《細(xì)胞生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐

劉瑞芳,蘇利紅,曾文先，潘傳英，王哲鵬

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

《細(xì)胞生物學(xué)》 是一門理論與實(shí)踐并重的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是當(dāng)前發(fā)展迅速的學(xué)科之一。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是其重要組成部分，它不僅是理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)體現(xiàn)，更是鞏固課堂知識(shí)、提高學(xué)生動(dòng)手能力、培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的重要手段[1]。近年來，隨著細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的飛速發(fā)展，實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件的改善和學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)的調(diào)整，傳統(tǒng)細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問題日益凸顯[2]。為了提高細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)更多高素質(zhì)的專業(yè)人才，對(duì)細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革創(chuàng)新勢(shì)在必行[3]。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀及存在的問題

1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊, 與理論知識(shí)脫節(jié)

傳統(tǒng)的細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)僅作為理論教學(xué)的補(bǔ)充和延伸，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊，缺乏當(dāng)代常用的技術(shù)手段和知識(shí)的綜合運(yùn)用，多數(shù)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)[2,4]。因驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)僅是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)原理，一味過分強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)操作和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，卻忽視了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的本質(zhì)作用，往往使學(xué)生產(chǎn)生重復(fù)操作、枯燥乏味的心理，嚴(yán)重影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[5]。與此同時(shí)，授課教師為了增加課堂信息量，拓展教學(xué)知識(shí)，通常將細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域的各種新發(fā)現(xiàn)和新成果反應(yīng)在課堂中。在客觀條件下，前沿的理論知識(shí)無法在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)踐和應(yīng)用，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與理論知識(shí)嚴(yán)重脫節(jié)，從而不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和潛能[6]。

1.2 實(shí)驗(yàn)授課學(xué)時(shí)相對(duì)不足

教學(xué)課時(shí)是保證理想實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的前提，目前《細(xì)胞生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)課時(shí)嚴(yán)重不足。一方面是因《細(xì)胞生物學(xué)》課程內(nèi)容冗雜，理論知識(shí)抽象、復(fù)雜、微觀，理論課上難以理解的知識(shí)點(diǎn)以及一些操作的方法都需要通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)形象直觀的展現(xiàn)，才有助于學(xué)生夯實(shí)理論基礎(chǔ)，提升實(shí)踐能力[7]。而目前有限的學(xué)時(shí)數(shù)，無法凸顯實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)只是流于形式。另一方面，細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)存在耗時(shí)長(zhǎng)的特點(diǎn)，在規(guī)定實(shí)驗(yàn)課時(shí)內(nèi)，學(xué)生時(shí)常無法完整做完實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果差強(qiáng)人意。

1.3 學(xué)生不參與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作的充分與否是影響實(shí)驗(yàn)進(jìn)程和效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)員全程參與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生僅在課堂進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)前的全部準(zhǔn)備工作完全由實(shí)驗(yàn)員完成，學(xué)生從不參與。細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)器械的需求相對(duì)嚴(yán)格，尤其是細(xì)胞培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)，要達(dá)到絕對(duì)的無菌條件，才能保證實(shí)驗(yàn)順利開展[8]。而學(xué)生僅在上實(shí)驗(yàn)課才進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，根本不了解無菌處理的繁瑣過程，更無法培養(yǎng)學(xué)生的無菌意識(shí)。

1.4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法單一

教學(xué)方法是影響實(shí)踐教學(xué)效果的關(guān)鍵因素之一。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法多以“灌輸式”為主，即授課教師詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、?shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)后，學(xué)生按照老師講解的步驟機(jī)械地完成實(shí)驗(yàn)過程，最后寫出一篇“模式化”的實(shí)驗(yàn)報(bào)告[2]。這種教學(xué)方法某種程度上縱容了部分學(xué)生的被動(dòng)性和懶惰性，無法調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。有研究表明，應(yīng)用這種傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，畢業(yè)時(shí)學(xué)生對(duì)所做實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的遺忘率高達(dá)55%[9]。

1.5 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核方法簡(jiǎn)單

長(zhǎng)期以來，《細(xì)胞生物學(xué)》的實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)主要以實(shí)驗(yàn)報(bào)告和學(xué)生的出勤率為主，其中實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)占80%，出勤率僅占20%。從實(shí)驗(yàn)報(bào)告發(fā)現(xiàn)，存在相互抄襲的現(xiàn)象。這種考核方式單一且片面，不能體現(xiàn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的參與程度、不能量化學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的掌握情況、不能反映實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)效果[9]，導(dǎo)致部分學(xué)生不注重實(shí)驗(yàn)過程，僅在乎實(shí)驗(yàn)報(bào)告的成績(jī)。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐

為了突出實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性、先進(jìn)性和前沿性的有機(jī)結(jié)合，促使學(xué)生靈活掌握理論知識(shí)和原理，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和綜合能力，對(duì)《細(xì)胞生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行不斷地改革和實(shí)踐[10]。

2.1 整合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

根據(jù)新的培養(yǎng)目標(biāo)，我們修訂新版教學(xué)方案和教學(xué)大綱，制定《細(xì)胞生物學(xué)》課程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，在注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)性和先進(jìn)性相融合的基礎(chǔ)上，為確保實(shí)驗(yàn)內(nèi)容融會(huì)貫通和有效銜接，精心對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新調(diào)整、篩選和優(yōu)化[11]。為此，根據(jù)理論教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，現(xiàn)將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容整合為3個(gè)部分，第一部分為細(xì)胞結(jié)構(gòu)的觀察，在保留常規(guī)顯微鏡使用的同時(shí)，增設(shè)了細(xì)胞破碎和分離的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在常規(guī)顯微鏡和多功能顯微鏡(共聚焦顯微鏡、熒光顯微鏡和暗視眼顯微鏡)下觀察所得細(xì)胞的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，有助于學(xué)生了解不同顯微鏡下細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)。第二部分為細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)，在細(xì)胞原代和傳代培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，增設(shè)了細(xì)胞凍存與復(fù)蘇、細(xì)胞計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)，使細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)具有連貫性和系統(tǒng)性，有利于學(xué)生掌握細(xì)胞培養(yǎng)的技術(shù)。第三部分染色體標(biāo)本制備實(shí)驗(yàn)，利用小鼠骨髓和睪丸為材料制備染色體標(biāo)本，比較兩種細(xì)胞染色體的差異，加深學(xué)生對(duì)有絲分裂和減數(shù)分裂的認(rèn)識(shí)，并對(duì)染色體制備過程中存在的問題進(jìn)行討論和改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的整合和設(shè)置，使細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容變得條理清晰，銜接緊密，有利于學(xué)生拓展科研思路。

2.2 調(diào)整實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)數(shù)

為了讓學(xué)生更好地將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，充分體現(xiàn)《細(xì)胞生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義和重要性，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)方面也作了補(bǔ)充和調(diào)整。首先，我們將《細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》單獨(dú)作為一門課程。獨(dú)立課程的開設(shè)保證充足的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間，可以把必須通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)才能解決的知識(shí)和能力問題,都設(shè)法安排在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中，便于學(xué)生更好地掌握理論知識(shí)。其次，改變固定學(xué)時(shí)的排課觀念和方法。將實(shí)驗(yàn)教學(xué)集中安排在理論教學(xué)結(jié)束后2周內(nèi)進(jìn)行；根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)際進(jìn)展情況靈活安排學(xué)時(shí)數(shù)，確保實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的連續(xù)性和整體性，從而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

2.3 鼓勵(lì)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為了激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的興趣和熱情，我們改變以教師全程準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)為主的局面，鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生全程參與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作。將學(xué)生分組后以小組的形式開展實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作，譬如開展“細(xì)胞培養(yǎng)”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目前，通過課前的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生開展預(yù)實(shí)驗(yàn)的習(xí)慣。

2.4 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

改變“實(shí)驗(yàn)技術(shù)員準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)-教師講解-學(xué)生照做”的以“教師為主”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，提高學(xué)生獲取知識(shí)的能力[5]。如在進(jìn)行“細(xì)胞工程”實(shí)驗(yàn)時(shí)，老師首先強(qiáng)調(diào)細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)是一個(gè)基礎(chǔ)-綜合-創(chuàng)新環(huán)環(huán)相扣的完整體系，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容前后密切相關(guān)，以引起大家足夠重視。其次，以小組為單位匯報(bào)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，通過交流、討論和老師點(diǎn)評(píng)，確定合理的方案后開展實(shí)驗(yàn)。最后，老師對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行引導(dǎo)和指點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后通過實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題進(jìn)行討論和歸納總結(jié)。通過改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量[7]。

2.5 改革實(shí)驗(yàn)考核方法

考核是檢查教學(xué)效果和督促學(xué)生學(xué)習(xí)的一種重要手段，為了使實(shí)驗(yàn)教學(xué)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)和真實(shí)反映學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的掌握程度[8，11]。因此，我們加強(qiáng)對(duì)過程性評(píng)價(jià)力度，將實(shí)驗(yàn)考核方法多元化，并將實(shí)驗(yàn)報(bào)告的比重由80%調(diào)整為20%，即50%實(shí)驗(yàn)考試+20%平時(shí)成績(jī)+20%實(shí)驗(yàn)報(bào)告+10%實(shí)驗(yàn)體會(huì)。實(shí)驗(yàn)考試包括筆試(30%)和操作考試(70%)兩部分，筆試考試主要考核學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、注意事項(xiàng)、結(jié)果分析等知識(shí)的理解和掌握程度。操作考試通過選取實(shí)驗(yàn)課程中簡(jiǎn)單、易操作的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，根據(jù)評(píng)分細(xì)則客觀地進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)定。平時(shí)成績(jī)主要根據(jù)學(xué)生的出勤情況和課堂表現(xiàn)給予考核成績(jī)。實(shí)驗(yàn)體會(huì)是學(xué)生針對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目談實(shí)驗(yàn)過程的體會(huì)和感受。通過多元化考核，有助于學(xué)生梳理實(shí)驗(yàn)思路、掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、提高歸納總結(jié)能力。

2.6 教書與育人緊密聯(lián)合

在信息化時(shí)代，教師要擔(dān)當(dāng)起學(xué)生“全面成長(zhǎng)”指導(dǎo)者和引路人的責(zé)任。課后通過QQ群、微信群等現(xiàn)代信息技術(shù)為學(xué)生答疑解惑，用正能量引導(dǎo)學(xué)生，形成“互聯(lián)網(wǎng)+高等教育”新形態(tài)，推動(dòng)高等教育質(zhì)量提升的“變軌超車”。實(shí)現(xiàn)教書與育人的緊密聯(lián)合，讓學(xué)生學(xué)有所成和健康成長(zhǎng)。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革效果

經(jīng)過3年的改革和實(shí)踐，細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革取得了一定的成效，一方面激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視程度；另一方面提高了學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，也鍛煉了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。通過問卷調(diào)查的形成我們也對(duì)改革前后同學(xué)們對(duì)課程的滿意度進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果顯示，學(xué)生對(duì)改革后的細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課滿意度(90%)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于改革前的滿意度(40%)，表明改革后的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果獲得明顯提升。