《細胞生物學》實驗教學改革與探索

金亮

（中國藥科大學 生命科學與技術學院，江蘇南京 211198）

細胞是構成生物體基本的結構和功能的單位。細胞生物學是研究和揭示細胞基本生命活動規律的科學，它從顯微、亞顯微與分子水平上研究細胞結構與功能。細胞增殖、分化、代謝、運動、衰老、死亡，以及細胞信號轉導，細胞基因表達與調控，細胞起源與進化等重大生命過程，是現代生命科學的四大支柱之一[1]?！都毎飳W》實驗是一門傳授研究以細胞作為生命活動的基本單位為出發點，探索揭示生命活動規律的相關研究方法與技能的實驗課。細胞生物學是現代生物學的前沿學科，知識更新速度快，學科交叉特點非常突出，為了使學生更高效地掌握學科知識，課堂教學的形式也應該不斷發展，使其變得更加新穎而生動[2-3]。近年來細胞生物學與分子生物學、遺傳學、生物化學等其他學科相互銜接、相互滲透、相互交叉和整合，是生命科學領域的基礎學科，也已成為當今非常重要的前沿分支學科之一，也是生命科學研究中發展較快、變化較大的學科之一[4-5]。作為《細胞生物學》這門基礎課程的教師，不僅要讓學生掌握好理論知識，同時要盡可能地提高他們的實驗動手能力和操作能力，為成為一名合格的藥學研究和工作人才打下堅實的理論和實踐基礎。如何在《細胞生物學》實驗教學中激發學生的學習興趣、調動學生的積極性，培養學生獨立思考、綜合運用知識和科研創新的能力，值得所有教師深入思考，因此對《細胞生物學》實驗教學進行改革勢在必行[6]。

傳統的《細胞生物學》實驗教學方法一般以教師課前備課，準備固定的實驗材料，按照教材上的既定步驟、以固定的方法教授給學生，學生按照既定步驟機械地完成實驗為一般流程。這樣的實驗教學模式已無法滿足現代科學研究和實踐的需求，因此我們要從中吸收寶貴經驗，并且不斷對教學進行改革創新和積極探索，不斷調整現有教學方法，培養學生的創新能力和實踐能力，讓學生學會在探索中掌握發現問題、分析問題和解決問題的能力，也是在現代《細胞生物學》實驗教育中應予以傳授的重要內容。改進實驗教學內容，增加系統性《細胞生物學》綜合實驗和創新性實驗環節，是對《細胞生物學》實驗改革的切入點。在醫藥院校學習過程中，科學研究理念深入人心，將與科研相關的理念、方法以及本領域產生的新的突破性研究成果引入《細胞生物學》實驗教學，也是目前教學改革探索的一個重要方向[7]。

我們在長期實踐中發現傳統授課方式往往會限制學生的創新能力和獨立思考能力[5]。學生在學習知識和實驗技能時，更多是被動完成固有的任務，缺乏學習興趣的引導，因而不能深入理解實驗的根本目的和意義，更無法做到與理論知識的有機結合。長此以往，會造成培養的學生不具備高水平和復合型能力，無法滿足現代社會的需要。

對此，為激發學生學習《細胞生物學》的興趣，從實驗過程的完整性、教學模式、實驗報告內容和課程考核方式及線上線下混合式教學方法這些方面對課程進行改革和探索，希望能促進我校藥學學生《細胞生物學》實驗水平的不斷完善和提高。

1 實驗過程完整性

受教學條件所限，大部分實驗課內容屬于對課堂理論知識的復習和驗證，主要是讓學生通過實驗，能夠對課堂講授的理論知識理解得更加深入。但是《細胞生物學》實驗本質上是一門實踐課程，因此在實驗項目的設置上一定要注重對學生實踐能力的培養。經過研究發現，應該盡量增加綜合性和設計性實驗，縮減驗證性實驗，交叉學科中可能重合的實驗，開設時應格外謹慎，避免重復，這樣才有助于學生思考和創新能力的提高。

例如利用顯微鏡觀察細胞實驗，原本僅設置使用普通光學顯微鏡觀察植物根尖細胞樣本這樣的簡單實驗，但隨著現代教育事業的不斷發展和實驗條件的不斷完善，這類基礎性實驗在中學時期即有很多學?？梢酝瓿?。因此，希望本科階段的實驗能夠更加完整、更具系統性，可增加原代貼壁細胞、細胞系懸浮細胞及經細胞破碎分離后的樣本，利用常規顯微鏡和具備更高功能的顯微鏡，例如相差顯微鏡、熒光顯微鏡和激光共聚焦顯微鏡等，觀察不同的細胞結構和形態等，這樣可以避免和其他實驗中顯微鏡觀察實驗的重復，增加觀察的立體性和層次性，也有利于學生對不同細胞結構的認識和理解。

另外，在傳代細胞培養和細胞計數實驗的基礎上，增加細胞凍存與復蘇實驗、原代細胞的提取和培養實驗、細胞培養實驗、細胞的活力測定、細胞增殖實驗、細胞凋亡實驗、腫瘤細胞侵襲和遷移實驗等，使實驗體系更加完整，增強學生在細胞培養方面的基本操作能力，為日后從事更深層次的科學研究和相關工作打好堅實的基礎。并鼓勵學生可以分成幾個小組，在課前時間允許的情況下，參與到前期的實驗準備活動當中，加深對無菌操作的認識及對實驗內容的理解，提高學生的積極性和主動性，培養學生預實驗的習慣。在實驗準備過程中，學生的邏輯思維能力會更加嚴謹，考慮問題的綜合能力也大大加強，增強學生的動手能力及創新思維。

2 實驗課程教學模式

從課程教學模式角度，改變傳統的實驗模式，提高學生獲取知識的能力。在《細胞生物學》實驗中，由于部分關鍵實驗耗時長，儀器昂貴，操作要求較高，且不適合人數眾多的學生實驗，例如誘導細胞凋亡過程、細胞自噬的過程、流式細胞術檢測過程等。但是這些實驗技能又是藥學學生在后續深造過程或在相關工作崗位上必需的實驗技術和能力，這就可能造成學生學習過程知識獲取與人才需求不匹配。對于這樣的關鍵性實驗部分，可以充分利用虛擬仿真實驗平臺，讓學生對實驗方法和操作步驟高度熟悉。虛擬仿真實驗平臺的搭建可以使學生充分了解和認識在實際使用中比較難接觸到的大型高值儀器，解決了一些大型高精度高技術儀器在實驗教學中只能看不能做的難點問題，通過虛擬仿真實驗，有效拓寬了學生的知識面，學生的綜合實驗技能和創新能力得到很大提高。

還可以設計性實驗的形式，以小組為單位開展實驗方案的設計。通過討論、交流、相互點評和教師點評等環節，確定實驗方案的科學性和可行性。并且后續可以選擇方案中可實現的部分實驗，利用一定的實驗學時讓學生付諸實踐。通過這樣的方式可以很好地增強學生學習的主動性，激發學生自主學習的興趣，提高教學質量。嘗試這種方式后，學生反映能夠更深入地理解目前開展的一些實驗內容的設計原理和操作目的，能夠讓理論更透徹、更牢固地聯系實踐內容，是對理論知識的更深入鞏固過程。

3 實驗報告及考核方式

傳統的《細胞生物學》實驗課程成績一般以實驗報告書寫情況來評定，這種方式的缺點是會使部分學生更加關注實驗報告的書寫，而忽視對實驗過程的操作、觀察。實驗報告一般包括實驗原理、實驗步驟、實驗結果和數據分析討論等部分，事實上實驗報告的書寫情況并不能全面真實地反映學生的實驗操作能力和對實驗內容的掌握情況。以往批改實驗報告過程中，也時常會發現生搬硬套課本內容的現象，所以傳統的成績評定方法并不全面客觀，得出的實驗成績可靠性不高。為此，改革后的實驗報告中，讓學生加入自己的想法，如此次實驗過程中的注意事項、實驗可以改進的方案及其原因以及在相關領域中可能的應用等，讓學生敢于表達自己的看法，調動積極性，同時還可提高學生的觀察表述能力和創新能力[8]。

另外，綜合評定《細胞生物學》實驗成績時，除了對實驗報告進行評定外，還可以將范圍擴大到上課情況、實驗操作、實驗結果、實驗分析、實驗知識考核等指標，在此基礎上還可以酌情結合學生的實驗預習情況、實驗室紀律、實驗態度、實驗臺的衛生整潔情況等，從多方面、多角度去考量學生對實驗的理解程度和熟悉程度。通過完善考核方式，使考核方式多維度、多元化，確保了實驗成績考核的全面性和真實性，有助于培養學生良好的實驗及操作習慣，使學生掌握實驗內容、提高歸納總結能力。

4 線上線下混合式教學

受線下課時所限，上課時間內主要保證正常教學任務的完成，所以學生和教師的交流討論時間一般都十分有限，因此建立一種更方便的交流平臺就十分必要。依托超星在線開放課程平臺，建立課程體系，上傳一些課內學習資料的同時，學生可以將自己的問題在討論區內發布，教師和學生共同參與討論。對于參與討論的學生，可以給予一定的分值獎勵，鼓勵學生積極參與到學習探討當中。教師在課程伊始，可以適當引導學生發表討論主題，可以根據實驗內容提出一些討論內容，例如，腫瘤細胞的侵襲和遷移實驗中，都會用到Transwell 小室，那么這兩個實驗中所用到的Transwell 小室是否完全相同？原因是什么？學生通過對實驗中相關問題的討論，可以更全面地理解實驗內容和相關知識點。對學生發布的討論主題，教師要及時回復和評價，通過置頂、加精等操作，調動學生參與討論的積極性。另外，教師可以在線上平臺上給出一些實際實驗操作中獲得的真實實驗數據，讓學生進行相應的軟件分析，掌握對實驗數據的處理方法，這也是學生日后深造和在工作崗位上需要掌握的必備技能。

通過建立線上課程平臺，對已有的實驗內容進行補充和延伸，保證課程的完整性、綜合性和系統性，同時也讓學生拓寬了視野，獲得更完整的技能訓練，并鍛煉學生發現問題、思考問題和解決問題的能力。

本文探討了傳統《細胞生物學》實驗教學過程中存在的一些問題，針對這些問題提出了相應的改革措施。通過以上改革措施，希望能將傳統的實驗模式轉變為理論與實踐并重，具有一定創新性和探索性的實驗模式，培養學生嚴謹的邏輯思維方式和實事求是的科學態度，為今后從事生物學領域及生物技術產業研究等工作奠定良好的理論實踐基礎[5]。《細胞生物學》實驗是生物類專業學生所學的一門非常重要的專業必修課，不斷探索內容和方法上的改革和創新，加強與科研的結合，才能滿足社會對高素質應用型人才的需求。