)容的真實掌握情況，對那些認(rèn)真上課的學(xué)生而言缺乏公平性，而且容易使部分學(xué)生養(yǎng)成抄襲的壞習(xí)慣，助長不良學(xué)風(fēng)的形成。

相對而言，實驗考試就較為客觀和公正，但教務(wù)處并未安排實驗課獨立的考試時間，所以教師只能在最后一次實驗課結(jié)束后隨堂進行考試。由于時間緊迫，考試的形式和內(nèi)容比較單一，基本是選幾道實驗報告中的思考題對學(xué)生進行考核，無法真實反映學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰Α４送猓己酥贫纫草^松，雖然是閉卷考試，但監(jiān)考工作落實不到位，且在閱卷過程中也是以學(xué)生合格為基準(zhǔn)，很少出現(xiàn)補考的現(xiàn)象。這種考核制度將會縱容一部分學(xué)生不良行為和習(xí)慣的養(yǎng)成。

2? 醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課教學(xué)改革措施

2.1? 更新教學(xué)內(nèi)容，增加實驗課時

教學(xué)內(nèi)容是教學(xué)的核心所在，是學(xué)校給學(xué)生傳授的知識和技能、灌輸?shù)乃枷牒陀^點，因此，教學(xué)內(nèi)容的選擇十分重要。在醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗教學(xué)中，傳統(tǒng)的實驗內(nèi)容可以保留，但在方法和內(nèi)容上必須及時更新。例如，細胞融合實驗，不要僅限于動物細胞，也可開展植物細胞和微生物細胞的融合實驗，而在誘導(dǎo)細胞融合方法上不要僅限于PEG化學(xué)誘導(dǎo)法，也可采用細胞毒性小、融合效率高的電場誘導(dǎo)法;細胞內(nèi)蛋白觀察實驗，可以同時觀察酸性蛋白和堿性蛋白的定位情況，并對二者的差異進行比較分析，也可進一步進行酸堿蛋白酶活性測定;細胞器分離實驗，不要僅限于動物細胞，也可開展植物細胞的細胞器分離實驗，且細胞器不要局限于細胞核和線粒體，也可進行溶酶體、外泌體、高爾基體、葉綠體等的分離，并可進行細胞器的活性測定;微絲染色實驗，可以改變傳統(tǒng)的考馬斯亮藍染色方法，而是利用熒光基團標(biāo)記的鬼筆環(huán)肽的細胞骨架進行染色，也可利用熒光探針檢測各細胞器的分布情況。

除了這些傳統(tǒng)的驗證性實驗外，應(yīng)該更新一些探索性實驗，如由學(xué)生選擇感興趣的基因，進行基因重組、熒光定位、蛋白表達與沉默、細胞功能檢測等一系列實驗，探索該基因潛在的生物功能，既能夠掌握細胞培養(yǎng)、質(zhì)粒轉(zhuǎn)染、免疫熒光、免疫印跡、流式細胞術(shù)等重要實驗技術(shù)，為今后從事科研工作奠定基礎(chǔ)，也有機會參與發(fā)表學(xué)術(shù)論文，提升自我的核心競爭力。由于教學(xué)內(nèi)容的更新，就必須適當(dāng)增加實驗課時，尤其是探索性實驗，步驟多、周期長，并不是3～4個課時就能完成的，而是需要投入連續(xù)的時間。如質(zhì)粒構(gòu)建，需經(jīng)過PCR擴增、酶鏈反應(yīng)、質(zhì)粒轉(zhuǎn)化、質(zhì)粒抽提、酶切鑒定等步驟，而且有些步驟需間隔達十幾個小時。又如蛋白表達，需提前準(zhǔn)備細胞、質(zhì)粒轉(zhuǎn)染、蛋白提取、免疫印跡等步驟，每一個步驟都需要很長的時間，因此建議開展細胞生物學(xué)實驗周，讓學(xué)生集中、全面地了解、參與并掌握整個實驗過程，充分發(fā)揮實驗的探索精神。

2.2? 補充實驗材料，更新實驗設(shè)備

實驗材料和實驗設(shè)備是實驗教學(xué)的重要介質(zhì)，材料不足或設(shè)備落后也會嚴(yán)重影響實驗課的教學(xué)效果。首先必須擴充實驗材料，如試劑、耗材、器具等，確保每一個學(xué)生都有一組完整實驗材料，這樣既能夠避免一個學(xué)生的失誤導(dǎo)致多組實驗失敗的現(xiàn)象發(fā)生，也能夠讓每個學(xué)生都有動手操作的機會，讓他們在實際操作中理解和掌握實驗內(nèi)容。但對于一些特殊的實驗材料，如解剖針、手術(shù)刀片等，務(wù)必管理到位，需在實驗前后對數(shù)量進行嚴(yán)格統(tǒng)計，以免對學(xué)生造成不必要的傷害。

另外，必須及時更新實驗設(shè)備。對細胞生物學(xué)實驗課而言，幾乎每一個實驗都會用普通的光學(xué)顯微鏡，如細胞融合、細胞器、酸堿蛋白等的觀察，可以說它們是學(xué)生觀察實驗結(jié)果的眼睛，其功能的完整性直接影響學(xué)生對實驗結(jié)果的判斷。因此，對一些功能不全的舊顯微鏡必須及時更新，且在數(shù)量上也必須增加，至少在課堂上要達到一名學(xué)生一臺的標(biāo)準(zhǔn)，這樣不但能有效加快實驗進度、增強教學(xué)效果，也能鍛煉每一名學(xué)生觀察分析結(jié)果的能力。但顯微鏡屬于精密儀器，管理工作也必須到位。可以將顯微鏡統(tǒng)一保管，課前學(xué)生有序登記領(lǐng)取，課后及時歸還，管理人員需對顯微鏡進行定期保養(yǎng)和維護[4]。

除此之外，實驗中涉及的離心機、水浴鍋等其他常規(guī)儀器也要及時更新，以保證正常的實驗進程。另外，探索性實驗需要的儀器則更多，如PCR儀、純水儀、電泳儀、紫外分光光度計、倒置熒光顯微鏡、蛋白分析儀、流式細胞分析分選儀等，其中包含一些昂貴的大型儀器，且使用次數(shù)不是很多。可以與學(xué)院或校實驗中心平臺進行合作教學(xué)[5]，既能減少教學(xué)成本，也能提高學(xué)校各個實驗平臺的儀器利用率，避免學(xué)校的資源浪費。

2.3? 優(yōu)化教學(xué)模式，改善教學(xué)技術(shù)

教學(xué)模式是教學(xué)活動的基本結(jié)構(gòu)，其優(yōu)劣也直接影響著教學(xué)效果。本實驗課的優(yōu)化可以從實驗準(zhǔn)備、實驗授課和課后討論三個方面進行。首先，讓學(xué)生參與實驗準(zhǔn)備的整個過程，通過準(zhǔn)備工作，學(xué)生可以充分了解材料的獲取方法、試劑的配制過程以及儀器的使用流程，明確學(xué)習(xí)的目的，能夠顯著提高學(xué)生的動手能力，為后續(xù)實驗的順利進行奠定基礎(chǔ)[6]。其次，教師在實驗課授課過程中不能照本宣科，要注意做到“精、簡、新、活”，即精講重要知識點，簡要略過非重要知識點，同時需要將細胞生物學(xué)最新研究進展與書本理論知識相結(jié)合，并在教學(xué)過程中引入一些探究性問題，這樣便可以在調(diào)動課堂氣氛的同時讓學(xué)生彼此啟發(fā)、相互討論，主動地去發(fā)現(xiàn)問題并思考問題，充分地讓學(xué)生發(fā)揮主觀能動性，真正地在課堂教學(xué)中占據(jù)主導(dǎo)地位。最后，幫助學(xué)生做好實驗結(jié)果的討論分析，耐心解答學(xué)生提出的疑問。如果課堂時間不允許，可以在網(wǎng)上建立討論群用于課后交流。

另外，教學(xué)技術(shù)的改善也很重要。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，豐富的多媒體技術(shù)逐漸被應(yīng)用于高校的實驗教學(xué)中[7-8]，在細胞生物學(xué)實驗課中可以應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，即利用3D數(shù)字化系統(tǒng)、多傳感交互技術(shù)、高分辨率顯示技術(shù)的科學(xué)可視化技術(shù)，能夠生成三維逼真的虛擬環(huán)境，虛擬的實驗教學(xué)可以為學(xué)生營造逼真的實驗效果，能夠很好地克服某些較為復(fù)雜、花費較大、對實驗設(shè)備要求較高的細胞生物學(xué)實驗的傳統(tǒng)局限性，如熒光能量共振轉(zhuǎn)移技術(shù)、膜片鉗技術(shù)等。此外，對于實驗內(nèi)容新穎、實驗要求較高、實驗難度較大等探索性實驗，教師可以首先將其制作成圖片、音頻和視頻等，然后以課件的形式轉(zhuǎn)變?yōu)橛谰帽４娴碾娮硬牧希@樣不僅可以使教學(xué)內(nèi)容與手段更加豐富化，而且還能通過多媒體方式實現(xiàn)實驗課教學(xué)的共享，逐漸將理論教學(xué)與實踐操作結(jié)合起來。

2.4? 調(diào)整考核方式，嚴(yán)格考核制度

考核是客觀公正地評價學(xué)生教學(xué)效果的主要方式[9]，細胞生物學(xué)實驗課考核應(yīng)至少包括考勤、實驗報告和實驗考試。

考勤占20%，可以采用課前簽到、課間提問抽查、課后簽退等方式進行，對不明原因逃課的學(xué)生將取消該項所有成績，這樣能夠最大限度地避免部分學(xué)生逃課行為的發(fā)生，保證正常的教學(xué)秩序。

實驗報告占40%，可以實驗小組的形式進行撰寫，其中實驗結(jié)果的分析討論應(yīng)作為最重要的評分依據(jù)，學(xué)生需在實驗報告中附上顯微鏡下觀察到的結(jié)果圖片，無論結(jié)果是否成功，都必須認(rèn)真進行分析，尤其是實驗失敗者，更要發(fā)現(xiàn)失敗原因及提出改善方法。這樣不但能夠杜絕學(xué)生抄襲的行為，確保實驗結(jié)果的真實性，而且鍛煉了學(xué)生分析與思考的能力。

實驗考試占40%，需安排獨立的實驗課考試時間，考試內(nèi)容主要包括理論考試和操作考試：理論考試主要以閉卷形式從實驗的原理、步驟、結(jié)果和討論等方面考查學(xué)生對實驗理論知識的掌握程度;操作考試可采用抽題的方式，即隨機抽取一次實驗進行關(guān)鍵步驟的演練，以考核學(xué)生對實驗整體操作的掌握程度。

另外，以上考核制度的實施一定要嚴(yán)格，不能打同情分，否則就是一紙空談。對于考核不合格的學(xué)生必須如實記錄成績，并督促其做好補考的復(fù)習(xí)工作，因為只有嚴(yán)格的考核制度才能準(zhǔn)確、客觀、公正地評價每個學(xué)生對實驗操作的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)效果，也制止了某些學(xué)生偷懶、渾水摸魚取得實驗成績，鼓舞了勤奮好學(xué)的學(xué)生，真正達到以評促學(xué)的效果。

2.5? 開展第二課堂，培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才

實驗課作為醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)的第一課堂，不但在時間和空間上具有一定的局限性，而且在教學(xué)經(jīng)費和資源方面也存在不足，無法充分滿足一部分勤奮刻苦學(xué)生的實驗需求。因此，開展細胞生物學(xué)實驗的第二課堂意義重大且勢在必行。第二課堂的開展可以以輔導(dǎo)員為聯(lián)系人，根據(jù)學(xué)生的需求為其聯(lián)系各細胞生物學(xué)實驗室或?qū)嶒炛行钠脚_的指導(dǎo)教師。開展的形式主要有兩種。

1）學(xué)生可以在指導(dǎo)教師的幫助下，自己主動申請校級、省級甚至國家級的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目，在項目設(shè)計、資料查詢、研究探索、解決問題、項目結(jié)題的過程中不斷發(fā)掘和培養(yǎng)創(chuàng)新性和創(chuàng)造力，并有機會將成果發(fā)表至各學(xué)術(shù)期刊，提高核心競爭力，充分體現(xiàn)科學(xué)素養(yǎng)。

2）學(xué)生可以依照興趣選擇研究方向，在課余時間參加各指導(dǎo)教師主持的細胞生物學(xué)相關(guān)科研課題，包括各種級別的自然科學(xué)基金和教學(xué)項目，在導(dǎo)師的指導(dǎo)和幫助下，學(xué)會實驗設(shè)計、操作和結(jié)果分析等，提高實驗技術(shù)水平和解決問題的能力，并有機會參與發(fā)表國內(nèi)外高水平學(xué)術(shù)論文，為今后的醫(yī)學(xué)科研工作奠定基礎(chǔ)。

開展第二課堂不但能夠彌補第一課堂學(xué)時的不足，也是第一課堂的深入和拓展。參加第二課堂既滿足了學(xué)生的科研興趣，也培養(yǎng)了學(xué)生的科研素質(zhì)，為培育創(chuàng)新型人才提供了科研環(huán)境。

3? 小結(jié)

綜上，安徽醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課存在的問題包括：教學(xué)內(nèi)容陳舊，實驗課時不足;實驗材料有限，實驗設(shè)備落后;教學(xué)模式單一，教學(xué)技術(shù)落后;考核方式單一，考核制度不嚴(yán)。這些問題極大地限制了生物專業(yè)的人才培養(yǎng)和學(xué)科系的發(fā)展。對此，提出改革措施：更新教學(xué)內(nèi)容，增加實驗課時;補充實驗材料，更新實驗設(shè)備;優(yōu)化教學(xué)模式，改善教學(xué)技術(shù);調(diào)整考核方式，嚴(yán)格考核制度;開展第二課堂等。通過改革，力爭為今后醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)實驗課的教學(xué)提供新思路和新方向，為社會輸送更多高素質(zhì)創(chuàng)新型的醫(yī)學(xué)人才。■

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