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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:保持式双语教学;医学细胞;生物学
受传统教学模式的影响,双语教学效果不佳。保持式英语双语教W是指在学生刚入学时,完全使用母语教学,经过一段学习之后,逐渐过渡到部分学科使用外语的教学模式中。保持式双语教学教学效果显著,但受到诸多因素的影响,在实际教学中也存在一些问题。保持式双语教学的研究对提升医学细胞生物学教学水平具有积极的意义。
一、医学细胞生物学双语教学面临的困境
1.双语教学师资力量不足
对于双语教学,双语教师是教学上的实施者,教学师资力量不足,将会严重地制约教学活动的实施。目前,我国部分医学院开展双语教学之前,虽对英语教师进行了短期的英语培训,但由于时间短,在实际教学中英语教师还是很难找到合适的教学方式。有些英语教师,虽然英语基础比较扎实,但英语表达能力不足,在实际双语教学中课堂气氛枯燥。此外,有的英语教师具有留学经验,口语水平高,且这些教师在积极地从事双语教学的研究,但是这些教师的数量少之又少,总体上看双语教学师资力量不足。
2.课程安排不科学
课程安排不合理是制约双语教学在细胞生物学教学中应用效果不明显的另外一个原因。医学细胞生物学是一门从分子和细胞两个方面入手教学的学科,在实际教学中,书本中的知识与生物化学等诸多学科有交叉,难度比较大。很多医学院没有开设生物化学等学科,使学生缺乏生物化学的基础,在进行双语教学时,很多专业词汇变得更加生涩与抽象。
二、保持式双语教学在医学细胞生物学教学中的应用
1.提升双语教学师资力量
在医学院开展双语教学,促进保持式教学模式的开展,首先需要提升双语教学师资力量。目前,大部分医学院双语教学教师主要分为两类,一是年轻且缺乏经验,该类别的教师所占比例较高;二是具有丰富留学经验的老教师,但该类教师数量较少。提升双语教学师资力量,需要根据医学院中教师的教学水平现状制订有针对性的计划。对于缺乏双语教学经验的青年教师,为提升其英语教学水平,需要对其进行培训,成立专业的课程教师英语强化班,跟随专业课教师多练习口语,提升英语听力能力,并在教师培训环节,着重强化教师的语言应用能力。同时,高校需要为英语教师提供出国进修与培训的机会。对于留学经验丰富的老教师,建议以这些学术成果多的老教师为核心,成立科研小组,以老带青进行学习。有条件的医学院,还需引进双语教学人才,充实教师队伍,优化双语教学效果。
2.科学安排教材,注意学科之间的交叉
由于医学细胞生物学教学内容与生物化学等学科之间联系密切,为了提升保持式双语教学效果,在进行课程设置环节时,需要注意学科之间的交叉。保持式双语教学应用到医学细胞生物学教学,在遇到与其他学科相关的知识时,需要教师对该方面的知识进行重点解释,解开学生的疑惑,避免在后期的学习中学生感到吃力。教学课程安排上,注意学科之间的交叉点,以循序渐进的方式科学安排不同学科课,提升学生学习效果。同时在实际教学中,选择适合本院学生接受的中英文对照课件,通过医学实例、图片以及录像进行教学介绍,让学生迅速掌握该门学科的基础知识。
3.营造保持式双语教学环境
促进保持式双语教学在医学细胞生物学教学中的应用,在提升师资力量的基础上,还需要营造保持式的双语教学环境。首先,学校应该提倡和鼓励开展双语教学,成立双语教学管理部门,并且制订相应的政策,对教师进行鼓励。选拔相对英语水平比较好的学生,成立专门的双语试验班,引导学生参与到双语教学竞争中来。为丰富双语教学模式,采用多元化的多媒体教学,展示英文版本的医学教学视频,将抽象的教学变得直观生动。此外,在很多学校中,采用PBL(Problem-Based Learning)式教学方法进行辅的教学,以问题为引导,鼓励学生在双语英语教学环境中进行问题讨论,总结出教学问题,并且进行有针对性的教学。
三、结论
综上所述,医学细胞生物学学科教学是研究细胞基本生命活动规律的科学,是科学教学中的重点课程。开展医学细胞生物学的双语教学,能够将最新的教学信息传递给学生。本文对双语教学中存在的问题进行分析,并提出相关建议,促进保持式双语教学模式的开展。
参考文献:
[1]朱娟娟,赵斌.保持式双语教学在医学细胞生物学教学中的困境与对策[J].安徽医药,2009,13(12):1600-1601.
[2]梅庆步.双语教学在《医学细胞生物学》实验中的应用[J].中国当代医药,2012,19(15):122-123.
关键词:保持式双语教学;医学细胞;生物学教学;运用
我国教学模式受到传统教学模式的影响,使得双语教学效果不佳。保持式英语双语教学是指在学生刚入学时,完全使用母语教学,经过一段时间的学习之后,逐渐过渡到部分学科使用外语教学的模式中。保持式双语教学效果显著,但是受诸多因素的影响,其在实际教学中存在一些问题。对于保持式的双语教学研究,在提升“医学细胞生物学”教学水平方面具有积极的意义。
一、“医学细胞生物学”双语教学面临的困境
1.双语教学师资力量不足
对于双语教学,教学师资力量不足,将会严重制约教学活动的实施。目前,我国部分医学院开展双语教学之前,英语教师都进行短期的英语培训,在这样的情况下,英语教师很难在实际教学中找到合适的教学方式,教学缺乏经验。有些英语教师虽然英语基础比较扎实,但是英语表达能力不足,实际双语教学中课堂气氛枯燥。此外,还有很多英语教师有留学经验,口语水平高,且积极从事双语教学的研究,但这样的教师数量少之又少,总体来说双语教学师资力量不足。
2.课程安排不科学
课程安排不合理是影响双语教学在细胞生物学教学中应用效果的另一个原因,由于“医学细胞生物学”是一门从分子和细胞两个方面入手教学的学科,在实际教学中,书本中的知识与生物化学等诸多学科有交叉,难度比较大。很多医学院在没有开设生物化学等学科的基础上,导致学生缺乏生物化学的基础,在双语教学中,很多专业词汇变得生涩、抽象。
二、保持式双语教学在“医学细胞生物学”教学中的应用
1.提升双语教学师资力量
在医学院中开展双语教学,要促进保持式教学模式的开展,就要提升双语教学的师资力量。目前,大部分医学院中双语教学的教师主要分为两个类别,一是年轻且缺乏经验的专业教师,该类别的教师数量比较多;二是具有丰富留学经验的老教师,但是该类型的教师数量比较少。提升双语教学师资力量,需要根据医学院中教师的教学水平现状有针对性地制订计划。τ谒语教学经验比较浅的青年教师,为了提升其英语教学水平,需要对这一部分教师进行培训,成立专业的课程教师英语强化班,让专业课教师多练习口语,提升英语听力能力,并在教师培训环节中,着重强化教师的语言应用能力。同时,高校需要为英语教师提供出国进修与培训的机会,对于留学经验丰富的教师,建议以其为核心,成立教师科研小组,让先进教师带动经验少的教师学习,树立教师榜样。有条件的医学院,需要引进双语教学人才,充实教师队伍,优化双语教学效果。
2.科学安排教材,注意学科之间的交叉
由于“医学细胞生物学”教学内容与生物化学等学科之间联系密切,为了提升保持式双语教学效果,在进行课程设置环节中,需要注意学科之间的交叉。将保持式双语教学应用到“医学细胞生物学”教学中,遇到与其他学科相关的知识,需要教师对该方面的知识进行重点解释,避免学生后期学习吃力。教学课程安排上,应注意学科之间的交叉点,科学安排不同学科课时,以循序渐进的方式,提升学生的学习效果。在实际教学中,应选择适合本院学生接受的中英文对照课件,通过医学实例、图片及录像进行教学介绍,让学生迅速掌握该门学科的基础知识。
3.营造保持式双语教学环境
促进保持式双语教学在“医学细胞生物学”教学中的应用,在提升师资力量的基础上,还需要营造保持式的双语教学环境。首先,学校应该提倡和鼓励开展双语教学,成立双语教学管理部门,并且制订相应的政策,对教师进行鼓励。其次,选拔英语水平较好的学生,成立专门的双语试验班,引导学生参与到双语教学竞争中来。为了丰富双语教学模式,采用多元化的多媒体教学,展示英文版本的医学教学视频,将抽象的教学变得生动。此外,在很多学校中,采用PBL式教学方法进行辅的教学,以问题为引导,鼓励学生在双语教学环境中进行问题讨论,总结出教学问题,并且进行有针对性的教学。
三、结论
综上所述,关于“医学细胞生物学”教学,是研究细胞基本生命活动规律的科学,是科学教学中的重点课程。开展“医学细胞生物学”的双语教学,能够将最新的教学信息传递给学生。本文对双语教学中存在的问题进行分析,并提出相关建议,以促进保持式双语教学模式开展。
(通信作者:罗h佶)
参考文献:
关键词:TBL;教学模式;细胞生物学;实验
中图分类号:G642.4 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)11-0257-03
细胞生物学不仅是生命科学的重要基础学科之一,也是现代医药学、生物技术领域、畜牧业、水产养殖等行业的重要基石。同时,它还是一门实验性较强的学科,通过实验可以让学生将理论知识融会贯通。一直以来,细胞生物学实验“以教师为中心,以验证为中心”的旧教学方式大大地阻止了学生实验的积极性和创新性。要怎样改变细胞生物学的实验教学来培养学生主动学习知识、独立思考问题,以及运用实验手段来探索生命的本质和现象,目前是细胞生物学实验教学改革需要思考的问题。以团队为基础的学习(team-based learning,TBL)是上世纪70年代的美国Oklahoma大学Larry K Michaelssen教授创立的。与传统的以授课为基础的学习(lecture-based learning,LBL)教学模式有着很大的不同。TBL不再是以教师讲授为中心,而是以学生自主学习为中心,以学生团队式合作学习为主,注重培养学生人际交往能力,培养主动发现问题并解决问题的能力,是一种有效促进学习的新型教学模式。目前,TBL教学模式已在我国中山大学、三峡大学等高校广泛应用,特别是在临床、解剖等医学基础课程和信息素质教育课程的教学中已得到普遍认可。虽然在我国已有很多院校在不同程度上开展了TBL教学法的探索和研究并得到不同程度的好评,但没有得到推广和应用。针对细胞生物学实验课程的性质,将TBL教学法应用到细胞生物学实验课程中,拟为TBL教学模式在《细胞生物学实验》课程中的推广进行一些探讨,提供一些思路。
一、TBL教学模式设计与实践
细胞生物学实验课程教学以理论课程为基础。理论与实践相结合,加深对所学知识的理解,对实验仪器要求较高,因此开设此课程的宗旨是使学生掌握细胞生物学实验设备的操作方法。使学生更加牢固地掌握基础知识,更重要的是培养学生动手和科研能力。
1.团队组建。将我院2011级生物科学本科班60名学生分为15组,其中每组为4人。分组时对组内成员进行调配,以达到组与组之间的均衡,再由成员分推选出一名组长,小组必须合理组织,合理管理,组员需要有责任意识。分组时要遵循的原则是既要使小组内的各种资源均衡,还要保持小组内成员稳定不变,减少影响小组内部凝聚力的因素。
2.教学准备。根据《细胞生物学实验》教学大纲要求,教师将需要了解与掌握的内容提纲预先告知学生,在TBL教学之前让学生对将要开展的实验进行预习。运用TBL教学法,学生根据老师拟定的教学提纲,实验室具备的实验器材,结合课程内容,进行实验前的自我研读和仪器、材料准备。充分体现以学生为主体,提高学生主动性的要求。
3.教学实施。(1)个人测试。在课堂开始的前十分钟,给每位学生发放一份复选题,题目覆盖此次实验课的实验目的、实验原理、操作步骤及其注意事项,要求学生运用之前所学到的知识来完成。之后参照分组,各组共同回答同样的复选题测验,并交出共识建立之后的答案,最后老师来分析、总结。个人测试有助于教师了解学生学习知识的情况,有利于教师调整和安排教学进程。(2)组间交流。接着进行组间交流发言,其中某一小组选举一名代表,上讲台把本组觉得重要内容、必须重视的注意事项向其他组的同学汇报,其他组的同学与该组交换意见,共同寻求保证实验成功的可行性方法。教师在一旁听证,记录各小组在讨论中存在的问题、小组的发言次数及发言的质量。在此过程中,教师应鼓励不爱发言的学生发言,参与到讨论中,必要时对不发言的学生进行有针对性的提问。(3)实验进行。实验进行过程中教师要注意培养学生的创新精神和能力。及时指导学生对实验进行阶段性总结。教师总体掌控任务的执行,注意随时为学生调整实验任务,让学生就实验内容进行深入的思考,发现实验探索生命本质成功的关键。实验结束后,要求学生及时记录实验结果,最后各组选派一名代表展示实验结果,对实验结果进行分析,优秀学生带动差生,综合提高班级水平。评估提高实验结束后收集实验结果,要求学生对实验结果进行分析、讨论,最后撰写实验报告。
二、TBL教学调查研究
研究采用问卷调查。课程结束后对全班学生进行调查。教师参考相关研究后设计调查问卷。调查问卷包括:实验前是否进行课前预习;是否有利于提高文献检索能力;是否有利于提高人际交往能力;是否有利于提高学习主动性;是否有利于提高实验动手能力;是否有利于增强团队协作意识;今后是否继续使用TBL教学模式等问题。
三、结果
60份调查问卷全部收回,收回率100%,其结果见表1。调查结果98.4%的学生认同TBL教学法能调动学生学习积极性,98.4%的学生认为能提高文献检索能力,95.1%的学生认为能提高人际交往能力,96.8%的学生认为能促进课前预习,96.7%的学生认为能提高动手能力,96.7%的学生认为能增强团队协作意识,96.7%的学生认为能使他们建立自主学习的观念,96.8%的学生认为TBL教学法能使课堂教学气氛活跃,95.1%的学生认为能更好地使他们理解课堂内容,91.7%的学生认为TBL教学法能及时解决学习问题,95.0%的学生认为能提高学生运用所学知识的能力,98.4%的学生认为今后应继续使用TBL教学模式。
四、讨论
细胞生物学实验传统的教学主要以教师讲解理论知识,学生验证为主。学生被动地学习知识技能,不能激发学生的积极主动性。而采用TBL教学模式在教学中的优点与不足具体讨论如下:
1.使实验课教学能在更高层次提高学生的动手能力。调查结果表明有96.7%的同学对提高学生的动手能力表示认同。与传统教学模式相比较,TBL教学模式更注重学生的主体性,教师精心设计一系列必要的知识内容,促使学生课前预习实验内容、操作步骤、注意事项,查阅相关文献资料解答疑惑,使其理论知识得到不断巩固与加强。学生用更多的时间去验证实验,可以发现自己在实验中的不足,激发学生去改正并且提高实验操作能力。
2.向后进生提供帮助与支持。TBL教学模式以团队为单位,小组成员无论是理论还是实验操作技能存在不足的,都会在个人测试,团队交流、讨论中显现出来,发现有知识点或是实验操作有不足之处的,老师或者其他懂的同学可以及时指导。所以,TBL教学模式能给后进生提供支持和帮助,能获得较大容量的学习知识。
3.培养学生的团队协作和人际交往能力。调查结果表明有96.7%同学对能提高团队协作认同,有95.1%的同学对能提高人际交往能力认同。在TBL教学中,教学任务的完成主要是通过团队协作来完成,这有利于提高学生团队合作的精神。在整个过程中,小组的每个成员都需要参与到问题的分析和解决中去,并通过相互的沟通来达成共识[5]。TBL教学模式中,小组内成员合作学习,取长补短,共同完成组内任务,这一过程培养了学生团队协作意识[7]。
4.树立并保持教师的工作热情。采用TBL教学法对细胞生物学实验课进行教学,教师不仅要把需要讲解的知识点全部熟悉,还要理解相关的其他学科知识,花更多的时间去准备测试题和相关资料。对教师来讲,教师是引导者和组织者,通过与学生共同参与讨论,教师也从中获益,实现教学相长式的终身学习,从而提高了教学效率[6],树立并保持了教师的工作热情。
5.真正让学生主动学习。调查结果表明有98.4%的同学对TBL能调动学生学习的主动性认同。在TBL教学过程中,学生以讨论式学习和互教式的拓展性学习,真正做到以学生为中心。例如学生从实验课开始之前就需要自己根据教师给出的学习任务,自我研读掌握知识。实验过程中亲自动手实验,不明白的地方由学生向老师提问。老师在回答之前,先请其他学生来回答,这样可以增加互动。
6.节省课时,提高课堂效率。TBL教学采用课前给学生下达学习任务,学生以团队合作方式进行自我研读,这一环节大大缩短了教师课堂上的讲授时间,留有更多时间让学生测验、团队合作学习、团队讨论,提高了课堂效率。
7.TBL教学法在细胞生物学实验教学具体实施过程中的不足及展望。TBL教学对教学设备、教学场所、教师个人素质等提出了更高要求,首先,要求教师对本专业知识融会贯通,教师个人素养高,教学技能出色,并要具备良好的组织管理能力以及控制实验进行的能力。其次,教师对学生的学习兴趣、学习态度、能力和责任感等很难在短期内较为全面和准确的把握。当发现一些小组成员搭配得不恰当时。已经来不及重新分组,这就会造成组间成绩有一定差异[5]。另外,TBL教学法的特点是以小组讨论形式开展教学,1位教师组织TBL教学,心有余而力不足,不能有效地参与到每一个小组的讨论和实验指导中去,这样也会影响到TBL教学的效果。虽然TBL教学在《细胞生物学实验》中推广还存在一些问题,还有待今后不断地探索和完善。但TBL教学模式教学有利于提高学生的学习积极性、主动性以及动手能力和科学研究能力,能有效促进学生培养团队协作精神,同时更新了教师的教学理念,促进了师生之间交流,提高了细胞生物学实验的教学质量[5]。调查表明有98.4%的学生赞同在今后教学中继续使用TBL教学法。
参考文献:
[1]焦德志,李波,孙婴宁.细胞生物学实验教学中培养学生的实践能力[J].高师理科学刊,2011,31(1):112-114.
[2]王筱冰,张坤,王攀.细胞生物学实验课教学改革初探[J].现代生物医学进展,2011,11(19):3780-3782.
[3]孙祝美,叶杰,闫晓风,等.以TBL为导向的教学方法在“细胞分化、衰老与死亡”章节中的应用[J].中国细胞生物学学报,2012,34(9):911-915.
[4]冯英,曾园山.组织学与胚胎学课程应用TBL教学的初步探索[J].中国组织化学与细胞化学杂志,2011,(4):377-379.
[5]苏健,刘芳,于海东.TBL教学模式在信息素质教育课程中的设计及研究[J].现代情报,2012,32(11):115-118.
[6]宋志宏,任明,高国全,等.构建TBL教学模式培养医学生沟通与合作能力[J].中国高等医学教育,2012,(2):113-114.
[7]徐俊文,侯朝凤,张燕中.TBL教学模式在医学影像学临床实习中的应用[J].齐齐哈尔医学院学报,2012,33(8):1054-1055.
关键词:细胞生物学;教学经验;准备工作
细胞生物学实验作为理论课的必要补充,除了进一步巩固理论知识之外,在培养学生科研思维、创新精神、提高学生动手能力等方面发挥着至关重要的作用。然而实验教学的前期准备是保证实验课顺利开展,并预期教学效果的基础。因此做好实验准备工作就显得尤为重要。
1仪器设备的检查
细胞生物学实验所需的实验设备主要是显微镜、移液器、离心机、恒温水浴锅、二氧化碳培养箱、超净工作台、高压锅等。实验课前对所需仪器设备都必须认真调试和校正。在细胞生物学实验中使用频率最高的仪器设备就是显微镜、移液器和水浴锅,在使用前必须逐个排查所需实验设备的稳定性和所存在的问题。比如,显微镜会存在物镜不清楚、粗调或细调下滑、移片器或片夹损坏等现象;恒温水浴锅会出现温度不稳定现象,如设定温度和实际温度显示有很大出入,就不能保证试验时所需的恒温等现象;移液器会出现套柄松动、套柄裂开、密封圈磨损、活塞受损等现象;仪器设备存在以上的异常情况都会严重影响实验结果,所以,实验前必须及时维修和妥善处理。
2实验器械的准备
细胞生物学实验对器械的需求特别严格,相对准备工作也比较繁杂,特别是细胞培养的实验,要达到绝对的无菌条件,才能保证实验顺利开展。离心管、培养瓶、冻存管、滤器、手术剪刀、眼科镊子、手术刀柄等器材除了清洗之外,还必需高压灭菌。以往是把需要灭菌的各种器械(剪刀、镊子)单独用牛皮纸包扎并做相应的标识后,进行高压灭菌并烘干,然后再按实验所需,将处理后的各种器械放在铝制饭盒里,以超净台为单位,每个超净台一盒。可是在学生实验过程中发现弊端很多,一来是学生在操作过程中,不能立即找到所需器械,导致实验所需时间延长;二是有的学生不认真看标识,打开纸包发现不是自己所需器械,继续找继续打开,这样就失去了灭菌的意义。通过多年积累的实验准备经验和使用中存在的情况,现在是先用锡纸把各种器械的尖(头)包严,然后再把一组所需的各种器械用牛皮纸包扎一包,放在饭盒里直接高压灭菌并烘干,然后以超净台为单位直接摆放。通过方法改进,既方便学生的使用,又避免了器械的污染,达到了无菌操作的要求。同时提高了学生对细胞培养所用物品清洁度的认识,并增强了无菌观念和学习各种无菌处理的方法。
3试剂的配制
生物染料特别是活体染料绝大多数是具有特异性的。应该根据不同的实验内容准确选用特异性染料。詹姆斯绿B是一种活体染色剂,能穿过细胞膜,可以特异性地和线粒体中的细胞色素C氧化酶结合,从而出现蓝绿色;而在周围的细胞质中染料被还原成无色。因此,配制詹姆斯绿B染液必须要快速,为防止被氧化,需要立即置于4℃的冰箱保存。配制其他试剂的要求也相当严格,如“PEG(聚已二醇)法诱导细胞融合”实验中使用的50%PEG溶液,配制的时候条件要求相当严格,首先将50gPEG放入100mL的广口瓶中,高压灭菌20min,让其冷却至50~60℃,勿让其凝固。再加入50mL预热至50℃的GKN溶液中,充分混匀,然后再置于37℃水浴即可。因此,合理的配制染料和试剂,是保证实验成功的重要环节。
4执行预实验
预实验是整个实验教学过程中不可缺少的重要环节。每次实验课前必须对每个实验项目都要认真一一进行预试实验,通过预实验可以检测试剂的配制效果、熟悉操作过程、摸索实验条件,及时发现问题、从中掌握第一手资料。同时,由于细胞生物学实验受很多因素的制约,实验条件要求较高。即使有一点失误,都会直接导致实验失败或效果不理想。比如“动物骨髓细胞染色体标本的制备与观察”实验中使用的0.1%秋水仙素,必须使用经高压灭菌后冷却到室温的纯水配制,配好后还必须置于4℃冰箱避光保存,使用前严格按用量取出。如果在常温下放置过久或使用过程中没有避光,就会出现染色体形态不好的现象。这是通过多次认真的预实验,我们总结了0.1%秋水仙素最佳的使用方法。还有实验中的鸡红细胞储备液,最初我们采用的是Ala-ver液。资料介绍此储备液可在4℃冰箱保存一周。但经教师多次预实验及本科生实验证明,该储备液所保存的红细胞只有在24h内使用实验效果良好,如果超过24h就会出现严重溶血现象,经镜检发现,细胞膜已完全破裂。为此,我们对此储备液进行了改良,并与此储备液的保存效果进行了对比实验。所以,特别是针对新开设的实验项目,我们必须严格按照实验方法的要求,先认真做好该实验的一些前提准备,再按照实验具体操作步骤来做预实验,在预实验过程中,若没有结果或出现的结果不够理想,都必须分析和摸索引起这些情况出现的原因,并及时采取措施重新试验,直到结果理想为止。只有这样反复的进行预实验,才可排查实验过程中可能存在的问题,从而保证了实验的质量及效果。
5提升实验准备和预实验能力
实验准备是脑力劳动和体力劳动的结合,是实验技术和基本理论的结合。将自己的经验与体会记录下来,和大家交流经验在实验准备过程中不断积累、总结经验、创新,才能提高实验准备和预实验能力,从而促进教学质量的提高。
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关键词:教学改革;开放式实验;实验室建设
Abstract:Medical cell biology and genetics carried out a preliminary attempt on experimental teaching reform, which include the following four areas: experimental content; teaching methods; experimental model and laboratory building.
Key words:Teaching reform; open-ended experiment; laboratory building
随着教育改革的不断深化和素质教育的全面推进,实验教学作为培养高素质创新人才的重要环节,在高等教育中扮演着越来越重要的角色。实验教学注重培养学生的动手能力、分析解决问题的能力、科研创新能力,对医学院校培养医学综合型人才显得尤为重要。细胞生物学与遗传学教学如何适应医学模式的转变,适应医学科学发展的需要,进一步提高教学质量,培养21世纪的创新型人才,是当今广大医学细胞生物学与遗传学教学工作者面临的问题。
医学细胞生物学和医学遗传学两门课程为医学院校的基础课程,其教学分理论教学和实验教学两部分。实验教学在医学细胞生物学和医学遗传学教学中是不可或缺的重要组成部分。长期以来,本校医学细胞生物学与遗传学实验教学内容主要为验证性实验,教学方式为传统的教学模式,极大地影响了学生的积极性和主动参与意识。校领导特别重视加强实验教学的改革和建设。近年来,本校教学条件有了较大的改善。因此,本教研室在院校领导的大力支持下,在教研室全体的共同努力下,深化实验教学改革,创新实验教学模式。
1 改革实验教学内容
细胞生物学与遗传学实验室承担着全校4个层次多个专业学生的实验课,在教学计划中,两门课程实验课学时数仅各有10学时。如何在有限的时间内使学生学习掌握更多的内容,真正发挥实验课教学的作用,必须从教学内容上入手。
实验指导是实验课的依据和准则,是实验教学实践的基础。为适应实验课程改革的需要,我们教研室编写了《医学细胞生物学和遗传学实验指导》。在实验项目的选择上,我们既保留经典的实验内容,又增加现代的实验技术。比如,Feulgen反应,它是1924年就发明一直沿用至今的非常经典的实验,可特异的显示细胞内的DNA,是我们实验教学中一直将其作为一项重要内容。《细胞的分裂》这个实验是细胞生物学学习过程中非常实用的一个内容,学生们通过观察就可以很容易地掌握细胞分裂的过程,一目了然。然而,同学们反映,这个实验部分同学已经在大学以前的阶段就学习掌握了,不必在大学课程中重复。因此,我们增加《细胞骨架的显示》这一实验内容,使学生在显微镜下就可以观察到细胞内的骨架纤维结构,这样大大提高了学生的学习兴趣,收到了很好的教学效果。
2 改进实验教学方法
随着多媒体和计算机技术的普及和发展,多媒体教学已被广泛应用到教学活动中。2006年本校投入大量经费改善实验室教学条件,安装了多媒体教学设备,完善了硬件设施,有效地提高了实验教学质量。
优化教学方法,应用多媒体教学。多媒体教学手段表现形式丰富,能直观地展现传统教学手段难以表达的教学内容或无法观察到的现象,可以将整个实验直观生动地展示给学生,有利于激发学生的学习兴趣和热情,调动学习的积极性;能较好地解决示教中的一些难点;节约时间,增强课堂信息量,拓展了教学内容,充分提高了教学效率,真正做到教师与学生的互动式教学。
3 实施开放式实验教学模式
医学细胞生物学和医学遗传学两门课程实验课时数少,且学生人数多,实验条件有限,因此,学生观察学习到的知识范围较窄,不能满足学生的求知欲望。有计划地进行开放性实验是行之有效的教学手段,是对课堂教学的延续、扩展、加深和补充,学生可以学习到更多的相关学科知识;也是提高实验教学质量,培养学生独立操作能力和创造性思维的必由之路。
3.1 教学的组织实施
2006年,细胞生物学与遗传学实验室作为山西医科大学第一批开放实验室对本科生全面开放。每学期实验室对在校生开设为期1~2个月的开放性实验教学,多选择在星期六、日,由本教研室的教师和实验师联合管理和带教。
开放实验项目都为综合性实验,将科研工作的思想、目的、内容和手段融合进实验教学中,注重理论联系实际,重点培养他们的实验操作技能、设计实验思路,初步养成他们独立思考、严肃认真、综合运用知识、求真务实的科研素质。
3.2 教学的作用与效果
(1)开放式实验教学有利于提高学生的学习兴趣,培养学生的科研素养。在我们开放式实验教学的探索实践过程中,学生积极主动参与整个实验过程并撰写了心得体会。学生普遍反映,开放式实验是自己根据兴趣爱好自主选择的实验,他们对待实验的心态发生了根本变化,由以前的应付了事、漫不经心、知其然不知其所以然到现在的积极主动、认真细致、乐于思考、勤于分析、总结。他们的实验技能,发现问题、分析问题、解决问题的能力,互帮互助合作克服困难的能力、统筹安排实验的能力得到了提升,科研素养得到了较好的熏陶。
实践证实,这种教学模式受到学生的普遍欢迎,大大调动了学生的实验积极性、主动性和学习兴趣,有效激发了独立思考、灵活运用和勇于创新的能力,更好地达到了实验教学培养学生的综合素质和能力的目的。
(2)开放式实验教学有利于提高教师业务水平,提升教师的科研创新能力。实施开放式实验教学,教师要承担好“设计师”的角色。在开放式实验项目的设计中,我们把教师科研课题中适宜学生做的内容,设计成了专题实验,如“小鼠畸形检测”。学生在进行实验的过程中,根据实验内容,提出了进一步的实验设想,这也为教师的科研工作拓展了思维空间,使教师和学生达到了很好的双向交流,实现了共赢。
同时,教师要承担好“引导员”的角色,在开放实验教学组织实施过程中,教师要进行恰当的引导,而不是放任学生盲目实验,同时启发学生自主学习、独立思考、自由发挥的积极性,保护学生的创造思维和探索精神。因此,这种教学模式使教师的教学组织能力得到了很好的锻炼,非常有利于教师业务水平的提高。
4 加强实验室硬件设施的建设
深化实验教学改革,要不断拓展实验室建设经费渠道,加大实验室建设的步伐和力度。为了更好地达到实验教学的目的和效果,一方面,教师和实验室人员积极动手改造、研制实验材料,比如,在实验标本制作过程中,我们严格控制实验条件,使实验标本清晰完整,学生能够观察到更直观形象的标本材料;另一方面,有计划、有步骤地更新购买实验设备。如:为了进行《细胞显微测量》实验,实验室购买了与显微镜配套使用的测微尺。这些设备的购置,不仅增强了实验室的硬件建设,同时开拓了学生的视野,使学生学会使用一些精密仪器,了解到学科发展的前沿,从而激发学生的学习兴趣和求知欲。
关键词:创新;细胞生物学;科研;实践;教学
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)29-0114-02
培养创新型人才,努力提高大学生的创新意识和创新能力,是增强学生综合素质的需要,也是一个民族进步和国家兴旺发达的不竭动力。作为生命科学的基础和前沿学科,《细胞生物学》是一门实践性、研究性很强的课程,内容比较抽象、深奥,需要理论和实践密切联系。
传统的教学方式是以教师、教材和课堂三者为中心的封闭式教育模式,教师在课堂上单向灌输知识,学生被动地接受。在这种模式下,大学生主要的学习活动是通过死记硬背记住教材现成结论、机械地接收实验技能,不利于学生发散性思维和自主学习能力的培养。另一方面,传统教学中理论和实践教学与科研相脱节。高等学校教学与科研是相互依赖、相互促进、不可分离的一体;教学是科研的基础,科研是教学的发展和提高。没有科研的支撑,难以实现旨在培养创新能力的教学目的。但由于实验设施等条件的限制,本科生参与科研项目的机会较少,不利于综合素质的培养。针对传统教育模式存在的问题,核心主干课程《细胞生物学》的理论和实践教学模式改革就显得十分必要。
一、采用多样化的教学方法 突出学生学习的主体性
为了进一步适应当前对高层次专业复合型人才的需求,培养具有系统理论知识和分析解决问题能力的创新人才,我们在理论课的教学模式中推行启发式、研究式、讨论式、基于问题式等教学手段,以学生为中心代替了以教师为中心,以重能力培养代替传统重知识传授,以小组讨论和教师指导式教学方法代替了传统的课堂讲授,使学生更加积极、主动参与教学活动,真正实现“互动式教学”。并且在保证基础知识教学的前提下,将教学活动与科研、实践工作紧密而有机地结合,以科研、实践引导和促进教学,提高学生自主学习和独立思考以及分析问题和解决问题的能力。通过丰富多样的教学方式为学生创造实践机会,激发兴趣使学生不由自主地进入研究性学习,从而使教师从知识的传输者变为指导者和促进者,学生从知识的被动接受者变为知识的主动构建者。这种以学生为主体,强调理论联系实际的教学形式,促进了学生创新教育和素质教育水平的提高。
(一)基于问题的启发式教学模式
以问题为基础的教学方法是以学生为中心、以教师为引导的开放式教学方法,是将问题作为教学的基本因素,教师在授课时有计划、有步骤地向学生提出问题,学生或者带着问题听课,或者课后根据问题进行思考,使学生在不断的提出问题和解决问题中完成教学内容的学习,找到问题的答案。这种基于问题式的教学方法,鼓励学生提出更好的问题,在探索和思考中学习,可以培养学生分析问题和解决问题的综合能力,养成终生独立学习的习惯。
(二)讨论式教学模式
细胞是一切生命体生长、发育、衰老和死亡过程的基础,从遗传到变异,从生理到病理,几乎所有生命现象的原因都要到细胞中寻找答案。近年来,现代细胞生物学领域中的重大进展非常精彩,许多研究内容和成果如细胞通讯、细胞增殖及其调控、细胞衰老与程序化死亡等对社会的发展影响深远。为了提高学生对课程学习的兴趣,我们增设了4个学时的讨论课。讨论课由教师给定一些议题,如“细胞信号传导与环境适应性讨论”、“光合作用研究与人类未来面临的粮食问题讨论”、“细胞生物学的最新研究成果与诺贝尔生理医学奖”、“细胞学发展历程对‘三观’的启示”、“猎奇与兴趣在细胞生物学发展中的意义”、“人造生命――克隆人与生物伦理学”等。讨论分组进行,每个小组负责一个题目的全面阐述,小组成员分工协作完成查阅文献、制作ppt和课堂报告等工作,然后由教师做出评价。通过讨论式教学可以激发学生学习的兴趣和积极性,锻炼学生口头表达能力,并培养团队合作精神。
(三)研究探索式教学模式
细胞生物学中很多重大的理论和结果都是建立在经典实验基础之上的,教材中具有丰富的实验素材。在教学中,我们注重讲解实验的设计和过程,分析、总结和归纳实验背后的原理,启发学生对科学问题及重大发现的认识和思考。课外鼓励有兴趣的学生参与到教师的植物组培科研项目中,完成一些能胜任的实验环节,将科研中的问题带入课堂,引导学生思考和讨论,在应用、实践和错误中学习,加深学生对基本理论的理解。开展研究式和探索式的教学模式,可以使学生在“学习基础理论知识―联系实际应用―巩固再提高”的探究实践中,逐步培养出科学的思维方式和严谨的科学态度。
二、发挥教师的主导作用 培养学生的创新能力
在高校中,科研训练是培养创新人才和提高大学生创新能力的重要方法和有效手段。通过科研训练,让大学生系统地参与到科研项目当中,让学生“做中学”,将理论知识应用到实践,锻炼动手能力,达到学以致用、活学活用的目的。在科研和实践方面,我们充分发挥教师的主导作用,各位老师在获得科研项目的基础上,创造多种有利条件鼓励有兴趣、有能力的学生较早地参与教师的科研课题,并引导学生积极参与大学生创新创业训练计划和课外学术竞赛等一系列科技创新活动中。在专业教师指导下,学生自行查阅文献,自主设计实验并完成实验内容,最后整理实验数据、分析实验结果,进而撰写成。科研活动使学生学习了科研的知识,通过收集、整合信息构建知识,体会到科研的乐趣,进而增强了大学生的动手能力和创新意识,取得了较好的成果。利用科研大平台将理论和实践相结合,教学与科研相辅相成,这样就形成了覆盖课堂内外的立体化教学模式,将学生的专业知识、创新能力和科研素质的提高紧密结合起来,达到了培养本科生工程实践创新能力的教学目的,同时也可使学生尽早了解教师的研究方向和内容,有利于大四毕业论文等环节的完成。近几年来,学生参与数量上以及考研升学人数、比例层次都得到稳步提高,考入上海交通大学、南京大学等名校研究生的学生比例逐年增加。
三、改革课程考试方式 推进教学改革效果
传统考试制度存在诸多弊端,如考核方式单一、考试内容单一,这种片面的评分方法不能真实反映学生理解知识和应用知识的能力,也很难达到理论与科研实践相结合,提高学生创新能力的教学目的。为了更全面、科学、客观地评价学生的综合能力,我们将期末一卷定成绩的传统单一考试方式改革为多元化的综合考核方式,进而带动教学模式的改革。学生成绩的评定由平时成绩和期末考试两部分组成,平时成绩的比例增加到30%。平时成绩主要包括课堂考勤、课堂测试、课后作业、期中考试以及专题讨论等。课堂小测试我们采用2人一组,让学生自主设计考题;或者采用试题抽签、一人一题的方式,专题讨论分组进行。期末考试主要考察学生对基础知识,包括基本概念、原理和方法的掌握情况,以及对应用实例的理解,同时也增加了综合分析题及实验技能等试题。通过课程考核方式的改革,既调动了学生在课堂上的积极性,也建立了一个真正全面、客观、合理的课程考核体系,效果良好。
四、结语
高等教育的发展方向是以学生为主体,重视能力培养,促进大学生的全面发展。在近年来的教学改革实践中,我们遵循能力本位的理念,基础与科研实践并重,探索了一条立足课程体系优化和完善、科研创新实践为目标的人才培养模式。通过互动式、实践性教学引导学生进行探究性学习,激发学生自主学习的兴趣,从而达到培养学生创新和科研能力的目的。在课堂教学过程中,我们以细胞生物学的经典实验为例,引导和培养学生进行创新性思维;并通过讨论课等形式,调动学生学习的积极性;同时课外鼓励那些对科研具有浓厚兴趣的学生,进一步进行系统的科研创新能力培养。因此,教学与科研实践相结合的教学模式,可以帮助学生更好地构建细胞生物学的知识体系,对于培养学生的创新思维意识和研究能力,培养具有可持续发展能力的应用型生命科学人才均具有重要意义。
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1.1研究对象
我院2008级、2009级临床医学专业本科学生医学细胞生物学实验教学过程为研究对象。
1.2研究方法
(1)运用文献综合分析法和设计问卷调查表,采用Exccl对数据进行统计分析,从而设置合理的医学细胞生物学实验教学监控点;
(2)通过系统分析论证、采用层次分析法建立科学的量化评价指标;
(3)完善实验教学信息网络,建立实验教学信息反馈系统;
(4)分析整理资料,建立一套科学、有效的实验教学质量监控体系,并将该质量监控体系运用于临床本科医学细胞生物学实验教学过程中,通过设置实验组(实施实验教学监控)和对照组(未实施实验教学监控),应用统计学方法计算并比较实验组和对照组期末操作测试、实验理论测试成绩、5次平时实验中的实验成功率、实验报告成绩以及实验室安全卫生评分,从而评价该系统实施的成效。
2结果
根据反馈信息设计出了医学细胞生物学实验教学质量评价体系[2],并将其应用于我院2008级、2009级临床医学专业本科学生医学细胞生物学实验教学过程中,结果显示:实验组(实施实验教学监控)期末操作测试、实验理论测试成绩、5次平时实验中的实验成功率、实验报告成绩以及实验室安全卫生评分均远高于对照组(未实施实验教学监控)(P<0.05)。
3讨论
3.1构建实验教学质量监控体系的重要意义开展实验教学质量的评价,是培养创新人才的需要,是提高实验教学质量,实现目标管理的重要手段,也是解决轻视实验教学的必要措施。根据评价指标,还可以优化课程设置,改革实验教学内容,更新实验教学手段,增强创新意识,促进个性发展,激发学生兴趣。同时,通过实验教学质量评价还可以根据实验课程和教学环节中教学效果的反馈信息,提供深化教学改革、优化培养过程的重要依据,有利于充分调动教与学两个方面的积极性和创造性。
3.2实验教学质量监控体系的实施
3.2.1确立全员质量责任意识。全体人员都要确立质量意识,树立维护质量的自觉性,认识到:(1)实验教学质量贯穿于从人才培养目标、实验室管理、实验项目论证、实验准备、实验授课整个过程,而不仅限于授课环节。(2)实验教学质量应当通过教学过程的实时监控、改进来实现,应该把实验教学过程和实验质量监控结合起来,进行动态管理。
3.2.2建立实验教学质量评价标准,完善实验教学质量评价系统。教学评价体系应包括“专家评价、学生评价、教师与实验技术人员评价”三位一体的评价体系。
(1)专家评价:建立医学细胞生物学实验课程教学质量综合评价表,让专家从实验教学准备、实验教学过程、实验教学内容、实验教学态度、实验教学效果等方面,客观、公正地评价实验教师在实验教学过程中的实际情况,对实验教师的教学能力与教学水平作出判断,并及时反馈。
(2)学生评价:学生的评价主要针对教师和教学管理部门两个方面。学生对实验教师及实验技术人员的评价主要是对实验室环境、实验用品的准备、实验内容、教师的教学态度、执教能力等方面进行评价。学生对教学管理部门评价主要是,对学校在实验教学开出的条件保障方面,如实验室面积、实验设备台套数、实验设备先进性以及实验室开放程度等方面进行评价。学生的评价能将实验教学的实际效果同实验室建设结合在一起的,是提供给教学管理部门最直接的反馈意见。
1?低氧诱导因子1(hypoxia inducible factor 1,HIF-1)
HIF-1是20世纪90年代初,在研究低氧诱导的促红细胞生成素(erythropoietin,EPO)基因表达时,从细胞核提取物中发现的,是一种关键的平衡氧稳态和调节缺氧反应的转录因子[3]。在细胞低氧应答反应中起核心作用,其中PHD-VHL-HIF 轴有细胞氧平衡中心调控者的作用[4-5]。
2?SUMO(small ubiquitin-related modifier)
蛋白质修饰在细胞行为和个体生理活动中起着极其重要的作用,相关研究是近年来生物医学研究的热点之一。泛素化修饰是最广泛的蛋白翻译后修饰之一,参与了包括蛋白转运、降解、细胞信号调控等诸多细胞生物学过程。细胞内蛋白质泛素化系统的调控和作用机制极为复杂,泛素连接酶底物的鉴定更是研究的关键点和瓶颈。泛素化与其他翻译后修饰间的相互调控也已成为当前生命科学的研究热点[6]。通过对SUMO蛋白3种亚型的研究,发现SUMO-1在哺乳动物的缺氧应激反应中有着重要的作用。本课题将重点围绕SUMO-1缺氧应激反应的机制来研究SUMO与高原低氧和HIF-1的关系。
3?SUMO化与高原低氧
SUMO是一类结构与泛素类似的小分子蛋白,底物分子与SUMO共价结合的过程叫做SUMO化(SUMOylation)。SUMO与泛素在氨基酸序列上虽然只有18%相同,但在二级结构上有惊人的相似。因此SUMO化与泛素化途径基本相似,不同的是,SUMO化本身是一个动态可逆的过程,它并不促使蛋白质降解,反而是加强蛋白质的稳定或调节蛋白在细胞内的定位和分布,以及影响蛋白质的转录活性[7]。
通过SUMO-1在细胞核内定位等方法,已有实验结果表明,低氧能够上调SUMO?1的表达[8]。而细胞对高原缺氧应激的直接反应之一是在细胞内积聚低氧诱导因子-1,由此猜想SUMO蛋白对HIF?1的表达具有调控作用。那么SUMO对HIF-1有怎样的调控作用,又是怎样发挥作用的呢?
4?SUMO化调控HIF?1稳定性及机制
目前发现,SUMO化可通过竞争性抑制泛素化通路,提高多种核内蛋白质的稳定性。HIF?1发生SUMO化的靶点在HIF-1α亚基的氧依赖降解区域(oxygen-dependent degradation domain,ODDD)的Lys391,Lys477,Lys532上。同时ODDD也是乙酰化和羟基化作用的靶点,经乙酰化和羟基化修饰后的HIF?1可被pVHL识别并经泛素?蛋白酶体途径完成降解。
5?SUMO对HIF转录活性的影响
薛庆於等[8]利用筛选和建立的稳定表达SUMO?1细胞系,通过低氧培养,证明了在低氧应激过程SUMO-1可以稳定或者上调HIF-1α。即应用一系列不同缺失突变体的VEGF?Luc报告质粒分别转染HEK293细胞、得到稳定表达GFP和GFP-SUMO-1的HEK293细胞,并进行低氧和常氧培养。在低氧应激培养条件下,SUMO-1可以明显上调HIF?1的转录活性,而且这种转录上调的机制是通过促进HIF-1与低氧反应元件(hypoxia response element,HRE)的结合产物。相反,在去SUMO化酶SENP1缺陷的 MEF细胞,低氧处理几乎不积累HIF-1α[13]。
通过研究催化SUMO修饰的酶来研究SUMO与HIF-1的内在关系, SUMO化是一个动态的过程,即由SUMO修饰所特异的E1,E2和E3酶来催化,可逆反应则由一组被称为SENP的SUMO特异性蛋白酶来完成[14-16]。至今已鉴定了6个存在于人体细胞中的SENP家族成员,每一个成员具有不同的细胞内定位和底物特异性[17]。虽然对其生化特性进行了大量研究,但SENP在参与的细胞生命活动过程中的作用并未十分了解。早前,有研究认为SUMO与大量底物(或者酶作用物)的结合可调节从酵母到哺乳动物的众多细胞反应过程。大多数SUMO靶位点在细胞核中,包括转录因子、转录调节因子和染色体重构因子,这些蛋白质经SUMO化修饰可以改变其在细胞的定位和生物学活性[18]。田华等[19]研究显示,在大鼠肺动脉中度缺氧暴露后的SUMO化HIF-1α,通过VEGF的HIF-1α靶基因的转录,改善缺氧引起的肺动脉高压。SUMO化调节HIF1α活性有利于创伤愈合中血管新生。
6?展望
低氧可以上调SUMO-1的表达,SUMO-1并不引起靶蛋白降解,而是通过翻译后修饰,保护蛋白免受泛素化降解、影响细胞内的定位和蛋白与蛋白之间的相互作用。由SUMO-1介导的HIF-1α的翻译后修饰,可以调控HIF-1α的稳定性,并参与细胞内信号通路的调节[20]。但这种增强通过何种机制实现,有待进一步研究。尽管关于SUMO化修饰对HIF?1α稳定性和转录活性的影响结果仍存在争议[21],可以肯定的是:SUMO化可使HIF?1的转录活性发生改变。我国西藏高原地区,低气压、低氧分压,易引起人体缺氧,导致高原病发生。在高原适应者机体会出现无氧代谢能力增强、毛细血管数量和密度增加等一系列与低氧诱导因子激活有关的适应性改变。由于HIF-1生成减少或降解增加是许多高原病的产生的原因,在高原低氧适应中的作用巨大,深入研究SUMO与高原低氧和H IF的关系显得极为重要,HIF-1α SUMO化可能是治疗高原病的分子靶点。另外HIF-1与肿瘤的发生、发展密切相关,抑制HIF?1活性可能是治疗癌症的良策。相信对高原低氧、SUMO蛋白和低氧诱导因子关系的日渐阐明,将为认识低氧性疾病和肿瘤的机制及治疗提供新的观点和措施,为临床医学、高原医学和航天医学做出重要贡献。
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