医学细胞生物学开放性实验探索与实践

㊀㊀基金项目:㊀宁波大学教学改革基金资助项目(ｊｙｘｍｘｙｂ１７８５)
作者简介:㊀赵基源ꎬ男ꎬ１９８０－０７生ꎬ博士ꎬ副教授ꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｚｈａｏｊｉｙｕａｎ＠ｎｂｕ.ｅｄｕ.ｃｎ
收稿日期:㊀２０１８－０３－１２
医学细胞生物学开放性实验探索与实践
赵基源ꎬ周㊀密ꎬ牟贤波ꎬ竺亚斌㊀(宁波大学医学院解剖组胚系细胞生物学教研室ꎬ㊀宁波㊀３１５２１１)
摘要:㊀医学细胞生物学是临床医学和预防医学专业的重要基础课ꎬ该课程内容丰富㊁知识更新快ꎬ但传统的实验教学内容单一陈旧ꎬ难以激发学生的学习兴趣ꎮ教研室针对课程特点ꎬ结合宁波大学医学院实际情况ꎬ在临床医学和预防医学本科生中ꎬ以动物细胞分离㊁提取㊁培养及应用为题ꎬ进行医学细胞生物学开放性实验的教学实践ꎮ文章就实施内容㊁效果与反思两个方面对这一尝试进行讨论和总结ꎮ
关键词:㊀医学细胞生物学ꎻ㊀开放性实验ꎻ㊀教学改革
中图分类号:㊀Ｑ２㊀文献标志码:㊀Ａ㊀文章编号:㊀２０９５－１４５０(２０１８)０７－０５４５－０３㊀ＤＯＩ:１０.１３７５４/ｊ.ｉｓｓｎ２０９５－１４５０.２０１８.０７.１１
㊀㊀医学细胞生物学是一门以细胞生物学和分子生物学为基础ꎬ探索研究人体细胞发生㊁发育㊁增殖㊁衰
老㊁死亡以及细胞结构与功能的异常与人类疾病关系的学科ꎬ是医学院校重要的基础课程之一ꎮ作为一门实践性很强的学科ꎬ实验课教学在医学细胞生物学教学中起着重要作用ꎮ而传统的医学细胞生物
学实验课仅作为理论教学的补充和附属ꎬ项目单一ꎬ内容陈旧ꎬ缺乏现代细胞生物学研究中知识和技术手段的综合性运用ꎮ学生对验证性为主的实验课积极性不高ꎬ学习兴趣不大ꎬ导致实验课教学效果不佳ꎮ因此ꎬ如何在实验课教学中激发学生的学习兴趣㊁培养学生独立思考和动手能力㊁提高综合运用现代细胞生物学相关技术的水平已成为实验课改革的首要目标[１－３]ꎮ
㊀㊀开放性实验作为一种新的教学方式ꎬ其指导思想是在教学和科学探索的过程中ꎬ激发学生探索科学问题的兴趣ꎬ培养学生求真㊁务实和严谨的科学态度㊁独立的学习㊁思考㊁科研和良好的团队合作能力ꎬ使学生具有初步的创新精神㊁实践能力和人文素质[４ꎬ５]ꎮ本教学团队结合学校实验室条件和授课教师科研背景ꎬ选择动物细胞分离㊁提取㊁培养及应用作为开放性实验项目ꎬ探索开放式实验的教学模式ꎮ本文将从实施内容㊁效果及反思两个方面总结过程中的经验和不足ꎮ１㊀实施内容
１ １㊀实验选题㊀宁波大学医学院临床/预防专业的
分结构不熟悉ꎬ死记硬背ꎬ立体思维不强ꎮ学生在原有的系统解剖学知识的基础上ꎬ通过尸体解剖真实感受和体验ꎬ构建立体而生动的人体形态学构像ꎮ注重图像性记忆方法ꎬ强调实物和图片的重要性ꎬ图像性的刺激在头脑内反复强化ꎬ使学生头脑中形成立体而形象的长时记忆ꎬ从而达到理想的教学效果ꎬ为培养医学生的科学素养和提高综合素质奠定了基础ꎮ
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５４５ ㊀基础医学教育ꎬ２０１８年７月ꎬ第２０卷第７期㊀
医学细胞生物学课程在第一学期开设ꎮ学生刚刚从中学进入大学ꎬ虽然知识面和认知水平有限ꎬ但是这个年龄段的学生对新事物的好奇心强ꎬ对科学充满热情ꎬ医学生对于生命科学的求知欲㊁探索欲高涨ꎮ大一实验课程的合理设置及引导对学生学习兴趣和投入程度起着至关重要的作用ꎮ因此ꎬ开放性实验课题的门槛要低ꎬ让所有学生有能力通过学习后完成基本实验内容ꎻ同时ꎬ实验要将科学性和前沿性相结合ꎬ让学生在参与实验后了解细胞生物学相关前沿领域的研究热点ꎮ本教学团队多位教师从事干细胞与再生医学领域的研究ꎬ在动物原代细胞提取㊁培养和细胞组织工程应用方面具有丰富的经验ꎮ细胞的分离和提取操作相对较为简单ꎬ易于学生学习和掌握ꎻ实验拓展部分细胞培养及应用与干细胞技术和组织工程技术等细胞生物学热门研究领域密切相关ꎬ适合学有余力和能力较强的学生继续学习ꎬ进一步开拓科学视野和培养科研能力ꎮ最后ꎬ我们选择在一年级临床/预防班中开设动物细胞分离㊁提取㊁培养及应用这一开放性实验ꎮ
１ ２㊀实验实施㊀学期第一次课上向学生介绍动物细胞分离㊁提取㊁培养及应用这一开放性实验的内容㊁要求及需要完成的工作ꎮ同时ꎬ下发自编的实验讲义ꎬ讲义中以肝细胞为例介绍原代动物细胞的分离提取原理及基本实验技术和步骤ꎬ供学生参考ꎮ学生可以根据自己的兴趣选择希望提取的动物细胞ꎬ并通过查阅相关书籍和文献资料ꎬ拟定实验方案ꎮ实验设计弹性空间较大ꎬ学生有充分的空间去发挥自己的主观能动性和科学创造性ꎬ对查阅资料㊁自主学习及科学思维的培养具有积极引导的作用ꎮ教师在理论课细胞的概念章节中简单介绍哺乳动物细胞种类及特点ꎬ并对学生利用学校图书馆资源查阅资料进行培训ꎮ学生按照自由组合方式进行分组ꎬ每组２－３人ꎮ第３周至第９周为学生拟定实验方案和具体步骤的时间ꎬ教师通过课堂抽查㊁邮件往来和教学平台互动等方式跟踪学生的学习进度ꎬ对过程中出现的各类问题及时进行纠正和解决ꎬ包括方案修订㊁前沿知识解答和文献检索等ꎮ根据学生拟定的实验方案ꎬ教学团队在第１０周完成实验所需实验动物(小鼠)和各种手术器材㊁试剂㊁耗材准备ꎬ在第１１－１２周进行实验操作ꎮ实验过程中所有操作都由学生自主完成ꎬ教师只在过程中起辅助作用ꎮ学生按照自己拟定的实验方案必须完成细胞分离㊁提取和活细胞计数等基本内容ꎻ后续细胞鉴定㊁培养和应用等拓展内容视每个组实验方案㊁基本部分完成情况和学习热情等选择部分学生转入科研实验室继续进行ꎮ为进入下一个环节的每个小组另外安排
１－２位高年级研究生提供帮助ꎬ继续进行实验内容ꎮ所有学生在学期结束前提交实验报告ꎬ内容包括资料调研㊁方案制定㊁实验内容㊁结果讨论和个人小结ꎮ对于进入拓展部分实验的学生不限定实验时间ꎬ在学期课程结束后可继续进行ꎮ
２　效果及反思
２ １㊀培养学生独立能力㊀开放性实验的主体是学生ꎬ利用多样化的教学资源为他们创造自由㊁开放的学习和实验环境ꎬ提升他们的独立学习能力和创造性ꎬ同时在这个教学过程中ꎬ教师与学生相互学习ꎬ共同进步ꎮ本教学团队在此开放性实验教学中坚持过程的开放性ꎬ由学生自主决定实验内容㊁实验进度和实验难度ꎮ学生可以选择提取任何一种他们感兴趣的动物细胞ꎬ自由组合分工合作来完成实验的每个环节ꎬ在完成基本内容的基础上选择是否继续完成或部分完成拓展内容ꎬ最终形成一份开放的实验报告ꎮ大约５０％的学生选择了讲义中的例子ꎬ即肝细胞ꎬ还有５０％的学生选择了其他组织成熟体细胞或干细胞ꎮ学生对于自己决定的实验内容表现出更高的积极性ꎬ尤其是选择非肝细胞的那些组ꎮ多数同学能够通过认真查阅资料学习所选定细胞的特征和分离提取方法ꎬ独立拟定自己的实验方案ꎬ部分选择干细胞的同学在与指导教师讨论后制定了科研性较强的拓展部分方案ꎮ每个学生在学习过程中ꎬ其个体差异体现在性格㊁能力㊁知识水平和努力程度等不同方面ꎮ开放性教学中ꎬ教师可用教学过程中差异化去调节学生的差异ꎬ尽可能地做到因材施教ꎬ同时也允许学生根据自己的实际情况不断调整自己的学习计划和方法ꎬ并最终完成学习任务ꎮ学习过程的主动权掌控在学生手里ꎬ教师只在必要时进行介入管理ꎬ有利于积极锻炼学生的自我管理和学习能力ꎬ并促进个性发展ꎮ
２ ２㊀注重理论与实验的结合㊀本开放性实验结合了干细胞生物学㊁组织工程和再生医学等细胞生物
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学热点内容ꎮ绝大多数学生在学习过程中都具有很高的学习兴趣ꎬ能够更加主动地投入实验当中ꎬ同时也表现在查阅资料和文献学习上ꎮ学生在学习过程中普遍都意识到扎实的基础知识和宽阔的学术视野对于实验的设计和成功执行是必不可少的ꎬ在理论课学习上也更加投入ꎮ最近三年学评教数据显示ꎬ课后利用２倍以上课上时间进行学习的学生数量从
１０％提高到５０％左右ꎬ理论课教学效果明显改善ꎮ授课教师在理论课授课中穿插介绍如何查阅文献ꎬ如何设计并撰写实验方案等科研入门内容ꎬ并把教师近年来的研究成果融入干细胞等相关章节教学中ꎬ帮助学生更好地了解科研过程ꎬ提升了开放性实验的完成质量ꎮ
２ ３㊀培养学生的科学素养和科研能力㊀在开放性实验过程中ꎬ学生能了解到再生医学这一交叉领域的前沿热点ꎬ学习化学㊁生物㊁材料和医学等领域的基本实验技能ꎬ还会掌握Ｅｘｃｅｌ㊁Ｏｒｉｇｉｎ㊁Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ和Ｅｎｄｎｏｔｅ等常用软件的使用ꎬ积累了自身的科研素质ꎮ培养医学生的科研能力从低年级学生开始ꎬ使学生从大学一开始就培养科学思维方式并运用到今后学习当中[６]ꎮ开放性实验其实就是学生发现自己兴趣点(新问题)ꎬ通过学习文献资料提出实验方案(解决对策)的创造性活动ꎮ这一发现㊁分析和解决新问题的过程ꎬ正是个人创新意识㊁创造性思维能力和科学实践能力的全面发展过程ꎮ学生通过课程接触并开始了解科研ꎬ约有３０％－４０％的学生随后进入医学院各科研实验室进行学习ꎬ约１５％的同学在大一阶段就申请了学校ＳＲＩＰ科研项目ꎮ
２ ４㊀不足与反思㊀此开放性实验达到了预期的教学目的ꎬ但也存在一些尚需完善的环节:①由于实验场地和指导教师有限ꎬ还无法安排学生一人一组进行开放性实验ꎬ几人一组的模式有可能会产生个别学生参与度低甚至不参与的情况ꎬ教师的指导和督
促很难落实到组里每位学生ꎮ未来课程团队考虑引
入研究生助教制度ꎬ研究生辅助教师完成学生的指
导工作ꎬ尽可能覆盖到每位本科生ꎮ②课程进行过
程中和学生交流主要依赖邮件和社交工具ꎬ不利于
分类管理和信息汇总ꎬ急需开发配合开放性实验的
网络平台ꎬ便于课程数据管理和分析[７]ꎮ③开放性实验的核定学时数相对实际教学学时数差异较大ꎬ
需要教师个人奉献ꎬ考核晋升压力大的教师往往积
极性不高ꎮ合理㊁科学地确定学时数或将学生科研
项目与课程相结合可能解决这一问题ꎮ④开放性实
验目前还局限在基础医学上ꎬ将临床医生(带教老
师)引入团队ꎬ设计临床与基础结合的开放性实验ꎬ
对学生的培养效果应会更好ꎮ本教学团队希望通过
不断努力和尝试ꎬ丰富开放性实验内容ꎬ提升实验课
质量ꎬ培养学生的专业技能和科学素养ꎮ
参考文献:
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㊀基础医学教育ꎬ２０１８年７月ꎬ第２０卷第７期㊀。