前言:想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎?我們特意為您整理了5篇細胞生物學的特點范文,相信會為您的寫作帶來幫助,發現更多的寫作思路和靈感。
關鍵詞:細胞生物學, 本科教學, 教學改革
細胞生物學是本科院校生命科學體系中重要的基礎學科,是目前自然科學中發展最迅速的前沿學科,是從不同層次上(包括細胞整體、顯微、亞顯微和分子等層次)研究細胞結構、功能及基本生命活動規律的學科。由于此學科本身比較抽象、深奧、枯燥,被學生普遍認為是難點課。本文就如何形成特色課程內容體系和如何處理好細胞生物學與相關學科之間教學內容銜接等問題進行探討,并從提高學生學習興趣入手,綜合運用列表比較法、互動法和討論法等多種教學方式方法,結合多媒體教學手段,幫助學生更好地構建細胞生物學的知識體系,培養學生的思維能力。
一、處理好細胞生物學與相關課程的銜接問題,形成特色課程內容體系
1.比較研究多本教材,引入科技前沿進展
細胞生物學課程教學以指定教材翟中和、王喜忠、丁明孝主編的《細胞生物學》第3版為主,并參考王金發主編的《細胞生物學》、韓貽仁主編的《分子細胞生物學》等多本的相關書籍。通過比較研究多本教材,取長補短,結合課程目標,精心編排教案,努力逐漸形成一套更符合授課對象特點和有特色的課程內容體系。
同時,在理論課中適當地引入一些科技前沿知識作為補充,縮短教材中的理論內容與當前理論發展之間的差距。在緒論中介紹搜索引擎Google學術搜索、NCBI PubMed等網絡資源和生物谷、丁香園等國內著名的生物學論壇,并將本人的研究課題,融入到理論教學中去,以引發思考為主,培養了學生的科研思維,拓展了學生視野,教學反響良好。
2.處理好細胞生物學與分子生物學、生物化學課程的教學銜接問題
分子生物學與細胞生物學、生物化學是本科院校生命科學體系中三門重要的基礎課程。三門學科在內容上相互交叉、相互滲透,有著極為密切的聯系,可以用“你中有我”、“我中有你”來形容。由于三門學科的教材有些重復的內容,給授課教師在教學中帶來一定困擾。因此,如何處理好三門課程內容的教學銜接是教學實際中的一個難題。為解決此問題,筆者認為需要做好以下兩點工作:
首先,重視教學團隊內部及團隊之間的交流溝通工作。相關學科的教學團隊成員應共同備課,包括三門課程的授課教師在內教學團隊需要在備課中加強溝通,通過積極討論,達成共識,努力形成一套更科學、更符合學科內在邏輯的教學計劃。
其次,制定和完善教學計劃的關鍵在于,準確把握三門科學的側重點。細胞生物學重點是研究細胞水平上細胞結構方面和關信號轉導;而分子生物學基于分子水平入手研究大分子的結構與功能等生物現象;生物化學則是分子的代謝轉化。
課程的重疊現象一般分為以下三種情況,針對不同情況,制定針對性教學方案。
(1)對于在多門課程中有重疊的部分內容,根據學科特點進行取舍,確定在最適合的課程中講授。這樣可以避免重復學習、浪費學時或者在三門課程中都未講透。例如,“真核生物染色體的組成和組裝過程”以及“線粒體和葉綠體”,雖然在細胞生物學和分子生物學中都涉及到這兩部分內容,將此內容僅放在細胞生物學中重點學習更為合理,因為從內容歸屬上更偏重于細胞生物學。
(2)有些在兩門課程都涉及到的重疊內容,是后開課程的基礎,需要牢固掌握,必須在先開課的課程中重點學習。如“核糖體的類型和結構”與“蛋白質的合成”是細胞生物學和生物化學的重疊部分,在生物化學中一定要重點學習。因為此內容是蛋白質分選章節的基礎。如果學生對核糖體的結構功能掌握不牢固,在學習蛋白質分選途徑時就會感到知識鏈斷層,增加了理解難度,影響學習信心,繼而影響教學進度和效果。
(3)而某些內容即使在兩門課程中有重疊,卻在其中任何一門中都不可舍棄,否則會影響該課程體系的完整性。如“基因的復制”、“轉錄”、“翻譯”是生物化學和分子生物學中的重要章節。這些內容應該根據學科的側重點來安排:在生化教學中,應該以代謝為主線,側重于核酸的結構組成、蛋白質的合成過程以及核酸代謝與三大物質代謝間的聯系;而對于分子生物學,應以中心法則為主線,即沿著“復制-轉錄-翻譯”這一遺傳信息傳遞流為主線,重點是信息和調控。核酸的結構組成和核酸代謝的內容由于在生物化學中已學習過,在分子生物學中可采取布置預習作業或者提問的方式,讓學生帶著問題預習和復習,體現了教學中的鞏固性原則。
二、綜合運用多種教學方式方法,幫助學生構建細胞生物學知識體系
細胞生物學內容比較繁雜、深奧,學生在學習過程中普遍認為難以理解和記憶。教學實踐中,通過梳理知識脈絡,抽象理論形象化,綜合采用列表比較法、互動法和討論法等教學法,結合多媒體手段,加深了學生對課程內容的理解和掌握。
1.梳理知識脈絡,形成知識框架
學生普遍認為細胞生物學難學,究其原因是學科內容比較繁雜、深奧。如果沒有形成整體的知識框架,學生感覺到學到的是支離破碎的知識片段。針對這個問題,教師應發掘、把握各個章節之間的內在聯系、各個章節與課程整體之間的關系,幫助學生在腦中建立起一個知識網絡。
在細胞生物學中,真核細胞的結構體系包括三大系統:生物膜體系、遺傳信息體系和細胞骨架體系。實際上,細胞生物學課程的主要框架就是這三大體系,涵蓋了幾乎全部章節。教師就要抓住這三大體系。講授緒論時,就把整門課程的框架展現出來,把課程的各個章節歸結到其中去,形成整體印象;在講授每一章節的時候,指出此章節在課程體系中所處的地位,及其與其他章節之間的內在聯系,從而強化學生的整體印象。這樣一個完整的課程知識體系就建立起來了,有助于學生盡快入門。
2.聯系實際生活,抽象理論形象化講解
細胞生物學的許多理論過于抽象、難于理解,教師可以試將理論與生活實際相結合,使學生有此聯想起有趣的、熟悉的生活場景,使抽象的內容形象化和動態化,使學生對理論內容的理解變得簡單。
例如,細胞生物學中的一個重要概念“細胞通訊 (cell communication)”(細胞通訊是指在多細胞生物的細胞社會中, 細胞間或細胞內通過高度精確和高效地發送與接收信息的通訊機制, 對環境作出反應的綜合細胞行為。)在教學中,引導學生通過對比聯想到人與人之間的會話、交流,以助于理解。又如,“蛋白質的分選(protein sorting)”概念的講解。蛋白質的分選是指細胞中的蛋白質在核糖體上合成后轉運至細胞的特定的部位的過程,這些蛋白生來有它的“宿命”,有些蛋白質誕生后將會作為細胞質膜上的成分、有些蛋白質裝配成激素分泌到細胞外,而有些內質網和溶酶體中的固有酶。由此概念引導學生聯想到人類社會與細胞社會有類似的特點:在人類社會中,大學會培養出不同專業、各種類型的人才,大學畢業生要找到適合其自身特點的崗位,才能發揮所長;在細胞社會里,在細胞中每時每刻都有新的蛋白質產生,只有被運轉至正確的部位,并裝配成具有結構正確的復合體,才能發揮其功能,參與細胞的生命活動。
同時結合多媒體輔助教學手段,根據課堂內容播放動畫講解,結合聲音、圖像等多媒體手段,使復雜的分子與細胞生物學原理形象生動地表現出來,如:利用多媒體演示細胞分裂的過程、哺乳動物細胞培養的過程等。
總之,運用發散性思維將理論與生活實際聯系起來,將自然科學與人文科學在某些共通點上巧妙結合起來,配合以多媒體輔助手段,使抽象的細胞生物學理論變得形象生動。
3、運用多種教學方法,提高課堂教學質量
(1)列表比較法。教學中,比較法是一種常用的、有效的手段,采取列表的方式對相應內容進行對比,學生會感到知識體系清晰,一目了然,也有助知識體系的建立。例如,比較真核細胞和原核細胞的特征,物質的三種跨膜運輸方式等,使教學內容條理清晰,學生非常容易掌握,達到了較好的復習效果。
(2)互動法。在課堂上,鼓勵學生提問,激發他們的學習興趣和求知欲。同時采用組織課堂討論的方式加強對基本概念和基本原理的理解,實現課堂上與學生互動,促進學生積極思維,而非被動接受。并配合以實驗教學,理論與實踐并重,逐步提高細胞生物學的教學水平和教學質量。
(3)小組討論合作法。通過組織課堂討論、讀書報告及組織學生之間進行相互點評等形式,提高學生了解專業前沿進展的興趣,也推動了學生積極思維,并且促進了學生思考和探索如何建立良好的合作方式,培養了其團隊合作能力,從而推進學生的素質教育。例如,細胞生物學的課程討論部分,組織學生 4人為一個小組做一份讀書報告,選擇感興趣的題目,自行確定組員的分工形式,每組報告結束,由其他小組對其報告效果進行打分和評判,作為期末成績的打分提供參考。
實踐證明,綜合運用以上教學方式方法能夠幫助學生形成合理的知識體系,有利于有效解決細胞生物學的教學上的難點,收到了良好的教學效果。
三、結語
以上是我們在細胞生物學教學過程中的一些實踐與探索,通過編排教學內容的改革實踐和多種教學方法、手段的綜合運用,提高了學生的學習興趣,使細胞生物學不再是難點課。
參考文獻:
1. 韓端丹,洪琦.分子生物學與生物化學課程間教學銜接探析.高等函授學報, 2010,23(5): 30-32.
【關鍵詞】細胞生物學;教學;改革
21世紀是生命科學的世紀,生物產業的開發需要生物學的發展。我國在基礎科學發展規劃中, 把細胞生物學、分子生物學、神經生物學和生態學并列為生命科學的四大基礎學科,反映了細胞生物學在生命科學中的重要性[1]。細胞生物學目前已經成為現代生命科學的一個前沿領域,隨著新方法、新技術的建立,更促使該學科取得日新月異的快速發展,并且已經成為生命科學相關專業的一門必修課程[2-3]。為適應新形勢下的教學要求,圍繞大學生實踐和創新能力的培養,結合自己多年的《細胞生物學》課程的教學實踐與經驗,對細胞生物學課程教學內容、教學方法及課程考核方法進行了合理的改革,并取得了明顯成效,為進一步提高大學生教學質量和人才培養水平提供參考。
1 教學內容的改革
突出教學主線。《細胞生物學》課程內容多,教學過程中容易出現主線不清晰,使得學生感到內容多而亂,不容易系統地理解。如何在有限的時間內讓學生熟練掌握該課程的原理和方法并能應用到實踐中去,成為本課程改革的關鍵。比如我校生物技術專業選用了翟中和主編的《細胞生物學》第三版作為主要參考教材,全書分為15章,內容較多。我們在講解的時候,從課程的體系出發,以真核細胞三大體系為主線。將所有部分分為膜系統(第一章到第八章及第十五章內容)、骨架系統(第九章內容)和遺傳系統(第十章到第十四章內容)三大系統。
整合教學內容。《細胞生物學》課程內容多且與其它學科的交叉廣,教學過程中容易出現內容重復、輕重不分的情況。針對這些特點,細胞生物學老師在講解過程中必須合理整合教學內容,如前八章的內容可以從膜系統相關性來講,不管是物質代謝、能量轉換、還是信號傳導都是發生在細胞的膜上,這樣聯系地講解起來便于學生更好的理解和接受。另外,《細胞生物學》課程與其它課程,如微生物學、生物化學、遺傳學、分子生物學等課程的內容相互聯系、相互滲透。因此,在該課程的講解過程要合理整合教學內容,避免與先行課中某些內容重復,又要為后續課程留有余地,在學生頭腦中形成細胞生物學的聯系性、統一性和辯證的學習方法。實踐證明,這種承前啟后的教學方式,既保持了細胞生物學課程的完整性、系統性,又解決相關課程間的重復教學問題,對提高單位時間內的教學效果,激發學生的興趣具有積極作用[4]。
追蹤學科前沿。《細胞生物學》課程發展快,因此,教學內容是否新穎,對提高教學質量具有重要影響。《細胞生物學》的教師需要站在該學科領域的前沿,不斷更新自己的知識,并及時把該領域的發展趨勢、研究熱點和應用價值歸納總結后在相關的章節中進行講授,從而來提高學生對該課程重要性的認識、產生濃厚的學習興趣、激發起學生對該課程的學習積極性。
2 教學方法的改革
全面推行“問題式”教學法,激發學生的學習興趣與主動性。強調以培養學生發現、分析、解決問題的能力為主要目的。“問題式”教學方法的正確使用對于提高學生的素質,強化學生學習的興趣,調動學生的主觀能動性,培養學生的創新能力有積極作用。課堂教學是教學過程的主要環節,興趣是最好的老師,濃厚的興趣可以轉化為強烈的學習動力和創造性。在教學過程中,我們要自始至終都圍繞問題而展開教學活動,激發學生自覺思考、和主動探索,引導學生不斷發現現象、提出問題、分析問題并最終解決問題,培養學生的創造性思維。
課后小論文,提高學生的綜合應用能力。可以一個學習小組或一個宿舍集體為單位,進行課后小論文。在一些重要章節講解介紹后,為了鞏固學生的理論知識和培養學生的知識應用能力,課后布置一些相關的論文題目,通過學生的查閱文獻、設計方案、過程操作、結果分析和論文寫作等環節。同時,可以提高學生學習的主動性,對以后的科研訓練和畢業設計的文獻綜述寫作大有幫助。
加強課程實踐環節。細胞生物學是一門試驗性很強的學科,光是“聽”和“讀”是不夠的,在努力提高課堂教學的同時,必須加強實踐環節,開設一些綜合性實驗。實踐教學是培養學生的動手能力、基本科研能力和創新能力的重要手段。找出與本課程的實踐結合點,培養對知識應用的能力,在設計實驗的時候、一改以往有的單純的、驗證性的實驗,開設一些具有設計性的綜合實驗,使得學生在實驗設計、過程操作和結果觀察與分析中了解該課程的內容,并對整個研究內容有一個全面的、深入的學習,培養綜合應用能力和創新意識。對于有科學研究的教師,要鼓勵一些對科研感興趣的學生參與自己的一些課題。一般到大三時候,學生完全可以利用他們學過的一些專業基礎理論設計一些他們感興趣的小實驗,通過他們的收集資料、設計方案、實驗過程和結果分析的全過程,大大提高其科研創新能力。
3 考核體系的改革
樹立科學的考核觀,使課程考核過程化。課程考核不僅要檢驗學生對理論知識的掌握,更應該評價學生綜合應用知識的能力。課程最后成績包括考試成績(50%)、實驗成績(30%)和平時成績(20%)。課程考核過程化不僅有助于理論知識的掌握,還能起到引導學生勤于思考、善于發現問題、啟迪學生創新思維的作用;實施多元化的考核方式,把考核有機融入教學的全過程,促使“教、學、考”有機結合,形成“教、學、考”互動,調動學生學習積極性和創造性,消除部分學生平時松懈、考前背誦、考試作弊、考后遺忘的不良現象。
通過對細胞生物學課程教學體系的研究與探索,我們對細胞生物學課程的教學內容、教學方法、課程考核方法進行了合理的改革,優化改革后新教學體系已在生物技術專業的細胞生物學教學中應用,并且取得了良好的效果。
【參考文獻】
[1]朱宏.細胞生物學教學與改革的思考[J].黑龍江高等教育,2004(4).
[2]余曉麗,楊珂金,高宛麗,陶愛麗,吳紅.高師院英語專業創新人才培養與新課程設置研究[J].南陽師范學院學報,2006(6).
關鍵詞:細胞生物學實驗;網絡視頻示范教學
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2013)29-0056-03
作者簡介:田男,女,講師,研究方向為細胞分子生物學;范春雷,男,教授;竇曉兵,男,副教授;錢穎,女,講師;胡林峰,男,講師,第二、三、四、五作者的研究方向均為中藥抗動脈粥樣硬化。
伴隨著信息化和新技術革命的發展,生命科學領域的競爭在全世界范圍內不斷開展。生命科學最突出特點就是基礎理論與操作技能相結合,決定了生命科學學院培養人才的競爭力很大程度取決于學生的實驗操作能力。因此,生命科學實驗課程體系的教學宗旨在不斷改善學生專業知識結構的同時,兼顧如何增強學生對實驗的積極性,以及如何引導學生自主學習實驗課程,從而使學生能夠積極地提高自己的實驗操作能力。
細胞生物學與分子生物學,神經生物學和生態學并列為生命科學的四大基礎學科,[1]其對學生的生命科學知識、能力、素質的發展具有直接和長遠的影響。從其研究對象及研究方法上已體現出,這門學科涉及各種顯微鏡的使用、細胞培養、細胞器提取及基因重組等一系列實驗操作。因此,如何不斷提高學生實驗操作技能,成為細胞生物學實驗教學亟待解決的問題。而網絡的興起正改變著傳統的教學方式和教學理念,實驗教學正在醞釀一場新的變革,網絡遠程教學、多媒體課件等將有可能成為實驗教學的嶄新手段。筆者結合多年的教學經驗,對網絡視頻示范教學在細胞生物學實驗課程中的應用進行了初步探討。
一、細胞生物學實驗教學現狀分析
近年來,細胞生物學和遺傳學、分子生物學的聯系日趨密切,新理論、新概念、新技術層出不窮,使得細胞生物學理論發展非常迅速。然而,目前細胞生物學實驗教學普遍滯后于理論課,存在著種種缺陷:
實驗教學模式單調,學生處于被動地位,難以激發其積極性和主動性。[2]目前的實驗教學模式往往強調知識的傳授、實驗的驗證和實驗結果的獲得,而較少重視學生學習積極性、主動性的調動,學生只是被動填鴨式的接受,教學效果不佳。
實驗內容陳舊、單一。實驗內容多是驗證性實驗,難以培養學生的創新能力,不利于學生綜合素質的培養。[3]
實驗教學手段生硬、單一,主要是口授和板書。[4]一方面口授和板書直觀性較差、講課速度慢,課堂信息量有限;另一方面由于口授的差異性與板書的局限性,教師常常難以把實驗內容準確而規范地傳授給學生,并且學生的接受能力不同,對實驗原理、實驗操作的理解也會出現偏差,做實驗時經常出現錯誤。
現在基本所有的細胞生物學實驗是由教師做實驗準備工作,學生對實驗前準備、預實驗認識不夠。實驗前準備包括配制試劑、預定設備、各種實驗耗材的準備、器具的滅菌等等,學生對實驗缺乏整體觀,只是機械地按照實驗流程操作,導致學生動手能力、處理解決問題能力得不到充分的鍛煉,有違教學初衷。
由于實驗課程各章相對獨立、上課時間間隔較長,具體實驗程序復雜,動手操作多,學生多而專職教師少,導致細胞生物學實驗課程教學效果不佳。
所以,想在有限的時間內既完成大量教學任務,又提高學生的實驗技能,引導學生更好地進行自主學習,達到開展實驗課程的目的,就需要利用多媒體計算機通信技術,結合現代化網絡教學平臺,實施實驗操作視頻示范教學與課堂教學相結合,充分利用學生的課余時間,提高教學效能。為培養飛速發展的生命科學所需要的、具有更強競爭能力的高素質創新人才創造條件。
二、細胞生物學實驗教學改革及優勢
1.將傳統單一的實驗教學模式轉變為基于網絡平臺的實驗視頻示范教學模式,與傳統課堂教學相結合
用攝像機拍攝下細胞生物學實驗課程。該課程由專職教師根據自己的專業特長選擇實驗進行操作,在實驗開始前向學生講解實驗原理、對本節實驗所需器材一一介紹,在實驗操作過程中強調操作的重點、難點。實驗視頻拍攝完成后,使用相關軟件對其進行加工處理。實驗課程視頻制作、處理完成后,通過多媒體計算機信息技術將操作視頻放入本院網站中,并同時在頁面中設置實驗原理、實驗目的、器材設備、注意事項及課后作業的選項,方便學生在觀看視頻的同時掌握實驗的原理及目的意義。
提前告知學生在學院網站上預習實驗視頻,鼓勵學生自主學習,帶著問題來上實驗課,而課堂上教師可以參考學生的問題有的放矢,著重強調重點、難點。因為學生已經觀看過視頻對實驗操作有了一定的認識,課堂上教師再次進行示范操作時,學生可以選擇自己不太了解的部分有目的地學習,更有利于增加學生的積極性,提高動手操作能力。這樣網絡視頻示范教學就與課堂教學結合,構筑現代化細胞生物學實驗視頻示范教學模式。從而實現真正意義上的以學生為中心、以教師為主導,強調學習者認知主體作用的模式,同時又不忽略教師的指導作用。基于網絡環境下的視頻教學,能夠使學生充分發揮主觀性和獨立性,有利于教師引導學生自主學習,增強學習實驗課程的積極性,適合學生在課前進行實驗預習,課后鞏固復習,再結合課堂上教師的手把手指導,使學生不斷提高實驗操作技能,進一步理解基礎理論。
2.組織教學學生參與實驗課實驗的準備和管理工作,也鼓勵學生進入學院相關課題組實驗室做實驗
由于傳統細胞生物學實驗是由教師做實驗準備工作,學生對實驗前準備、預實驗認識不夠,學生對實驗缺乏整體觀,學生只是機械地按照實驗流程操作,導致學生動手能力、處理解決問題能力得不到充分的鍛煉。因此,有計劃的組織教學學生參與實驗課實驗的準備和管理工作,也鼓勵學生進入學院相關課題組實驗室做實驗。這樣教學,學生不但熟悉了實驗室規章制度,掌握了一些試劑配置和儀器使用方法,還提高了動手操作能力,特別是在綜合性和設計性實驗中發揮了很好的帶動作用,[5]對學生以后就業、繼續深造都有好處,學生踴躍報名,很積極。
三、網絡視頻示范教學在細胞生物學實驗教學中主要優勢
1.使學生的被動學習轉變為主動學習
在學生實驗前,先觀看實驗操作錄像,例如細胞培養錄像,使學生在操作前對實驗的程序、方法、注意事項有了直觀的了解,然后實驗教師親手示范整個實驗操作步驟,最后再讓學生進行實驗。這樣,一方面大大縮短實驗時間,同時也使學生加深了印象。也可以把觀看視頻等作為實驗教學的平時成績,提高學生學習實驗的積極性。據課后學生反饋,這樣實驗教學效果很好,深受歡迎。
另外,細胞生物學實驗課程中常常有很多的等待時間,如材料固定、離心及染色等,充分利用這一時間,以讓學生觀察相關實驗的裝片或切片,也可以觀察上屆學生制成的永久裝片,這樣可以將實驗結果提前展示給學生,增強學生對實驗結果直觀性的認識;[6]另外,教師也可以結合自己的科研經歷,給學生介紹實驗中技術發現的歷史及其具體應用,或相關的科普小故事,或可以和學生討論本實驗可能出現的結果等,培養他們分析問題和解決問題的能力,同時也極大調動學生上實驗課的積極性和主動學習的熱情。同時緩解學生多教師少的局面,實現高效能教學。
2.教學中的視頻、課件及教師的示范的有機結合,符合學生的認知規律
細胞生物學實驗教學涉及顯微鏡的使用、細胞培養、細胞器提取及基因重組等一系列實驗操作。由于實驗操作中有許多小的細節需要注意,實驗中微小的差異就可能導致實驗結果不同。由于時間、無菌原則的限制,許多內容無法演示,直觀認識的缺乏常常限制了學生的思路。網絡視頻示范教學可再現許多以往的實驗操作錯誤,使學生在短時間內了解到大量直觀信息。同時可以把實驗原理通過動畫、課件展現給學生,加深對實驗原理的認識。
四、總結
網絡視頻示范教學作為一種新興的實驗教學手段,還應有一個不斷改進和完善的過程。例如,由于受硬件條件的限制,部分影像效果不太理想;學生注意力不很集中;教師為了講解多媒體課件與學生間的交流較差;教師、學生對網絡(校園網)的利用率低;如何實現現代化網絡視頻示范教學與傳統課堂教學的有機結合,等等。相信隨著實驗室硬件的改善、視頻和課件制作水平以及網絡與實驗課程教學結合水平的提高,這些問題將逐步得到解決。
在實驗教學過程中,要合理有效地運用網絡視頻示范教學手段,以達到提高教學效果和教學效率的目的。把握好網絡視頻示范教學與傳統教學方法的有機結合,真正發揮網絡視頻示范教學在實驗教學中的作用,使得實驗課程真正向學生開放。一方面使學生共享不同的教學資源,豐富學習內容,另一方面又可以使學生享受圖文并茂、視聽一體的動態課程,改變學生固有的學習模式,使其發揮主觀能動性、提高實驗學習的積極性,從而在實踐操作過程中不僅學到知識,而且體會到動手的樂趣。
參考文獻:
[1]李蕤.細胞生物學是生命科學的重要基礎學科[J].合肥聯合大學學報,2000,(1).
[2]張莉.淺談高等師范院校細胞生物學實驗的教學改革[J].安徽農學通報,2008,14(11).
[3]鮑明升等.醫學細胞生物學多媒體教學的改革與探索[J].中國西部科技,2008,32(07).
[4]宋宏濤,張偉.細胞生物學實驗教學網絡課程實例應用[J].中國現代教育裝備,2011,117(5).
1 當代大學生的生物科學素養現狀及其存在問題
生物相關專業的學生對生物科學技術具有濃厚的興趣,生物科學技術基礎知識扎實,對生物技術發展持積極的肯定態度,具備良好的科技強國的信念。但是,他們對高新生物科學技術知識和先進實驗技術了解較少,生物科學實驗實踐技能較差,對生物科學科研精神的理解和研究方法的掌握不足。有調查表明,當代大學生對于當前的一些生物熱點問題有一定的了解,但是對于高新技術的應用和新的科學研究領域的認識不足。在理性上,有43%的學生是盲目的懷疑,或者是盲從專家和他人的觀點,對事物較少有自己的看法;在探索求知精神上,“科學功利主義”對學生的影響最大,使得學生視野狹窄、目光短淺;在實證精神上,有62%的學生缺乏實驗實證精神,偏重抽象思維,缺乏科學實驗的精神和價值眼光。②此外,許多高校只注重生物專業課的常規教學,很少舉辦專門的科研活動,且科學技能培養與鍛煉的途徑缺乏,這使得大學缺乏濃郁的科學素養氛圍,學生較難形成一定的科學技能,由此科學實踐能力也較差。
2 細胞生物學教學中培養科學素養的意義
細胞生物學是生物學類及農林醫藥類本科生一門必修的專業基礎課,是現代生命科學的前沿分支學科之一,它是以細胞為研究對象,從細胞的整體水平、亞顯微水平、分子水平等三個層研究細胞和細胞器的結構和功能、細胞的生活史和各種生命活動規律的學科。細胞生物學是一門承上啟下的學科,和分子生物學一起同是現代生命科學的基礎,并廣泛滲透到遺傳學、發育生物學、生殖生物學、神經生物學和免疫生物學等的研究中,和農業、醫學、生物高新技術的發展有密切的關系,是生命科學的重要支柱之一,在解決人類面臨的重大問題、促進經濟和社會發展中發揮重要的基礎作用。同時,細胞生物學又是一門實踐性很強的學科,重要理論與實踐密切地聯系著。隨著生命科學自身和生物產業的快速發展,對生命科學相關領域創新型人才的需求也在不斷增加。由此可見,細胞生物學課程中科學素養的培養對于建立與其專業層次、研究方向相符合的細胞生物學知識構架體系,培養和鍛煉學生的科學思維能力具有非常重要的作用。
3 細胞生物學教學中如何培養學生的科學素養
細胞生物學作為生物學類及農林醫藥類的一門專業基礎課程,在培養學生的科學素養方面,具有舉足輕的重要作用。然而,科學素養的提高不是一朝一夕之功,教師應始終將其貫穿于自己的教學之中。如何在細胞生物學教學中培養和提高學生的科學素養,以下是筆者的一些想法和體會。
3.1 加強課堂教學中的“生活化”融合
? 細胞生物學的知識理論性強,內容抽象深奧、難于理解,教師可以試將抽象的內容與日常生活相聯系,使學生有此聯想起有趣的、熟悉的生活場景或事物,這不僅使抽象的內容具體化和動態化,使其容易理解,而且激發了學生的探究欲望和學習興趣。例如講解“蛋白質的分選”時,引導學生由細胞社會聯想到人類社會。細胞中的各種蛋白質發揮結構或功能作用的部位幾乎遍布細胞的各種膜區和組分,只有當蛋白質各就各位并組裝成結構和功能復合體,才能參與細胞的各種生命活動。這就好比在人類社會中,各專業的畢業生只有找到適合其自身特點的工作崗位才能發揮所長。總之,運用發散性思維,盡可能地將細胞生物學抽象的理論知識與生活實際聯系起來,并配合以多媒體輔助手段,使抽象的內容變得形象生動,易于理解掌握。
3.2 側重教學內容的前沿性和新穎性
細胞生物學發展極為迅速,隨著科學家們研究成果的不斷涌現,其內容處在不斷更新的動態過程中。因此,教師在教學過程中,要注重聯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。此外,教師在注重教學的同時,宜以科研并舉,以科研引導和促進教學;教學與培養科學研究型人才緊密結合;教學內容與最新科研進展同步,使學生在正確掌握細胞生物學基礎上學會解決與之相關的科學研究問題。如將教師的主要科研成果與基礎理論教學有機結合,結合教學內容介紹自己的科研成果,這樣既生動又貼切,學生又很熟悉,使學生獲得學習的興趣和動力,亦可以啟發學生的創新思維能力,培養學生的科研鉆研精神。
3.3 增加細胞生物學實驗綜合性和設計性實驗的比例
綜合性實驗注重知識的綜合運用,實驗原理和方法步驟較為復雜,可以使學生更好地理解實驗原理,正確使用儀器設備,鍛煉學生綜合分析問題的能力;設計性實驗是指學生根據實驗項
目,自主設計實驗方案,自主準備實驗材料,自主配制實驗所需試劑,根據自己的時間自主安排實驗進程,設計性實驗可以充分調動學生的實驗積極性,培養學生的創新思維和勇于探索的精神。由此可見,綜合性和設計性實驗可以鍛煉學生綜合分析問題和解決問題的能力。③然而目前許多高校由于實驗條件和課時安排的限制,細胞生物學實驗主要以基本操作和驗證性實驗為主,綜合性和設計性實驗較少甚至沒有,這在一定程度上限制了學生綜合素質和創新思維的培養。④因此,教師應根據科學性、可行性和實用性原則增大綜合性和設計性實驗的比例。如我們精選了真核生物基因組的提取、純化、鑒定、擴增、酶切、重組、轉化、篩選的大實驗,膜蛋白的分離與鑒定等綜合設計型大實驗,這些實驗中的每個實驗都構成了一個綜合性整體,同時,在實驗材料的選擇上盡量做到由學生自主選擇。通過每一次的綜合設計實驗,使學生進一步鞏固了已學習的知識和已掌握的技術,并能夠對實驗結果進行合理的正確的資料采集、整理、分析和歸納,有效地培養了學生的科學素質、科學精神、創新思維及分析問題和解決問題的能力。 3.4 組織各種“科學小組”,布置學科發展前沿的討論,與全程科研訓練對接,以培養學生的科學態度和科學精神
細胞生物學是以細胞為研究對象,從整體水平、亞顯微水平、分子水平三個層次,以動態的觀點,研究細胞和細胞器的結構和功能、細胞的生活史和各種生命活動規律的學科。它作為生命科學的四大前沿學科之一,與分子生物學、神經生物學和生態學并列[1],是學習分子生物學和遺傳學的基礎。隨著該學科新技術和新方法的建立,細胞生物學已成為各大高校醫學、農學和生物學等專業的一門必修課[2],反應出細胞生物學在未來生命科學領域的重要性。自從我校生命科學院成立以來,細胞生物學就是生物科學、生物技術專業的學科基礎、必修課和主干課,是學生在我校的醫學大背景下理解疾病形成中的遺傳和分子生物學過程的基礎,是理解包括分子靶向、干細胞療法等新穎的轉化醫學手段的基礎,其學科地位不可替代。
二細胞生物學教學中存在的問題
隨著先進生命科學“大數據”時代的到來,無論是基礎理論還是應用技術研究,細胞生物學都處于生命科學最活躍的領域,知識更新快、內容豐富且深奧難懂。我院生物技術專業的本科學生多為專業調劑,初高中生物學基礎知識欠扎實,學科興趣不足,學生自主學習的能力較弱。如果教學只按圖索驥照本宣科,根本無法調動他們學習的積極性。另外,課本知識過于陳舊,無法適應新時代學科發展的需要。盡管近些年部分教師已開始引導學生通過查閱文獻、綜述總結的方法接觸細胞生物學領域最前沿的知識,但大多止步于盲目填鴨式羅列國外文獻數據,沒有加以甄別和指導,學生很容易在復雜的信息和數據中喪失學習的信心。因此,如何使細胞生物學教學緊跟學科發展的步伐,使學生在有限的學時中既能具備扎實的細胞生物學基礎知識和基本技能,又使學生及時掌握最新的細胞生物學理論和應用技術,能為他們將來的考研深造學習階段和日益劇烈的職場競爭中打下良好的基礎,這成為生物技術專業本科生細胞生物學教學中待解決的問題。僅靠教師講授為主的傳統教學方法和教學模式已不適應目前學科的發展和人才培養的需求,難以提高教學質量。
三以問題為導向的教學方法(PBL)的優勢
1969年美國的神經病學教授Barrows在加拿大的麥克馬斯特大學首創了一種以問題為導向的教學方法———PBL(Problem-Basedlearning)教學法[3],它倡導讓學生通過自學、分析、討論和合作解決問題,從而培養學生自主學習能力,發展學生綜合思考能力。這種以問題為基礎,以學生為主體,以教師為導向的啟發式教育,以培養學生的能力為教學目標的教學方法與傳統的教學方法相比有諸多優勢。
1突出學生的主體地位
PBL教學法強調以學生的主動學習為主,而不是傳統教學中的以教師講授為主;通過設計真實性任務,強調把學習融入到復雜的、有意義的問題情景中,通過學習者的自主探究和合作來解決問題,從而學習隱含在問題背后的科學知識,培養解決問題的技能和自主學習的能力[4,5]。
2提高學生對細胞生物學的學習興趣
細胞生物學基礎知識內容較多且大部分深奧難懂,傳統教學模式主要通過教師制作豐富的多媒體課件將知識灌輸給學生,起初能夠激起學生興趣,但隨著知識的不斷深入,學生就會感覺枯燥無味,學習的積極性大大降低。而PBL教學可通過設計與日常生活息息相關的醫學實踐問題,使學生充分認識自己的主人翁意識,主動運用細胞生物學知識解決這些問題。這種“提出問題———解決問題———歸納總結”的教學方法不但使學生鞏固了先前學過的知識,而且激發了他們主動學習新知識的動力。
3拓寬了學生的知識面
PBL教學中,為了解決教師提出的問題,學生必須查閱相關文獻和收集材料。在這個過程中,學生不僅可以掌握本課程重點內容,而且可以了解相關領域的熱點以及前沿進展,拓寬了學生的知識面,有利于知識的理解和融會貫通。
4培養了學生團隊協作意識
PBL教學中需要小組成員分工查閱、收集和整理材料,一起合作討論、總結、制作多媒體課件,最后安排一人進行陳述。通過此過程讓學生意識到團隊協作的重要性,增強團隊意識。經過多輪合作還有利于各位成員挖掘自己的潛力、發揮各自特長、樹立自信。
5增強了教師自身素質
PBL教學過程中,教師雖然不再是主體,但導向作用不容忽視。首先在“提出問題”階段,教師要根據本堂課應該教授的基本知識,結合該領域前沿熱點,設計出合理的案例,使學生通過解決此案例,既掌握了課本知識又了解了很多相關領域的前沿進展;其次在學生“解決問題”階段,還需要盡可能回答學生提出的問題引導學生向正確的方向查閱資料;最后在“歸納總結”部分,教師還需要運用豐富的知識對遺留問題進行解釋,并對整個討論結果進行總結。這就要求教師不僅熟練地掌握本學科及相關學科的知識,而且要深入廣泛了解相關領域前沿進展,對知識具有融會貫通、靈活運用的能力。在此過程中使得教師拓寬知識面,增加知識儲備,完善知識結構,促進教與學的互動,真正做到教學相長。
四PBL在生物技術專業本科生細胞生物學教學中的具體實施方法
為了能夠在我院生物技術專業本科生細胞生物學教學中順利開展PBL教學,并取得良好效果,在開課前,授課教師參加了2012年上海復旦大學舉辦的PBL教學培訓,掌握了相關教學技能。在充分調查了我院生物技術專業本科生知識結構及對細胞生物學知識的掌握情況后,我們制定了如下實施方案。
1實施對象
浙江中醫藥大學生命科學學院2011級生物技術專業1個班的學生。
2教學內容的選擇
我院生物技術專業屬于三本專業,學生又大多為專業調劑,初高中生物學基礎較弱。因此,在教學過程中,細胞生物學基礎知識部分如各種細胞器的結構和功能、細胞膜系統以及細胞骨架等可采用教師多媒體教授的傳統教學方法;而本學科的難點以及前沿問題,如細胞的信號轉導、細胞的增殖與周期、細胞分化、細胞凋亡與自噬、DNA的損傷與修復以及基因表達調控等則采用PBL教學,以問題為基礎,通過收集資料、論證、實施以及總結歸納,使學生切實感受到細胞生物學與人類日常生活間的聯系。進而通過自主學習,提高學生自信心,更有利于激發學生學習興趣。
3教師提出問題
PBL教學中問題的設計非常重要,我們遵循以下原則:第一,根據教學大綱的要求及章節重點內容,結合目前細胞生物學領域的研究熱點設計問題;第二,根據生物技術專業學生知識構架,設計難易適中的問題;第三,設計結合日常生活中大家關注的生命科學問題。例如,細胞的信號轉導這一章圍繞G蛋白偶聯受體結構和功能這一知識點,設計了G蛋白偶聯受體突變與哪些疾病息息相關?與腫瘤相關的信號轉導途徑有哪些,如何預防和治療?針對細胞分化這一章的干細胞這一重點知識,設計了干細胞的臨床應用情況如何?干細胞與器官移植等問題。
4學生分組查閱資料
問題提出以后,要分組解決問題。每組5人,分別設立組長負責本組問題的分工、督促查找資料和組織組內討論等任務。提前一周將問題分發給學生,各小組經過充分的調研和討論選取共同感興趣的問題。根據分工,各小組成員開展工作。同時要求教師配合每個小組,隨時與各小組進行溝通和答疑。
5課堂討論
各小組根據分工將材料做成PPT,由組長進行10分鐘陳述,組員補充,其他組進行質疑和指正。若交流中出現學生解決不了的問題,教師適當進行啟發和引導,如果問題仍解決不了,則由教師解答。
6總結歸納以及教師評價
課堂討論結束后,首先,學生對本組存在的問題進行歸納總結,自我評價學習過程和學習結果,思考知識、技能、小組成員協作和認知策略各方面的收獲。其次,教師應對各小組信息是否完整與前沿、是否有創新與團隊合作性、整理資料是否有邏輯性與條理性、是否按時完成、小組成員在小組討論時的參與積極性以及各組的匯報是否精彩等方面進行評價。同時對于表現優異的小組給予適當獎勵,進一步提高學生的參與積極性。總之,為了提高教學質量,培養和提高我校生物技術專業學生的實踐創新能力,促進學生綜合素質的提高,我們積極進行教學改革。在結合細胞生物學課程特點和生物技術專業學生實際情況下,我們將PBL教學模式引入課堂,并且獲得了較好的教學效果。我們希望通過PBL教學模式的實施,能夠充分激發學生的學習興趣及積極性,培養出具有良好學習能力、實踐能力及創新能力的高素質人才。
參考文獻
[1]翟中和,等.細胞生物學[M].北京:高等教育出版社,2000.
[2]余曉麗等.細胞生物學教學改革與實踐[J].南陽師范學院學報,2006,5(6).
[3]BarrowsHS,TamblynRM.Theportablepatientproblempack:aproblem-basedlearningunit[J].JofMedEdu,1977,52(12):1002-1004.
[4]MancyLJ,AnnMP,AnnL,etal.Developingaproblem-basedlearning(PBL)curriculumforprofessionalismandsci-entificintegritytrainingforbiomedicalgraduatestudents[J].MedEthics,2010,36:614-619.