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1 简笔画呈现前概念策略,导入新课
教材在第二单元第一章已经阐述过动植物细胞的结构,这部分知识是学生的前概念。教师复习动、植物体的结构层次,再次强调生物体结构和功能的基本单位是细胞,动植物体都是有大量细胞经过分裂分化而形成的,和学生一起回忆动、植物细胞的结构并画简笔画示意图(图1、2)。
2 科学史教学策略,初建“单细胞生物”概念
教师抛出问题,引发思考:“是不是所有的生物都是我们肉眼可见的呢?”
投影科学史资料:著名的显微学家列文?虎克在其1676年10月9日的一封信中写道:“它们小得不可思议;如此之小,在我看来,我判断,即使把100个这些小动物撑开摆在一起,也不会超过一颗粗沙子的长度;如果这是真的,那么100万个这些活物也不够一颗粗沙粒的体积。”这些如此之小的生物,是列文?虎克利用显微镜观察一滴水中看到的,他描述说:“他们看上去就像一个点。”
引导学生分析得出结论:生物圈中还有不少是肉眼很难看见的生物,它们的身体只有一个细胞构成,称这些生物为“单细胞生物”。在此,引出新课的课题“单细胞生物”,使学生建构起“单细胞生物”是“很小的”概念特征的基本印象。
3 形象思维策略,认识各种“单细胞生物”
本课教学内容针对的对象是七年级的学生,由于年纪小,大脑兴奋中心容易疲劳,注意力集中时间较短,需要教师利用视觉促进接受生物形象信号,在大脑中形成感知表象。
教师指导学生阅读课本“想一想,议一议”栏目,用PPT补充展示形态各异的“单细胞生物”图片,如杆状的大肠杆菌、发酵用的酵母菌、会变形的变形虫、像太阳的太阳虫、喇叭虫、钟虫、衣藻和像草鞋的草履虫,并讲授它们与人类的关系,让学生知道生物圈中存在着千姿百态、功能各异的“单细胞生物”。教师利用丰富的感知表象,建立学生的形象思维,使他们对“单细胞生物”的概念有更丰富的认识。
4 自主学习和图形对比策略,建构“单细胞”概念
学生带着“草履虫是否有细胞的基本结构”这一问题,自主学习教材中的“草履虫结构示意图”(此时教师简笔画“草履虫结构示意图”),结合动植物细胞的结构示意图找出草履虫作为细胞的基本结构(图3),即草履虫具有表膜、大核和小核、细胞质,教师在黑板上,把“草履虫结构示意图”这3个结构名称,用红色线条与左侧“动物细胞示意图”的细胞膜、细胞质、细胞核相连接,从而证明草履虫具有细胞结构,为学生建构起“草履虫”是“单细胞”的概念,即单细胞生物具有类似于细胞膜、细胞质和细胞核的细胞结构。
5 实验竞赛与激励评价策略,直观感受“草履虫的形态和运动”
七年级学生的思维比较活跃,具有一定的观察能力、显微镜操作能力、分析问题能力,也愿意动手进行实验操作,有热情。老师可采用演示实验法和探究性实验的教学策略,“观察草履虫的形态和运动”,从静态到动态,认识草履虫这种单细胞生物。在学生清点材料用具的基础上,教师演示具体的实验步骤,强调临时装片制作和显微镜使用的注意事项:
(1) 由于草履虫需要氧气进行呼吸,多聚集在培养液表层,为此从草履虫培养液的表层吸一滴培养液。
(2) 用放大镜观察草履虫培养液时,放大镜需与观察物体平行放置。
(3) 取几丝棉花纤维,成“井”字形放于临时装片上,可将草履虫围在一个狭小的空间中,利于观察。
(4) 显微镜的基本操作步骤的注意事项:取镜和安放;对光:通过目镜,可以看到白亮的视野;观察:转动粗准焦螺旋,使镜筒缓缓下降,直到物镜接近玻片标本为止(眼睛看着物镜,以免物镜碰到玻片标本),再左眼向目镜内看,同时反方向转动粗准焦螺旋,使镜筒缓缓上升,直到看清物像为止;整理实验台。
实验员教师已采集到草履虫并在实验室进行培养,但受课程时间限制,不能在课堂上观察到草履虫全部的生命活动,因此学生和教师搜集了相关草履虫生命活动视频辅助教学。教师播放“观察草履虫的运动视频”,展示在显微镜下观察到的草履虫运动状态。整个实验采取竞赛的方式进行,即对实验操作和观察结果做得又快又好的学生给予平时分加分表扬,并请这部分学生帮助检查和指导周围的同学。这样的教学可以较好保证全体学生实验操作能力的习得,保持实验课堂的高效性,避免出现课堂混乱的局面。
通过对单细胞生物生命活动的观察,学生不断体会和品尝到“发现”和“克服困难解决问题获得成功”后的喜悦,有助于学生亲身体验“一些生物由单细胞构成”这一重要概念。教师在组织学生进行这些科学探究活动的同时,自然而然地渗透了科学的态度与世界观的教育。
6 合作学习和简笔画板书策略,建构完整“单细胞生物”概念
以合作学习小组为单位,学生再次观察教材中“草履虫的结构示意图”,以小组竞赛计分的方式,请学生将黑板中草履虫各部分结构的名称补充完整(图4)。同时,视频展示“草履虫的结构”,加深学生对草履虫结构各部分结构功能的认识。
教材在第一单元第一章已经阐述过生物体的基本特征,这部分知识也是学生的前概念。教师引导学生回忆生物的六大基本特征,请学生以合作小组为单位,采用抢答的方式,快速地将草履虫的各部分结构与生物的六大基本特征相对应,并在黑板上标注出(图5)。
但是,此时,学生发现,根据草履虫的结构无法与生物具有应激性、生长和繁殖以及遗传和变异这三个特征建立联系,引发了学生强烈的好奇心。在此基础上,教师播放“草履虫对外界刺激的反应”和“草履虫的分裂生殖”视频,从而让学生理解,草履虫具有完整的六个生物基本特征,且草履虫仅有一个细胞构成。在此,学生理解草履虫为单细胞生物,简笔画与板书结合,建构了“单细胞生物”的概念,即单细胞生物除具有细胞结构外,还具有生物的六个基本特征(图6)。
之前学生对单细胞生物如何生活以及其具体结构还缺乏系统的认识,教师在设计教学过程中抓住这些特点,设计学生活动,满足学生作为学习者的需要、探究的需要、获得新的体验的需要、获得认可与欣赏的需要。
7 课前资料收集策略,了解单细胞生物与人类的关系
细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科,是生物类专业的重要基础课程,它联系着生物科学的许多分支学科,如:组织学、胚胎学、生理学遗传学、免疫学等。细胞生物学作为一门基础课,对学生的知识、能力和素质具有直接和长远的影响。20世纪50年代以来,诺贝尔生理与医学奖大都授予了从事细胞生物学研究的科学家。因此,细胞生物学教学是衡量教学质量的重要组成部分。传统的教学方式是以教师为中心、以课堂为中心、以教材为中心的“三中心”教育模式,学生作为知识的被动接受者,处于从属地位。这实际上束缚了学生的批判性思维,抑制学生个性发展。为了让学生更好地学习细胞生物学的基本概念,掌握细胞生物学的基本内容和研究方法,在课堂教学中对学生进行细胞生物学研究型学习模式的应用显得十分紧迫。
一、细胞生物学教学内容的刷新
细胞生物学的内容覆盖面广、跨度大、发展快、与其它学科的交叉渗透广泛,教学过程中容易出现主线不清晰、体系不严密、层次不分明、内容多而杂、学生理不清、记不牢等问题。在教学中要使学生能较全面系统地掌握细胞生物学教学内容,在头脑中建立起一个牢固扎实的“知识网络”,这就要求教师在教学中更多地考虑讲授的内容和质量。同时要积累细胞生物学发展的最新动态,并及时把这些动态研究成果以及有待攻关的重大课题在教学内容中反映出来,从而引导学生去探索发现新知识的热情和动力,从而发展学生的发散性思维能力,不断增强学生的自觉性和创造性。
二、细胞生物学教学手段和方法的优化
1.多采用多媒体教学。细胞生物学主要讲授细胞的结构与功能,以及探索生物体细胞发生、发展、成长、衰老、死亡的生命活动规律的科学,需要大量的细胞超微结构示意图,对教师来讲在黑板上绘制、挂图等手段,会导致准确度不高,缺乏动态感。加之细胞生物学本身具有高度的综合性、抽象性和复杂性,学生学习有一定的难度,容易失去兴趣。因此在教学过程中,要多制作多媒体课件,大量采用外文细胞生物学图书上的彩图,借助丰富多彩的图片,实现微观结构宏观化。如在课件中对一些复杂的概念,利用Flash动画做一些直观的模拟,从而有利于学生的掌握。
2.发挥学生的主体作用。课堂教学要以讲授、提问、讨论、布置思考题、查找资料等方式相结合,充分利用网络信息资源,精心进行研究型教学。如在部分内容的课堂教学中,先用 2/3时间讲授基本理论和基本概念,然后提出一些针对性的问题,组织学生分组看书讨论,最后推荐1名代表回答教师提出的课堂问题,教师再做一个小结。多种教学方法相结合,能激发学生的学习兴趣,充分发挥学生的能动作用。
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3.指导学生开展“第二课堂”。针对细胞生物学的研究热点,给学生提供一些信息,指导他们走进图书馆与上网,选择与课程内容相关的专题进行研究,在此过程中学会主动获取知识、应用知识、解决问题;并通过自主学习、相互讨论、查找资料等获得对相关知识的进一步认识和解决问题的亲身体验,并将其研究结果或成果写成研究论文。这种变封闭式为开放式、变知识教育为能力培养的学习模式,能培养学生研究性学习的兴趣和能力,引导学生的发散思维,增强学生参与知识建构的积极性和自觉性。
三、充分挖掘学生自主学习的积极性
提升学生的自主学习能力,提高发现问题和解决问题的能力,发展创新精神,实现“学会学习”是研究型教学的重要内容。要培养学生浓厚的研究兴趣、探究精神及学习过程中的批判精神,开掘学生的创新能力,制定合理的知识结构策略,尝试相关知识的综合应用;改革抑制学生个性发展的“三中心”的传统教育模式,建立一个互动的、以学生为中心的教学过程,培养学生的自信、自主、自立精神和学生在学习中的主体作用;学会沟通、合作与分享,培养协作精神和团队精神,培养与他人合作意识及合作能力;学会利用网络收集资料、筛选分析、归纳信息资料,培养获取信息分析处理信息的能力,激活各种学习中的知识储量;提升教师对研究型学习的指导能力,建立新型的师生关系,营造良好的研究型学习外部环境。
四、全面建立课程成绩综合考核体系
1.改革考试命题方法。根据细胞生物学教学大纲,精心编制细胞生物学试题,同时向学生征集试题,从中筛选好的题型作为考试试题,以此督促学生对所学内容系统地复习。试题的内容既包括基本知识、基本概念,又涉及到主观发挥题和部分考研热点试题。试题库结构合理,知识覆盖面大,理论联系实际,对于改变死记硬背和克服考试作弊将起到重要作用。
2.改革考核形式。课程考核贯穿整个课程的学习过程。课程成绩包括考试成绩(50%)、实验成绩(30%)、平时成绩(20%)。实验考核包括两部分:(1)平时考核。根据学生平时预习、操作、实验结果、实验态度和实验报告情况,给出一个平时成绩,占实验考核总成绩80%;(2)实验技能考试。实验课结束后进行一次综合实验技能随堂考试,根据其操作情况当场给出成绩,该成绩以20%计入实验考核总成绩中。平时成绩包括上课考勤、预习、提问、作业、课程论文等情况。综合考核办法能客观实际地反映学生对该课程的学习情况,改变过去仅由一次考试决定成绩的弊端。
总之,研究型教学模式是教师在教学过程中创设一种类似于科学研究的情境和途径,使学生在教师指导下,以类似科学研究的方式获取知识和应用知识,学生通过自主学习来探讨、研究或解决某个或某些特定的问题,从而促进学生主动学习和探索学习,提高学生综合素质。
参考文献
[1]于海涛,张淑玲.提高医学细胞生物学教学质量的做法与体会[J].齐齐哈尔医学院学报,2001,(11).
[中图分类号]G622 [文献标识码]A [文章编号]1009-5349(2015)12-0233-01
临床医学专业是一门实践性很强的应用科学专业。它致力于培养具备基础医学、临床医学的基本理论和医疗预防的基本技能,能在医疗卫生单位、医学科研等部门从事医疗及预防、医学科研等方面工作的医学高级专门人才。该专业学生主要学习医学方面的基础理论和基本知识,人类疾病的诊断、治疗、预防方面的基本训练。要具有对人类疾病的病因、发病机制做出分类鉴别的能力。随着细胞结构及功能的相关知识和理论在医学领域中的应用的不断深入,“细胞生物学”已成为现代医学的重要基础,在医学教育中占有重要的地位。对于现代医科学生来说,具备“细胞生物学”的相关基础知识和基本技能,是进一步学习其他医学课程必不可少的条件。
一、医学细胞生物学课程内容体系和结构
我校医学本科专业自1978年开设以来,在教育部组织的1997年、2006年本科教学工作水平评估中分别达到“优”和“良”的水平。为内蒙古、吉林、辽宁等全国各地区培养了一万多名合格的高级医学专业人才,临床专业毕业生遍布全国各省及美国、日本等国家。所招学生范围逐年扩大,并分为汉班和蒙班,其中蒙班学生为蒙古族,他们主要为蒙古族中小学考上来的,蒙语授课兼修汉语。
医学细胞生物学以细胞生物学和分子生物学为基础,是探索研究人体细胞发生、发育、增殖、衰老、死亡以及细胞结构与功能的异常与人类疾病关系的学科。课程基本内容有13章,包括细胞生物学绪论、细胞膜的化学组成与特性、细胞表面与细胞外基质、细胞膜的功能、细胞的内膜系统、线粒体、核糖体、细胞骨架、细胞核与遗传物质储存、细胞中遗传信息的传递及调控、细胞增殖与细胞周期、细胞分化、细胞衰老与死亡。第1章,引领学生进入医学细胞生物学课程,指导学生如何学习这门课;第2―9章为基础理论知识,学习医学细胞生物学特有的细胞结构与功能及其与疾病关系;第10―13章,主要以细胞为整体,看细胞的“一生”变化。通过这三部分的学习,能够使学生掌握人体细胞的知识,同时把细胞结构与功能的异常与人类疾病关系渗透到各个章节。
二、医学细胞生物学与其他课程的联系
医学细胞生物学在临床专业培养计划中,大一开课,这充分体现了该课程的基础性。其后的课程有生物化学、组织学与胚胎学、生理学、病理学、免疫学等。组织学与胚胎学是相互关联的两门学科,习惯列为一门专业基础课程。组织学是研究机体微细结构及其相关功能的科学。胚胎学主要是研究从受精卵发育为新生个体的过程及其机理的科学,其研究内容包括生殖细胞发生、受精、胚胎发育、胚胎与母体的关系、先天性畸形等。在其内容中涉及细胞的知识较多,比如什么是生殖细胞、细胞分化的原理、细胞分裂产生新的细胞等等。如果没有学习相应的细胞生物学课程,很难理解这些基本概念与原理。生理学是研究机体正常生命活动规律的一门课程,学生能够学习人体各器官的基本功能,认识机能与结构的联系,理解机体的整体统一性及与环境的对立统一关系。其内容包括细胞、组织、器官和系统的基本功能及功能调节。该课与细胞生物学关联紧密,很多人体生理活动,都是以细胞为基础。比如细胞的Na-K离子泵工作原理阐释了物质在细胞两侧的运输,从而调节人体内环境渗透压平衡。
生物化学是运用化学的理论与方法,从分子水平研究生命现象的科学,能够使学生获得生物化学的基本理论、基本知识和基本技能。其内容包括蛋白质与核酸化学、维生素、酶、生物氧化、物质代谢及其调节、肝脏生化和酸碱平衡等。这里提到的核酸是细胞内的遗传信息载体,生物氧化、物质代谢多发生在细胞内,可见,离开了细胞,生物化学这门课程将无法开展。病理学是一门研究疾病的病因、发病机制、病理改变(包括代谢、机能和形态结构的改变)和转归的医学基础学科。其目的是认识和掌握疾病的本质的发生发展的规律,从而为防治疾病提供必要的理论基础和实践依据。人类很多疾病的本质是特定细胞的损伤,比如高胆固醇血症,主要发病原因是细胞膜上的受体缺失或无法识别供体。因此,在介绍这类疾病时,就需要掌握细胞的结构、细胞膜的功能等细胞生物学内容。医学免疫学研究机体免疫系统的组织结构和生理功能的科学,其基本定义概念如抗原、抗体,这些都是细胞内外存在的物质。
因此,随着我校临床专业培养计划的改革发展,医学细胞生物学必定成为必不可少的专业基础课程,需要加以重视。
【参考文献】
[1]吕毅,吴小健,向俊西等.抓好临床医学专业学位人才培养新模式试点工作的探讨[J].西北医学教育,2014(05):866-868.
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)02-0098-02
细胞生物学是生命科学最前沿的学科之一,是21世纪生命科学研究最受青睐的领域[1]。伴随着先进“大数据”时代的到来,细胞生物学新理论、新技术越来越多地渗透到临床医学专业各学科中[2]。因此,细胞生物学成为当代医学院校临床医学相关专业本科生的基础课程之一,是学生理解疾病形成过程中所涉及的遗传和分子机制的前提,是明确包括分子靶向、干细胞疗法等新颖的转化医学手段的基础,其学科地位不可替代[3]。然而,目前对医学专业本科留学生开设该门课程的院校数量较少,笔者将以浙江中医药大学临床医学留学生《细胞生物学》课程实施过程中面临的问题为基础,对教学模式进行探索,旨在提高医学本科留学生课堂教学效果和推动医学教育的国际化进程。
一、临床医学本科留学生《细胞生物学》教学模式改革的重要性
《细胞生物学》课程理论性强、知识更新快、内容丰富且深奥难懂,使用我国“老师讲,学生听”为主的传统教学方法,不利于调动学习积极性,容易使学生因为课堂内容枯燥乏味而失去听课兴趣。再加上授课对象为来自不同国家的、教育背景较为复杂的国际班学生,使得教师在《细胞生物学》课程教学中面临着诸多亟待解决的问题:(1)各国学生教育背景不同,对《细胞生物学》认识程度参差不齐;(2)课程理论性强且较为抽象,影响了学生的学习兴趣;(3)教学目标死板教条,忽略了学生对于重点知识的主动挖掘和深入理解;(4)教学过程中仍采用“教师教为主体,学生学和考为任务”的传统教学模式;(5)英语对于教授方(教师)和学习方(学生)都不是母语,而不同国家和地区来源的人,其英语发音都带有浓重的地方口音,增加了授课和口语交流的难度。教师花费成倍的精力,学生学习效果却难令人满意。因此,寻找适合留学生的细胞生物学教学模式显得尤为重要。
二、医学院校本科留学生细胞生物学教学模式的初探
教学模式是教学理论、教学原则、教学方法和技巧等的集中体现,科学高效的教学模式对提高教学效率和教学质量发挥着至关重要的作用[4]。留学生迫切的学习需求与高校严峻的教学现状,迫切需要我们教学人员在现有课程设置、教学计划的基础上,摸索出一套适应留学生学习《细胞生物学》的教学模式,从而提高效率,获取更好的教学效果。
1.简化知识点,巧用比喻和视频素材。大部分国际班学生反映《细胞生物学》课程信息量大,记忆点多,课堂上无法跟上教师步伐,时常伴有挫败感。因此,我们对教学方法进行修改,对知识点化繁为简、抽丝剥茧,用形象的比喻和直观的视频素材来展示晦涩的生物学现象。比如,在讲述Importins介导Cargo蛋白入细胞核的机制时,将Importins比喻成Uber打车,Cargo蛋白NLS序列与Importins相互识别就好比客人信息与Uber司机的信息匹配,成功匹配后才能上车。通过简单的比喻,使复杂的生物学机制变得一目了然,加速学生理解。
2.优化教学模块,激发学生学习兴趣。尽管教师在授课时已经借助现代多媒体技术增加了视频素材,但是许多复杂机制仍较为抽象,留学生难以理解和掌握。通过仔细分析,我们首先将教材知识分割、提炼成不同的专题,每次课围绕一个专题进行阐述,避免过度灌输。其次,我们对教学模块进行优化,将课堂教学分为五个阶段。
第一阶段“引入”:通过观看视频短片、提出贴近日常生活的问题等课前活动引出主题,活跃课堂气氛的同时调动学生的学习兴趣。要求学生联系已经掌握的基础知识和学习经验,引导学生的思维走进课堂。比如,讲授“细胞内信号传导”这一专题时引入与学习任务紧密联系的主题――肿瘤,鼓励学生自由发言阐述肿瘤的致病因素,有哪些行为会增加患癌几率等问题。
第二阶段“探索”:在此阶段,教师为学生提供活动基础(小组讨论的方向),引导学生完成特定目标的探索。如布置学生随机从多种致病因素中选出一种作为研究对象,通过查阅文献及教材分析各因素映射到细胞水平所对应的通路类型以及传导过程,学生建立起自己对“细胞内信号转导”的理解方式。
第三阶段“阐述”:该阶段是基于学生在前两阶段积累的经验基础上,为学生提供一个展示自己对于概念理解、问题处理技能和行为的机会。
第四阶段“加工“:教师对本专题知识点系统地讲解,阐述各种概念之间的联系,点出本专题重点、难点,帮助学生巩固前三阶段学习的知识。
第五阶段“评价”:此阶段为教师评价教学效果和学生能力提供依据,也鼓励学生评价自己的理解能力和认知水平。
3.强化学习主题,突出学生主体地位。我国传统教育方式是“教师为中心,教材为导向”,对于教育背景复杂的国际班学生并不适用[4]。尽管有部分教师已开始引导学生通过查阅文献、综述总结的方法接触细胞生物学领域最前沿的知识,但大部分还是罗列文献数据,没有科学地引导,学生很容易在复杂的信息和数据中丧失学习的信心。因此,我们认为国际班学生的《细胞生物学》授课应通过设计真实性任务,强调把学习融入到接近日常生活、有意义的问题情景中,通过学生的自主探究和学生间相互帮助来解决问题,从而主动挖掘隐含在任务背后的科学知识,不断增加解决问题的技能,培养自主学习的学习习惯。
4.弱化期末考试,构建多元化考核体系。普通层次本科生细胞生物学课程的学习效果通常采用终结性评价方式,即――课程结束时闭卷考试的分数决定一切。试卷中理论性、概念性、原理性的考题偏多,需要花大量时间记忆,不适合教育背景复杂、学习习惯差异的留学生班。为了更科学地评价留学生的教学效果,我们构建多元化考核体系。首先,降低期末考试分数所占比例;其次,将课堂报告纳入考核,留学生可以对课程中自己感兴趣的内容进行扩展,写出专题报告在课堂上和教师、全班同学进行交流和讨论,记录分数;另外,将课堂提问、随堂测试和课后作业加入考核体系,均记录分数。
5.克服英语障碍,自编细胞生物学教材。我校本科留学生来自不同国家,学生英语口语能力差异较大且地方音浓厚,授课教师和学生之间存在口语交流障碍。为了提高教学质量,教师在努力提高自己的听说能力,标准自己的发音的同时,更应该在课下多与留学生交流,在日常交流中适应他们的英语口音。另外,为了便于留学生的学习,授课教师应根据教学计划,参考国内外的优秀《细胞生物学》教材,自编适合留学生专用的基础教育教材,并每年根据学生特点结合本年度细胞生物学领域研究热点对教材内容进行更新。
以上是笔者从事医学专业本科留学生细胞生物学教学的一些心得。随着我国综合国力的不断攀升,来华学习的留学生越来越多,留学生教育已经成为医学院校本科教育的重要内容。《细胞生物学》作为当代医学的基础课程,在医学本科教育中占有重要地位,应该成为医学本科留学生必备的科学素养。掌握细胞生物学基础理论知识和基本实验技能,是留学生进一步学习其他医学课程的前提。留学生教育是我国高校面向世界的窗口,提高留学生教学质量是每一位从事留学生教育教师的责任。面对教学过程中面临的问题与挑战,教师应在尊重各国留学生信仰的前提下,充分了解各国学生的知识背景和学习习惯,在教学内容和教学手段上的不断探索创新,才能在教学工作中积累更加丰富的经验,教学水平获得更大程度的提高。
参考文献:
[1]翟中和,等.细胞生物学[M].北京:高等教育出版社,2000.
[2]李蕤.细胞生物学是生命科学的重要基础学科[J].合肥联合大学学报,2000,(1):88-91.
[3]余晓丽,等.细胞生物学教学改革与实践[J].南阳师范学院学报,2006,5(6):75-78.
[4]谢晖,高明悦,刘天骄,朱汉越.医学院校留学生(英语授课)对外汉语教学模式初探[J].首都医科大学学报:社会科学版,2010,(00):352-355.
Research on Teaching Reform of Cell Biology for International Students of Clinical Medicine
TIAN Nan*,FAN Chun-lei
[中图分类号] G424.1 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634(2013)06-0065-03
0 引言
21世纪是生命科学的世纪,细胞生物学是生命科学的重要基础学科,具有较强的理论性和实验性[1],同时也是近年来发展迅速的前沿学科。综观2012、2013年的诺贝尔生理学或医学奖不难看出,这些对生命科学有重大推动作用的杰出成就都是细胞生物学研究的领域。因此,深入探究细胞这个生命活动基本单位对于理解生命活动的基本规律、探究生命科学领域的基本问题、解决医学领域的重大问题有重要的意义。但在传统的教学中,往往采用“灌输”式教学,使学生处于非常被动的地位,这种接受型的教学方式忽视了学生自主学习、自主探究能力的培养,抑制了学生的研究兴趣与创造性,与21世纪日益加剧的国际竞争对创新人才的强烈需求形成尖锐矛盾。因此,发展新的教学模式迫在眉睫。研究性教学模式要求教学过程中要充分发挥学生的主体地位和教师的主导作用,学生在教师指导下,通过以“自主、合作、探究”为特征的学习方式较好达到课程教学目标。本文从研究性教学模式的角度对细胞生物学理论教学的教学内容、教学方法和实验教学的优化改革提出了几点思考。
1 在理论教学中培养学生的研究性思维
1.1 调整和优化教学内容
《细胞生物学》是高等院校生物学各专业开设的一门必修课,其内容迎合了不同层次学习者和研究者的需求。要在理论教学过程中培养学生的研究性思维,则不能拘泥于教材的内容及其编排,需要调整和优化教学内容,为学生形成研究性思维习惯做好铺垫。基于此,可以根据理论知识的难易程度、学生的知识储备和接受新知的能力、《细胞生物学》课程教学大纲、学科发展现状等对课程内容做适当的删减、增添和整合,调整和优化教学内容。
1)删减。删减学生已经耳熟能详的内容。学生在长期的知识储备和经验积累过程中已经习得的基础知识,应在课堂上避免赘述。例如,关于“细胞是生命活动的基本单位” 这一概念,其涵义学生从中学就已经有所了解,可引导学生从生命活动的不同方面举例来证明这一结论,并与最近的研究进展相联系,培养学生归纳总结知识的能力并激发学习兴趣。
删减某些学科交叉内容。由于细胞生物学是生命科学的基础学科,与生物化学、分子生物学、微生物学等学科有着深刻的相互渗透与结合,很多理论知识在不同学科中重复出现,因此应做适当的删减,化重复理论为知识迁移。例如,学生已经在生物化学中对线粒体的氧化磷酸化有了系统的认识,在本课程可以着重从氧化磷酸化的分子结构基础及其细胞生物学定位来理解其作用机制,从而在细胞这一层次上对这个过程有全面理解并形成结构决定功能的生物学思想。
删减识记类课程内容。研究性学习的目的不仅在于知道是什么,而且在于明白为什么和怎么做,以提高解决问题的能力。把识记类理论知识放至课前或课后,在课堂上注重方法习得不失为好的举措。例如,细胞是一个复杂的信号网络系统,细胞信号转导的途径和细胞对信号的整合与控制应是课堂上探讨的重点,而细胞通讯、信号分子、受体等基本概念应由学生自主习得。除此之外,关于细胞生物学研究方法的内容可以移接至实验教学中。
2)增添。注入研究方法,渗透研究性思维。在《细胞生物学》中,对生命现象探究的内容虽有不少涉及,但很少展示具体的研究思路,因此要求教师要拥有丰富的教学资源和素材,适时在课堂教学中渗透科学研究方法。
引入科研成果,把握学科前沿。教师需要时刻关注国内外的科学研究动态和成果,撷取精华介绍给学生[2],拓宽学生视野;教师应提炼学术会议上各专家的新理念、新思路,以活跃学生的思维,便于研究性学习,推陈出新;学生也要利用书籍、期刊、网络、电视等多种途径丰富见闻,在合作和交流中兼收并蓄,思维碰撞。
适时插入科学家的故事。必要时,以科学家艰辛的探索事迹进行科学态度和科学精神教育,适时引入科学家的逸闻趣事,以激发学生的学习兴趣。
3)整合。细胞是生命活动的基本单位,“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找”。为了系统而深刻地理解生命的本质,必须避免片段化教学,应对教学内容适当整合,以符合学生的认知规律。
知识点间的整合。例如,锚定连接需要细胞骨架系统的参与,因此可把锚定连接的相关内容安排在细胞骨架后,以便新旧知识的联接。
调整课程内容的顺序。细胞生物学的研究重点已不再限于细胞的结构与功能方面,而是明显转向细胞重大生命活动及其分子机制的探秘,因此建议将细胞的结构与功能等章节内容整合、将细胞重大生命活动及其分子机制等章节内容整合,掌握前者是揭示后者的基础。
1.2 改变教学方法,改进评价体系
在研究性教学中强调,学生是教学过程的主体,学生要在研究中学习和成长,发展学习主动性和养成独立思考的习惯;教师则在整个教学过程中起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用[3]。在教学方法上,建议采用问题教学方式,在确定了研究课题的前提下,通过创设问题情境,引导学生质疑,并恰当引入科研成果。
1)建立激励机制,确定研究课题。采用研究性教学模式会增加学生的课前准备负担,对于每个学期要上近10门课程的学生来说,如何激励学生主动学习是非常重要的。学生的积极参与仅仅靠老师语言上的激励是不够的,必须建立相应的激励机制,比如可在教学质量的评价体系中加入“课堂发言”这一项,并在最终成绩考核中占一定的比例,如可设定课堂发言∶实验成绩∶理论成绩=3∶3∶4,课堂发言由教师当场打分,整个学期成绩累计,取其平均值。
研究性教学模式并不在于形式上以学生为主,而在于学生在实质上的主体地位。因此,在教学方式上,既可以采用老师提问、学生讨论的方式,也可以采用教师讲授、学生随时质疑的方式。在第一种方式中,老师需要精心组织并向学生提供研究课题,鼓励学生主动参与,由于学生准备的是否充分直接决定了其在课堂上的参与度和思维的拓展度,因此在确定研究课题后,要留给学生一定的时间准备相关材料。同时,为避免要探究的问题因庞杂而止于肤浅,可将研究课题分成若干子课题。在实践中,将学生分成小组(每组3~5人),问题到组,每小组负责阐述1~2个子课题。这样既保证了学生探究问题有一定的深度,又有效地激发了他们的参与热情。
在确定课题及课堂讨论中要注意掌握研究课题的广度与深度。为达到既使学生掌握理论知识又能训练其思维的目的,在确定研究课题时,应注意课题的广度,不能任意发散、偏离重点;同时,也要考虑到课题的深度,难度适中,有效激发学生的兴趣。例如,在《细胞信号转导》课题中,要求学生理解并掌握细胞信号转导的主要途径、细胞对信号的整合和控制,教学活动应围绕这两方面展开,在掌握基本的几条途径的基础上,再进行归纳,绘制网络图,找出其交叉点,从而理解其整合性。同时可通过查阅文献进行知识的扩展,了解近年来这些基本的信号转导途径的新进展。
2)创设问题情境,引导学生质疑。在研究性教学中,师生应是平等的探索者的关系,教学过程就是解决问题的过程,因此应以问题研究[4]为主线,教师要善于提出启发性、针对性的问题[2],问题的设置要有层次感,遵循学生的认识规律。开场问题要设计巧妙,顺利促使学生进入学习情境;教学过程中,教师要做好学生活动的组织者、帮助者和促进者,指导和总结提升到位;对于抽象复杂的机制需要结合多媒体等手段,化繁为简;探讨完理论知识后,要引导学生思考和分析与生产生活紧密相关的问题,学以致用。学生可以采用独立思考、小组讨论等多种形式的学习方法多角度调动思维,也可以在解决问题的同时提出有研究价值的新问题,进行课堂外的延伸,拓展思维的深度。例如,在《细胞信号转导》课题中,教师可借此课题引导学生掌握相关前沿。如教师可提出:生物对光的响应是通过其受体来完成的,目前已经发现了几种光的受体,分别是什么?UV-B的受体是什么?受体如何传递这一信号?细胞对这一信号产生什么样的响应?当诸如小麦等植物接受UV-B后,会产生哪些响应?这样学生就会通过阅读文献掌握这一领域的最新发现,了解UVR8这一刚刚发现的紫外线的受体,通过了解其机理,联系实际,就可以自然而然地提出:可以通过人为增强紫外线辐射来刺激植物产生更多的类黄酮,从而提高某些植物尤其是药用植物的保健作用。这样,理论就和实践很好地结合到了一起。
3)恰当地引入科研成果。细胞生物学是一门迅猛发展的学科,尤其是分子生物学的概念与方法的引入,将其迅速推向分子细胞生物学水平。细胞生物学相关领域的研究现状和成果如何,教师可以在课堂上适时介绍给学生,尤其是重点阐述研究方法、实施步骤等内容,对学生进行科研方法与思路的指导。例如,在《细胞分化与基因表达调控》这一章节中,可以引入2012年诺贝尔医学奖获得者日本京都大学教授山中伸弥和英国的约翰戈登将细胞核重新编程的成果(即将成年体细胞重新诱导回早期干细胞状态,以用于形成各种类型的细胞,这一技术的实现免除了使用人体胚胎提取干细胞的伦理道德制约,将能避免异体移植产生的排异反应,为某些严重疾病的治疗提供了契机)。领域的杰出成果能够对现有课本知识进行补充,学生也可以通过专题文献查阅报告的形式交流科学界的新理念、新发现。
2 在实验教学中锻炼学生的科研技能
实验教学是培养学生技能的重要途径,也是学生研究性学习的具体体现。通过一系列实验技能的学习和实践操作,学生将对所学的基础理论知识有更深刻更直观的理解,同时还可了解有关细胞生物学和细胞工程领域常用的研究手段和方法,为进一步深造和独立开展科研工作奠定基础。
2.1 合理安排实验教学进程
实验课的进程应该与理论课的进程相辅相成,教学建立在科研基础上,科研促进教学的提高。
2.2 改建实验课
1)通过验证性实验培养学生基本的实验技能。通过细胞形态结构的观察,学生可以掌握相差显微镜、偏光显微镜、暗视野显微镜、荧光显微镜等各类显微镜的结构、原理及其操作;通过对细胞组分的分离及观察,学生可以学会分离、纯化、活体染色等技术。在实验前,学生应该通过实验指导、网络等了解相关仪器设备,并了解其原理及操作,指导教师对所出现的问题进行指导,规范操作。
2)通过设计性和综合性实验培养学生分析和解决问题的能力。设计性实验、综合性实验要求学生以本课程的相关理论知识为基础,在具备一定的实验操作技能的前提下,通过查阅资料等富有创造力地独立完成实验设计,创新实验方案,这对学生的素质要求较高,因此也是培养学生分析和解决问题能力的良好手段。设计性和综合性实验的题目可以结合教师的科研项目拟定,从而不仅将教学与科研融为一体,而且可以集结众多人的智慧,推进教师的科研进程。
2.3 撰写实验报告和科研论文
实验报告具有情报交流、保留资料的作用,学生在撰写验证性实验的报告时要如实地把实验的全过程和实验结果记录下来,对结果进行分析讨论时要加入自己的理解,拓展科研思维,也可以写出实验中遇到的问题、解决的方法、误差分析,并提出改进意见。
对于设计性和综合性的实验,撰写科研论文是学生展示科研能力、提高科研水平的重要手段,是需具备的基本功之一。
3 教学改革效果
目前所使用的理论课教材为翟中和院士等主编的《细胞生物学》(第三版),本着研究性教学的理念,首先对部分章节如“细胞的能量转换——线粒体和叶绿体”尝试采用了研究性教学模式,学生利用课外时间积极查阅资料,认真思考,充分准备;课堂上以小组为单位首先提出自己的问题,然后讲解,各小组讨论、提问,最后总结。通过这样的方式,不仅学生的学习热情高涨,对知识的理解更为透彻,更重要的是,学生能发现问题并知道如何解决问题。接下来,又把一些问题留给学生,如在细胞的信号转导中,G蛋白耦联受体介导的信号通路广泛参与生命活动的诸多方面,而且该领域是一个正在迅速发展的领域,不断有新的发现。所以鼓励学生充分利用高校的期刊数据库获取相关研究进展,课堂上小组交流讨论,通过这样的方式学生获取了大量的信息,对该领域的前沿动态也有了一定的了解,极大地激发了学生的科研热情。在实验教学方面,将细胞生物学实验进行了课堂外的延伸,与大学生创新实验相结合,鼓励学生利用细胞生物学的知识去解决或探究某一问题,目前已有部分成果被国内重要的核心期刊所接受。研究性教学的采用,使细胞生物学教学质量有了显著提高。学生不仅在课前养成了独立思考的习惯,提高了自主学习能力,而且能在课堂上广泛参与讨论,交流思想,合作学习;学生对细胞生物学的理论知识和实验技能掌握得较为扎实,对细胞生物学的科学前沿有较敏锐的把握,利用细胞生物学基础知识、基本技能开展相关领域研究的能力得到了提高。总之,研究性教学模式从根本上发展了学生学习的主体性,为培养学生的创新意识、发展学生的科研思维能力提供了条件。教师应积极开展研究性教学的尝试与探讨,培养创新型人才。
参考文献
[1]翟中和,王喜忠,丁明孝.细胞生物学(第4 版)[M].北京:高等教育出版社,2011.
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2012)24-0047-02
医学细胞生物学是医学与细胞生物学结合的一门学科,是医学专业的基础课程,也是一门实验性很强的学科,为医学生学习生理、生化、微生物、临床检验等奠定重要的基础。医学细胞生物学实验课独立于理论教学体系,又与理论教学密切相关,在理论知识的验证和理解方面有着理论课无法代替的作用,因此医学细胞生物学教学必须注重学习能力与创新能力的培养,要力求培养学生独立思考、独立操作的能力,敏锐的观察能力,以及科学分析、归纳、总结问题的能力,培养高素质、综合能力强的人才,是新形势下实验教学改革的一项重要而艰巨的任务。我们经过总结医学细胞生物学理论与实验教学中的经验,对临床、药学等专业的医学细胞生物学实验教学改革进行了一些尝试和摸索,有了一些体会,现从实验内容、实验教学方法和考核方法等方面进行总结。
一 优化实验教学内容培养医学生科学素质
根据医学细胞生物学实验的教学目的,我们在强调细胞生物学实验基本操作的基础上,结合学理论知识及学科知识的更新与进展,以及科研工作的实际需要,完善了实验内容体系,选择注重结合临床医学知识,增加探索性和综合性的实验,共开设有24个学时,6个实验。医学细胞生物学是一门实验性很强的学科,理论课上的概念、原理和规律都需要通过实验推导和论证,实验教学是医学细胞生物学课程的主要组成部分之一,实验内容是对细胞生物学理论的验证和补充。例如。通过对细胞有丝分裂各个时期细胞内形态结构的观察,能够使学生对有丝分裂这一动态过程有更直观和深刻的理解。
医学细胞生物学作为生命科学的前沿学科,新的技术和手段不断涌现,并且许多方法在医学领域都得以应用。因此实验教学的内容本身必须不断更新,除了经典的细胞生物学实验内容外,其他如光学显微镜技术、电子显微镜技术、细胞的有丝分裂与减数分裂、细胞化学技术、细胞器的观察与显示等新的实验内容应尽可能地增添进来,以涵盖细胞生物学前沿知识和技术方法。近年来,我们根据实验条件的改善逐步增加了细胞生理的一些实验内容,如细胞吞噬和细胞融合等,并且计划继续增加有关免疫荧光细胞染色内容,如细胞的原代与传代培养、细胞增殖和细胞凋亡的诱导,以及观察绘制细胞生长曲线等。这些实验旨在培养学生实验设计能力和综合分析能力,使学生能够用所学过的理论知识和实验技术解决实际问题,培养学生的创新意识,这是高校培养创新人才的重要环节之一。
二 运用多元化实验教学方法激发学生的学习兴趣
在重视基础实验教学的基础上,改变传统灌输式的教学,建立以学生为中心的教学模式,灵活运用多种教学方法和手段,鼓励学生发现、思考和探索,培养并激发学生兴趣,增进教学效果。应用启发式教学、PBL教学模式和开放式教学等多种方法组合加强对实验课程的监控,在某些综合性、验证性实验课中,采用实验与课堂分析讨论相结合的形式,充分调动学生的主观能动性,使学生在构建广博而灵活的理论知识基础之上,能真正地掌握一些细胞生物学最基本的实验技术。
1.启发式教学法
采用启发式教学,引导学生积极思考,培养学生思维能力。例如,在讲授细胞蛋白质分布和显示实验时,可以向学生提出以下问题:蛋白质种类有哪些、分别有什么化学性质、根据其化学性质采用什么样的方法进行显色才能确定蛋白质在细胞中分布位置等。这样,一方面调动了学生的学习积极性,另一方面,鼓励学生运用理论知识进行积极思考,加深对实验原理的理解,掌握实验方法。
2.PBL式教学法
PBL式教学是近年来兴起的一种新式教学模式,是在实验教学的相关环节中以问题为中心展开讨论的一种教学方法。PBL模式实验教学能促进师生间的互动交流,激发学生的自主学习兴趣,提高学生对某一方面知识、资料的查找和自我观点的表达,是增强学生综合素质的有效手段,是现代教育中颇具潜力的一种教学模式。教师在实验课的课前、课中和课后有计划有步骤地向学生提出问题,学生学习时以一个问题为起点,由此带出一系列相关的基础知识的问题。其中,问题设计和选择的好坏直接关系到最终的教学效果。我们对生物技术专业学生进行了探索研究性实验教学,收到了良好的效果,具体为:带教教师布置相关实验课题,以每4~5位同学自由组成小组后通过图书馆和上网查阅相关的参考文献后,由其中一位同学做好PPT在实验课堂上演示实验设计方案,带教教师予以点评及修正,其他同学参与讨论。这样可以充分调动学生的学习积极性,培养学生主动分析问题、小组成员间分工协作、查阅相关文献资料、运用所学知识解决实际问题的能力。PBL模式实验教学打破了传统的以学科为基础,以教师为中心,以课堂讲授为主的教学模式,是将医学细胞生物学和其他临床或基础学科相结合的一种教学方法,能与多种教学模式相融合,是一个自学、讨论、再自学、再讨论的学习过程,学生成为学习和教学的主体。将PBL模式融入到细胞生物学实验教学后,发现学生的自学能力及独立分析解决问题的能力明显提高,同学们能更深入地学习和理解细胞生物学的相关实验内容,同时也增强了学生书面材料的整理归纳能力及口头表达能力等。
3.开放式教学
所谓开放式实验教学,指的是实验资源、实验内容、实验时间、教学方法和教学评价等对学生开放,充分发挥学生的主体作用,提倡其自主学习,提高其动手能力和创新能力的实验教学模式。对进行开放式实验教学的实验室应实行全天候开放制,使学生能够合理利用时间,自行安排实验计划,随时可以到实验室进行实验,大大丰富了教学的多元化和多样性,满足了不同层次学生学习的需求。开放式实验教学可由学生自己选定实验内容,制订实验步骤,选择仪器设备,处理、分析实验结果和实验数据等,在此过程中教师可以为学生提供解答实验中出现的问题等方面的服务,主要是起一个把关作用。在开放式实验教学中,教师的主导作用应着重于启发、引导,充分发挥学生的积极主动性;教师应指导学生放手去做,鼓励学生多尝试。在教学评价方面,对学生实验能力的评价,不能只重视实验的结果,更要重视实验的过程,特别是实验过程中学生所表现的独立分析问题、解决问题的能力及创新意识等。
除以上几种教学方式之外,我们还对五年制临床本科专业学生进行了双语实验教学,提高学生的英语学习能力,掌握必要的专业词汇,为学生英文文献查阅提供了扎实的基础。多元化实验教学方法能发展学生理解、分析和解决问题的能力,同时也能培养学生的自主学习能力、实践能力和团队合作精神。
三 改革实验考核方法
传统的实验考试只依据每次实验报告成绩,操作能力和实验技能在实验成绩中没有体现,造成学生对实验课过程不重视,实验操作只求结果,敷衍了事,最后抄一下实验报告就行了,使得实验课没有达到应有的目的。为了完善对实验的考核,不能仅仅依靠实验报告成绩,必须全面考核,包括出勤、操作、口试、实验报告(包括对实验结果的分析和讨论)等各个环节,对每一项考核内容提出具体要求。口试重点考核学生对实验设计基本原理、常规仪器设备的使用与注意事项等掌握上。实验操作考核需包括基本操作是否规范,观察玻片标本的能力,临时制片的能力等。严格实验考核制度后,虽然增加了教师的工作量,但是从各个方面确保了实验成绩的真实性和公正性,增加了学生对实验课的主动性。
参考文献
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教材是课程知识内容的载体,是进行教学活动的基本材料之一[2,3]。如何选择和使用教材对教学任务的实施、完成和对教学质量的影响至关重要。通过对相关院校的走访、大量资料的查阅以及结合本校水产养殖学科的专业特点、课程学时数以及授课对象,最终确定以翟中和等主编的《细胞生物学》为教学用教材,并及时跟进该书的新版本。在应用该教材的同时,特别注重其他教科书的参考和补充,如将王金发编著的《细胞生物学》、王堃仁等主编的《细胞生物学》、郑国锠等主编的《细胞生物学》、Alberts主编的《Molecular Biology of the Cell》等作为本课程的参考教科书。此外,教师在备课过程中还注重寻求教科书之外的教学资源,如国内外重要学术期刊、国内外知名大学《细胞生物学》课程网站,特别是国外互联网站上与细胞生物学知识相关的网络资源。教学中将教材、参考教科书以及教科书之外的教学资源相互补充和凝练,力求教学内容的系统性和前瞻性。
二、教学内容的遴选
《生物化学》、《遗传学》、《细胞生物学》和《生理学》等是水产学院重要的学科基础课。这些课程在内容上联系极为密切,相互交叉和渗透。在《细胞生物学》课程的教学中,既要避免本课程与其他课程内容的过度重复又要保证授课内容的完整性、体现细胞生物学的核心内容。根据水产学院的教学安排以及授课学生的实际情况,在《细胞生物学》理论课教学中对所用教材的内容进行遴选,合理取舍与合并,最终形成十章作为本校水产养殖学科《细胞生物学》理论课教学内容,即:“绪论”、“细胞的基本知识”、“细胞生物学的主要研究方法”、“细胞表面”、“细胞基质和内膜系统”、“线粒体”、“细胞骨架”、“细胞核与染色体”、“细胞周期和细胞的分裂与分化”和“细胞的衰老与凋亡”。《细胞生物学》理论课的教学内容遴选后,授课中以细胞的结构和功能为主线,从显微、亚显微和分子水平阐述细胞结构,特别是结构与功能的相关性,认识细胞重要生命活动的基本内容和本质,掌握细胞生物学的基本概念和基础理论,在《生物化学》、《遗传学》和《生理学》课程学习的基础之上,通过《细胞生物学》的教学,使学生的知识体系更加系统化、深入化。
三、调整与优化教学内容,因材施教,提高教学效果
由于课堂教学仍然是在校学生获取知识的主要形式[4],因此教学内容确定后,教师要梳理每一章的教学内容,清晰讲授的重点和应达到的具体教学目的。首先,教师要意识到第一次课的重要性,它对激发学生的学习兴趣有着重要的作用。与其他课程一样,课程的讲授内容通常以绪论开篇。但是,不仅许多学生不重视绪论的内容,教师也容易出现缺乏对绪论讲授的激情[5]。教学中我们将教材[1]中绪论的内容重排、调整与优化,收到了较好的教学效果。授课中将细胞生物学的发展简史作为最先讲授的内容,并结合一些与之相关的逸闻趣事,激发学生对该门课程学习的兴趣,使学生在轻松的氛围中了解学科的诞生、认识学科的发展与实验仪器和技术进步的关系;通过介绍“细胞学说”的建立,不仅使学生掌握了该学说的基本原理,还使学生意识到善于点滴积累以及归纳和总结对学习和工作的重要性,通过上述学习学生们也弄清了细胞生物学最基本的研究内容。之后再介绍当今细胞生物学的主要研究内容和研究热点,并将教材目录与绪论的内容相联系,这样不仅使细胞生物学的研究内容深记于学生的脑海中,也便于他们对本课程后续内容的学习和提高学习的信心。其次,授课内容的顺序编排要便于学生与已掌握的有关知识相衔接。根据授课对象的实际情况,教学中按着细胞的组织结构从外向内,即:细胞表面→细胞质→细胞核的顺序,并将结构或功能上联系极为密切的细胞结构的知识放在一起讲授。以本课程的“细胞表面”与“细胞基质和内膜系统”两章为例,对教材以及相关的教科书中的有关内容做了较大的调整,重新编排与优化。授课时“细胞表面”一章,首先介绍细胞表面的结构组成(质膜、细胞外基质和细胞外被、细胞表面的特化结构细胞连接),各结构的特点、功能以及这些结构的相互关系;通过这样的讲授使学生清楚地知道多细胞生物中虽然所有的细胞都具有“质膜”这样一个界膜,它是细胞表面核心结构,但多细胞生物不仅由细胞构成,细胞外还有细胞外基质,同时没有一个细胞是孤立的,细胞与细胞或与细胞外基质形成特定的组织连接结构,从而使多细胞生物成为一个和谐的统一体。之后再详尽地介绍细胞表面核心结构——质膜的物质的运输和信号转导功能,通过这部分的学习又使学生对膜的不对称性和流动性有了更好的理解。此外,由于核糖体与内质网在功能上的关系极为密切,因此将核糖体并入内膜系统中介绍,形成本课程的“细胞基质和内膜系统”一章。授课中首先讲解非膜性细胞器——核糖体在细胞中的分布、化学组成和结构以及功能,之后介绍内膜系统中的内质网、高尔基体和溶酶体的超微结构与功能,但内质网和高尔基体的蛋白质加工功能与蛋白质的分拣形成本章独立的一节,即“蛋白质的分拣与加工”,内容包含信号假说、蛋白质的修饰与加工、蛋白质的分拣和膜泡运输,此节为本章的教学重点之一。介绍信号假说时,由于有了核糖体的知识基础,再结合具体的研究成果,学生则很容易理解分泌性蛋白的合成在细胞基质中起始、肽链延伸暂停、向内质网膜转移等信号假说的具体内容;通过本节其他知识内容的学习,清晰了蛋白质的修饰加工可发生在肽链的合成以及运输过程中,因此构成了蛋白质合成、加工与运输的完整体系。此外,将溶酶体的发生也独立成节,放在“蛋白质的加工与分拣”一节之后,以溶酶体酶的M6P分拣途径为例,将信号假说、蛋白质的加工与分拣以及膜泡运输的部分内容串联起来。通过上述讲授内容的遴选、调整与优化,也使学生对结构、功能、发生上相互关联的内膜系统的理解更加透彻。再次,根据教学时数适当安排自学与课后讨论的教学内容,培养学生自主和探究学习的能力。如“细胞生物学的主要研究方法”一章,不可能在有限的学时内将该部分内容讲透彻,因此该部分内容以学生自学、课下参观相关的仪器设备及与教师交流讨论的形式实现学生对该部分知识的获取;此外根据授课专业特点,叶绿体的知识也以学生自学和课下与老师交流的方式进行。最后,注重讲授内容与其他课程内容上既不过度重复又要较好地衔接。如在讲授质膜的功能——钠钾泵的知识时注意与《生理学》膜电位的知识相联系、细胞骨架中微丝的功能时注重与《生理学》以及《组织胚胎学》肌肉收缩内容的衔接,线粒体功能的讲解则考虑与《生物化学》的内容不过度重复和较好的衔接,而细胞核与染色体的知识需要考虑学生在《遗传学》课程上已掌握的知识。由于本课程的开设在上述几门课程之后,这就要求我们与上述课程的任课教师以及授课学生良好的沟通,适当调整本课程的授课内容与重点,从而使学生通过《细胞生物学》课程的学习,使他们知识体系更加系统化、深入化。
由于细胞生物学的知识面广、信息量大、发展快,因此教学内容的改革是教学改革最重要的部分。结合我校水产养殖学科的专业特点和授课对象的实际情况,对《细胞生物学》理论课的教学内容进行遴选、调整重排与优化,并且应用于《细胞生物学》的教学中,提高了教学效果。此外,通过多年的教学实践我们深深地体会到,完成好教学内容,教师尤其要注重自身知识理论水平的提高,不断地丰富教学内容,才能不断提高教学效果与教学质量。
参考文献:
中图分类号:G302 文献标志码:A 文章编号:1672-3791(2017)02(b)-0202-03
Abstract:By selecting references for the history of cellular biological development and adopting the methods of content analysis, driving forces for knowledge evolution at the level of cytological communities are handled, and model for knowledge evolution at the level of cellular biological communities are constructed, namely at the level of cellular biological communities, by use of the coordinated effects of such 5 driving forces as immigration of knowledge individuals, alterations of the recognitions in human brains, changes in internal environments, changes in external environments, and work of researchers, and through the alternative formation and development of such 4 periods as cellular period, period of classic cytology, period of experimental cytology and period of cellular biology, changes inside and outside the communities of cellular biology are timely handled, which propels knowledge evolution at the level of the communities of cellular biology and is prominently characterized by the progression of evolutionary paths. This model reveals the mechanism for knowledge evolution at the level of cellular biological communities, provides new theories for the solution of the issues concerning the first-rate disciplinary construction, and can be applied into the construction of original disciplines with middle-scale contents.
Key Words:Cellular Biology; Driving Forces of Knowledge Evolution; Knowledge evolution mechanism; Method of Content Analysis; Disciplinary Construction
胞生物学起源于细胞的原始发现,由细胞时期、古典细胞学时期、实验细胞学时期依次发展而成[1]。细胞生物学在全球具有重大的知识创新影响力,涌现出了众多的诺贝尔奖获得者,恩格斯曾把细胞学说誉为19世纪自然科学的三大发现之一[2]。因此,细胞生物学群落层面的知识进化是一种有代表性的典型类型,揭示其知识进化机制具有重大的应用价值与科学意义。目前,相关研究存在的问题是没有破解细胞生物学群落层面的知识进化动力是五类动力因素的协同作用,因而,细胞生物学群落层面的知识进化机制未被破解。基于以上分析,该文选择细胞生物学发展史文献[1-8],采用内容分析法即通过对文献内容所含信息量及其变化的分析达到透过现象看本质[9],提出了细胞生物学群落层面知识进化的动力与模型。该模型揭示了细胞生物学群落层面的知识进化机制,为解决一流学科建设问题提供了新理论,适用于中等内容尺度的原生学科建设。
1 细胞生物学群落层面的知识进化动力分析
首先,细胞时期形成与发展的动力包括5个方面。(1)知识个体的迁入。主要表现在1665年英国物理学家罗伯特・胡克首先引入并应用显微镜,观察了软木薄切片,发现了许多很小的、与蜂窝相似的小室,他将这种小室命名为细胞,开启了细胞时期。(2)人脑认识的改变。主要表现在首次认识到微观细胞的存在,打破了人类思想上的局限性,改变了人类几千年来的认识。(3)内部环境的变化。主要表现在研究人员具有了使用显微镜探索生物结构奥秘的兴趣与热情。(4)外部条件的变化。主要表现在细胞的发现轰动了当时的英国学术界,英国皇家学会与官方均认可。(5)研究人员的工作。主要表现在罗伯特・胡克、列文・虎克、格鲁、马尔比基、布朗等相关人员的研究工作。总之,以上5类动力因素的协同作用,推动着细胞时期的形成与发展。例如,列文・虎克用自制显微镜对多种活细胞进行了大量观察并首次描绘出骨细胞与横纹肌细胞图。该时期延续至1837年,称为先锋期。
其次,古典细胞学时期形成与发展的动力包括5个方面。(1)知识个体的迁入。主要表现在1838年施莱登与施旺首次引入并应用归纳法与解剖观察比较法,基于细胞时期的研究成果,提出了细胞学说,开启了古典细胞学时期。(2)人脑认识的改变。主要表现在首次认识到细胞的统一性和生物体的统一性,了分割动植物界的巨大屏障,对生物结构的认识由器官层次进入到细胞层次。(3)内部环境的变化。主要表现在研究人员完全从生命科学的角度解释生命的基本结构。(4)外部条件的变化。主要表现在恩格斯对细胞学说的高度评价、诺贝尔奖金的设立、以及胚胎学、遗传学、生理学和其他学科的技术与方法都发生了较大变化。(5)研究人员的工作。主要表现在施莱登、施旺、魏尔肖、施特拉斯布格尔等相关人员的研究工作。总之,以上5类动力因素的协同作用,推动着古典细胞学时期的形成与发展。例如,魏尔肖提出了“一切细胞来自细胞”的著名论断,完善了细胞学说;施特拉斯布格尔连续在两种植物中发现了物种染色体数目恒定的规律。该时期延续至1875年,称为发展期Ⅰ。
第三,实验细胞学时期形成与发展的动力包括5个方面。(1)知识个体的迁入。主要表现在1876年赫特维吉首次引入并采用实验方法,基于古典细胞学时期的研究成果,研究了海胆和蛔虫卵发育中的核质关系,发现了受精后两个亲本细胞核合并的现象,开启了实验细胞学时期。(2)人脑认识的改变。主要表现在首次认识到生物学的基础在于研究细胞的特性、结构和机能,扭转了古典细胞学时期忽视细胞质研究的状况。(3)内部环境的变化。主要表现在研究人员广泛应用实验手段、生物化学分析方法以及电子显微镜,研究细胞学的一些根本问题,开辟了一些新方向与领域,形成了一些重要分支。(4)外部条件的变化。主要表现在离心技术的建立和发展,以及电子显微镜的诞生与进步。(5)研究人员的工作。主要表现在赫特维吉、J. von Suchs、高尔基等相关人员的研究工作。总之,以上5类动力因素的协同作用,推动着实验细胞学时期的形成与发展。例如,科学家们相继发现了线粒体、内质网、高尔基体和溶酶体等细胞器的精细结构和功能,以及细胞内的大分子结构体制是细胞内各种代谢功能的基础。该时期延续至1964年,称为发展期Ⅱ。
第四,细胞生物学时期形成与发展的动力包括5个方面。(1)知识个体的迁入。主要表现在1965年布洛贝尔等一批细胞学科学家们引入并应用分子遗传学技术,基于实验细胞学时期的研究成果,确立了细胞生物学,开启了细胞生物学时期。(2)人脑认识的改变。主要表现在首次认识到细胞表达的机理来自分子层面,分子与生物个体之间存在联系。(3)内部环境的变化。主要表现在研究人员在显微水平、亚显微水平和分子水平3个层次上研究细胞的结构、功能和各种生命规律。(4)外部条件的变化。主要表现在设备、技术与思想都发生了巨大变化。(5)研究人员的工作。主要表现在布洛贝尔、De Robertis、 S. B. Prusiner等相关人员的研究工作。总之,以上5类动力因素的协同作用,推动着细胞生物学时期的形成与发展。例如,洛克菲勒大学细胞生物学系的专家们连续发现了细胞的亚显微结构、内质网蛋白质通道等。该时期延续至今,称为顶极期。目前,细胞生物学仍处于自我发展与完善的顶极期。
2 研究结论
综上所述,细胞生物学群落层面的知识进化动力是知识个体迁入、人脑认识改变、内部环境变化、外部条件改变、研究人员工作五类动力因素的协同作用。据此,该文创建了细胞生物学群落层面的知识进化模型,即细胞生物学群落层面,借助知识个体迁入、人脑认识改变、内部环境变化、外部条件改变、研究人员工作五类动力因素的协同作用,通过细胞时期、古典细胞学时期、实验细胞学时期、细胞生物学时期等四个时期的依次形成与发展,及时处理着细胞生物学群落内部与外部的变化,推动着细胞生物学群落层面的知识进化,M化路径递进是其突出特征(如图1)。结果是内容格局逐期增大,其中,细胞时期是观察不同类型的细胞、古典细胞学时期是观察细胞内部的形态结构、实验细胞学时期是分析细胞内部结构与功能的关系、细胞生物学时期是从细胞的角度研究生物学。该模型揭示了细胞生物学群落层面的知识进化机制,为解决一流学科建设问题提供了新理论,适用于中等内容尺度的原生学科建设。又由于,学科尺度层次的知识系统(如细胞生物学)是知识群落[10],知识群落是科学学研究的前沿问题[11]。因此,细胞生物学群落层面的知识进化模型,在学科方面为建构知识群落层面的促进型进化机制提供了检验案例,意义重大。
参考文献
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免疫及病原生物学知识点需求。
抗感染免疫是社区医生最常用到的知识点(图2)。社区医院处于传染病、地域性疾病、突发疫情的前沿阵地,对传染病和突发疫情早发现、早隔离、早治疗,对地域性疾病进行筛检和治疗,是其重要职责之一。而比较出乎教师意外的是即使是在农村,由于目前生活水平的稳步提高,寄生虫学这一章节临床医生并不常用,对其要求不高。抗体与补体是临床医生最希望详细了解的知识点。临床上不少检测手段都需要用到免疫学的基本概念和原理,由此免疫学的应用和技术需要做些概括性的讲解,使学生在实际工作中遇到相关问题不至于太茫然。
细胞生物学知识点需求。
细胞生物学最常用的和希望了解的知识点均集中在细胞的活动上,即细胞水平的增殖、分化、衰老、坏死和凋亡。这些知识点与肿瘤的发生、发展、转归密切相关,也与不少药物的作用机制相关。总体而言细胞生物学与基层的医学工作者并不是很密切。
课程整合初步大纲。
根据社区卫生院临床医师对生物化学、病原生物学、免疫学、细胞生物学知识点的实际应用情况和知识点的需求量,我们拟针对临床专业(社区医学方向)学生开设实用医学生命科学课程,涵盖以上学科部分知识点,力求达到在有限的学时内,传授综合性强,实用性强的知识点。
传统的课程结构将临床专业的课程分为公共基础课、专业基础课和专业课。这一模式系统性强,但各课程各自强调系统性、完整性,彼此之间缺乏联系。由于面向农村社区临床医学人才培养不要求学生有十分宽广的基础理论知识,根据够用、适度的原则,需要调整专业基础课程,如细胞生物学、分子生物学的设置。目前的趋势是社区医生的培养重点在于大力发展全科医学教育,这就要求教师在教学过程中将不同学科的知识点融会贯通,进行课程的重组,整合。江西医学院上饶分院推行面向农村社区全科医学教育改革,其专业基础课程模块中对课时进行了调整:生物化学与分子生物学占67学时(理论55+实验17学时)、病原生物学与免疫学占66学时(理论54+实验12学时)、细胞生物学占20学时(理论14+实验6学时);遗传学内容作为选修课程。目前,我校临床医学专业生物化学72学时,病原生物学与免疫学81学时,细胞生物学未开课。由此,我们在社区医学专业课程设置上,拟将这三门课程进行整合并适当增加遗传学的内容,形成一门贯穿一学年的153学时的实用医学生命科学。
从而有效避免各课程为了强调自身学科的系统性和完整性而导致课程之间内容重复,相互重复的内容可统一在某一课程中单独讲述。除了课程结构上进行改革,还要根据培养目标重新编写教学大纲和教材,删除或弱化课程中对基层社区卫生工作无太大实际意义的内容,如本次课程整合过程中,弱化生物化学相关的蛋白质空间结构、等电点等,加强三大代谢的讲授力度;即强调基本概念、生理意义等,而不是代谢步骤和调控。
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)32-0210-02
细胞生物学是一门发展迅猛的生命科学基础学科,是现代生命科学的前沿分支学科之一,是高校生命科学学院本科生必修的专业基础课程。为了培养具有创新意识和创新思维的复合型生命科学及其应用领域的新型人才,必须深化细胞生物学教学改革,进行教育创新,其中包括教育理念、方法、手段、教材等的创新[1]。虽然目前的教学手段已从传统的手写口述改进到多媒体教学,具有图、文、声并茂的特点,大大提高了课题信息的传播速度和信息的容量,能够有效的激发学生的学习兴趣,但是,传统的以教师为主体的讲授模式依然存在。要实现培养创新型人才的教育目标,笔者结合自身的经验,提出以下几点建议。
一、精选教学内容,并结合学科的研究前沿
细胞生物学是一门发展迅猛的生命科学基础学科,每年有大量的新成果涌现,属于该学科的知识内容不断扩充和更新。我们以“细胞生物学”为主题,搜索数据库发现,每年有1~2万篇相关文章发表,而以“细胞”为主题的则每年有超过5万篇文章发表。因此,细胞生物学教学面临的新挑战就是知识的更新。除了要全面系统地掌握细胞生物学的教学内容,更要紧跟细胞生物学发展的最新动态,及时补充最新科研成果,力求授课内容新颖。由于教材编写的滞后性及当前科学研究进展的速度极快,即使最新的教材也不能及时吸取最新的研究成果。因此,要搜寻教材之外的相关资源,通过介绍最新的研究方向、技术和研究方法,着重培养学生的研究兴趣,将教材内容、科研进展、生活实例有机融合进课堂教学过程中,结合当前研究的最近进展,在有限的学时内,重点突出、条理分明的展现教学内容。编写教材时出于对知识结构的可控性及教学过程中的统一性,只将本领域内大家达成共识的确定性知识写进教材[2],然而本着尊重科学的理念,教师可在课堂教学过程中选择性的将一些不曾出现在教材的知识介绍给学生,以拓宽学生的视野,活跃他们的思维,以期在他们的研究生涯中爆发出新的创意。
二、采用先进手段,进行立体化教学
细胞生物学是一门综合性强、内容繁多、较为抽象的学科,因此必须对教学方法进行创新,将传统的授课模式与多媒体技术相结合,利用多媒体技术全面、立体的展示教学内容,将教材上的静态描述变成动态图画展示出来,将平面的细胞图片由立体的模型展示出来,将微观的细胞以宏观的状态展现,使教学内容生动、形象、直观,既方便教师讲解又利于学生理解。但是,多媒体教学存在信息量过大、讲解速度过快的缺陷,因此课堂教学应重点突出。将传统课堂教学与新兴的“微课”[3]、“慕课”[4]结合起来,有深有浅、有繁有简,促进学生对教学内容的全面系统的理解。传统的“满堂灌”教学,常常由于忽视了学生的学习心理特点,变得沉闷、效率低,损伤了学生的学习积极性。课程组借鉴新的教学模式,使课堂教学效果得到显著提升。例如将“PBL”教学法和“BOPPPS”教学模式融入细胞生物学课堂教学中。PBL(Problem based learning,PBL)是基于问题的教学,源于杜威的问题教学法理论,1969年由美国的神经病学教授Barrowws在加拿大的麦克马斯特大学首创,目前已成为国际上较流行的一种教学方法,并已从当初的医学教育领域走向其他学科教育领域。PBL的实施包括这样几个基本步骤:根据学生需要掌握的基本概念和原理设计出要解决的实际问题,提供足够资料指导学生自学分组进行讨论、归纳和汇报,最后教师作总结、强化和矫正。在细胞生物学教学中,课程组精选出了一些重要科学研究案例,例如叶绿体、线粒体繁殖分裂机制、蛋白质分选信号学说、MPF发现及SRY性别决定调控机制等教学内容,通过引导学生进行问题设计、讨论与归纳、总结与矫正等环节开展学习。学生反馈说这种学习方式对于他们来说帮助非常大,将枯燥抽象的知识记忆转变为了理解学习的过程,对其科学思维训练非常有用。“BOPPPS”教学模式:根据心理学研究中发现的学生学习注意力规律特点,建立明确的教学目标、有效组织教学内容、吸引学生注意力的一种高效率教学模式。BOPPPS是导言(Bridge-in)、目标(Objective)、前测(Pre-assessment)、参与式学习(Participatory learning)、后测(Post-assessment)和总结(Summary)六阶段课程设计的简称,是一种有效的教学结构,有效率、有效果的教学模式。
课程组教师吸收引进这种教学模式,运用在课堂教学,同时根据这种模式制作了《MPF发现》、《细胞衰老机制》等微课教学视频,获得了学生的广泛好评。另外,教师应结合自己的研究成果,让学生身临其境,直观的感受到所学领域的研究方式。
三、以学生为主体,激发其主动性和创新性
课堂教学过程中,教师主要讲解、学生被动灌输容易造成教师口干舌燥、学生昏昏欲睡的现象。而多媒体课件的信息量很大,有时候教师照着读,学生运笔如飞记笔记,也不利于学生及时理解教学内容,损伤了学生的积极性[5]。因此,教师课件应尽量多用图画来展示内容,一方面图画比较生动形象便于理解,另一方面图画也能引导教师以自己的理解来讲解,而不全照搬课件的文字内容。而要真正的实现以学生为中心,必须改变传统的课堂教学方式,采用比较新颖的“微课”、“慕课”等教学方式。针对细胞生物学课程中的重点内容和难懂内容,应让学生准备PPT,尽量用图画来展示自己的想法,从概念、原理、应用几个方面用5分钟的时间来解释清楚一个内容,鼓励学生发现问题、提出问题,大胆猜测、大胆提问。教师从学生对内容的理解和解释的准确性、表述的简明性、应用进展的新颖度几个方面予以评价。这方面的改进不但可以活跃课堂氛围,激活学生的创造性思维,还可以锻炼学生的自我表现能力和自信,对于培养新时代的创新型人才有很大的促进作用。长久以来,课堂教学都是以教师为中心、以课程为中心来进行的,学生接受的知识领域、容量、深度都受到教师对知识的理解深度和表达方式的限制[6]。在新形势下,以学生为主体的教学方式,在教师讲授课本知识的基础上,让学生对一个相关主题进行拓展,追踪研究前沿,尽量改善以前仅以课本为素材的教学对知识传授的有条件的限制。未知的事物对人的吸引力是无穷的,了解本学科的未知和不确定更能激发学生的好奇心和探索的热情。
四、改进传统的评价和模式,注重学生综合能力的培养
传统的课堂教学课后作业模式,所有人做同一个题目,难免会出现抄作业的现象,并且学生没有选择自己感兴趣的题目的机会。因此,课后作业应该和以上的学生课堂小讲座结合起来,让学生选择自己感兴趣的题目进行准备,并将科学研究的前沿与时下的热点问题联系起来,真正做到学有所用、学以致用[7]。细胞生物学有很多复杂、晦涩难懂的内容,细胞作为生命的最基本组成部分,非常重要却看不见摸不着,如何将细胞里面的微观世界跟我们的宏观世界联系起来,以及和日常生活的实例联系起来,就成了帮助和促进学生学好细胞生物学的重要工作。而学生根据自己的兴趣,自由选择题目,以简明扼要的语言、丰富多彩的图画在短短5分钟的时间内讲清楚一个问题、一个现象、一个原理,本身也是对学生的理解能力、归纳总结能力以及自我表现能力的大大提升。这不仅对本课程的学有帮助,更对我们培养创新型人才非常重要。在对学生的课程成绩进行评定时,设定课堂表现、创新精神、科学精神、表达能力等方面与课程卷面成绩并重,适当引入一些与当下研究热点、生活实际相关的能够考察学生综合能力的题目。
高校肩负着培养大批创新型人才的使命[8],我们应该根据学科特点进行教学方法、教学内容、考核手段的创新,立足基础与能力培养并重,才能获得更好的教学效果。尽管目前细胞生物学教学存在一些问题,比如教学时数少、教师基础差别大等问题,但我们应一如既往的以培养学生创造性思维和探索精神为主导思想,在教学过程中不断探索、不断创新,为学生的培养和教育的创新做出更大的贡献。
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中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)23-0260-02
经济的迅猛发展带动科技的日新月异,网络技术与通信技术发展迅速,微信、微博等交流媒介成为大众知识共享的传播平台,而微课作为教学中的创新也备受关注,作为对传统教学模式的颠覆,其更注重教学效率的提升与教学质量的理想化。伴随移动学习时代的到来,微课使得当前学校教育及社会教育都发生了显著的变化。但是我们应该看到,时代催生的网络视频也带有某种弊端性,难以真实有效地满足各个层面的学习需求[1]。焦建利教授提出:传统的课堂实录视频资源已经难以实现互联网时代人们注意力模式的匹配,因此传统的教学方式也很难满足师生教与学的需求。加上网速及宽带的硬性限制,教学资源周转率低,优秀教学资源被无形浪费。基于这样的背景,微课诞生,吸取了传统教学视频的弊端教训,更注重主题的突出明确,更具有针对性与服务性,在内容设置上也趋于短小精悍,实现了自由补充与延伸[2]。对于生物细胞学科教学来说,实验是教学的关键,在教学中发挥着重要的作用。不可否认的是生物学作为生命科学的前沿学科之一,无论是实验技术方法还是理论知识阐述都实现了深度的提升与广度的延伸,逐渐实现与遗传学、分子生物学及发育生物学的学科融合,逐渐在生命科学研究领域占据主导[3]。因此,实现微课与细胞生物学实验教学的结合,对学生创新能力与独立思考能力的培养逐渐成为生物实验教学关注的焦点,成为细胞生物学实验教学改革的要务。
一、微课简述
1.微课的起源。微课最早由美国爱荷华大学LeRoy A. McGrew教授提出,初衷是针对化学课程总结的60秒概述,设置了三大主体部分,分别为总体介绍、解释说明及举例分析。后来英国学者T.P.Kee在此基础上提出了一分钟演讲,所谓的一分钟演讲就是突出演讲的精练传神,要求具有缜密的逻辑结构及真实生动的案例阐述。在经过上述两个阶段的发展后,微课由美国新墨西哥州圣湖安学院大卫.m.彭罗斯提出并创建实施。其包括15到30秒的介绍及结论,服务与上文的关键概念导引。然后录制上述内容并限制时间为3分钟内,在微课程指引下提出书面作业要求,学会借助课外阅读或者实践活动完成关键知识的学习。目前最具代表性的当属Educause的微课理念,不是指微观学习中的微内容,而是以建构主义学习理论为支撑的在线教学或格式化教学中的教学实际。
2.我国微课发展现状。我国微课依然是新兴事物,起步晚,发展相对缓慢,目前涉及领域也有部分处于空白。基于微课的发展现状,当前学术界也未就微课理念达成共识。学者焦建利[4]认为,微课是对某一知识点的集中阐释,主要特点就是短小精悍,在线教学视频是其主要表现形式。学者祝智庭[5]则认为微课应该就某个教学主题展开延伸,组织精细化的课堂教学设计,时间限度最好控制在10分钟以内。而学者胡铁生[6]则认为微课程注重的是视频的微小,因此在针对单一学科或者单一知识点组织教学时应注重教学情景的融入,突出在线学习与自由学习。这一概念也逐渐被大众所认可。资源建设方面,我国微课也尚未成型,目前的应用研究还相对零散,评价模式也有待完善。实现微课程的规范化发展还有很长的路要走。
二、细胞生物学实验教学存在的问题
1.内容更新缓慢,亟待加强。我国的细胞生物学实验教学一直处于教学滞后阶段,仅仅作为理论教学的补充或者教学附属而开设,缺乏关注上必然影响教学的创新与跟进,加上该实验教学项目单一化趋势严重,时代气息不足,技术手段及知识的综合运用十分缺乏,内容更新十分滞后。
2.教学方式单一化,学生自主性不足。细胞生物学实验的基本流程就是提前由教师准备好实验材料、实验仪器及实验试剂,学生在教师的示范引导下按部就班地进行实验操作,整个操作过程趋于程式化、简单化。学生不仅无法在实验准备阶段有所参与,更挫伤了学生创新与研究的积极性。
3.教学方法贫乏,缺乏对学生创新能力培养的关注。传统的细胞生物学实验教学受有限的教学时间的限制,因此实验内容与要求也大多提前限定,教师单纯地演示讲解,学生被动地参与学习,双方互动交流不足,教师也无法引导学生进行实验的创新。
4.教学技术陈旧,现代教育技术参与较少。细胞生物学作为生物教学的前沿学科,理应注重教学的创新,特别是积极加入现代教育技术的创新元素,以信息技术为核心推动实验教学。但是我国细胞生物学的教学现状却是现代教育技术十分欠缺,传统实验教学维度单一化趋势严重。
三、微课在细胞生物学实验中如何应用
1.微课的特性和优势,传统多媒体教学的弊端:伴随多媒体技术的迅猛发展及教学融入,部分教师开始尝试运用多媒体辅助教学,但是当代大学生自由散漫的个性也成为多媒体辅助教学实施的制约因素,学生难以集中精力听取教师讲课,精品的视频资源难以得到高效率的运用。应用于课后学习的视频资料也难以受到学生的关注与重视,多数处于闲置。微课则突破了视频教学的局限,具有普通视频教学资源不具备的教学优势。首先,其教学内容浓缩,教学时间较短,借助移动端操作更为便捷,学生学习积极性显著提升。其次,其教学主题十分明确,学生能够迅速找到自己感兴趣的点,从而获得启发教育或者延伸学习。最后,微课视频的教学容量相对较小,符合学生的接受能力,学生更积极主动地参与到微课学习中去。
2.细胞生物学微课设计,把握10分钟原则:注意力10分钟。10分钟内有明确的教学目标,内容短小,集中说明一个问题的小课程。微课设计ADDIE模型:A,分析;D,设计;D制作;I应用;E,评价。通常来说,微课设计要想保证自身的完整性必须具备6个基本环节,分别为教学主题的明确、前段分析、微课基础知识点的切割与划分、微课资源要素的重点设计、微课视频录制及后期加工处理、微课的最终终端输出与展现。6个环节紧紧相扣,推动微课的高效开展。
四、微课引入实验教学的意义与应用前景
微课具有广阔的教育应用前景。2011年,手机将取代个人电脑成为个人信息中心。学生自带设备BYOD,包括个人电脑、手机、上网本、平板等越来越普遍化。这为微课的实施提供了必备的硬件前提。调查中发现,84.44%的被调查者认可微视频在微课教学中的核心地位与作用,并且70%以上的人认为配套的教学设计与课件也是不可忽视的部分。纵观当前的教育改革,多数一线教师已经充分认识到微课教学的魅力与优势,开始在课堂教学中尝试微课教学。其中范福兰等人在基于交互式微视频教学资源教学应用效果的调查显示,70.5%的学生认为交互式微视频资源能够激发他们对课程学习的兴趣,单一的图文及音视频资源则受关注度一般,这也从侧面说明随着流媒体技术的发展成熟,微视频的教学前景将是广阔而光明的。
五、一些值得思考的问题
1.有关微课适用性,微课程在全国范围内展开,带来教学思想、教学模式的重大转变,各个领域、各种培训、不同学科对于微课程应用的尝试存在“泛用”、“滥用”现象。微课程适用于哪些领域、哪些课程、哪些内容以及荧光怎样设计、怎样制作、怎样使用才是最科学合理的成为今后科学研究的新课题。
2.细胞生物学实验微课应用存在问题,我国针对该专业的微课理论研究及实践演练依然不足,多数高校在微课开展实施的过程中存在建多用少的资源浪费现象。因此必须将微课作为校本研修资源,对其加强引导宣传,让教师认可微视频教学的优势并拓展专业发展的新途径。此外微课程应奠定创新型教学模式的资源基础,以期为学生提供更实用的教学资源,做好教学辅助。当然微课作为新兴教学理念,应该在移动学习与泛在学习的基础上实现教学需求与教学实践的同步发展,最大限度提升微课程的开展利用率。
六、小结
微课作为新兴的教学模式理应受到关注,了解微课的本质内涵,在梳理其优势与缺陷基础上综合当前的运用实际,科学预测并规划后期发展,实现微课在设计开发与应用上的创新完善。本文就微课教学的几点问题进行了归纳分析,以期为微课教学的拓展应用提供有效思路,让微课的魅力更多地展现出来,服务于高校教学。
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Discussions about reforms of teaching medical cryobiology
in Uyghur tranditional medicine
Yuan Fang, Xiamixinuer·Yilike, Milikezhati·Bawudong, Zhou Yong
( Department of Biology,College of Preclinical medicine,XinJiang Medical University, Urumqi 830011, China )
Abstract: To improve the quality of teaching, stimulate students' interest in studying medical cytology, and nurture the medical students with solid theory and ability of innovation, we have carried on different kinds of teaching methods in Uygur tranditional medicine. Discovered that: If teachers can connect with multi-teaching methods, strengthen the relationship between the real life and the clinical practice,reform test forms, and we will receive a satisfactory teaching effect.
Key words: Uygur tranditional medicine; medical cytology; teaching reform
著名的细胞学家E·B·Wilson说过:“每一个生物科学问题的关键都必须在细胞中寻找”。学习医学细胞生物学,在细胞和分子水平上认识细胞的结构和功能,可加深学生对生命现象本质的理解和认识,培养学生的科学思维和基本操作技能,为医学生将来从事临床及科研工作奠定坚实的基础。作为祖国四大民族传统医药之一的维吾尔医药学,是维吾尔族人民的珍贵文化遗产和医学体系,是中华传统医学的重要组成部分。新疆医科大学是我国唯一的一所培养高级维医人才的院校,填补了该专业高等教育领域的空白,医学细胞生物学是给维医生开设的第一门主要基础课程,学生往往觉得很难掌握。通过与同时授课的其他民考民学生比较,发现其专业汉语水平较低、基础知识较差、不适应大学学习方法等。因此,如何很好地引导他们完成从中学到大学的过渡,学好第一门专业基础课,是值得每一个教师去努力的。我教研室在已开展的教改的基础上,针对我校新办专业——维吾尔医学,进行医学细胞生物学课程的教学改革,2008年申请到教改课题,现对课题实施情况做一总结,为提高各专业的课程教学质量提供参考。
一、教学改革实践
1.指导学生认识自己是学习的主体。
教与学是一个相辅相成的过程,在教学过程中,学生是主体,教师是主导。如何围绕学生在教学中充分发挥教师的主导作用,我们做了一些有益的尝试。对于刚刚走进大学的学生来说,在学习上还没有摆脱中学填鸭式的学习模式,为增加学生的“主体”意识,在课程开始前,首先让学生认识细胞生物学在课程体系中的地位,明确医学细胞生物学中几乎每一个内容都与临床医学有或多或少的联系,让学生在思想上给予重视。在教学过程中,教师要起到引导的作用,督促学生加强学习的主动意识,每节课前安排学生讲解教师预先提出的内容,鼓励学生提出问题,培养思考习惯。每章结束后,指导学生自己总结,做练习。课程结束后,进行知识竞赛,提高学生的学习兴趣。
2.教师教学的主导作用
我们教研室特别选择了具有丰富教学经验的高年资民族教师为维医系授课,以便老师和学生能够更好的交流。备好课是上好课、完成教学目标的前提,直接影响着课堂教学的效果。教师必须根据教学目的、教学大纲的要求,深入钻研教材,抓住基本概念、基本理论,精选出讲课的内容,组织成条理化、系统化的教案。编写教案时,教师要事先了解学生类型,已经具备哪些知识,估计在学习过程中可能会出现的问题和容易混淆的概念,从学生和教材的实际出发,确定每个章节的重点、难点。由于细胞生物学是一门发展迅速的学科,备课时教师还应广泛阅读相关的专著及学科资料,使学生了解最新的研究动态。
为调动学生学习的积极性与计动性,授课教师采用可以引导学生发挥学习主动性的教学方法,从灌输式教学法进一步走向启发式、问题式(PBL)和参与式(CBS)教学(各安排两次)[2]。细胞生物学知识点比较多,初学者很难形成一个完整的知识体系,往往导致混淆。在教学过程中我们注重引导学生对所学过的内容进行归纳和总结。适时地提出一些生活中常见的问题,可吸引学生的注意力,激发其求知的欲望,进而促进教学质量的提高。如可通过提出“为什么我们要一日三餐?为什么食物能转化为我们所需的能量?食物被消化成葡萄糖、氨基酸等分子以后,通过血液循环到各组织的细胞中,怎样产生能量?”等一系列与日常生活密切相关的问题,引出对线粒体的讲述。在讲解内膜系统时,把高尔基体比喻为分泌蛋白的加工车间和转运站,在不同车间(区室)时按订单进行着分泌蛋白的深加工(修饰),并为产品打上分类标签(分选信号),然后用专用运输线(运输小泡)准确无误地运送到客户(质膜、溶酶体、细胞外)手中。这样,不仅可使授课内容变得直观、生动、浅显,增加其学习兴趣,还有助于创造轻松、融洽的教学气氛,最终达到提高教学效果的目的。
3.多媒体手段的合理使用
多媒体教学信息量大,将文字和媒体信息统一起来,图、文、声、像并茂,给学生提供多种感官的综合刺激,这种刺激能提高学生的学习兴趣和积极性,提高教学效率[3]。如在细胞分裂的教学中,完整的细胞分裂视频多侧面、多层次、形象地模拟出染色体在整个细胞周期中的变化,使这些抽象、复杂、难懂的过程变得直观、简单、易懂,使枯燥的内容变得生动、形象而有趣。但教师不能过分依赖多媒体,忽视自身的主导作用,减少了师生交流,课堂教学仍应该以老师的口授为主,通过正确运用多媒体手段配合教师的身体语言,才能真正把一堂课上好。我们把所搜集到的相关多媒体教学资源(含教学课件)全部放置在校园网上,引导学生在课余利用这些资源,根据需要随时下载学习,不仅巩固课堂教学的成果,还可以开拓学生的视野,收到较好的效果。
4.考核方法的改革
临床专业学生招生是属于第一批次招生,而维医生属于第二批次招生,两者间高考总成绩大约有60分的差异。考虑到维吾尔医学专业学生的实际情况,同比其他专业民族班学生,无论是汉语水平还是基础课程水平都有一定差距,我们在考核中也采取了一些改革,如课后进行双语辅导,巩固专业汉语词汇量,然后安排小测验,及时了解学生学习情况,调整教学方案。实验成绩计入课程考试总成绩(占总成绩的15%),督促同学通过实验增强动手能力,掌握医学生必备的基本实验操作技能。同时,安排期中考试,给学生创造机会了解大学基础课程试卷,包括考试题型、难度等,使学生有的放矢的做好复习准备。
二、教学改革实施效果
此课题在2008学生第一学期的医学细胞生物学课程正常教学过程实施。考核指标定为:试卷使用本科班统一的“医学细胞生物学”试卷,并采用与本科生一样的试题分析系统分析结果。以新疆医科大学维吾尔专业2008级学生为实验班;对照班为2008级口腔医学、医学检验专业民考民学生。实验班和对照班同属第二批次招生,入学成绩无显著差异。教改后的维吾尔医学生医学细胞生物学考试成绩与对照班比较,平均成绩有显著性差异(P
表1 维吾尔医班级与对照班期末成绩比较()
组别 人数 平均成绩
实验班 48 76.57±11.42
对照班 90 60.46±13.12
临床专业是我校第一批次招生,入学成绩比第二批次招生高60分左右。教改后的维吾尔医学生医学细胞生物学考试成绩与民考民临床专业的医学细胞生物学成绩作对比,两班平均成绩无显著性差异(P﹥0.05),结果见表2。
表2 维吾尔医班级与临床班期末成绩比较()
组别 人数 平均成绩
实验班 48 76.57±11.42
临床班 79 76.42±10.80
结果显示,经过教改后,2008级维吾尔医班学生取得了很大进步,期中考试时,及格率不足60%,很多同学只考了二三十分,而到了期末考试,及格率达98%,平均成绩76.57分,明显高于同批次的口腔、检验班级,与临床专业学生成绩比较无显著性差别。教学改革取得了明显效果,学生也反映取得了很大进步。
总之,作为医学生的第一门专业基础课,在课堂教学过程中教师应有意识地优化教学内容、教学方法和教学手段,着眼于增进学生的素质,建立科学的思维方式,对细胞生物学的热点问题适当安排教学讨论课,比如端粒酶与人类寿命的关系;细胞衰老与人体衰老、衰老和死亡的关系;脊髓库、试管婴儿与克隆人等专题。通过讨论,可使同学们深入理解细胞生物学乃至整个生命科学并不是深奥不可理解的,而是实实在在存在于我们的生活、社会、伦理道德之中[4]。以培养具有宽厚扎实的理论知识基础、较强的创新精神和实践能力和高尚医德的高素质、高标准的医学人才。
参考文献
[1] 唐宝定、李蕾娜、吴涛.充分发挥教师在细胞生物学教学中的主导作用[J].山西医科大学学报:基础医学教育版,2007.2.9(1)
[2] 李永芳、唐瑜菁、赵静等.PBL与LBL教学法在细胞生物学教学中应用的比较[J].中国高等医学教育,2008.4