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中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)02-0098-02
细胞生物学是生命科学最前沿的学科之一,是21世纪生命科学研究最受青睐的领域[1]。伴随着先进“大数据”时代的到来,细胞生物学新理论、新技术越来越多地渗透到临床医学专业各学科中[2]。因此,细胞生物学成为当代医学院校临床医学相关专业本科生的基础课程之一,是学生理解疾病形成过程中所涉及的遗传和分子机制的前提,是明确包括分子靶向、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[3]。然而,目前对医学专业本科留学生开设该门课程的院校数量较少,笔者将以浙江中医药大学临床医学留学生《细胞生物学》课程实施过程中面临的问题为基础,对教学模式进行探索,旨在提高医学本科留学生课堂教学效果和推动医学教育的国际化进程。
一、临床医学本科留学生《细胞生物学》教学模式改革的重要性
《细胞生物学》课程理论性强、知识更新快、内容丰富且深奥难懂,使用我国“老师讲,学生听”为主的传统教学方法,不利于调动学习积极性,容易使学生因为课堂内容枯燥乏味而失去听课兴趣。再加上授课对象为来自不同国家的、教育背景较为复杂的国际班学生,使得教师在《细胞生物学》课程教学中面临着诸多亟待解决的问题:(1)各国学生教育背景不同,对《细胞生物学》认识程度参差不齐;(2)课程理论性强且较为抽象,影响了学生的学习兴趣;(3)教学目标死板教条,忽略了学生对于重点知识的主动挖掘和深入理解;(4)教学过程中仍采用“教师教为主体,学生学和考为任务”的传统教学模式;(5)英语对于教授方(教师)和学习方(学生)都不是母语,而不同国家和地区来源的人,其英语发音都带有浓重的地方口音,增加了授课和口语交流的难度。教师花费成倍的精力,学生学习效果却难令人满意。因此,寻找适合留学生的细胞生物学教学模式显得尤为重要。
二、医学院校本科留学生细胞生物学教学模式的初探
教学模式是教学理论、教学原则、教学方法和技巧等的集中体现,科学高效的教学模式对提高教学效率和教学质量发挥着至关重要的作用[4]。留学生迫切的学习需求与高校严峻的教学现状,迫切需要我们教学人员在现有课程设置、教学计划的基础上,摸索出一套适应留学生学习《细胞生物学》的教学模式,从而提高效率,获取更好的教学效果。
1.简化知识点,巧用比喻和视频素材。大部分国际班学生反映《细胞生物学》课程信息量大,记忆点多,课堂上无法跟上教师步伐,时常伴有挫败感。因此,我们对教学方法进行修改,对知识点化繁为简、抽丝剥茧,用形象的比喻和直观的视频素材来展示晦涩的生物学现象。比如,在讲述Importins介导Cargo蛋白入细胞核的机制时,将Importins比喻成Uber打车,Cargo蛋白NLS序列与Importins相互识别就好比客人信息与Uber司机的信息匹配,成功匹配后才能上车。通过简单的比喻,使复杂的生物学机制变得一目了然,加速学生理解。
2.优化教学模块,激发学生学习兴趣。尽管教师在授课时已经借助现代多媒体技术增加了视频素材,但是许多复杂机制仍较为抽象,留学生难以理解和掌握。通过仔细分析,我们首先将教材知识分割、提炼成不同的专题,每次课围绕一个专题进行阐述,避免过度灌输。其次,我们对教学模块进行优化,将课堂教学分为五个阶段。
第一阶段“引入”:通过观看视频短片、提出贴近日常生活的问题等课前活动引出主题,活跃课堂气氛的同时调动学生的学习兴趣。要求学生联系已经掌握的基础知识和学习经验,引导学生的思维走进课堂。比如,讲授“细胞内信号传导”这一专题时引入与学习任务紧密联系的主题――肿瘤,鼓励学生自由发言阐述肿瘤的致病因素,有哪些行为会增加患癌几率等问题。
第二阶段“探索”:在此阶段,教师为学生提供活动基础(小组讨论的方向),引导学生完成特定目标的探索。如布置学生随机从多种致病因素中选出一种作为研究对象,通过查阅文献及教材分析各因素映射到细胞水平所对应的通路类型以及传导过程,学生建立起自己对“细胞内信号转导”的理解方式。
第三阶段“阐述”:该阶段是基于学生在前两阶段积累的经验基础上,为学生提供一个展示自己对于概念理解、问题处理技能和行为的机会。
第四阶段“加工“:教师对本专题知识点系统地讲解,阐述各种概念之间的联系,点出本专题重点、难点,帮助学生巩固前三阶段学习的知识。
第五阶段“评价”:此阶段为教师评价教学效果和学生能力提供依据,也鼓励学生评价自己的理解能力和认知水平。
3.强化学习主题,突出学生主体地位。我国传统教育方式是“教师为中心,教材为导向”,对于教育背景复杂的国际班学生并不适用[4]。尽管有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,但大部分还是罗列文献数据,没有科学地引导,学生很容易在复杂的信息和数据中丧失学习的信心。因此,我们认为国际班学生的《细胞生物学》授课应通过设计真实性任务,强调把学习融入到接近日常生活、有意义的问题情景中,通过学生的自主探究和学生间相互帮助来解决问题,从而主动挖掘隐含在任务背后的科学知识,不断增加解决问题的技能,培养自主学习的学习习惯。
4.弱化期末考试,构建多元化考核体系。普通层次本科生细胞生物学课程的学习效果通常采用终结性评价方式,即――课程结束时闭卷考试的分数决定一切。试卷中理论性、概念性、原理性的考题偏多,需要花大量时间记忆,不适合教育背景复杂、学习习惯差异的留学生班。为了更科学地评价留学生的教学效果,我们构建多元化考核体系。首先,降低期末考试分数所占比例;其次,将课堂报告纳入考核,留学生可以对课程中自己感兴趣的内容进行扩展,写出专题报告在课堂上和教师、全班同学进行交流和讨论,记录分数;另外,将课堂提问、随堂测试和课后作业加入考核体系,均记录分数。
5.克服英语障碍,自编细胞生物学教材。我校本科留学生来自不同国家,学生英语口语能力差异较大且地方音浓厚,授课教师和学生之间存在口语交流障碍。为了提高教学质量,教师在努力提高自己的听说能力,标准自己的发音的同时,更应该在课下多与留学生交流,在日常交流中适应他们的英语口音。另外,为了便于留学生的学习,授课教师应根据教学计划,参考国内外的优秀《细胞生物学》教材,自编适合留学生专用的基础教育教材,并每年根据学生特点结合本年度细胞生物学领域研究热点对教材内容进行更新。
以上是笔者从事医学专业本科留学生细胞生物学教学的一些心得。随着我国综合国力的不断攀升,来华学习的留学生越来越多,留学生教育已经成为医学院校本科教育的重要内容。《细胞生物学》作为当代医学的基础课程,在医学本科教育中占有重要地位,应该成为医学本科留学生必备的科学素养。掌握细胞生物学基础理论知识和基本实验技能,是留学生进一步学习其他医学课程的前提。留学生教育是我国高校面向世界的窗口,提高留学生教学质量是每一位从事留学生教育教师的责任。面对教学过程中面临的问题与挑战,教师应在尊重各国留学生信仰的前提下,充分了解各国学生的知识背景和学习习惯,在教学内容和教学手段上的不断探索创新,才能在教学工作中积累更加丰富的经验,教学水平获得更大程度的提高。
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]李蕤.细胞生物学是生命科学的重要基础学科[J].合肥联合大学学报,2000,(1):88-91.
[3]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):75-78.
[4]谢晖,高明悦,刘天骄,朱汉越.医学院校留学生(英语授课)对外汉语教学模式初探[J].首都医科大学学报:社会科学版,2010,(00):352-355.
Research on Teaching Reform of Cell Biology for International Students of Clinical Medicine
TIAN Nan*,FAN Chun-lei
(Life Science College of Zhejiang Chinese Medical University,Hangzhou,Zhejiang 310053,China)
[关键词] 细胞生物学;研究性教学;探索与实践
[中图分类号] G424.1 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634(2013)06-0065-03
0 引言
21世纪是生命科学的世纪,细胞生物学是生命科学的重要基础学科,具有较强的理论性和实验性[1],同时也是近年来发展迅速的前沿学科。综观2012、2013年的诺贝尔生理学或医学奖不难看出,这些对生命科学有重大推动作用的杰出成就都是细胞生物学研究的领域。因此,深入探究细胞这个生命活动基本单位对于理解生命活动的基本规律、探究生命科学领域的基本问题、解决医学领域的重大问题有重要的意义。但在传统的教学中,往往采用“灌输”式教学,使学生处于非常被动的地位,这种接受型的教学方式忽视了学生自主学习、自主探究能力的培养,抑制了学生的研究兴趣与创造性,与21世纪日益加剧的国际竞争对创新人才的强烈需求形成尖锐矛盾。因此,发展新的教学模式迫在眉睫。研究性教学模式要求教学过程中要充分发挥学生的主体地位和教师的主导作用,学生在教师指导下,通过以“自主、合作、探究”为特征的学习方式较好达到课程教学目标。本文从研究性教学模式的角度对细胞生物学理论教学的教学内容、教学方法和实验教学的优化改革提出了几点思考。
1 在理论教学中培养学生的研究性思维
1.1 调整和优化教学内容
《细胞生物学》是高等院校生物学各专业开设的一门必修课,其内容迎合了不同层次学习者和研究者的需求。要在理论教学过程中培养学生的研究性思维,则不能拘泥于教材的内容及其编排,需要调整和优化教学内容,为学生形成研究性思维习惯做好铺垫。基于此,可以根据理论知识的难易程度、学生的知识储备和接受新知的能力、《细胞生物学》课程教学大纲、学科发展现状等对课程内容做适当的删减、增添和整合,调整和优化教学内容。
1)删减。删减学生已经耳熟能详的内容。学生在长期的知识储备和经验积累过程中已经习得的基础知识,应在课堂上避免赘述。例如,关于“细胞是生命活动的基本单位” 这一概念,其涵义学生从中学就已经有所了解,可引导学生从生命活动的不同方面举例来证明这一结论,并与最近的研究进展相联系,培养学生归纳总结知识的能力并激发学习兴趣。
删减某些学科交叉内容。由于细胞生物学是生命科学的基础学科,与生物化学、分子生物学、微生物学等学科有着深刻的相互渗透与结合,很多理论知识在不同学科中重复出现,因此应做适当的删减,化重复理论为知识迁移。例如,学生已经在生物化学中对线粒体的氧化磷酸化有了系统的认识,在本课程可以着重从氧化磷酸化的分子结构基础及其细胞生物学定位来理解其作用机制,从而在细胞这一层次上对这个过程有全面理解并形成结构决定功能的生物学思想。
删减识记类课程内容。研究性学习的目的不仅在于知道是什么,而且在于明白为什么和怎么做,以提高解决问题的能力。把识记类理论知识放至课前或课后,在课堂上注重方法习得不失为好的举措。例如,细胞是一个复杂的信号网络系统,细胞信号转导的途径和细胞对信号的整合与控制应是课堂上探讨的重点,而细胞通讯、信号分子、受体等基本概念应由学生自主习得。除此之外,关于细胞生物学研究方法的内容可以移接至实验教学中。
2)增添。注入研究方法,渗透研究性思维。在《细胞生物学》中,对生命现象探究的内容虽有不少涉及,但很少展示具体的研究思路,因此要求教师要拥有丰富的教学资源和素材,适时在课堂教学中渗透科学研究方法。
引入科研成果,把握学科前沿。教师需要时刻关注国内外的科学研究动态和成果,撷取精华介绍给学生[2],拓宽学生视野;教师应提炼学术会议上各专家的新理念、新思路,以活跃学生的思维,便于研究性学习,推陈出新;学生也要利用书籍、期刊、网络、电视等多种途径丰富见闻,在合作和交流中兼收并蓄,思维碰撞。
适时插入科学家的故事。必要时,以科学家艰辛的探索事迹进行科学态度和科学精神教育,适时引入科学家的逸闻趣事,以激发学生的学习兴趣。
3)整合。细胞是生命活动的基本单位,“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找”。为了系统而深刻地理解生命的本质,必须避免片段化教学,应对教学内容适当整合,以符合学生的认知规律。
知识点间的整合。例如,锚定连接需要细胞骨架系统的参与,因此可把锚定连接的相关内容安排在细胞骨架后,以便新旧知识的联接。
调整课程内容的顺序。细胞生物学的研究重点已不再限于细胞的结构与功能方面,而是明显转向细胞重大生命活动及其分子机制的探秘,因此建议将细胞的结构与功能等章节内容整合、将细胞重大生命活动及其分子机制等章节内容整合,掌握前者是揭示后者的基础。
1.2 改变教学方法,改进评价体系
在研究性教学中强调,学生是教学过程的主体,学生要在研究中学习和成长,发展学习主动性和养成独立思考的习惯;教师则在整个教学过程中起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用[3]。在教学方法上,建议采用问题教学方式,在确定了研究课题的前提下,通过创设问题情境,引导学生质疑,并恰当引入科研成果。
1)建立激励机制,确定研究课题。采用研究性教学模式会增加学生的课前准备负担,对于每个学期要上近10门课程的学生来说,如何激励学生主动学习是非常重要的。学生的积极参与仅仅靠老师语言上的激励是不够的,必须建立相应的激励机制,比如可在教学质量的评价体系中加入“课堂发言”这一项,并在最终成绩考核中占一定的比例,如可设定课堂发言∶实验成绩∶理论成绩=3∶3∶4,课堂发言由教师当场打分,整个学期成绩累计,取其平均值。
研究性教学模式并不在于形式上以学生为主,而在于学生在实质上的主体地位。因此,在教学方式上,既可以采用老师提问、学生讨论的方式,也可以采用教师讲授、学生随时质疑的方式。在第一种方式中,老师需要精心组织并向学生提供研究课题,鼓励学生主动参与,由于学生准备的是否充分直接决定了其在课堂上的参与度和思维的拓展度,因此在确定研究课题后,要留给学生一定的时间准备相关材料。同时,为避免要探究的问题因庞杂而止于肤浅,可将研究课题分成若干子课题。在实践中,将学生分成小组(每组3~5人),问题到组,每小组负责阐述1~2个子课题。这样既保证了学生探究问题有一定的深度,又有效地激发了他们的参与热情。
在确定课题及课堂讨论中要注意掌握研究课题的广度与深度。为达到既使学生掌握理论知识又能训练其思维的目的,在确定研究课题时,应注意课题的广度,不能任意发散、偏离重点;同时,也要考虑到课题的深度,难度适中,有效激发学生的兴趣。例如,在《细胞信号转导》课题中,要求学生理解并掌握细胞信号转导的主要途径、细胞对信号的整合和控制,教学活动应围绕这两方面展开,在掌握基本的几条途径的基础上,再进行归纳,绘制网络图,找出其交叉点,从而理解其整合性。同时可通过查阅文献进行知识的扩展,了解近年来这些基本的信号转导途径的新进展。
2)创设问题情境,引导学生质疑。在研究性教学中,师生应是平等的探索者的关系,教学过程就是解决问题的过程,因此应以问题研究[4]为主线,教师要善于提出启发性、针对性的问题[2],问题的设置要有层次感,遵循学生的认识规律。开场问题要设计巧妙,顺利促使学生进入学习情境;教学过程中,教师要做好学生活动的组织者、帮助者和促进者,指导和总结提升到位;对于抽象复杂的机制需要结合多媒体等手段,化繁为简;探讨完理论知识后,要引导学生思考和分析与生产生活紧密相关的问题,学以致用。学生可以采用独立思考、小组讨论等多种形式的学习方法多角度调动思维,也可以在解决问题的同时提出有研究价值的新问题,进行课堂外的延伸,拓展思维的深度。例如,在《细胞信号转导》课题中,教师可借此课题引导学生掌握相关前沿。如教师可提出:生物对光的响应是通过其受体来完成的,目前已经发现了几种光的受体,分别是什么?UV-B的受体是什么?受体如何传递这一信号?细胞对这一信号产生什么样的响应?当诸如小麦等植物接受UV-B后,会产生哪些响应?这样学生就会通过阅读文献掌握这一领域的最新发现,了解UVR8这一刚刚发现的紫外线的受体,通过了解其机理,联系实际,就可以自然而然地提出:可以通过人为增强紫外线辐射来刺激植物产生更多的类黄酮,从而提高某些植物尤其是药用植物的保健作用。这样,理论就和实践很好地结合到了一起。
3)恰当地引入科研成果。细胞生物学是一门迅猛发展的学科,尤其是分子生物学的概念与方法的引入,将其迅速推向分子细胞生物学水平。细胞生物学相关领域的研究现状和成果如何,教师可以在课堂上适时介绍给学生,尤其是重点阐述研究方法、实施步骤等内容,对学生进行科研方法与思路的指导。例如,在《细胞分化与基因表达调控》这一章节中,可以引入2012年诺贝尔医学奖获得者日本京都大学教授山中伸弥和英国的约翰戈登将细胞核重新编程的成果(即将成年体细胞重新诱导回早期干细胞状态,以用于形成各种类型的细胞,这一技术的实现免除了使用人体胚胎提取干细胞的伦理道德制约,将能避免异体移植产生的排异反应,为某些严重疾病的治疗提供了契机)。领域的杰出成果能够对现有课本知识进行补充,学生也可以通过专题文献查阅报告的形式交流科学界的新理念、新发现。
2 在实验教学中锻炼学生的科研技能
实验教学是培养学生技能的重要途径,也是学生研究性学习的具体体现。通过一系列实验技能的学习和实践操作,学生将对所学的基础理论知识有更深刻更直观的理解,同时还可了解有关细胞生物学和细胞工程领域常用的研究手段和方法,为进一步深造和独立开展科研工作奠定基础。
2.1 合理安排实验教学进程
实验课的进程应该与理论课的进程相辅相成,教学建立在科研基础上,科研促进教学的提高。
2.2 改建实验课
1)通过验证性实验培养学生基本的实验技能。通过细胞形态结构的观察,学生可以掌握相差显微镜、偏光显微镜、暗视野显微镜、荧光显微镜等各类显微镜的结构、原理及其操作;通过对细胞组分的分离及观察,学生可以学会分离、纯化、活体染色等技术。在实验前,学生应该通过实验指导、网络等了解相关仪器设备,并了解其原理及操作,指导教师对所出现的问题进行指导,规范操作。
2)通过设计性和综合性实验培养学生分析和解决问题的能力。设计性实验、综合性实验要求学生以本课程的相关理论知识为基础,在具备一定的实验操作技能的前提下,通过查阅资料等富有创造力地独立完成实验设计,创新实验方案,这对学生的素质要求较高,因此也是培养学生分析和解决问题能力的良好手段。设计性和综合性实验的题目可以结合教师的科研项目拟定,从而不仅将教学与科研融为一体,而且可以集结众多人的智慧,推进教师的科研进程。
2.3 撰写实验报告和科研论文
实验报告具有情报交流、保留资料的作用,学生在撰写验证性实验的报告时要如实地把实验的全过程和实验结果记录下来,对结果进行分析讨论时要加入自己的理解,拓展科研思维,也可以写出实验中遇到的问题、解决的方法、误差分析,并提出改进意见。
对于设计性和综合性的实验,撰写科研论文是学生展示科研能力、提高科研水平的重要手段,是需具备的基本功之一。
3 教学改革效果
目前所使用的理论课教材为翟中和院士等主编的《细胞生物学》(第三版),本着研究性教学的理念,首先对部分章节如“细胞的能量转换——线粒体和叶绿体”尝试采用了研究性教学模式,学生利用课外时间积极查阅资料,认真思考,充分准备;课堂上以小组为单位首先提出自己的问题,然后讲解,各小组讨论、提问,最后总结。通过这样的方式,不仅学生的学习热情高涨,对知识的理解更为透彻,更重要的是,学生能发现问题并知道如何解决问题。接下来,又把一些问题留给学生,如在细胞的信号转导中,G蛋白耦联受体介导的信号通路广泛参与生命活动的诸多方面,而且该领域是一个正在迅速发展的领域,不断有新的发现。所以鼓励学生充分利用高校的期刊数据库获取相关研究进展,课堂上小组交流讨论,通过这样的方式学生获取了大量的信息,对该领域的前沿动态也有了一定的了解,极大地激发了学生的科研热情。在实验教学方面,将细胞生物学实验进行了课堂外的延伸,与大学生创新实验相结合,鼓励学生利用细胞生物学的知识去解决或探究某一问题,目前已有部分成果被国内重要的核心期刊所接受。研究性教学的采用,使细胞生物学教学质量有了显著提高。学生不仅在课前养成了独立思考的习惯,提高了自主学习能力,而且能在课堂上广泛参与讨论,交流思想,合作学习;学生对细胞生物学的理论知识和实验技能掌握得较为扎实,对细胞生物学的科学前沿有较敏锐的把握,利用细胞生物学基础知识、基本技能开展相关领域研究的能力得到了提高。总之,研究性教学模式从根本上发展了学生学习的主体性,为培养学生的创新意识、发展学生的科研思维能力提供了条件。教师应积极开展研究性教学的尝试与探讨,培养创新型人才。
参考文献
[1]翟中和,王喜忠,丁明孝.细胞生物学(第4 版)[M].北京:高等教育出版社,2011.
[2]卢晓梅,杨艳燕,居超明.生物学研究性教学的探索与实践 [J]. 生物学杂志,2005,(3):47-49.
[关键词]生物技术 细胞生物学 双语教学 教学改革
[中图分类号] Q2-4 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)11-0101-02
一、引言
2001年9月教育部出台了要求各高校积极推动使用英语进行公共课和专业课的教学,特别强调应在生物技术等国家发展急需的专业率先开展双语教学的文件。[1] [2]生物技术是典型的高新技术,为了加强国际的沟通与合作,英语就理所当然地成了生物技术人才的重要工具。从某种程度上来讲,英语的驾驭能力与生物技术人才的国际竞争能力成正比关系。因此对于生物技术专业的学生来说,双语教学带来的英语水平的提高,可以起到“如虎添翼”的作用。[3]
细胞生物学知识更新很快,新概念、新名词、新技术不断涌现,是目前生命科学领域发展最为迅速的前沿学科之一。但目前欧美等地区处于这一领域发展的中心,高质量的细胞生物学学术论文都用英语撰写,90%以上的新发现都是以英语方式传播,要了解细胞生物学的最新进展,必须查阅相关英语文献。为培养复合型、开放型的高素质生物技术专业人才,对细胞生物学课程开展双语教学势在必行。本文根据笔者在细胞生物学双语教学实践中的体会,对高校生物技术专业的细胞生物学双语教学的方法进行了探讨。
二、双语教学教材的选择
教材选用是否恰当,对双语教学而言至关重要。教研组首先根据生物技术专业学生的具体情况编写了教学大纲及多媒体课件。在进行细胞生物学双语教学时,课程组仍以翟中和等人编写的《细胞生物学》(第3版)中文教材为主,同时,教研组对国际著名院校采用的教材Molecular cell biology、Essential cell biology、Molecular biology of the cell等进行选编,并辅以适量易读、简短的英语材料或文献的阅读资料。
三、选择适合的教学方法
教学方法和模式的好坏,是能否实现教学目标、完成教学任务的关键。课程组最初就设立了“以传授专业知识为主,以传授专业英语知识为辅”的细胞生物学双语教学目标,并据此精心选择了以下的教学方法。
(一)循序渐进
在细胞生物学的双语教学中,根据细胞生物学教学内容的难易,专业词汇的多少、生僻程度来决定多媒体课件中英语词汇的使用量以及课堂讲解中英语的使用量。遵循循序渐进的原则,让学生由简单到复杂、由少到多地接触并接受细胞生物学双语教学,在掌握专业基础知识的基础上,提高专业英语的听说读写能力。如在第一章绪论中,我们的双语教学以介绍术语为主,而在“细胞膜与物质运输”这一章,专业词汇不多,也不十分生僻,因此在这一章的双语教学中,无论是多媒体展示还是课堂讲解都可以采用通俗的英语来表达,多媒体课件采用了“全英文+生僻词中文注释”的形式。在整章内容的课堂讲解时,大约55%的内容使用了英语授课。对于难度较大的章节如“细胞信号通路”这一章,其内容本身就抽象难懂,专业词汇非常多且生僻,在多媒体课件中,中英文应各占50%:英语部分主要选择了一些非常基础且需要学生掌握的内容,并加中文注解。课堂讲解只采用了10%左右的英语。
此外,为了帮助学生课前预习和课后复习,提前将教学大纲、教案、课件资料(包括大量的图片、动画)、阅读材料及参考文献发给学生,对学生的学习提供帮助,鼓励学生自主学习。
(二)加强专业词汇的学习
细胞生物学是生命科学的前沿学科,新名词、新术语、新知识不断涌现。双语课堂教学效果在一定程度上依赖于学生对专业英语词汇的积累和扩充。如果学生对专业词汇量的掌握不够多,势必影响对专业知识的掌握。因此,在教学过程中,我们编写了专业词汇中英文对照表,让学生课前自主学习,以便学生在课堂上能在掌握基本专业词汇的基础上,在较熟悉的英语环境中更好地理解专业课堂内容。经过我们的实践,一般经过1 / 3的专业词汇的积累,学生往往就能适应和接受双语教学,跨越专业词汇理解这一难关。与此同时,教师还在课堂上随时将遇到的词汇,通过构词法进行简单讲解,降低学生对专业词汇的陌生感,有利于学生理解和记忆。而且这样的方式还能让学生举一反三,进而触类旁通地掌握更多的词汇。例如,前缀cyto表示“细胞”“细胞质”,skeleton学生知道是“骨骼”,那么cytoskeleton就是“细胞骨架”,而cytochemistry是“细胞化学”,cytoplasm是“细胞质”。
(三)充分利用网络的资源
当今社会网络高度发达,关于细胞生物学专业知识的网上资源也非常丰富,充分利用网络资源对教师和学生有着极大的帮助。我们课程组的做法是教师提前进行网络搜索,将与细胞生物学相关的国内外网站进行筛选、分类,收集到较适合我们教材内容的网站地址后,在第一节课时就介绍给学生,鼓励学生利用课余时间自主学习。因很多资源都来自国外网站,所以学生自主学习时,除了可以提高利用网络资源获取相关知识的能力,还能提高专业英语水平。此外,课程组还充分利用本校国家级双语教学示范课程《食品科学技术导论》的平台(http:// / )。该平台包含网络字典、细胞生物学习题、游戏、动画、在线学习、视频等相关资源,方便学生学习,有助于开拓学生的思想维度,激发学生的求知欲和创造力。
(四)充分利用课堂进行英语互动教学
目前双语教学要求学生具备一定的英语听力能力,而听力往往就是学生的弱项。教学中教师若不能设法提高学生的学习积极性及参与性,学生很可能就会因为教师过度的英语讲授而不能较好地理解和掌握专业知识,进而失去学习的兴趣。因此,在双语教学过程中,适时的师生互动是必不可少的。本课程组在细胞生物学教学过程中总结的互动形式有多种,如教师英语提问,学生中文回答,这时的问题要以浅显易答为主,提问的目的在于激发学生的兴趣,调动学生参与性,使学生精力更加集中。对于较难的问题教师可以用英语自问自答,目的在于强调内容的重要性,吸引学生注意力;也可以针对某个知识点,让学生展开课堂讨论,教师最后分别以中、英文加以归纳、总结。
四、教学效果评价
(一)教师评价反馈
教师的评价有定性评价和定量评价。定性评价包括课前随机检查学生的预习笔记、课外材料的阅读整理,了解学生的主动学习情况和学生上课表现及回答问题情况。定量评价包括笔试和平时考核,将两次成绩作为学生的最终成绩进而做出评价。笔试采取闭卷方式,在试题中有40%的考题用英文描述,涉及概念解析、回答问题等内容,重在考查学生对基本知识的掌握及理解情况,以及对专业词汇的理解和掌握情况。
(二)学生评反馈评价
学期结束时学生通过评教的方式对双语教学方式给出客观分数和主观评价。客观分数评教双语教学法要高于传统教学法(95.7 Vs 91.4)。学生主观评价主要包括在双语教学模式下自身的自主学习能力是否得到提升,学习的兴趣是否提高,专业英语水平是否提高,是否喜欢这种教学模式,学业压力是否增加等。
五、细胞生物学应用双语教学模式存在的问题及解决方法探讨
通过问卷调查、卷面考试等方式,可以看出细胞生物学双语教学模式在实践过程中也存在一定的问题。如教师需要转变思想观念,加强自身的英语学习,特别是因为需要花费比较多的时间和精力学习这种教学模式而更愿意采用传统教学模式的教师,更需要转变观念。而缺乏自律性,不能自主预习专业英语词汇和术语的学生,因不能适应双语授课模式而更习惯于传统授课模式。双语教学在一定程度上加大了学生的课业负担。此外,双语教学模式并不适用于所有的教学内容,例如“细胞信号转导”这部分内容比较抽象,学生即使采用母语学习也比较困难,因此这些内容就需要用传统的教学模式来讲授。有学生反映学习内容太多、太集中,知识消化不了,这些是我们在进一步改革时需要深入思考的。此外,在闭卷考试中,可将40%的英文部分试题分布在填空、选择和名词解释等单项分值较少的题型上,避免英文问答题。
尽管双语教学目前还处在起步阶段,存在较多问题,实施也有一定困难,但随着经验的逐步积累、师资队伍的不断建设、学生英语水平的不断提高,双语教学必将实现质的飞跃,上升到新的水平。
[ 注 释 ]
[1] 龙莉,李清,陈元晓,等.学生为本、循序渐进的细胞生物学双语教学初探[J].中华医学教育探索杂志,2011(11).
关键词:数字化显微网络互动系统 医学细胞生物学 实验教学
中图分类号:G6 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)02(c)-0153-02
医学细胞生物学是医学课堂中非常重要的一门课程,所以实验教学的质量会直接影响教学效果,在医学细胞生物学的实验课堂中,主要用显微镜观察细胞的结构,而显微镜也是引导学生走向微观世界的重要途径,有助于学生对理论知识的正确理解,对细胞微细结构的空间和平面有一定的立体概念,但是显微镜也有一定的弊端,如师生缺少交流和讨论的方式受限,导致教学成果存在参差不齐,近年来,IT技术的不断发展,显微镜和图像处理技术以及数码摄像相联合,形成了一套新型的数字化显微网络互动系统,将其应用到课堂中,明显地改变了以往抽象、单一的教学方法。
1 底只显微网络互动教学系统的概念
在显微镜上安装数码摄像设备组装成图像分析和显微观察一体式的显微镜系统,利用相关的网络控制软件把数码显微镜与计算机联合在一起,可以让学生操作的显微图像随时传送到教师的屏幕上,教师可移动光标到具体的组织和细胞上,让学生加深理解,更有利于其他课件的应用,有效地提高了师生之间的沟通和研究,具有非常好的扩展性和开放性。江汉大学文理学院的互动教学系统选取的是捷达数码,在此系统上安装了实验教学软件和专业形态分析软件,这样有利于教师对学生进行统一的网络管理,提高效率,能生动形象地开展教学,也可让学生自我独立研究和学习[1],所以,数字化显微网络互动教学系统推动了医学细胞生物学实验教学的发展,满足了课堂多样性的需求。
2 数字化显微网络互动教学系统在医学细胞生物学实验教学中的优势
2.1 传统医学细胞生物学实验教学中的弊端
(1)缺乏实时监控、效率低。在传统的实验教学中过于注重理论知识,导致实验技能和综合能力严重匮乏,在教学中相关设备过于陈旧,导致很多验证性的实验教学无法操作,在课堂中时间有限,教师也只能对个别学生进行指导,不能及时地对全班学生进行辅导,所以,造成学生学习成果参差不齐,无法达到高效的实验课效果。
(2) 同学与师生之间缺乏讨论和沟通。在传统的实验教学中,因为时间和空间的限制,导致学生之间、师生之间的有效沟通非常少,学生只观察和操作自己的实验内容,老师回答学生提出的问题有限,在短时间内,学生无法得到老师的进一步指导。
(3)无法保存实验中的图像。因为不能随时传送和存储实验图像,对于比较好的材料、图像以及结果只能在本节课堂中展示,显微镜下的图像无法保留住,不能再其他的时间和实验中观看和应用,达不到资源共享的效果。
2.2 数字化显微网络互动教学系统优势
(1)实现了同学与师生之间讨论和沟通,在数字化显微互动实验中通过主机可以清晰地观察和控制学生端的数码显微镜的情况,对于出现问题的图像,老师可及时发现并解决,更可把显微镜下较为经典和特殊的图像调整到大屏幕上[2],让所有学生可以观看,达到资源共享的目的,改善了传统实验教学中的不足,充分地调动了学生的积极性和主动性,降低了教师的劳动强度[3],有效地提高了工作效率。
(2)丰富了实验教学中的内容,使其更具个性化。在教学中,老师和学生都可以对图像进行静态捕捉、动态录像捕捉和自动定时捕捉,这样有助于教师对实验教学中的难点和重点进行详细的讲解和巩固,学生可以把显微图像、实验结果存储,以便随时查看,也可长期保存,提高了学生对实验的认识和深刻理解,存储和捕捉特殊的现象以及实验结果,有利于课后师生之间研究和讨论。数码显微互动和多媒体连接,把较为抽象的教学内容利用动态的画面和声音直接展示出事物的发展全过程,把抽象的理论合理地形象化,内容具体化[4]。动态的画面、形象的展示,寓教于乐,让学校在短时间内接受更多的信息,扩展知识面,掌握更多的信息量,提高了学习效率。
(3)全面评价学生,实施实验考核。实验考核是考验学生能力和实验教学质量的重要手段,考核内容主要是实验报告和技能成绩,通过数码显微互动,学生了解教师相关要求,对图像或者图片的特征结构做好文字说明、标记、标识,之后传送给教师机,有助于教师进行批改和了解学生对实验掌握情况,教师可在每次实验教学中根据学生的使用操作能力和显微图像效果等进行评价。
3 教学效果和成绩
(1)提高了学生的实践能力和创新意识。实践能力包含操作能力、观察能力、思维能力、表达能力、创新能力和自学能力。在数码显微网络互动教学中,主要倡导学生的好奇、分析、思考和观察,在互动中发现并提出问题,敢于设想和假说。可以提高学生的观察和逻辑能力,通过分析问题解决问题,提高了创新意识的培养,在数码显微互动教学中,有利于学生把理论知识和实践能力相结合,灵活运用。
(2)促进了实验教学的全面改革。数码显微网络互动系统可以强化实验教学的目标,培养知识面广、素质高、能力强、基础扎实,具有实践能力和创新精神的新世纪医学人才,有效地降低了学科意识和验证性实验,提高多科整合的综合性实验和相关设计性,建立该院新实验教学体系,为学生提供了良好的实践、创新平台,在医学细胞生物学的实验教学中,应用数字化显微网络互动系统增加了实验的效率,以前观察细胞结构、功能和细胞器需要两节课时才可完成,现在一节课时即可,把多余的时间用于细胞培养等其他的综合实验,让学生了解和掌握更多的知识,实验教学的全面改革得到了学生的认可,数码显微网络互动系统可以让不同专业学科的学生进行交互渗透[5],打造一个综合性强、全能型的师资队伍,为实验教学改革发展奠定了扎实的基础。
4 结语
综上所述:数字化显微网络互动系统是把数码显微镜、计算机系统以及网络的优点相结合,为师生之间创造了良好的交流空间,把此系统应用到教学当中,将现代信息技术融入到科学心态的教学中,可以避免师生之间因为显微图像而产生的沟通障碍,可以让师生之间进行直观的交流和探讨;另外,有助于教师对全体学生或者成绩较差的个别学生进行辅导,提高学生的积极性,加深对理论知识的理解,锻炼了学生的综合能力,同时也为教师提供了丰富的教学手段,让医学细胞生物学实验教学发生了革命性的变化。
参考文献
[1] 苏红星,尚宏伟,张立新,等.数码网络显微互动教学系统在形态学实验教学中的应用与展望[J].基础医学与临床,2008,28(6):651-653.
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[3] 王菊,周宗瑶,幕晓玲,等.显微数码互动系统在人体组织学实验教学中应用效果评价[J].黑龙江医学,2014,38(1):100-102.
【关键词】教学;细胞生物学;教学方法;多媒体技术
作为生物专业和生命科学的重要课程,细胞生物学一直都是相关领域的必修课程。将细胞生物学这门学科给教好,对于提高学生的专业素质、提升学生走向社会之后在职业生涯中的竞争力都是大有裨益的。然而鉴于细胞生物学这门课程本身的特征,即细胞生物学的研究对象是细胞,而细胞本身就是需要借助显微镜才可见的,因而也一直找不到能够适应这门学科的传统教学方法。随着现代教育的逐渐发展,多媒体技术[1]也越来越被广泛地应用于教学当中。利用多媒体技术进行细胞生物学的教学,可以使学生更加全方位地了解微观世界的生物细胞,进而大大提高教学质量。
一、细胞生物学概述
所谓“细胞生物学”,是指是在分子水平、亚显微水平和显微水平这三个层次上,研究细胞的结构和功能,以及各种生命规律的一门学科。细胞生物学通过使用近代物理学与化学的科技成果以及分子生物学的概念、方法,基于细胞水平来对生命活动进行研究,细胞生物学所研究的核心问题就是遗传及发育的问题。但是因为细胞生物学是对微观世界的探究,因此若要对其进行研究,就必须运用到显微镜。
正是由于细胞生物学的上述特征,使得在用传统方式进行细胞生物学的教学时,会出现很多的弊端;而在用多媒体技术进行细胞生物学教学时,则会显现出很多的优势。
二、传统细胞生物学教学方法中存在的问题
传统的教学方法就是书本加黑板,即老师在讲台上通过板书的形式,向坐在讲台下面的学生们传授书本中的知识。而一直以来,这种传统的教学方式也一直存在,并且在现今教学方式中仍然占据很重要的地位。这种传统的教学方法固然能够让学生们理解书中的某些知识,但是它还是存在很多的弊端的,尤其是当这种传统教学方式应用于像细胞生物学这种抽象的学科时,它所呈现的不足则更加明显了:
(1)细胞生物学是一门很抽象的学科,仅仅通过老师的板书和口授是达不到很明显的教学效果的,毕竟这门学科的研究对象是微观的细胞,是人的肉眼所不能看见的东西。如果教学方式仅仅停留在传统方式上,老师们只能通过口授或者是在黑板上以简单地图表来向学生们阐述细胞的结构,因此学生们是很难想象细胞的构造的,因而学生们不能够对细胞的功能有更为深刻的理解,这对于学生对相关知识的吸收是很不利的,因而教学质量也不会很理想。
(2)在授课过程中,老师们可能需要向学生们讲解细胞的具体构造,以便学生们对细胞各部分的功能会有一个详细的了解。为了使讲解能够更加生动和具体,老师可能需要在黑板上画出细胞结构的简略图,一方面由于黑板上所画的图都是二维的,没有立体感;另一方面,老师们画图的水平毕竟有限,不可能在黑板上画出比较清晰明了的细胞图,因此传统教学方式的教学效果不显著。
(3)一节课的时间是有限的,如果老师花过多的时间在板书的书写和画图上,就会浪费宝贵的上课时间,那么在原本就有限的时间内所能讲述的知识就更加的少了。既然时间利用率不高,那么自然教学质量也不会很理想了。
综上所述,若用传统的教学方法对细胞生物学这门学科进行授课,教学质量是不会很好的。这个时候,多媒体教学就显得有优势多了。因此,需要通过利用多媒体技术来进行细胞生物学课程的讲解。
三、利用多媒体技术进行教学的优点
科技的进步也推动了现代教育的发展,如今大部分学校都配备了多媒体教室,在多媒体教室老师可以通过多媒体技术向学生们授课。所谓多媒体教学方式,就是指将授课方式与计算机技术结合起来。通过多媒体技术,可以将原本抽象的知识形象化。在授课过程中,通过向同学们展示丰富多彩的、吸引眼球的图片、音频、视频等,充分调动了学生们在上课时的感官,使得原本枯燥的、抽象的知识变得生动、具体,增加同学们上课的兴趣,进而可以改善教学质量。
尤其是像细胞生物学这样抽象的学科,所研究的对象又是人的肉眼不可见的细胞,传统的教学方法不能够形象地向学生们展示细胞的内部构造以及细胞的变化等。因而,通过多媒体技术进行细胞生物学的教学,是有很多优势的:
(1)通过多媒体进行教学时,可向同学们展示相关的图片、视频和音频,充分调动同学们的感官,增大同学们可获取的信息量,让同学们了解更多关于细胞结构的知识。例如老师若要向同学们展示细胞有丝分裂的整个过程,在传统教学方法中,老师们可能需要在黑板上画出细胞有丝分裂各个阶段的图,以便向同学们解释各个阶段细胞的变化,这样做一方面浪费时间,另一方面如果老师在黑板上的图由于失误而画错了的话,还会误导学生。但是利用多媒体课件,并用形象的图片和适当的动画设置加以辅助,就可以形象生动地向学生们展示细胞有丝分裂时的整个过程,这样同学们对相关知识的记忆也会更加深刻。
(2)以前“填鸭式”的教学气氛,即老师在讲台上讲课,同学们在下面疯狂地记笔记,使得教学质量很不理想。然而通过多媒体技术,使得教学方式不再呆板,相反,会使得课堂气氛活跃,因而可以显著的改善教学效果。
(3)俗话说,“兴趣是最好的老师”。通过多媒体技术,将原本枯燥的细胞生物学这门科目变得生动和有趣,因而可以大大增加同学们对这门科目的兴趣,提高同学们对这门科目的记忆。同学们的兴趣提上去了,那么同学们学习这门科目的能力也就提上去了,教学质量也就会有相应的提升了。
(4)可以省去很多老师板书的时间,因而可以增加课堂的时间利用率,老师们也就可以有更多的时间去讲解更多的知识了,同学们所学习的也就多了。
(5)在传统的教学方式中,学生们在课堂上会由于忙于记笔记而没有很在意老师所讲的某些重要的知识点,这是得不偿失的。但是在多媒体教学方式中,老师们的授课都是有相应的课件的,学生们大可在课堂上认真听讲,只是适当地做笔记,不要忽略老师所讲的任何一个知识点,课后再向老师拷贝课件就可以了。
(5)在多媒体教学方式中,由于老师不再是在讲台上“疯狂”地板书,学生们也不再是在下面“疯狂”地做笔记,使得老师和同学们在课堂上有更多的时间进行互动和交流,学生们哪里没有理解得透就可以当场提出来,老师当场进行解惑,对于改善教学质量也是大有裨益的。因而,利用多媒体技术进行教学,会使得整个课堂的互动性更强。
四、将多媒体技术应用于细胞生物学教学中的具体做法
前已所述,将多媒体技术应用于细胞生物学这门学科的教学中,是有很多的优势的。那么如何将多媒体技术应用于细胞生物学的教学中呢?可从如下几个方面来说明:
(1)老师们要精心的制作多媒体课件,课件就相当于传统教学中的板书,老师是要根据课件进行课程的讲解的,因而课件的质量将直接影响整节课的质量。课件并不是文字和图片的简单罗列,相反,课件应当是老师在对本节课进行备课时,对知识进行梳理后,想好了怎样对知识进行编排有利于学生们的理解,再进行课件的制作。课件不宜做得太过花哨,否则会分散学生们在课堂上的注意力,反而不太好;但同时课件也不应该只是文字的堆积,否则这样的课件也就只是传统板书的电子版,也就达不到提高学生的学习积极性的目的了。因而课件制作,应当分清主次,并且有一定的逻辑。
(2)即使是利用多媒体进行授课,也要将多媒体技术与传统教学方式相结合,才能达到更好的效果。虽然传统的教学方式存在很多弊端和不足之处,但是却不能对这种传统教学方式进行全盘否认。例如在进行多媒体教学时,虽然通过图片和视频等会使同学们对知识的接受能力更强,但是有时候同学们还是会对某些知识点比较晦涩,这时候传统的板书就应当充当一个辅助作用了。毕竟老师对每个知识点的理解程度都会比学生更为深刻,通过板书和老师在黑板上做进一步的演示,学生们对某些知识点的理解才会更加的深刻。
(3)教学内容应当及时地更新,以便能够跟得上时代的步伐。由于学校的课本一般都是好几年前就已经出版了的,因而书本上很多的知识点或是描述得不够全面或是跟不上时代的步伐。尤其是像细胞生物学这样的学科,更新的频率是很快的。老师在进行备课时,应当将已经更新了的知识体现在所制作的课件中。在授课的过程中,就应当将这些书本中没有的新知识向学生们讲解。通过向学生们传授相关领域的比较新的知识和比较前沿的研究,可以让学生们掌握最新的知识,开阔学生们的眼界,打开学生们的思维,这对于学生们以后的职业生涯是有莫大的帮助的。
(4)国外对细胞生物学这一领域的研究是比国内做得要多的,所取得的成就也是优于我国的,因而在进行授课时,不应当仅仅局限于国内的研究成果,不能坐井观天,相反,应当放眼全世界,积极地吸收国外先进的研究成果,那样才会有进步。老师应当多看看国外的书籍,多了解国外对这门课程是如何讲解的,向外国人多借鉴和学习,同时也要鼓励学生们多看看国外的书籍。通过多媒体技术,利用图片、视频等,可以更好地向学生们展示国外相关领域的研究成果。
(5)在教学中要注意将多媒体教学和启发式教学相结合。多媒体授课的显著特征就是在授课过程中是需要用到课件的,而课件是可以设置各种动画效果的。因此为了充分调动学生们在课堂上的积极性,可以通过对动画效果做相应的设置而起到引导学生积极思考的效果。通过课件的启发,可使得学生们积极进行思考,会让教学效果事半功倍。
五、对于将多媒体技术应用于细胞生物学教学的展望
多媒体技术为现代教育的教学方式开辟了一条全新的道路,通过多媒体教学中所用到的形象的图片、音频及视频等,可以使抽象知识具体化、枯燥的课堂生动化、静态的学习动态化,因而可以使得教学质量有意想不到的提升。
前文已经详细地说明了利用多媒体技术进行细胞生物学这门课程的教学的优势以及具体做法,其实多媒体教学可以应用于任何一门课程的教学,只要能够以适当方式使用多媒体技术,并辅助以传统教学方法,就一定会取得更好的教学质量效果。
六、结论
细胞生物学是一门特殊的学科,它所研究的对象是人的肉眼所不能看见的细胞,这种特殊性也使得通过传统的教学方式进行教学是不能取到很好的效果的。随着科技的发展,现代教育也逐渐与计算机接轨,通过对媒体技术,可对该课程进行生动的讲解,即化抽象为具体、化枯燥为生动,从而提高同学们对细胞生物学这一学科的兴趣,进而可以提高教学质量。因而将多媒体应用于细胞生物学这门学科是有很多的益处的。
参考文献:
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[4]苏娟,訾晓渊,张树忠,等.浅谈因材施教在医学细胞生物学教学中的应用[J].中国科教创新导刊,2011(26)
1生物分析原理
将悬浮分散的单细胞悬液,经特异荧光染料染色后,放入样品管,在气体压力的作用下,悬浮在样品管中的单细胞悬液形成样品流垂直进入流式细胞仪的流动室,沿流动室的轴心向下流动,流动室轴心至外壁的鞘液也向下流动,形成包绕细胞悬液的鞘液流,鞘液和样品在喷嘴附近组成一个圆柱流束自喷嘴的圆形孔喷出,于水平方向的激光束垂直相交,相交点成为测量区。染色的细胞经激光照射后发出荧光,同时产生光散射。这些信号分别被呈90℃角方向放置的光电倍增管荧光检测器和向前角放置的光电二级管散射光检测器接收,经转换器转换或电子信号后,经模/数转换输入计算机,计算机通过相应的软件储存,计算,分析这些数字化信息,就可得到细胞的大小活性,核酸含量,酶和抗原的性质学物理和生化指标。
2细胞分选原理
在压电晶体上加上频率为30kH2的信号,使之产生同频率的机械振动,流动室也就随之振动,于是通过测量区的液柱断裂成一连串均匀的液滴。由于各类细胞的特性信息在细胞形成或液滴以前在测量区已被测定,并储存在计算机中,因此当某类细胞特性与要分选的细胞相同时,流式细胞仪就会在这类细胞形成液滴时给含有这类细胞的液滴充以标定的电荷,而不符合分选条件含细胞悬液滴及不含细胞的空白液滴不被充以特定电荷。带有电荷的液滴向下落入偏转板间的静电场时,依所带电荷的符号分别向左偏转和向右偏转。落入指定的搜集器内,不带电的液滴不发生偏转,垂直落入废液槽中被排出,从而达到细胞分类,收集的目的。
3主要性能指标
荧光测量的灵敏度:流式细胞技术均可检测到
分辨率:分辨率是衡量仪器测量精度的指标,通常用变异系数CV表示,流式细胞仪最佳状态CV
流式细胞仪的分选速度为:3000个/s~6000个/s。大型仪器可达每秒几万个细胞。
4流式细胞技术的临床应用与分析
流式细胞仪是今年来发展起来的现代细胞学分析技术中的常用仪器。它具备快速,准确量,化学特性。目前已广泛应用于免疫学,细胞生物学,血液学,肿瘤学,病理学,遗传学,临床经验学多领域。
4.1FCM在免疫学中的应用
流式细胞术是在细胞分析和分选的基础上发展起来的一种新的细胞参数计量技术。它以其快速灵活和定量的特点,广泛应用于免疫学理论研究和临床实践:有现代免疫技术基石之一之称。尤其同单克隆抗体的结合应用,在淋巴细胞及其亚群分析,淋巴细胞功能分析,免疫分型,分选,肿瘤细胞的免疫检测,机体免疫状态的监测,免疫细胞系统发生及特性研究等方面都起着相对重要作用。
4.2在血液学中的应用
血液病多为肿瘤性,免疫性和遗传性疾病,恶性血液病约占总数的一半以上,流式细胞仪(FCM)在血液病及淋巴瘤的发病机制,诊断治疗和预后判断学方面都具有重要价值。
白血病患者的异常细胞在分化过程中受外因,内因或突变等因素的影响曾克隆性异常增殖。白血病的免疫分型是选择化疗方案和判断预后的重要依据。FCM结合单克隆抗体的应用对白血病经行免疫分型。可以提高白血病分型诊断的符合率。可为指导治疗和判断预防提供帮助。
4.3流式细胞技术在细胞生物学中的应用
流式细胞技术在细胞生物领域内的应用,是流式细胞仪在基础研究中应用范围最广的领域。目前细胞生物学研究中,应用最频繁也是最普通的是细胞周期分析,包括细胞周期个时期的百分比和细胞周期动力学参数的测定内容。在方法学上除一般的化学染色方法外还有抗溴脱氧脲嘧啶核苷单克隆抗体技术,对同一细胞的参数测定技术则导致了对细胞周期的一些新发现,典型的方法是吖啶橙双染技术,这个技术不仅可以进行细胞周期分析,而且给细胞周期的研究带来了一些新的概念。流式细胞测量术和分选术在染色体,,和精细胞的研究及遗传学,分子遗传学也都有用武之地。
4.4流式细胞术在肿瘤学中的应用
流式细胞仪在肿瘤学研究方面已成为重要手段之一。近年来引起肿瘤研究者的极大关注。对于制定近年来荧光细胞化学技术的发展以及荧光探针标记单克隆抗体为流式细胞技术研究各种肿瘤抗原,肿瘤蛋白,致癌基因开辟了新途径,极大地提高了肿瘤研究水平,并为流式细胞技术在肿瘤学研究中开辟了更广阔的应用前景。
4.5流式细胞技术在AIDS病检测在的分析
流式细胞术用AIDS病免疫功能的检测的重要手段,采用参数荧光标记计数可对T淋巴细胞及亚群经行分析并通过动态监测T细胞亚群可以对HIV感染者或AIDS发病都进行区别。仅为HIV携带者,病毒未复制时,其Th细胞下降不明显。当发展为AIDS时Th细胞水平明显下降,如Th1细胞<Th2细胞时,HIV在细胞间的传播和感染更敏感,易发生AIDS。同时,当HIV阳性而无症状的患者,其Tc对Tc激活剂不反应者,其体内CD+4Th细胞水平下降迅速。条件致病微生物感染率也同时增加,对Tc激活剂反应敏感者,可维持CD+4Th细胞水平降低较慢或不降低,减少发生AIDS的几率。
4.6流式细胞仪对自身免疫性疾病相关HLA抗原的分析
有些疾病的发病常与一些类型的HLA抗原检出有关,在这些疾病中,某些HLA抗原检出率比正常人群检出率高,最典型疾病是强直性脊柱炎,其外用HLA-B27表达及表达程度与疾病的发生有很高的相关性,利用FCM可以进行HLA-B27/HLA-B7双标记抗体检测HLA-B27阳性细胞,同时又排除交叉反应。通58%~97%的强直性脊柱炎患者可检出这种抗原,而正常人仅为2%~7%检出这种抗原。FCM检测HLA-B27快速,特异,敏感,为强直性脊柱炎的临床诊断提供了有力帮助。
总之,流式细胞技术在血液学,肿瘤,细胞生物学和自身免疫性疾病临床诊断治疗中具有广泛的应用价值。
1.实验学时少。我院医学生物学实验课为12学时,内容多学时少,涵盖细胞生物学和医学遗传学两部分,所以只能选择性地设置实验课程,开展部分基础型的验证性实验,并且对实验内容进行压缩合并,实验操作过程中教学过程紧张,为了按时完成实验课程,教师将实验目的、原理、内容、步骤甚至预期结果告诉学生,因此也难以产生在未来开展深入科学研究的兴致和能力的培养。部分实验只能利用制备好的标本进行观察,比如人类染色体标本的观察和核型分析,学生不能自己制作标本而直接观察制好的染色体标本,缺乏系统性和主观能动性。
2.教学方法单一。实验教学以讲授和演示教学为主,授课前教师已经将实验所需的仪器、试剂、材料等准备好,并且讲清楚实验的操作流程,细化步骤中容易出错的地方,指出使用过程的注意事项,学生只需要按部就班操作,甚至预先知道实验的结果,降低了主动探索的积极性,失去了独立思考和解决问题的锻炼机会,影响学生创造性思维的培养[2]。
3.考核方式缺乏科学性。实验考核是实验教学中的重要部分,是检查教学效果、巩固学生所学知识、改革教学方法的重要手段。在医学生物学实验考核中,重点以实验报告的质量作为考核的对象,缺乏科学性,不注重实验前预习思考、具体实验过程中具体操作、学生实验的态度、课堂表现等各方面考核,导致部分学生不认真动手操作实验,不积极思考和提问,学生之间存在报告抄袭现象,为追求实验报告的完美,忽略实验操作,达不到巩固理论,培养实验能力和严谨作风的良好效果。
4.实验内容落后。由于实验室硬件条件和学时限制,使得医学生物学实验内容都是验证性基础实验,缺少综合性和设计性实验。对于那些促进生物学发展的现代生物学技术更是无从谈起,如细胞培养技术、细胞分离技术、荧光染色技术等,不利于学生实验能力的培养和科研素质的塑造。
二、实验教学改革的探讨
1.优化实验内容。在实验室现有条件和学时少的情况下,在实验课程内容的选择上要精益求精,遵循有利于理论知识的巩固与应用,有利于学生掌握基本的实验方法和技能的原则,优化实验内容。以培养学生实践动手能力为核心,强化基本技能训练为目的,为后续基础实验课和专业实验课学习奠定良好基础。在各专业实验教学中我们保留了“光学显微镜的结构和使用方法”实验,扎实实验室基本技能。在以后的实验课程中有条件地增加开放性、设计创新型实验内容,以及与学科前沿联系的技术性、综合性实验,如:细胞融合、细胞培养、三体综合征的产前诊断等,使学生更好地理解生物学的理论知识及生命现象,同时还兼顾医学生创新、探索精神的培养。
2.改进实验方法。实验具有很强的实践性,实验结果的好与坏与实验方法、实验操作、人为因素、实验设备、实验试剂等很多因素有关。其中好的实验方法能提高实验的成功率,更好地激发学生的探知欲望。教师在实践过程中要积极钻研探究,不断进取,优化实验方法,确定最佳的实验条件。例如:“小白鼠腹腔巨噬细胞吞噬活动的观察”实验中,我们将实验指导中的鸡红细胞更换成兔红细胞,经过实践操作,发现在处理过的小白鼠腹腔注射0.5%的兔红细胞悬液的吞噬活动要比1%的兔红细胞悬液强,学生看到的吞噬活动和过程更加明显,与理论知识紧密联系,通过改进实验方法使学生更深入理解吞噬活动的意义。
3.教学方法多元化。采用多元化教学方法,丰富实验教学,调动学生学习积极性,拓展学生的知识面。
(1)启发式教学。在教学过程中根据教学任务和学习的客观规律,从学生的实际出发,引导学生积极思考,调动学生的学习主动性和积极性。例如:在“人类性别鉴定”实验教学中,提问学生人类的性别如何决定?男性和女性的性染色体的组成是怎样的?女性的两条X染色体如何保持和男性基因产物剂量一致?如何用细胞生物学方法进行性别鉴定以及性染色体畸变的鉴定?联系理论课莱昂假说,引导学生理解实验目的和原理,加深对X染色质的认识,调动学生的主动性和积极性,鼓励学生运用理论知识进行积极思考。
(2)开放式实验教学。为满足学生对医学生物学知识学习的需求,可以增设部分开放性实验。学生可以利用课余时间到开放实验室完成感兴趣的实验,既解决了学时少、内容多、实验仪器材料不足等方面的问题,又为学生创造了独立动手的机会,从而培养学生的科研创新能力,这是实验室教学改革努力的方向。针对我院现有条件可以逐步采取开放实验室教学,先采取将实验内容革新,设计为必做和选做两种类型。必做实验要求学生在规定的时间内完成,而选作实验的内容,可以根据学生的兴趣、能力和专业特点来自己制定或者和教师讨论后制定,并利用课余时间,到实验室独立或者小组合作来完成。
(3)问题导向法。问题导向法是“以问题为基础,学生为中心、教师为指导的小组讨论及自学的”的教学模式。教师预先将实验内容涉及的问题告诉学生,学生根据问题预习、思考,发现更多的问题,然后根据相关问题去查阅书籍资料,互相讨论。学生带着问题做实验,在操作中找答案[3]。在以后的在医学生物学实验教学中根据教学内容尝试推行PBL教学方法,有助于增强实验的目的性,提高学生的兴趣和专注度。
4.完善实验考核办法。传统的实验考核主要包括实验报告完成质量和到课率,缺乏对实验技能和实验理论的考核。为了学生实验技能、动手操作和分析能力的提高,还需建立科学系统的考核方式。平时成绩的考核,除了出勤和课堂纪律以外,还应加强课前预习、课堂提问、课后值日的考核,培养自主学习和探究的能力、严谨的学风和端正的实验态度。实验报告不能真实反应学生对实验内容掌握和理解程度及动手操作能力。为了调动学生实验动手操作的积极性,有必要对实验技能和理论进行考核,系统科学地评价学生学习态度、对知识的掌握和实验操作技能,培养良好的习惯,重视实验操作的规范性,不断提高操作技能,从整体上提高教学质量。
关键词:普通生物学;教学方法;实践改革
一、“普通生物学”教学中存在的问题
目前,我国许多开设“普通生物学”课程的高校,受到传统教育观念的影响,在授课过程中,主要依赖教师的讲解,不断地向学生输送大量的理论知识,而学生在课堂上通常是听众,做听课笔记,被动接收的状态[1],很难有效地从课堂教学中掌握知识。而“普通生物学”与大自然中的生物息息相关,涉及生物的新陈代谢、生长发育、遗传变异、长期的形态结构和功能的变化,等等[2],其中涉及的一些理论和空间结构通过文字的叙述,很难被学生充分理解和掌握,使得学生产生厌学的心理。另外,“普通生物学”是一门实践性、直观性强的课程,实验课时的安排直接关系到学生的动手能力和科研意识,这对于保证教学质量有着至关重要的影响。
二、改革方法探索
(1)在快速发展的21世纪,生物学在工业、农业、医学等领域都得到了大量的应用,因此,在“普通生物学”的教学过程中,要处理好基础知识与实际应用的联系,在教学过程中,既要讲授生物学知识,奠定扎实理论基础,又要适当地增加生物科学发展的最新成果和应用,增强学生对生命科学研究的认识,激发学生的创新思维,全面提高学生的综合素质,造就更多的生物学高级人才。
(2)传统课堂上,教师占据主导的地位,课程的内容安排较为单一陈旧,学生有很多的问题和想法得不到及时解决。在这种情况下,可以在教师对基础知识进行讲授的基础上,让学生自发地组成学习小组,针对感兴趣的知识点,借助电视、图书、网络等搜集材料,给其他同学以书面形式或者多媒体方式进行专题演讲,同时解答教师和其他小组成员提出的相关问题。通过这种方式,锻炼了学生的自学能力、言语表达能力和多媒体课件制作能力,增进了同学之间互帮互助的感情,培养了学生团结协作的精神,同时也丰富了课堂文化。
(3)现代教育技术中,运用多种先进的设备和技术手段,如多媒体演示和显微投影,通过图片、影音等多种方式融合到一起,将知识点更加直观、生动展现出来,比如动植物细胞以及细菌的形态观察,从而刺激学生的多种感官,使学生更加牢固地掌握知识,激发学生的学习热情。制作媒体课件的过程中,应该突出重点和难点,增加图片、声音以及动画的使用,突出生物学的特色,让学生深刻地理解并轻松地掌握知识。
(4)“普通生物学”是一门综合性的课程,也是一门实验性很强的学科,“普通生物学”的教学需要理论和实践相结合,因此,实验在“普通生物学”教学中发挥了重要的作用。在一些基本操作技能学习的基础上,例如显微镜的使用方法、植物色素的提取、动植物的解剖方法等,可引导学生重视实验现象的观察、实验数据的收集、实验结果的分析。同时可以增加一些探究性、综合性、设计性的实验内容,让学生在探究的过程中强化实验思路和实验技能,有助于培养学生的动手能力和科研创新意识。
学习“普通生物学”的主要任务是使学生掌握有关生物学基本概念和基本理论,使学生对分子和细胞的结构和功能,有机体的稳态、发育、遗传、适应与进化等诸方面有一个全面的理解,为今后其他课程的学习奠定扎实的基础。对于“普通生物学”教学方法和实践的改革,在我校得到了一定程度的肯定,受到了广大学生的普遍欢迎,然而教学探索永无止境,我们要全面提高学生综合素质,为高等教育建设做一块奠基石,为自然科学和社会科学汇聚更多的力量,为建设中国特色社会主义事业而奋斗。
参考文献:
【关键词】因袭;错误;影响;改进
医学高职高专教材建设经过十余年的发展,有了长足的进步,但仍然存在令人担忧的地方,特别是近年来新版的著作,依然有不少或大或小的错误(尚不包括印刷错误),不得不引起警惕。例如关于以人的身高为例讲述多基因性状的形成时,往往采用如下的叙述方式:
“设等位基因A与A',B与B',C与C'控制身高的变异,其中A、B、C可以使身高增加5cm;而A'、B'、C'可以使身高减少5cm。人平均身高为165cm,基因型是AA’BB’CC’;身高极高的为180 cm,基因型是AABBCC;身高极矮的为150 cm,基因型是A'A'B'B'C'C'。假如一个身高极高的个体(AABBCC)和一个身高极矮的个体(A'A'B'B'C'C')婚配,F1代都具有杂合基因型(AA'BB'CC'),从理论上都应为平均身高,然而,由于环境因素的影响,F1代个体间在身高上仍然会有一定的差异,这种差异完全是因为环境因素的结果。如果F1代的不同个体间进行婚配,F2代的大部分个体仍将具有中等身高,但是变异范围更广,将会出现一些极端类型的个体。”
“多基因遗传性状的变异在群体中的分布是连续的,有一个峰,即平均值。不同个体间的差异只是量的变异,因此又称为数量性状(quantitative character)。例如,人的身高、智能、血压等,如果随机调查任何一个群体的身高,则极矮和极高的个体只占少数,大部分个体接均身高,而且呈现由矮向高逐渐过渡,将此身高变异分布绘成曲线,这种变异呈正态分布(图14-2)”。
(《细胞生物学和医学遗传学》. 第五版. 王洪波 张明亮主编. 人民卫生出版社,2014,170页)
1.人的身高范围应在130cm(排除侏儒症)~230 cm(排除巨人症)之间变动,方能符合人类身高的实际情况。
2.一个使身高降低的基因被一个使身高增高的基因替换后,身高应变动10cm,因为5-(-5)=10!
3.“多基因性状是连续的”,身高不应该大幅度跳跃,事实上,在身高范围内,任意身高都是客观存在的,例如165、166、167cm……,只有这样,才称得上“多基因性状是连续的”,而不是“形状变异的分布呈正态分布”才算“多基因性状连续”。
4.人类身高的控制基因大约有12对。
5.图14-2反应的不是基因与性状的关系,自然看不出性状(身高)由矮向高逐渐过渡的关系。问题出在图的横坐标是身高,纵坐标是变异人员数!
“身高”是性状,变异分布是人数,二者不能等同。
数量性状应该这样定义:多对等位基因决定一个性状,每一对等位基因可有正向基因与逆向基因之分,性状随正向基因数量的增多而加强,所以称为数量性状。例如身高,正向基因越多,身材越高。以身高为例,模拟数学函数式可表示为:H=2kx+b,式中x是正向基因的数量;k为常数(每个正向基因的作用值),2k是由于每增加一个正向基因的同时必然减少一个逆向基因,k-(- k)=2k,作用效果是k的2倍;b为基本身高,等于全是逆向基因的个体即极矮的个体的身高。
假设人的身高由三对等位基因决定,身高与基因的关系如下图。
从图中看出,身高以10厘米的幅度跳跃,尚不能说明“连续”,看来,决定身高的基因远大于3对,约有12对,身高方可“连续”。“假设人的身高由三对等位基因决定”,没有任何实际意义。
从实际情况推断,如果人类的身高在140厘米到220厘米的范围内变动,则至少由12对等位基因控制!每个微效基因的作用只有1、2厘米而已!大部分编者不会应用二项式定理,只会列表、数数,得出3对等位基因有7种基因型。若举10对等位基因,则可形成1024种雌配子和1024种雄配子,配子间自由组合,有上百万种可能性,最终无法“数出”有多少种基因型!
若身高由12对等位基因控制,则形成雌、雄配子的几率各为212=4000,根据自由组合规律,基因型总数约为16000000种,两种极端变异类型的概率约为1/16000000,全世界两种极端变异类型的人数约各为300人左右,比较接近实际。而12对等位基因可形成25类基因型,人类的身高若在140厘米到220厘米的范围内变动的话,每一类基因型的人的身高将在3厘米左右的范围内变动,即人的身高以厘米为单位测量时,恰好各个数值都可能出现,由低到高呈线性分布,说明“人的身高变化是连续的”,而不是“人数分布的频数呈正态分布说明多基因性状(身高)变异的分布是连续的” !
作者简介:要学棣(1957-),男,甘肃省平凉市人,硕士,毕业于西北师范大学,现任甘肃医学院副教授,研究方向为数量遗传。
参考文献:
[1]张忠寿.细胞生物学与医学遗传学[M]. 第3版.北京:人民卫生出版社,2007.
[2]黄健.医学遗传学基础[M].第1版.西安:第四军医大学出版社,2006.