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关键词:生物技术专业 细胞生物学 教学质量
中图分类号: G642 文献标识码: A 文章编号:1672-1578(2014)11-0055-01
细胞生物学是生命科学的重要分支学科,是在分子层次上研究细胞生命活动过程中各种生命现象的规律和机制的一门学科。该课程在学生的抽象思维能力、科学实验及知识更新能力的培养中有着独特的作用。但众所周知,细胞生物学信息量大、内容抽象、重点难点多,怎样才能在有限的学时内,使学生既掌握细胞生物学的基本内容又了解其最新动态,是细胞生物学教学工作者仍面临和需要探讨与解决的问题[1]。
近年来,我校新开设了生物技术本科专业,旨在培养具有良好职业道德、创新精神、实践能力和终身学习能力,系统掌握生物科学基本理论和现代生物技术知识,既有基础医学和一定临床医学知识又具有较强的生物技术实验操作和一定的科学研究能力,能够从事医学、生命科学、疾控防疫、检验检疫及生物制药等医疗实践、医学教育和科学研究等方面工作的高素质应用型生物技术人才。本教研室承担了生物技术专业细胞生物学课程教学任务,笔者通过教学实践,对于提高细胞生物学教学质量做出初步思考。
1 优化课程结构
本着以学生为中心,充分发挥学生的自主能力和创新能力,调动学生学习的积极性的教学宗旨,力求达到能夯实基本实验技能、学习先进技术,又能培养学生创新思维、提高科研素质的教学目的,为了更好地提高教学质量,为了使课程体系更加科学、合理,我们在原有开设于临床医学专业的医学细胞生物学课程结构体系上,针对生物技术专业的教学内容进行了适当调整。细胞生物学是一门实践性很强的学科,实验课在课程教学体系中举足轻重,它是理论课必要的辅佐和补充,是强化理论知识和增强形态概念的重要手段。为从根本上改变“单纯传授知识”的传统教学方式,必须将理论教学和实践教学进行紧密结合,因此我们对细胞生物学课程进行了结构调整,增加了实验教学的内容,实验课时占总课时的一半以上。通过实验课教学,不仅可强化学生对理论知识点的理解与记忆,开拓学生的视野,而且可通过教师对学生面对面的言传身教,加强学生的素质教育。
2 加强师资培训
目前我校并未设置独立的细胞生物学教研室,细胞生物学课程由组织胚胎学教研室教师兼而承担,而根据培养方案,我校生物技术本科专业细胞生物学课程教材选用了由翟中和等主编的《细胞生物学》,这本教材在多个医学院校为硕士研究生教学用书。这也对授课教师提出较大挑战,根据课程教学特点,教师不仅要有丰富的理论知识和实践技能,而且要不断地扩展新知识、学习新技术、掌握新方法,了解学科发展前沿,还需更强的耐心、责任心去以引导学生,教育学生。为此我们开展多项措施,以期提高教师队伍素质,如教研室积极组织相关培训(含业余或脱产形式),鼓励教师外出进修学习,开展相关讲座、集体备课,并建立激励机制来鼓励更多的教师全身心地投入到教学中来。从而有力提升教研室教师教学能力,对教师教学质量的提升起到了很大的推动作用。
3 选择合适的教学手段
细胞生物学是从细胞水平认识、探究生命问题的学科,内容多、更新快,对于刚入校的大学一年级学生来说,具有一定难度,学生有畏难情绪,难以产生兴趣。本着以建构主义教育理论为指导,以学生为中心的原则,依据教材特点和学生特点,我们充分利用网络和多媒体技术等辅助手段,依托校园网开发了细胞生物学双语网络教学平台。该系统以本教研室的主页为基础平台,是一个集教学指导、网上虚拟实验室及师生在线交流等较强功能为一体的网上运行系统。它将本课程的相关软件资源链接到网上,学生可以在网上预习、仿真,还可进行实时在线师生交流,从而打破时间和空间的束缚。教学计划的安排执行、教学内容的制定乃至学生成绩等都可以通过网络化实现资源共享。课堂上,通过演示、讲授及提问,启发学生运用旧知识,解决新内容,达到知识迁移。动静结合,宏观和微观结合,生活与临床结合,化抽象为具体,拓展教学内容,丰富教学形式,尽可能提升理论知识的直观性。将抽象的知识直观化,形象化,使抽象的内容具体化,让学生获得生动的感性认识,激发学生的学习兴趣, 启发学生主动思考和培养学生的实践能力。
总之,树立终身学习的理念,培养开拓进取、勇于创新的精神,具有较强的学习能力和发展能力是我们对于培养医学院校人才的希望。针对生物技术专业的培养目标,总结分析出适合本校开展细胞生物学教学的有效方法,增强了教师的综合素质,大大提高了学生学习的积极性与主动性,也综合培养了学生的动手实践能力和科研创新能力,从而真正做到教学相长。
参考文献:
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-Based learning)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
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[4]Mancy LJ,Ann MP,Ann L,et al.Developing a problem-
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;实验教学;教学改革
医学细胞生物学是医学临床专业的主干课程之一。学习此门课程对于我们从细胞水平理解生命现象,阐述机体发病原理及选择最佳治疗方案提供理论依据。同时,医学细胞生物学又是一门实验操作性极强的学科,实验教学不仅是此门课程教学工作的重要组成部分,也直接关系到学生的动手能力、综合素质,是临床学生正式走上医疗岗位前的一种必需的培训。
但在实际的教学过程中,教师在实验课中重点讲授实验的基本原理,实验所要达到的目的,并在实验前已将实验所需的各种试剂配好,学生按实验指导书无需思考地将相应的试剂按顺序加入,然后得到一个合理的结果就可以。对于学习主动性差的学生来讲,他仅仅是观察到一个实验现象。因此,我们感到实验课程的内容和设计并没有达到我们最初预想的培养目的。那么,如何将实验中所观察到的现象很好地与理论知识结合起来,调动学生的主观能动性,让被动的学习变为主动以达到预期的教学效果呢?为了解决这一问题,我们对现有的实验课作了相应的改革,结合课堂理论教学,借鉴其他医学院校的经验,让学生自我设计,自我验证,以加深对理论知识的理解,提高教学质量。
在制定改革方案之前,我们与学生进行了多次深入的交流,从他们反馈回来的信息了解到,当代大学生具有较强的求知欲,渴望掌握当代相关学科领域中的新进展、新理论及相应的新技术,对于实验课教学环节有着殷切的希望,希望能够通过专业技能训练,掌握几门实用性强的技术,以提高自身在就业市场上的竞争力。与此同时,我们也深深感到他们的动手能力差,独立处理问题、解决问题的能力较弱,吃苦钻研精神不够。此外,应试学习的现象在他们身上体现得较为普遍。综合以上的分析,对医学细胞生物学实验课教学环节提出如下改革建议:
一、加强实验基本技能的训练,培养科学严谨的学习作风
实验包括显微镜的使用方法,生物绘图的基本技巧,细胞形态结构观察,细胞亚微结构的分离与观察。主要目的是使学生掌握细胞学研究和观察的基本实验方法。此外,我们对实验中的操作细节进行严格的要求,以培养学生良好的实验习惯及严谨的学习作风,这对于临床专业的学生尤为重要。
二、开展综合性、设计性实验,调动学生的主观能动性,提高动手能力,将被动学习变为主动学习
结合理论课教学环节及相关临床应用,提出问题,由学生独立完成实验方案设计,包括实验相关原理,材料选择,试剂配制,试验现象的观察记录,以及最后的试验结论,并提出对于实验内容在临床上相关应用及意义。只有这样,学生才能通过实验加深对理论的理解,培养学生独立处理问题、解决问题的能力。例如,根据实验课教学大纲,细胞生物学第二次实验中有一个“红细胞膜通透性观察”实验。常规的教学方法就是由教师分别配制低渗、高渗、等渗8种试剂,利用人的血液在生理盐水下平衡,学生仅需要加入不同的试剂观察是否溶血,而后得出何种试剂能够发生溶血现象。在实际教学过程中,学生只是机械地做实验,而不能将实验内容与细胞膜的特性相联系,实验结束后学生仅仅掌握了溶血现象的观察,红细胞需要保存在等渗溶液中等一些表面现象。而无法加深对细胞膜通透性的理论知识的理解,实验课流于形式。针对该实验存在的一些问题,我们以本实验为突破口,开展了设计性和探索性实验。在具体教学环节上可做如下调整:
1.在理论课教学环节中,阐述细胞膜选择通透性的原理,并提出一系列问题,包括:
(1)为什么临床上输液需输入等渗溶液的?
(2)细胞膜针对不同分子其通透性有何变化?
(3)如何建立等渗溶液?
(4)水是如何通过细胞膜的?
(5)细胞的体积是如何维持的?
(6)肾脏是通过何种方式完成水和无机离子的重吸收?
2.由学生自己根据实验目的设计实验,设计内容包括实验目的,需要解决的问题,选择何种试剂和材料,采用何种试验方法。
3.学生也可采用实验指导书安排的方案,该种方式兼顾到对实验设计有困难的学生,可以完成基本的实验。
4.专门安排三个学时的实验课,组织学生针对自己的实验设计开展讨论,学生可以在讨论课上阐述自己的设计理念,设计思路,完成实验的可行性,在讨论阶段有些学生修改了自己的设计,有些学生借鉴别人的建议完善了自己的设计方案,同时也进一步巩固了相关的理论知识。
5.学生完成实验,实验过程中做好实验记录,对实验过程中出现的问题提出假设,并进一步给予验证。
通过这种完整的实验设计训练,学生可以掌握科研设计的基本方法,同时结合理论与相关研究的最新进展充分发挥自己的主观能动性,提出自己的设计方案并通过实验进行验证。这样我们的实验过程从教师教学生被动的学习变成了学生主动的探求知识的过程,学生的学习积极性充分被调动起来。
三、评分标准的改革
原来的医学细胞生物学实验成绩主要是对实验报告的评分,其中包括实验目的、原理、操作步骤及观察结果记录,将这几项分别评分,并相加得到最终的分数,这就导致学生在书写报告时不用心,应付了事,抄袭现象严重。配合以上实验内容的改革,我们对评分标准也做了相应的改动。基础性实验评分重点放在讨论题及注意事项上。拓宽学生对实验基本技能在临床应用上的思考,培养学生在实验操作过程中发现问题、解决问题的能力。对于综合性、设计性实验,评分的重点要放在对实验设计的科学性、合理性以及实验相关内容扩展的评估上。通过这样的评分改革进一步提高学生主动学习的积极性。
通过一轮的教学改革,我们从学生完成的实验报告;医学细胞生物学期末考试情况分析及随机抽样调查问卷三个方面对教学效果进行了评价。参加实验教学改革的为206位2012级临床医学专业学生,经过充分讨论全部完成了实验设计,其中90%的学生设计了与实验指导书不同的方案,部分学生还结合临床实践做了一些有益的探索,如针对肾小管上NH+4转运通道的研究,高渗与等渗混合液对红细胞膜的影响,ATP对葡萄糖的易化扩散作用的影响。去垢剂SDS对红细胞膜的影响,红细胞膜上水通道蛋白的研究等。此外,基础实验技术的实验完成效果也有明显提高,学生不仅能主动查阅相关文献扩展对基本技术应用的认识,而且对于实验的每一个细节都认真分析,在报告中提出了不少的注意事项与建议。
为了进一步验证实验课改革的效果,在医学细胞生物学期末考试试题中,安排了综合性设计实验相关的理论知识试题,其中90%的学生答对了该题,正确率远大于其他的题目。这说明通过学生自己的设计,对于红细胞膜的特性有一个深刻的认识,实验课教学加深了学生对理论知识的理解,对相关的理论知识起到了有益的补充作用,实验课教学改革达到了预期的效果。
此外,抽样调查结果表明:学生对教学改革满意度高,认为实验课能调动他们的积极性,这样的教学能让他们愿意去发现问题、解决问题。同时,在主动思考的过程中对课堂上的理论知识的掌握具有一定的促进作用,并对实验课的进一步改进提出了许多建议。
综上所述,我们根据教学实践过程中发现的一些问题做出的相应的实验课改革,在实际的教改过程中仍发现有许多不完善之处,还有待日后的进一步完善与补充。但教学改革的效果也是喜人的。我们应坚持这样的思路,将教学改革进行到底,对原有教学进行甄别,取其精华去其糟粕。摆脱教师机械讲授的“填鸭式”教学模式,提高学生学习的兴趣,改变学生的应试学习状态,为社会培养出具有独立思考能力,独立解决问题能力的合格的临床医学人才。
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周教授介绍,胸部肿瘤主要包括肺癌、食管癌和纵隔癌。其中肺癌发病率为40/10万,居我国恶性肿瘤发病率和死亡率之首。食管癌也是常见恶性肿瘤之一,我国发病率为20/10万,是世界上发病率和死亡率最高的国家。目前,国内外普遍认为,规范、循证、个体化的综合治疗是胸部肿瘤治疗的趋势和方向。
天津市胸部肿瘤中心是在我国胸外科先驱张天惠教授和吴英恺教授创建的天津医大总医院胸外科基础上建立的,技术力量雄厚,由天津市肺癌研究所、总医院肺部肿瘤外科、胸腔及食管肿瘤外科、胸部肿瘤内科、肿瘤放射治疗中心、胸部肿瘤生物治疗科、PET中心、影像中心和肿瘤病理室组成。该中心目前已独创10余种肺癌外科术式,在肺癌外科治疗方面具世界先进水平。
谈及肺癌,周教授说,目前医学界面临的最大问题是没有有效的筛查和早期诊断的方法,绝大多数肺癌在就诊时已经是晚期。此外,有很多肺癌并没有远处转移,但是局部侵犯,累及心脏大血管,这是对肺癌外科的巨大挑战。对这类肺癌如果能施行完全性切除,再加上手术前后的多学科综合治疗,许多病人可以获得长期生存。但是,目前大多数医院都未开展这样的手术。我从1988年开始做这类手术,目前可以说是一种常规手术了。当然,所有的手术都有严格的适应症。这个“适应症”包括了患者、病情、医生和医院的统一。目前,肺癌早期诊断方面,临床上主要是应用CT或X线检查加痰的细胞学检查(也叫脱落细胞检查),但是它只能够检查出大约5%~7%的早期肺癌。用现有方法筛查出的“早期肺癌”,有30%~40%术后分期为IIIA期,其中30%~40%死于远处转移,实际上真正的早期肺癌不到5%。
在基础研究方面,周教授讲了在肺癌筛查新方法和新技术方面的有关进展。周教授说,随着人类基因组计划的完成,现代分子生物学理论和技术的发展,使我们有可能从分子水平对肺癌进行筛查和早期分子诊断,使我们有可能筛查出早期原位癌、浸润癌,甚至筛查出人群/个体的肺癌遗传易感性,人群/个体的肺癌易感基因。正常支气管上皮细胞从转化、癌前病变、原位癌、进展癌,到肺癌侵袭转移直到导致患者死亡,其自然历史为20~30年。在这个漫长的过程中,会发生一系列细胞生物学、分子生物学、遗传学、免疫学的改变,并可能反映在人体的体液、血液系统中。因此,我们完全可以应用现代细胞生物学,分子生物学的技术和成果开发肺癌筛查,这是早期诊断的新技术、新方法。美国科学家近日发表研究报告说,利用纳米技术,通过对比癌变细胞与正常细胞的弹性差别,能帮助医生提高癌症诊断准确率。我们研究了代谢酶基因的多态性与肺癌遗传易感性的关系。研究发现,同样吸烟的人,携带某些代谢酶基因的人群与不携带这种代谢酶基因的人群相比较,他们得肺癌的机会增加20多倍。这些结果也解释了为什么同样吸烟,有些人得了肺癌,而另一些人不得肺癌。
该中心在肺癌筛查和早诊的研究方向方面集中在这样几个领域:肺癌高危人群的筛查;肺癌人群和个体肺癌遗传易感性或易感基因的筛查;肺癌癌前病变、原位癌的筛查;肺癌遗传易感性相关分子标志物的筛查;肺癌遗传易感性相关“整合分子标志物”的筛查;肺癌筛查和早期诊断等。估计研究成果可在10年内应用于临床。
关键词 生物工程概论 教学方法 改进
中图分类号:G424 文献标识码:A
21世纪是信息技术、生物工程与生命科学、新材料技术、新能源技术突飞猛进的发展时期,也是这些高新科技迅速产业化的时期。生物工程是优先发展的高科技领域之一,是推动社会经济发展和社会进步的一项关键技术,不论是发达国家还是发展中国家都已把生物工程纳入科学发展重点,加大生物技术的投入。随着近几十年来生命科学的飞速发展,现代生物技术在农业、食品、医药、卫生、化工、环保、能源、海洋开发等领域的应用逐步深入,人们越来越深切地体会到现代生物技术在各领域的重要性。①国内许多的生物工程、生物技术、生命科学专业纷纷将生物工程概论作为该专业的专业课或选修课。因此,加强课程建设,改革教学方法和手段,强化学生能力的培养势在必行。笔者近年来一直承担该课程的教学任务,现就教学过程中遇到的问题及其解决方法谈些体会。
1 在教学过程中遇到的问题
笔者所在院校的生命科学专业的生物工程概论课程是近几年才开始设置的,其针对性的教学内容和教学方法都没有什么经验可循,仅照搬其他高校的生命科学专业或其它相关专业对本课程的教学内容及教学方法,显然是不合理的。笔者根据近几年的课程教学情况,发现存在以下问题:
1.1 教学内容信息量大,课堂教学时数少
生物工程概论是一门理论性很强的课程,生物工程的内容包含基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生化工程和蛋白质工程等。近年来,随着生命科学的飞速发展,新理论新技术层出不穷,使得如今的生物技术已与过去不同,有着更广泛的内容。生物技术的日益更新以及社会应用的逐步深入,必将加大教学的信息量,从而也就给任课教师的备课、授课带来难度,对教师更新自身知识也提出了更高的要求。与此同时,为了坚持符合“厚基础、宽口径、重实践、有特色”人才培养的基本原则,各高校纷纷增大基础课的比重,大幅度减少专业课及专业选修课的学时数,这样就给本课程的成功教学增加了难度。②
1.2 授课内容泛而不精,教材内容更新滞后
《生物工程概论》教材中所包含的每一工程都是独立的一门重要课程,为了在短短的30多个学时里把几大工程理论讲授给同学们,老师多是蜻蜓点水式地讲授每一工程的内容。这样的授课内容对学生来说意义甚微,达不到开此门课程的直接目的,同时,也给教师全面提高教学效果带来了很大的困难。很显然,沿用过去“面面俱到”的传统授课方式,在有限的课时时间内完成所有内容的讲授是不现实的,也不利于全面提高学生学习的主动性和积极性。另外,现今知识更新的速度越来越快,知识倍增的周期越来越短,而书本知识内容的更新往往滞后于新技术新方法的产生。
1.3 传统授课方式面临挑战
传统授课方式就是由一位教师通讲一门课程的全程,尽管老师们都兢兢业业地去准备和讲解每一节课程,但这样一学期下来,学生总会在中途的学习过程中产生审美疲劳,学习积极性降低;另一方面,学生脑海里往往也会产生厌倦情绪,质疑老师真的都是全才?怎么都是样样通?待到学期末时,学生最终的学习效果往往与老师的期望值相差甚远,这一点已越来越被教师们所重视。
2 生物工程概论教学方法改革的探讨
笔者在教学实践中,针对所面临的问题,进行了初步的改革尝试,摸索出了一套能够保证教学质量的教学方法。
(下转第152页)(上接第116页)
2.1 针对课堂教学时数少问题,避免交叉学科的重复授课
由于生物技术包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生化工程和蛋白质工程等诸多方面的理论,③而每一工程理论又均可成为独立的一门课,因此,生物工程概论这门课的内容必将与其它课程的内容存在或多或少的重复。如基因工程的相关理论可能在分子生物学中有所体现,细胞工程理论也与细胞生物学课程有所重复。为了避免相同内容的重复授课,避免学生对相同内容的授课疲倦性,同时还要考虑该课课时的有限性,故针对相关内容进行有侧重的讲解。如基因工程避免掉与分子生物学重复的内容,细胞工程避免掉与细胞生物学所讲授的植物细胞工程的相关内容,重点讲授动物细胞工程的相关内容。另外,发酵工程也是几大工程中较为重要的工程之一,是生物技术获得最终产品的手段,而同学们对微生物发酵方面的知识相对薄弱,了解甚少,同时,大多数学生还有报考微生物发酵专业研究生的倾向,故将发酵工程部分作为本课程所要讲授的重要内容之一进行详解。
2.2 讲授内容与科学上的最新成就相结合
作为一门专业选修课,应该传授学生最基本的原理和方法,同时也应给学生展示最新的发展前沿和社会应用,使学生的知识紧跟时代的发展,为他们毕业后尽快适应相关领域的工作打下良好基础。针对书本知识内容的更新往往滞后于新技术新方法的现状,笔者在讲授经典理论的同时尝试将一些相关的新理论、新技术、新方法给学生加以补充。如在讲授基因工程这一章节时,将经典的基因重组技术、PCR技术、目的基因的获取方法等基本理论作为重要的内容进行讲解的同时,一些新技术新方法以及最新成就也进行补充,如基因组学、转录组学、蛋白质组学研究、第二代测序(大规模基因组测序)及第三代测序技术等的应用,使同学们一方面掌握基本理论知识的同时,对新的技术方法及其新进展也有所了解,扩大同学们的视野,激发同学们学习新知识的积极性。
2.3 采用多位老师共同参与授课,提高学生学习积极性
针对一位教师通讲一门课程全程导致学生中途学习积极性降低这一现象,再加上本课程内容的特殊性,生物工程教研组对本课程的授课方式尝试了一些变革,改为由三位教师参与对该课程的讲解。笔者主要从事分子生物学方面的研究工作,故基因工程和细胞工程这两章内容由本人进行讲解;汪伦记老师主要从事微生物发酵和酶工程方面的研究,故发酵工程和酶工程这两章内容由其负责讲解;邱智军老师是从事蛋白质组研究的,故蛋白质工程这一章内容由其负责讲解。这样,每位老师都能发挥其自身的特长,将本人娴熟的理论讲解给同学们,教师讲授起来得心应手。另一方面,这样的授课过程,在同学们对一位教师还未产生审美疲劳时,又有一位新面孔的出现,学生的新鲜感也带动了他们的学习积极性,同学们对老师的评价也较以往有大幅度的改观。
3 结语
通过以上几种方法在教学中的运用,学生对本课程的学习兴趣不断提高,上课时精神饱满注意力集中,一改以往上课打瞌睡、玩手机等现象。经过两学期的改革尝试,本教研组的老师均发现同学们学习积极性大大提高,学习效果也较以往大幅度增高。
注释
① 欧少云.任务驱动法在《生物工程概论》的应用初探[J].广西教育学院学报,2010.2:149-151.
关键词:研究生;医学;课程体系
中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2013)04-0047-03
一、医学研究生课程教学存在的问题
课程是知识的载体和表现形式,课程教学的目的是培养学生的知识理解能力及运用正确的原理和技术方法来认识、理解、揭示和评价本学科专业领域最前沿的知识和解决相关问题的能力。研究生教育必须重视培养学生从事科学研究或独立担负专门技术工作的能力,在医学研究生课程教学过程中,应处理好传授知识、培养能力及全面提高素质的关系,突出研究生创新精神的培养,提高学生的实际工作能力和科研创新意识,为学位论文工作打下良好的理论和技术基础。由于浓厚的功利化倾向等因素的影响,医学研究生课程教学中也逐渐暴露出许多问题,如在研究生培养过程中存在重研究、轻教学的倾向,在课程设置方面存在重基础理论课程、轻技术实践类课程,重知识传授、轻能力培养等问题。这些问题的存在,严重制约着研究生创新和动手能力的培养。在课程设置方面还远远不能满足不同专业不同背景研究生学习的实际需要,培养出来的学生缺乏深厚的综合性学科知识和专业个性。同时,课程设置跟不上医学科学发展的步伐,不能满足社会对医学高级专门人才培养工作的需求,甚至可能成为限制学生视野和思维拓展的桎梏,严重制约了研究生创新和实践动手能力的培养。
医学研究生培养工作在南通大学研究生扩招初期也存在这些方面的问题,如选修课程以基础理论课程居多,实践类课程设置偏少,整个教学过程属于重知识传授、轻能力培养的模式。部分研究生进入课题研究阶段对许多实验技术仍闻所未闻,只能边干边学,这样就会造成研究生对实验技术的掌握缺乏系统性,严重影响整个科研课题研究的进度和深度。研究生学位论文表现为较低级的重复工作,学术文章仅能在国内期刊上发表,这在很大程度上制约着研究生科研创新及学科发展,使学校的核心竞争力受到较大影响。通过对本校382名在校医学研究生课程设置方面的问卷调查(图1),在被调查者中59.8%认为课程设置中基础理论课程过多而技术类课程过少,31.5%的学生认为公共课程过多而专业课程设置偏少,这在一定程度反映了学生在优化研究生课程结构方面的诉求[1]。
图1
二、以创新和实践动手能力培养为目标的课程体系建设
(一)医学研究生课程设置应符合研究生培养工作要求
课程教学是研究生培养工作的重要环节,研究生课程建设质量的高低以及课程教学实施的有效性,对医学研究生培养质量有着直接的影响。在当今以数字化、信息化和国际化为特征的时代背景下,知识更新的速度非常快,基础理论知识的传授不应再作为研究生教学的主要手段,而应把技术方法的传授和创新能力的培养作为研究生教育的核心,这也是顺应研究生课程建设和改革必然趋势的要求。通过对在校研究生的问卷调查,就何种学习方式对研究生创新能力的提高最有帮助这一问题,57.89%的研究生认为是实验技术类课程,28.72%的研究生认为是学术讲座,仅12.78%的研究生认为是基础理论课程(图2)。这反映出研究生对实验技术方面课程学习的渴望,也迫使我们去不断改革和优化现阶段符合医学研究生培养特点要求的课程体系,从而保证医学研究生的课程教学质量。为此,我们针对当今研究生课程体系和研究生生源情况,组织相关学科长期在科研和教学第一线工作的高学历、高级职称教师,就如何应对目前研究生培养过程中存在的这些弊端和问题展开讨论,通过开展相关研讨工作使他们逐渐认识到,只有强化研究生创新和实践动手能力的培养,不断增强学生科研和动手能力的培养,才能使得学校研究生培养工作整体水平具有竞争力,保障研究生培养质量的不断提高。为实现这一目标,必须对现有的研究生课程体系与教学内容进行改革,大幅度增加医学类实验技术的选修课程。
图2
(二)调整研究生课程培养目标,重在创新和实践动手能力的培养
研究生课程教学应该以掌握研究方法和培养解决实际问题的能力为目标[2]。但在实际教学过程中,研究生课程多数以基础理论公共课程为主,而对于培养学生创新和实践动手能力方面的课程明显不足,研究生应用研究方法和技术素养培养方面相对欠缺,研究生学位论文存在研究方法相对陈旧、手段比较落后,新的研究方法和技术成果很难体现在研究工作中。在医学研究生中就教学环节中最应改进方面的调查显示,76.5%的研究生认为需要对实验、实践教学方面进行改进,只有18.6%的研究生认为需要进行基础理论公共课程教学方面改革。这就要求我们从培养本学科合格高级专门人才的基本要求出发,注重创新能力和实践动手能力的培养,做到“按需设课”,整合研究生课程教学内容,同时学习借鉴国内外先进教学理念,把握好基础理论课程和实践技术教学类课程的比例,尤其是实践教学在提高学生的实际操作能力、培养学生的创新精神与实践能力等方面的特殊作用。在课程设置中除按医学一级学科设置各专业学位课程外, 适当减少些必修课比例, 大幅度增加选修课程,尤其是发展迅速的生物医学相关技术类选修课,如加强分子生物学、分子遗传学、细胞生物学、基因工程、组织工程、神经生物学等方面的选修课程, 为研究生掌握宽广基础专业知识和培养实践技能打下良好基础。
(三)优化研究生课程结构,构建创新人才培养课程体系
构建科学合理的课程体系可以为研究生创新能力的培养打造良好的基础。创新人才首先需要具有创新思维,而创新思维的形成需要以创新的知识结构和体系为基础,这些归根究底都依赖于科学合理的课程体系[3]。我们根据不同学科专业研究生培养工作的特点,组织长期在相关学科科研和教学第一线的高年资教师着手开设多门研究生实验技术类的选修课程。经过几年努力,从最初仅有3门技术类选修课的基础上,相继新增开设了“生物光镜标本技术”、“生物科学图像处理与分析”、“脑立体定位”、“电生理学技术”、“细胞生物学技术”、“分子生物学技术”、“神经生物学基础技术”、“医学影像诊断学技术”、“神经科学”、“生物材料与组织工程学”等十多门技术类选修课,从而建立起以学科核心课程为主体, 公共必修课、专业技术类选修课为配套的科学课程体系,为研究生创新和动手能力的培养奠定了良好的基础。
我们也根据医学类研究生教育的核心能力培养要求,科学制定了课程授课和规范的课程标准,将科学研究成果及时转化为与课程配套、反映生物医学新进展、新方法和新技术、体现教学改革新理念的研究生教材,同时积极选用外文原版的先进教材进行教学, 及时跟踪学科前沿, 开拓研究生的视野。
(四)搭建研究生科研工作平台,提高研究生实践动手能力的培养
为了进一步培养研究生的实践动手能力,我们对相应的实验室进行了改建和扩充,目前已有形态学实验室、细胞生物学实验室、分子生物学实验室、机能学实验室、神经生物学实验室、外科学综合实验室、内科学综合实验室、眼科学实验室、神经病学实验室、医学影像学实验室等在内的教学和科研用实验室。这些实验室作为创新实践的开放式管理实验室,使研究生在课上及课后均能充分利用实验室的设备进行科研训练或学术研究,全面锻炼他们的实践动手能力,从而成为研究生创新能力培养的基地。在实验教学改革中,不断完善综合性、设计性、开放性和创新性实验项目和内容。新课程体系中的任课教师、实验技术人员及研究生的指导教师,随时能够为研究生在实验课及学位论文科研工作中遇到的问题进行答疑解惑。高水平的基础医学优势学科、雄厚的科学研究实力、丰硕的科学研究成果、先进的实验室条件,全方位的开放模式,为研究生创新和动手能力培养体系的构建提供了非常有利的“软”“硬”环境,建成了符合医学研究生培养目标体系的支撑平台。
(五)改革课堂教学方法与教学手段,注重研究生能力培养
研究生课堂理论教学是传授知识、培养能力和提高研究生综合素质的重要平台。传统的“填鸭式”教学方法严重制约了研究生批判性思维的培养, 也不利于培养他们在实际工作中自主发现问题和解决问题的能力[4]。为此,我们针对以往教学方法与手段的不足之处进行改进。
为研究生提供一个自由思维空间及批判性的思维氛围是培养研究生创新性思维的有利条件。为此,我们在研究生教学方面力求给学生提供一个发挥能力的空间,在课程教学形式上采用知识传授与讨论相结合的方式,在教学过程中实行理论与实践的有机结合,运用参与式教学方式。要求研究生课程任课教师在课堂理论教学过程中,着重讲述课程的基础理论、基本概念等,对于课题的解决方法、研究进展及最新动态,让学生到图书馆或互联网上独立完成查阅准备工作,然后大家课堂集体讨论,通过研讨的形式来更直观有效地理解掌握好课程内容。通过运用课程内容传授与讨论相结合的教学形式,既能够激发研究生的学习兴趣,也培养了他们独立思考和批判性思维的能力[5]。在研究生实践课程教学过程中,强调研究生实践能力的培养,克服了学生为理论学习而学习的思维定式,逐渐培养学生形成在实践中运用所学理论知识、在理论学习中提高应用基础知识的能力。
同时,积极推进以研究生综合能力测评体系来评价研究生学业方面的表现,取代传统的理论考试成绩至上的评价内容,通过研究生课程学习、实践运用及解决问题能力等方面来综合评定学生知识掌握能力和水平,要求研究生在课程学习过程中把所学基础理论积极应用于实践工作中,强化学生解决实际问题和创新思维能力的培养,让学生逐步意识到将所学知识应用于科研实践的能力是学生学业能力掌握的关键,这对于切实提高研究生的科研工作能力和倡导创新笃实的学术氛围具有积极的意义。
三、医学研究生创新和动手能力培养课程体系的意义及成果
自实施研究生课程结构改革以来,着力构建创新和动手能力培养的课程新体系,以培养创新和动手能力为核心,加强医学研究生技术类课程体系建设与实践。借鉴国内外知名大学的研究生教育经验,结合本校的实际,逐步创建了一套与时代相适应,系统的、具有可操作性及自身特色的医学研究生创新和动手能力培养的课程新体系,覆盖了课程教学大纲、教学内容、实验内容、教材建设、多媒体教案、质量监控和教学管理等方面。改革教学内容,以反映生物医学的新进展、新方法和新技术为宗旨,将学科前沿延伸到课堂。积极将自身研究成果转化为优质教学资源,打造优秀技术类选修课程和相应精品教材,结合实验室建设和全方位开放,进一步加强研究生实践动手能力的培养,最终达到提高研究生综合能力培养的目标。
自课程体系再建设与教学内容改革后,研究生掌握和应用生物医学的先进技术能力明显提高,科研思路更加开阔,所完成的学位论文质量也快速提升,在校外及国际上的竞争力显著增强,以第一作者发表SCI收录杂志的学术论文数量逐年递增,其中不乏高影响因子的论文。“生物光镜标本技术”、“分子生物学理论与技术”、“生物科学图像处理与分析”、“神经科学”和“细胞生物学理论和技术”等多门课程获得江苏省高校优秀研究生课程。相关课程的教学课件也在校园网上公开,学生及相关人员可通过网络教学平台随时观看和学习;研究生在科学研究过程中碰到技术方面困难时,也可以通过网络等多种形式积极与相关教师进行咨询以获取解决方案。
总之,通过加强以医学技术类课程为核心的选修课程建设,构建以创新型人才培养为导向的课程体系,切实提高了研究生创新和实践能力的工作水平,使得医学研究生培养质量的整体水平迈上了一个新台阶。
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关键词:普通院校;生物工程专业;课程建设
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)41-0040-02
课程建设是学校教学基本建设的重要内容,包括转变教学思想,提升教学观念,改善教学方法,优化基础及专业知识的课程结构,构建具有针对性的教学体系,加强课程群的整合与优化,及时更新教学内容,加强师资建设,重视学生实验及实践能力培养,提升学生的创新精神与实践能力,促进学生的全面发展。学校的教学水平的优劣直接验证课程建设,而课程建设的成果直接影响人才培养质量。为了深化课程教学改革,我学院进行了积极的探索和研究,下面是沈阳大学生命科学与工程学院生物工程专业系列课程建设的研究情况。
一、专业课程建设现状及问题
1.课程设置不合理。专业课程之间存在教学内容交叉与简单重复的现象,不仅占用大量学时,而且浪费教学资源。一方面,由于各课程长期以来都追求完善的教学体系,严密的教学逻辑,面面兼顾,形成了大而全的格局,课本越编越厚;另一方面,各课程之间缺乏协调,内容交叉重叠。
2.专业课之间各自独立,未能形成系统的知识体系。随着科学技术水平的发展,产生了交叉学科,边缘学科,导致学科越分越细,必然产生庞大的内容与不断减少的课时之间的尖锐矛盾,尤其是专业基础和专业课学时受到两面夹击,其结果是学科的新思想、新成果难以及时融入课堂。
3.实验教学模式不适应现代教学发展。其中大部分是依附于理论课程的、经典的验证性实验,缺少综合性、设计性和创新性实验。同时,很多实验室考虑到仪器和试剂的使用量,实验内容简单,不给学生过多的尝试,限制了学生的思维,使他们缺乏创新创造精神。
4.教学形式单一,实验教学比较薄弱。现有的实验教学模式以教师为主体,先由教师进行讲解和演示,然后学生根据实验指导步骤按部就班地操作,缺少对实验基本技能的连续性和规范性训练,使得实验内容零乱,尚未形成系统的有机联系。
二、专业系列课程建设措施
1.专业课程体系的构建。根据专业人才培养目标,按课程与知识、能力培养的对应关系构建系列课程体系:①为避免生物学系列课程内容简单重复,应合理安排衔接顺序:普通生物学、现代微生物学、生物化学、细胞生物学、现代分子生物学、遗传学、免疫学。②按核心知识、技能,安排生物工程技术系列课程衔接顺序:基因工程、细胞工程、发酵工程、生化工程、化工原理、酶工程、发酵工程设计。③避免实验教学系列课程内容重复或试验项目相近,应增加综合性、设计性试验项目和生物新技术内容:生物化学实验、现代分子生物学实验、细胞生物学实验、发酵工程学实验和生化大实验、基因工程试验、细胞工程试验。④让学生带着任务去实习,亲自动手实践,应设计一条线式的实践教学环节,避免学生走马观花学习:普通生物学、微生物学、生物工艺学、生物制药生产实习、食品工业生产实习、发酵工程设计实习。
2.生物学知识课程建设措施。①生物学基础知识课程整合。在调整课程体系的结构的基础上,以新的课程结构来创建整合,全面完善教学课程的大纲,注意各门课程的广泛性与针对性,结合各门课程的特点,避免课程内容之间的反复和脱节,处理好基础课程与专业课程之间的关系。本专业将动物学、植物学和生理学等课程整合成一门“普通生物学”课程,为学生学习后续课程奠定了良好的生物学基础知识。②专业课教学内容整合。如包括核心课程中基础课程、专业基础课程和专业课程衔接,课程的内容根据学生的认识和知识的深入合理设置;包括课程群内课程内容的有机整合,避免不同课程内容的简单重复;包括教学实践环节的统一安排;包括课程群整体对学生创新能力的培养、创造思维的训练、创造心理的树立、创造技能的掌握等。③教学团队加强教学研究互动。在划分课程群的基础上,根据教师教授的主要课程和科研重点领域进行师资组合,形成团队。将整体课程分为不同的课程教学小组,每一组块由具有丰富教学经验和学术深度的教师承担,积极整合团队资源,根据学科发展及时改善教学内容。定期开展教学研讨,同时建立有效的激励和考评机制,开展教学评价,充分调动团队积极性,促进教学水平的提高。④按三步骤构建专业系列课程体系。构建由理论教学、实践教学和创新训练等三部分并重的创新课程体系。以统筹规划、突出重点为核心,以分级建设、注重实效为支撑,遵循“合理选择(整合)、梯度深化、有机组合”原则实现公共基础平台、专业基础平台和根据专业或专业方向而设置的专业课平台三阶段的创新型素质教育课程体系的建设。⑤构建具有主观能动性学习的实验课程体系。培养具有创新能力的人才是建设新型实验课程的核心目标,要加强对学生动手能力,鼓励学生参与科学研究。实验课程分为三类:第一类是观察与验证型实验,通过此类实验学习掌握试验方法与技术,应改善精简此类实验。第二类是综合与设计型实验,通过此类实验解决较复杂的实际问题。第三类是创新能力开发型实验,具有很大的探索性与综合性。应改革精简观察与验证性实验,增加设计性、探索性、创新性的综合型实验课程。但不是说不重视培训学生的基本实验方法和技术,在培养学生对于科学研究的兴趣和积极性的同时不断加强基本实验技术能力的培养。实验课程应与时俱进,及时归纳整理更多的综合性和创造性的实验进实验课程教学中。⑥以能力培养为主线,构建集中实践教学体系。在搞好实验课程建设的同时,充分利用教师与有关企业科研合作的优势积极创造条件,建立校内外实习基地。对过去单独的、自成一体的实习、课程设计等实践教学环节进行改革,以能力培养为主线,构建专业集中实践教学体系,将能力培养贯穿到教学全过程。
课程建设有着重要的作用和意义:有利于深化和加强学科建设、有利于对学生综合素质的培养、课程整体优化,有助于推进教学方法和教学手段的改革、深化实验教学改革,有利于课程之间的相互协调和教师之间的密切配合,促进专业系列课程教学水平整体提高。同时也培养了学生的技术应用能力、解决生物工程实际问题的能力和获取知识的能力,以及学生的创造力。
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过去,癌症检查方法单一,大多数癌症患者就诊时已是中晚期。现在,临床发现的早期癌症患者越来越多,这与人们重视防癌筛查有关,也与近30年来癌症早诊技术不断进步有关。
早期发现癌症并积极治疗,是攻克癌症的关键。如今,随着科技的进步,新的检查方法层出不穷,使癌症早发现成为可能。
内镜与影像:提早发现“异物”
在癌症引起症状前,采用X线、CT以及内镜等手段,可使癌症的早发现成为可能。乳腺钼靶检查可以使乳腺癌早发现0.5~4年,美国癌症协会推荐40岁以上的女性每年进行该检查;大于55岁、大量吸烟人群(吸烟年数×每天包数≥30)每年进行一次低剂量螺旋CT检查,比单纯行X线胸片筛查的人群死亡率降低20%;40岁以上人群进行胃镜筛查,可早期发现胃癌,提高生存率。
传统影像学检查仅能对肿物的大小与形态进行判断,无法准确判断其性质。如今,专家利用恶性肿瘤代谢旺盛这一特点,广泛应用标记放射性核素显像的PET或PET/CT判断肿物的性质、寻找转移灶等。近年来,迅速发展的分子影像学可在细胞、分子与基因层面对肿瘤进行识别。相信在未来的数年内,特异性高亲和力的靶向探针、制作精良的生物信号扩大系统以及敏感快速的高分辨率成像技术,将成为分子影像技术发展的关键,其在CT、MRI与B超中都具有广阔的应用前景。
细胞生物学:寻找肿瘤蛛丝马迹
随着肿瘤的发生与发展,一些抗原、酶、激素、受体、糖蛋白会发生变化,专家通过检测血液中这些物质含量的多少来判断肿瘤是否存在或发展,这些物质就是肿瘤标志物。目前,在临床应用较广泛的肿瘤标志物包括AFP与肝癌、CA125与卵巢癌、CA199与胰腺癌、CEA与结直肠癌以及PSA与前列腺癌等。然而,目前仍没有完美的肿瘤标志物,指标的升高或降低不能完全代表肿瘤的存在与否。未来,随着基因组学与分子流行病学的发展和检测技术的提高,我们期待新标志物的出现及更好的联合预测方法。
目前认为,癌症是全身性疾病,血液内或多或少都存在着肿瘤细胞,检测血液循环中的肿瘤细胞,可以为癌症的早发现提供确凿的证据。目前已有众多方法被逐渐使用,如基于抗原抗体的磁性分离法、基于细胞形态的密度梯度离心法,以及基于肿瘤大小的物理分离法。可以预见的是,随着检测灵敏度的不断改进,检测血液循环中的肿瘤细胞,必将在癌症早期发现中一展身手。
基因检测:从治疗到预防