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在實施內容、效果與反思兩個方面探討醫學細胞生物學

時間:2018-08-21 來源:基礎醫學教育 作者:趙基源,周密,牟賢波 本文字數:3937字
  摘要:醫學細胞生物學是臨床醫學和預防醫學專業的重要基礎課, 該課程內容豐富、知識更新快, 但傳統的實驗教學內容單一陳舊, 難以激發學生的學習興趣。教研室針對課程特點, 結合寧波大學醫學院實際情況, 在臨床醫學和預防醫學本科生中, 以動物細胞分離、提取、培養及應用為題, 進行醫學細胞生物學開放性實驗的教學實踐。文章就實施內容、效果與反思兩個方面對這一嘗試進行討論和總結。
  
  關鍵詞:醫學細胞生物學; 開放性實驗; 教學改革;

細胞生物
      
  醫學細胞生物學是一門以細胞生物學和分子生物學為基礎, 探索研究人體細胞發生、發育、增殖、衰老、死亡以及細胞結構與功能的異常與人類疾病關系的學科, 是醫學院校重要的基礎課程之一。作為一門實踐性很強的學科, 實驗課教學在醫學細胞生物學教學中起著重要作用。而傳統的醫學細胞生物學實驗課僅作為理論教學的補充和附屬, 項目單一, 內容陳舊, 缺乏現代細胞生物學研究中知識和技術手段的綜合性運用。學生對驗證性為主的實驗課積極性不高, 學習興趣不大, 導致實驗課教學效果不佳。因此, 如何在實驗課教學中激發學生的學習興趣、培養學生獨立思考和動手能力、提高綜合運用現代細胞生物學相關技術的水平已成為實驗課改革的首要目標[1-3].
  
  開放性實驗作為一種新的教學方式, 其指導思想是在教學和科學探索的過程中, 激發學生探索科學問題的興趣, 培養學生求真、務實和嚴謹的科學態度、獨立的學習、思考、科研和良好的團隊合作能力, 使學生具有初步的創新精神、實踐能力和人文素質[4,5].本教學團隊結合學校實驗室條件和授課教師科研背景, 選擇動物細胞分離、提取、培養及應用作為開放性實驗項目, 探索開放式實驗的教學模式。本文將從實施內容、效果及反思兩個方面總結過程中的經驗和不足。
  
  1、實施內容
  
  1.1 實驗選題
  
  寧波大學醫學院臨床/預防專業的醫學細胞生物學課程在第一學期開設。學生剛剛從中學進入大學, 雖然知識面和認知水平有限, 但是這個年齡段的學生對新事物的好奇心強, 對科學充滿熱情, 醫學生對于生命科學的求知欲、探索欲高漲。大一實驗課程的合理設置及引導對學生學習興趣和投入程度起著至關重要的作用。因此, 開放性實驗課題的門檻要低, 讓所有學生有能力通過學習后完成基本實驗內容;同時, 實驗要將科學性和前沿性相結合, 讓學生在參與實驗后了解細胞生物學相關前沿領域的研究熱點。本教學團隊多位教師從事干細胞與再生醫學領域的研究, 在動物原代細胞提取、培養和細胞組織工程應用方面具有豐富的經驗。細胞的分離和提取操作相對較為簡單, 易于學生學習和掌握;實驗拓展部分細胞培養及應用與干細胞技術和組織工程技術等細胞生物學熱門研究領域密切相關, 適合學有余力和能力較強的學生繼續學習, 進一步開拓科學視野和培養科研能力。最后, 我們選擇在一年級臨床/預防班中開設動物細胞分離、提取、培養及應用這一開放性實驗。
  
  1.2 實驗實施
  
  學期第一次課上向學生介紹動物細胞分離、提取、培養及應用這一開放性實驗的內容、要求及需要完成的工作。同時, 下發自編的實驗講義, 講義中以肝細胞為例介紹原代動物細胞的分離提取原理及基本實驗技術和步驟, 供學生參考。學生可以根據自己的興趣選擇希望提取的動物細胞, 并通過查閱相關書籍和文獻資料, 擬定實驗方案。實驗設計彈性空間較大, 學生有充分的空間去發揮自己的主觀能動性和科學創造性, 對查閱資料、自主學習及科學思維的培養具有積極引導的作用。教師在理論課細胞的概念章節中簡單介紹哺乳動物細胞種類及特點, 并對學生利用學校圖書館資源查閱資料進行培訓。學生按照自由組合方式進行分組, 每組2-3人。第3周至第9周為學生擬定實驗方案和具體步驟的時間, 教師通過課堂抽查、郵件往來和教學平臺互動等方式跟蹤學生的學習進度, 對過程中出現的各類問題及時進行糾正和解決, 包括方案修訂、前沿知識解答和文獻檢索等。根據學生擬定的實驗方案, 教學團隊在第10周完成實驗所需實驗動物 (小鼠) 和各種手術器材、試劑、耗材準備, 在第11-12周進行實驗操作。實驗過程中所有操作都由學生自主完成, 教師只在過程中起輔助作用。學生按照自己擬定的實驗方案必須完成細胞分離、提取和活細胞計數等基本內容;后續細胞鑒定、培養和應用等拓展內容視每個組實驗方案、基本部分完成情況和學習熱情等選擇部分學生轉入科研實驗室繼續進行。為進入下一個環節的每個小組另外安排1-2位高年級研究生提供幫助, 繼續進行實驗內容。所有學生在學期結束前提交實驗報告, 內容包括資料調研、方案制定、實驗內容、結果討論和個人小結。對于進入拓展部分實驗的學生不限定實驗時間, 在學期課程結束后可繼續進行。
  
  2、效果及反思
  
  2.1 培養學生獨立能力
  
  開放性實驗的主體是學生, 利用多樣化的教學資源為他們創造自由、開放的學習和實驗環境, 提升他們的獨立學習能力和創造性, 同時在這個教學過程中, 教師與學生相互學習, 共同進步。本教學團隊在此開放性實驗教學中堅持過程的開放性, 由學生自主決定實驗內容、實驗進度和實驗難度。學生可以選擇提取任何一種他們感興趣的動物細胞, 自由組合分工合作來完成實驗的每個環節, 在完成基本內容的基礎上選擇是否繼續完成或部分完成拓展內容, 最終形成一份開放的實驗報告。大約50%的學生選擇了講義中的例子, 即肝細胞, 還有50%的學生選擇了其他組織成熟體細胞或干細胞。學生對于自己決定的實驗內容表現出更高的積極性, 尤其是選擇非肝細胞的那些組。多數同學能夠通過認真查閱資料學習所選定細胞的特征和分離提取方法, 獨立擬定自己的實驗方案, 部分選擇干細胞的同學在與指導教師討論后制定了科研性較強的拓展部分方案。每個學生在學習過程中, 其個體差異體現在性格、能力、知識水平和努力程度等不同方面。開放性教學中, 教師可用教學過程中差異化去調節學生的差異, 盡可能地做到因材施教, 同時也允許學生根據自己的實際情況不斷調整自己的學習計劃和方法, 并最終完成學習任務。學習過程的主動權掌控在學生手里, 教師只在必要時進行介入管理, 有利于積極鍛煉學生的自我管理和學習能力, 并促進個性發展。
  
  2.2 注重理論與實驗的結合
  
  本開放性實驗結合了干細胞生物學、組織工程和再生醫學等細胞生物學熱點內容。絕大多數學生在學習過程中都具有很高的學習興趣, 能夠更加主動地投入實驗當中, 同時也表現在查閱資料和文獻學習上。學生在學習過程中普遍都意識到扎實的基礎知識和寬闊的學術視野對于實驗的設計和成功執行是必不可少的, 在理論課學習上也更加投入。最近三年學評教數據顯示, 課后利用2倍以上課上時間進行學習的學生數量從10%提高到50%左右, 理論課教學效果明顯改善。授課教師在理論課授課中穿插介紹如何查閱文獻, 如何設計并撰寫實驗方案等科研入門內容, 并把教師近年來的研究成果融入干細胞等相關章節教學中, 幫助學生更好地了解科研過程, 提升了開放性實驗的完成質量。
  
  2.3 培養學生的科學素養和科研能力
  
  在開放性實驗過程中, 學生能了解到再生醫學這一交叉領域的前沿熱點, 學習化學、生物、材料和醫學等領域的基本實驗技能, 還會掌握Excel、Origin、Photoshop和Endnote等常用軟件的使用, 積累了自身的科研素質。培養醫學生的科研能力從低年級學生開始, 使學生從大學一開始就培養科學思維方式并運用到今后學習當中[6].開放性實驗其實就是學生發現自己興趣點 (新問題) , 通過學習文獻資料提出實驗方案 (解決對策) 的創造性活動。這一發現、分析和解決新問題的過程, 正是個人創新意識、創造性思維能力和科學實踐能力的全面發展過程。學生通過課程接觸并開始了解科研, 約有30%-40%的學生隨后進入醫學院各科研實驗室進行學習, 約15%的同學在大一階段就申請了學校SRIP科研項目。
  
  2.4 不足與反思
  
  此開放性實驗達到了預期的教學目的, 但也存在一些尚需完善的環節: (1) 由于實驗場地和指導教師有限, 還無法安排學生一人一組進行開放性實驗, 幾人一組的模式有可能會產生個別學生參與度低甚至不參與的情況, 教師的指導和督促很難落實到組里每位學生。未來課程團隊考慮引入研究生助教制度, 研究生輔助教師完成學生的指導工作, 盡可能覆蓋到每位本科生。 (2) 課程進行過程中和學生交流主要依賴郵件和社交工具, 不利于分類管理和信息匯總, 急需開發配合開放性實驗的網絡平臺, 便于課程數據管理和分析[7]. (3) 開放性實驗的核定學時數相對實際教學學時數差異較大, 需要教師個人奉獻, 考核晉升壓力大的教師往往積極性不高。合理、科學地確定學時數或將學生科研項目與課程相結合可能解決這一問題。 (4) 開放性實驗目前還局限在基礎醫學上, 將臨床醫生 (帶教老師) 引入團隊, 設計臨床與基礎結合的開放性實驗, 對學生的培養效果應會更好。本教學團隊希望通過不斷努力和嘗試, 豐富開放性實驗內容, 提升實驗課質量, 培養學生的專業技能和科學素養。
  
  參考文獻
  [1]李明, 劉俊, 白曉春, 等。醫學細胞生物學實驗教學改革探索[J].基礎醫學教育, 2011, 13 (2) :149-151.
     [2]付燕燕, 陳彥, 吳鍵, 等。醫學細胞生物學實驗教學改革的幾點思考[J].基礎醫學教育, 2015, 17 (2) :135-136.
  [3]何力。醫學院校細胞生物學教學改革的探討[J].醫學教育探索, 2006, 5 (1) :54-56.
  [4]周俊宜, 駱曉楓, 顏少平, 等。開放性實驗教學與學生科研創新能力的培養[J].中國高等醫學教育, 2006, (11) :3-4.
  [5]尋慧, 張迎春, 楊明, 等。醫學實驗技術專業本科生開展細胞生物學開放性實驗的探索[J].基礎醫學教育, 2017, 19 (9) :680-683.
  [6]張天一, 苑文英。醫學生科研能力的培養[J].醫學研究與教育, 2009, 26 (5) :103-105.
  [7]崔明辰, 張靜, 康紅鈺, 等。基礎醫學實驗教學網絡平臺構建與實踐[J].實驗室研究與探索, 2010, 29 (2) :184-186.
    趙基源,周密,牟賢波,竺亞斌.醫學細胞生物學開放性實驗探索與實踐[J].基礎醫學教育,2018,20(07):545-547.
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