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基于綜合能力培養的細胞生物學研究型教學改革

所屬欄目:醫學校驗論文 發布日期:2019-05-25 10:16 熱度:

   摘要: 日新月異的醫療環境對醫學院校本科生的綜合能力提出了更高的要求,研究型教學注重學生知識、能力和素養的全面發展,是培養綜合型人才便捷有效的方式之一。文章從改進課堂教學方法、提升自主學習能力、探究式實驗教學、課外科研活動以及教學效果評價等方面,對研究型教學的實踐進行了總結,旨在推進研究型教學在本科生綜合能力培養中的實踐。

基于綜合能力培養的細胞生物學研究型<a href=http://www.foyspm.tw/e/so-153.html target=_blank class=infotextkey>教學改革</a>

  關鍵詞: 細胞生物學; 綜合能力; 研究型教學; 本科教學

  生命科學技術的快速發展帶動醫療水平不斷提升,精準醫學、基因治療、細胞治療、個體化治療等新技術、新療法層出不窮,強調了多學科的融合,包括臨床醫學、基礎醫學和醫學信息學等,當下的醫療環境對醫務工作者的綜合能力要求更高[1]。面對不斷刷新的社會需求,作為應用型地方本科高校,不僅著重培養大學生扎實的專業素養,更要突出自主學習和獨立思考等可持續發展的能力。以本科生綜合能力培養為目標的課程改革是提高應用型本科高校人才培養質量的重要渠道和著力點。研究型教學將教學與研究有機融合,在教學過程中引入探索和研究模式,有意識的培養學生研究能力和創新精神,強調師生共同參與課程學習,目前已經在很多大學開展[2]。筆者所在的細胞生物學教研室也進行了研究型教學的嘗試和探索,就此產生了一些經驗和思考。

  1 實施研究型教學的必要性

  1. 1 教材有滯后性 細胞生物學是現代生命科學中的前沿學科之一,是基礎醫學與臨床醫學結合的關鍵點,醫學院校幾乎所有的專業均開設了細胞生物學課程。多年來,生命科學一直處于高速發展階段,然而教材的更新趕不上知識的更新,新知識、新技術、新應用不能及時地反映在教材中,甚至目前使用的教材中有些知識需要更正。這就要求教師在授課中不能照本宣科,需要運用研究型教學中的啟發式教學,培養學生獨立思考能力和自主學習新知識新技術的能力。

  1. 2 學生學習效率低 細胞生物學是一門基礎性的學科,銜接分子生物學和個體生物學,與醫學相關的其他學科交叉融合。本院校這門課程是在新生入校后就開始學習的,擔負著“地基”的作用。而大學一年級學生很多醫學基礎課程還沒有學習,醫學知識儲備不夠,與其他學科有交叉的內容他們較難理解。此外,學生剛從高中步入大學,對大學這種三節課學完一章的節奏表示不適應,不少同學跟不上學習進度,課堂中的學習效率較低。開展研究型教學可以增加學生在教學過程中的參與度,讓他們愿意學、聽得懂,提高學習效率。

  1. 3 教學體系的局限性 現在的教學主要是以教師講授為主,學生作為被動的接受者,學生忙于理解和記憶學科知識,思維沒有活躍起來,這樣導致學生不僅上課聽的很累,而且對知識的印象不深,不少同學逐漸對這門課失去興趣。此外,由于缺少系統性的課后鞏固手段,有些同學為了應付考試才學習,在考前進行突擊,考試結束后很快就會遺忘,不利于與后續課程的系統性銜接。此外,細胞生物學是一門實驗性很強的學科,很多理論都是通過實驗證明得到的。然而由于教學資源有限,最新的理論知識難于通過教學實驗進行驗證,開設的實踐課涵蓋的內容少,主要是易于操作、非常基礎的觀察性實驗,限制了學生們的求知欲。

  2 研究型教學的實施辦法

  2. 1 優化課堂教學方法和內容

  2. 1. 1 以病例為主線 細胞生物學的理論、技術和方法,在目前的疾病診斷和治療中有著越來越多的應用。借鑒以問題為導向( problem-based learning, PBL) 教學法,對于與疾病密切相關的教學內容,我們采用以病例為主線的教學方式,按照“癥狀 - 診斷 - 發病機制”,挖掘疾病背后的細胞生物學知識。比如利用家族性高膽固醇血癥,學習大分子物質運輸的方式; 通過介紹痛風的誘因及臨床檢查結果,引出溶酶體的特征及功能,以霍亂弧菌引起嚴重腹瀉為例,講解信號轉導通路; 通過認識腫瘤的發生,學習細胞周期調控機制。以病例為主線的教學,增加學生的學習興趣,讓學生感覺課堂學習不再枯燥乏味。而且建立了基礎醫學與臨床醫學之間的聯系,增加了基礎醫學知識的系統性,提高他們利用基礎醫學知識解決臨床問題的能力。

  2. 1. 2 以核心問題為主線 愛因斯坦曾經說過: “提出問題往往比解決問題更重要”,學生只有通過主動參與、自主探索,才能更高效的獲取知識,培養科研思維[3]。針對學生在課堂學習中較被動的局面,我們在教學過程中隨時鼓勵和引導學生質疑和提問,鼓勵學生從已有的知識經驗中發現新的問題。我們設計一個與教學內容相關的中心問題作為教學主線,引導學生沿著中心問題提出關聯問題,提出問題和問答問題的過程完成教學內容,通過這種方式讓學生在課堂上擔當主動的角色。如內膜系統章節中,中心問題是“溶酶體是如何形成的”,引導學生提出“溶酶體的酶是如何合成、加工修飾、運輸的”、 “溶酶體的膜是從哪里來的”等關聯問題,要回答這些問題,需要學習內質網和高爾基復合體的功能及內膜系統之間的聯系,解答這些關聯問題后,最終完成核心問題的學習。用這種問題式教學,不僅可以讓同學們的思維活躍起來,更好的接受知識,而且能啟發他們從不同的思路和觀察角度來學習知識,不死守一種思維模式,不成為課本的奴隸。

  2. 1. 3 教師的科研與教學相融合 本教研室的授課教師根據自己的研究方向,將自己的科研成果融入到課堂教學內容中,比如有的教師研究課題是 “平衡復雜染色體重排攜帶者的遺傳與生育情況分析”,將自己收集的一些染色體相關的病例以及異常核型加入到細胞核這一章節中,有理有據的介紹人類核型以及染色體異常與細胞增殖、生殖異常的關系; 有的教師科研課題是“Reversine 誘導成纖維細胞重編程多能干細胞的分子機制研究”,在誘導多能干細胞的研究和干細胞治療帕金森病方面積累了豐碩的成果,在講解干細胞內容時,結合自己的實驗結果給同學們介紹了誘導性多能干細胞的原理,以及干細胞治療方面的最新進展。將自己的科研與教學有機融合,不僅教師自己講解起來得心應手,而且還能鍛煉同學們的科研思維,讓他們明白課本上的理論知識與科學研究是并駕齊驅、相輔相成的。這種形式受到了學生的好評,在師生交流會上,有同學提到: “我很喜歡老師講一些與理論知識相關的科研活動,讓我感覺到課堂中學習的知識非常實用,而且激發了我對科研的興趣。”

  2. 2 提升自主學習能力

  2. 2. 1 提供細胞生物學習題冊 迫于課時的緊張,課堂上學習的內容較多,學生課堂上不能及時消化新知識。為了幫助他們復習,本教研室結合課堂重點和難點知識,編纂了《細胞生物學習題指導》( ISBN 978 - 7 - 312 - 03690 - 3) ,2015 年出版了第二版,習題指導包括每章節習題和三套模擬試卷。題目類型既包括傳統的題型,又包括實驗設計、病例分析、熱點研究進展等綜合性題目。例如有個題目是要求同學們“根據細胞質膜成分的特點,請合理設計實驗將綠色熒光蛋白基因轉染到 293 細胞中,并選用合適的儀器觀察實驗結果,請說明主要的實驗原理”。學生需要應用膜脂分子的特點結合脂質體形成的原理進行實驗設計,這種題型提高了學生靈活應用知識的能力,鍛煉了他們的邏輯思維。為了提高學生綜合分析問題的能力,習題冊中還設置了病例分析,比如在線粒體章節習題中,描述了一個氰化物中毒患者臨床表現和各種輔助檢查結果,讓同學們思考氰化物中毒的機理是什么,同學們需要結合線粒體的功能和生理、生物化學等課程解釋氰化物中毒的機理及臨床表現形成的原因,提高了他們解決實際問題的能力。能在教材上直接找到答案的習題,習題冊上沒有提供標準答案; 綜合性和開放性題目,附有提示性的參考答案,這樣避免同學過分依賴答案而不主動思考。我們要求每位同學復習后及時做題,并且每次上課時會選擇習題冊上的一些題目進行提問,督促同學們及時完成復習,讓他們逐漸養成自主學習的能力。

  2. 2. 2 閱讀英文文獻 細胞生物學是生物科學和生物技術專業的專業基礎課程,我校這兩個專業在大學二年級下學期開設這門課程,他們在這一學期正在學習生物專業英語和文獻檢索課程,有相應的基礎知識和文獻閱讀能力,因此我們在這兩個專業的教學中引入了文獻閱讀,有助于學生理解科學研究的過程,提升學生靈活的運用細胞生物學知識的能力。我們在第一次課時布置了文獻閱讀的任務,要求 5 個同學一組,在理論課學習過程中,選擇感興趣的內容,查找一篇經典的或者較新的英文文獻,在最后一次課時抽出三個學時讓小組進行文獻匯報,按照“為什么要研究、怎么研究、得出了什么結果” 的邏輯進行匯報,注重對文章主線的把握,匯報結束后由其他組同學提出 3 個問題,匯報者進行解答,然后教師點評。根據匯報情況,對每組打分,作為平時成績直接加入到最終的期末成績中。經過幾年的實施,這兩個專業的學生逐漸形成閱讀文獻的氛圍,特別是他們在大四實習期間,有些實習點的老師會要求他們閱讀文獻,查找一些實驗方法或者在組會上進行匯報,由于在校期間的鍛煉,他們能較好的完成任務。學生在文獻閱讀過程中既加深了對知識的理解,又能主動學習補充相關背景知識,培養了他們的創新思維和自學能力。

  2. 2. 3 搭建網絡學習平臺 互聯網時代的到來引發了教育信息化變革,互聯網 + 教育的模式不斷融入課堂[4],網絡學習平臺已成為學生獲取知識的途徑之一。我校搭建了網絡學習平臺,將本校的主干課程制作成 MOOC 和精品課程,給學生提供課后學習資源。本教研室制作了《醫學細胞生物學》精品課 程 ( 網 址: http: ∥ mooc1. chaoxing. com /course / 100649838. html) ,每一個章節包括授課錄像、課件、在線課程、章節習題、雙語課件、測驗等模塊,除了章節學習,還包括教學拓展資源,比如動畫視頻、專題講座、國外教學視頻、文獻資料等。學生按要求完成任務可以獲得 5% 的平時成績。依托超星學習通軟件,教師可以在手機上發布討論話題,讓學生提前查資料,選擇固定的時間,線上組織學生討論,討論過程中提出新的問題、啟發引導學生思考。學生還可以直接給教師發消息,提出自己的疑問,教師可隨時隨地用文字、語音或者圖片的形式進行解答。目前精品課程已上線一年,訪問量超過 98 萬次,運行良好,而且我們的授課錄像質量較高,獲得了同學的好評。網絡學習平臺將在線學習與課堂教學相融合、校內學習與校外學習相融合,有效的彌補了課堂時間的限制,打破時間和空間的阻礙,使教師和學生的溝通互動更靈活,更重要的是可以引導和監督學生自主學習。

  2. 3 探究式實踐教學 研究型教學強調學生的創新能力和對知識的運用能力,實踐教學的作用是將理論知識靈活的運用到實踐中,增加同學們對學科的興趣,培養他們基本的科研素養,所以實踐教學是研究型教學不可或缺的一個環節,為學生綜合能力的培養提供了更大的發揮空間。然而傳統的實踐教學模式是教師提前把實驗原理、步驟、注意事項、預期結果等提前告知學生,學生只是按照預定的步驟重復一遍,沒有探索的空間,大大降低了學習效果。探究式實踐教學給予了學生探索的機會,由學生自主設計實驗方案,讓學生主動學習,提高了教學效果[5]。我們以培養學生自主學習能力為出發點,結合本校的實際,專門開設了一次探究式實踐教學— “細胞吞噬活動的觀察”。為了引導他們設計出科學合理的實驗方案,我們會提前設計一些問題: ①什么是細胞吞噬作用; ②觀察什么細胞的吞噬活動; ③ 從什么實驗動物哪個部位可以方便快捷的獲取這種細胞; ④如何觀察到吞噬現象。教學過程是: ① 4個同學一組,提前一周討論并設計實驗方案; ②在課堂中每組匯報自己的實驗方案; ③學生討論后并在教師的引導下制定最終的實驗方案以及注意事項; ④ 分組進行實驗操作,討論分析實驗結果。學生在探索的過程,不僅要學習相關的知識點,而且要進行查閱資料、小組討論等過程,培養了學生團隊合作和解決問題的能力。經過這種自主學習的鍛煉后,他們對細胞吞噬作用的過程和特點印象深刻,能對實驗結果進行客觀分析,他們能主動參與到實驗設計中,感受到科學研究的樂趣。這種實驗教學方式雖然比較耗時,但是學生的反響一直很好,參與的積極性很高。

  2. 4 開展科研活動 課外延伸學習是對研究型教學的良好補充,針對那些對科研感興趣的同學,我們鼓勵他們加入到任課教師的科研團隊中,指導他們申報大學生創新訓練項目,目前已獲批多項國家級和省級創新訓練項目。此外,我們還承擔了探索性實驗教學,指導科研興趣小組從選題 - 開題 - 實施 - 結題,進行系統的科研活動。經過科研訓練,同學們熟練掌握了一些實驗技能,比如人類染色體 G 顯帶、核型分析、細胞培養、流式細胞術檢測細胞凋亡、熒光定量 PCR 等,同學們詳細了解了科研過程。在指導過程中,指導教師不僅僅看重他們的實驗結果,更注重他們對實驗的理解和對結果的分析,通過循循善誘的方式,讓他們將理論課知識與實踐聯系起來,提高了對理論知識的理解,學會自主式探索性學習。學生在教師的指導下參加省級和國家級學科競賽,在 2017 年獲得安徽省第七屆“挑戰杯”競賽一等獎,獲得第十五屆全國“挑戰杯”競賽三等獎。在院系舉辦的生物知識競賽和大學生實驗操作技能競賽中,那些進行過科研訓練的同學要比沒有參加過科研團隊的同學對理論知識的掌握更牢固、理解更深刻,實驗操作也更得心應手。

  2. 5 建立靈活的、有效的教學效果評價 傳統的卷面考試對教學效果的評價必不可少,然而僅僅以期末的試卷考試評價學生的學習效果存在片面性,為了更好的評價學生的科學思維和綜合分析能力,我們設置了 30% 的平時成績,包括實踐能力和自學情況。實踐能力測試是在實驗課程結束后進行,對每一位同學的操作能力進行測試,如普通光學顯微鏡的使用、臨時制片技術、有絲分裂的觀察等,還要求同學復述一些實驗的基本原理,加強對理論知識的理解。網絡學習平臺上每章節有相應的測試,要求同學們在網上提交,有效的督促了他們課后鞏固和自學,此外,我們在第一次上課時布置了寫綜述的任務: “根據你所掌握的生命科學知識,結合網絡資料,就細胞生物學某一研究領域,談談你的認識和理解,寫一篇 1000 字左右的綜述”。通過這些靈活有效的考核方式,改變了同學們為考試而學習的思想,激發了他們探索式學習的熱情。

  3 總結

  社會需求的不斷提升向本科教學提出了挑戰,教師不可能一直擁有最前沿的知識,授人以魚不如授人以漁,提升學生獨立思考能力和開創新思維才是新形式下綜合性人才培養的方向和目標。在細胞生物學課程中探索研究型教學,不但可以增加同學們學習的興趣,提升了學習效率,同時還幫助同學們建立主動探索、自主學習的學習習慣。當然這種效果不是立竿見影的,需要不斷堅持和改進,讓研究型教學的效果發揮到極致。

  參考文獻:

  [1] 方紅娟,鐘歷勇. 精準醫學模式下醫學生臨床與科研能力并重培養的思考[J]. 基礎醫學與臨床,2016,36( 5) : 719 - 722.

  [2] 林海,李虹,袁建美,等. 大學研究型教學的理論與實踐探索[J]. 北京科技大學學報( 社會科學版) ,2013,29( 1) : 94 - 99.

  [3] 邢萬金,莫日根,蘇慧敏. 生物學教學中研究型教學方法與內容的探索[J]. 遺傳,2014,36( 7) : 732 - 738.

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文章標題:基于綜合能力培養的細胞生物學研究型教學改革

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