細胞生物學的發展范例6篇

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細胞生物學的發展

細胞生物學的發展范文1

本科高校的辦學理念直接決定了其專業的建設特點,構建應用型高校教育是當前我國高等院校發展的重要方向,也是培養應用型人才的主要場所。在新環境下,應用型本科高校必須樹立應用型教學理念,制定培養“基礎扎實、技能強、綜合素質高”的應用型人才培養目標,通過課堂教學、實踐教學、校企合作教學等多形式教學方式,全面提高學生的創新意識、實踐能力,提高學生的擇業就業能力[2]。在應用型本科高校教育中,教師要明確,構建應用型本科高校是滿足市場發展及學生發生的客觀需求,是學校發展的基礎,教師必須樹立良好的應用型教學理念,結合學生發展的實際情況,積極探索細胞生物學教學內容、教學手段、實踐教學等的改革策略,從而全面提高細胞生物學教學水平。

2.優化細胞生物學教學內容

在應用型本科高校細胞生物學教學中,教學內容直接影響到學生的基本能力和基本知識構架,科學合理的設置教學內容,能幫助學生全面掌握基礎知識,提高學生的創新意識。對于細胞生物學,其教學內容與生物化學、植物生理學、分子生物學等學科都有一定的交叉,例如細胞生物學中的“蛋白質生物合成”,在生物化學中有相關介紹;細胞生物學中的“葉綠體結構、光合作用”,在植物生理學中有相關介紹;細胞生物學中的“基因表達、調控”在分子生物學中有相關描述,因此,在教學內容設置中,要合理的取舍,從而避免教學內容的重復,各學科的教師要加強溝通交流,銜接好各課程之間關聯,重點突出本專業的特有內容。對于細胞生物學,其教學內容比較繁多,加上與其他學科的交叉比較廣,很容易使得學生思維混亂,難以抓住細胞生物學教學內容的重點,因此,在設置細胞生物學教學內容時,需要在第一章節全面介紹整個細胞生物學的知識結構,為學生構建一個清晰的知識整體框架,同時在每章節后面明確該章節的重點、難點。由于細胞生物學發展十分迅速,因此,市場對細胞生物學人才的要求越來越高,這就對高校細胞生物學教學提出了極高的挑戰[3]。同時在細胞生物學中,越來越多的新觀點、新理論涌現出來,這些新觀點很有可能與以往的知識觀點、理論相沖突,為滿足時展的需求,必須及時更新細胞生物學的教學內容,結合當前學者的研究熱點、研究成果,調整教學內容,并將這些知識引進細胞生物學教學中,如轉基因技術、細胞凋亡、細胞增值調控等,使得學生更加深入了解細胞生物學的最新研究成果,提高高校細胞生物學教學質量。另外,由于增加新內容可能會增大學生的學習負擔,給學生的學習帶來困難,因此,要對當前的教學內容進行深入分析,有針對性、有目的選擇增加的教學內容,從而在不影響學生積極性的前提下,增加學生的知識面。細胞生物學是一門綜合性比較強的學科,不僅涉及到細胞的各個方面,還與其他學科相互交叉滲透,因此,在教學中要注重各個相關學科的相互比較,從而幫助學生更深入的理解細胞生物學知識。

3.靈活運用多種教學方法

3.1合理應用多媒體教學方式

多媒體教學是當前應用最廣泛的一種教學輔助手段,對于細胞生物學,主要是從分子、亞顯微、顯微等角度對細胞的功能、結構進行分析,了解細胞增值、分化、調控、基因表達、衰老死亡等生命活動規律[4]。細胞生物學是一門極其復雜、抽象的學科,學生在學習過程中,經常會由于學習難度比較大,而喪失學習興趣。在細胞生物學課堂教學中,合理的應用多媒體教學手段,能營造一個良好的學習氛圍,幫助學生更加深入的理解教學難點。教師可以利用網絡上的各種課件和視頻資源,通過多媒體將細胞結構圖展現出來,讓學生更加形象、直觀的認知理解細胞超微結構,同時教師還能通過動畫演示,讓學生觀看理解細胞生命活動動態過程,如細胞信號傳導、細胞結構組裝、細胞中蛋白質的轉運,這樣更能提高學生的學習興趣和對知識的掌握。

3.2注重互動教學方式

在以往的教學中,教師經常會采用“滿堂灌”的教學方式,以自己為核心,學生以旁觀者的身份聽講,整個課堂死氣沉沉,學生不能獲得良好的學習效果。因此,在應用型本科高校細胞生物學教學改革中,教師要特別注重課堂教學的互動,在教學過程中,教師可以采用提問、啟發等手段來調動學生的熱情,激發學生的思維,讓學生積極主動的發現問題、思考問題、分析問題、解決問題,為課堂教學增添活力[5]。在正式教學前,教師可以提問學生一些之前講過的問題,幫助學生鞏固學過的知識,同時教師可以根據本節課的教學內容,設置一些啟發式問題,并與學生的實際生活聯系在一起,讓學生主動思考。為增加師生互動,活躍課堂氣氛,教師可以組織學生對細胞生物學中的一些學說、觀點進行討論,如線粒體與葉綠體起源學說、膜脂膜蛋白運動實驗等。在課后,教師還可以布置一些具有思考性的問題讓學生進行思考,這樣學生就能在鞏固學到的知識的同時,加深對知識的應用。如細胞在葉綠體、線粒體、細胞核、高爾基體等中都存在蛋白質轉運的現象,但蛋白質的轉運有什么不同?學生通過對這些問題的綜合思考,能更加全面的掌握細胞跟部分結構及其生物學功能。

3.3采用類比、故事、討論教學法

細胞學屬于微觀學,是人體肉眼無法直接觀察到的,為了使學生更加深入的了解細胞生物學知識,教師可以在教學過程中,采用類比教學法,從宏觀的角度看待細胞結構、功能[6]。例如教師可以將細胞核看做城市的中心,將溶酶體看做城市的垃圾處理場,將細胞之間的通訊看做是城市之間的通訊等,這樣一方面能讓學生更加深入的理解教學內容,另一方面還能培養學生的形象思維,讓學生換個角度思考問題。在教學過程中,教師還可以為學生講一些關于細胞生物學的名人趣事,以此來啟發學生。例如教師可以為學生講解發現細胞的故事,鼓勵學生要善于發現問題、分析問題、解決問題;通過威爾金斯、克里克等人的事跡,告訴學生要用嚴謹的態度面對細胞生物學。在進行細胞生物學教學時,教師還可以采用討論教學發,在課堂上,教師可以根據當前細胞生物學研究的熱點內容,為學生提供主題,讓學生針對該主題進行討論[7]。如細胞信號轉導的研究、細胞凋亡作用機制等,學生在討論結束后,教師可以引導學生寫相關的小論文,這樣一方面可以擴展教學內容,讓學生了解細胞生物學最新研究成果,另一方面還能培養學生查閱資料、論文寫作等能力,這對學生的全面發展有很大的幫助。

4.開展“雙語”教學

在21世紀,生命科學得到了飛速的發展,市場對基礎知識扎實、精通外語的復合型人才需求量越來越大,因此,在應用型本科高校細胞生物學教學中,要注重“雙語”教學,從而培養全面的復合型人才。細胞生物學是現代生命科學最重要的一門學科,通過開展“雙語”教學,能極大的提高學生的綜合素質,幫助學生更加牢固的掌握細胞生物學的基礎理論、基礎知識,并讓學生了解細胞生物學的英語專業詞語,這不僅擴展了學生的知識面,還極大的提高了學生的外語能力[8]。教師在細胞生物學教學中開展“雙語”教學時,要結合當前的實際情況,采用合理的教學模式。對于應用型本科高校細胞生物學教學,教師可以采用相對簡單的雙語教學模式,在課堂講課過程中,教師要以中文為主,涉及到細胞生物學的專業詞語或者主題時,教師可以采用英語教學,如果在講課過程中,存在特別抽象、很難理解的知識,教師可以用漢語進行講解。在對學生進行雙語教學時,教師要循序漸進,由易到難,逐步提高學生的細胞生物學英語專業能力。在教學過程中,教師要特別注重師生互動,在很多時候,學生會隨著師生互動頻率的增加,而提高自身的知識接受能力,因此,在進行雙語教學時,教師要經常與學生互動,對于學習能力比較差的學生,教師要積極的鼓勵他們,結合這部分學生的實際情況,針對性開展教學,并不斷優化教學內容,從而充分調動學生的積極性。在實際教學中,教師還需要對雙語教材、教學課時等問題進行深入分析,同時學校也要不斷完善細胞生物學雙語教學設施,科學的調整教學計劃,逐步改善教學中遇到的問題,全面提高細胞生物學雙語教學質量。對于細胞生物學雙語教學,必須由細胞生物學專業知識扎實、英語水平高的教師進行,因此,在開展細胞生物學雙語教學時,還要加強師資隊伍的建設。當前在應用型本科高校細胞生物學教學中,教師的專業知識雖然都比較扎實,但在英語水平方面還有一定的欠缺,因此,學校要加強雙語教師培訓,制定合理的激勵措施,提高教師的積極性,從而細胞生物學雙語教學打下良好的基礎。

5.注重實驗教學

實驗教學是培養學生動手實踐能力、知識應用能力的重要環節,也是培養應用型人才的重要手段,因此,應用型本科高校在開展細胞生物學教學時,要特別注重實驗教學的開展[9]。對于細胞生物學,其實驗性非常強,所以必須加大細胞生物學應用性實驗的開設,利用細胞培養實驗、細胞融合、巨噬細胞吞噬現象等綜合實驗,全面培養學生的知識應用能力、動手操作能力。在實驗教學中,要改善學生被動操作的現象,在以往的實驗教學中,實驗所需要的藥品、器材等大多都是教師事先準備好,學生只需要按照教材要求進行操作就可以,在這種模式下進行的實驗教學,很難全面培養學生的能力,同時學生還容易對教師產生依賴心里。因此,在實驗教學中,教師可以讓學生自行分組,每組學生根據自己的興趣擬定實驗課題,并組織設計實驗,當學生遇到問題后,各組學生自主討論解決,這樣就能有效地培養學生的動手能力和思考解決問題能力。另外,高??梢员M量加大實驗室開放力度,鼓勵學生在課余時間自主進行實驗訓練,這對培養學生的實踐水平有很大的幫助。

6.總結

細胞生物學的發展范文2

關鍵詞:生物科學;核心課程;邏輯關系

中圖分類號:G633.91

文獻標識碼:A 文章編號:1674-9944(2016)21-0130-03

1 引言

生物化學、遺傳學、細胞生物學、分子生物學、基因工程學是生物科學專業的核心課程,由于它們相互聯系,交叉滲透,因此存在邏輯關系不清,課程內容重疊較多等問題,例如原核生物和真核生物基因表達調控在生物化學、細胞生物學、分子生物學都有介紹,基因工程原理在分子生物學、基因工程學中都有介紹,導致教師教學內容難以起舍,課程順序難以安排。要理順生物化學、遺傳學、細胞生物學、分子生物學、基因工程學的邏輯關系,確定各課程教學內容和教學順序,必須把其定義,研究內容,發展歷史動態結合起來。

2 生物科學專業核心課程概述

2.1 生物化學

生物化學是運用化學的理論和方法研究生物分子結構與功能、物質代謝及遺傳信息傳遞與調控規律的科學。

生物化學是生命科學中最古老的學科之一。 隨著生命科學的發展,各學科相互滲透。18世紀,一些從事化學研究的科學家轉向生物領域,為生物化學的誕生播下了種子。19世紀末,生物化學從生理化學中獨立。20世紀中后期又從生物化學分離出部分內容與遺傳學部分內容結合為分子生物學,然后,分子生物學基因操作部分獨立出來,形成基因工程學。

1920年以前,生物化學研究內容以分析生物體的化學組成、性質和含量為主,稱為靜態生物化學時期。

1920年-1950年,隨著同位素示蹤技術、色譜技術等物理學手段的廣泛應用,生物化學從單純的組成分析深入到物質代謝、能量轉化,如:光合作用、生物氧化、糖、脂肪、蛋白質代謝等領域。這是生物化學飛速發展的時期,稱為動態生物化學時期。

1950年以后,蛋白質化學和和核酸化學進展迅速,生物化學進入了分子生物學時期。分子生物學的發展揭示了生命本質的高度有序性和一致性,是人類在認識的巨大飛躍。根據生物化學的定義和歷史,生物化學研究的內容包括以下幾個方面。

2.1.1 生物的物質組成

生物是由一定的物質按特定的方式組成的,直到今天,新物質仍不斷被發現。如陸續發現的干擾素、環核苷一磷酸、鈣調蛋白、粘連蛋白、外源凝集素等都具有重要的生物學功能。另一方面,早已熟知的化合物也發現了新的功能,如20世紀50年代才知道肉堿是一種生長因子,而到60年代又發現其是生物氧化的載體。

2.1.2 物質代謝

生物體內絕大部分物質代謝是在酶催化下進行的,具有高度自動調節能力。一個小小的細胞內,有近2000種酶,在同一時間內,催化各種不同的化學反應。這些化學反應互不干擾,有條不紊地進行。表明生物體內的物質代謝有精確的調節控制系統。

2.1.3 結構與功能

生物大分子的功能與其特定的結構有密切關系。如酶的活性中心的結構決定其催化活性及其特異性;變構酶的活性還與其催化的代謝終末產物的結構有關。

核酸中核苷酸排列順序的不同,其結構就不同,所含遺傳信息不同。這些不同的構象對基因的表達具有調控作用。

生物體的糖包括多糖、寡糖和單糖。由于多糖鏈結構復雜,具有很大的信息容量,對于細胞專一地識別、相互作用具有重要作用。糖類將與蛋白質、核酸并列成為生物化學的主要研究對象。

在生物化學中,有關結構與功能關系的研究才僅僅開始,尚待大力研究的問題很多,其中重大的有:亞細胞結構中生物大分子間的結合,細胞的相互識別、細胞的接觸抑制、細胞間的粘合、抗原與抗體的作用、激素、神經介質與其受體的相互作用等。

2.1.4 繁殖與遺傳

生物典型特點是具有繁殖與遺傳特性?;蚴荄NA分子中的一段核苷酸序列,現在DNA分子的核苷酸序列已不難測得,不但能在分子水平上研究遺傳,而且還可能改變遺傳,從而派生出基因工程學。

2.2 細胞生物學

細胞生物學是從顯微水平、亞顯微水平和分子水平研究細胞的結構及其生命活動規律的科學。

過去,細胞生物學主要是在光學顯微鏡下對細胞的形態結構和生活史進行研究,稱為細胞學。20 世紀 50 年代以來,由于電子顯微鏡、放射性同位素、細胞結構組分分離技術、細胞培養等技術的廣泛應用,特別是分子生物學的興起,使細胞生物學研究的廣度和深度都有迅猛發展,從宏觀到微觀、從平面到立體、從定性到定量、從分析到綜合;從細胞、亞細胞、分子三個水平研究細胞的結構與功能、分裂與分化、衰老與死亡等生命活動規律及其調控機制,細胞與細胞、細胞與環境之間的相互關系。使原來以形態結構研究為主的細胞學轉變成以生理功能研究為主、將結構與功能緊密結合起來的細胞生物學。由于細胞生物學在分子水平上的研究工作取得了深入的進展,因此細胞生物學又稱為細胞分子生物學。細胞生物學研究內容如下。

2.2.1 細胞社會學

細胞社會學是細胞生物學中的一個新的領域。它是以系統論的觀點研究細胞群體中細胞間的相互關系、細胞群體的社會行為;細胞識別、通訊、相互作用;整體和細胞群對細胞的生長、分化、形態發生和器官形成等活動的調控;細胞外環境對細胞的影響。

2.2.2 細胞的增殖、生長、分化與調控

研究細胞增殖、生長、分化及其調控機制,不僅是控制生物生長和發育的基礎,而且是研究細胞癌變和逆轉的重要途徑。

2.2.3 細胞遺傳學

細胞遺傳學從細胞學角度來研究染色體的結構和行為以及染色體與細胞器的關系,從而探討遺傳與變異的機制等。

2.2.4 細胞化學

細胞化學:用切片或分離細胞成分,對單個細胞或細胞各個部分進行定性和定量的化學分析,研究細胞結構、化學成分的定位、分布及其生理功能。

2.2.5 分子細胞學

分子細胞學:從分子水平研究細胞與細胞器中蛋白質、核酸等大分子的組成、結構與功能及其遺傳性狀的表現和調控等,探討細胞生命活動的分子機理。

2.3 遺傳學

遺傳學是研究生物遺傳和變異規律的科學。孟德爾認為生物性狀的遺傳是受遺傳因子控制的,并提出了遺傳因子分離和自由組合的基本遺傳規律。1900年,孟德爾的成果得到廣泛重視,成為遺傳學的基石。

20世紀初,利用光學顯微鏡發現了細胞有絲分裂和減數分裂過程中染色體及其行為,奠定了遺傳的染色體理論基礎。1910年左右,美國遺傳學家摩爾根及其同事根據對普通果蠅的研究,提出了基因的連鎖交換規律,并結合當時的細胞學成就,創立了以染色體遺傳為核心的細胞遺傳學。

遺傳信息在分子水平上研究始于20世紀40年代。隨著電子顯微鏡的發明,人們已能夠直接觀察遺傳物質的結構及其在基因表達過程中的特征,使細胞遺傳學的研究進入分子水平。

1953年,沃森和克里克提出了DNA的雙螺旋結構模型,為進一步闡明DNA的結構、復制和遺傳物質如何保持世代連續的問題奠定了基礎,開創了分子遺傳學這一新的學科領域。

遺傳學研究的領域非常廣泛,可劃分成經典遺傳學、細胞遺傳學、分子遺傳學和生統遺傳學4個分支,各個分支領域相互聯系、相互重疊、相互印證,組成了一個不可分割的整體。

經典遺傳學研究從親代到子代的遺傳特性,包括遺傳的分離規律;獨立分配規律;連鎖和交換遺傳規律及機理;基因互作及其與環境的相互關系;性別決定與伴性遺傳;基因及染色體變異;數量性狀的特征及其多基因假說,近親繁殖和雜種優勢;細胞質遺傳等。

細胞遺傳學是通過細胞學手段對遺傳物質進行研究。其內容包括細胞的結構和功能;染色體的形態結構;細胞的有絲分裂,減數分裂;配子的形成和受精。

分子遺傳學是從分子的水平上研究遺傳物質的結構及遺傳信息的傳遞。內容包括DNA復制、轉錄和翻譯,基因突變及修復,原核生物和真核基因表達與調控;基因、基因組及作圖,遺傳重組。

生統遺傳學是用數理統計學方法來研究生物遺傳變異規律的學科。根據研究的對象不同,又可分為數量遺傳學和群體遺傳學。前者研究生物體數量性狀即由多基因控制的性狀遺傳規律,后者是研究基因頻率在群體中的變化、群體的遺傳結構和物種進化。

2.4 分子生物學

分子生物學是從分子水平研究核酸與蛋白質的結構與功能、遺傳信息傳遞和調控,闡明生命本質的科學。

從19世紀后期到20世紀50年代初,確定了蛋白質是生命的主要物質基礎,DNA是生物遺傳的物質的載體,是現代分子生物學誕生的準備和醞釀階段。

從20世紀50年代初到70年代初,是現代分子生物學的建立和發展階段,1953年Watson和Crick提出的DNA雙螺旋結構模型為現代分子生物學誕生的里程碑,確立了核酸作為遺傳信息分子的結構基礎,提出了鹼基配對是核酸復制、遺傳信息傳遞的基本方式,為核酸與蛋白質的關系及其在生命中的作用打下了最重要的基礎。

70年代后,基因工程技術出現,人類進入認識生命本質并開始改造生命的發展階段。

分子生物學原來是生物化學的一部分,因其太重要了,20世紀中后期從生物化學中分離出來并與遺傳學結合,獨立出來成為單獨的學科,是生物化學的發展和延續。涉及的部分內容比生物化學更細致深入,并從整體上考慮。

分子生物學從蛋白質、核酸、基因及基因組結構開始,以中心法則為主線,闡述生物大分子在信息傳導、基因表達調控中的相互作用和機理。主要內容包括蛋白質、核酸、基因和基因組的結構、DNA的復制、轉錄、轉錄后加工、基因突變與修復、蛋白質生物合成和翻譯后加工、原核生物基因表達的調控、真核生物基因表達的調控?;蚬こ碳夹g的原理和應用等。

2.5 基因工程學

20世紀70年代,隨著 DNA的內部結構和遺傳機制逐漸呈現在人們眼前,生物學家不再僅僅滿足于探索、揭示生物遺傳的秘密,而是開始設想在分子的水平上去干預生物的遺傳特性。這就像工程設計,按照人類的需要(設計)把這種生物的某個“基因”與那種生物的某個“基因”進行“施工”,“組裝”成新的基因組合,創造出新的生物的工程技術被稱為“基因工程”。

基因工程包括如下幾個主要的內容:①目的基因的合成或提起分離。②載體的構建。③將載體轉移到受體細胞并增殖。④重組DNA分子的受體細胞克隆篩選。⑤將目的基因克隆到表達載體上,導入寄主細胞,使之在新的遺傳背景下實現功能表達,產生出人類所需要的物質。

3 課程間的邏輯關系,教學內容選擇及課程順序安排

從生物化學、遺傳學、細胞生物學、分子生物學、基因工程學的定義,研究內容,發展歷史動態可知,各學科的邏輯關系是:理解細胞結構及功能需要一定的生物化學基礎,理解遺傳物質的結構和功能需要一定的細胞生物學基礎,而分子生物學是生物化學、遺傳學交叉融合的產物,研究核酸和蛋白質分子結構和功能以及相互關系,而各個分子不能孤立發揮作用,必須依賴于一定的細胞結構,因此,生物化學是細胞生物學的基礎;細胞生物學是遺傳學和分子生物學的基礎?;蚬こ淌抢梅肿由飳W的理論和實驗技術進行轉基因操作的部分獨立出來的,因此分子生物學是基因工程學的基礎。所以,高校應按生物化學、細胞生物學、遺傳學、分子生物學、基因工程的順序安排課程教學最為合適。

由以上可知,由于歷史的原因,生物化學、細胞生物學、遺傳學、分子生物學、基因工程學相互聯系,交叉滲透,研究內容重復較多。因此,本研究根據其定義、邏輯關系及發展歷史,同時為編寫教材和教學的方便,建議生物化學、遺傳學、細胞生物學、分子生物學、基因工程學教學內容如下。

(1)生物化學主要教學內容主要有:蛋白質化學、核酸化學;酶學基礎;糖代謝與生物氧化;脂類代謝;蛋白質的分解代謝等內容。而將DNA復制、轉錄、翻譯、突變、修復及原核生物和真核生物基因表達調控留在分子生物學講授。

(2)細胞生物學的教學內容主要有:細胞的基本結構;細胞生物學研究方法;細胞膜的結構與功能及物質跨膜運輸;細胞質基質與細胞內膜系統;細胞通訊與信號傳遞;線粒體和葉綠體;細胞核與染色體;細胞骨架;細胞增殖及其調控;細胞分化、衰老與凋亡。

(3)遺傳學的教學內容主要有:遺傳的分離規律;獨立分配規律;連鎖和交換遺傳規律;基因互作及其與環境的關系;基因定位與連鎖遺傳圖;性別決定與伴性遺傳;基因及染色體變異;染色體畸變;數量性狀的特征及其多基因假說;近親繁殖和雜種優勢;細胞質遺傳;遺傳重組。

(4)分子生物學的教學內容主要有:DNA的復制、轉錄、轉錄后加工、基因突變與修復、蛋白質生物合成和翻譯后加工、原核生物基因表達的調控、真核生物基因表達的調控。

(5)基因工程學的主要教學內容有:基因工程技術的原理和應用等。

以上各門課的教學內容相對前述和我國現行教材的教學內容作了較大調整,例如;核酸和蛋白質的組成及結構只在生物化學中講授,細胞信號傳遞只在細胞生物學中講授,基因工程原理只在基因工程學中講授,避免了課程內容的重復。

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細胞生物學的發展范文3

關鍵詞: 細胞生物學 實驗教學 教學改革

“生命科學是本世紀發展最快的學科之一,作為生命科學的基礎學科和前沿學科,《細胞生物學》是醫學教育中重要的基礎課程,與醫學生后續課程的學習有密切聯系,在學生的知識結構體系中占有重要的地位”[1]。“實驗課是《細胞生物學》教學的重要組成部分,不僅有助于學生理解細胞生物學理論知識,讓學生掌握細胞生物學基本研究技能,而且能啟迪學生的科學思維,培養學生的創新意識和創新能力,對學生綜合素質的發展具有直接而長遠的影響”[2]。近年來,細胞生物學新理念和新技術層出不窮,涌現出了一系列具有先進性和實用性的新內容。“然而,由于《細胞生物學》不是臨床技能考試的科目,因此其理論和實驗的教學方法和手段長期落后于其他基礎醫學課程”[3],“實驗課的教學從內容上和教學模式上大大滯后于理論課教學”[4]。在我校,細胞生物學是臨床醫學、口腔醫學、預防醫學、醫學檢驗等專業的基礎課。作為西部院校,由于教育經費不足,實驗教學中存在諸多不適應時展的問題,如果不加以及時解決,將難以培養適應時展的高素質創新人才。為此,本文結合我校目前《細胞生物學》實驗教學的實際情況,對存在的問題進行剖析,探討實驗教學改革的措施和方法。

1.《細胞生物學》實驗教學存在的問題

1.1實驗內容陳舊,教學模式單一

目前,我校《細胞生物學》實驗課僅有12學時,由于學時少,僅開設了普通光學顯微鏡使用、顯微測量法、生物作圖基礎、細胞形態結構的觀察、細胞化學成分的顯示和細胞有絲分裂標本的制備與觀察。所開設的實驗均為驗證性實驗,不僅內容陳舊,而且各個實驗之間缺乏相互聯系,造成實驗教學與理論教學嚴重脫節,不利于學生創新精神的培養。原有的實驗教學模式,還是“以教師為主體”進行填鴨式的教學。實驗準備教師課前準備好實驗儀器和相關試劑,上課時由主講教師詳細講解實驗原理和演示操作步驟,學生依照實驗指導書的步驟完成規定的實驗內容,按照教師給定的格式完成實驗報告。整個過程中,學生只是被動地接受和效仿,不僅不利于對學生思維創新和能力的培養,而且也起不到應用實驗教學培養學生綜合素質能力的作用。

1.2教學實驗設備落后

細胞生物學是一門發展非常迅速的學科,各種新技術、新方法和新儀器層出不窮。但我校目前卻面臨著實驗設備數量嚴重不足的窘境,一些實驗操作常常無法細化到每一位學生。另外,由于經費的原因,導致一些性能落后和老化的設備沒能得到及時更新,無法開設涉及新技術和新方法的實驗,嚴重挫傷了學生學習的積極性。

1.3考核評價體系不夠科學

實驗考核成績以教師評價打分為主,以實驗報告的成績來評定,而對學生實驗過程中的實驗設計、實驗方法和操作技能幾乎不涉及,這種單一的評價方式無法避免教師單邊傾向,忽略了實驗過程中形成性評價,難以客觀公正地評價學生的學習效果和學習主動性,不利于學生實驗操作能力和科研創新能力的培養。

2.細胞生物學實驗教學改革思路

2.1精選實驗內容,改變單一教學模式

對原有實驗教學內容進行認真篩選,剔除重復和過時的實驗項目,補充反映學科發展前沿的新實驗,增加實用性、設計實驗比重,內容不斷補充完善。把與《細胞工程》實驗重復的“細胞的原代培養”和“培養細胞的觀察、記數及活力測定”刪除,結合學科發展,增設設計性實驗“應用細胞融合技術制備染色體提前凝集標本”及“細胞凋亡的誘導與形態學檢測”,鼓勵學生在設計性實驗項目下進行大膽創新,開拓新的實驗項目或課題。實驗課采用多種教學方法調動學生主觀能動性,如:設計性實驗前安排學生自己配試劑,授課過程中綜合運用多種教學方法,如:啟發式、PBL模式、互動式展開教學,引導學生對實驗進行分析,甚至改進實驗方法和實驗步驟;啟發學生尋找問題、分析問題和解決問題,激發學生自主學習和探究學習的積極性。

2.2建立實驗網絡教學輔助平臺

多媒體具有形象、逼真和直觀等優點,一些難以觀察清楚的現象、難度較大、不易開展的先進性實驗,借助多媒體可以使其生動活潑、形象和直觀地表現出來。細胞生物學發展的日新月異,讓反映細胞生物學現展水平的實驗,通過多媒體技術,將實驗操作過程拍攝成錄像,將實驗結果拍攝成彩色顯微圖片介紹給學生。此外,通過網絡收集或購買光盤資料,能獲取一些具有代表性的高、精、尖實驗技術的資料,用于構建實驗網絡教學輔助平臺,開辟一個資源豐富的開放式網絡教學平臺,拓寬教學的時間和空間。網站內容包括實驗大綱、實驗內容、實驗教案、多媒體課件、實驗視頻、練習自測實驗動畫、實驗圖片和虛擬實驗等,擴大了實驗教學的信息量和覆蓋面,為學生提升實驗技能和從事科學研究打下良好基礎。

2.3完善考評體系,全面提高教學質量

作為實驗教學過程的重要組成部分,科學地進行考核是提高學生學習積極性和保證教學質量的重要手段??荚u體系應全面反映學生的實驗態度、操作技能、實驗過程中解決問題和分析問題的能力。為此,將實驗考核細化為平時成績(包括出勤率、實驗態度和課堂表現等)、實驗報告、設計性實驗的實施和實驗綜合技能考試三大塊,比例分別為20%,15%,25%,40%,實驗考核成績占總成績的40%。這樣,不僅可以加強學生對實驗的重視程度,而且可以促進學生動手能力和創新能力的培養。教師在第一次開課時就將實驗考核方案告知學生,使學生明確考核的評分標準和課程的最終評價體系。在教學過程中,任課教師還根據不同階段的教學要求,靈活運用課堂討論、實驗報告、設計性實驗等多種方式,了解學生的學習情況及存在問題,讓考核貫穿全程,從而使實驗課程考核向注重能力考核轉變,使學生更加注重平時的自主學習。

總之,實驗教學是《細胞生物學》課程不可缺少的重要組成部分,要構建適應時展的西部醫學院?!都毎飳W》實驗教學體系,就必須充分調動學生學習的主動性和積極性,充分發揮實驗課教學的優勢與特點,為培養適應時展的高素質醫學人才創造條件。

參考文獻:

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[2]張盛周,陸衛.細胞生物學實驗教學的改革[J].實驗室研究與探索,2009,28(5):107-108.

細胞生物學的發展范文4

【關鍵詞】細胞生物學 教學

細胞生物學是生命科學的基礎學科,其理論知識已經滲透到生物學相關課程的各個領域,是高校生物學相關專業的一門重要基礎課。細胞生物學以細胞為研究對象,從細胞的整體水平、亞顯微水平、分子水平等三個層次,以動態的觀點, 研究細胞和細胞器的結構和功能、細胞的生活史和各種生命現象。細胞生物學研究的是細胞的微觀世界,是一門比較抽象的學科,不容易理解。在教學過程中如何將抽象的微觀世界更加精彩、形象的展示給學生,如何將復雜的生命活動事件簡明、扼要的講述給學生,使學生清晰準確地掌握抽象的知識,要求高校生物學教學工作者不斷地進行探索和嘗試。

1.教學內容的優化

細胞生物學是一個前沿學科,它的講授需要與時俱進。但是很多高校教師只是在年復一年的重復自己的授課內容,而這些教學內容有些可能會隨著生物學的不斷發展已經失去原有的價值。作為教師,我們不僅要讓學生掌握細胞生物學這門課的基本知識體系,還要將細胞生物學的前沿知識傳遞給學生。這就要求教師閱讀大量細胞生物學相關的國內外優秀的書籍、文獻[1],根據每年新的研究熱點以及生物學發展動態補充教學內容。例如,在講述高爾基體的功能時,將病原菌入侵機體如何限制MHC分子的表達及抗原提呈實現自身潛伏感染的報道融入教學,使學生更加深刻的掌握高爾基體胞內運輸蛋白的功能。

細胞生物學既是一門基礎學科更是交叉學科,教學內容需要避免重復。細胞生物學與生物化學、遺傳學、分子生物學、微生物學等生物學相關課程均存在相互聯系、相互滲透的關系。這就要求教師要對教學內容進行研究、歸納、取舍,既保證細胞生物學課程體系的系統、完整,又避免重復教學的問題。例如,細胞生物學第三章中細胞內生物大分子的結構與功能主要講述的是核算與蛋白質的結構與功能,而此部分內容在生物化學這門課程中會重點講述,因此此部分內容在細胞生物學教學內容中可以略講;此外《細胞核與染色體》這一章中染色體的復制與表達內容在分子生物學課程中是重點講述的內容,我們把核膜、核孔復合體結構及生物學功能作為本章重點,這樣既可以在有限的課時內避免知識的重復贅述,又可豐富細胞生物學特有的內容。

細胞的生命活動與我們人類身體有著密切的關系。將理論知識與人的日常生活現象緊密結合,學生很容易掌握相關的知識。例如,缺少維生素C時,脯氨酸的羥基化受到影響,從而引起壞血病。這是由于形成膠原蛋白的前a鏈未經羥基化不能形成穩定的3股螺旋結構而很快在細胞中降解,結果導致胞外基質中較遠的不斷丟失而引起血管脆性增加、牙齒松脫以及創生不能恢復。又如,做面膜補水,不是向細胞內補水,而是向胞外基質中補充各種可以吸收水分的多糖成分,糖胺聚糖可以像海綿一樣吸收水分,使皮膚變得水潤。通過這些例子學生極容易記住相關的知識點,而且也不容易忘記。

2.教學方法的完善

教學方法是教學活動的基本要素,是增強教學效果和提高人才培養質量的重要手段[2]。細胞生物學是一個動態發展的學科,要改變傳統的教學模式。課堂上以教師為中心單純的知識傳授不能調動學生學習的主動性和積極性。因此我們采用多種教學方式,如啟發式、討論式并且結合雙語教學。例如,在細胞生物學教學中開設專題討論課,每個專題討論一個問題,問題提前設置,學生以組為單位上課之前查找相關資料,并對資料進行整理、綜合、提煉,形成報告,其他小組成員進行質疑和補充。經過證實,我們的專題討論課極大地調動了學生的學習積極性、提高了學生收集整理資料的能力,鍛煉了學生的勇氣、增強了學生的自信。專題討論的形式加深了學生對知識的理解程度,同時在查閱資料的過程中也拓展了學生的知識面。實踐證實多種教學方式聯合應用能夠充分調動學生的學習熱情,培養學生獲取知識和獨立思考的能力,增強學生分析解決問題的能力,有利于學生對理論知識的理解和記憶。

3.教學手段的擴充

細胞生物學給學生呈現的是一個微觀的世界。如何把一個微觀、抽象、復雜的細胞世界形象、直觀、生動的展現給學生?簡單的掛圖已經不能滿足細胞生物學教學的要求,這就要求教師在教學過程中應用多媒體課件[3]。采用多媒體技術,細胞生物學教學擺脫了傳統的“黑板+ 粉筆 + 掛圖 + 模型”靜止化的教學模式,以聲音、圖像、動畫、視頻等相結合的方式形象化教學[4]。在細胞生物學教學過程中,我們收集了大量國外知名大學制作的動畫,定期對多媒體教學資料庫、教學課件庫進行更新和整理同時設立課程教學網頁,為教師和學生提供一個知識共享的平臺。我們細胞生物學每一章都設計了相應教學內容的動畫和視頻。例如,在細胞培養與細胞工程這一節內容中,我們將克隆羊多莉的制備過程從卵母細胞開始,以動畫的形式將全過程形象直觀的展示給學生。除此之外物質跨膜運輸、細胞信號轉導、細胞分裂、線粒體相關疾病等視頻會在相應的章節一一展示給學生。多媒體課件的應用不但增大了教學信息、擴展了教學容量,還大大地增強了視聽效果,加深了學生的記憶力。實踐證明學生對形象的圖解的記憶能力要遠遠高于對文字的理解能力,以此我們的課件涉及概念、細胞各種生命活動過程都有相應的圖解或動畫視頻。

4.考核方式的改革

改變以往“重知識、輕能力”的考核方式,樹立以能力和素質考核為中心的考試觀念[5],完善考核方式是為了更好地進行細胞生物學教學改革。為了調動師生的教與學的積極性,我們制定了細胞生物學課程考核方式改革實施方案。(1)把考核內容定位在對以往知識的理解和對學生獨立思考能力的考查上,即增加應用、創新知識的考核;減少單個知識技能的考核,增加知識能力體系的考核。在具體考核內容的設計上,要求授課教師將考核內容延伸到課外知識上。(2)考核形式多樣,具體包括開卷、閉卷、開閉卷結合、答辯、實驗操作、撰寫專題報告、學術論文以及多種方式結合等。同時要求考核形式要推行多個階段,如平時測試、作業測評、課外閱讀、期中考核、期末考核等。(3)改變考核成績的構成,加大學習過程、到課率、平時作業、平時表現得分率,加大實驗課成績構成比例,適當體現階段性考核成績比例,降低期末成績考核的占分比例,推行多種成績評定方式。期末考核成績占50%,平時成績、單元考核及期中考核成績共占50%。課程平時成績包括課程教學過程中的測驗、作業、實驗報告、課堂討論等成績。通過改革我們已經初步建立了雙向式、溝通式的考核信息反饋機制,并且發揮了考核促進教法和學法改進的作用,強化了學生課外自主學習的積極性。

改革之后的細胞生物學教學體系已經應用于生物技術、生物科學專業的學生,并且獲得了預期的效果。今后,我們將在教學實踐中繼續完善該教學體系,不斷提高細胞生物學教學質量,保證“教”與“學”的有效性。

【參考文獻】

[1]曾軍,陳宏遠.研究性教學模式在醫學細胞生物學教學的應用[J].山西醫科大學學報,2010,12(4):350-352.

[2]別敦榮.大學教學方法創新與提高高等教育質量[J]. 清華大學教育研究,2009,30(4): 95-101.

細胞生物學的發展范文5

【關鍵詞】教學;細胞生物學;教學方法;多媒體技術

作為生物專業和生命科學的重要課程,細胞生物學一直都是相關領域的必修課程。將細胞生物學這門學科給教好,對于提高學生的專業素質、提升學生走向社會之后在職業生涯中的競爭力都是大有裨益的。然而鑒于細胞生物學這門課程本身的特征,即細胞生物學的研究對象是細胞,而細胞本身就是需要借助顯微鏡才可見的,因而也一直找不到能夠適應這門學科的傳統教學方法。隨著現代教育的逐漸發展,多媒體技術[1]也越來越被廣泛地應用于教學當中。利用多媒體技術進行細胞生物學的教學,可以使學生更加全方位地了解微觀世界的生物細胞,進而大大提高教學質量。

一、細胞生物學概述

所謂“細胞生物學”,是指是在分子水平、亞顯微水平和顯微水平這三個層次上,研究細胞的結構和功能,以及各種生命規律的一門學科。細胞生物學通過使用近代物理學與化學的科技成果以及分子生物學的概念、方法,基于細胞水平來對生命活動進行研究,細胞生物學所研究的核心問題就是遺傳及發育的問題。但是因為細胞生物學是對微觀世界的探究,因此若要對其進行研究,就必須運用到顯微鏡。

正是由于細胞生物學的上述特征,使得在用傳統方式進行細胞生物學的教學時,會出現很多的弊端;而在用多媒體技術進行細胞生物學教學時,則會顯現出很多的優勢。

二、傳統細胞生物學教學方法中存在的問題

傳統的教學方法就是書本加黑板,即老師在講臺上通過板書的形式,向坐在講臺下面的學生們傳授書本中的知識。而一直以來,這種傳統的教學方式也一直存在,并且在現今教學方式中仍然占據很重要的地位。這種傳統的教學方法固然能夠讓學生們理解書中的某些知識,但是它還是存在很多的弊端的,尤其是當這種傳統教學方式應用于像細胞生物學這種抽象的學科時,它所呈現的不足則更加明顯了:

(1)細胞生物學是一門很抽象的學科,僅僅通過老師的板書和口授是達不到很明顯的教學效果的,畢竟這門學科的研究對象是微觀的細胞,是人的肉眼所不能看見的東西。如果教學方式僅僅停留在傳統方式上,老師們只能通過口授或者是在黑板上以簡單地圖表來向學生們闡述細胞的結構,因此學生們是很難想象細胞的構造的,因而學生們不能夠對細胞的功能有更為深刻的理解,這對于學生對相關知識的吸收是很不利的,因而教學質量也不會很理想。

(2)在授課過程中,老師們可能需要向學生們講解細胞的具體構造,以便學生們對細胞各部分的功能會有一個詳細的了解。為了使講解能夠更加生動和具體,老師可能需要在黑板上畫出細胞結構的簡略圖,一方面由于黑板上所畫的圖都是二維的,沒有立體感;另一方面,老師們畫圖的水平畢竟有限,不可能在黑板上畫出比較清晰明了的細胞圖,因此傳統教學方式的教學效果不顯著。

(3)一節課的時間是有限的,如果老師花過多的時間在板書的書寫和畫圖上,就會浪費寶貴的上課時間,那么在原本就有限的時間內所能講述的知識就更加的少了。既然時間利用率不高,那么自然教學質量也不會很理想了。

綜上所述,若用傳統的教學方法對細胞生物學這門學科進行授課,教學質量是不會很好的。這個時候,多媒體教學就顯得有優勢多了。因此,需要通過利用多媒體技術來進行細胞生物學課程的講解。

三、利用多媒體技術進行教學的優點

科技的進步也推動了現代教育的發展,如今大部分學校都配備了多媒體教室,在多媒體教室老師可以通過多媒體技術向學生們授課。所謂多媒體教學方式,就是指將授課方式與計算機技術結合起來。通過多媒體技術,可以將原本抽象的知識形象化。在授課過程中,通過向同學們展示豐富多彩的、吸引眼球的圖片、音頻、視頻等,充分調動了學生們在上課時的感官,使得原本枯燥的、抽象的知識變得生動、具體,增加同學們上課的興趣,進而可以改善教學質量。

尤其是像細胞生物學這樣抽象的學科,所研究的對象又是人的肉眼不可見的細胞,傳統的教學方法不能夠形象地向學生們展示細胞的內部構造以及細胞的變化等。因而,通過多媒體技術進行細胞生物學的教學,是有很多優勢的:

(1)通過多媒體進行教學時,可向同學們展示相關的圖片、視頻和音頻,充分調動同學們的感官,增大同學們可獲取的信息量,讓同學們了解更多關于細胞結構的知識。例如老師若要向同學們展示細胞有絲分裂的整個過程,在傳統教學方法中,老師們可能需要在黑板上畫出細胞有絲分裂各個階段的圖,以便向同學們解釋各個階段細胞的變化,這樣做一方面浪費時間,另一方面如果老師在黑板上的圖由于失誤而畫錯了的話,還會誤導學生。但是利用多媒體課件,并用形象的圖片和適當的動畫設置加以輔助,就可以形象生動地向學生們展示細胞有絲分裂時的整個過程,這樣同學們對相關知識的記憶也會更加深刻。

(2)以前“填鴨式”的教學氣氛,即老師在講臺上講課,同學們在下面瘋狂地記筆記,使得教學質量很不理想。然而通過多媒體技術,使得教學方式不再呆板,相反,會使得課堂氣氛活躍,因而可以顯著的改善教學效果。

(3)俗話說,“興趣是最好的老師”。通過多媒體技術,將原本枯燥的細胞生物學這門科目變得生動和有趣,因而可以大大增加同學們對這門科目的興趣,提高同學們對這門科目的記憶。同學們的興趣提上去了,那么同學們學習這門科目的能力也就提上去了,教學質量也就會有相應的提升了。

(4)可以省去很多老師板書的時間,因而可以增加課堂的時間利用率,老師們也就可以有更多的時間去講解更多的知識了,同學們所學習的也就多了。

(5)在傳統的教學方式中,學生們在課堂上會由于忙于記筆記而沒有很在意老師所講的某些重要的知識點,這是得不償失的。但是在多媒體教學方式中,老師們的授課都是有相應的課件的,學生們大可在課堂上認真聽講,只是適當地做筆記,不要忽略老師所講的任何一個知識點,課后再向老師拷貝課件就可以了。

(5)在多媒體教學方式中,由于老師不再是在講臺上“瘋狂”地板書,學生們也不再是在下面“瘋狂”地做筆記,使得老師和同學們在課堂上有更多的時間進行互動和交流,學生們哪里沒有理解得透就可以當場提出來,老師當場進行解惑,對于改善教學質量也是大有裨益的。因而,利用多媒體技術進行教學,會使得整個課堂的互動性更強。

四、將多媒體技術應用于細胞生物學教學中的具體做法

前已所述,將多媒體技術應用于細胞生物學這門學科的教學中,是有很多的優勢的。那么如何將多媒體技術應用于細胞生物學的教學中呢?可從如下幾個方面來說明:

(1)老師們要精心的制作多媒體課件,課件就相當于傳統教學中的板書,老師是要根據課件進行課程的講解的,因而課件的質量將直接影響整節課的質量。課件并不是文字和圖片的簡單羅列,相反,課件應當是老師在對本節課進行備課時,對知識進行梳理后,想好了怎樣對知識進行編排有利于學生們的理解,再進行課件的制作。課件不宜做得太過花哨,否則會分散學生們在課堂上的注意力,反而不太好;但同時課件也不應該只是文字的堆積,否則這樣的課件也就只是傳統板書的電子版,也就達不到提高學生的學習積極性的目的了。因而課件制作,應當分清主次,并且有一定的邏輯。

(2)即使是利用多媒體進行授課,也要將多媒體技術與傳統教學方式相結合,才能達到更好的效果。雖然傳統的教學方式存在很多弊端和不足之處,但是卻不能對這種傳統教學方式進行全盤否認。例如在進行多媒體教學時,雖然通過圖片和視頻等會使同學們對知識的接受能力更強,但是有時候同學們還是會對某些知識點比較晦澀,這時候傳統的板書就應當充當一個輔助作用了。畢竟老師對每個知識點的理解程度都會比學生更為深刻,通過板書和老師在黑板上做進一步的演示,學生們對某些知識點的理解才會更加的深刻。

(3)教學內容應當及時地更新,以便能夠跟得上時代的步伐。由于學校的課本一般都是好幾年前就已經出版了的,因而書本上很多的知識點或是描述得不夠全面或是跟不上時代的步伐。尤其是像細胞生物學這樣的學科,更新的頻率是很快的。老師在進行備課時,應當將已經更新了的知識體現在所制作的課件中。在授課的過程中,就應當將這些書本中沒有的新知識向學生們講解。通過向學生們傳授相關領域的比較新的知識和比較前沿的研究,可以讓學生們掌握最新的知識,開闊學生們的眼界,打開學生們的思維,這對于學生們以后的職業生涯是有莫大的幫助的。

(4)國外對細胞生物學這一領域的研究是比國內做得要多的,所取得的成就也是優于我國的,因而在進行授課時,不應當僅僅局限于國內的研究成果,不能坐井觀天,相反,應當放眼全世界,積極地吸收國外先進的研究成果,那樣才會有進步。老師應當多看看國外的書籍,多了解國外對這門課程是如何講解的,向外國人多借鑒和學習,同時也要鼓勵學生們多看看國外的書籍。通過多媒體技術,利用圖片、視頻等,可以更好地向學生們展示國外相關領域的研究成果。

(5)在教學中要注意將多媒體教學和啟發式教學相結合。多媒體授課的顯著特征就是在授課過程中是需要用到課件的,而課件是可以設置各種動畫效果的。因此為了充分調動學生們在課堂上的積極性,可以通過對動畫效果做相應的設置而起到引導學生積極思考的效果。通過課件的啟發,可使得學生們積極進行思考,會讓教學效果事半功倍。

五、對于將多媒體技術應用于細胞生物學教學的展望

多媒體技術為現代教育的教學方式開辟了一條全新的道路,通過多媒體教學中所用到的形象的圖片、音頻及視頻等,可以使抽象知識具體化、枯燥的課堂生動化、靜態的學習動態化,因而可以使得教學質量有意想不到的提升。

前文已經詳細地說明了利用多媒體技術進行細胞生物學這門課程的教學的優勢以及具體做法,其實多媒體教學可以應用于任何一門課程的教學,只要能夠以適當方式使用多媒體技術,并輔助以傳統教學方法,就一定會取得更好的教學質量效果。

六、結論

細胞生物學是一門特殊的學科,它所研究的對象是人的肉眼所不能看見的細胞,這種特殊性也使得通過傳統的教學方式進行教學是不能取到很好的效果的。隨著科技的發展,現代教育也逐漸與計算機接軌,通過對媒體技術,可對該課程進行生動的講解,即化抽象為具體、化枯燥為生動,從而提高同學們對細胞生物學這一學科的興趣,進而可以提高教學質量。因而將多媒體應用于細胞生物學這門學科是有很多的益處的。

參考文獻:

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[4]蘇娟,訾曉淵,張樹忠,等.淺談因材施教在醫學細胞生物學教學中的應用[J].中國科教創新導刊,2011(26)

細胞生物學的發展范文6

關鍵詞:細胞生物學實驗;綜合性實驗;研究性實驗;開放教學

細胞生物學作為生命科學中的一門重點學科,其實驗教學在課程教學中起著舉足輕重的作用,不僅有助于學生對細胞生物學中重要知識點的學習和理解,同時對培養學生的細胞學實驗技能與創新思維起至關重要的作用。但現行的實驗教學由于諸多因素很難行之有效,主要表現在以下兩點:第一,單一的實驗教學枯燥,很難讓學生積極主動地去學習;第二,實驗內容簡單過時,基本上是驗證性實驗,缺乏綜合性、設計性。在實驗教學中開展綜合性實驗內容、實行開放式管理的創新實驗教學模式是高等教育培養創新人才、實現素質教育目標的重要途徑,也是為學科專業競賽提供人才、為教師科研提供助手的重要途徑。為了更好地發揮綜合性實驗的教學特色,教師要以培養學生的創新意識為主,鼓勵學生探索知識,提高學生的整體素質。筆者針對細胞生物學綜合性實驗的安排和實施、存在的問題和解決方案等環節進行一定的探索,以期探索一套開放式、研究型的綜合性實驗教學模式。

一、開放式、研究型的綜合性實驗教學模式

1研究型教學內容的安排

細胞生物學作為生物學的專業基礎課,實驗教學的開設與之相輔相成,是對理論教學的重要補充和鞏固。在以往的教學中,由于實驗條件等硬件設備的限制,實驗課程的開設局限于顯微觀察等較為簡單的內容。對于那些推動細胞生物學快速發展的新技術、新方法,特別是在現今實驗室廣泛采用的實驗技術等,由于實驗教學平臺的不足而導致綜合性實驗無法開設,客觀上造成了學生在實驗課堂上僅能學到較為簡單的實驗操作,而對先進技術方法的認識和理解停留在書面上,造成實驗教學與理論教學的脫節。

細胞生物學作為生物學的專業基礎課,實驗教學的開設應與理論教學相輔相成,并作為理論教學的有力補充和鞏固。我校細胞生物學的理論課往往在大二第一學期,學生剛剛接觸專業課,并且生物學相關知識和實驗技能缺乏,甚至連顯微鏡的基本操作都不熟練。因此,綜合實驗的開設應建立在基礎實驗的基礎上,而且不能脫離學生對理論知識的理解。

基于上述相關情況,筆者在細胞生物學實驗教學后期針對不同專業提供一系列相關的綜合性實驗,教師可以針對學生的不同興趣來制訂實驗方案;學生則可以自由模擬實驗的內容和方案;實驗中的缺點和漏洞必須由教師指點后,方可開展。綜合性實驗開設在課程后期,具體完成由學生自由支配時間,在學院實驗室內完成實驗。比如,基于水稻原生質體轉化的亞細胞實驗。原生質體轉化實驗在各實驗室里廣泛應用,已成為一種非常重要的細胞生物學類實驗技術,但由于該實驗操作時間長而且實驗教學不具備熒光共聚焦顯微鏡平臺等局限,導致此類實驗很難在實驗課上開設。但是,這些條件可以在科研實驗室內得到滿足,因此,綜合性實驗的開設首先從地點上由傳統的實驗教學平臺轉移到科研實驗室。水稻原生質體轉化實驗是依賴纖維素酶進行酶解水稻幼苗分離原生質體,后續利用PEG將外源片段轉入原生質體15~20小時,觀察熒光蛋白在原生質體中的表達情況。該實驗的重點是如何增加外源片段的轉化效率,其影響因素很多,包括培養的幼苗生長狀態、選取的幼苗部位、w維素酶酶解時間、PEG濃度以及轉化時間等。這些影響因子能夠給予學生更多的思考空間,使原本枯燥、簡單、機械的實驗操作變得更具有研究性,能夠很好地激發學生的創造性思維,利于培養學生分析問題、解決問題的能力。另外,外源片段的選取來自于已經報道的融合熒光蛋白的各類細胞器標志性蛋白,如內質網、細胞核和質膜等,最終通過熒光蛋白的觀察可以更形象地幫助學生認識植物細胞中各種細胞器的形態。本實驗跟理論課中介紹的細胞培養、細胞轉化、熒光蛋白標記和細胞器結構等知識點有機地聯系在一起,更深刻地加深學生對理論知識的理解。

2教學內容的實施

(1)課前準備。綜合性實驗的開設應基于過硬的基本技能和扎實的理論知識,不能忽視學生的接受能力,一味地追求創新性、研究性試驗的開設而放棄基本技能的培養,因此,綜合性試驗開設應基于一些基本實驗,如顯微操作和細胞培養等。同時,實驗課內容的選取也應與理論課的開設保持一致,這樣既能避免知識的重復講述浪費時間,也有利于學生對實驗內容的更好理解,增強實驗課的實驗質量和課堂效果。同時,針對學生對綜合性實驗相關理論與技術上的欠缺,一方面,教師可以加強學生的課前預習,針對實驗內容督促學生加強文獻閱讀,根據自身情況制訂具體的實驗方案,并提前準備實驗材料和試劑;另一方面,教師可以充分利用多媒體教學手段,制作規范的操作視頻,并在課前展示給學生,直觀生動地闡述實驗難點。這樣既有助于提高學生的實驗積極性,還能增大課堂教學的信息量,提高課堂效率,為開放式實驗模式的順利采用打下基礎。

(2)實驗分組。為了既能培養學生的獨立思維能力,又使其具有相互協作的團隊精神,要求每4~5個學生為一組。教師按照學生擬定的實驗計劃充分提供實驗試劑和操作平臺,最大限度地給學生創造實驗操作機會,爭取每一個實驗環節都由學生親自動手,包括課前實驗試劑的配制和實驗材料的準備,充分鍛煉學生的動手能力。

(3)實驗操作。綜合性實驗在科研實驗室中的開設是開放式的。實驗開始時,學生自己動手,依靠教師的機會減少;教師也不能像平時上課一樣隨時指點學生,因此學生自己動手創新的時間增多,以此來看,實驗式教學的效果有效。學生的實驗操作規范是否正確,直接影響實驗教學質量和教學效果。針對上述問題,除了課前多媒體教學視頻的示范,實驗室中的研究生會為學生及時提供技術支持和實驗安全監督,保證實驗的順利進行。

3課后反饋

實驗結束后,實驗結果的總結和實驗方法的優化是綜合性實驗開設的重要環節,是研究性實驗的重要體現。由于各種因素的影響,各組實驗效果不盡一致,甚至會因某些實驗環節考慮不周、操作不當而導致實驗失敗,比如,在溶液配置過程中,僅僅考慮了融合劑的濃度而容易忽視溶液PH值的調節,影響質粒的轉化效率而導致實驗效果均不理想;還有沒有考慮水稻幼苗的生長狀態,導致分離的水稻原生質體狀態不佳影響實驗效果,等等。而通過實驗課后的分析和總結對實驗設計的優化,不僅使學生了解到科研實驗的基本流程,同時也培養了學生嚴謹的實驗態度和思考分析問題的能力。學生對這種能使自己主動實驗的課程持歡迎態度,實驗效果得到極大的提高。

二、結論

筆者利用正常教學周的周末在個別班級探索性地進行開放性、研究型的綜合實驗教學模式的摸索,在內容上體現從單一實驗到研究性實驗的漸進,從教學方式上體現從常規教學到半開放教學的轉變,以期在教學目標上達到訓練基本技能與基本理論到綜合實驗能力、創新實驗能力與素質的提高,取得了一致好評。多名學生因為綜合性實驗的吸引對生物學實驗產生濃厚的實驗興趣,他們在上好課的前提下利用課余時間主動加入本課題組中參與更深入的科學研究,并獲得了國家、省和校級創新課題的資助,且所參與的課題部分取得了不錯的進展。最令人欣慰的是,學生并沒有因為花費大量時間在實驗室而影響課程的學習,他們每年幾乎都能獲得國家等各級獎學金,多人被保送到著名大學和科研院所,并獲得導師的好評。

開放性、研究型細胞生物學實驗教學體系相對于傳統實驗教學模式,在教學模式和教學理念方面都有所改進,但隨著細胞生物學學科的發展及實驗條件的改善,筆者認為還可以從以下幾個方面進一步完善這一教學體系:第一,緊跟細胞生物學學科前沿,密切聯系科研技術,逐步更新完善實驗內容。例如:細胞轉化實驗可以同時提供煙草表皮細胞農桿菌注射、洋蔥表皮細胞基因槍法以及水稻原生質體法等試驗方法供學生選擇,比較各種方法的實驗效果并進行相關改進等。第二,合理加大設計實驗在日常教學中的比例。遵循“通”與“?!苯Y合,充分尊重個人專業興趣,盡可能為感興趣的學生提供進一步訓練的實驗條件,充分調動學生的主觀能動性和實驗積極性,挖掘學生潛能及創造力。

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