“細胞生物學”教學中培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才的思考與實踐＊

李軍林，崔繼紅，黃萱，趙宇瑋，郝亞琦，付愛根，陳富林

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“細胞生物學”教學中培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才的思考與實踐＊

李軍林，崔繼紅，黃萱，趙宇瑋，郝亞琦，付愛根，陳富林

（西北大學生命科學學院，陜西 西安 710069）

培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才是高等教育常抓不懈的目標和任務?！凹毎飳W”講授細胞是生命結構與功能基本單位，是一門理論性和實踐性強的專業(yè)基礎課程，學習難度較大。同時，又是一門非常適合培養(yǎng)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維和能力的一門課程。從“細胞生物學”理論課、實驗課和課堂拓展3個方面，歸納總結了教學團隊為培養(yǎng)學生創(chuàng)新思想和能力所做的嘗試，期望通過交流，促進“細胞生物學”課程教學，培養(yǎng)學生創(chuàng)新性思想和能力。

細胞生物學；創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才；教學目標；教學模式

在我國基礎科學發(fā)展規(guī)劃中，細胞生物學與神經生物學、分子生物學、生態(tài)學并列為生命科學領域的四大基礎學科。隨著新技術、新理論不斷涌現(xiàn)，生命科學眾多的學科正逐漸與細胞生物學交匯，使掌握這門課程理論和相關技能成為從事生命科學領域工作的重要前提，這些變化凸顯了細胞生物學研究及課程的重要性。細胞生物學是從顯微、亞顯微和分子水平揭示生命發(fā)生發(fā)展規(guī)律的一門課程，理論性和實踐性要求較高，這些課程特點使其成為培養(yǎng)學生創(chuàng)新思想和能力的主要課程之一。2010年，以培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才為教學目標，西北大學生命科學學院改變以往一門課程由1～3名教師承擔教學任務模式，組建由10余名從事植物學、動物學、人類醫(yī)學相關研究的中青年教師組成的教學團隊，現(xiàn)對該團隊在細胞生物學教學研究和教學活動中的嘗試總結如下，供同行商榷，以促進我國“細胞生物學”教學，培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才。

1 培養(yǎng)學生創(chuàng)新思想和能力是高等教育的重要目標和任務

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才培養(yǎng)目標提出由來已久，培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才一直是高等教育常抓不懈的目標和任務。1999年，我國提出全面推進素質教育，時任國務院副總理李嵐清指出“培養(yǎng)創(chuàng)新人才是新世紀人才發(fā)展戰(zhàn)略的需要”；2010年，教育部發(fā)布《教育部關于大力推進高等學校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和大學生自主創(chuàng)業(yè)工作的意見》，明確指出創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育是一種全新的教學理念和模式；2014年，李克強在達沃斯論壇開幕式上，提出“大眾創(chuàng)業(yè)”“草根創(chuàng)業(yè)”“萬眾創(chuàng)業(yè)”和“人人創(chuàng)新”的號召，反映了高等教育必須以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才培養(yǎng)作為教育目標的迫切性和必要性。

高等院校作為人才培養(yǎng)基地，必須將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理念徹底融入教學活動，才能使學生走出校門后，順利地走入社會，并很快適應社會。具體講，高等院校需要調整專業(yè)結構，優(yōu)化知識結構，培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思想和能力的人才。教師是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才培養(yǎng)任務重要的執(zhí)行者，需在教學活動中提高自身創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理念和能力，踐行人才培養(yǎng)目標。我們教學團隊成立時間不足十年，在此期間，主講老師積極鉆研教學法，申請并獲得多項教改項目，從教學模式、教學內容等方面構建立體化教學體系，努力提高教學效果。

2 在理論課程教學環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思想和能力

傳統(tǒng)的教學模式為，教師簡單地遵守教學管理規(guī)定，遵循和執(zhí)行教學大綱，實施教學計劃。常常會出現(xiàn)注重知識傳授和輕視能力培養(yǎng)、注重重難點深入和輕視理論框架體系構建的現(xiàn)象。在教學效果評價體系方面，幾乎只注重學生及格率和優(yōu)秀率，與人才培養(yǎng)教育目標相差甚遠。細胞生物學課程理論性和實踐性較強，教學內容與動植物形態(tài)學、生理學、生物化學和發(fā)育生物學等多學科緊密聯(lián)系；學科內容微觀、高度抽象，直觀性較差。傳統(tǒng)教學模式下，學生普遍反映細胞生物學這門課程知識點多、重難點多、概念和理論抽象、難以記憶和理解、各章節(jié)之間聯(lián)系不明顯、難以形成系統(tǒng)理論體系。

我們教學團隊組建后，采用傳統(tǒng)集體備課方式，確定教學目標，討論教學內容，優(yōu)化課程理論體系，理清各章節(jié)之間理論和邏輯關系，倡導多元化教學模式。為避免學生出現(xiàn)“只見樹木不見森林”的現(xiàn)象，發(fā)揮教師引導作用，幫助學生建立對細胞生物學課程理論的系統(tǒng)觀和整體觀。細胞生物學課程體系由內膜系統(tǒng)、骨架系統(tǒng)、蛋白質合成修飾和轉運系統(tǒng)、核酸復制和轉錄系統(tǒng)和細胞活動等5個方面組成，細胞內膜系統(tǒng)使細胞內部形成相對分割、高效執(zhí)行功能的區(qū)室化結構；核酸復制、轉錄、翻譯形成蛋白質；蛋白質合成修飾后運輸?shù)教囟ㄎ恢冒l(fā)揮功能；在組成的復雜精巧結構基礎上，細胞增殖、分化、運動、衰老和死亡。概括地來講，細胞生物學學科范疇是講解“細胞的結構、功能和細胞生命活動”[1]。

在各章節(jié)教學活動中，以問題為導向，引導和啟發(fā)學生發(fā)現(xiàn)問題、思考和解決問題。緒論是細胞生物學教學活動非常重要的部分，引導學生認識到學習細胞生物學這門課程的重要性，激發(fā)學生學習興趣、積極性和主動性為緒論部分教學的主要任務。啟發(fā)學生認識“細胞是生命結構與功能的基本單位”，鼓勵和組織學生成立學習小組，認領讀書報告會問題，在相應章節(jié)教學活動，用10 min時間演講，5 min討論，5 min教師點評。讀書報告會所講的問題是各個章節(jié)核心問題，或者是容易激發(fā)學生學習興趣的研究進展。比如，在細胞膜章節(jié)，設置“人工膜”問題，不僅讓學生深入了解了細胞膜的結構與功能，還能掌握人工膜研究新進展和應用，潛移默化地形成創(chuàng)新意識和思維；在跨膜運輸章節(jié)，設置“小腸上皮細胞對葡萄糖的吸收和轉運”，不僅能夠啟發(fā)學生全面了解物質跨膜運輸特點，還能將動物生理學中營養(yǎng)物質運輸?shù)募毎飳W機制理解得更透徹，有助于學生將生命科學領域的理論整合成系統(tǒng)理論。

積極主動學習既是最為有效的方式，也是每一個人必須具有的技能。讀書報告會是一個簡單、實用的積極主動學習方式。多年來，相對于教師“一言堂”和“滿堂灌”，學生對讀書報告會興趣濃厚，能夠很好地執(zhí)行這種學習方式。通過查閱文獻、討論、制作幻燈和演講，可培養(yǎng)學生閱讀能力、思考能力、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題能力、口頭表達能力以及團隊協(xié)作能力。相對于細胞生物學前半學期學習內容，細胞活動部分的讀書報告會問題更具有綜合性，逐漸引導和督促學生將學習的細胞生物學理論整合，將以前掌握的生命科學領域理論整合，形成新的認識。比如，在癌細胞教學章節(jié)，設置的“腫瘤細胞耐藥性的機制”問題，第一重境界是引導學生理解和掌握腫瘤發(fā)展和治療特點；第二重境界是將跨膜運輸理論活學活用，明白物質跨膜運輸重要功能和研究的重要性；第三重境界是通過查閱文獻，了解當前對腫瘤耐藥性的干預措施。這種綜合性較強的問題，屬于研究前沿，且具有實用性，能夠激發(fā)學生應對挑戰(zhàn)的欲望，使細胞生物學冷冰冰的理論變得鮮活，學生能主動思考生物醫(yī)學研究領域熱點問題，培養(yǎng)了學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。在細胞社會聯(lián)系章節(jié)，結合任課教師研究項目，設置的“非酒精性脂肪肝病變的細胞生物學機理”，學生不僅將細胞之間的聯(lián)系理解得比較透徹，還將細胞骨架部分的內容整合進來，已經具備初級研究人員的理論素養(yǎng)。隨后，在任課教師的指導下，學生利用假期時間，建立動物和細胞模型，分析非酒精性脂肪肝病變過程中細胞骨架、形態(tài)和社會聯(lián)系變化，探究相關改變的分子機理。這組學生的活動，成為我們培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才培養(yǎng)的典型范例，學生不僅整合了細胞生物學課程理論、問題，還掌握了建立動物和細胞模型方法、動物解剖、病理組織切片和檢測、RNA提取、mRNA及miRNA檢測、實時定量PCR檢測基因轉錄水平、統(tǒng)計分析等創(chuàng)新技能。這種創(chuàng)新技能學習、創(chuàng)新思想的培養(yǎng)，對于學生今后無論是從事科學研究工作還是創(chuàng)業(yè)都必將產生深遠影響。

3 在實驗課教學環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思想和能力

既往對實驗課程教學定位為課堂教學的輔助環(huán)節(jié)，通過實驗課教學，可對課堂教學內容認識深化和具體化，加深對基本理論的認知和理解。實驗課教學，通過組織學生動手操作、觀察現(xiàn)象、分析數(shù)據(jù)、總結結果，可以提高學生觀察、分析、綜合和解決問題的能力，使學生更好地將理論與實踐相結合，提高綜合素質，培養(yǎng)創(chuàng)新思想和能力。在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才培養(yǎng)目標下，實驗課教學的地位被顯著重視和提高，實驗教學已成為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)的重要方式，是將理論轉化為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思想和能力的必經途徑。

既往的實驗課教學內容陳舊，與細胞生物學研究進展、課堂教學脫節(jié)，沒能培養(yǎng)學生自主實驗能力和綜合科研素養(yǎng)[2]。在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才培養(yǎng)目標下，我們將實驗課教學內容設置為基礎性實驗、綜合性實驗和創(chuàng)新性實驗3個層次，以模塊化形式開展細胞生物學實驗教學?；A性實驗部分，采用細胞株培養(yǎng)、傳代、計數(shù)、死亡鑒定、凍存和復蘇等操作，完成這部分實驗后，培養(yǎng)了學生細胞生物學研究基本技能，為后期實驗教學奠定基礎，使學生可以在以后科研活動或創(chuàng)新活動中，解決問題更得心應手。綜合性實驗部分，嘗試設置在乳腺癌細胞株MCF-7中加紫杉醇誘導凋亡，DAPI染色觀察細胞核在凋亡過程中變化，細胞骨架免疫熒光染色操作觀察在凋亡過程中細胞骨架和形態(tài)變化，采用DNA ladder實驗觀察凋亡過程中細胞株DNA變化。通過這部分學習，使學生能理解細胞凋亡過程中的形態(tài)結構和生理變化，理解紫杉醇抗癌機制，培養(yǎng)探究藥物抗病、篩選藥物等創(chuàng)新技能。創(chuàng)新性實驗部分，屬于教學拓展部分，主要是與教學團隊教師結合，申請學校、省級、國家級創(chuàng)新項目，在科研探索過程中，學習科學研究思維和技能。這種分級、模塊化的實驗教學方法，能合理高效地利用課時，提高學生學習興趣和積極性，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識、團隊精神和創(chuàng)新技能，促進科研素質和綜合素質的協(xié)調發(fā)展，部分學生取得可喜的成績[3-6]。

4 拓展課程教學是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力不可或缺的途徑

進入21世紀以來，生命科學以前所未有的速度發(fā)展，新問題、新技術和新理論層出不窮，54個理論課教學課時遠不足以獲得滿意的教學效果。教師面臨有限課時與無限拓展課程內容的矛盾，學生有了解新進展的渴望，使我們不得不考慮采用開放式教學或者研究型教學模式，拓展課堂教學以培養(yǎng)學生創(chuàng)新思想和技能。這種局面，要求教師和學生都必須轉化理念，學習不再是幾十個課時的任務，已經拓展到整個大學教學過程，甚至成為一個人終身學習的任務。

理論課教學方面，讀書報告會、思考題、學年論文等形式成為有效拓展形式。讀書報告會內容，側重與基礎理論教學緊密結合，從廣度或者深度方面對教學內容進行拓展。思考題主要針對教學內容中難點部分，設置具有啟發(fā)性的題目，鼓勵和組織學生思考并完成相關學習，如評價細胞生物學在生命科學中所處的地位以及與其他學科關系，如何理解細胞是生命結構與功能的基本單位，葉綠體和線粒體能量轉化的結構基礎等；學年論文，主要針對當前研究熱點問題，設置題目，師生互動，在教師的指導下建立理論框架，學生查閱文獻、整理資料和信息，完成綜述或簡單地探究性課題。比如UV-B輻射導致植物次生代謝產物變化的研究進展、家獨行菜的組織培養(yǎng)方法等。在這部分教學活動中，我們切實感受到學以致用遠不如在用的時候學習帶給學習者的興趣、動力和收獲，換句話說，就是研究型教學模式、問題導向或者啟發(fā)式的教學模式達到的教學效果遠遠超過教師辛辛苦苦“滿堂灌”和“一言堂”效果。

實驗課教學方面，除教學計劃規(guī)定的課時以外，教學實習、畢業(yè)論文、科研技能訓練和社會實踐已經成為我國當前人才培養(yǎng)的綜合模式。國家和各個高等教育部門已經設置各種創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維和能力培養(yǎng)項目，比如，國家級、省級和校級的大學生創(chuàng)新項目，“挑戰(zhàn)杯”及創(chuàng)業(yè)設計類競賽等。教師引導和幫助學生參加各種創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練，以完成實驗課的拓展教學任務。我們鼓勵學生在學院內各實驗室流轉，學習并掌握相關研究技能，并選擇和完成自己感興趣或者符合自身發(fā)展需求的課題。再生醫(yī)學是生命科學研究領域重要話題，學生選擇參與任課教師蠑螈斷肢再生機制研究項目，分別構建了肌動蛋白絲切蛋白Cofilin1和nAG基因，研究其在蠑螈斷肢再生過程中的作用；葉綠體是地球上能量轉化最重要的細胞器之一，學生申請參與任課教師科研項目，研究了擬南芥親環(huán)蛋白CYP20-2的細胞定位、葉綠體類囊體腔蛋白24930的敲除及純合突變體的篩選等項目。這些拓展性學習，不僅深化了細胞生物學課程理論，還提高了學生綜合實驗技能及分析和解決問題的能力，啟迪了學生創(chuàng)新意識、培養(yǎng)科研思維和創(chuàng)新精神。

總之，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才培養(yǎng)是新時代高等教育的重要目標，是高等教育機構、教師和學生需要“三位一體”般緊密結合才能完成的任務。胞生物學是非常適合踐行人才培養(yǎng)目標的一門課程，我們教學團隊努力所做的嘗試已初見成效，我們仍需要向各個機構學習，不斷提高教師本身教學和科研素養(yǎng)，優(yōu)化教學內容和改進教學方法，提高我們教學質量，培養(yǎng)時代需求的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才。

［1］翟中和，王喜忠，丁明孝.細胞生物學［M］.第4版.北京：高等教育出版社，2011.

［2］黃萱，付愛根，趙宇瑋，等.細胞生物學實驗教學的改革及創(chuàng)新［J］.生物學雜志，2018，35（1）：121-124.

［3］Liu J，Niu Y，Zhang J，et al.Ca2+ channels and Ca2+ signals involved in abiotic stress responses in plant cells：recent advances.Plant Cell［J］Tissue and Organ Culture（PCTOC），2018（132）：413-424.

［4］趙楊陽，劉佳鈺，馬征，等.家獨行菜的組織培養(yǎng)與再生［J］.植物生理學報，2017，53（2）：234-240.

［5］劉佳鈺，王蓉，張弛，等.UV-B輻射與植物次生代謝產物變化的研究進展［J］.基因組學與應用生物學，2017，36（8）：3157-3166.

［6］黃萱，趙楊陽，姜雪，等.2015-11-03一種家獨行菜的組織培養(yǎng)方法：中國，ZL 2015 1 0735440.6［P］.2017-10-20.

2095－6835（2019）05－0012－03

G434

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.05.012

李軍林（1972—），男，陜西寶雞人，西北大學生命科學學院副教授，主要從事本科生細胞生物學理論課的教學與研究工作。

陳富林（1970—），男，西北大學生命科學學院院長、教授。

“立體化教學體系在本科‘細胞生物學’教學中的實踐”（西北大學“本科教育質量提升計劃”項目，編號：JX17089）和西北大學“細胞生物學”精品課程建設項目（編號：JX14066）課題資助

〔編輯：嚴麗琴〕