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【關鍵詞】 細胞生物學 教學改革
【中圖分類號】 G642 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1006-5962(2013)01(a)-0121-01
細胞生物學是現(xiàn)代生物學中進展較快的學科之一。由于技術的革新和研究方法的改進,知識更新的速度較快。盡管該課程具有較好的基礎,但由于學科發(fā)展迅速,課程體系、教學內(nèi)容和教學手段已與現(xiàn)代細胞生物學的發(fā)展不相適應。我們本著全面提高教學質(zhì)量,不斷提高人才培養(yǎng)的能力和水平的方針,著重對細胞生物學課程的教學內(nèi)容、教學手段、教學方法、實驗模式等方面進行改革,在繼承傳統(tǒng)教學模式優(yōu)點的同時,積極引進和采納先進的教學方法,力求克服傳統(tǒng)教學中的弊端,實現(xiàn)傳統(tǒng)教學模式和新型教學模式的有機結合。以期培養(yǎng)出符合社會需要的高素質(zhì)創(chuàng)新性人才。
1 教學內(nèi)容改革
細胞生物學發(fā)展極為迅速,特別體現(xiàn)在細胞增殖、細胞信號轉導等方面。本課程注重聯(lián)系學科的前沿和熱點,講述較先進的科學結論,跟蹤國際上最新進展,力求在教學內(nèi)容上反映出最先進的科研成果,同時通過專題介紹,細胞生物學教學網(wǎng)站,將教學要求、主要內(nèi)容、習題、相關科研領域、前沿進展等及時上網(wǎng)等一系列獨特的教學方式,將細胞生物學領域的最新研究成果引入到教學中,特別是我們正在建設細胞增殖與調(diào)控論壇,使得學生可以隨時開展教學和研究討論,實現(xiàn)知識更新,拓寬了學生的視野。
2 教學手段的改革
細胞生物學課程具有高度的綜合性、抽象性和復雜性。因此在教學中要靈活運用多種教學手段和教學形式,直觀地再現(xiàn)抽象原理。多媒體技術在教學中具有變復雜為簡明,變抽象為具體,變靜態(tài)為動態(tài)[1],從而幫助學生更好地掌握相關知識的作用。使用多媒體設備的目的是為了多角度、多方位、多途徑地向?qū)W生傳遞信息[2],增強課堂教學的生動性、形象性和科學性。
3 教學方法改革
以教學互動理論為指導,結合細胞生物學教學的現(xiàn)狀,將教學互動模式逐漸引入細胞生物學教學之中[3]。旨在通過教師與學生之間的多向交往,調(diào)動師生間的積極心理互動,提高教學效果。
互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展給傳統(tǒng)的教學帶來巨大的挑戰(zhàn)。當前,網(wǎng)絡成為學生獲取信息和知識的主要途徑。比起教師照本宣科的傳統(tǒng)教學模式或讓學生看了頭疼的PPT課件,上網(wǎng)也就成了很多學生打發(fā)時間的共同選擇。針對網(wǎng)絡時代學生學習的特點,同時結合細胞生物學課程自身的特點,我們依托學校的網(wǎng)絡課程建設平臺建設了細胞生物學網(wǎng)絡課程。本著集知識性和娛樂性與一體的建設標準,我們搜集和整理了許多和細胞生物學相關的軟件、動畫、趣味故事及一些重要理論提出的過程等。如,我們對Ruska于1933年制造了世界上第一臺無法使用的電子顯微鏡(由于沒有解決產(chǎn)熱問題),隨后放棄,繼而又浪子回頭重新立志研制電子顯微鏡并于1938年終于研制出世界上第一臺分辨率為10 nm的商業(yè)電子顯微鏡的過程進行介紹。同學們聽得很認真,感觸也頗深。通過電子顯微鏡的研發(fā)過程,同學們既了解了科學史,同時又明白了對于理想和工作必須持之以恒才能有所收獲的道理??芍^是一舉兩得。
4 實驗教學模式改革
實驗教學注重培養(yǎng)學生的動手能力、分析解決問題的能力、科研創(chuàng)新能力,對農(nóng)業(yè)院校培養(yǎng)都市型綜合型人才尤為重要。當前,細胞生物學實驗教學內(nèi)容不斷更新,綜合性、設計性,等層次較高的實驗在實驗項目中所占的比重也越來越大。為適應教學改革的要求,我們逐步改革實驗教學方法。
細胞生物學實驗教學改革的最終目的是在實驗室條件允許時實施開放式實驗教學模式,即學生可以根據(jù)自己的興趣或研究課題的需要選擇實驗材料,這樣既可使學生實驗真正成為研究課題或畢業(yè)論文的一部分,又能使學生對所學習的知識融會貫通,達到使學生了解和熟悉科研過程,培養(yǎng)學生獨立進行科學研究工作的能力的目的。
目前,已實現(xiàn)部分實驗藥品的由學生自己配制。下一步擬主要針對將來想在細胞生物學領域深造的同學實施小范圍的開放式實驗教學模式,即在基本實驗完成的基礎上,對他們開放實驗室,讓他們根據(jù)自己的興趣以及細胞生物學學科發(fā)展的特點,根據(jù)自己所學知識自主設計實驗。在教師指導下修訂實驗方案,完成實驗內(nèi)容,為下一步的科研奠定基礎。
參考文獻
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關鍵詞:細胞生物學;教學效果;探索
目前,我國正大力推進研究生教育綜合改革,研究生教育已從規(guī)?;l(fā)展全面進入以質(zhì)量為核心的內(nèi)涵發(fā)展。重視課程學習、提高課程質(zhì)量是保障研究生質(zhì)量的重要環(huán)節(jié),也是當前研究生教育改革的一個重點。然而,調(diào)查發(fā)現(xiàn),目前研究生課程教學普遍存在一些問題,如學校對教學不夠重視、教學內(nèi)容不當、教學手段單一、考核方式不靈活等問題[1]。細胞生物學是研究并揭示細胞基本生命活動規(guī)律的科學。著名的細胞生物學家威爾遜(E.B.Wilson)講到“每一個生物科學問題的答案都必須在細胞中尋找”[2]。細胞研究涉及到生命科學的各個層次和領域,細胞生物學已成為生命科學的四大基礎學科之一。目前,各個高校生物學研究生均開設有細胞生物學課程,但同樣存在以上問題,教學效果不容樂觀。為了更好地保障和提高研究生細胞生物學教學質(zhì)量,筆者從課程的教學內(nèi)容、教學方法和手段、課程考核方法等方面進行了一些探索與實踐,取得了較好的教學效果。
一優(yōu)化課程內(nèi)容,融入最新科研動態(tài)
知己知彼方能百戰(zhàn)不殆,要想教好細胞生物學這門課,必須充分掌握課程及授課對象的特點。研究生理論課的課時一般較本科生少,更加注重前沿性和綜合性,生源來自不同本科院校,學生的專業(yè)理論基礎和背景也稍顯參差不齊。細胞生物學涉及的內(nèi)容極為廣泛,與多門課程內(nèi)容之間有相互交叉與聯(lián)系。若想在有限的課時內(nèi),適應不同生源,拓寬學生的知識面,開闊學生視野,對提高教學效果起到事半功倍的效果,必須調(diào)整和優(yōu)化課程內(nèi)容。
(一)調(diào)整課程內(nèi)容,避免重復和遺漏
細胞生物學課程與分子生物學、微生物學、遺傳學等多門課程內(nèi)容之間有交叉[3]。因此,需要各門課程負責老師就各自的講授內(nèi)容進行研討,確定核心授課內(nèi)容,避免教學重復。目前,越來越多的交叉學科出現(xiàn)并發(fā)揮出重要作用,多學科交叉融合是高校學科發(fā)展的必然趨勢。細胞生物學的生源也由單純的生物背景轉變?yōu)橛缮飳W、化學、食品科學、材料學等多種背景。為適應不同的生源,教師需要充分掌握學生的專業(yè)基礎。如在開課前設計問卷,將課程知識點細化,每個知識點都分成熟悉、了解、陌生三個級別。統(tǒng)計出哪些知識點是學生都熟悉的,可以簡單概括講解甚至忽略,對多數(shù)人只是了解或完全陌生的內(nèi)容需要詳細或重點講解,從而避免教學遺漏。
(二)優(yōu)化課程內(nèi)容,增強新穎性
教學內(nèi)容在很大程度上決定了學生的知識結構和能力形成,因此,教學內(nèi)容的新穎性對提高教學質(zhì)量有重要作用。細胞生物學是當今發(fā)展最快的基礎學科之一,知識更新快,信息量增長迅速。教師應與時俱進,掌握本學科的最新發(fā)展動態(tài),引導學生關注、跟蹤科研的發(fā)展動向。可以摒棄固有教材,加大前沿領域理論、技術及相關知識的內(nèi)容比例,以增強課程內(nèi)容的新穎性,激發(fā)學生的學習興趣,拓寬眼界,活躍學生的科研思維。
二豐富教學手段,引入先進教學方法
傳統(tǒng)的教學模式是講授式,以教為中心,注重知識的傳輸,忽視了學生個性和能力的培養(yǎng)。為了讓學生能夠更加積極、主動地參與到教學過程中,應采用多樣化的教學方法,注重啟發(fā)式、研究式、討論式等多種教學手段的綜合運用。
(一)進行專題學習
專題學習就是結合該學科發(fā)展現(xiàn)狀,精選具有代表性的關鍵內(nèi)容,就某項專題進行學習,引導學生討論與思考,讓學生對該問題有更全面更深入認識的教學方式。細胞生物學課程專題的選擇可參考國內(nèi)或國際細胞生物學會議論文集。也可以是當前領域的熱點問題,如誘導多能干細胞是十年來細胞研究的一個熱點,在學習細胞分化這部分內(nèi)容時,即可選擇多能干細胞的誘導這一專題,既有干細胞的內(nèi)容與教學內(nèi)容相連貫,又涉及到新的干細胞類型作為課程內(nèi)容的延伸。
(二)采用雙語教學
隨著國際化交流的日益增多,開展雙語教學已成為必然趨勢,教育部也提出了在高校開展雙語教學的要求,研究生階段開展雙語教學尤為需要。近年來,細胞生物學發(fā)展迅猛,重大成果不斷涌現(xiàn)。然而,據(jù)統(tǒng)計細胞生物學90%以上的新發(fā)現(xiàn)都以英語方式報道、傳播。中文版教材存在知識滯后性及新專業(yè)術語定義模糊等弊端。為了讓研究生準確把握細胞生物學的前沿知識,實行雙語教學勢在必行。實行雙語教學對教師素質(zhì)有很高要求,青年教師一般具備較好的英語應用能力,豐富的知識技能儲備以及充沛的精力保證,可作為重點對象進行培養(yǎng)。在進行雙語教學的過程中,教師應注意教材的選擇要合適、采取滲透式雙語教學方式,循序漸進,并應加強與學生溝通,重視學生反饋,以提高學生專業(yè)英語水平,提高學生興趣為目的,同時,又不能給學生帶來過多的學業(yè)壓力。
三完善考評體系,建立綜合考核機制
傳統(tǒng)的考評即為試卷考試,難以真正反映學生的學習態(tài)度,無法充分調(diào)動學生的積極性。為了讓所有學生真正做到主動學習,參與到整個教學過程當中,必須摒棄傳統(tǒng)的單一考核方式,建立新的課程綜合考核體系。如實行注重多元化的考核方式,將課程考核分為3部分,分別為理論考核(占30%)、文獻學習討論(占30%)、專題匯報(占40%)。其中每部分都側重對學生綜合能力的測評。即使在理論考核部分,除了涉及基礎理論知識,還要涉及最新的研究進展和科研動態(tài),以及實驗設計環(huán)節(jié),以綜合考察學生學習的深度、廣度及靈活運用能力。這樣的命題方法改變了傳統(tǒng)死記硬背的考試方式,可防止學時考前臨陣磨槍,臨時抱佛腳,督促學生注重加強平時的理論學習。文獻學習方面,要求學生之間、師生之間進行互動交流,會促使學生積極思考,能夠提出問題并找到解決問題的方法,相應地學生就必須查閱大量相關文獻,可考查學生檢索文獻和匯報文獻的能力。專題匯報部分,要求學生凝練出一個科學問題,圍繞專題背景、熱點、難點、常規(guī)及最新研究技術方法等展開講述。通過學生的發(fā)言情況,了解學生對專題知識的掌握情況及學生對專題活動的參與程度。
四重視教學能力,提高教師教學水平
近年來,很多高校學校定位發(fā)生變化,以建設研究型大學為發(fā)展目標,以高水平科研工作為重點中心任務,對教學工作重視不夠[4]。重科研、輕教學已成為高校普遍存在的嚴重問題,許多教師尤其是年輕教師由于剛到工作崗位,缺乏教學經(jīng)驗,教學能力明顯不足。對此,高校應加強青年教師教學能力培養(yǎng),可以采取以下措施。
(一)舉辦教學基本功競賽
一般情況下教學基本功競賽會對選題、備課、制作課件、上課等各個環(huán)節(jié)制定嚴格標準,并優(yōu)選教學名師做評委。通過親歷比賽過程,年輕教師能夠較快的掌握教學各環(huán)節(jié)要點。有些老師可能存在某些小問題,平時自己卻沒有意識到,通過比賽,有經(jīng)驗的評委老師很容易發(fā)現(xiàn),并針對性幫助其解決、改進。另外,學校應重視教學,如加大教學成果在工作考核、職稱評定中的比例,以激發(fā)教師教學積極性,促進教師教學能力的快速提升。
(二)建立“老中青傳幫帶”機制
建立專業(yè)教研室,充分發(fā)揮老教師對青年教師的傳幫帶作用。鼓勵青年教師先助課、多聽課,多參加教學研討活動。加強學校教學指導委員會的督導和指導作用。教學指導委員會成員一般都是學校統(tǒng)一組織選舉的有責任心、師德高尚、專業(yè)知識淵博、教學經(jīng)驗特別豐富的優(yōu)秀教師。教學指導委員會可以不定時去聽課,或針對特定教師進行跟蹤聽課,可以起到一定督促作用,同時幫助他們解決教學過程中遇到的各種問題。
(三)加強網(wǎng)絡精品課程學習
現(xiàn)如今網(wǎng)絡信息日益發(fā)達,尤其是教育資源的開放共享已成為一種世界潮流。我國教育部于2003年正式啟動中國精品課程建設項目,擬建成數(shù)千門覆蓋各學科領域,面向本科、研究生等不同層次的精品課程,而且免費面向公眾,以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學資源網(wǎng)絡共享。如中山大學、北京大學、清華大學等知名高校都有細胞生物學的資源共享課。課程計劃、重點難點、課件、課后題以及教學案例都可供免費參考和學習。
參考文獻
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關鍵詞: 細胞生物學 實驗教學 改革
細胞是生命活動的基本單位。細胞生物學是生命科學中至關重要的基礎學科,是生命科學與生物技術專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課。細胞生物學實驗是該課程對應的實踐課,其目的不僅是訓練學生的技能,培養(yǎng)學生的動手能力,更重要的是通過實驗培養(yǎng)學生對細胞生物學理論知識的聯(lián)想和理解,增強學生對細胞結構、功能及生命現(xiàn)象進行探討的興趣和思維的自覺性,從而提高學生的綜合素質(zhì)。近年來,細胞生物學和遺傳學、分子生物學等的聯(lián)系日趨密切,理論發(fā)展非常迅速,然而細胞生物學實驗的教學普遍滯后于理論課,存在著諸多缺陷與不足,嚴重影響了該學科教學質(zhì)量的提高[1]。如何根據(jù)高等院校培養(yǎng)目標,對實驗課教學內(nèi)容和方法進行改革和充實,全面提高學生的實際操作動手能力,充分調(diào)動學生學習的主動性,顯得尤為重要。為此,筆者進行了一系列相關的有益的嘗試與探索,并取得了很好的教學效果。
1.更新和完善細胞生物學實驗內(nèi)容體系
高等教育改革的深入,對理論教學和實踐教學提出了更高的要求,重基礎、重實踐、重效率已成為人們的共識,細胞生物學實驗也逐漸從以直觀驗證為主的粗放要求,朝著以技術和技能為主,著力培養(yǎng)學生綜合運用能力和創(chuàng)新能力的方向發(fā)展。我們遵循該教學原則,對細胞生物學實驗課教學內(nèi)容進行了調(diào)整,比如:普通顯微鏡的使用、紅細胞凝集反應、細胞膜滲透性等這些細胞學科發(fā)展最初被驗證的實驗我們進行了縮減,因為這些實驗側重驗證書本知識,忽略了對學生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。增加能培養(yǎng)學生獨立設計能力的一些綜合性、設計性實驗,將國內(nèi)外細胞生物學科學研究新出現(xiàn)的已經(jīng)成熟的科學實驗充實到實驗教學中來。這些新實驗不僅能鍛煉學生的設計能力,同時更驗證了一些基本的理論,比如細胞凋亡的誘導和觀察。細胞凋亡機制研究作為細胞生物學領域的重要進展已經(jīng)獲得了諾貝爾生理醫(yī)學獎,經(jīng)過改進后完全可以被用于實驗教學,僅僅通過對細胞凋亡的誘導和凋亡現(xiàn)象的觀察這一個綜合性實驗,就可以使學生有機而系統(tǒng)地掌握細胞培養(yǎng)、玻片制作、顯微鏡的使用、電泳等技術。不僅可增強學生的學習興趣,而且可以通過對細胞凋亡試驗的有機編排增強學生對科學實驗系統(tǒng)性、嚴謹性的認識,讓學生進一步了解科研設計的思路和方法,有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和提高學生的綜合能力。
2.改變教學模式,實行開放式實驗教學
傳統(tǒng)的實驗課教學以教師為主體,從實驗內(nèi)容的選擇、材料的準備到試劑的配制,完全由教師包辦,學生無須思考,只要按照教師的講解一步一步地去做,最后按要求寫出實驗報告。這種“照方抓藥”的教學方式容易造成學生的依賴性,使學生缺乏獨立自主的創(chuàng)新意識。為改革傳統(tǒng)的實驗教學模式,筆者從2004年開始,在細胞生物學實驗教學中逐步采用開放式教學。①開放實驗室,打破以往的實驗室封閉,向?qū)W生開放實驗室,學生可以向教師預約實驗時間。②開放實驗內(nèi)容,還學生主動權,學優(yōu)生可以根據(jù)所學知識,自主設計實驗,在教師指導下修訂實驗方法,完成實驗。③舉行開放式實驗研討會,由學生當主角,將自選研究課題寫成小論文,用PowerPoint形式演講。④實驗報告以論文形式完成,它涵蓋材料與試劑、方法、結果、討論四個部分。這些探索旨在進一步培養(yǎng)學生的實驗興趣和實驗操作技能,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識,提高分析問題和解決問題的能力。
3.重視考核,完善考評體系,促進全面發(fā)展
考核是教學效果的檢查,也是督促學生學習和復習的手段。根據(jù)課程特點,細胞生物學的實驗考核應以考查學生運用理論知識、運用實驗技術的能力為主要內(nèi)容。一般可以安排或利用一個綜合性實驗。首先,由教師提出實驗目的;然后,要求學生利用所學的理論知識和實驗技術,進行綜合運用,并結合相關的基礎理論知識,進行綜合分析,得出結論;最后,教師根據(jù)學生的操作和分析評分。在考核過程中,對于實驗技術,應以學生的直接操作作為考核方式,而對于實驗理論知識的考核,可以通過閉卷考試的方式完成,也可以通過要求學生對實驗結果的分析來考核。此外,在學生實驗課程成績的評定上,除了嚴格執(zhí)行上述的考核外,也應有一定的靈活性,實行一定的加分措施。對于能夠自主設計、完成實驗,積極申報、完成開放性實驗的學生給予一定的加分,以激發(fā)學生對科學的求知欲和對本課程的興趣,培養(yǎng)學生運用理論知識分析問題和解決問題的能力。
細胞生物學的實踐課程,其教學不應僅僅作為增強學生感性認識的手段,而應讓實驗課成為培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識與科學思維的窗口與平臺[2][3]。教師應通過調(diào)整實驗內(nèi)容、開放實驗教學、完善考評體系等措施,發(fā)揮實驗課的實踐性優(yōu)勢,最大限度地增強學生的自主性與參與性,為創(chuàng)新性高素質(zhì)人才的培養(yǎng)作出應有的貢獻。
參考文獻:
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關鍵詞:細胞生物學;因需導學;教學改革;人才培養(yǎng)
2014年9月9日,在同北京師范大學師生代表座談時指出,“世界上沒有兩片完全相同的樹葉,老師面對的是一個個性格愛好、脾氣秉性、興趣特長、家庭情況、學習狀況不一的學生,必須精心加以引導和培育……好老師一定要平等對待每一個學生,尊重學生的個性,理解學生的情感,包容學生的缺點和不足,善于發(fā)現(xiàn)每一個學生的長處和閃光點,讓所有學生都成長為有用之才?!彪S著改革開放的不斷深入,市場也已經(jīng)成為配置人力資源的決定性因素,畢業(yè)生深造和就業(yè)的出路已經(jīng)非常寬廣。因此,沿用以前的一本教材、一套講義、一種教學方式,已經(jīng)不能適應學生的需求。應當轉變觀念,樹立以學生為本的育人理念,切實從學生的需要出發(fā),為其提供適用的教學模式,使不同的學生在畢業(yè)之后能夠用得上課堂所學的知識和方法。
一、因需導學教學模式的提出
“因材施教”是孔子踐行的最主要的教育教學原則,是指在教學中教師根據(jù)不同學生的認知水平、學習能力以及自身素質(zhì),選擇適合每位學生特點的、有針對性的學習方法[1]。2010年頒布并實施的《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》[2]指出,“要樹立人人成才觀念,面向全體學生,促進學生成長成才。樹立多樣化人才觀念,尊重個人選擇,鼓勵個性發(fā)展,不拘一格培養(yǎng)人才”。面對新形勢,筆者提出“因需導學”的教學理念。即從學生的個性和需求出發(fā),引導學生進行有選擇性和有針對性的自主學習,從而使每位學生都能獲得最合適和最有效的收益。“因需導學”的理念,在各級各類教學過程中都可以貫徹,在大學生中尤其適用。大學生畢業(yè)后深造和就業(yè)的方式有多種,應該鼓勵他們從自己的人生理想、學術興趣、自身條件、深造和就業(yè)去向等各方面的因素出發(fā),因勢利導,讓他們在課程中尋找到不同的體驗、知識和技能,從而使收獲與需求、自身條件相匹配。在我國,大學教學工作重視的是專業(yè)教育,學生從大學第一天起就確定了專業(yè),對不同專業(yè)的學生采用不同的教學模式。拿生物學專業(yè)來說,雖然我們期望學生畢業(yè)后從事與生物學相關的工作或研究,但其實有相當一部分的學生并非如此,而是轉到其他專業(yè)或行業(yè)進行學習和工作。那么對于這些學生來講,專業(yè)教育對于他們有多大的意義?有沒有更好的教育方法?筆者嘗試從“細胞生物學”的教學中摸索和探討在專業(yè)課中運用“因需導學”的原則,以期對學生有更好的教學效果。
二、因需導學教學模式的實踐
(一)通過調(diào)查問卷了解學生的差異化需求
開展“因需導學”教學活動,首先應該了解學生的需求和興趣[3]。作為“細胞生物學”課程的任課教師,筆者為了解學生的需求和興趣,進行了細致的調(diào)研和分析。在“細胞生物學”課程的第一堂課上,教師給每位學生發(fā)放一份調(diào)查問卷,內(nèi)容包括2個問題。①你對現(xiàn)在所學的生物學專業(yè)感興趣嗎?②你大學畢業(yè)后的打算是什么?學生們作答后上交問卷,教師對結果進行統(tǒng)計,以最近一屆的學生為例,共統(tǒng)計52名學生,結果如圖1和圖2所示。從圖1統(tǒng)計結果可以看出,對生物學具有一般興趣的學生為69%,感興趣的學生為25%,不感興趣的學生為6%。關于畢業(yè)后的打算,從圖2可以看出,63%的學生打算繼續(xù)深造,23%的學生還沒想好,14%的學生要直接工作。因此,筆者針對上述調(diào)查問卷的情況,結合自己多年的教學經(jīng)驗,擬采取以下措施開展“因需導學”教學活動,其教學策略是:①對專業(yè)感興趣和畢業(yè)后繼續(xù)深造的學生,除課堂上的專業(yè)知識學習外,還應引導他們在課外進行更深入地學習和鉆研;②對專業(yè)不感興趣、畢業(yè)后要直接工作和還沒考慮好的學生,要積極培養(yǎng)他們的學習興趣,講課時力求趣味性,知識不能太難,即使他們今后不想從事與生物學專業(yè)相關的工作,也要確保他們能學到有益于今后自身發(fā)展的知識和技能。
(二)通過推薦教材為學生提供自主選擇學習內(nèi)容的空間
選用優(yōu)秀教材是提高學生學習興趣,保證學習效果的一個重要途徑。近年來,各出版社出版了不少相關的教材和參考書,經(jīng)過筆者教研室多年的教學積累,考慮到學生的差異,教師向?qū)W生推薦中文和英文2種教材,中文教材主要有翟中和教授主編的《細胞生物學》(第四版)、王金發(fā)教授主編的《細胞生物學》。翟中和教授所著的《細胞生物學》教材是我國高校采用較多的“細胞生物學”課程的經(jīng)典教材之一,被眾多高校、科研機構指定為細胞生物學考研參考書目;王金發(fā)教授是國家教學名師,多年來一直奮戰(zhàn)在教學一線,并且每年都組織教學會議,使全國高校的相關領域的教師都有機會學習其教學理念和方法。這2本中文教材結合教師課堂上的講述,能夠使得絕大部分學生掌握理解“細胞生物學”課程的知識。對于有濃厚興趣、將來要出國深造的學生,則輔以英文教材,原版英文教材信息量大、圖表案例豐富、知識更新周期短。主要有Alberts等編寫的《MolecularBiologyoftheCell》(GarlandScience,5thEdition,2007)、GeraldKarp等編寫的《CellandMolecularBiology:ConceptsandExperiments》(Wiley,6thEdition,2010)2本教材。它們是細胞生物學領域非常經(jīng)典的教材,前者是GRE專項考試的常用參考書,后者每個章節(jié)的后面都配有思考題,對于那些感興趣和學有余力的學生非常適合。
(三)通過布置課堂討論課題和課后作業(yè)激發(fā)學生的學習興趣
筆者在美國賓夕法尼亞州立大學作訪問學者時,發(fā)現(xiàn)美國的教育很注重對學生獨立思維能力的培養(yǎng)。教師在教學過程中,只是一個引導者,自己不一定講很多,而是讓學生自己講,以學生為主體,調(diào)動學生的積極性去主動思考、探討,學生在思考的過程中掌握知識和技能。學生只有自己先閱讀教材和查閱相關資料,才能講出來、講得好。這就使學生從“被動”地接受知識轉變?yōu)椤爸鲃印钡卣莆罩R。筆者借鑒美國大學課堂的做法,在“細胞生物學”課程中組織學生開展了分組研究、集中匯報和自由討論的教學活動。討論以3~4人為一個小組,每組研究1個和生物學相關的課題,寫出研究報告并在課堂上匯報研討成果,然后所有上課的學生都可以針對匯報的內(nèi)容提出問題和發(fā)表觀點。前幾年,筆者在教學討論課上設定了參考題目,題目主要集中在細胞生物學科研究的熱點領域,如“干細胞的技術和應用”“重要的細胞信號通路”等,目的是使學生的討論相對集中、有重點,但在一定程度上也限制了學生的思路。最近幾年,筆者沒有設定參考題目,很多學生根據(jù)自己生活中感興趣的問題選擇題目,如學生的選題“從細胞生物學角度解讀瑜伽的保健作用”,闡述了瑜伽保健的細胞生物學機理;“你好,色彩”選題探討了日常生活中的植物和動物呈現(xiàn)的色彩和色素分子之間的聯(lián)系。這樣一來,無論對于專業(yè)課是否感興趣,學生都能找到討論的話題。而那些對專業(yè)課不感興趣的學生也因為其他學生的選題逐漸對該課程產(chǎn)生興趣。另外,在課后作業(yè)布置的環(huán)節(jié)上,筆者設計了不同形式的作業(yè)來引導學生進行多樣化的思考。一種是傳統(tǒng)式的題目,例如“比較線粒體和葉綠體在基本結構方面的異同”“細胞核的基本結構及其主要功能”,這些題目使所有學生都能掌握教學大綱中要求的基本知識。另外一種是開放式的題目,要求學生寫出“細胞生物學”課程每一章內(nèi)容的課后總結,這樣做的好處有幾點:①促進學生課下學習和閱讀教材;②促使學生梳理知識脈絡,對前后知識融會貫通;③自由發(fā)揮的空間大,對于認真鉆研的學生,可以寫得很深入,如有的學生用英文寫總結,有的學生按照自己的理解畫出一些細胞結構和過程的示意圖,有的學生則結合生活中遇到的問題寫課程總結,還有的學生把細胞生物學的內(nèi)容和生物化學、遺傳學的內(nèi)容融會貫通寫出總結。
(四)通過引導學生自主自發(fā)地開展課外閱讀活動以滿足不同的發(fā)展需求
在進行課堂教學的同時,教師設置了課外擴展閱讀環(huán)節(jié)。教師將課外閱讀材料在教學網(wǎng)絡平臺上,其內(nèi)容主要包括下面3類。①研究方法和學習方法的文章。如“MIT實驗室人員是怎樣做學問的”“如何提高專業(yè)英文閱讀能力”(施一公教授博客文章)等系列文章。另外一些書籍的課外閱讀由該課的課代表課下組織安排,如“如何掌控你的時間和生活”“創(chuàng)造性的學習方法”等文章。②著名生物學家的研究經(jīng)歷和貢獻。如:《Nature》雜志某一期的“OBITUARY”(訃告)是講生物學家ChristiandeDuve的,他是著名的細胞學家和生物化學家,發(fā)現(xiàn)了過氧化物酶體和溶酶體,由于對細胞構造的研究貢獻,他獲得1974年的諾貝爾生理與醫(yī)學獎[4]。這一內(nèi)容是對課堂上細胞內(nèi)膜系統(tǒng)一章內(nèi)容的補充。③專業(yè)知識的延伸文獻閱讀。如近幾年發(fā)表在《Science》上的文章“HowCellsKnowWhereTheyAre”(細胞如何知道自己的位置)、“Mysteriesofdevelopment”(發(fā)育的奧秘),是對生物發(fā)育知識的擴展延伸;發(fā)表在《CurrentOpinioninGenetics&Development》上的文章“RolesofG-protein-cou-pledreceptorsignalingincancerbiologyandgenetranscription”(G蛋白耦聯(lián)受體的信號通路在癌癥生物學和基因轉錄方面的作用)、“Mitogen-Acti-vatedProteinKinasePathwaysMediatedbyERK,JNK,andp38ProteinKinases”(ERK,JNK和p38蛋白激酶介導的有絲分裂原活化蛋白激酶通路),是對課堂上信號傳導通路一章內(nèi)容的深入擴展。以上內(nèi)容基本上可以滿足不同類別學生的需求。對細胞生物學不感興趣、將來可能不在本專業(yè)就業(yè)的學生,可以只閱讀第①類材料———關于研究方法和學習方法的文章;對細胞生物學興趣一般、但將來可能在本專業(yè)就業(yè)或做研究的學生,在完成第①類閱讀的基礎上,可以閱讀第②類材料———著名生物學家的研究經(jīng)歷和貢獻;對細胞生物學感興趣、將來愿意在這一領域繼續(xù)研究和深造的學生,可以在完成第①②類材料的基礎上,閱讀第③類材料———專業(yè)知識的延伸文獻閱讀。這樣,學生可以根據(jù)自身興趣和需求選擇閱讀差異化的參考文獻,為將來的發(fā)展儲備適用的知識和能力。
三、因需導學教學模式的實踐效果
筆者開展了5年的“因需導學”教學活動,幫助學生學會了學習,激發(fā)了學生的好奇心,培養(yǎng)了學生的興趣愛好,營造了獨立思考、自由探索、善于創(chuàng)新的良好學習環(huán)境,取得了較好的教學效果。在近幾年的學生評教中,學生對于“細胞生物學”課程的課堂教學給予了較高的評價,學生網(wǎng)上評價為非常滿意和滿意,分數(shù)位于學院理論課的前5名,小班實驗課的前3名。由于繼續(xù)深造的學生占很大的比例,而“細胞生物學”課程又是大多數(shù)專業(yè)的必考課程,所以很多學生對“細胞生物學”課程的學習非常重視,并產(chǎn)生了濃厚興趣,部分學生進入到教師的科研實驗室開展相關科研項目的研究工作;部分學生已經(jīng)在本學科國際和國內(nèi)期刊發(fā)表文章;部分學生繼續(xù)到國內(nèi)外著名院校進行細胞生物學方向的深造。另外,就業(yè)與細胞生物學無關的學生,在談起這門課程時認為“因需導學”的教學方法為他們的個性學習和發(fā)展提供了空間,使他們學到了解決問題的方法。
參考文獻
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RT-PCR檢測耐藥相關基因MDR1、BCL2L1、LRP、PRKCA的表達取對數(shù)生長期細胞,TRIzol試劑提取細胞總RNA,反轉錄試劑盒合成cDNA,SYBYGreen方法進行實時熒光定量PCR實驗。引物設計由Invitrogen公司合成,見表1。PCR反應體系:cDNA1μl,2×SYBRGreenPCRMastermix12μl,引物F/R(上下游引物的終濃度各為15pmol/μl)各0.3μl,DEPC水11.4μl,共25μl。PCR循環(huán)設置:50℃2min95℃10min(95℃15s60℃1min)×40個循環(huán)(生成擴增曲線)95℃15s60℃15s95℃15s(生成溶解曲線)。SDS2.2軟件分析處理數(shù)據(jù),管家基因校正目的基因的表達,得到相對定量結果。1.6耐藥細胞的保存耐藥細胞SKOV3/TAX30分別凍存于含0、10、30nmol/L紫杉醇藥物的凍存液里。于凍存后1、3、6月分別復蘇細胞,觀察復蘇情況,MTT法檢測IC50。1.7統(tǒng)計學方法對有關數(shù)據(jù)采用SPSS13.0軟件進行獨立樣本t檢驗(independentsamplet-test)、單因素方差分析(OnewayANOVA),P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
2、結果
2.1耐藥細胞的建立
SKOV3經(jīng)300μg/ml大劑量的紫杉醇作用2h后,大部分細胞死亡漂浮,剩余細胞腫脹,伸出樹枝狀突起呈蜘蛛狀,胞質(zhì)見空泡形成、顆粒增多。少量存活的細胞克隆生長,恢復生長至對數(shù)期消化傳代,再進行下一次沖擊;SKOV3經(jīng)10~30nmol/L小劑量的紫杉醇作用24h,約50%的細胞死亡,細胞體積增大,形態(tài)不規(guī)則,胞質(zhì)內(nèi)顆粒增多,貼壁性變?nèi)?,給藥24~72h內(nèi)最明顯,96~120h后逐漸恢復原狀。經(jīng)兩種誘導方法獲得的耐藥細胞系,分別命名為SKOV3/TAX300和SKOV3/TAX30。
2.2耐藥細胞的生物特性
2.2.1耐藥指數(shù)MTT實驗結果顯示,耐藥細胞及其敏感細胞的IC50值及耐藥指數(shù),可見小劑量濃度遞增誘導的耐藥細胞SKOV3/TAX30耐藥性較強,見表2。2.2.2平板克隆形成實驗在無藥物作用時,SKOV3敏感細胞較兩種耐藥細胞系的克隆形成能力強,見圖1A的d組,SKOV3敏感細胞的克隆形成數(shù)為(934±16.37),SKOV3/TAX300的克隆形成數(shù)為(440±13.75),SKOV3/TAX30的克隆形成數(shù)為(579±9.50)。與敏感細胞SKOV3相比,兩種耐藥細胞克隆形成數(shù)少,差異有統(tǒng)計學意義(P均=0.000),見圖1B。而在相同濃度紫杉醇作用下,耐藥細胞形成的克隆明顯多于敏感細胞。在紫杉醇濃度為5nM時,SKOV3/TAX30可形成(1206±9.50)個克隆,SKOV3/TAX300可形成(870±32.30)個克隆,而SKOV3形成的克隆數(shù)僅(202±6.08),差異有統(tǒng)計學意義(P均=0.000);當紫杉醇濃度進一步升高為50nM和500nM時,SKOV3/TAX30和SKOV3/TAX300形成的克隆數(shù)仍明顯高于敏感細胞SKOV3。紫杉醇濃度為50nM時,SKOV3細胞與SKOV3/TAX300細胞形成的克隆數(shù)相比,差異有統(tǒng)計學意義(P=0.013),SKOV3細胞與SKOV3/TAX30細胞形成的克隆數(shù)相比,差異也有統(tǒng)計學意義(P=0.000);紫杉醇濃度為500nmol/L時,SKOV3細胞與SKOV3/TAX300和SKOV3/TAX30細胞形成的克隆數(shù)相比,差異有統(tǒng)計學意義(P=0.009、0.0001),見圖1B。2.2.3生長曲線倍增時間的差異SKOV3敏感細胞和兩種耐藥細胞系在相同條件下培養(yǎng)7天,細胞增殖產(chǎn)生一定的差異。耐藥細胞的生長較敏感細胞減慢,生長曲線的斜率減小,見圖2。同時,根據(jù)生長曲線計算出SKOV3/TAX300和SKOV3/TAX30細胞的倍增時間分別為28.90h、24.0h,與敏感細胞的倍增時間20.84h相比也有所延長。
2.3耐藥相關基因
MDR1、BCL2L1、LRP、PRKCA在各細胞中的表達MDR1、BCL2L1、LRP、PRKCAmRNA在SKOV3、SKOV3/TAX300和SKOV3/TAX30細胞中的相對表達豐度見圖3A、3B。兩種耐藥細胞中,MDR1的表達明顯增高,提示SKOV3/TAX300、SKOV3/TAX30對紫杉醇的耐藥與MDR1高表達有關。SKOV3/TAX300細胞中PRKCA、LRP的表達均高于SKOV3細胞,差異有統(tǒng)計學意義(P=0.016,P=0.005),BCL2L1的表達與敏感細胞比較,差異無統(tǒng)計學意義(P=0.815)。而SKOV3/TAX30細胞的PRKCA、LRP的表達與敏感細胞比較差異無統(tǒng)計學意義(P=0.154,P=0.206)。BCL2L1的表達低于敏感細胞(P=0.001),見圖3B。以上數(shù)據(jù)表明不同誘導方式導致耐藥細胞發(fā)生不同生物學變化,可能存在不同的耐藥機制。
2.4耐藥細胞的保存
耐藥細胞SKOV3/TAX30分別凍存在含有0、10、30nM紫杉醇的凍存液中,于凍存后1、3、6月復蘇,檢測IC50,見表3。1、3月后檢測結果提示,在3種藥物濃度條件下的細胞IC50沒有明顯區(qū)別,但凍存6月后,無藥凍存組的耐藥細胞與兩種加藥凍存組的細胞比較,其IC50明顯下降,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。同一個藥物濃度條件下,無藥凍存組的耐藥細胞在凍存6月時,出現(xiàn)耐藥性下降,而兩種加藥凍存組細胞在6月的凍存過程中,細胞IC50雖然出現(xiàn)輕度下降,但差異無統(tǒng)計學意義。
3、討論
3.1耐藥細胞的建立
本實驗結果提示:增加給藥劑量、適當延長無藥間歇期,可能延緩細胞的耐藥性。由于大劑量沖擊誘導與臨床治療模式相似,臨床上體內(nèi)耐藥指數(shù)≥2倍即足以導致化療失敗[5],因此大劑量沖擊誘導產(chǎn)生的耐藥細胞雖然耐藥指數(shù)較低,也是模擬臨床耐藥的良好模型。
3.2耐藥細胞的特性
本研究的結果表明:在無藥物作用時,SKOV3細胞的集落形成能力強于兩種耐藥細胞SKOV3/TAX300和SKOV3/TAX30,但在不同濃度紫杉醇藥物條件下,耐藥性最強的SKOV3/TAX30集落形成能力也最強,而敏感細胞SKOV3的集落形成能力最弱,此結果與MTT法檢測的耐藥性一致。紫杉醇的作用機制是促進微管蛋白二聚體裝配成微管,抑制紡錘體形成,將細胞阻斷于G2/M期,細胞的有絲分裂異?;蛲V?,使多核細胞的形成增多[6]。誘導的過程中耐藥細胞膨脹、形態(tài)不規(guī)則、細胞體積的增大可能與細胞群體中多核細胞的增多有關。本研究的生長曲線實驗中,SKOV3/TAX300和SKOV3/TAX30的倍增時間分別為28.9、24.0h,與敏感細胞SKOV3的倍增時間20.84h相比有明顯延長,顯示耐紫杉醇的卵巢癌細胞生長速度減慢。細胞周期的阻滯,除導致一些細胞周期特異性藥物失效外,腫瘤細胞處于相對靜止狀態(tài),易對化療藥物產(chǎn)生耐受。
3.3耐藥相關基因的檢測
卵巢癌紫杉醇耐藥機制的研究中,多藥耐藥(multidrugresistance,MDR)一直是熱點。多藥耐藥是指對一種藥物具有耐藥性的同時,也對其他結構和作用機制完全不同的化療藥物產(chǎn)生交叉耐受的一種現(xiàn)象。多藥耐藥的產(chǎn)生是一個多因素的過程,主要包括:(1)細胞內(nèi)有效藥物濃度的降低;(2)細胞內(nèi)藥物活性的改變;(3)凋亡的抑制;(4)腫瘤細胞微環(huán)境改變化療敏感度。P-gp是多藥耐藥基因MDR1編碼的相對分子質(zhì)量為17kD的一種跨膜糖蛋白,其功能是使細胞內(nèi)藥物濃度降低,藥物的作用減弱或喪失,細胞由此獲得耐藥性。與大多數(shù)其他化療藥物的多藥耐藥機制相似,紫杉醇作為P-gp的作用底物之一,其耐藥機制與MDR1基因擴增導致的P-gP高表達密切相關[7-8]。肺耐藥相關蛋白LRP是在多藥耐藥的肺癌細胞株中發(fā)現(xiàn)的與MDR相關的非糖蛋白,相對分子質(zhì)量為110kD,能阻止藥物通過核孔進入細胞核,避免其作用于核內(nèi)靶點,藥物運送到胞質(zhì)的囊泡中,再通過胞吐作用將藥物排出體外,從而發(fā)生紫杉類藥物耐藥[9-10]。凋亡抑制基因也參于紫杉醇耐藥。BCL2L1基因,全稱為BCL-2樣1基因(BCL-2-like1),編碼蛋白屬于BCL-2蛋白家族,BCL-2蛋白家族通過抑制腫瘤細胞凋亡,導致耐藥性[11-12]。PRKCA基因為蛋白激酶Cα(proteinkinaseCalpha),也被稱為PKCA、PRKACA、KPCA、AAG6。細胞過度增殖和抗細胞凋亡機制障礙都可導致腫瘤進展和耐藥現(xiàn)象發(fā)生[13]。另外PKC的作用是使底物蛋白磷酸化而活化,p-gp是PKC的作用底物,當其表達增加或活性增強時,可使大量的P-gp磷酸化而活化,從而產(chǎn)生耐藥性。本研究結果提示。SKOV3/TAX300細胞PRKCA、LRP的表達均略高于敏感細胞。但SKOV3/TAX30細胞的PRKCA、LRP的表達與敏感細胞比較差異無統(tǒng)計學意義。BCL2L1在SKOV3/TAX30細胞的表達低于敏感細胞,但SKOV3/TAX300細胞中BCL2L1的表達略高于敏感細胞,結果提示不同方式誘導的耐藥細胞,可能存在不同的耐藥機制。
3.4耐藥細胞的保存