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细胞生物学是细胞学与分子生物学交汇的领域,从细胞整体水平、亚显微结构水平和分子水平来研究细胞结构及其生命活动规律的学科。医学细胞生物学是以细胞生物学和分子生物学为基础,探索研究人体细胞发生、发展、成长、衰老和死亡的生命活动规律以及发病机理和防治的学科,是生命科学的四大前沿学科之一,也是高等医学院校重要的基础课程之一[1]。近年来,随着分子生物学技术和生物信息学的发展和应用,对细胞生物学的认识逐渐深入,细胞生物学的新理论、新技术被越来越多地渗透到临床医学各学科中。如何在有限的学时内,让学生完整、系统地掌握细胞生物学基础知识的同时,及时了解细胞生物学的最新进展及在临床医学中的应用,培养学生的思维能力,已成为新形势下细胞生物学教学改革的一个重要内容。为了调动学生学习的主观能动性,提高细胞生物学的教学质量,本文对十几年的教学实践和经验教训进行了总结。
1教学内容
1.1精选教材医学细胞生物学教材有多种版本,各有特色。经过反复比较,选定了罗深秋主编,科学出版社出版的《医学细胞生物学》作为教材。这本教材由国内多位知名学者编著,与其他同类教材相比,全书体系新颖,内容完整,反映了学科的最新发展趋势。这本教材的最大特色是使用了大量的彩色插图,色彩鲜艳、形象生动,吸引学生的注意力,能够更好的理解所讲述的内容。
1.2精选教学内容目前细胞生物学理论课教学中,有两个问题比较突出:一是学时少,内容多。罗深秋主编的《医学细胞生物学》一共有16个章节,考虑到临床专业的理论学时安排(30学时),将这些章节都详细介绍是不现实的。如果要面面俱到,那只能是每个章节的内容都“蜻蜓点水”,使学生抓不到重点。二是教学内容与很多学科的内容相互联系、相互渗透,涉及到组织胚胎学、生理学、生物化学、遗传学、分子生物学等学科。为了使本学科与其它课程的知识紧密衔接而又避免不必要的重复,在有限的教学时数内将大量的知识传授给学生,合理取舍教学内容,制定切实可行的教学方案,是圆满完成该门课程的前提[2]。针对上述问题,在教学内容的选择上,把握两个原则。第一,侧重医学生所需要的必备知识。因为教学对象是临床专业的学生,他们在今后的工作中,主要涉及的是动物细胞的知识,因此讲授的细胞生物学内容应有别于综合性大学。如进行细胞器的讲解,对只存在于植物细胞的细胞器叶绿体等就不做介绍。而对与医学关系密切,并且是学科热点的内容如细胞膜与疾病的关系、内膜系统与疾病方面的内容等则可进行扩展,以拓宽学生的知识面;第二,淡化与其它学科重复的内容。如蛋白质的生物合成是细胞生物学的内容,同时也是生物化学课程中的重要内容。因此在讲授该章节时,着重介绍核糖体的四个重要部位及其功能,而对具体的蛋白质合成过程的内容则让学生自学,以减少相近学科间内容的重复。此外,如细胞信号转导的内容,由于分子生物学课程中要详细讲述,因此在医学细胞生物学课程中就不作讲授,让学生自学。
2教学模式
2.1启发式教学法启发式教学是教师在教学过程中充分调动学生的积极性,激发学生学习的兴趣和爱好,启迪学生的创造性思维,培养高素质创新人才。在上课过程中,我们通常提出问题,引导学生思考。如在讲小分子物质的穿膜运输时,容易把被动运输几种运输方式的特点混淆。因此,在教学过程中把膜脂的双层分子结构比喻为一条河流,让学生想象一下过河的方法就容易引导出这几种运输方法的特点。如果是直接游过去的,就属于简单扩散,因为这种方法不需要借助膜转运蛋白而直接通过细胞膜的脂双分子层;如果是从一座桥上走过,就属于离子通道介导的协助扩散,因为桥就象细胞膜上的一个通道,使离子能够通过通道通过细胞膜;如果是坐船过去,就属于载体蛋白介导的协助扩散,因为这需要小分子物质和载体蛋白的结合。通过这种方法,使学生能够清楚掌握被动运输的几种类型和相对应的特点。
2.2联想法由于医学细胞生物学所学习的内容绝大多数非常抽象,比较枯燥,容易使学生失去学习的兴趣。因此要以日常生活中所接触到的例子为例,进行形象生动的讲解,引起学生的兴趣。如讲线粒体前体蛋白的转动机制时,把转运的第一步前体蛋白的去折叠以卷发和直发的例子来引导学生来理解。线粒体前体蛋白在细胞质基质中由于折叠盘曲而体积大,但线粒体膜上由通道蛋白形成的通道又比较窄,使前体蛋白不能通过通道。因此把前体蛋白比喻为卷发,要把它拉直,才能通过线粒体膜。卷发拉成直发,需要工具和电。在细胞中把前体蛋白拉直的工具是细胞质中的热休克蛋白70,所需的能量是ATP。这样就使学生容易理解。此外,在讲胆固醇调节膜的流动性和增强膜的稳定性作用时,一般学生很难理解,觉得这两者之间有点矛盾。不过以“一片荷叶”的例子来解决这个问题。很多山区由于没有自来水,经常要拿水桶来挑水。不过由于路上颠簸,经常一桶水最后只剩下半桶水。所以山区人民就想了一个办法,在水桶里放一片荷叶,调节了水的流动,增加了稳定,使水不容易晃出来。通过这个例子就比较容易理解了胆固醇的作用。
2.3病例教学法兴趣是最好的老师。在教学中把临床问题和相关的知识点结合起来,不仅使学生由被动接受书本知识转变为主动探索、解决问题,而且又巩固了知识点。目前高等医学类院校的医学教育均由基础医学、临床医学和临床实习三部分组成,学生在基础课程学习期间基本与临床脱节,大大降低了学生的学习积极性,影响了教学效果。病例教学法就是充分利用临床专业的学生对临床知识的渴望,在基础教学的同时教师适当结合临床实际提出问题,让他们学会应用“细胞生物学”的知识对临床问题进行分析,提高学习的兴趣。如在讲膜受体异常和疾病时,就可以将疾病和前面所学的细胞膜相关的知识点结合起来。高胆固醇血症是由于细胞膜表面低密度脂蛋白受体(LowDensityLipopro-teinReceptor,LDLR)异常导致的疾病。在正常的细胞中,血浆中的低密度脂蛋白(LowDensityLipopro-tein,LDL)颗粒与细胞膜上的LDLR结合,经受体介导的胞吞作用进入细胞内,被溶酶体降解释放出游离胆固醇。游离胆固醇能反馈抑制细胞内的胆固醇的合成,从而维持胆固醇的平衡。患者由于LDLR缺陷,使得血浆中的LDL不能进入细胞,一方面使胆固醇在血液中积累,另一方面由于进入细胞中的胆固醇减少,反馈抑制减弱,使细胞大量合成胆固醇,导致胆固醇进入血浆。这两方面的双重作用使大量的胆固醇在某些组织中沉积形成黄色瘤,如在心血管中沉积就会使患者出现冠心病。在这个例子中,不仅巩固了学生前面所学的受体介导的胞吞作用的内容,而且还使学生了解这个疾病的发病机制。此外,在讲溶酶体膜异常与疾病时,以矽肺这个例子来复习溶酶体的相关知识。矽肺是一种职业病,在水泥厂、金刚石加工厂、矿山开采等职业中容易发生。其发病机制主要是由于肺组织中的巨噬细胞通过胞吞作用中的吞噬作用吞噬矽尘颗粒,形成有细胞膜包裹的异体吞噬体。异体吞噬体再与初级溶酶体结合形成异噬性溶酶体。由于溶酶体是酸性环境,而矽尘颗粒的主要成分是二氧化硅,这样就形成硅酸分子。硅酸使溶酶体膜的结构变化而破裂,使大量的酸性水解酶和硅酸流入细胞质,引起巨噬细胞的自溶。由死亡细胞释放的二氧化硅被正常的巨噬细胞吞噬后,将重复同样的过程。巨噬细胞的不断死亡会诱导成纤维细胞的增生并分泌大量的胶原物质,使吞入二氧化硅的部位出现胶原纤维结节,导致肺的弹性下降,形成矽肺。在这个例子中,不仅复习了溶酶体的各种类型和溶酶体的细胞内消化功能,而且还把前面所学的大分子物质的胞吞作用和溶酶体有机的结合在一起。
关键词:医学细胞生物学;新疆;民汉合班
医学细胞生物学是从医学的角度,以细胞生物学和分子生物学为基础,探索研究人体细胞发生、发展、衰老、死亡的生命活动规律及疾病发生机理及防治的科学。医学细胞生物学是我国医学教育的一门重要基础课程,作为当今生物医学研究最活跃的前沿学科之一,其研究手段技术先进,知识内容更新快,汇聚了最新技术手段和科研理念。我校多个医学专业均开设了本课程,但教学中出现的问题也不容小觑,比如民汉学生语言基础不一、文化鸿沟明显和基础知识不一等。
目前新疆高校少数民族学生包括民考汉、双语生和民考民三种。所谓“民汉合班”是指将民语言参加高考学生(包括双语生)和汉学生(其中包括民考汉学生)统一编班进行培养的一种教学模式。为了维护新疆的和平稳定、国家的长治久安、社会的稳步快速发展以及民汉关系的融洽相处,新疆各院校探索和推进民汉合校、合班一体化教学的努力从未停止。以我校厚博学院(以下简称“我院”)为例,我院2014级共16个班,其中3个预科班为民语言班,其余13个班中,有10个班级实施了民汉合班,占62.5%。在医学细胞生物学教学中,正视这些困难并积极寻求解决之道,对于提升民汉合班班级的基础专业课程教学水平,提高学生的语言交往能力及专业知识技能具有重要意义。
一、当前民汉合班班级医学细胞生物学教学的基本现状
1.教学面临着“同步不同效”的现实困境
医学细胞生物学内容覆盖面广,与其他基础医学和临床医学的各个学科联系广泛,成为沟通基础与临床各学科间的重要“桥梁”学科。本学科教学内容多、学时少,且对于新疆民汉合校、合班院校而言,民汉学生在学习、生活方面的模式决定了其在教学方面的特殊性。大部分民考民和部分双语少数民族学生普遍存在专业词汇理解困难的问题,因此教学面临着“同步不同效”的现实困境。
2.学生对医学细胞生物学学习的重要性认识不够
医学细胞生物学主要授课对象为临床医学、口腔医学、麻醉医学等专业一年级学生,他们还没有学习足够的医学知识,因此对医学细胞生物学学习的重要性认识不够。对于部分学生,上课听讲困难,学习积极|生受挫,对于民汉合班班级而言,学生的语言基础和知识理解能力分化明显,学习效果也呈现出“马太效应”。在一体化教学过程中,有的学生甚至完全不理解老师的授课内容,如果不能及时得到适当的帮助和指导,这种学习听课过程中产生的挫折感很容易使他们放弃学习,缺课、逃课也就不难理解了。
3.教材难度过高,不符合民汉合班教学实际
目前我院根据学校规定选取的教材存在着针对性不强、难度过高等缺憾。以笔者所在院校在教务处指定下采用的人民卫生出版社《医学细胞生物学》为例,教材本身内容覆盖面广,知识点繁多,适合医学细胞生物学课程课时较多的院校,而我院本课程理论课时量才24学时,不符合民汉合班的教学实际。教材与学生学习实际情况脱节的现象,既对教师完成既定教学任务造成干扰,也不利于学生知识架构的构建。
二、提高民汉合班班级医学细胞生物学教学水平的对策
1.突出学生的主体性,激发学生学习动机
英国教育家哈曼认为“那些不设法勾起学生求知欲望的教学正如同锤打着一块冰冷的生铁。”教师要激发学生的学习动机,培养其求知欲望,变“要我学”为“我要学”。首先教师要转变教学观念,突出学生在教学过程中的主体性,尊重不同民族学生生活环境和文化背景的差异,调动学生自主参与,因材施教。其次,少数民族学生由于天生活泼好动、热情开朗的个性特点,在课堂上能积极配合教师,认真参与各种课堂教学活动。教师应充分认识到这点,鼓励学生树立学习信心,也可以让同学们“结对子、一帮一”,促使汉族学生放开手脚,变被动为主动,积极地参与课堂组织的各种教学活动,从而使课堂教学气氛活跃,教学效果良好。
2.化繁杂为简洁,降低学生学习难度
我们在本课程中引入“系统”“动态”“时空”等前沿概念,贯穿了“细胞不是一个孤立的细胞,而是组织、器官及个体中的细胞,甚至是不同生理状态或病理状态下的细胞”的基本思想,培养学生批判性学习和创新思维的能力。在授课过程中按照“结构决定功能,功能反映结构的状态”的知识体系优化理论课教学内容,使学生更容易形成生物学知识框架,而且根据我院教学课时的实际情况,精简讲授内容,选取教材中八个章节进行重点讲述,化繁杂为简洁,降低学习难度。
3.利用网络资源对课堂教学进行延伸和有机补充
积极利用网络资源,可以有效弥补当前院校医学细胞生物学教材特色的不足。比如,信号肽指导的分泌性蛋白质在糙面内质网的合成,动态的动画形象在短时间内简洁地展示了合成的过程,很好地帮助学生理解记忆,这是常规教学手段无法做到的,大大提高了教学效率。同时利用医学细胞生物学精品课程网络资源,通过建立师生平台,引导学生充分利用本课程网络资源,通过网上留作业、安排考试等手段吸引学生学习并逐步实现形成性评价,最终做到提高教学质量。
细胞生物学是以细胞为研究对象,从整体水平、亚显微水平、分子水平三个层次,以动态的观点,研究细胞和细胞器的结构和功能、细胞的生活史和各种生命活动规律的学科。它作为生命科学的四大前沿学科之一,与分子生物学、神经生物学和生态学并列[1],是学习分子生物学和遗传学的基础。随着该学科新技术和新方法的建立,细胞生物学已成为各大高校医学、农学和生物学等专业的一门必修课[2],反应出细胞生物学在未来生命科学领域的重要性。自从我校生命科学院成立以来,细胞生物学就是生物科学、生物技术专业的学科基础、必修课和主干课,是学生在我校的医学大背景下理解疾病形成中的遗传和分子生物学过程的基础,是理解包括分子靶向、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。
二细胞生物学教学中存在的问题
随着先进生命科学“大数据”时代的到来,无论是基础理论还是应用技术研究,细胞生物学都处于生命科学最活跃的领域,知识更新快、内容丰富且深奥难懂。我院生物技术专业的本科学生多为专业调剂,初高中生物学基础知识欠扎实,学科兴趣不足,学生自主学习的能力较弱。如果教学只按图索骥照本宣科,根本无法调动他们学习的积极性。另外,课本知识过于陈旧,无法适应新时代学科发展的需要。尽管近些年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,但大多止步于盲目填鸭式罗列国外文献数据,没有加以甄别和指导,学生很容易在复杂的信息和数据中丧失学习的信心。因此,如何使细胞生物学教学紧跟学科发展的步伐,使学生在有限的学时中既能具备扎实的细胞生物学基础知识和基本技能,又使学生及时掌握最新的细胞生物学理论和应用技术,能为他们将来的考研深造学习阶段和日益剧烈的职场竞争中打下良好的基础,这成为生物技术专业本科生细胞生物学教学中待解决的问题。仅靠教师讲授为主的传统教学方法和教学模式已不适应目前学科的发展和人才培养的需求,难以提高教学质量。
三以问题为导向的教学方法(PBL)的优势
1969年美国的神经病学教授Barrows在加拿大的麦克马斯特大学首创了一种以问题为导向的教学方法———PBL(Problem-Basedlearning)教学法[3],它倡导让学生通过自学、分析、讨论和合作解决问题,从而培养学生自主学习能力,发展学生综合思考能力。这种以问题为基础,以学生为主体,以教师为导向的启发式教育,以培养学生的能力为教学目标的教学方法与传统的教学方法相比有诸多优势。
1突出学生的主体地位
PBL教学法强调以学生的主动学习为主,而不是传统教学中的以教师讲授为主;通过设计真实性任务,强调把学习融入到复杂的、有意义的问题情景中,通过学习者的自主探究和合作来解决问题,从而学习隐含在问题背后的科学知识,培养解决问题的技能和自主学习的能力[4,5]。
2提高学生对细胞生物学的学习兴趣
细胞生物学基础知识内容较多且大部分深奥难懂,传统教学模式主要通过教师制作丰富的多媒体课件将知识灌输给学生,起初能够激起学生兴趣,但随着知识的不断深入,学生就会感觉枯燥无味,学习的积极性大大降低。而PBL教学可通过设计与日常生活息息相关的医学实践问题,使学生充分认识自己的主人翁意识,主动运用细胞生物学知识解决这些问题。这种“提出问题———解决问题———归纳总结”的教学方法不但使学生巩固了先前学过的知识,而且激发了他们主动学习新知识的动力。
3拓宽了学生的知识面
PBL教学中,为了解决教师提出的问题,学生必须查阅相关文献和收集材料。在这个过程中,学生不仅可以掌握本课程重点内容,而且可以了解相关领域的热点以及前沿进展,拓宽了学生的知识面,有利于知识的理解和融会贯通。
4培养了学生团队协作意识
PBL教学中需要小组成员分工查阅、收集和整理材料,一起合作讨论、总结、制作多媒体课件,最后安排一人进行陈述。通过此过程让学生意识到团队协作的重要性,增强团队意识。经过多轮合作还有利于各位成员挖掘自己的潜力、发挥各自特长、树立自信。
5增强了教师自身素质
PBL教学过程中,教师虽然不再是主体,但导向作用不容忽视。首先在“提出问题”阶段,教师要根据本堂课应该教授的基本知识,结合该领域前沿热点,设计出合理的案例,使学生通过解决此案例,既掌握了课本知识又了解了很多相关领域的前沿进展;其次在学生“解决问题”阶段,还需要尽可能回答学生提出的问题引导学生向正确的方向查阅资料;最后在“归纳总结”部分,教师还需要运用丰富的知识对遗留问题进行解释,并对整个讨论结果进行总结。这就要求教师不仅熟练地掌握本学科及相关学科的知识,而且要深入广泛了解相关领域前沿进展,对知识具有融会贯通、灵活运用的能力。在此过程中使得教师拓宽知识面,增加知识储备,完善知识结构,促进教与学的互动,真正做到教学相长。
四PBL在生物技术专业本科生细胞生物学教学中的具体实施方法
为了能够在我院生物技术专业本科生细胞生物学教学中顺利开展PBL教学,并取得良好效果,在开课前,授课教师参加了2012年上海复旦大学举办的PBL教学培训,掌握了相关教学技能。在充分调查了我院生物技术专业本科生知识结构及对细胞生物学知识的掌握情况后,我们制定了如下实施方案。
1实施对象
浙江中医药大学生命科学学院2011级生物技术专业1个班的学生。
2教学内容的选择
我院生物技术专业属于三本专业,学生又大多为专业调剂,初高中生物学基础较弱。因此,在教学过程中,细胞生物学基础知识部分如各种细胞器的结构和功能、细胞膜系统以及细胞骨架等可采用教师多媒体教授的传统教学方法;而本学科的难点以及前沿问题,如细胞的信号转导、细胞的增殖与周期、细胞分化、细胞凋亡与自噬、DNA的损伤与修复以及基因表达调控等则采用PBL教学,以问题为基础,通过收集资料、论证、实施以及总结归纳,使学生切实感受到细胞生物学与人类日常生活间的联系。进而通过自主学习,提高学生自信心,更有利于激发学生学习兴趣。
3教师提出问题
PBL教学中问题的设计非常重要,我们遵循以下原则:第一,根据教学大纲的要求及章节重点内容,结合目前细胞生物学领域的研究热点设计问题;第二,根据生物技术专业学生知识构架,设计难易适中的问题;第三,设计结合日常生活中大家关注的生命科学问题。例如,细胞的信号转导这一章围绕G蛋白偶联受体结构和功能这一知识点,设计了G蛋白偶联受体突变与哪些疾病息息相关?与肿瘤相关的信号转导途径有哪些,如何预防和治疗?针对细胞分化这一章的干细胞这一重点知识,设计了干细胞的临床应用情况如何?干细胞与器官移植等问题。
4学生分组查阅资料
问题提出以后,要分组解决问题。每组5人,分别设立组长负责本组问题的分工、督促查找资料和组织组内讨论等任务。提前一周将问题分发给学生,各小组经过充分的调研和讨论选取共同感兴趣的问题。根据分工,各小组成员开展工作。同时要求教师配合每个小组,随时与各小组进行沟通和答疑。
5课堂讨论
各小组根据分工将材料做成PPT,由组长进行10分钟陈述,组员补充,其他组进行质疑和指正。若交流中出现学生解决不了的问题,教师适当进行启发和引导,如果问题仍解决不了,则由教师解答。
6总结归纳以及教师评价
课堂讨论结束后,首先,学生对本组存在的问题进行归纳总结,自我评价学习过程和学习结果,思考知识、技能、小组成员协作和认知策略各方面的收获。其次,教师应对各小组信息是否完整与前沿、是否有创新与团队合作性、整理资料是否有逻辑性与条理性、是否按时完成、小组成员在小组讨论时的参与积极性以及各组的汇报是否精彩等方面进行评价。同时对于表现优异的小组给予适当奖励,进一步提高学生的参与积极性。总之,为了提高教学质量,培养和提高我校生物技术专业学生的实践创新能力,促进学生综合素质的提高,我们积极进行教学改革。在结合细胞生物学课程特点和生物技术专业学生实际情况下,我们将PBL教学模式引入课堂,并且获得了较好的教学效果。我们希望通过PBL教学模式的实施,能够充分激发学生的学习兴趣及积极性,培养出具有良好学习能力、实践能力及创新能力的高素质人才。
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]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).
[3]BarrowsHS,TamblynRM.Theportablepatientproblempack:aproblem-basedlearningunit[J].JofMedEdu,1977,52(12):1002-1004.
[4]MancyLJ,AnnMP,AnnL,etal.Developingaproblem-basedlearning(PBL)curriculumforprofessionalismandsci-entificintegritytrainingforbiomedicalgraduatestudents[J].MedEthics,2010,36:614-619.
关键词:细胞生物学 生命活动 教学技巧
中图分类号:G4 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2014)03(b)-0051-02
细胞生物学是一门研究生命的科学,它从细胞水平、亚细胞水平以及分子水平上探讨细胞的结构、功能和生命活动。同时,细胞生物学又是一门重要的医学专业基础课,它与组织学、病理学、生理学等学科有着广泛联系,并与临床医学各课程关系密切。细胞的“生命活动”,是细胞生物学中非常重要的一部分内容,作者以多年的教学实践为基础,分析和总结了能有效提高“生命活动”相关章节教学效果的方法。
1 “生命活动”章节教学中的主要内容
以人民卫生出版社出版的《细胞生物学》为例,生命活动部分主要包含了细胞的增殖和分裂、细胞的信号转导、细胞分化、细胞衰老和死亡等4个部分。细胞的分裂是细胞生命的起点,多细胞生物细胞诞生后细胞逐渐变得不同即是细胞分化,最终细胞走向生命的终点站――衰老和死亡,是个很完整连续的生命活动过程。除这3章节外,细胞的信号转导这个内容同时也是生物化学课程的重要内容,考虑到学时紧张,多数医学院校的细胞生物学课程中都未讲述这个内容。
2 提高“生命活动”章节教学效果的方法
2.1 动态过程,动态表达
细胞生物学的主体内容分为两个部分:细胞内的结构和功能,例如细胞膜、内膜系统、线粒体、细胞骨架和细胞核等,教学中所占比例大概超过了2/3,第二个部分是细胞的生命活动。细胞结构是实实在在的固有结构,并无变化性,而细胞的生命活动却是连续的动态过程,教学手段合理可以提高教学成效。多媒体的广泛使用给细胞生物学教学带来福音,多媒体具有信息多样性、集成性的特点,教学中许多抽象的内容,以图片、声音、视频和动画等多媒体手段,就可以化抽象为具体,化静态为动态,使教学内容更直观和生动[1]。就像一秒钟的电影影片由14个画面连续播放形成一样,多媒体可以反其道而行,把短暂的过程转化为定格的分析,例如有丝分裂过程是细胞增殖这一章节的重点,是细胞周期中的短暂过程,有丝分裂的前、中、后、末四个期纯粹的用语言形容很难全面了解,但通过多媒体课件中加入有丝分裂过程动态展示的小动画,可使学生直观的看到这个过程,在他们脑海中留下深刻印象,事半功倍,可以提高教学效率。
2.2 幽默比方来抓住学生注意力
专业课程内容来自于对某方面专业知识的严谨阐述,如果教师完全使用和教材差不多的专业术语上课,会让学生觉得教师在“念”书,既然教材上都写清楚了,那课后看书就行了,这种想法使得学生放纵自己上课走神,大大降低学习效果。因此,教师使用自己个性化的语言来阐述为佳,最好是生动有趣的,打比方就是好办法[2]。细胞生物学课程中,关于减数分裂产生配子的意义,只是按照教材上表达就是“增加了遗传的多样性”,很专业但是因为不好懂而没有吸引力。因此,我经常打比方说:“一个赤道地区出生的女人,找了个祖祖辈辈生活在北极圈的男人,生了很多孩子,有些孩子身体素质像妈妈不怕热,有些孩子像爸爸扛得住寒冷,也有些孩子冷热都怕,也有孩子又扛冷又扛热,如果地球进入2013年夏天这样的持续高热,之后马上而来的是冰河时期,那结果如何?”学生们都知道这只是个比方,但是一个夸张却浅显的比方让学生笑完以后马上明白了有性生殖产生配子的必要和减数分裂对生物进化的惊人作用。
2.3 联系生活,结合临床,激发兴趣
多年的教学经验告诉我们,生活的知识和临床信息对学生有很大吸引力,在这些相对枯燥难懂的专业基础课,教师如果能较好的把这些枯燥的理论知识与生活或临床结合起来,那么常可以起到事半功倍的效果。例如,讲到细胞衰老的氧化学说,我经常会提及细胞内清除过氧化物的一种成分――超氧化物歧化酶(SOD),而几乎每个学生都听过SOD蜜的广告,这时我提问“根据这个学说,你们觉得SOD蜜真的能抗皮肤衰老吗”,学生一听自然被带入这个讨论的氛围,开始七嘴八舌讨论个人经验“我用过真的觉得有用、好像没用吧”,这时只要适时提醒一下“这个酶需要在细胞内才能起催化作用,把它们涂在细胞外有用吗”,学生都立刻会意,知道问题的关键在于属于蛋白质成分的这个酶是否能跨膜进入细胞,也就自己推出了正确的结论,整个过程学生的积极思考,主动思考时学习的疲劳感反倒一扫而空。另外,讲到细胞分化时,分化程度的高低完全可以联系临床上常见的癌症来讲,因为癌症是临床医学学生最关注的词眼之一,就是学生能感兴趣的切入点。病理学诊断的高分化的癌增殖能力相对不强,就像人体的成体细胞,而低分化癌则预示着其生命活力强,与胚胎细胞的很多性质一致。这样联系起来分析,不仅容易引起学生的学习兴趣,也为学生普及了不少医学常识。
2.4 互动是一针兴奋剂
大学的专业课程受制于有限的时间,都是高浓度的专业知识,感觉很像压缩饼干,吃了当然可以果腹,但是如果有其他常规食物可选,大家都是打心眼里不会愿意去一直吃它的,因此学习的时间长了,学生容易进入疲惫和厌恶的状态。这时,许多教学技巧就要好好运用了,增加互动,就是个不错的选择。例如,讲到不同类型细胞是否具有分裂能力这个内容时,学生若是学习状态不佳,我经常会提问:“你们觉得自己现在神经细胞多还是出生时神经细胞多?――是不是神经细胞多就聪明呢?”只要走到学生中间说要随机抽同学回答问题,学生立即会紧张起来,参与讨论,不管答案正确与否,学习状态找回来了,只需要在神经细胞没有分裂能力这个知识点上好好引导就是了。讲到凋亡和坏死的区别时,介绍完两者的特征,我经常在课件上展示出凋亡和坏死的两张典型的图片,请学生自己根据之前的介绍来判断哪张图片是凋亡,给学生动脑的时间,给学生答题的机会。其实,只要教师上课时不断提出要求,这种被动压力也会促使学生投入到学习中来。另外,有一次课一开始即鼓励学生根据那次学习内容提问,如果难住了教师的话平时分加分,很多学生很热衷这种“挑战”,听那次课也格外认真,上课的最后十分钟,让学生提问教师来回答,比起平时的鸦雀无声,那天课堂异常活跃,不少学生为了展示自己的水平都提出了很好的问题,带动了更多人思考,其中一个学生提问:“老师说人类只有八细胞期前的细胞有全能性,但是为什么吉尼斯世界纪录中多胞胎有超过八胞胎的?”考虑到每个问题都能回答可能会打消学生的积极性,我表示并不清楚,需要查查资料,下一次课再请同学解答,大家一起探讨。这样,也为后一次课留下了一些“亮点”来吸引同学。
“生命活动”这些章节的学习虽然是分成多次课进行,但是这些知识是具有连贯性的,分析内容的内在联系,找到适合的教学方法,以符合学生学习规律的多种方式灵活教学,可以提高教学质量,使学生不仅掌握知识,更有助于学习能力和解决问题的能力的提高。
参考文献
关键词:细胞生物学实验课 教学改革
细胞生物学是生物技术专业的基础课程,它主要从显微、亚显微和分子三个水平研究生命活动的基本规律,目前在生物学、医学、生物制药方面都有广泛的应用。而细胞生物学实验课的开设就是要让学生将课堂上学习的理论知识与实践操作相互结合,加强对理论知识的理解,同时提高学生分析问题、解决问题的能力和综合素质。目前,呼职院开设的细胞生物学实验为12课时,开设的实验内容主要是细胞膜通透性的观察、叶绿体的提取等,这些实验操作简单,学生锻炼的机会少,间接影响了专业课程的学习。等到第四学期开设专业课程实验时(如细胞培养实验),会发现学生的动手能力较弱,不利于高级应用型人才培养。所以,如何通过教学改革,改变传统的实验教学模式,既能激发学生的学习热情,又能达到较好的教学效果,是教育者们一直探索和思考的问题。
一、调整授课时间――使理论知识和实践操作密切结合
目前我院细胞生物学实验课在学期末开设,等理论课内容讲完,集中时间上实验课。这就给学生造成“理论是理论,实验是实验”,没有把它们有机结合起来;另外,学期初讲过的理论内容等到做实验的时候学生已经印象模糊,在上实验课的时候,老师还得花大量时间导入理论内容,才能开始本次实验的操作,不利于课时的充分利用。针对这个问题,要合理调整实验课的授课时间,让实验和理论“并排走”。在理论教学中,教师有针对性地在相关知识点上有意留下悬念,引导学生带着疑问去实验中寻找答案。这种方式,不仅解决了理论教学中存在的问题,还大大激发了学生学习的主动性和积极性,促进教学效果的提高。如讲到细胞凋亡和细胞坏死时,学生很容易混淆它们的特征,通过及时做“细胞凋亡现象的观察”这个实验,学生学到了知识,还能主动发现问题,和老师探讨或自己查阅资料尝试解决它,完成了既定任务的同时也完成一种学习实践活动。
二、调整教学方式――使学生由“被动”变“主动”
以往的实验教学是以教师为中心的知识传授型,教师会讲解实验目的、原理,学生不用动脑思考本实验开设的依据,只是机械的接受这些内容。如此看来,实验课和理论并无二致;而且由于时间的限制,教师都会提前做好学生在实验操作中所用的溶液或者对样品的长时间处理,学生只是重复实验书上的操作步骤。这种“教师包办”的教学方式降低了学生学习的主动性,也不利于培养学生的创新能力。基于存在的这些问题,我们逐渐改变教学方式,主要采用任务驱动教学法。在实验课中,我们以学生为主体,教师安排组织学生有序进行实验操作并对实验过程中产生的问题进行引导和帮助。学生在教师的帮助下,围绕教师安排的任务操作,在完成任务动机的驱动下, 通过对理论课所学知识的主动涉猎和认真思考,充分调动了学生学习的主动性和实验时的责任感, 学生积极参与,完成任务后可收获成就感。
三、调整考核方式――全面考核学生的实验操作能力
以往细胞生物学实验成绩主要是根据学生的实验报告进行评定,造成学生只重视实验报告的书写,很多学生上课敷衍了事,严重影响教师上课的积极性。针对这种情况,我们对考核评价方法进行了改革。实验总成绩由以前的实验报告90%+出勤10%,改变为实验设计占30%,实验操作占45%,实验报告结果占20%,出勤占5%,每次实验都要以这种方式给成绩,总成绩为每次实验成绩的平均。这种成绩评定方式增加了教师的工作量,但是它能准确、客观地评价每个学生对实验操作的学习态度、学习方法和学习效果,也制止了某些学生偷懒、浑水摸鱼取得实验成绩,鼓舞了勤奋好学的学生,真正达到以评促学的效果。
四、结语
实验课程的开设是将理论知识和实际操作有机结合的一门课程,如何上好实验课,不但对教师有严格要求,对教学设备亦有要求。实验课教师除了具备扎实的理论知识,还要具有丰富的实践经验。细胞生物学实验需要较复杂的仪器设备,这就要求学校加大投入,为学生开阔视野、加强实践操作能力提供便利条件。总之,要想让实验课达到理想的教学效果,还需要教师继续努力,精心设计实验内容、合理安排时间和公平公正的考核制度,为培养全方位、高素质、能力强的应用型人才奠定基础。
参考文献:
关键词:独立学院;生物技术;课程体系
中图分类号:G642.0 文献标识码:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2016.11.150
现代生物技术的蓬勃发展从1953年弗朗西斯•克里克和詹姆斯•沃森发现DNA双螺旋结构开始,分子生物学、细胞生物学技经过60年的发展把整个生物学带入了崭新的应用领域。生物技术的最大特点是涉及的技术种类多样且复杂,是一门跨领域特性极强的综合性学科,可广泛应用于医学、农业、军事、工业、环境、能源等领域,其研究的深度和广度可以小至分子、细胞乃至纳米层次,也可大到组织、个体、群落甚至整个生态系统。如果没有生物技术的一个公认的定义,就很难区分什么不是生物技术,生物技术学科相对独立的学术体系,相对完整的理论框架将非常难于设置,人才培养课程体系的确立也无据可依。我国自1997年高校批准设立生物技术专业至今,普遍采用以基因工程、细胞工程、蛋白质与酶工程、发酵工程为代表的现代生物技术对生物技术定义进行界定,在人才培养上主要以理为主,以工为辅。生物技术的定义决定了生物技术专业教学的课程体系,课程体系依赖生物技术定义,并随着定义的发展而调整。
1关于生物技术人才培养目标的确立
新的工程技术的出现,经常是在学科的边缘或交叉点上。由于一个专业要求多种学科的综合,而一个学科是在不同领域的应用[1],在我国高校现行体制中,生物技术专业往往被等同于一个二级学科,以学科的定义成为高校教学、科研的功能单位,对教师教学、科研及为社会服务进行了界定。在这种模式下,生物技术面对大量的学科交叉应用,在教学上却固步自封,本科专业方向设置狭隘,闭门造车,教育教学和产业应用脱节严重,在医学、农业、军事、工业、环境、能源等领域甘当配角,失去了生物技术专业在学科交叉领域的大好发展机遇。生物技术专业课程体系中的专业方向课程体现的应该是专业在多种学科的综合后在某个领域的应用,是具体的人才培养应用方向。在生物技术强国美国[2],斯坦福大学的生物学专业包括生物物理、海洋生物、分子与细胞生物学、神经生物学、生态与进化生物学方向;哈佛大学直接将生命科学划成了生物学和生物化学两个专业,生物学从遗传学和分子生物学跨越到生态学和古生物学,而生物化学专业则主要关注的是分子和细胞的结构和功能;加利福尼亚大学伯克利分校含有综合生物学与分子和细胞生物学两个专业,后者包括生物化学和分子生物学方向、细胞和发育生物学方向、遗传学和发育方向、免疫学方向以及神经生物学方向。美国一流高校在生物技术人才培养上的显著特点是:将生物学的二级学科作为本科人才培养的方向(又称为课程方案)。在我国只有“985”,“211”大学才具备将生命科学的专业分支建设为生物技术的专业培养方向的能力,其原因主要是生物技术为实验性科学、需要大量的高端生物技术相关设备以及相应的研究型学者师资。国内独立学院受师资、设备和资金的局限性,2013年办学较好的前十个独立院校中只有华中科技大学武昌分校、燕山大学里仁学院、北京师范大学珠海分校举办生物类专业,而且在传统意义上,独立学院生物技术学科布局非常不完善,不可能看齐国内外一流大学,将生物学的二级学科建设为多个人才专业方向。因此,将生物技术人才培养与产业应用相结合,跨学科建设专业方向,延展学科资源共享效益,建立特色课程体系并付诸实践是独立学院举办特色生物技术相关专业的关键步骤。珠海市食品、医药和医疗机械制造产业发达,社会对跨学科的生物技术专业体现出的能力要求表现为食品安全领域的生物技术应用需求、制药领域的生物技术应用需求以及医疗器械领域对生物技术的应用需求。北京师范大学珠海分校在学科布局上对生物技术在专业方向设置上提供了很好的跨专业资源共享平台。我们结合泛珠三角经济发展需求、依据自身实际条件首先确立如下专业培养目标:培养拥有扎实的现代生物技术基础理论,系统掌握生物技术的应用实践技能,富有利用生物技术研发生物制品的科学思维与实践能力,可从事生物制造与生物制品安全以及食品检验检疫等领域中生物技术应用的相关研发与管理工作的高素质专门化应用型人才。同时,在未来5-10年内逐步规划制药领域、医疗器械领域的应用型人才培养方向,服务珠海市生物技术跨学科应用型人才需求。
2关于课程模块的优化实践
生物技术课程模块式优化有利于适用于社会对人才培养的需求,也有利于课程设置的稳定性,容易总结经验提高教学质量。经过7年的改革实践,我校生物技术课程模块优化主要分为三个部分:一是精准勾勒专业知识模块。模块优化主要使学生清楚哪些是生物技术专业的核心课程,哪些是自己必须了解的生物基础知识。生物技术专业课程体系包括微生物学、细胞生物学、遗传学、动物学、植物学、生态学、植物生理学、动物生理学、生物化学、分子生物学、工业微生物学育种学、基因工程、细胞工程、微生物工程、生化工程、生物工程下游技术、发酵工程设备、酶工程等专业内容。受限于160学分的总限制,生物技术专业不可能将所有的内容都开设成单独的课程,而且各类课程中重复性内容较多,不利于学生综合掌握专业基础知识,因此在专业课程内容设置上,必须做到“有基础,有专业”。有基础,用12个学分构建生物技术的专业基础知识结构,共5门理论课程,知识点覆盖微生物学、细胞生物学、遗传学、动物学、植物学、生态学、植物生理学、动物生理学、生物化学、分子生物学、微生物学、人体结构与生理等上游生物技术基础知识;有专业,用20个学分构建五个核心专业课程,含基因工程与分子生物学,细胞工程,发酵工程,蛋白质工程原理及应用,酶学原理与酶工程。二是构筑适应社会需求的专业应用模块。专业方向课程的设置要具备一定的灵活性,以应用性、实用性为准则,必修和选修互补,模块上除设置食品安全检验检疫生物技术必修模块外,充分考虑学生就业、升学、留学需求,尽可能提供适应学生需求的选修课程模块,满足个性发展需求。专业方向必修模块包括:现代仪器分析、HACCP原理与应用、分子生物学检测技术、食品安全控制技术、食品卫生毒理学、现代食品分析技术。专业方向选修模块包括:生物化学和分子生物学、细胞和发育生物学、遗传学、发育生物学、免疫学、神经生物学、药物设计与药物研究、生物物理学、生物仪器分析、工程制图、电工电子学等。总之,专业方向课程模块优化的方向是甩开传统学科分类包袱,以实际应用为导向,以现实资源为依托,开展交叉学科人才培养适应社会需求。三是夯实提高学生实践能力的实践模块。人才培养要做到实效性,必须用实验课程来培养学生。我们逐步取消了一课一实验配套的办法,将所有实验课整合成独立规划的实践课程,综合后分为4个阶段:第一阶段主要在各专业实验课里完成,实行课堂化管理(分为四个技能训练课程,每周4-6学时),最后考察评价,夯实基本生物技术实验能力;第二阶段在专题研究课程内完成,教师单独辅导,以开题报告,研究报告作为评价标准,获得相应学分;第三阶段主要在国内外实践基地统一组织、自由安排时间进行专业技能培训,以大量的实践、见习、参观为主要手段,融入部分毕业实习内容,独立撰写实习报告;第四阶段主要在校内外实验室完成,根据毕业论文具体要求,在相应实验结果前提下,独立撰写毕业论文,并参加答辩。
3关于保障生物技术课程体系实施的实验条件
生物技术在学科划分上理工不分,即可以发理学学位,也可以发工学学位,实验科学的特性决定了生物技术人才培养的高成本,高投入。独立学院自筹经费的特点决定了学校在举办生物类专业上与公办高校在人才、资金投入上相去甚远的现状。我校作为高等教育改革试验区,举办生物技术专业同样面临资金、人才匮乏局面。只有通过社会资源的整合,协同创新办学体制才能解决生物技术专业对高端设备的需求,同时实践基地的建设要从人才培养的角度出发,设备应符合现代生物技术人才培养以及特色专业培养目标的需求。经过文献搜索和对珠海300家企业的调研发现:与用人单位共同培养食品安全领域的生物技术应用人才符合国家和珠海地区发展的需要。2007年我校与国家进出口检验检疫局珠海局正式签署协议协同培养生物技术专业人才。通过办学模式的创新,“平等自愿、产权不变、协同建设、资源共享”的方针使得双方能够大胆持续投入,共建共享实验室,至今我校已经建立了分子生物学、卫生检验检疫两个国家级实验室,部分生物实验室达到生物安全二级水平,实验条件满足生物技术课程体系的教学实践要求。另外,在实践课程经费投入方面,生均实验材料费为750元/人,学院预算仪器购置费为2857元/生,年度生均实践环节总投入为3607元/生,将教育部2004年2号文件“学费20%直接用于教学”的规定不打折扣落到实处。
4生物技术课程体系改革实践效果
学生服务社会的能力是课程体系改革成功与否的试金石。首先,实验条件是实现生物技术专业课程体系规划的重要保障,“检学”协同创建高水平的、可持续发展的专业实验室体系为执行生物技术课程体系,进行人才培养、创造了先进的实验室基础,学生实验训练得到有力的保障;其次,通过实验室共建、资源共享,协同管理,把直接为企业提供食品安全检测的国家级区域性中心实验室对学生开放,作为学生通过高层次技术服务学习的平台,对学生具有深远的“学有所用”的意义,学生能够用自己的专业知识直接服务于社会,并作为切身利益方对课程体系设置的反馈能够直接基于社会的实际需求,这优于任何第三方去评价课程体系改革效果;最后,摸索出了适应特殊机制大学应用型生物技术人才培养课程体系,取得了明显效果,学生升学率达20%,就业率高于地区平均水平,学生得到了实实在在的收获。
参考文献:
[1]刘春惠.论“学科”与“专业”的关系[J].北京邮电大学学报(社会科学版),2006,(2):66-71.
[关键词]:基础生理实验课体系 生理信号分析与处理 研究性教学 考核评价体系
[中图分类号] TH79 [文献标识码] A
一、 引言
依据高等教育内外部环境的诸种变化,以及国家自主创新对于创新性人才培养的要求,在“卓越工程师”培养的教育理念指导下,通过对学生知识、能力与创新要素的综合分析研究,本文提出构建一种以学生为中心,以满足创新型人才培养的个性化需要,利于学生自主学习为目标的多模式开放型实验教学体系。该种实验教学体系对创新型人才培养的推动作用主要体现为实验教学的多模式化组织以及综合性开放式实验考核评估2个方面。
生物医学工程及相关仪器专业的学生在实验技术上应培养具备生物医学信息采集、传输、处理、分析新型生物医疗电子、信息与仪器等硬件知识、并具备较强的医学应用软件设计、开发的能力,能够将信息技术与医疗管理、医疗服务有机结合的高级医学信息技术人才。因此在课程内容安排上做到面和点的结合,既要保证知识面广,同时要重点突出。但现状是生物实验与仪器等软硬件平台的挂钩程度不够。目前生物学实验一方面主要涉及以细胞等微观生物信息为主的实验数据,主要以细胞生物学、遗传学、解剖学为代表;另一方面涉及以人体生理信息为主的宏观生理信号为主的实验数据,主要以医学仪器相关实验为代表,均以单一化实验结果作为实验考核依据,限制了学生主动性和创造性的发挥。所以生物学实验需要结合自身的教学经验,对教学中存在的问题进行逐步改进。通过调整实验内容、改革教学方法、完善考评体系等措施,对于生物实验分析不能以短期实验唯一结果论的定性认识为主,而应该强调以“长时程跟踪的过程启发式”为主的定量累积式分析,即在侧重得到实验结果的同时,鼓励学生自主采用各种软硬件仪器平台知识,灵活选择信号特征提取方法,加强对信号分析的能力和对结果的理性认识,发挥实验课的实践性优势,得到多样化的处理结果,最大程度地增强学生的自主性与参与性。
在以过程化为主的“一问多答”教学模式中,采用启发式的教学方法。教师根据教学内容向学生提出问题,引起学生主动思考,从而变结果灌输式的被动学习为过程启发式的主动学习,加深学生对概念、理论的理解,发现问题,敢于提出问题,渴求解决问题。而课后的各种实验数据处理结果可以直观地了解教师教学内容安排是否合理,教学效果是否明显,为教学改革提供依据,从而为创新性高素质人才的培养作出应有的贡献[1]。
二、现有模式的现状及改革途径
(一). 微观生物实验内容由于教学条件等因素的限制,多局限于显微镜使用、或细胞膜通透性等验证性实验,对于推动微观细胞生物学快速发展的新技术新方法,缺少教学资料与手段;同时,人体生理信息等宏观医疗仪器生物实验的测试侧重于对医疗仪器面板的操作和各种简单生理信息的直接获取。
(二). 实验教学模式单调,难以激发学生的积极性和主动性。现行的实验教学基本都先由学生预习实验指导书,实验仪器设备及试剂都由实验教师提前准备好,学生只要按照实验步骤按部就班地做,最后写出实验报告。这种实验教学模式难以很好地启发学生创造性思维,不利于培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。学生容易无精打采,注意力分散,反应迟滞,多数学生被动应付教师的要求,甚至投机取巧,如采用“配色”等方式快速完成生化实验;有的课堂学生随心所欲,各行其是,故意捣乱,师生处于一种对抗状况。在这样的课堂环境里,教学任务难以完成,传授知识、培养素质的目标难以实现[2]。
(三). 实验教学缺乏综合性、设计性,不利于学生综合素质的培养。由于课时安排固定、实验条件的限制,现行开设的实验项目多为验证性实验,实验过程及可能出现的问题基本固定,结果也基本已知,只要按照步骤去做,基本都能达到较好效果。这种模式限制了学生思维,难以达到学生综合素质的培养[3]。
(四). 实验课成绩评定方式需要进一步完善。实验课程由于其性质的特殊性,往往难以确定完善的考核指标和体系,从而导致学生实验报告书写的工整和完整程度决定了最终成绩,使得最终实验课成绩评定存在一定的随意性,从某种程度上影响了学生学习的动力[4]。
在此评估基础上,应实现的改革途径主要包含以下两个方面:
第一,生物学实验教学鼓励学生自主采用各种软硬件仪器平台,灵活选择信号特征提取方法,加强对信号分析的能力和对结果的理性认识,发挥实验课的实践性优势,得到多样化的处理结果,最大程度地增强学生的自主性与参与性,培养学生理论联系实际、独立思考、团队合作、自主创新的科学精神;
第二,通过施行开放式多结果的过程化实验教学模式,注重实验知识的延伸,创造和谐课堂、完善考核制度等改革措施,发挥实验课的实践性优势,努力营造和谐课堂,最大程度地增强学生的自主性与参与性,培养社会需要的创新型、应用型、复合型、外向型人才。
三、实验内容改革的模块化设置
(一)修改完善教学大纲,科学合理设置实验内容。
本专业实验本着充分利用现有资源和仪器设备的原则,综合考虑知识的难点和重点调整实验教学内容,以“综合课程设计”的2-3个相互衔接的短学期形式,对原有实验内容进行筛选和整合,依照学生的实验技能发展过程依次开设基本操作实验、验证性实验、综合性和创新设计性实验。以微观生物实验为例,基本操作实验包括显微镜的使用、显微测量、细胞形态观察等内容;设计验证性实验包括活体染色、细胞化学、核酸存在部位及检测方法、细胞膜的渗透压及细胞吞噬作用等内容;设计综合性实验需要在完成基本操作实验和验证性实验的基础上,指导学生查阅实验资料及设计实验方法,合理利用实验室资源,充分利用实验材料来完成实验,如动物细胞的原代及传代培养可作为设计综合性实验内容。相关生物实验进行后,应着重加强特定生物信号与相应软件处理的结合工作。可简单概况为将专业软件类课程打通,开设一门面向专业的软件设计课程,如“生物医学工程软件设计”,或“电子信息技术及仪器软件设计”课程,处理对象可定位为前期获得的实验数据。而以宏观的动物生理数据为例,离体培养的小鸡或蛙心肌细胞信号可通过相关动物实验获得,通过将测试的信号存储成dap数据格式,输入labVIEW软件进行锁相处理编程及特定滤波处理,实现对所弱信号的分析和相应数字信号处理工具的掌握,达到将感性数据上升到理性知识的目的。
(二)改革教学方法,变结果灌输式为过程启发引导式。
实验过程中,既要发掘实验背后的理论支持,又要培养技术意识,重视实验技术和方法。同时,鼓励师生交流,提倡师生间的问答,活跃课堂气氛。教学过程中,教师在讲清实验目的和原理的前提下,鼓励学生根据所学知识,自主设计实验过程并完成实验,实验报告可考虑通过建立在各种实验数据分析基础上的论文形式完成。
(三)完善考评体系,激发学生对科学的求知欲和对本课程的兴趣。
实验考评体系应以过程累积式考核为主,摈弃传统结果式考评。以细胞生物学实验为例,其考核应以考查学生运用理论重视、运用实验技术的能力为主要内容,可安排综合性实验要求学生利用所学的理论知识和实验技术进行综合分析、实际操作、做出实验结果。对于实验技术,以学生的直接操作作为考核方式,对于实验理论的考核,通过闭卷方式完成,也可以通过学生对实验数据的各信息化平台分析来进行多结果式考核。另外,对于能够自主设计完成实验,积极申报完成开放性实验的学生给予较大系数的鼓励性加分。实验具体路线图如下。
四、实验操作的关键性问题
(一)如何处理实验室的开放问题。
在改革过程中,实验设备资源的开放和教学方式的开放是该长期化衔接实验的重要保障。其主要实现途径为,结合生物学和仪器教学平台,实施“具体生物弱信号案例教学法”,采用学期末“首尾相连”的两个短学期和整个学期的“三明治”夹心时间实施整个实验课程,并由相关实验课的青年教师负责各实验室的公共开放时间和相互协调。这样能有效调动学生的主观能动性,加强课程内容的实践性,在知识的传授过程中渗透工程技术的内容,使学生掌握工程设计、工程实践的一般规律和基本方法,避免工科教学理科化、脱离实际的倾向。如图2所示针对在体心电信号的测试及信号处理方法,可安排在微观动物心肌细胞的培养及生物学方法观察的细胞生物学实验的短学期时间,同时合并进行在体式心肌细胞搏动的信号及噪声分析,加强定性实验及理性的定量分析实验的融合,提高相关理论知识与动手能力的结合(图2)。
(二)如何充分利用实验室资源,引导学生设计综合性实验
第一,以生理仪器平台为主的硬件实践动手能力。
当完成基础性生理实验及相关软硬件知识的授课后,以宏观人体生理信息为主的医学仪器实验,应该以设计开发性实验为主,鼓励学生自己设计开发医学仪器。同样以心电信号为例,如心电监测仪实验中,可要求根据在体式及离体式心电信号的特点(图3(a)(b)),结合理论知识,设计电信号检测原理图,用布线软件软件画出其原理图,并制作电路板、布线和焊接电路,在单片机应用开发环境中编写程序并调试。最后制作简单心电监测仪,通过相关的虚拟仪器平台,在示波器上显示被测者心电图。同时配合相关传感器知识,还可制作体温计、气体检测仪等医学仪器。在此基础上,还可设置网络数据平台,进行远程控制。
第二,以微弱生物信号实验数据分析为主的软硬件结合能力。
信息技术的发展对生物医学信号的检测、处理以及数字信号处理几个方面发挥着重要的作用。生物信号一般可以分成电信号和非电信号,如心电、肌电、脑电等属于电信号;其它如体温、血压、呼吸、血流量、脉博、心音等属于非电信号。如从处理的维数来看,可以分成一维信号和二维信号,如体温、血压、呼吸、血流量、脉博、心音等属于一维信号;而脑电图、心电图、肌电图、x光片、超声图片、CT图片、核磁等则属于二维信号。医学仪器实验采集到大量的以上一些宏观的人体生理信号数据,应利用学生的相关生物医学信号处理的知识,根据生物医学信号的特点,对所采集到的生物医学信号进行分析、解释、分类、显示、存贮和传输,其研究目的一是对生物体系结构与功能研究,二是协助对疾病进行诊断和治疗。
本学院的相关教研室教师结合labview、DSP等编程工具的实验教学案例,对于“虚拟仪器技术”及“数字信号处理”的综合做了以下研究及整合。“虚拟仪器技术”及“数字信号处理”是一门应用性较强的技术课程。随着信息化的发展,信息技术不断地渗透到科学研究等各个领域中,发挥着越来越大的作用。科学实验、测试信号的处理、工业生产中自动化生产线的测控等都以信号处理为基础。我校“数字信号处理”实验,以数字信号分析为基础,以数字滤波为手段,以数字信号处理为目的,突出谱分析和滤波的应用,加大与信号与系统、自动控制原理,以及后继的通信原理、计算机图像处理等课程之间的衔接,使其与其他课程实验融合为一个有机的整体。
以虚拟仪器中的相关控件调用为例,解决数字信号处理课程中的基本知识点“快速傅里叶变换(FFT) 数字滤波器”的实验设置,对本文提出的“多模式过程启发型实验教学体系”进行具体阐述。
该知识点通常的实验要求和目的为:①加强对labVIEW相关控件工具的使用及虚拟仪器技术编程能力的提高,加深对FFT基本原理和性质的理解;②学习利用FFT对连续或离散时间信号进行谱分析,了解可能出现问题及其原因,以便在实际应用中能够正确使用FFT。
按照基本的实验要求和目的,和多模式开放性原则,对该知识点的实验设置如下:
第一,验证性实验内容。主要通过调用labVIEW“信号分析模块”总的FFT函数,分析序列和其频谱的特点,设计产生相应的虚拟生理信号及噪声源,利用数字信号处理中各滤波器的特点去除噪声,分析去噪后结果,并利用相关原理解释其中的现象。实验目的是通过形象和具体的内容,加深对理论知识的理解。该层面的实验以直观、具体和形象化为主要特点,避免复杂化。学生不会因为陷入繁杂的具体过程,而影响对理论知识的理解和掌握
第二,综合、设计型实验内容。数字信号处理与所采集到的实验数据具有密切相关的联系。生物医学信号中的特点是微弱、噪声大,所以滤波和灵敏度是生物医学信号采集的关键。另外生物医学信号的随机性强,是随机的且非平稳的。正是因为生物医学信号的这些特点,以傅里叶理论为基础的小波变换方法成为生物医学信号分析的有力工具。利用小波变换能将原始心电信号分解为不同频率的信号,然后对信号进行重建,此方法能很好地消除心电信号中的基线漂移,抑制工频和肌电干扰,同时能获得QT间期的精确值,是本专业学生的重要编程思想。
所以,在实际的推进环节中,涉及一个短期的课程推导实践以及长期的过程启发式环节。其中短期内容包括将短学期等实践类课程,如“医学软件编程实习”和本门课程合并,其课时作为本门课程的实践环节;长期内容则包括:①将毕业设计环节和课程合并,增加实践课时;②将所有的硬件测试类课程和相关软件分析生理信号内容合并。如“C程序设计”,“数据库基础”,“面向对象程序设计”等。此时授课教师不再为单个教师,而是整个课程群的全体教师;③学生毕业严格按照“宽进严出”的理念操作。总结后的某“过程启发式”实验具体操作实例如下:
创设情境,提出问题。可安排在微观动物培养及生物学方法观察后,同时协调进行在体式动物信号及噪声分析,加强感性的定性实验及理性的定量分析实验的融合,提高相关理论知识与动手能力的结合:如细胞离体培养后的各种生物信号指标及各种混入的噪声和分类,在此基础上结合该案例讲解相关滤波器的工作原理和基本设计方法,然后将生理信号提取的设计任务作为设计性作业布置给学生。
分组研讨,设计方案。在布置设计任务后,教师组织学生分组研讨。根据学生自主学习能力的强弱和自身特点合理分组,方便学生间相互协作,共同提高。学生利用电子资料库检索,查阅相关资料,获取丰富的信息资源,通过对各种信息资源的分析研究,提出自己的解决方案。
成果展示,分析归纳。在各小组取得了初步的设计成果后,教师以课堂教学形式组织各小组的成果展示与评价。在课堂上通过虚拟实验室系统和数字投影仪,展示各种解决方案所取得的生理信号滤波效果,分析它们的优缺点,引导学生分析归纳出解决此类问题的思路与方法,并共同探讨最佳设计方案。
五、结语
“加强实验教学和实验环节,抓好综合性和创新性实验,大力培养学生实践能力”是我国高校推进自主创新,落实“高等学校教学质量与教学改革工程”,培养创新人才所需采取的重要措施[4]。本文总的改革目标是“遵循以学生为本,注重以互动式教学为核心的教学观念,构建有利于增强求知欲和创造力的课程教学模式”。本文提出的多模式开放性实验教学体系摈弃短期实验唯一结果论的定性实验,强调以“长时程跟踪的过程启发式”为主的定量累积式综合分析实验,在整个学年中分阶段构建以实验教与学为中心的综合型数字化实验教学环境;鼓励学生自主采用各种软硬件仪器平台,灵活选择信号分析方法,加强对信号分析的能力和对结果的理性认识,发挥实验课的实践性优势。通过施行开放式多结果的过程化实验教学模式,注重实验知识的延伸,完善考核制度等改革措施,最大程度地增强学生的自主性与参与性,积极响应国家“卓越工程师教育培养计划”,培养出具有专业领域特色,能够基本独立完成初级软硬件规模设计和开发工作的创新型、应用型、复合型、外向型的“卓越工程师”型储备人才。
[参考文献]
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[2]黄解军,袁艳斌。大学新生专业思想教育的思路及对策[J].教育探索与实践,2007,8:51-53.
关键词:整合课程;临床医学;基础医学;方案设计
随着近年来我国社会和经济的飞速发展,临床医学各学科的高度分化与高度综合的特征日趋明显,培养医生的整体观是现代医学科学发展的重要特征,也是当前医学教育中亟待解决的课题。传统以学科为中心的医学课程模式注重各自的完整性和系统性,便于教学实施、组织管理和教学资源安排等优点。但学科之间界限过于分明,各学科内容之间存在交叉重复或表述不一;临床技能训练、职业素养和科研能力培养不足;教学方法单一,考评体系不够全面客观。鉴于此,医学教育课程模式改革迫在眉睫。本文在借鉴国内外医学院校课程整合的经验,结合本校实际情况,构建地方院校临床医学专业基础医学整合课程的方案。整合课程是指将原来自成体系的各门课程或教学环节中的教学内容,通过整理与融合,使相关课程形成内容冗余度少,结构精简、整体协调的新型课程环节,以发挥其综合优势[1]。实施整合课程的目的在于强调知识的整体性和培养学生综合运用知识解决问题的能力,有利于适应知识爆炸时代的要求;有利于学生建构完善的知识结构;有利于知识的融会贯通;有利于学生的能力培养;有利于医学教育教学方法的改革;有利于基础医学与临床医学课程的衔接。
1医学整合课程的发展现状
1.1医学课程模式的回顾
1993年,爱丁堡世界卫生医学教育峰会推出以器官系统为中心的综合型课程教学模式[2],使医学生从真正意义上认识和理解一个器官与系统的关系,形成医学整体观。1999年,美国北德克萨斯大学医学院PapaFJ教授和卡格雷大学医学院HarasymPH教授系统论述了医学课程模式[3],将医学课程模式划分为5种:①以带徒培训为基础的课程模式(apprentice-ship-basedcurriculummodel,ABCM);②以学科为基础的课程模式(discipline-basedcurriculummodel,DBCM);③以器官系统为基础的课程模式(organ-system-basedcurriculummodel,OSBCM);④以问题为基础的课程模式(problem-basedcurriculummod-el,PBC或PBL);⑤以临床表现为基础的课程模式(clinicalpresentation-basedcurriculummodel,CPB-CM)。世界高等医学教育经历了3次改革浪潮:①1910年,以弗莱克斯纳(Flexner)报告为导引[4],形成了以学科为基础的医学教育模式;②20世纪中期,随着PBL的提出,医学教育迎来了以PBL和课程整合为创新手段的教育模式[5];③21世纪,随着社会-心理-生物医学模式的普及,医学教育的中心任务是提高医学生的核心岗位胜任力,提倡以岗位胜任力为基础的课程,重视培养学生的新型职业素养,推动了以岗位胜任力为核心的全面医学人格塑造教育模式的发展[6]。
1.2我国医学整合课程的发展现状
20世纪中叶开始,国内许多医学院校借鉴国外医学院校课程整合的成功经验,从不同角度采取多种形式对临床医学专业课程整合进行了探索和实践,并取得了一定的经验和成绩。2008年9月,教育部、卫生部的《本科医学教育标准-临床医学专业(试行)》,明确要求医学院校应积极开展纵向或(和)横向综合的课程改革,将课程教学内容进行合理整合。2009年2月,教育部、卫生部《关于加强医学教育工作,提高医学教育质量的若干意见》文件中提出,医学院校要构建人文社会科学知识、自然科学知识与医学知识相结合,基础医学与临床医学相结合的知识、能力、素质协调发展的新型课程体系。2009年11月,医学发展高峰论坛以“医学整合”为主题,《北京共识》,指出医学整合式实现全民健康宏伟目标的重要方略。2011年,全国医学教育改革工作会议明确指出“改革教学内容与课程体系,推进医学基础与临床课程的整合”。2015年10月,由人民卫生出版社、国家医学考试中心、西安交通大学医学部主办的“中国医学整合课程联盟成立大会”暨“首届中国医学整合课程论坛”在西安举行,国家卫计委首套“器官-系统”整合规划教材正式。“整合”成为新形势、新挑战下的医学发展和医学教育改革的风向标。目前,国内医学院校临床医学专业课程整合的模式主要分两类[7]:以器官系统或疾病模式和以问题为基础模式。器官系统或疾病模式又分为:①水平综合,相互平行的学科打破学科界限,分别局限在基础医学学科或临床医学学科;②垂直综合,基础医学学科与临床医学学科的综合渗透。以问题为基础的整合模式,是以问题为基本元素,将教学内容有机联系起来,以小组讨论为基本教学形式。学生主动参与学习过程,通过解决问题获取连贯的医学基础知识和临床知识,培养自学能力。如浙江大学医学院的《基础医学总论》与《基础医学各论1-4》整合模块[8];华中科技大学同济医学院“以能力为主线的基础医学教学模式的研究与实践”,实现了教学体系和教学内容上的真正融合[9];汕头大学医学院的模块课程教学[10];上海交通大学医学院的横向基础医学整合课程、以临床问题为引导的基础医学教程、器官系统整合基础医学课程,促进了基础课程教学结合临床工作实际[11];北京大学医学部以器官系统为中心,构建基础医学新型课程体系,形成了以学科为中心向器官系统为中心的课程体系转化[12]。绍兴文理学院为地方性院校,学生起点较低,师资等各种教学资源均有限,如何进行临床医学专业课程模式的改革是一个极其严肃的课题。遵循“一体现、两符合、一致性原则”,参考国内外医学教育模式改革的大方向以及《临床医学专业本科医学教育标准(试行)》”的原则要求。体现以学生为中心、以自主学习为导向的现代教育理念,符合综合素质培养的基本要求,符合国家对临床医学专业提出的“早临床、多临床和反复临床”的倡议,与国家临床执业医师资格考试一致。经过广泛调研、论证和顶层设计,“小步慢跑、分步实施”,构建临床医学专业基础医学整合课程方案,在临床医学专业2017级卓越医师养成班初步实施,皆在探索适合地方院校临床医学专业基础医学课程整合方案,开拓出具有地方院校特色的医学教育改革模式。
2我校临床医学专业基础医学整合课程的构建
2.1构建方法
学校成立临床医学专业基础医学整合课程领导小组和专家组,在深入调研国内外课程整合成功经验的基础上,以教学研究项目为导向全面开展以器官系统为中心课程整合的顶层设计。专家组查阅资料、调研学习、专家咨询、反复论证,确定整合课程方案,征求校外医学教育专家建议。经过学院教学工作委员会论证,党政联席会通过后逐步实施,并通过持续的教学改革促进以器官系统为中心整合课程模式的不断优化。
2.2基础医学课程整合的指导思想
即“以器官系统为中心”,“从宏观到微观,从形态到功能,从正常到异常,从疾病到药物治疗”为指导思想,注重知识的系统性,按照人体器官系统逐一学习基础医学知识,有利于学生对知识的学习和掌握,使医学生对基础医学知识的学习更加符合学习的规律。按照人体器官系统教学,“从宏观到微观”可以帮助学生记忆;“从形态到功能”可以帮助学生对功能的理解;“从正常到异常”可以加强比较,增加对疾病的认识;“从疾病到药物治疗”有利于学生对药理知识的掌握,为实施以问题为基础(PBL)创造良好的条件,可为后续学习临床医学课程打下更系统和坚实的基础。
2.3基础医学课程整合方案思路基础医学课程
包括医学细胞生物学、系统解剖学、组织学与胚胎学、生理学、生物化学、分子生物学、病理学、病理生理学、医学微生物学、人体寄生虫学、医学免疫学、医学遗传学、药理学、局部解剖学等,它们是临床医学专业学生的专业基础课程。传统的教学模式下,医学细胞生物学、生物化学、分子生物学、医学微生物学、人体寄生虫学、医学免疫学、医学遗传学等课程的教学是按各自的规律进行授课。系统解剖学、组织学与胚胎学、生理学、病理学、病理生理学和药理学是各自按人体器官系统分别进行教学。即同一个系统的知识在不同的课程中进行教学。例如在系统解剖学中学习人体器官系统的宏观结构,在组织学与胚胎学中学习器官系统的组织微观结构和器官系统的发生,在生理学中学习器官系统的生理功能,在病理学中学习器官系统的组织病理变化,在病理生理学中学习疾病状态下器官系统的功能改变,在药理学中学习治疗各器官系统疾病的药物作用、疗效和不良反应。按照传统的教学模式,同一个器官系统的知识有时需要间隔半年至两年在不同的课程中学习。传统的、以学科课程为单位的教学模式还存在一些缺陷,系统解剖学、组织学与胚胎学和病理学以大量的记忆学习为主;生理学、病理生理学和药理学主要以理解学习为主。限于授课任务和授课时间的关系,难以清楚地介绍同一个系统的宏观与微观、形态与功能、正常与异常的关系,因此,给学生对基础医学知识的学习(包括理解和记忆)带来一定困难。鉴于此,有必要对基础医学课程的教学内容和方式进行综合改革。整合课程方案是从整体上改革基础医学教学课程体系,将基础医学课程中按人体器官系统教学的课程,包括系统解剖学、组织学与胚胎学、生理学、病理学、病理生理学和药理学等课程进行整合,目的是使学生对基础医学课程的学习更符合学习的规律,同时提高教学效率。将以往以学科为中心的课程体系,构建为以器官系统为中心,以结构-功能-环境-临床为主线的课程新体系,对原有的基础医学课程进行选择、优化和重组。把基础医学14门课程进行分解整合为生命基础模块、环境与健康模块、基础医学综合实验模块(见图1)。强调人体整体观,以器官系统为中心,体现从宏观到微观、从形态到功能、正常与异常、环境与健康、基础与临床的相互联系,帮助学生建立起医学的整体认知观念.①细胞分子生物学。整合传统的医学细胞生物学、生物化学与分子生物学,强化医学生的生物学基础,围绕“人体由分子组成细胞”,强调细胞是人体结构和功能的基本单位。教学内容注重统一知识点的前后呼应、层层推进和理解不同角度,减少不必要和不恰当的重复,尽可能统一或说明不同学科对统一现象使用的术语,减少学生混淆,强调跨学科知识的融会贯通和各种知识点的适当平衡,突出人体正常结构和功能以及疾病的分子和细胞基础。②基础医学导论。依据“从形态到功能、从微观到宏观、从正常到异常、从疾病到药物治疗”的认知规律,整合传统的系统解剖学、组织学、生理学、病理学、病理生理学、药理学等多个学科的核心内容、总论和概述,是一门多学科知识交叉融合的整合课程。③器官与系统。将基础医学课程中按人体器官系统教学的课程,整合系统解剖学、组织学与胚胎学、生理学、病理学、病理生理学和药理学等课程,形成运动系统、心血管系统、血液系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统、生殖系统、神经系统与感觉器官、内分泌系统,实施了基础医学课程的整合。④感染与免疫。整合传统的医学微生物学、人体寄生虫学、医学免疫学,以及涉及免疫系统的解剖学、组织学,传染病相关的病理学与抗感染有关的药理学内容进行了有机整合。以病原生物入侵与宿主免疫防御为主线,使学生对两者的相互作用有较全面、系统、整体的认识。⑤医学遗传与胚胎发育。整合传统的医学遗传学与胚胎学[13],打破了医学遗传学和胚胎学之间的学科界限,强调遗传物质的传递、分子遗传病和胚胎发育中的作用,使遗传学在医学中的作用凸显。力图从群体、个体、细胞和分子水平阐述人类遗传病发生及发展的规律,为遗传病的诊断、治疗和预防提供理论依据。⑥医学机能学实验是以人体功能观察、动物实验、虚拟实验为教学手段,探索人体功能的活动规律及其在疾病状态或药物干预下的变化规律,并阐述其发生机制的综合性医学实验课程。该课程有机融合了传统的生理学、病理生理学和药理学的相关理论和实验研究手段,引导学生学习机能学的实验方法和验证理论课所学的知识。⑦临床导向基础综合实验。根据我校临床医学专业的培养目标,围绕临床常见问题进行全方位相关信息的整合,不受固有学科限制,包括医学知识、医学能力、医学素质和医学心理。该课程使学生熟悉实验流程、学会实验设计,训练学生独立思考、互相协作、合理分析、清晰表达等素质,传递临床思维习惯及临床人文特点;培养学生的观察能力、表达能力、分析总结能力、沟通能力、知识应用能力,严谨性、团队合作、创新精神。
2.4改革教学方法
开展CBL/PBL学习整合课程的特点是多学科交叉、学生自主学习、早期接触临床的融入。为促进学生所学融合知识,提高知识的应用能力,开展以案例为基础(CBL)、以问题为基础(PBL)等教学,将CBL/PBL案例贯穿各整合课程学习中,促进基础与临床学科的纵向或横向联系,注重批判性思维和终身学习能力的培养,关注沟通与协作意识的养成,有利于培养学生的创新思维、团结协作的能力以及主动学习、终身学习的能力。
2.5创新评价模式
实施形成性评价与终结性评价相结合。各模块学习效果评价涵盖基础知识及理论评价、基本技能评价、PBL/CBL评分、学生互评等;学生整体能力评价;学生基本知识评价通过两次基础医学综合测试形成所有评价结果,及时收集学生对教学的各种意见或建议,配合整合课程对学生创新精神和能力培养的总体目标。
3实施以器官系统为中心整合课程的保障措施
3.1更新教育理念是实施以器官系统为中心整合课程的前提
学校采取“请进来、送出去、自充电”,培养一批教育理念先进的教学骨干。邀请国内外医学院校的医学教育专家来校开展医学教育学术交流。派出骨干教师赴国内外学习或参加学术会议,使教师了解国内外医学教育改革的发展趋势,提高对以器官系统为中心课程整合改革的感性认识。学校、学院教师发展中心要定期开展教师培训,通过亲身体验,提高以器官系统为中心课程整合的实践能力。
3.2持续的教育教学改革是以器官系统为中心整合课程的根本
学校以器官系统为中心的课程整合作为建立以学生为中心的医学教育人才培养模式的核心内容之一。学校成立课程整合领导小组和专家组,在深入研究国内外课程整合成功经验的基础上,以教学研究项目为导向全面开展以器官系统为中心课程整合的教学研究,探究以器官系统为中心的课程整合方案,经过学院教学工作委员会论证后逐步实施,并通过持续的教学改革促进以器官系统为中心整合课程模式的不断优化。
3.3以器官系统为中心的教学团队是整合课程的基石
学校依据各器官系统所涉及的教学内容,建立由基础医学、临床医学教师组成的多学科交叉教学团队,明确教学团队负责人的职责,各学科教师合作实施器官系统教学。在教学过程中,课程整合教学团队实行集体备课和预讲制度。通过集体备课,学科内和学科间的教师能够充分剔除重叠的内容,进行讲授内容的分工合作,真正做到从不同的角度进行合作教学,保障各器官系统知识结构的整体性、系统性,提高教学效率。在预讲过程中,可以帮助教师找到整合的最佳结合点,加强各学科教师教学内容的有机衔接,不断完善教学内容,提高教学效果。
1案例引导教学法
《医学微生物学》的传统教学模式,通常是先讲授微生物的基本生物学形状,再讲其致病性、免疫性及防治原则。
这种系统、规律的教学方式便于学生对于各种理论知识点的横向比较记忆,但相对枯燥平淡,不能够很好地激发学生学习的兴趣和动力。因此,可以利用医学微生物学与临床结合紧密的特点,用一个临床案例引出教学内容。临床案例的选择很重要,既要贴近临床,接近实际,又要体现出基本知识点。首先,通过给出一个合适的临床案例,提出问题,让学生带着问题去学习,激发学生的兴趣,提高学生对教学内容的关注度;然后由老师对微生物的基本原理和知识进行系统讲解;接下来,回到开始的临床案例上,组织学生分组讨论,让学生对病例提出诊断诊治办法,最后由老师对学生们的意见进行归纳总结,去伪存真,查漏补缺,提出本节课的教学重点和要求。例如在乙型肝炎(简称乙肝)病毒的教学中,可以先给出一个人的“乙肝两对半”的检查报告单,提出问题:该受检对象是一名健康人还是病毒携带者亦或是感染者?让学生带着这个问题进行接下来的学习;通过老师对乙肝病毒基本知识点如形态结构、致病性等的讲解,让学生利用所学知识对开始的病例展开讨论;最后由老师总结,强调几个重要知识点如乙肝病毒的形态结构、乙肝的诊断与防治等的掌握[3]。这样的课堂组织可以让学生对所学知识活学活用,并能从中找到学以致用的成就感。
2文献阅读研讨课
医学微生物学的主要研究对象是与医学有关的致病微生物,它与人类的健康息息相关。随着生命科学技术的飞速发展,不断有新的病原微生物被鉴定,也有过去已被基本控制的致病微生物又重新流行,构成严重的公共健康问题。而相对于科学技术的发展日新月异、知识更新的瞬息万变,课本上的知识是相对固定的,课本更新换代的速度远远赶不上知识发展的速度[4]。因此,想要了解一门学科的前沿进展,阅读文献是很有必要的。因此,在对临床八年制学生的医学微生物学授课中开设了文献阅读研讨课,并将其安排在了理论课的最后两次课,此时学生已经对微生物学知识有了一定的掌握和了解,有了阅读相关文献的基础。课程的开展包括以下几个方面:首先是准备工作。在课程开始之前,笔者会拟定一个专题,例如:禽流感病毒的感染与流行,然后列出几个相关问题,如(1)禽流感为什么会导致人类感染?(2)什么情况下可能导致禽流感大的流行?(3)目前针对禽流感有哪些有效的防治措施?(4)针对禽流感引起的民众的恐慌,作为一个医学生,你可以做哪些力所能及的工作?然后,给出经典的综述的相关中英文文献1~2篇,让学生课下针对专题和给出的题目,阅读文献查找资料。接下来,就是课上讨论部分。针对八年制学生人数少的优势,进行分组讨论。将20位同学分为A、B、C、D4个大组,每个大组的5位学生分别对应1~5的编号,即A1、A2、A3、A4、A5等,每组分别就一个问题进行讨论,5~8min后,每组选派一个代表就自己讨论的问题进行总结陈述;然后,A、B、C、D4组中每组编号相同的同学重新组合成新的一组,即A1、B1、C1、D1为一组,以此类推,共5组。5组同学就4个问题进行交叉讨论5~8min。最后,老师对整个文献讨论进行归纳总结。文献阅读研讨课的开设,拓展了学生的知识面,培养了他们的自学能力和创新能力;交叉讨论的分组方式,激发学生的学习兴趣和热情,让学生参与得更彻底,对文献了解得更全面[5]。
3学生自主授课法
传统的教学模式通常是老师“教”、学生“学”,学生学习知识相对来说是一种被动接受的过程。笔者通过挑选合适的教学章节,在临床八年制班级中推行角色互换,让学生由过去单纯“听”到主动“讲”。这一转变迎合了青少年们挑战自我、展示自我的心理特点,在激发学生学习的同时,活跃了课堂气氛,锻炼了他们的语言表达能力、培养了他们的自信心。学生自主授课的开展,第一要素就是要选择合适的教学内容。人类免疫缺陷病毒(humanimmunodeficiencyvirus,HIV)社会关注度高,易激发学生的兴趣点和学习动力,因此本研究将逆转录病毒中的HIV这一节作为学生自主讲课的内容。为了防止内容上的重复和单一,笔者将20位同学分成4个组,给出4个专题,例如(1)HIV的流行现状及发展趋势;(2)HIV的致病性及临床表现;(3)HIV传播途径及防治原则;(4)HIV的研究现状及有无有效治疗方法。每组针对一个专题进行备课,准备15min左右的PPT。课上,每组随机抽取一位同学上台讲授。每位同学讲完,老师从教学内容、PPT制作形式、语言组织能力等方面作简要点评,同时学生也可以对讲课同学的表现提出自己的意见和看法。最后,老师对4个专题的内容进行抽提归纳,方便学生对教学内容的整体把握。同时,由于时间限制,不可能每位同学都上台授课,为了让所有同学都有参与感,笔者要求同学讲自己制作的PPT内容打印为纸质版上交,设立评分标准,由老师批改打分,按10%的比率计入最后成绩[6-7]。实践表明,这种学生自主讲课的教学模式,调动了学生学习的积极性和主动性,锻炼了他们自主学习的能力,提高了他们的综合素质,同时也可以让老师及时发现教学中的问题并加以改正。
4第二课堂活动
对于医学微生物学这种临床基础性学科,实验课的开设是必不可少的。通过实验课的设立,有利于帮助学生验证和巩固医学微生物学的基本理论知识,掌握微生物学基本操作技术,锻炼其动手能力。但由于课时的限制,实验课的内容多是一些单纯性验证学科基本理论的简单实验,不能很好地激发学生独立思考、分析和解决问题的能力,也很难培养学生的创新意识。另外,本校在对临床八年制学生的培养中,有一定的科研任务要求。因此,笔者在对临床八年制学生的医学微生物学教学中,针对一些学有余力的同学,开设了第二课堂的活动。所谓第二课堂,就是在课余时间开展的老师对学生的科研辅导活动[8]。在老师和学生之间实行“双向选择”,在老师选择学生的同时,学生可以根据自己感兴趣的科研方向选择指导老师。一般1位老师带教1~2名学生。在第二课堂活动的实施中,笔者首先会对所有参与学生进行集中培训,内容包括实验室规则及仪器的安全使用、分子克隆实验技术的基本操作等。然后由带教老师对所带学生进行一对一的具体辅导。老师会给出3~5篇相关研究领域的综述类文献,学生阅读后与老师展开讨论,提出自己的看法与理解,在老师的引导和帮助下,由学生提出科研问题并完成实验方案设计,在这一阶段中,通过文献的阅读及实验设计,有助于学生科研思维和创新能力的培养;在论证方案的可行性之后,接下来就是实验操作阶段,在老师的指导下,学生利用课余时间开展实验,期间老师可一周组织一次实验进展的汇报讨论,及时解决学生实验中遇到的各种问题;最后,以学生汇报答辩的形式对第二课堂活动进行总结。对于实验进展顺利,实验结果理想的学生,老师应鼓励其撰写研究论文并发表,并给予一定奖励[9]。第二课堂活动的开展,提高了医学微生物学的教学质量,充实了实验教学内容,给学生打开了一扇了解科研、接触科研的窗口,培养学生探究知识、独立思考的能力。综上所述,针对医学微生物学传统教学中存在的一些弊端和不足,笔者在对本校临床八年制学生的教学过程中尝试了一系列的改革和创新。案例引导教学和学生自主授课,激发了学生们的学习热情,考验了老师的课堂组织能力,同时也给了学生展示自我的机会,提高了学生的综合素质,文献阅读研讨课和第二课堂活动的开设,给热爱科研的学生创建了一个平台,培养了他们独立思考和动手能力。尽管新的教学方法在老师和学生们中普遍得到好评,但仍有改进的空间,需要在今后的教学工作中,不断地探索和实践,为推动医学微生物学教学质量的提高不懈地努力。
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