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【摘要】 目的 研究人食管鳞癌细胞的体外培养及生物学性状。 方法 自原发食管鳞癌组织中获取标本,应用消化培养法培养出可连续传代的肿瘤细胞,对培养的细胞进行形态学观察、免疫组织化学鉴定;MTT法测定细胞数,绘制生长曲线和计算细胞倍增时间,平板克隆实验以测定平板克隆形成率、流式细胞仪测定细胞周期分布。 结果 30例患者的肿瘤组织有6例成功体外培养出肿瘤细胞,培养出的细胞符合鳞癌特性;细胞生长具有平台期,细胞倍增时间(33.12±6.10)h,平板克隆形成率(15.73±4.46)%;(77.57±6.57)%细胞处于细胞增殖的G0、G1期,少数细胞处于活跃的增殖期。 结论 人食管鳞癌细胞成功获得了体外培养;肿瘤细胞的增殖能力不同,只有少数细胞增殖活跃。
【关键词】 食管肿瘤; 癌,鳞状细胞; 肿瘤细胞,培养的; 肿瘤干细胞
目前,在白血病、多发性骨髓瘤以及肺癌、卵巢癌、乳腺癌、神经母细胞瘤等肿瘤的研究提示,肿瘤细胞的增殖能力不同,大部分肿瘤细胞已经失去了生长潜能,只有一小部分细胞具有无限增殖和在体内外形成肿瘤的能力,这些细胞被称作肿瘤干细胞,是肿瘤组织中具有自我更新、分化及增殖能力的肿瘤细胞,虽只占肿瘤细胞的一小部分,却是肿瘤起源、发展与转移的根源[17]。肿瘤干细胞如能成功分离鉴定,靶向肿瘤干细胞的治疗策略可能是癌症治疗的一个方向。本系列研究在成功建立能够体外长期培养的食管上皮细胞系的基础上,旨在研究食管癌中是否存在着肿瘤干细胞[8]。本实验首先对人食管鳞癌细胞进行体外原代培养,并对培养的可连续传代的食管鳞癌细胞系进行生物学特性研究。
1 材料和方法
1.1 人食管鳞癌细胞的体外培养
1.1.1 标本 来源于本院及上海长海医院30例行食管癌手术(术前无放、化疗史)患者的肿瘤组织,均经病理确诊为鳞状细胞癌。手术切除肿瘤后,立即切取小块癌变组织置于含双抗(青霉素100 U/mL,链霉素100 μg/mL)PBS液无菌培养基的小瓶内,去除坏死组织,剪碎至1~2 mm3。
1.1.2 将标本置于培养瓶中,加入10%胶原酶(美国Amresco公司)的含血清DMEM培养基(美国Gibco公司)5 mL,在37 ℃、体积分数为0.05的CO2的培养箱内消化过夜;次日1 000 r/min离心;分瓶接种,加入含血清的培养基,37 ℃、体积分数为0.05的CO2中培养,每48~72 h换液1次。待有细胞贴壁生长后,用记号笔在倒置显微镜下对成纤维细胞生长的地方作标记,用自制的细胞擦刮除成纤维细胞,反复进行,直到上皮样肿瘤细胞纯化为止。细胞生长至80%汇合时,0.25%胰酶消化,继续传下一代。第3代起细胞生长逐渐稳定,一般3~5 d传代1次(1∶2~3稀释)。
1.2 人食管鳞癌细胞的生长曲线 取20代以上的对数生长期的细胞,稀释为2×104 mL-1,以每孔200 μL接种于96孔培养板中,每间隔24 h进行噻唑兰(MTT)法测定细胞数。每孔加入MTT 20 μL,培养4 h,加入二甲基亚砜(DMSO)150 μL显色,酶联免疫检测仪于570 nm处测定各孔光密度值(D),绘制细胞生长曲线。计算细胞的倍增时间(Patterson公式):
Td=Tlg2/lg(Nt/N0)
Td:倍增时间(h);T:细胞数由N0增至Nt所用时间;N0:起始细胞数,Nt:第t天的细胞数。
1.3 平板克隆形成率 取第20代以上的80%汇合细胞,制成单细胞悬液,加入6孔板内,每孔接种400个细胞,培养13 d后,纯甲醇固定30 min,Giemsa染色15 min,晾干。计算细胞数>50的克隆数。
克隆形成率=克隆数/接种细胞数×100%
1.4 细胞周期 20代以上90%以上汇合细胞,用体积分数为70%的乙醇溶液4 ℃固定1 h,加入RNA酶,孵育30 min,加入碘化丙啶染液染色30 min,FAC Scan流式细胞仪测定荧光强度,CELL QUEST软件采集数据,Modfit LT 2.0软件进行DNA含量分析,确定细胞周期分布。
1.5 细胞爬片免疫组织化学 把部分细胞培养在小盖玻片上,3~4 d后取出盖玻片,纯丙酮固定,一抗为CK7鼠单克隆抗体(细胞角蛋白抗体,美国Sigma公司),二抗为羊抗小鼠/兔IgG(美国Santa Cruz公司),DAB显色。
2 结 果
30例肿瘤组织有6例成功体外培养出肿瘤细胞,其临床资料见表1。 表1 体外成功培养出可传代肿瘤细胞的6例患者的临床资料
2.1 形态学观察 第2天大部分细胞已贴壁,上皮细胞聚集成小团块状,较规则、圆形、透亮。原代培养第3~4天上皮细胞团块周边开始出现细胞爬出,并逐渐形成上皮晕,第12~18天上皮细胞可铺满瓶底的70%~80%(图1)。细胞主要呈三角形、多角形或短梭形,大小不等,细胞质丰富,胞核圆形、卵圆形,大小不等,体积增大(图2A、2B);电镜下核形不规则,核质比增大或增大不明显,核仁明显,1~6个,核分裂活跃,细胞质中细胞器较少,线粒体峭少而短,可见较多粗大的张力原纤维束及细胞间桥粒(图2C)。细胞爬片免疫组织化学染色示CK7染色阳性(图2D)。传代后,12 h后细胞基本完成贴壁,3~5 d即可形成连续的单细胞层。此后细胞生长逐渐稳定,在体外持续生长9~12月,可传至第40代以上。传代细胞的形态特征和原代细胞基本相同。
2.2 细胞生长曲线 生长曲线呈近似“S”形,细胞接种培养后第1~2天为生长潜伏期,第3~5天为指数增生期,第7天后即进入平台期(图3)。细胞群体倍增时间为(33.12±6.10)h(表2)。
2.3 平板克隆形成率及细胞周期 细胞生长融合>90%时,大多数细胞处于静止期,少数细胞处于
细胞角蛋白阳性染色位于细胞质,呈棕黄色颗粒.
3 讨 论
食管癌肿瘤细胞原代培养较为困难[9]。目前已报道的来源于中国人原发食管癌细胞系大约10个。笔者采用的30例标本中,只有6例获得成功。目前培养的方法有消化培养法、组织块培养法、机械分解培养法。笔者前期比较了这几种培养方法,只有消化培养获得成功。这可能是因为组织块经胶原酶消化后上皮细胞间粘附较疏松,易于游出生长;胶原酶能较特异地消化纤维组织,使纤维组织分散表2 食管鳞癌细胞培养的倍增时间、平板克隆形成率及细胞周期
成单个细胞或小细胞团,而癌上皮细胞团对胶原酶较不敏感,消化后形成细胞团,比重较大,选择细胞悬液的下层细胞悬液进行培养提高了成功率。因此笔者在食管癌肿瘤细胞原代培养时倾向使用消化培养法。
笔者初步建立的食管癌细胞系均是来源于分化较高(中至高分化)的食管鳞状细胞癌患者。培养的细胞电镜下具有核形不规则、核质比增大、核仁明显、核分裂活跃等细胞异型性,具有张力原纤维束及细胞间桥粒等鳞状上皮细胞的特点;细胞爬片免疫组化染色示CK表达强阳性,表明其为鳞状上皮来源。对可连续传代的食管鳞癌细胞系进行生物学特性研究,发现这些细胞的生长曲线呈近似“S”形,约到7 d进入平台期生长;在平板形成克隆的能力较强,但并非所有肿瘤细胞都能无限生长;大多数细胞处于细胞增殖的G0、G1期,少数细胞处于活跃的增殖期。这些结果初步验证了肿瘤干细胞的理论,即肿瘤细胞的增殖能力不同,大部分肿瘤细胞在增长过程中逐渐失去了生长潜能,处于细胞增殖的静止期,只有少数细胞增殖活跃。
本研究成功对人食管鳞癌细胞进行了体外培养,并对培养的可连续传代的食管鳞癌细胞系进行生物学特性研究,为下一步研究食管癌中是否存在着肿瘤干细胞奠定了基础。
参考文献
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关键词:人类胚胎;胚胎干细胞;生物伦理学
胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)是指来源于着床前囊胚内细胞团或早期胚胎原始生殖细胞的一大类未分化的全能干细胞,具有无限增殖、自我更新和多向分化的潜能。人类胚胎干细胞(human embryonic stem cell,hES细胞)在临床移植医学、细胞治疗、组织工程、生物学基础等研究领域具有重要的科学意义和巨大的应用前景,对于有效地治疗人类多种疾病,维护和促进人类健康具有巨大的潜在价值。但由于hES细胞的来源同胚胎道德地位、克隆人等一系列敏感问题有着密切联系,因此带来了法律问题,也引起了人们对人类胚胎和胎儿组织是否尊重的“世纪伦理之争”.
1 干细胞的来源、分类及功能
干细胞是指在生命的生长和发育过程中起“主干”作用的原始细胞(progenitor cells),它们具有自我更新、高度增殖和多向分化的潜能。尤其是人类胚胎干细胞(embryonic stem cells),它可以分化成人体全部200多种细胞类型,进而构建人的心、肝、肾、神经等多种组织和器官,最终发育成一个完整的个体,是一种全能干细胞。根据来源的不同,干细胞分为成体干细胞和胚胎干细胞两种。成体干细胞指人体内为修复或替代体内损伤或正常死亡的细胞而产生的干细胞,其分化能力有限。目前,人类胚胎干细胞的来源主要有五种途径:①用选择性流产的人类胚胎组织产生;②用不孕症治疗后的剩余胚胎组织产生;③用以研究为目的的捐献配子人工受精创造的胚胎产生;④应用嵌合体胚胎产生;⑤应用体细胞核移植技术产生。2007年,美国Wake Forest大学的研究者在《自然》(Nature)上报告说:从羊水中可以分离出多能干细胞。这种方式介于“成体干细胞”和“胚胎干细胞”之间,为获取干细胞提供了新的思路。用不同来源的hES细胞研究干细胞,引发的伦理问题不同,得出的结论也不同[1]。
按照干细胞的分化阶段,人们将干细胞分成三大类:即全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。全能干细胞可以分化为组成整个人体的216种所有的细胞类型,它可产生一个完整的胚胎。多能干细胞可向多种细胞类型分化,但不能制造完全发育所需要的所有组织。专能干细胞是在干细胞发育的后期出现的,细胞也变得越来越专门化,例如神经干细胞、造血干细胞等。
显而易见干细胞的治疗则是它们的主要功能。科学家们指出干细胞治疗是一种具有潜在革命性的治疗疾病和损伤的、在医学领域应用广泛的新方法。它的目标是通过干细胞移植提供健康的新细胞修复身体受损的或病患的部分。例如是通过干细胞移植治疗白血病,神经干细胞移植治疗帕金森病、阿耳茨海默病、糖尿病、心脏病、多样硬化症、烧伤和脊髓损伤等疾病的新疗法意义重大。
2 干细胞研究所面临的主要伦理问题
胚胎干细胞研究中的伦理问题主要涉及人类胚胎的地位、胚胎干细胞来源、治疗性克隆和生殖性克隆等方面。具体问题有:人类胚胎的道德地位是什么;赞同或反对“生殖性克隆”的伦理论证是什么;为何“治疗性克隆”能得到伦理学的辩护。在讨论中还涉及到对“人的生命”和“人格”等概念的理解。在西方国家,有不少人坚持胚胎就是生命,特别是一些基督教徒和神职人员以及反对堕胎的人员,他们认为这是亵渎神灵、侮辱生命的尊严,并且认为克隆人的胚胎迟早导致克隆人的出现,故而表示强烈抵制和反对。女权运动者也从妇女、尤其是贫穷妇女的健康保健出发,对干细胞研究提出异议。并且过去几年中,有些西方国家曾立法禁止或部分限制而起步艰难,这些因素成为干细胞研究伦理纷争的焦点所在。
1999年,人类基因组组织(HUGO)伦理委员会发表了关于克隆的声明。从20世纪90年代末以来,我国学界一直在高度关注胚胎干细胞研究中的伦理问题,对上述伦理问题的研究与国际社会近乎同步,发表了不少高质量的学术论文,举办了若干次高级别的研讨班,相关的研究成果被写入了生命伦理学教材。这些已有的研究成果有助于认识胚胎干细胞研究的伦理本质,为国家制定相关伦理准则提供决策参考,也为媒体和公众的广泛参与讨论提供了概念基础。不少专家学者也在积极推动和参与把理论成果转化为审查项目中的行动指南,2003年2月,国家人类基因组南方研究中心课题组提出了《人类胚胎干细胞研究的伦理准则(建议稿)》[2]。
为规范干细胞研究中潜在的诸多伦理问题,科技部和卫生部于2003年12月出台了《人胚胎干细胞研究的伦理指导原则》规定:“用于研究的人胚胎干细胞只能通过下列方式获得:①体外受精时多余的配子或囊胚;②自然或自愿选择流产的胎儿细胞;③体细胞核移植技术所获得的囊胚和单性分裂囊胚;④自愿捐献的生殖细胞。”这些胚胎干细胞来源方式需经受伦理上的严格考证。我国hES细胞研究应用这种来源应做如下限制:捐献者自主决定是否继续存贮或捐献给另外的不孕夫妇;不许有预先设计地获得胚胎;不能买卖胚胎及胎儿组织;应以最少量的胚胎用于最重要的研究;研究者不得在治疗不孕症时有目的增加植入胚胎的数量和增加配子等。
3 我国对人类胚胎干细胞研究的基本立场
鉴于干细胞研究的巨大社会和经济利益,同时也涉及到人类生命雏形以及“克隆人”的重大伦理问题,国家人类基因组南方研究中心伦理、法律和社会问题研究部伦理委员会认为:为了“医为仁术”这个崇高的事业,应该支持我国科学家积极开展人类胚胎干细胞,使我国人类胚胎干细胞研究健康有序地发展,为21世纪科学的发展作出我们的贡献。该中心的伦理指导大纲中指出:人类胚胎干细胞研究应遵循的伦理原则包括:行善和救人、尊重和自主、无伤和有利、知情同意、谨慎和保密等原则。对胚胎干细胞研究的伦理规范中:①是反对“克隆人”。人类胚胎干细胞研究中涉及到体细胞核转移技术(SCNT),因此坚决反对滥用SCNT用于复制人类为目的任何研究;②支持治疗性克隆的研究,例如通过干细胞研究究得到的组织、器官,可用于临床移植手术等;③谨慎对待胚胎实验。
虽然科学是把双刃剑,但我们不能低估人类理性的强大力量。应就胚胎干细胞研究中的伦理问题,加强科学家、伦理学家、政策制定者和法学家之间的对话交流,开展对媒体从业者和公众的相关教育培训,世界各国在科学和伦理学的争论中扬利抑弊,通过立法手段使hES细胞研究走向健康的研究轨道,使生命科学更好地造福于人类。
参考文献:
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:
关键词:细胞生物学,教学,高职高专,启发式教学
细胞生物学是生命科学的重要分支,它是一门重要的基础学科,并引领与之相互渗透交叉的多门学科领域,如生物学、化学、分子生物学、生理学及病理学等的发展前沿。21世纪是个科技发展全面提速的世纪,在这个人才辈出的伟大时代,细胞生物学的教学对于培养全面复合型人才发挥着越来越重要的作用。所以,全面开展细胞生物学教学改革,改变过去按部就班、枯燥无味的教学套路,开展优质高效的课堂教学迫在眉睫。为此,我们在充分研究分析学生认知结构与学科特性的基础上,进行了大胆的探索与尝试,寻找有效的教学方法,增强了学生的学习兴趣,提高了细胞生物学的教学质量。
一、深入分析学生认知结构与特点
所谓知己知彼,百战不殆。搞好教学的前提是充分掌握教学对象的特点,本文的研究对象为高职高专院校学生,学生构成主要分为三个部分,一是高考统招理科生,这部分学生生物、化学基础较好,理解能力较强,学习细胞生物学相对比较轻松,但容易产生浮躁心理;二是高考统招文科生,尽管他们的理解能力也比较强,但是因为高中生物与化学的基础较薄弱,对于细胞生物学的学习难免会心生畏惧;再者就是对口升学的学生,这部分学生的构成比较复杂,大多为中专毕业,对很多知识点属于一知半解型,基础不够扎实,但是这部分学生中有很多具有社会实践经历,所以他们在学习中对知识的选择性的更强,更能理解理论知识的实用性。
基于以上学生的特点,在教学中,我们要统筹兼顾,对理科生要恰当引导,帮助他们摒弃浮躁,潜心学习,更上一层楼;对文科生要多鼓励,充分发掘他们学习新知的能力,帮助他们克服畏惧心理;对口升学的学生,要因势利导,充分发挥他们的实践能力,帮助他们夯实理论基础。
二、建立良好的第一印象,引发学生的学习兴趣
第一堂课是学生建立印象的关键一课,“兴趣是最好的老师”,利用第一堂课引导学生建立浓厚的学习兴趣至关重要。对于高职高专院校的学生来说,知识的实用性无疑是最能引发他们兴趣的。
细胞生物学是从细胞整体水平、亚显微水平和分子水平三个层次研究细胞结构及其生命活动规律的学科。分子水平主要研究细胞的化学组成及分子组成,包括水、无机盐、蛋白质(氨基酸)、脂类(胆固醇)、糖类(葡萄糖)、核酸(DNA、RNA)等,内容相对比较抽象。教师可以从学生熟知的生活常识中提取细胞生物学的教学元素,作为新课的导入,一方面向学生展示抽象知识的实用性,另一方面也能紧紧抓住学生的眼球,激发他们的学习兴趣。如从胶原蛋白面膜的使用,胰岛素用于降血糖引出胶原蛋白、胰岛素等蛋白质与细胞的关系。
三、由生活常识入手,开展启发式教学,化难为简
高等教育的最大意义在于培养学生自我学习、独立思考的能力,能将各种知识融会贯通并建立联系,进而激发学生的创新意识。启发式教学根据教学任务和学习的客观规律,从学生的实际出发,启发学生的思维,调动学生的学习积极性和主动性,促使学生自主学习。由此看来,启发式教学无疑是最有优势的教学方法,在传授重点知识的同时,又迁移默化地培养了学生的学习认知与思考的能力。所谓“启发”是指“开导指点,使产生联想并有所领悟”,常见的启发方法有比喻、类比、联想等,做好启发式教学最关键的还是出发点的选择。经过多年的教学实践,我们认为把生活常识中蕴含的道理用做启发式教学的出发点效果非常好。例如,蛋白质的基本组成单位是氨基酸,核酸的基本组成单位是核苷酸,多糖的基本组成单位是单糖,这里把各种大分子比作火车,其对应的“基本组成单位”比作车厢,学生一下就会豁然开朗。再如,核糖体是蛋白质合成的场所,内质网和高尔基复合体具有修饰加工蛋白质的功能,我们就可以把核糖体比作把单个车厢(即氨基酸)连接成火车(即肽链)的场所,但是这列火车只是半成品,需要连续进行两次后期的装饰加工,即可把内质网比作第一加工车间,高尔基复合体比作第二加工车间,在第二加工车间可以得到蛋白质的成品,即各种蛋白质,包括分泌蛋白、膜蛋白和酶等物质。
由此可见,把从学生熟知的生活常识中提炼出的道理用于启发式教学,不仅可使抽象的书本知识变得形象直观,易于理解,还培养了学生思考变通的能力,培养了他们浓厚的学习兴趣,同时也使课堂气氛更加轻松融洽,最终提高了课堂教学效率。
四、前后联系,及时总结
细胞生物学各章内容既独立又相互关联,在教学过程中,教师要及时总结,帮助学生融合贯通各章节之间的知识。例如,在讲“线粒体”一章时,新课开始前设置了两个问题:“不属于内膜系统的细胞器有哪些?(核糖体和线粒体)”;“真核细胞中DNA分布在哪里?(主要分布在细胞核,少量分布在线粒体)”,这两个问题均引出了“线粒体”这一细胞器,学生会不由自主地思考“为什么线粒体不属于内膜系统?线粒体里的DNA与细胞核里的DNA有什么区别,是否都能进行蛋白质的合成?”由此激发了学生的求知欲望,利于新课的教学。因此,在复习的基础上导入新课,使新旧知识建立起联系,可使知识之间的纵向联系更加明现,既能让学生“温故”,更能使他们 “知新”。
参考文献
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我室承担了2005年以来至今共10届留学生的实验课全英教学,以及2011年以来至今共4届留学生细胞生物学理论课全英教学。艰巨的教学任务对我室教师的英语教学水平提出了严峻的考验,也极大地促进了教师英语教学水平的不断提高。2011年之前,细胞生物学理论课英语教学还需要聘请外籍教师来授课,本室教师只承担实验课的英文教学任务。随着全英教学经验的不断积累,以及近几年来新引进一批学科建设人才,这些骨干教师不仅在科研素质方面非常优秀,而且多是有留学背景及英语教学经验(目前教研室主讲教师19名,其中9人有留学背景),他们渐渐成为细胞生物学全英教学的主力军。从2011年开始,便将细胞生物学理论课的全英文教学任务承担起来,他们不仅将细胞生物学的基础理论知识讲解得非常透彻,使学生能很好地掌握本学科的关键知识点和难点,且将前沿的学科进展开拓展示给留学生,极大地激发了学生的学习热情和科研兴趣。为了进一步提高教师的英文授课水平,我校还开展了全英授课教师资格认定评审会。全英授课教师资格认定工作是学校开展加强国际化师资队伍建设的一部分。开展全英授课教师资格认定工作,一方面是对已承担全英教学教师的认可,也是对全英教学师资能力的认定;另一方面学校借此建立全英授课教师师资库,从而推动学校全英教学团队和全英授课专业的建设。我教研室除了有留学背景的老师顺利获得全英教师资格外,还有两位没有留学背景的老师凭借扎实的英语能力及留学生教学经验也成功被认定。为了进一步提高来华留学生全英授课师资的专业教学能力,夯实教师驾驭全英教学的基本功,我校还邀请外籍教师讲授全英文教学公开课,我教研室老师积极参与,努力提高自身英语授课水平。学校还选派已担任留学生教学任务、且今后愿意在全英教学中发挥骨干教师作用的中青年教师赴以英语为母语的国家,进行四至六个月全英教学专项培训,进一步强化和提高全英师资水平。通过以上努力,我教研室全英教学师资力量不断增强,为留学生全英教学的顺利开展提供了有力保障。
2精心选择教材
细胞生物学是医学教育的基础学科,也是21世纪生命科学发展的五大重点学科之一。作为留学生的教材,应能反映现代生物学的最新理论和技术成就,从而与国际医学教育接轨。经过大量查阅检索、反复研究比较,我们选用复旦大学出版社出版的《细胞生物学》第二版双语教材。该书正文全文用英文撰写,语言上简练与通俗,科学上精确与先进,既介绍细胞生物学的基本概念和基本原理,又反映各领域的发展前沿。实践证明,对于具有较强英语阅读能力和自学能力的留学生来说,是较为适用的。
3采用多种教学方式
因地域、文化、宗教和教育背景不同,来华留学生具有许多不同于中国学生的特点。留学生在基础教育阶段多接受欧美教育方式,一方面个性发挥、思维活跃,学习形式不拘一格,另一方面也存在纪律性差、不易管理等问题。留学生文化素质参差不齐,基础知识相对薄弱。英语虽是他们官方语言,大多数学生英语水平较高,但有浓重的地方口音,与教师的交流有一定障碍[1]。鉴于留学生的这些特点,加之医学细胞生物学教学内容多而凌乱,课时数紧,学生感性认识细胞内主要过程的机会较少。为了提高课堂教学效果,克服英语语言表达和交流的不足,我们在教学过程中普遍采用了主题突出、逻辑主线清晰的多媒体和幻灯片教学手段,这样不仅有效地克服了语言交流的障碍,又使得教学生动、形象,利于留学生的理解和记忆。任课教师精心准备每一张幻灯片,并花费大量的时间和精力下载与本专业相关的动画,如在讲解染色体组装时,利用视频动画形象地展示染色体从一级结构、二级结构、三级结构到四级结构,不断螺旋化的组装过程。通过收集多种教学资源信息,为制作多媒体课件提供了丰富的素材,多媒体课件图文并茂,使得原本枯燥、难懂的内容变得形象、直观,易于理解,大大提高了课堂的教学效果。除了借助于多媒体,我们还可以通过实物模拟以增加课堂的趣味性,同时可使难理解的内容变得浅显易懂。比如在讲授细胞连接时,我们可以请几位同学手拉手扮演一个个细胞,模拟紧密连接、缝隙连接等的细胞连接方式。由于留学生普遍比较欢迎活泼的教学方式,希望课堂上可自由表达自我观点,因此,教师在授课过程中还通过课堂问题的引入、启发式的提问,不断引导学生思考,吸引学生的注意力。留学生一般勤于思考,勇于发言,课堂上有问题会随时提问,这时,老师不妨先请一些同学尝试回答,老师再做点评。如果叙述性较强的问题,也可请有兴趣的同学课下一起讨论。如此,充分调动学生学习的积极性和主动性,体现了以教师为主导、学生为主体的教学原则,既活跃了课堂气氛,又增进了师生之间的交流,取得了较好的课堂教学效果。
4重视实验课教学
1 当代大学生的生物科学素养现状及其存在问题
生物相关专业的学生对生物科学技术具有浓厚的兴趣,生物科学技术基础知识扎实,对生物技术发展持积极的肯定态度,具备良好的科技强国的信念。但是,他们对高新生物科学技术知识和先进实验技术了解较少,生物科学实验实践技能较差,对生物科学科研精神的理解和研究方法的掌握不足。有调查表明,当代大学生对于当前的一些生物热点问题有一定的了解,但是对于高新技术的应用和新的科学研究领域的认识不足。在理性上,有43%的学生是盲目的怀疑,或者是盲从专家和他人的观点,对事物较少有自己的看法;在探索求知精神上,“科学功利主义”对学生的影响最大,使得学生视野狭窄、目光短浅;在实证精神上,有62%的学生缺乏实验实证精神,偏重抽象思维,缺乏科学实验的精神和价值眼光。②此外,许多高校只注重生物专业课的常规教学,很少举办专门的科研活动,且科学技能培养与锻炼的途径缺乏,这使得大学缺乏浓郁的科学素养氛围,学生较难形成一定的科学技能,由此科学实践能力也较差。
2 细胞生物学教学中培养科学素养的意义
细胞生物学是生物学类及农林医药类本科生一门必修的专业基础课,是现代生命科学的前沿分支学科之一,它是以细胞为研究对象,从细胞的整体水平、亚显微水平、分子水平等三个层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。细胞生物学是一门承上启下的学科,和分子生物学一起同是现代生命科学的基础,并广泛渗透到遗传学、发育生物学、生殖生物学、神经生物学和免疫生物学等的研究中,和农业、医学、生物高新技术的发展有密切的关系,是生命科学的重要支柱之一,在解决人类面临的重大问题、促进经济和社会发展中发挥重要的基础作用。同时,细胞生物学又是一门实践性很强的学科,重要理论与实践密切地联系着。随着生命科学自身和生物产业的快速发展,对生命科学相关领域创新型人才的需求也在不断增加。由此可见,细胞生物学课程中科学素养的培养对于建立与其专业层次、研究方向相符合的细胞生物学知识构架体系,培养和锻炼学生的科学思维能力具有非常重要的作用。
3 细胞生物学教学中如何培养学生的科学素养
细胞生物学作为生物学类及农林医药类的一门专业基础课程,在培养学生的科学素养方面,具有举足轻的重要作用。然而,科学素养的提高不是一朝一夕之功,教师应始终将其贯穿于自己的教学之中。如何在细胞生物学教学中培养和提高学生的科学素养,以下是笔者的一些想法和体会。
3.1 加强课堂教学中的“生活化”融合
细胞生物学的知识理论性强,内容抽象深奥、难于理解,教师可以试将抽象的内容与日常生活相联系,使学生有此联想起有趣的、熟悉的生活场景或事物,这不仅使抽象的内容具体化和动态化,使其容易理解,而且激发了学生的探究欲望和学习兴趣。例如讲解“蛋白质的分选”时,引导学生由细胞社会联想到人类社会。细胞中的各种蛋白质发挥结构或功能作用的部位几乎遍布细胞的各种膜区和组分,只有当蛋白质各就各位并组装成结构和功能复合体,才能参与细胞的各种生命活动。这就好比在人类社会中,各专业的毕业生只有找到适合其自身特点的工作岗位才能发挥所长。总之,运用发散性思维,尽可能地将细胞生物学抽象的理论知识与生活实际联系起来,并配合以多媒体辅助手段,使抽象的内容变得形象生动,易于理解掌握。
3.2 侧重教学内容的前沿性和新颖性
细胞生物学发展极为迅速,随着科学家们研究成果的不断涌现,其内容处在不断更新的动态过程中。因此,教师在教学过程中,要注重联系学科的前沿和热点,讲述较先进的科学结论,跟踪国际上最新进展。此外,教师在注重教学的同时,宜以科研并举,以科研引导和促进教学;教学与培养科学研究型人才紧密结合;教学内容与最新科研进展同步,使学生在正确掌握细胞生物学基础上学会解决与之相关的科学研究问题。如将教师的主要科研成果与基础理论教学有机结合,结合教学内容介绍自己的科研成果,这样既生动又贴切,学生又很熟悉,使学生获得学习的兴趣和动力,亦可以启发学生的创新思维能力,培养学生的科研钻研精神。
3.3 增加细胞生物学实验综合性和设计性实验的比例
综合性实验注重知识的综合运用,实验原理和方法步骤较为复杂,可以使学生更好地理解实验原理,正确使用仪器设备,锻炼学生综合分析问题的能力;设计性实验是指学生根据实验项目,自主设计实验方案,自主准备实验材料,自主配制实验所需试剂,根据自己的时间自主安排实验进程,设计性实验可以充分调动学生的实验积极性,培养学生的创新思维和勇于探索的精神。由此可见,综合性和设计性实验可以锻炼学生综合分析问题和解决问题的能力。③然而目前许多高校由于实验条件和课时安排的限制,细胞生物学实验主要以基本操作和验证性实验为主,综合性和设计性实验较少甚至没有,这在一定程度上限制了学生综合素质和创新思维的培养。④因此,教师应根据科学性、可行性和实用性原则增大综合性和设计性实验的比例。如我们精选了真核生物基因组的提取、纯化、鉴定、扩增、酶切、重组、转化、筛选的大实验,膜蛋白的分离与鉴定等综合设计型大实验,这些实验中的每个实验都构成了一个综合性整体,同时,在实验材料的选择上尽量做到由学生自主选择。通过每一次的综合设计实验,使学生进一步巩固了已学习的知识和已掌握的技术,并能够对实验结果进行合理的正确的资料采集、整理、分析和归纳,有效地培养了学生的科学素质、科学精神、创新思维及分析问题和解决问题的能力。
3.4 组织各种“科学小组”,布置学科发展前沿的讨论,与全程科研训练对接,以培养学生的科学态度和科学精神
关键词:细胞生物学;教学问题;改革;自主学习
一、分析教学存在的不足
(一)实验教学安排的时间过少。在传统的课堂教学中细胞生物学主要强调理论教学,很少结合实验教学,即使部分结合实验教学,但采用的方式过于死板,对学生来说理论教学是就是固定不变的,同时实验操作与所观察的实物又非常有限,导致很难将抽象的理论形象化,增大了对理论知识熟练掌握的难度。因此,如果能改变一下教学手段,如播放一些实验操作的录像,让学生观看一些具体的实物,播放一些flash动画,让学生对所学的知识形象化,最后让学生在实际的实验操作中加深印象,这样就能使枯燥的理论知识更容易被理解和掌握。
(二)教材内容的陈旧。细胞生物学是一门不断发展,更新的学科。传统的教学中使用的教材有些内容过于繁杂,没有突出重点内容。而教师在授课过程中没有及时更新,在讲授基本知识时,传输给学生的只有书本知识。此外,不能适当结合自己的科研进展,致使授课内容缺乏先进性和启发性,进而使学生们缺乏兴趣听课,课堂教学效率自然非常低。
(三)学生的自主学习能力差,做不到课前预习课后复习。假使一切的外在条件都达到了,学生不去主动学习,单靠老师课上几十分钟的教学还是不够的。学生要提前预习,在预习中将所遇到的问题带到课堂上来,缩短老师课上的基础教学时间,这样学生所获得的知识点和内容肯定也就更多更广。课后复习,把所学的知识整理,归纳、总结。就算过去很久的时间,回头看看笔记,也能回顾起曾经学习的相关内容。
(四)缺少该学科的比赛。都说团结协作能创造新的天地。每位学生掌握的程度不一样,或者说,每位教学老师所突出的领域不一样,致使学生所拓展的内容不一样。所以,创办该类型的比赛,让学生之间交流,让老师之间交流,指导老师去探索,去传授,而比赛要求能让学生去挖掘新天地。知识竞赛换来的只会是对知识的了解,如果能通过实验结合,让他们自己去挖掘,也许是给学校带来创造诺贝尔生物学奖的一线生机。
二、展望生物学未来的措施
(一)鼓励学生适当去实验室做实验,同时放映一些细胞生物学教学录像,让学生轻松感性地学习。每门课都是坐在教室,听课做笔记,学生多少有点想偷懒的心思。为了使课堂教学改革顺利进行,可以引进教学录像片,如显微镜的使用、肿瘤细胞发生,细胞的分化、细菌的分离与纯化方法、细胞的生理化反应、物质的跨膜运输等。在整个教学过程中,按照教学目标和教学对象的特点选择合理的文字、图形、图像、声音等多媒体信息要素,并利用计算机技术对其进行辅助教学,为学生创设多样化的课堂教学情境,把抽象性的、阐述性的教学内容转变为具体的、生动形象的感性素材,通过增强和丰富教学过程的外部刺激,从而达到提高教学质量的目的。在细胞生物学课程的讲授过程中,需要采用大量的图片、动画、影片等,以多媒体课件的形式进行展示,再加上讲述时进行生动的描述和设置一些启发式的问题,能极大地激发学生的听课兴趣,产生很好的教学效果。
(二)教学与科研相结合。教材里的内容是有限的,每位教师都不能单纯地搞教学而脱离科学研究工作。只有长期参加科研实践的教师,才能使所授课程的内容更加具有前沿性、独创性和启发性。例如在介绍细胞分化时,将肿瘤细胞的研究进展及干细胞的分化联系起来,在授课过程中插入细胞培养的方法、肿瘤细胞及干细胞的研究思路、实验过程,以及最终获得的实验结果,将理论与实践相结合起来,更加贴近实际,不仅通俗易懂,而且大大激发了学生听课的兴趣,同时也培养了学生解决实际问题的能力。
(三)引导学生自主学习。传统的教学形式存在一些不足之处,如课堂上,教師只顾自己讲,学生只顾听,师生之间没有情感交流,缺少互动,常此以往,学生容易觉得听课乏味,从而失去听课的兴趣。相反,如果教师在准备课程时,布置一些问题让学生去思考,课堂上给予一定的时间和机会进行充分研讨,甚至让学生自己走上讲台去试讲,去发表各自的观点,锻炼学生们的表达能力和独立思考能力,让学生们积极、认真、充分地参与课堂教学过程。通过对学生课前预习的了解,掌握学生对新知识点的不足,对症下药,这样既可以充分调动学生听课的积极性,又可以提高老师讲课的热情,发挥老师的特长。
(四)荣誉能使人进步。创办小规模的比赛,设立不同的奖项,学生之间存在竞争,适者生存,他们就会向更深层次的方向探索。再来大规模的比赛,既可以使来自不同地方的学生相互交流,发现不足,也可以促进教师之间科研的交流。不把教学当成一项任务,把它当作是探索。这样不仅使老师有兴趣,学生也是兴致勃勃。
三、结束语
细胞生物学是一门不断发展,不断更新的学科,当今教学道路上,学生才是主体,教师在今后的教学上必须充分结合学生的兴趣爱好去拓展,充分挖掘学生的潜能,变潜能为能力。只有不断的发现问题与弊端,丰富教学内容,改革教学方法,才能找出适应学生的教学方式,才能更好的传输知识,拓展学生的知识面,从而显著提高教学质量与教学效果。
参考文献:
[1]杨琳,张武,阿周存,苏锡钧.《细胞生物学》实验教学改革刍议[J].吉林农业,2017(16).
[2]翟中和.我对写《细胞生物学》教材的一些想法[J].高校生物学教学研究(电子版),2013(01).
经济的迅猛发展带动科技的日新月异,网络技术与通信技术发展迅速,微信、微博等交流媒介成为大众知识共享的传播平台,而微课作为教学中的创新也备受关注,作为对传统教学模式的颠覆,其更注重教学效率的提升与教学质量的理想化。伴随移动学习时代的到来,微课使得当前学校教育及社会教育都发生了显著的变化。但是我们应该看到,时代催生的网络视频也带有某种弊端性,难以真实有效地满足各个层面的学习需求[1]。焦建利教授提出:传统的课堂实录视频资源已经难以实现互联网时代人们注意力模式的匹配,因此传统的教学方式也很难满足师生教与学的需求。
加上网速及宽带的硬性限制,教学资源周转率低,优秀教育教学资源被无形浪费。基于这样的背景,微课诞生,吸取了传统教学视频的弊端教训,更注重主题的突出明确,更具有针对性与服务性,在内容设置上也趋于短小精悍,实现了自由补充与延伸[2]。对于生物细胞学科教学来说,实验是教学的关键,在教学中发挥着重要的作用。不可否认的是生物学作为生命科学的前沿学科之一,无论是实验技术方法还是理论知识阐述都实现了深度的提升与广度的延伸,逐渐实现与遗传学、分子生物学及发育生物学的学科融合,逐渐在生命科学研究领域占据主导[3]。因此,实现微课与细胞生物学实验教学的结合,对学生创新能力与独立思考能力的培养逐渐成为生物实验教学关注的焦点,成为细胞生物学实验教学改革的要务。
一、微课简述
1.微课的起源。微课最早由美国爱荷华大学LeRoy A. McGrew教授提出,初衷是针对化学课程总结的60秒概述,设置了三大主体部分,分别为总体介绍、解释说明及举例分析。后来英国学者T.P.Kee在此基础上提出了一分钟演讲,所谓的一分钟演讲就是突出演讲的精练传神,要求具有缜密的逻辑结构及真实生动的案例阐述。在经过上述两个阶段的发展后,微课由美国新墨西哥州圣湖安学院大卫.m.彭罗斯提出并创建实施。其包括15到30秒的介绍及结论,服务与上文的关键概念导引。然后录制上述内容并限制时间为3分钟内,在微课程指引下提出书面作业要求,学会借助课外阅读或者实践活动完成关键知识的学习。目前最具代表性的当属Educause的微课理念,不是指微观学习中的微内容,而是以建构主义学习理论为支撑的在线教学或格式化教学中的教学实际。
2.我国微课发展现状。我国微课依然是新兴事物,起步晚,发展相对缓慢,目前涉及领域也有部分处于空白。基于微课的发展现状,当前学术界也未就微课理念达成共识。学者焦建利[4]认为,微课是对某一知识点的集中阐释,主要特点就是短小精悍,在线教学视频是其主要表现形式。学者祝智庭[5]则认为微课应该就某个教学主题展开延伸,组织精细化的课堂教学设计,时间限度最好控制在10分钟以内。而学者胡铁生[6]则认为微课程注重的是视频的微小,因此在针对单一学科或者单一知识点组织教学时应注重教学情景的融入,突出在线学习与自由学习。这一概念也逐渐被大众所认可。资源建设方面,我国微课也尚未成型,目前的应用研究还相对零散,评价模式也有待完善。实现微课程的规范化发展还有很长的路要走。
二、细胞生物学实验教学存在的问题
1.内容更新缓慢,亟待加强。我国的细胞生物学实验教学一直处于教学滞后阶段,仅仅作为理论教学的补充或者教学附属而开设,缺乏关注上必然影响教学的创新与跟进,加上该实验教学项目单一化趋势严重,时代气息不足,技术手段及知识的综合运用十分缺乏,内容更新十分滞后。
2.教学方式单一化,学生自主性不足。细胞生物学实验的基本流程就是提前由教师准备好实验材料、实验仪器及实验试剂,学生在教师的示范引导下按部就班地进行实验操作,整个操作过程趋于程式化、简单化。学生不仅无法在实验准备阶段有所参与,更挫伤了学生创新与研究的积极性。
3.教学方法贫乏,缺乏对学生创新能力培养的关注。传统的细胞生物学实验教学受有限的教学时间的限制,因此实验内容与要求也大多提前限定,教师单纯地演示讲解,学生被动地参与学习,双方互动交流不足,教师也无法引导学生进行实验的创新。
4.教学技术陈旧,现代教育技术参与较少。细胞生物学作为生物教学的前沿学科,理应注重教学的创新,特别是积极加入现代教育技术的创新元素,以信息技术为核心推动实验教学。但是我国细胞生物学的教学现状却是现代教育技术十分欠缺,传统实验教学维度单一化趋势严重。
三、微课在细胞生物学实验中如何应用
1.微课的特性和优势,传统多媒体教学的弊端:伴随多媒体技术的迅猛发展及教学融入,部分教师开始尝试运用多媒体辅助教学,但是当代大学生自由散漫的个性也成为多媒体辅助教学实施的制约因素,学生难以集中精力听取教师讲课,精品的视频资源难以得到高效率的运用。应用于课后学习的视频资料也难以受到学生的关注与重视,多数处于闲置。微课则突破了视频教学的局限,具有普通视频教学资源不具备的教学优势。首先,其教学内容浓缩,教学时间较短,借助移动端操作更为便捷,学生学习积极性显著提升。其次,其教学主题十分明确,学生能够迅速找到自己感兴趣的点,从而获得启发教育或者延伸学习。最后,微课视频的教学容量相对较小,符合学生的接受能力,学生更积极主动地参与到微课学习中去。
2.细胞生物学微课设计,把握10分钟原则:注意力10分钟。10分钟内有明确的教学目标,内容短小,集中说明一个问题的小课程。微课设计ADDIE模型:A,分析;D,设计;D制作;I应用;E,评价。通常来说,微课设计要想保证自身的完整性必须具备6个基本环节,分别为教学主题的明确、前段分析、微课基础知识点的切割与划分、微课资源要素的重点设计、微课视频录制及后期加工处理、微课的最终终端输出与展现。6个环节紧紧相扣,推动微课的高效开展。
四、微课引入实验教学的意义与应用前景
微课具有广阔的教育应用前景。2011年,手机将取代个人电脑成为个人信息中心。学生自带设备BYOD,包括个人电脑、手机、上网本、平板等越来越普遍化。这为微课的实施提供了必备的硬件前提。调查中发现,84.44%的被调查者认可微视频在微课教学中的核心地位与作用,并且70%以上的人认为配套的教学设计与课件也是不可忽视的部分。纵观当前的教育改革,多数一线教师已经充分认识到微课教学的魅力与优势,开始在课堂教学中尝试微课教学。其中范福兰等人在基于交互式微视频教学资源教学应用效果的调查显示,70.5%的学生认为交互式微视频资源能够激发他们对课程学习的兴趣,单一的图文及音视频资源则受关注度一般,这也从侧面说明随着流媒体技术的发展成熟,微视频的教学前景将是广阔而光明的。
五、一些值得思考的问题
1.有关微课适用性,微课程在全国范围内展开,带来教学思想、教学模式的重大转变,各个领域、各种培训、不同学科对于微课程应用的尝试存在“泛用”、“滥用”现象。微课程适用于哪些领域、哪些课程、哪些内容以及荧光怎样设计、怎样制作、怎样使用才是最科学合理的成为今后科学研究的新课题。
2.细胞生物学实验微课应用存在问题,我国针对该专业的微课理论研究及实践演练依然不足,多数高校在微课开展实施的过程中存在建多用少的资源浪费现象。因此必须将微课作为校本研修资源,对其加强引导宣传,让教师认可微视频教学的优势并拓展专业发展的新途径。此外微课程应奠定创新型教学模式的资源基础,以期为学生提供更实用的教学资源,做好教学辅助。当然微课作为新兴教学理念,应该在移动学习与泛在学习的基础上实现教学需求与教学实践的同步发展,最大限度提升微课程的开展利用率。
六、总结
微课作为新兴的教学模式理应受到关注,了解微课的本质内涵,在梳理其优势与缺陷基础上综合当前的运用实际,科学预测并规划后期发展,实现微课在设计开发与应用上的创新完善。本文就微课教学的几点问题进行了归纳分析,以期为微课教学的拓展应用提供有效思路,让微课的魅力更多地展现出来,服务于高校教学。
[关键词] TBL教学法;独立学院;细胞生物学;自主学习
[中图分类号] R05 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210(2015)10(a)-0124-05
Application of TBL teaching method in exploration and practice of cell biology teaching of students in independent colleges
YI Lan LI Guoqing HE Qingzhi QIN Zhifeng HU Jinsong XIE Hongyan
College of Pharmacy and Biological Sciences, University of South China, Hu'nan Province, Hengyang 421001, China
[Abstract] Objective To evaluate the effect assessment of the application of TBL teaching mode in cell biology teaching of the independent college. Methods 41 students in Pharmacy Grade 2014 of Wang Chuanshan College, University of South China, were divided into research group (21 students) and the control group (20 students), according to random number table. The research group was given the TBL teaching method, the control group was given traditional teaching method. The self-directed learning, cooperative unity, communication skills, the grades of theoretical knowledge and skills and other indicators of two groups were observed and compared. Results The theory test results, the score of choice, short answer, comprehensive analysis and experiment design problem of research group were (8.22±0.73), (7.94±1.35), (15.68±2.03), (15.21±1.97) scores respectively, and those of control group were (7.17±0.87), (6.07±1.22), (12.24±2.48), (11.60±1.87) scores respectively, two groups were compared, except the choice, the differences were statistically significant (P < 0.05). The scores of theory, experiment and total score of research group were (53.78±2.19), (34.24±2.97), (89.85±1.29) scores respectively, those of control group were (43.26±2.35), (26.67±3.31), (69.23±2.14) scores respectively, tow groups were compared, the differences were statistically significant (P < 0.05). Survey results showed that most of the students were in favor of TBL teaching. They considered that this teaching method was conducive to the comprehensive application of the knowledge of different disciplines, mobilize students learning enthusiasm and initiative, to improve the students' interpersonal and communication skills, to enhance personal responsibility, to improve active and initiative in studying, interpersonal and communication skills, academic record,personal sense responsibility of students. Conclusion TBL teaching method can significantly improve the ability of the students to use and master knowledge. The TBL teaching can be promoted in independent college.
[Key words] TBL teaching method; Independent colleges; Cell biology; Self-directed learning
TBL(team-based learning)教学法由美国Oklaboma大学的Larry Michaelsen教授在2002年正式提出[1]。TBL教学法以团队学习为特色,当时这种全新教学模式为缓解大学新生人数的剧增导致的师资匮乏很有作用,同时对课堂教学效率的提高也起了很大作用。目前,在欧美一些发达国家,TBL已被广泛接受,西方高校很多课程的教学都在采用TBL教学法[2]。传统教学方法是填鸭式的教学法,而TBL教学法是主动的协作式的教学模式,它把将有着共同学习任务的一些学生作为一个团队来教和学。指导老师将这个团队分为若干个小组,并在上课前将教学任务和教学内容告知学生,学生以小组为单位根据教学任务进行课前准备。TBL教学模式教学过程包括小组课前准备、小组课堂汇报、集体讨论、教师点评等环节[3-4]。TBL 教学模式的优势在于更大程度上体现了以学生为主体的教学思想,全方位提高学生主动学习以及团结合作的能力,同时也可以激发培养学生收集和处理信息、获得和更新知识等方面的能力。TBL教学模式使学生对所学知识的认识不是停留在感性层面,而是上升到理性层面,加深了学生对知识的理解,同时也提高了学生的分析判断能力。通过学生之间、小组之间以及组与组之间的讨论,既积累了知识又扩大了知识面,提高学习效率的同时又培养了学生的团队合作精神。此外,在TBL教学模式中,教师不再是单纯的传道者,而是组织者、引导者,通过参与小组间以及集体讨论,教师也从中受益,TBL教学法能达到教学相长的目的[5-6]。
独立学院作为一种介于普通本科高等教育与高等职业学院之间的本科教育形式,它是存在于普通高校之中“三本”,它的教育目标是“应用技术型”人才的培养[7]。目前,大多数独立学院的教学存在以下特点:一是独立学院对学生的课程设置及教学设计是不顾自身实际以及生源特点,“依葫芦画瓢”照搬母校公办的精英型人才教育,强调学生科研理论水平的提升;二是独立学院没有专门的授课教师,他们几乎所有的主干课程授课教师大多来自举办高校,由于对教师缺乏激励机制,按照校本部授课的同一模式为独立学院授课。这种格局教育培养出来的人才基本上是重理论、轻实践,这些教育模式下的学生动手能力差,缺乏实践经验和协作精神,导致社会适应性差,就业竞争力弱,不能很好地满足社会对应用技术型人才的迫切需求[8]。南华大学船山学院是湖南省人民政府于2001年8月批准,国家教育部2004年首批确认,由南华大学按新机制、新模式举办的全日制本科独立学院。十几年来,学院为国家和社会输送了8000余名高素质的全日制本科毕业生,培养的毕业生一大批已成为服务地方经济建设和社会发展的中坚和骨干力量,部分学生成为自主创业的先进典型。虽然取得了这些成绩,南华大学独立学院在教学上依然存在和所有独立学院一样的困惑,亟待改革创新。
细胞生物学是南华大学船山学院医学各专业必修的一门重要的医学基础课程,具有理论性强、内容抽象、难学难记的特点[9]。其传统的教学模式是以教师为主体的填鸭式教育,最终导致学生学习兴趣不高,考核成绩不理想。TBL教学法在细胞生物学中的探索与实践少有听闻,为了提高学生的学习兴趣及自主学习分析能力,最终满足适应应用技术型人才的迫切需求。笔者现在南华大学船山学院药学专业细胞生物学课堂教学中引入TBL教学法,取得了较好的教学效果。
1 对象与方法
1.1 研究对象
选择南华大学船山学院2014级医学类药学专业班的学生,共41名。其中男生11名,女生30名,年龄17~21岁,平均(19.02±1.45)岁。41名学生根据随机数字表法分成对照组(20名)和研究组(21名)。研究组学生也按平时成绩分成4个平行小组,每组4~5名。两组学生年龄、性别、入学成绩的一般资料比较,差异无统计学意义(P > 0.05),具有可比性。见表1。
表1 两组学生一般资料
1.2 教学实施方法
研究组采用TBL教学,对照组采用传统教学方法。两组的教学计划、教学学时、教学目标、教学进度以及带教老师均相同。各实验组安排1名组织协调能力较强的学生担任组长,负责查询、沟通、记录等工作,还要及时反馈学习过程中遇到的困难。
1.2.1 教师与学生的思想准备 由于国情等原因,大多数学生在高中阶段的学习都是传统的填鸭式教育――课堂教学中老师为主体,学生只是被动的接受知识。无论是对于刚进入大学的2014级学生而言,还是任课老师,突然转变为TBL教学法,都会感觉无可适从。这就要求我们在操作过程中大力宣传TBL教学理念,使其对传统教育模式和TBL方法有充分的认识,从思想和心理上做好准备[10]。TBL教学对老师的要求也比较严格,我们挑选教学经验丰富的老教授做为主力,并让年轻教师参与共同探讨。另外,教师不但要扎实掌握教学大纲中的重难点,熟知相关学科知识,能够游刃有余地提出问题、解决问题;并根据独立学院学生的实际学习能力,对知识灵活运用等实际水平,通过教师团队的集体讨论,在课前设计合适的TBL教学教学内容;同时还要善于调动学生积极性,寓教为乐,能够轻松自如地控制课堂节奏。
1.2.2 教学实施过程 细胞生物学教学由小组讨论、小组汇报、集体讨论、教师点评等几个基本部分组成。小组讨论在课前进行,各学习小组根据指导教师布置与教学内容相关的若干问题,小组成员通过教材、图书馆、网络资源等媒介查询整理相关文献资料,然后进行小组内的分析讨论,对问题的认识达成共识,并将讨论结果制成多媒体课件以便在课堂上进行小组汇报。小组汇报是由各学习小组委派(一般采用轮流方式)1名学生进行汇报,本组其他同学也可进行补充,指导老师记录每个小组汇报的结论。每个小组汇报结束后,其他各小组同学如有疑问可以进行提问,针对这些提问,汇报小组要对所提问题当场解释做答。有不同意见的小组之间也可以采取相互辩论的形式说服对方,从这一点上看可以说小组汇报和集体讨论几乎同时进行。在TBL教学实践中,教师点评引导贯穿整个教学过程。在小组讨论过程中授课教师就可以通过各种方式参与学生的组内讨论,及时了解学生对问题的解决情况并给予一定的指导,帮助学生理清思路。在集体讨论过程中,教师通过引导学生,使学生更深入了解、理解和掌握知识点。每个小组汇报完毕后,指导教师对各小组争论的疑难问题、焦点问题并结合书本知识要点进行指导,并提出对问题的解答,归纳出这些问题相对全面的答案。最后,教师对本次教学内容进行小结,补充学生忽视的一些知识点。通过这几个过程,学生可以达到学习的最佳效果,同时也可以完善学生认知结构,使其掌握的知识具有一定的系统性。
1.2.3 成绩考核 成绩考核包括理论考试成绩(满分为60分)及实验操作考试成绩(满分为40分),分别占60%和40%。理论考试题型包括选择题、简答题、综合分析题和实验设计题:选择题(10分)和简答题(10分)是理论考试中的传统题型,能够考察学生对基础知识的掌握程度,在此基础上还增加了综合分析题(20分)和实验设计题(20分),重在考查学生运用知识综合分析问题解决问题的能力。
1.2.4 教学后评价 TBL教学后,各小组根据汇报后的讨论情况对所学习的内容进行总结,并修改汇报多媒体课件进行存档。每个小组修改后的多媒体课件到内部网站上供每个小组相互借鉴学习。指导教师对本次TBL教学进行总结,比较对照组和研究组学生的各类考核成绩。考试结束后,召开学生座谈会及发放问卷调查,问卷由教师在参考相关研究成果的基础上自行设计,问卷调查的内容包涵对TBL教学法的评价和学生的自身感受等几个方面,评价分5个等级,非常满意(5分),满意(4分),比较满意(3分),基本满意(2分),不满意(1分)。另设1个问题,即要同学们写出对此次TBL教学意见或建议。同学们采用不记名方式填写,问卷当场收回。问卷调查对于及时发现并纠正教学中存在的一些问题很有必要。
1.3 统计学方法
采用统计软件SPSS 18.0对数据进行分析,正态分布计量资料以均数±标准差(x±s)表示,两组间比较采用t检验;计数资料以率表示,采用χ2检验。以P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 考试成绩
研究组的选择题、简答题、综合分析题和实验设计题成绩分别为(8.22±0.73)、(7.94±1.35)、(15.68±2.03)、(15.21±1.97)分,对照组分别为(7.17±0.87)、(6.07±1.22)、(12.24±2.48)、(11.60±1.87)分,两组比较,除选择题外,其余各题型成绩差异均有统计学意义(P < 0.05)。见图1。
*P < 0.05
图1 理论考试各题型得分情况
研究组的理论成绩、实验成绩和总成绩分别为(53.78±2.19)、(34.24±2.97)、(89.85±1.29)分,对照组分别为(43.26±2.35)、(26.67±3.31)、(69.23±2.14)分,两组比较,差异均有统计学意义(P < 0.05)。见图2。
*P < 0.05
图2 成绩考核结果
2.2 问卷调查结果
问卷调查对于及时发现并纠正教学中存在的一些问题很有必要。课程结束(包括考核结束)后,笔者采用问卷调查的方法对研究组学生进行了教学效果的调查,发放的21份调查问卷全部收回,问卷调查结果具体见表2。结果表明:多数研究组的学生普遍认为TBL教学法有利于多学科知识的综合应用,有利于学生学习积极性和主动性的调动,可以激发其学习热情,有利于学生人际交往和沟通能力的提高,有利于学习成绩的提高,有利于学生个人责任心的增强,对自己的学习有帮助。可见研究组的同学对团队TBL教学模式比较认可。部分同学还提出了对TBL教学的意见或建议,例如:可以将4个学时的教学连在一起,讨论才可以更充分;试题应该有多选题;上课人数太少等等。
表2 研究组学生问卷调查结果(n = 21,x±s)
3 讨论
TBL教学法是以团队为基础进行学习,以分析问题、解决问题为宗旨,它重视的是解决问题的学习过程。独立学院培养目标是培养“应用技术型”人才。笔者将TBL教学法应用于独立学院细胞生物学的理论与实践教学,取得了以下经验和体会:
3.1 TBL教学法对教师提出了更高要求
应用TBL教学法首先对教师提出了更高的要求。开课前要做大量的教学方案制订、教学资料整理、教学案例收集等工作,教师必须具有较强的知识储备。教师在授课时面对的是,有着不同医学基础的学生,他们对医学知识的掌握各不相同,这要求教师要有宽广的知识面,要及时应对学生所提出的观点。细胞生物学是一门基础课程,内容涉及到生物化学、生理学、病理学、病理生理学以及内科、外科学等课程。学生在讨论过程中会提出很多纵向和横向知识的问题,随时需要授课教师用专业知识予以点评。例如在学习线粒体这一章节时,我们给学生准备的情景话题是:线粒体具备有哪些方面的功能?学生分组做的汇报涉及到三羧酸循环、母系遗传、衰老以及肿瘤发生等诸多方面。这就要求授课老师在进行课前准备时,不仅要准备线粒体的结构和半自主性等细胞生物学内容,还要准备生物化学、遗传学、病理学、肿瘤学、内科学等课程相关内容。对于医学生而言,理解疾病的发生、发展、转归和治疗等涉及到各门医学基础课程,而且各门医学课程之间又是相关联的,所以教师在备课时要掌握与细胞生物学的基础知识相关的一些临床疾病的发生发展,才能设计出典型、合理的讨论题。同时,充分的课前准备在分组讨论中可以积极参与学生的讨论,从而达到教学相长的目的。
3.2 营造生动活泼的课堂氛围
营造生动活泼的课堂氛围是提高课堂教学效果非常重要的环节。这次TBL教学法是充分利用了独立学院药学专业学生学生人数少的有利条件,在运用TBL教学法的同时,也将参与式、启发式、互动式的教学方法也加入了进来。这些教学方法的综合应用也正好迎合了青年学生思维活跃、气氛活泼的特点。这些不同于填鸭式教学方法的应用也有利于师生之间建立了一种民主、平等、亲切、和谐的教学关系,可以最大程度调动从而使学生思维系统,使其处于处于最佳状态,这样有利于学生创造思维的培养[10]。除此之外,授课教师另外可以借助肢体语言、亲切的表情活跃课堂气氛,融趣味性、艺术性于授课之中,善于激发学生的学习动力,避免枯燥、呆板的教学局面,获取最佳的教学效果[11-12]。
传统的教学模式以“填鸭式”为特点。课堂上,老师在讲台上滔滔不绝,没有给学生一点思考的余地,没有激发学生的学习热情。于是在课堂上有部分学生不是玩手机、看课外书籍,就是昏昏欲睡。长期下去,导致对这门课程失去兴趣,平时也很少预习复习。TBL 教学法完全改变了这种学习状况,整个学习过程,从教师提出问题到教师归纳总结、评价,学生全程积极主动参与:学生要查阅各种学习资料、亲自参加几轮组内讨论、提出自己的看法;接着小组整合学习资料,制作PPT,各小组代表发言;最后指导老师测试、点评、达成一致意见等等,转变了传统的教学模式。同时,TBL 教学方法通过课堂反复讨论、不仅加深了学生对知识点的掌握,而且还调动了学生的主观能动性,培养了学生终身学习的能力。另一方面,TBL 教学方法也加强了学生的团队协作和责任意识。TBL 教学是以团队为基础的教学方法,每个学生不仅要尽最大的努力把个人的任务完成好,还要主动和组内其他同学沟通合作,这种教学方法大大提高了团队协作精神,增强了责任意识和大局意识,提高了沟通能力[13-14]。
3.3 存在问题与展望
目前,TBL教学法已经在我国某些院校的某些课程中进行实践,有了一些经验,也得到一些专家、学者的好评[15]。但要想广泛实践这种教学方法,在我国目前教育体制下,仍面临着一些困难。首先,TBL教学法对指导老师各个层面都提出更高的要求。这要求指导教师不仅要花费更多的时间精力准备教学材料,同时要求教师对课堂的驾驭能力进一步提高,比如,教师的知识面要更宽,而且不能只局限于本课程书本上的一些知识。如果教师的知识面达不到这些要求,课堂讨论效果将会大打折扣,对整个教学效果产生很大的影响。其次,学生层面,分组时可能会出现小组搭配不当,会造成小组间成绩相差较大。另外课堂教学时间有限,不可能每个同学都有机会发表自己的意见,依然做不到人人都积极参与。再次,在与教学内容相关问题设计的把握上仍然需要进一步的斟酌和改进。
传统教学法是以学科为中心、以教师为主导,随着科技的迅猛发展,学科分化和交叉增多,使得学科之间的联系更加紧密。独立学院的培养方案也在逐渐完善,如何提高独立学院教学效果,让学生在有限的学习时间内更牢固、更全面、更有效地掌握医学知识,是我们亟待解决的问题。TBL教学法在独立学院细胞生物学中的实践结果表明,TBL教学法在很大程度上可以提高学生学习的主动性,从而有效提高教学质量。传统的以教师为主体的教学方法在独立学院学生的教学中存在诸多弊端,而TBL作为新兴的教学方法值得在独立学院教学中推广并在今后的教学中进一步探讨。
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