以科研为导向的细胞生物学教改探索

杜仲燕+窦晓兵+胡林峰+钱颖+田男+范春雷

19世纪以来，科学与技术的结合越来越紧密，几乎所有重大技术变革都基于新的科学原理和方法，科学技术对人类经济社会发展有重大的引领作用。我国近10年来创新能力明显增强，正在从量的扩张转向质的提升，科技的发展离不开人才的培养，因此，培养具有创新素质的人才是当前教育的核心任务。

当前，中国高等教育发展迅速，教育教学改革不断深化，着力培养大学生的科研能力已成为强化素质教育和深化高等教育改革的一项重要内容[1]。细胞生物学是生命科学领域发展最为迅速的学科之一，是研究细胞结构、功能及生活史的一门科学。在我国基础学科发展规划中，细胞生物学与分子生物学，神经生物学和生态学并列为生命科学的四大基础学科[2]。在高校课程设置中，细胞生物学也是农、林、牧、医和生物技术等专业重要的基础课程。如何改变传统教学模式，化被动学习为主动学习，让学生对课程产生兴趣，进而培养学生的创新思维及科研能力，是亟待解决的问题。我们在本课程的教学过程中进行了一些实践探索。

一教学内容时事化

细胞生物学是一门前沿学科，实时关注本领域的最新研究动态，选择具有代表性的、能激发学生学习热情的报道与教材相结合进行教学。如2012年诺贝尔生理学或医学奖授予John B. Gurdon与山中伸弥，以奖励他们发现成熟分化细胞可转化为多能干细胞，这项发现改变了我们对于机体细胞和器官生长发育的传统看法，因而具有革命性意义。传统发育观念认为生物从出生到死亡是不可逆的过程，我们通常将这个过程描述为“生老病死”，说的是这个过程谁也不能改变，不会发生“返老还童”的事情。而这两位科学家的研究，从细胞水平和基因水平证实生物是可以“逆生长”的，发育的程序控制是可以人为重新启动或改变的。从理论上说，此研究证实，生物学意义上的“返老还童”在未来是可以实现的。另外，此研究还使器官捐献短缺的问题在理论上可能得到解决。当技术进步到可以利用逆转发育得来的多能干细胞发育成完整的心脏、皮肤等器官的时候，器官移植所需的器官可以通过人为手段获得。在课堂上以这段报道为开场白，极大地激发了学生的学习兴趣及求知欲，促使他们去思考，主动去查阅资料解决自己的疑惑，由此也可在一定程度上提高学生的发散性思维和创造性思维能力。

二教学模式多样化

长期以来，在我国高等医学教育中，一直采用传统的以教师讲授为主的“填鸭式”教学，它往往缺乏活力，缺乏时代的气息，不利于创新性人才的培养。引入翻转课堂（Flipped Classroom）、PBL （problem-based learning， PBL）、Seminar等教学方式符合当今社会对创新性人才的需求，对我国当前以重科研实践能力和创新能力为核心的高等教育改革有一定参考意义。翻转课堂又称作颠倒课堂（Inverted Classroom）、翻转课堂式教学（Flipped Class Model）。传统的教学模式是老师在课堂上讲课，布置家庭作业，让学生回家练习[3]。与传统模式不同，在“翻转课堂式教学模式”下，学生在家完成知识的学习，而课堂变成了老师学生之间和学生与学生之间互动的场所，包括答疑解惑、知识的运用等，而达到更好的教育效果。仔细思考翻转课堂模式，其原因是技术的发展为教育带来了这样的革新，真正满足了学生的个性化需求。互联网的普及和计算机技术在教育领域的应用，使“翻转课堂式”教学模式变得可行和现实，学生可以通过互联网去使用优质的教育资源，不再单纯地依赖授课老师去教授知识。而课堂和老师的角色则发生了变化，老师更多的责任是去理解学生的问题和引导学生去运用知识。[4]因此该模式目前在国内的教育界引起了普遍的关注和重视。PBL教学法，1969年由美国神经病学教授Barrows在加拿大的麦克马斯特大学首创，先后在多所医科学校中推广、修正。目前，该方法已成为国际上备受关注的一种教学法。PBL教学法是以问题为基础、案例为先导、基础科学和临床实践相结合的教学方式[4]，强调以学生的主动学习为主，通过提出问题、建立假设、收集资料、论证假设、总结等过程，提高学生解决问题的技能和自主学习的能力，研究表明，PBL教学法可较好地提高教学质量和学生的综合素质，目前已成为国际上较流行的一种教学方法[5-6]。Seminar教学模式是指学生在导师的指导下，对某研究问题从事深入学习或开创性研究，并与导师定期讨论其研究和发现的一种学术交流形式[7]。它是开展研究性学习的有效途径，是融知识传授、能力培养和素质提高为一体的创新教学模式。

据美国科学基金会统计，一个科研人员花费在查找和消化科技资料上的时间需占全部科研时间的51%，计划思考占8%，实验研究占32%，书面总结占9%。由上述统计数字可以看出，科研人员花费在科技出版物上的时间为全部科研时间的60%。而学生科研能力的培养更离不开科技文献的检索、阅读与消化。通过每周一次的Journal Club，以查阅文献为切入点，注重搜集、整理信息的能力，构建全面的科研思维，让学生从查阅文献、阅读文献、消化文献到最后用自己的语言表达呈献给大家，师生之间、学生间及时提出问题、及时解决，大大提升了学生的外文文献阅读能力及科研思维能力。通过专题讲座、视频公开课等形式，引导学生自主学习，学会利用校园资源、网络资源汲取前沿知识，提炼科研创新思维。通过双语教学，提高学生综合素质，培养与国际接轨的能力。同时引导学生进行综述、科研论文的写作，有利于学生们学会将所获信息灵活运用，达到学以致用的目的。

三实践教学科学化

细胞生物学是当前生命科学中核心学科之一，也是重要的专业基础课，其理论与实验技术已广泛地用于研究细胞的形态结构、基因表达与克隆、病毒、细菌、胚胎发育、远缘杂交、人类疾病的发病机制、药物机理等领域，随着分子生物学的研究渗入，分子细胞生物学也得到了突飞猛进的发展。在掌握细胞生物学领域前沿知识、拥有主动学习能力之外，生物科学的本科生还需具备较强的研究能力和操作能力。细胞生物学实验课的开设，使学生通过实验，进一步地加深对理论课的理解，为今后的专业实验课和毕业论文实验奠定基础，也能培养学生的团队协作能力。强化科研合作基本素质，把团队协作的理念引进课题研究，是现代科研的需要，也是教学的需要。

除了实验课以外，平日开放实验室，由本科生自主管理，鼓励本科生低年级时就参与基础实验以及综合实验的操作。基础实验包括细胞培养、加药、培养基配制、无菌操作等。综合实验可依托新苗人才计划、学科竞赛、学生科研基金申报等项目，鼓励学生自主选题、设计实验方案、实施实验、统计分析实验数据、撰写论文。这种模式很好地提高了学生的思维能力、动手能力、分析问题和解决问题能力，也使他们对科研工作有了较为系统的了解。当然，在综合实验进行过程当中，不可避免会有一部分学生的实验中途失败，对于这样的结果，我们通过每周一次的实验进展汇报，及时总结，及时发现问题，不断改进实验方案。

总之，近年来，我们在细胞生物学的教学过程中，通过多种教学方式的综合应用，以培养学生的科研能力为导向，对大学生的综合能力培养进行了一些尝试，并取得了较好的效果。但也发现了一些不足之处，如本科生课程内容较多，时间安排受限；理论基础不扎实等。而细胞生物学这门学科与时俱进的自身特点，也对任课老师提出了挑战，要求不断自我充电，不断提高自身素质。而PBL、Seminer等教学法因为长期传统教育思维的束缚，以及课堂学生人数的限制，如何在我国现有的教育体制下更好地开展仍是一个值得探讨的问题。

参考文献

[1]蔡玲丽.改革培养机制提高大学生的科研能力[J].中国校外教育（理论），2008，（12）：29-31.

[2]翟中和，王喜忠，丁明孝.细胞生物学[M].北京：高等教育出版社，2008.

[3]Tina Barseghian. The Flipped Classroom Defined [EB/OL]. http：//blogs.kqed.org/mindshift/2011/09/theflipped-classroom-defined/，2011-09-08.

[4]Lage MJ， Platt GJ， Treglia M. Inverting the classroom： a gateway to creating an inclusive learning environment[J]. J. Econ. Educ， 2000，31：30-43.

[5]李晓丹，张少林.PBL：一种新型的医学教育模式[J].第一军医大学分校学报，2004.27（1）：88-90.

[6]Al Kadri HM， Al-Moamary MS， van der Vleuten CP. Students and teachersperceptions of clinical assessment program： A qualitative study in a PBL curriculum[J]. BMC Res Notes， 2009，2（1）：263.

[7]Thomas J， Aeby T， Kamikawa G， et al. Problem based learning and academic performance in residency[J]. Hawaii Med J， 2009， 68（10）：246-248.

[8]杨立强，邓军.Seminar：培养研究生科研能力的有效途径[J].中国地质教育，2005（2）：5-7.