医学细胞生物学实验课教学现状与改革措施

2021-10-11潘林鑫钱成

中国教育技术装备 2021年10期

潘林鑫钱成

摘要细胞生物学是现代医学的基础和支柱学科，实验教学是医学细胞生物学教学中的重要组成部分，但教学现状不容乐观。对学校医学细胞生物学实验课教学现状进行客观描述，分析教学过程中存在的主要问题，并针对性地从教学内容、教学模式、考核方式等几方面提出改革策略，旨在为今后提高医学细胞生物学实验课的教学质量提供建议。

关键词医学细胞生物学;实验课;实验设备;显微镜;教学技术

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）10-0119-04

Current Situation and Reform Strategy on Experimental Courseof Medical Cell Biology//PAN Linxin， QIAN Cheng

Abstract Cell biology is the basic and pillar disciplines of modern medicine， and experimental teaching is an important part of cell me-dical biology teaching， but the current teaching situation is not opti-mistic. First of all， this paper describes the current situation of the experimental course of medical cell biology in our school objectively， and analyzes the main problems in the teaching process， and puts for-ward the reform strategies from the teaching content， teaching mode， assessment mode and other aspects， in order to provide suggestions for improving the teaching quality of the experimental course of medical cell biology in the future.

Key words medical cell biology; experimental course; experimental equipment; microscope; teaching technology

0 前言

21世紀是生命科学的世纪，细胞生物学作为生命科学的基础学科和前沿学科[1]，其理论与技术的研究成果不断向医学领域渗透，在很大程度上促进了医学的发展，因此，医学细胞生物学已然成为医学院校重要的基础课程[2]。同时，医学细胞生物学是一门实验性很强的学科，实验课作为其不可或缺的组成部分，良好的教学有助于巩固学生对理论知识的学习和理解，提高学生对生命科学研究的兴趣和爱好，培养学生的动手能力、科研思维和科学素养，为今后从事医学相关工作打下坚实的基础[3]。然而，目前许多医学院校的细胞生物学实验教学普遍滞后于理论教学，教学现状不容乐观。本文以安徽医科大学医学细胞生物学实验课教学为例，对其教学现状进行描述和分析，并针对存在的问题提出几点改革策略。

1 安徽医科大学医学细胞生物学实验课教学现状

1.1 教学内容陈旧，实验课时不足

目前，医学细胞生物学实验课的教学内容仍为课程开设之初的四个传统实验，即鸡血细胞融合、碱性蛋白观察、细胞器分离、微丝染色与观察。这些实验课程虽然重要，能让学生在实践中理解基本的细胞生物学概念，但都属于陈旧的验证性实验，缺乏必要的创新性和探索性，对学生创新思维和科学素养的培养帮助有限。而且实验方法和实验设备也未及时优化和更新，完全按照传统的操作步骤进行授课，实验结果往往不太理想，极大影响了学生的教学效果。另外，由于实验课时较少，难以进行实验课的系统安排，学生往往无法掌握一整套实验流程，对实验的完整开展和充分掌握十分不利。

1.2 实验材料有限，实验设备落后

医学细胞生物学实验课会用到一些基本的实验材料，如试剂、工具、耗材等，但由于材料准备有限，2～3名学生才能有一套完整的实验工具和耗材，试剂更是需要多组共用。这样不但容易造成公用试剂污染而影响实验结果，而且容易造成学生聚集聊天而影响教学秩序，更重要的是不能让每个学生都获得动手操作的机会，久而久之就打击了学生的实验兴趣。另外，细胞生物学实验课还需要各种仪器设备，其中显微镜尤为重要，是每次实验课观察结果的必备仪器。但由于显微镜数量有限，不能满足每名学生的需求，且购置年份较久，镜头存在磨损或缺失，不利于结果的观察与分析，极大影响了教学效果。而且所有显微镜皆为普通的光学显微镜，只能用于简单的细胞学观察，不适用细胞器结构观察、荧光定位、细胞器结果分析等，不利于新实验课程的开展。

1.3 教学模式单一，教学技术落后

完整的实验教学应该包括三个方面：实验准备、实验授课和课后讨论。但在细胞生物学实验课教学中，所有的实验准备工作都是由教师来完成，学生并不参与其中，因此对实验材料准备、仪器设备使用等过程都不了解，于是在懵懂中就开始了实验课。实验授课方式也一如既往的单一，即授课教师先对实验目的、原理、步骤、结果、注意事项等进行详细讲授，并对实验操作进行正确规范演示，然后让学生根据实验步骤机械地模仿授课教师的操作动作，顺利地完成实验并获得预期结果。大部分学生在整个过程中缺乏思考，课后讨论也就无法开展。这种简单化、程序化的教学模式，既不能更好地启迪激发学生的创新意识，也不能帮助提升学生发现问题、分析问题及解决问题的能力。

另外，在教学技术上虽然采用了多媒体技术，但实质上只是把教学内容从黑板转移到了电脑投影上，并没有真正地运用好网络技术，所有实验的开展都必须依托于教学实验室，但教学实验室数量及仪器设备毕竟有限，无法满足开设更多重要实验课程的要求。而且一旦遇到特殊情况（如这次新冠肺炎疫情），实验课便无法与理论课同步开展，不但极大影响了教学进度和教学质量，而且加重了学生后期的课业负担。

1.4 考核方式单一，考核制度不严

医学细胞生物学实验课的考核方式主要包括两部分，即实验报告和实验考试，各占50%。由于实验报告格式和内容都比较统一，而且是在课后完成，很难避免学生之间相互抄袭的情况发生，甚至有些逃课或请假的学生照样能写出一份看似认真的实验报告，因此，实验报告作为考核方式不但不能反映学生对实验内容的真实掌握情况，对那些认真上课的学生而言缺乏公平性，而且容易使部分学生养成抄袭的坏习惯，助长不良学风的形成。

相对而言，实验考试就较为客观和公正，但教务处并未安排实验课独立的考试时间，所以教师只能在最后一次实验课结束后随堂进行考试。由于时间紧迫，考试的形式和内容比较单一，基本是选几道实验报告中的思考题对学生进行考核，无法真实反映学生的综合实验能力。此外，考核制度也较松，虽然是闭卷考试，但监考工作落实不到位，且在阅卷过程中也是以学生合格为基准，很少出现补考的现象。这种考核制度将会纵容一部分学生不良行为和习惯的养成。

2 医学细胞生物学实验课教学改革措施

2.1 更新教学内容，增加实验课时

教学内容是教学的核心所在，是学校给学生传授的知识和技能、灌输的思想和观点，因此，教学内容的选择十分重要。在医学细胞生物学实验教学中，传统的实验内容可以保留，但在方法和内容上必须及时更新。例如，细胞融合实验，不要仅限于动物细胞，也可开展植物细胞和微生物细胞的融合实验，而在诱导细胞融合方法上不要仅限于PEG化学诱导法，也可采用细胞毒性小、融合效率高的电场诱导法;细胞内蛋白观察实验，可以同时观察酸性蛋白和碱性蛋白的定位情况，并对二者的差异进行比较分析，也可进一步进行酸碱蛋白酶活性测定;细胞器分离实验，不要仅限于动物细胞，也可开展植物细胞的细胞器分离实验，且细胞器不要局限于细胞核和线粒体，也可进行溶酶体、外泌体、高尔基体、叶绿体等的分离，并可进行细胞器的活性测定;微丝染色实验，可以改变传统的考马斯亮蓝染色方法，而是利用荧光基团标记的鬼笔环肽的细胞骨架进行染色，也可利用荧光探针检测各细胞器的分布情况。

除了这些传统的验证性实验外，应该更新一些探索性实验，如由学生选择感兴趣的基因，进行基因重组、荧光定位、蛋白表达与沉默、细胞功能检测等一系列实验，探索该基因潜在的生物功能，既能够掌握细胞培养、质粒转染、免疫荧光、免疫印迹、流式细胞术等重要实验技术，为今后从事科研工作奠定基础，也有机会参与发表学术论文，提升自我的核心竞争力。由于教学内容的更新，就必须适当增加实验课时，尤其是探索性实验，步骤多、周期长，并不是3～4个课时就能完成的，而是需要投入连续的时间。如质粒构建，需经过PCR扩增、酶链反应、质粒转化、质粒抽提、酶切鉴定等步骤，而且有些步骤需间隔达十几个小时。又如蛋白表达，需提前准备细胞、质粒转染、蛋白提取、免疫印迹等步骤，每一个步骤都需要很长的时间，因此建议开展细胞生物学实验周，让学生集中、全面地了解、参与并掌握整个实验过程，充分发挥实验的探索精神。

2.2 补充实验材料，更新实验设备

实验材料和实验设备是实验教学的重要介质，材料不足或设备落后也会严重影响实验课的教学效果。首先必须扩充实验材料，如试剂、耗材、器具等，确保每一个学生都有一组完整实验材料，这样既能够避免一个学生的失误导致多组实验失败的现象发生，也能够让每个学生都有动手操作的机会，让他们在实际操作中理解和掌握实验内容。但对于一些特殊的实验材料，如解剖针、手术刀片等，务必管理到位，需在实验前后对数量进行严格统计，以免对学生造成不必要的伤害。

另外，必须及时更新实验设备。对细胞生物学实验课而言，几乎每一个实验都会用普通的光学显微镜，如细胞融合、细胞器、酸碱蛋白等的观察，可以说它们是学生观察实验结果的眼睛，其功能的完整性直接影响学生对实验结果的判断。因此，对一些功能不全的旧显微镜必须及时更新，且在数量上也必须增加，至少在课堂上要达到一名学生一台的标准，这样不但能有效加快实验进度、增强教学效果，也能锻炼每一名学生观察分析结果的能力。但显微镜属于精密仪器，管理工作也必须到位。可以将显微镜统一保管，课前学生有序登记领取，课后及时归还，管理人员需对显微镜进行定期保养和维护[4]。

除此之外，实验中涉及的离心机、水浴锅等其他常规仪器也要及时更新，以保证正常的实验进程。另外，探索性实验需要的仪器则更多，如PCR仪、纯水仪、电泳仪、紫外分光光度计、倒置荧光显微镜、蛋白分析仪、流式细胞分析分选仪等，其中包含一些昂贵的大型仪器，且使用次数不是很多。可以与学院或校实验中心平台进行合作教学[5]，既能减少教学成本，也能提高学校各个实验平台的仪器利用率，避免学校的资源浪费。

2.3 优化教学模式，改善教学技术

教学模式是教学活动的基本结构，其优劣也直接影响着教学效果。本实验课的优化可以从实验准备、实验授课和课后讨论三个方面进行。首先，让学生参与实验准备的整个过程，通過准备工作，学生可以充分了解材料的获取方法、试剂的配制过程以及仪器的使用流程，明确学习的目的，能够显著提高学生的动手能力，为后续实验的顺利进行奠定基础[6]。其次，教师在实验课授课过程中不能照本宣科，要注意做到“精、简、新、活”，即精讲重要知识点，简要略过非重要知识点，同时需要将细胞生物学最新研究进展与书本理论知识相结合，并在教学过程中引入一些探究性问题，这样便可以在调动课堂气氛的同时让学生彼此启发、相互讨论，主动地去发现问题并思考问题，充分地让学生发挥主观能动性，真正地在课堂教学中占据主导地位。最后，帮助学生做好实验结果的讨论分析，耐心解答学生提出的疑问。如果课堂时间不允许，可以在网上建立讨论群用于课后交流。

另外，教学技术的改善也很重要。随着科学技术的发展，丰富的多媒体技术逐渐被应用于高校的实验教学中[7-8]，在细胞生物学实验课中可以应用虚拟现实技术，即利用3D数字化系统、多传感交互技术、高分辨率显示技术的科学可视化技术，能够生成三维逼真的虚拟环境，虚拟的实验教学可以为学生营造逼真的实验效果，能够很好地克服某些较为复杂、花费较大、对实验设备要求较高的细胞生物学实验的传统局限性，如熒光能量共振转移技术、膜片钳技术等。此外，对于实验内容新颖、实验要求较高、实验难度较大等探索性实验，教师可以首先将其制作成图片、音频和视频等，然后以课件的形式转变为永久保存的电子材料，这样不仅可以使教学内容与手段更加丰富化，而且还能通过多媒体方式实现实验课教学的共享，逐渐将理论教学与实践操作结合起来。

2.4 调整考核方式，严格考核制度

考核是客观公正地评价学生教学效果的主要方式[9]，细胞生物学实验课考核应至少包括考勤、实验报告和实验考试。

考勤占20%，可以采用课前签到、课间提问抽查、课后签退等方式进行，对不明原因逃课的学生将取消该项所有成绩，这样能够最大限度地避免部分学生逃课行为的发生，保证正常的教学秩序。

实验报告占40%，可以实验小组的形式进行撰写，其中实验结果的分析讨论应作为最重要的评分依据，学生需在实验报告中附上显微镜下观察到的结果图片，无论结果是否成功，都必须认真进行分析，尤其是实验失败者，更要发现失败原因及提出改善方法。这样不但能够杜绝学生抄袭的行为，确保实验结果的真实性，而且锻炼了学生分析与思考的能力。

实验考试占40%，需安排独立的实验课考试时间，考试内容主要包括理论考试和操作考试：理论考试主要以闭卷形式从实验的原理、步骤、结果和讨论等方面考查学生对实验理论知识的掌握程度;操作考试可采用抽题的方式，即随机抽取一次实验进行关键步骤的演练，以考核学生对实验整体操作的掌握程度。

另外，以上考核制度的实施一定要严格，不能打同情分，否则就是一纸空谈。对于考核不合格的学生必须如实记录成绩，并督促其做好补考的复习工作，因为只有严格的考核制度才能准确、客观、公正地评价每个学生对实验操作的学习态度、学习方法和学习效果，也制止了某些学生偷懒、浑水摸鱼取得实验成绩，鼓舞了勤奋好学的学生，真正达到以评促学的效果。

2.5 开展第二课堂，培养高素质创新型人才

实验课作为医学细胞生物学的第一课堂，不但在时间和空间上具有一定的局限性，而且在教学经费和资源方面也存在不足，无法充分满足一部分勤奋刻苦学生的实验需求。因此，开展细胞生物学实验的第二课堂意义重大且势在必行。第二课堂的开展可以以辅导员为联系人，根据学生的需求为其联系各细胞生物学实验室或实验中心平台的指导教师。开展的形式主要有两种。

1）学生可以在指导教师的帮助下，自己主动申请校级、省级甚至国家级的大学生创新创业训练计划项目，在项目设计、资料查询、研究探索、解决问题、项目结题的过程中不断发掘和培养创新性和创造力，并有机会将成果发表至各学术期刊，提高核心竞争力，充分体现科学素养。

2）学生可以依照兴趣选择研究方向，在课余时间参加各指导教师主持的细胞生物学相关科研课题，包括各种级别的自然科学基金和教学项目，在导师的指导和帮助下，学会实验设计、操作和结果分析等，提高实验技术水平和解决问题的能力，并有机会参与发表国内外高水平学术论文，为今后的医学科研工作奠定基础。

开展第二课堂不但能够弥补第一课堂学时的不足，也是第一课堂的深入和拓展。参加第二课堂既满足了学生的科研兴趣，也培养了学生的科研素质，为培育创新型人才提供了科研环境。

3 小结

综上，安徽医科大学医学细胞生物学实验课存在的问题包括：教学内容陈旧，实验课时不足;实验材料有限，实验设备落后;教学模式单一，教学技术落后;考核方式单一，考核制度不严。这些问题极大地限制了生物专业的人才培养和学科系的发展。对此，提出改革措施：更新教学内容，增加实验课时;补充实验材料，更新实验设备;优化教学模式，改善教学技术;调整考核方式，严格考核制度;开展第二课堂等。通过改革，力争为今后医学细胞生物学实验课的教学提供新思路和新方向，为社会输送更多高素质创新型的医学人才。■

参考文献

[1]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.

[2]周子航.细胞生物学在医学领域的应用[J].科教导刊，

2018（11）：69-70.

[3]龙海纯，廖献就，黄丽，等.发挥实验课对医科大学生实践创新能力培养的作用[J].科教导刊，2016（28）：33-34.

[4]隋璐，陈圣敏，龚永昌，等.显微镜的使用规范与管理：实验室开展德育实践探索[J].中医药管理杂志，2019（15）：

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[5]赵燕，黄丽华，张学文，等.借助科研平台开展基因工程实验课教学改革探索与实践[J].现代农业科技，2017（24）：

276-278.

[6]龙月红，张红，邢朝斌，等.本科生参加生物实验准备及其对素质培养的作用[J].高师理科学刊，2015（5）：107-109.

[7]赵文英，公衍玲，金青，等.多媒体在药理学实验课中的应用[J].青岛科技大学学报，2017（1）：209-210.

[8]申红春.多媒体技术在高校微生物学实验课上的应用初探[J].饲料博览，2018（7）：96.