细胞生物学实验教学的创新探索.doc

细胞生物学实验教学的创新探索摘要:细胞生物学是高校生命科学学院本科生必修的专业基础课程,它是与现代科学研究联系最紧密,以及应用最广泛的生物学课程之一。而细胞生物实验教学既是培养学生观察能力和实验能力的重要环节,也是培养学生科学素质的有效途径。在细胞生物学实验教学中,坚持对教学内容、教学方法与手段进行改革,并采取有效的教学设计、教学策略、教学方法和组织策略,形成具有鲜明特色的理论与实验教学体系,促进了高校人才培养和精品课建设。关键词:实验教学设计;人才培养;改革与创新以学生为本,紧密结合实践,紧跟学科发展的前沿,教学内容与手段不断创新,是教学课程设计的重要方面。教学课程设计包括教学目标、教学内容、教学对象、教学策略、教学媒体、教学评价等。在实验教学活动中,如何把要求学生“学会如何学习技术”与要求教师“学会如何传授技术”统一起来,真正解决“如何教”与“如何学”的问题,即教师在实验教学课程中,如何分配实验技术实验课、实验教学顺序的安排、教学活动中的实验设计及教学实验中的组织形式等作一些介绍。1. 理论教学内容与实验教学内容相结合细胞生物学是一门实验性很强的学科。细胞生物学的概念、原理和规律需要通过实验推导和论证。实验教学是细胞生物学课程的主要组成部分之一,它促使学生理解和掌握细胞生物学理论知识、发展和提高技能,是其它教学形式不可替代的。同时,实验教学也不能脱离理论教学而进行。细胞生物学实验内容是对细胞生物学理论的验证和补充。例如细胞亚结构的观察实验与理论课细胞核、细胞内膜系统、细胞骨架理论内容紧密结合。又如在实验中采用配对的肿瘤细胞和正常细胞作为实验材料,学生通过自己的实验结果归纳和总结出正常细胞和肿瘤细胞在结构和生长代谢上的差异,为学生学习和掌握肿瘤细胞的基本特性提供了感性认识,加深了学生对理论内容的理解。2. 设计基础性实验、综合性实验和设计创新型实验与科研工作相结合在细胞生物学实验的教学设计上,遵循紧密围绕实验室科研课题指标的原则来进行,分为基础性实验、综合性实验、设计创新型实验三类。表1列出了我们开设的实验课安排。实验课的全部实验均与实际科研工作相联系。学生为了更好地进行与细胞生物学相关的科学研究工作或从事生物工程和基础医学研究工作的目的而来学习。他们的学习目的一般都很明确,就是将细胞生物学实验技术用于将来的课题研究。因此在教学实验中,教师在实验材料的使用上也与实际的科研工作相关。如:用细胞生长曲线的测定方法可以测定药物对细胞生长状况的影响。实验使用的细胞来自实际科研工作的实验材料,既可以是癌细胞,也可以是正常细胞。而癌细胞既有血液来源的悬浮培养的血癌细胞又有来源于脏器的贴壁细胞等。不同的实验小组,使用不同的细胞、相同的药物;相同的细胞不同的药物或者不同的药物浓度。所有学生的实验结果组合在一起,就会成为一个较完整的科学工作。3. 统一指导与激发学生的主动性相结合教学活动采取“课题实验小组”的组织形式进行。传统的实验教学是以教师为主的教师个体与学生个体或群体的单向交流关系,我们现在则通过建立以实验小组为主要形式的实验组织方式实现教师与学生、学生之间的互动。如在设计创新型实验中,即“药物对细胞增殖的影响”等实验,均采用课题实验小组”的形式。组内每个学生承担不同实验的角色,而模仿真正“课题工作”。在“药物对细胞增殖的影响”中4个学生组成一个小组,几个小组再组成一个大组。一个实验大组使用多种细胞材料和一种药物。不同小组使用不同细胞材料做同一种药物的实验或者同一种细胞材料的不同种药物浓度。每个实验小组中1人做对照实验,其余3人做1个药物的3个浓度实验等。学生以小组为单位,自由探索和讨论,然后开展组与组之间交流,可实现教师与学生多向交流与合作,这实际上也等于拓展了实验教学的时间和空间。在完成基础性实验、综合性实验的基础上, 本课程根据科学性、可行性、简约性和实用性原则设立设计创新型实验。设计创新型实验是学生具备一定基础知识和实验技能后,培养和检验学生综合应用知识和动手能力的一种教学方法。也是一种培养学生综合能力的有效途径。在设计创新型实验中,学生运用学过的知识和掌握的技术参与实验的设计、实施;对实验结果进行合理的资料采集、整理、分析和归纳;合理地引用文献取得正确的结论;培养了学生的科学素质、创新思维及分析和解决问题的能力。本课程结合现代科技的发展,选择一些实践性较强的实际课题,让学生参与从实验设计到实验实施,结果分析讨论及进一步的研究设想等过程。通过对学生的综合训练,培养了学生独立进行科研工作的能力。这些设计创新型实验也为学生开展探究式学习,培养创新能力提供了有效的舞台。通过在实验课程中体验科研的过程,既调动了学生的积极性,又改变学生单纯依赖实验讲义做实验的现象,使所学过的知识融会贯通。4. 多种教学手段相结合以信息技术为核心的现代教育技术,为提高教学质量提供了无限可能。在细胞生物实验教学的显微微观观察中,我们建立和使用了显微数码互动系统。此系统通过显微镜、计算机和网络的相互连接作用,教师与学生能同时在计算机屏幕或大屏幕上,观察和存贮全班32位学生所获得的生物图像信息,此系统还可与网络系统连接,实现图像和资讯的异地共享。在这一系统下,将传统的由教师个别的手把手地教学生用显微镜进行微观形态观察,改变为师生互动的、图像共享的、高效率的教学体系。将细胞分裂、细胞消化、细胞运动和细胞早期污染等平时难以捕捉和观察的动态过程在显微镜下通过长时间的实时的数码图像编辑成显微数码动态电影。全部实验材料来自细胞增殖及调控教育部重点实验室,由实验教师将这些材料的显微微观动态过程,捕捉下来,经过编辑,以展示实验教学的课堂上,给同学们一个直观、形象和生动的感觉。通过科学文献介绍,了解最新动态实验开始时,教师用投影介绍几篇包括英文文献在内的科学文献,重点选取其中“实验材料方法”和“实验结果”部分,让学生们理解所做的实验内容正在为实际的科学研究所使用,并了解方法学的动态、掌握最新的实验方法。使学生了解他们采用的实验材料、试剂和培养基与实际的科研过程的一致性有助于增加学生对科学实验的真实感和投入感。该平台将教学大纲、教学目标、教学进度安排、教学内容、课件、参考书及资料、思考题和教学条件等展示给学生,使学生在课余时间了解本课程,增加学习机会,并由此建立了一个与学生沟通的有效途径,拓展了学生学习的时间和空间。现代教育信息技术的使用,将文字、图片、视频等有机地结合,有目的、有计划的、直观地给学生展示,特别适用于生物学实验教学,使得教师的讲解不再是单一的知识灌输,而是有利于学生比较、分析、综合以及归纳演绎等思维活动的进行。教师的角色也从原来的知识传授者,向教育和教学的设计者、组织者管理者以及学生学习的帮助者和参与者的方向转变。实践证明, 现代教育信息技术十分有利于发挥学生的思维能力和应变能力,使学生能从不同侧面、不同层次,运用不同思考方法来观察问题、分析问题和解决问题,教学质量和教学效果得到提高5. 多种评价体系相结合终结性评价是通过多样化的实验评价方式来进行的 ,包括平时成绩和期末成绩。将平时成绩计入课程考试的总成绩。平时成绩包括:结合学科课题研究的实验及实验结果分析的小论文、仪器检测的实验结果、未知样品的筛选结果、摸索和尝试一种新技术的体会等。期末考试的一部分为实验技能的检测,由教师考查每个学生的基本技术操作;另一部分是利用细胞生物学实验技术进行相关科研工作的综述和开放性设计性药物实验结果的PowerPoint报告。这些成绩的评判需要灵活性和统一性相结合,学生在“平时考试”时,可以查阅任何资料和讨论,在一段时间内完成。开放性和设计性实验可以相互合作进行,但提交的“卷子”一定是每个学生自己独立完成的。内容要包括经过自己思考的实验的结果分析或学习体会。在末的考查中,由于许多实验材料和实验过程是学生自己准备和实施的,其实验结果必然有其特殊性。因此教师需采取灵活多样的评判方法,不搞“标准答案”。教师需要根据具体情况,做出合理判断。对于某些学生在实验中出现问题的,当学生能够对此提出分析,找出相对合理的解释,就给予一定的分数加以肯定。细胞生物学实验教学不仅仅是理 论教学的延伸,也不仅仅是验证课堂教学的理论知识,而是有其自身的特点和价值,它在培养学生创新思维能力上具有独特的作用 。细胞生物学实验教学,再也不仅仅是传统的单纯的对细胞的固定、染色和观察,而是融现代细胞工程技术、细胞培养技术、现代生物技术、显微数码互动系统、显微数码图像采集及分析技术和blackboard网络教学平台为一体的,以及实验技术要求很高的专门技术。所以我们要加强细胞生物学实验教学的研究,要研究生物实验教学对学生创新思维能力培养的作用,不但要体现实验的科学价值,而且还要体现出有效的和适宜的实验教学课程设计和教学方法在培养创新型人才上的价值。参考文献: 1 顾明远主编. 教育大词典M . 上海: 上海教育出版社,1985, 81 -