時間:2023-09-06 16:52:24
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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:臨床醫學專業學生;生物化學與分子生物學實驗課;轉化醫學
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)30-0064-02
隨著醫學的發展,基礎醫學與臨床醫學之間的關注焦點與研究方法差距越來越大,溝通和交流卻逐漸減少,最終產生了二者之間的鴻溝,被稱之為“基礎醫學與臨床醫學之間的死亡谷”[1]。轉化醫學(translational medicine)又稱為轉化研究(translational research)。1992年,Choi[2]在《Science》上發表的論文中首次提出了“bench to bedside”的概念;1996年,Geraghty[3]在《Lancet》上發表文章首次應用“translational medicine”一詞;2003年,Zerhouni[4]在《Science》上發表的文章“Medicine. The NIH Roadmap”中提出了轉化醫學的概念,其核心內容是將醫學生物學基礎研究成果迅速、有效地轉化為可在臨床實際中應用的理論、技術、方法和藥物,在實驗室與病房(bench to bedside)之間架起相互溝通的橋梁。不論是基礎醫學還是臨床醫學課程,實驗教學都是臨床醫學專業學生教學中的重要環節,只有通過實際的操作和操作中獲得的對理論知識的二次習得,才能使臨床醫學專業學生對復雜抽象的理論知識理解得更加透徹,在實驗課中學生的基礎醫學技能操作也得到很好的鍛煉。生物化學與分子生物學是臨床醫學專業學生所學習的一門重要的基礎醫學課程,它連接著基礎醫學和臨床醫學。在生物化學與分子生物學實驗教學中創新性地結合轉化醫學理念和內容,使學生在掌握生物化學與分子生物學基礎知識,培養科學思維能力的同時,兼具有轉化醫學理念和思維模式的復合型人才的培養,這是生物化學與分子生物學實驗教學的一項創新,并影響了實驗課內容、方式和教學方法的選擇。
一、生物化學與分子生物學的學科特點
生物化學與分子生物學是生命科學的基礎,是在分子水平探討生命的本質,主要包括研究生物體的分子結構與功能、物質代謝與調節,以基因信息傳遞為中心的現代分子生物學知識。生物化學與分子生物學的主要內容決定了其知識點紛繁復雜,使得學生學習起來枯燥吃力,因此在理論或實驗教學過程中,應建立“病例引導型教學”[5](Case Based Study,CBS),從具體臨床疾病現象做引入使學生先有具體模像,然后對疾病相關的生化和分子生物學機理進行分析和講解,這樣“由表及里”地引導教學過程能讓學生有層次地學習和理解生化與分子生物學知識,課堂中營造出的“病例-機理”氛圍也能使醫學生感受到生物化學與分子生物學在臨床中的重要性。生物化學與分子生物學又是生命科學領域的前沿學科,新理論、技術層出不窮,具有很強的更新及前瞻性。與日新月異的發展前沿不同,教學所采用的教科書的更新和修訂速度較慢,因此不論在理論或實驗教學中,教師都應主動在教學過程中添加前沿新發現和技術,這樣不僅能引起學生學習的積極性,更能拓寬學生的知識面和對基礎知識的理解和掌握。生物化學與分子生物學已滲透到基礎醫學和臨床醫學的各個領域,對于醫學生來說學好生物化學與分子生物學十分必要,可為后續基礎與專業課程的學習奠定基礎。
二、生物化學與分子生物學與轉化醫學的聯系
醫學生物化學與分子生物學是基礎醫學與臨床醫學的橋梁。作為基因組學與蛋白質組學時展產物的轉化醫學,其研究內容的中心環節之一是生物標志物的研究,涉及到分子標志物的鑒定和作用;基于分子分型的個體化用藥治療,疾病治療反應和預后的評估與預測[6]。轉化醫學的主要任務是架起基礎科研工作者跟臨床醫師的橋梁。它的出現使得基礎科學重視臨床醫學中遇到的現象和問題,并根據現象追根溯源尋找機理原因,并能將研究出的機理成果運用到臨床問題中,解決臨床醫學現實中遇到的困難。并在“現象-機理-運用”這一過程中形成及時反饋,使臨床研究者修改觀察指標或側重點,同時也相應地使基礎研究者修改研究方向,為臨床服務,最終使患者受益。其兩者都是橋梁學科,與多學科密切聯系,特別是與臨床知識密切相關。這就要求醫學生物化學與分子生物學工作者教學與研究必須以轉化醫學的理念為指導,從而適應轉化型醫學人才培養的要求。
三、生物化學與分子生物學實驗課與轉化醫學理念的創新結合
1.引入病例引導型實驗內容。在實驗教學中,建立“病例引導型教學”(CBS)內容。用具體臨床疾病做實驗背景,并闡述疾病相關的生化和分子生物學原理,然后對驗證此原理所采用的實驗技術進行講解和操作示范,學生即可開始實驗操作并完成報告和教師布置的相應思考題。例如,我們使用醫院生化化驗單的幻燈片來引入血糖這一生化指標,講述血糖的生化和臨床診斷意義,并以糖尿病為病例講解血糖超標后對身體的影響,在進行背景鋪墊后開始講解葡萄糖氧化酶測定血糖的原理及方法,最后讓學生對事先準備好的不同血糖濃度的血漿樣本進行檢測,獲得結果后進行分析:所測樣本血糖是否在正常;如果不在正常值范圍內,是偏低還是偏高,分別可能的原因是什么。經過這次實驗,學生不僅學習了檢測血糖原理的實驗技術,并對血糖的生化知識和臨床運用有了很好的結合學習。
2.引入個性化用藥治療的系統實驗內容。轉化醫學將分子標志物、分子分型的個體化用藥治療及疾病治療與預后的評估與預測作為最主要的研究內容。在實驗中充分融入轉化醫學科研成果,開展一系列以科研成果如個體化用藥治療為主的內容新穎、應用性強的專業前沿研究性實驗,能夠極大地調動和培養學生的專業學習興趣,使學生對目前科學研究領域的熱點與關鍵問題有初步的了解,較好地實現科研與教學的相互轉換,相互促進。我們在實驗課中創新設置了“限制性片段長度多態性檢測人乙醛脫氫酶2(ALDH2)基因多態性”實驗。首先為學生講解整個實驗背景:硝酸甘油作為治療心絞痛的基本藥物之一廣泛用于臨床。研究發現硝酸甘油的舒血管作用通過釋放一氧化氮(NO)所介導[7]。乙醛脫氫酶2(ALDH2)具有硝酸酯酶活性,對硝酸甘油轉化產生NO起了關鍵作用[8],而ALDH2基因中Glu504Lys位點的多態性會影響ALDH2硝酸酯酶活性,用藥指導建議,ALDH2 504Lys等位基因攜帶患者慎用硝酸甘油[9],所以這一基因多態性位點具有指導臨床硝酸甘油的合理用藥的重要意義。然后為學生講解人脫氧核糖核酸(DNA)的提取、聚合酶鏈式反應(PCR)、限制性內切酶酶切反應和瓊脂糖凝膠電泳檢測這些關鍵技術的原理和方法。使得學生對實驗背景、目的和所采用技術的原理及操作都能有統一清晰的認識。具體實驗流程為指導學生從自己的口腔黏膜細胞中提取自己的DNA,經過PCR特異性地擴增ALDH2基因中含Glu504Lys片段,再經過酶切反應和電泳檢測即可獲得自己的Glu504Lys位點基因型。通過這一系列綜合開放性的實驗,以學生自身遺傳多態性為背景,將臨床個性化用藥檢測與經典的分子生物學實驗結合,不僅極大地激發了學生對實驗的關注和投入,訓練了實驗操作能力,還加強了他們轉化醫學思維的培養,
3.實驗教材的采編。實驗教材是實驗課程的重點。本教研室認真研究國內外優秀教材,借鑒其經驗,同時結合本學院學生的臨床需求,精心編寫自己的教材,建設與生物化學與分子生物學基礎課程配套的實驗系列教材。同時也精心挑選合適的轉化醫學內容穿插入實驗教學過程中。
隨著日新月異的生化和分子生物學進展,我們也對前沿進展和發現保持持續關注,將更新的內容及時修改、添加到實驗教材中。
以上僅是我們作為生物化學與分子生物學教師在轉化醫學大背景下,在教學改革方面的一些探索的心得及體會,隨著轉化醫學的發展,其內容必將會更新和擴大,作為基礎醫學教師要敏銳地跟上發展腳步,積極尋找轉化醫學與生化、分子生物學的結合點,才能為國家培養出基礎扎實、科研思維清晰的有用醫學之才。
參考文獻:
[1]趙玉沛.轉化醫學本土路線圖[J].中國醫院院長,2011,(11):92.
[2]Choi DW. Bench to bedside:the glutamate connection[J].Science,1992,258(5080):241-243
[3]Geraghty J. Adenomatous polyposis coli and translational medicine[J].Lancet,1996,348(9025):422.
[4]Zerhouni E. Medicine. The NIH Roadmap[J].Science,2003,302(5642):63-72.
[5]賈舒婷,張繼虹.針對臨床醫學專業的病例引導型生物化學教學方法實踐體會[J].教育教學論壇,2014,(1):67,8.
[6]閆華.醫學科教新任務――促進轉化醫學[J].中華醫學科研管理雜志,2010,(23):225-228.
[7] Marsh N,Marsh A.A short history of nitroglycerin and nitric oxide in pharmacology and physiology[J].Clin Exp Pharmacol Physiol,2000,(27):313-319.
進入21世紀后,分子生物學的發展迅猛,新技術新手段層出不窮并已滲透到各個學科;分子生物學理論與技術已經成為人們認識生命本質和改造生物特性的有力武器。
然而,我們在指導大學生科技創新活動中發現:大多數學生(即使考試成績很好的學生)很難能應用所學的分子生物學理論與技術設計出科學研究的實驗方案;我們調查也發現:很多碩士研究生在利用分子生物學理論與技術設計科學研究實驗方案時仍困難重重,這說明我們傳統的“老師講、學生聽、再考試”按部就班的生物化學與分子生物學教學模式已經很難實現“培養高素質創新性人才”的目標。那么,如何在教學中引導學生進行科技創新?
隨著近年來分子生物學的飛速發展,給生物化學與分子生物學教學帶來一些問題,主要體現為:教學學時的不足與教學內容的擴增;學生理論知識的學習與科學研究實驗環節的嚴重脫離,這是造成分子生物學知識在應用中“困難重重”的主要原因。
研究型教學也稱主題研究,是在美國布魯納的“發現式學習模式”和瑞士皮杰的“認知發展學說”基礎上構建的教學模式[1],是在老師指導下有目的地相對獨立地對教學內容相關的實際問題進行探索研究,從而提高學生運用知識解決實際問題的能力,從而培養出具有獨立思考研究能力的創新型及應用型人才。
“開展大學生創新教育、培養高素質創新性人才”是高等教育改革與持續發展的一個重要主題。為堅持“教學以學生為本”的原則,以培養“實踐能力強、綜合素質高”的創新型醫學人才為中心,我們以“腫瘤微環境與免疫治療湖北省重點實驗室”為平臺,以教師承擔的科研項目為引導,在生物化學與分子生物學理論及實驗教學中探索并實踐“研究型教學”模式。
1.優化和整合理論教學內容,夯實學生創新基礎。生物化學與分子生物學發展快速,新技術、新方法、新成果不斷涌現。我們根據教學大綱要求,優化、整合教學內容:刪除淘汰的內容,合并重復的內容,增加新出現的內容。在課堂講授中,將國內外一些最新分子生物學研究成果、發展動態及科學前沿知識充實到教學內容中;介紹分子生物學新技術在疾病診斷、治療、預防中的最新進展,使學生明白生物化學與分子生物學在醫學中的重要性。
2.利用多種現代化教學方法和手段,激發學生科技創新興趣。生物化學與分子生物學課堂內容豐富、信息量大,而教學課時少。因此,我們在理論教學中將教學內容分為講授和自學兩部分:在講授中,利用多媒體等多種現代化教學手段,將難點和抽象的內容以動畫的形式反應出來,使教學內容直觀化,增加學生對知識的掌握;在自學中,充分利用網絡教學平臺實現師生之間、生生之間的交流互動;同時將教師承擔的科研課題設置成科研專題,讓學生帶著科研專題的問題開展學習。
3.加強實踐教學,培養學生科技創新能力。我們在重視理論知識教學的基礎上,加強實踐教學與理論教學相結合。我們重新組合實驗內容,實行“三型實驗原則”(即將實驗分為驗證型實驗、綜合型實驗、研究型實驗):減少基礎性驗證型實驗、增加設計性綜合型實驗、開展創新性研究型實驗。
在課堂內的基礎性實驗部分:減少傳統的驗證性及臨床生化指標測定的實驗項目及學時數,使實驗項目主要集中于基本操作、比色技術、離心技術、層析技術及電泳技術等方面的實驗;對基本的規范化實驗操作方法及常規實驗技術(如比色、離心、層析、電泳等技術)操作流程錄像后上傳到課程網站中以便學生對照學習。
在課堂內的設計性綜合型實驗部分:我們組織學生針對教學中遇到的問題設計研究方案。例如,在肝臟生物化學中提到:白蛋白主要是由肝臟合成,而白蛋白又是臨床醫療和科研中常用制劑,如何提取出有活性的白蛋白?如何利用生物技術大量生產白蛋白?通過討論,使學生了解解決這一問題所依據的蛋白質理化性質和分離純化、基因表達、基因重組、PCR等理論知識。通過設計白蛋白分離純化與鑒定實驗,在對蛋白質理化性質加深理解的同時,使學生掌握合理運用鹽析沉淀、離子交換層析等技術操作流程;在此基礎上,啟發學生運用基因重組、RT-PCR等分子生物學技術設計重組表達白蛋白的實驗方案。指導教師對學生設計的研究方案可行性和合理性進行點評及修改,學生在老師指導下,在課堂內開展上述設計性綜合型實驗。
4.在課堂外的創新性研究型實驗部分:學生組成多個研究小組(3~5人/組)對教師承擔的科研課題(已設置成多個科研專題)查閱文獻和資料后進行創新性科研專題申請書的撰寫;指導老師根據申請書質量及個人興趣愛好挑選部分研究小組開展科研專題的實驗研究;在此過程中,學生利用課余時間在老師指導下開展創新性實驗研究,從而進一步培養科技創新能力。
5.研究型教學模式在生物化學與分子生物學教學中的效果:通過研究型教學模式在三峽大學醫學院臨床醫學專業的生物化學與分子生物學教學中的探索與實踐,我們發現學生的考試成績顯著高于未經過研究型教學模式的班級;學生的動手操作能力也顯著高于未經過研究型教學模式訓練的學生。通過研究型教學模式,學生的科研素質和創新能力得到提高,激發了學生對生物化學與分子生物學的學習興趣,極大調動了學生的學習積極性。通過學生課外完成的科研專題研究,學生以第一作者在CSCD核心期刊發表研究論文7篇;指導老師在指導大學生科研專題的同時,圓滿完成了自己所承擔的科研課題的研究;同時老師通過完成科研課題,促進自己的教學水平。
總之,通過上述一系列的探索與實踐,能充分調動學生學習積極性,開闊視野,增加學生對生物化學與分子生物學及科技創新活動的興趣;更重要的是能提高學生的實踐動手能力,培養學生的科技創新能力;同時,老師通過完成科研課題,帶動人才培養;能使教師把教學與科研有機結合起來,以科研促進教學;使教師不斷更新教學內容,不斷改善教學框架,形成囊括最新知識框架的教學體系,從而使《生物化學與分子生物學》教學質量得以進一步提高;即充分證明研究型教學模式在生物化學與分子生物學教學實踐中是有效和可行的。
開展案例教學最為關鍵的是案例的選擇。將健康體檢作為教學案例,其優勢在于:其一,常見。健康體檢與日常生活密切相關,隨著生活水平的提高,更是越來越普及,因此將健康體檢作為教學案例,能降低生物化學的神秘感,拉近其與學生的距離。其二,涵蓋面廣。健康體檢項目涵蓋生物化學中生物大分子結構與功能、三大物質代謝、肝膽生化等重要內容,還可以通過探究體檢新項目和新方法的研究進展,進而了解一些分子生物學和免疫學技術基礎。其三,精要。現代生物化學對臨床檢驗醫學現狀與未來發展所起的作用不可估量,可以說臨床檢驗醫學(尤其是生物化學檢驗方面)是生物化學理論得以具體應用的學科之一。健康體檢是臨床檢驗醫學的一部分,將一份簡單的健康體檢報告作為案例導入,并將生物化學相應知識點融入其中,在教師的指引下由學生自己運用所學的知識,在案例情境中發現、分析和解決問題,從而輕松掌握生物化學知識。因此,以健康體檢為案例開展生物化學教學,不僅可以將復雜的知識點簡單化、形象化,便于理解,還可以將繁雜的基礎知識串聯起來,便于記憶。
二、體檢案例應用示例
1在靜態生物化學中應用
同一個知識點可能有一個到數個體檢指標與之聯系,而同一項目的不同方面也可對應不同的知識點,這就要求教學工作者在使用案例時有所選擇,在教學中做到有的放矢。就靜態生物化學(即生物大分子結構與功能)章節而言,重點需要關注的是“檢測方法與原理”。應該指出的是:現階段很多臨床檢驗已被自動化、一體化分析儀器所替代,如血常規和尿常規分別用血細胞分析計數儀和尿液分析檢測儀檢測分析。儀器檢測分析具有快速、精準的優勢,但就具體的生物化學教學而言,不應局限于對現有手段的簡單陳述,而應關注其檢測方法和原理,也可拓展到對多種替代方法的探究。體檢項目中很多都涉及蛋白質、酶、核酸等的檢測。在實踐中總結出兩條篩選案例的原則:其一,簡要,即檢測方法簡單典型,若能配合開展學生實驗就更佳。靜態生物化學是生物化學學習的開端,唯有遵循簡要原則,才能減輕學生的畏難情緒,調動學生的積極性,為后續學習打下基礎。如:蛋白質化學是生物化學中的開篇章節,同時也是極為重要的章節,其中蛋白質理化性質是本章的重點和難點之一。尿蛋白定性實驗在《全國臨床檢驗操作規程(第三版)》中有3種實驗方法:加熱乙酸法、磺基水楊酸法、試帶法。這些方法涉及蛋白質酸堿性、兩性解離和等電點等內容??赏ㄟ^問題設置來引導學生自行分析實驗原理,主動掌握相關理論知識。除此之外,還可通過分析“何種情況會致假陰性或假陽性?“”操作時應注意些什么?”等問題,進一步使學生加深印象。尿蛋白定性實驗簡單易行,可配合開展實驗教學。另外,血清蛋白可用雙縮脲法和電泳法兩種方法測定,也可同時引入該檢測項目進行講解。其二,所含知識點豐富、可重復使用。如酶學章節是動態生物化學和靜態生物化學之間的橋梁,酶促反應的基本原理、反應速度的影響因素以及酶活性測定方法都是本章重點和難點,而大量的臨床檢驗是依托酶促反應來測定的,如何從眾多案例中選擇出典型案例?就酶學部分而言,我們選擇的是ALT的測定。ALT測定方法簡單,有比色法和連續監測法兩種,通過對其測定方法和原理的探究,可掌握酶學章節的重點和難點。同時,ALT指標的臨床意義涉及肝膽生化、氨基酸代謝,甚至維生素(ALT輔酶是維生素B6,若ALT偏低可能是磷酸吡哆醛缺乏癥)章節內容,因此ALT案例可串聯多個知識點,方便學生記憶,且該項目可配合實驗教學。
2在動態生物化學中應用
動態生物化學即物質代謝,是生物化學中的重點和難點。在教學實踐中我們發現,激發學生的學習興趣、使學生構建整體的知識框架是學好本部分的兩個必要前提。體檢案例在此部分應用較廣,與靜態生物化學聯系時,往往對應單個或數個知識點,而到了代謝部分,體檢案例可作為主線,整個部分教學可圍繞這個主線展開。應用案例教學時,一般分為導入案例、問題驅動、學習應用、拓展延伸4個環節。例如在代謝開篇之前,先讓學生看數份血糖血脂偏高的體檢報告單;接著由心腦血管疾病患者的數量、該類疾病死亡率等數據導出“什么是三高?”這一問題;然后從“三高指標是什么、什么是血糖、什么是血脂”開始,引導學生思考為什么血糖和血脂要穩定在一定的范圍內。由此引出糖代謝是調節血糖平衡、脂代謝是調節血脂平衡的概念,隨后循序漸進地進行代謝各章節的學習。以脂類代謝教學為例,讓學生閱讀血脂偏高報告單中的健康建議項目,并讓其帶著“為什么提出這些健康建議?”的問題來學習。在講具體代謝途徑時,結合預防高脂血癥的措施以及調血脂藥物的作用機制來討論;講血漿脂蛋白代謝時,結合血脂相關的4項指標來分析;講脂類代謝紊亂部分時,從高脂血癥的預防、疾病分型及特征、癥狀、治療措施等方面加以總結,這樣學生就能梳理出整個脂類代謝的要點。
3在分子生物學中應用
體檢案例不可能涵蓋生物化學所有的知識要點,但稍加拓展引申,就可擴大應用范圍,收到良好的教學效果。例如,生物化學中的分子生物學部分主要圍繞中心法則來講遺傳信息的流轉以及基因工程、蛋白質工程相關的一些基本技術。然而體檢項目中并沒有涉及此部分內容,但如果我們對某些體檢項目加以拓展,就可建立起它們之間的聯系。如:我們從血常規入手,如果白細胞數偏高,很可能預示細菌感染,那么現代臨床檢驗中就細菌鑒定可引入多種分子生物學檢驗技術:核酸探針技術、聚合酶鏈反應、指紋分析等,從而彌補了此部分內容缺失的不足。又如,健康體檢備選項目中有癌癥標志物的檢查,癌癥的早期診斷是現今的研究熱點,新項目指標、新檢測方法不斷涌現,可引導學生查閱資料,展開討論,學習相關分子生物學的基礎知識。
三、總結
1.加強學生操作能力的培養,學以致用
現代醫學培養目標主要是培養具有一定理論水平和較高操作能力的應用型人才[1],在實驗教學中主要是培養學生的操作能力,操作能力的培養對醫學生而言非常重要[2]。實驗中可以根據理論課上學的一些物質的理化性質或現象(如蛋白質的兩點性,核酸的變性和復性等)學生在教師的指導下自己設計實驗方案,實驗中每4人一組制定實驗目的和條件選擇實驗器材,制定操作程序等,教師可以隨時糾正學生操作出現的錯誤,規范實驗操作,學生必須運用自己掌握的知識進行分析、探討。學生從一些看似簡單的操作中學到了實驗的基本技能,加深了對理論課的理解,提高了學習興趣。同時也增加了學生與老師相互交流的機會。
2.協助生物化學與分子生物學教學,提高學生學習本課程的興趣
在平時學習過程中同學們對生物化學與分子生物學課比較難理解,認為生物化學與分子生物學理論大于實際,對于臨床來說作用不大。實驗課上大多都是驗證性試驗[3],大多數同學只知其然不知其所以然,因此對生物化學與分子生物學的學習興趣不高。實驗室開放之后,感興趣并且希望進一步擴展知識和技能視野的同學可以來參加實驗,通過與老師討論或者由老師指導設計實驗,他們對理論知識有了更深一步的了解并且可以應用到實際中來覺得非常有收獲。有的同學說道:“自己設計實驗時有一種責任感,需要考慮實驗用到什么原理,如何設計才能得到自己想要的結果,只有真正懂了課堂中所學的生物化學方面的知識才能做到”,“今天我做了細胞核提取核酸實驗,親自提取了DNA,真正看到了遺傳物質,對核酸的理化性質也有了直觀的認識”。因此開放實驗使學生由“被動學習”變為“主動學習”,激發了同學們學習的興趣,對協助本科教學起到了很大的作用。
3.學習實驗設計的方法,培養科學思維的形成
科學人才的培養重在科學思維的培養,要學會如何思考問題和解決問題[4]。在開放實驗過程中,指導教師把實驗設計的方法貫穿到實驗過程中,突出完整的實驗設計流程,使同學們不再是只看著書本的操作步驟機械的進行操作,而是初步掌握實驗設計的基本原則,從而為將來畢業論文設計以及大學生科研創新項目的申報打好基礎。比如在設計實驗時實驗設計的原則是什么,以及設立陰性對照組和陽性對照組有什么意義。在實驗的過程中,同學們提出了許多疑問,包括設計實驗中的問題和實際操作中的很多問題。在與指導教師的交流中,即把實驗設計的概念深深印入了腦海之中,同時也掌握了很多實驗技能,加深了對理論知識的認識。
4.與臨床實踐相結合,提高學生綜合分析能力
生物化學與分子生物學是醫學的一門重要基礎學科,它涉獵到生理學,病理學,微生物和免疫學,遺傳學等多個學科[5],對于學習、理解和掌握其他醫學課程都有十分重要的作用,在整個醫學學科中具有很強的帶動和輻射作用。通過加強和充實生物化學與分子生物學實驗,學生在生物化學與分子生物學實驗技術方面得到了極大的提高[6]。學生進入實驗室接觸各種實驗測量儀器的機會增加,使在實驗課沒有動手操作的同學能夠大顯身手,既熟悉了實驗內容,又基本掌握了儀器設備的使用。
結 語
迎接未來的科技挑戰,最重要的是要堅持創新,勇于創新。尤其是生物化學與分子生物學學科的發展突飛猛進。所以生物化學與分子生物學實驗開放實驗室的建設需要堅持與時俱進的工作理念[7]。在實驗室的開放程度與實驗需要投人更多資源,實驗室今后要積極完善實驗儀器配備,向更多的本科生開放。增加開放項目以最大限度地滿足學生的需要。通過運用開放實驗室,讓學生自己設計實驗,并且獨立完成,把實驗設計和實驗考核結合起來,實驗完成后撰寫實驗報告或實驗論文,使學生在掌握現論的同時領悟到一切正確的理論均來自實踐。培養了學生科學思維能力和創新精神,使學生在以后的學習和工作中終身受益。
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筆者長期從事分子生物學課程的理論和實驗技術的教學工作。在教學過程中,結合該課程微觀概念繁多、抽象性強等特點,從教材的選用、內容、以及教學方法等幾個方面進行了探索研究,并取得了一些成效。以下對教學改革的幾點措施以及體會和認識進行具體的描述。
一、精心選擇有關教材和參考書
教材是學生“學”和教師“教”的過程中的基本資料,市面上關于分子生物學的教材十分多。由于分子生物學所包涵的知識面十分廣,在編寫教材時有不同的側重點,因此選用一本合適的教材十分重要。通常要求教材既能涵蓋分子生物學基本概念與基礎知識,同時又能反映學科的發展動態,體現學校的辦學特色。分子生物學是我校較早實行雙語教學的課程之一,根據學生的實際水平選擇了科學出版社影印出版的英國經典分子生物學教材《Molecular Biology》(Turner)。本教材按主題,采用言簡意賅的語言和簡明清晰的圖表,系統概括了分子生物學的核心內容、主要技術及前沿動態。而且,此教材有中文譯本,可以幫助學生快速準確獲得信息,十分適合作為雙語課程的教材。
二、優化教學內容
由于目前大多數生物學課程,如遺傳學、生物化學、細胞生物學等都進入了微觀分子時代,因此均增加了蛋白質、核酸、基因表達調控等基礎知識的講解。這使得學生對開設在高年級的分子生物學有一些似曾相識的感覺。這雖然有助于學生對分子生物學的理解,但是也會使學生感覺好多內容是對前面的復習,出現厭學情緒。針對這種情況,我們邀請遺傳學、生物化學、細胞生物學等可能涉及分子生物學內容課程的主要負責人,認真討論,優化了各自的教學大綱,在保證課程內容完整性的前提下,盡量壓縮分子生物學的相關內容。對于教學過程中,生物化學、遺傳學和遺傳學中必須出現的分子生物學內容,如蛋白質核酸的結構與組成,采用分組討論的方式進行自學,調動學生的學習積極性,因勢利導,使學生對所學知識能夠更加理解,對所學知識的記憶和理解能夠進一步加深,為以后對相關知識點的學習打下良好基礎。與此同時,這既節約了教學時間,又不會再出現與遺傳學和生物化學有相同內容的重復教學問題。這樣,一方面對分子生物學的教學重點進行了明確,另一方面又突出了分子生物學的教學特點,即以遺傳學和分子生物學為基礎,保證了教學課程的系統性和完整性。
三、合理使用多媒體課件
分子生物學理論課教學內容多,而且抽象,因此學生很難熟練掌握和理解。另外,分子生物學又有著很強的技術性。其原理十分復雜、難度高,很難進行試驗操作且成本很高,這樣可以利用教學課件中的相關圖像及動畫來進行演示,提高學生的學習興趣。教師還可根據學生的個性特點以及接受能力來選擇合適的多媒體課件配合內容的講解,文、聲、圖、像并茂的新聞課件能夠從多個角度分層次地展現教學內容,使學生更加容易理解相關知識,從而提高教學質量。美觀清晰的多媒體界面,逼真的動畫模擬更加方便教師在教學過程中的使用。通過多媒體向學生提供信息,是對學生進行多種感官的綜合刺激,在獲取信息的過程中,學生通過聽覺、視覺等多方面的并用,更加容易使學生在學習中進行想象和創新,提高學生的學習積極性和創新能力。
但是,在教學過程中使用多媒體時,應注意它只是一種教學手段,是為教師的教和學生的學服務的。教師不能一味地讓學生時刻跟著多媒體,只是做一個多媒體的操作員。所以,在多媒體教學過程中,教師要把多媒體當一種教學輔助手段,同時要注意給學生思考和討論的機會和時間,培養學生的創新思維,重視學生的主體地位。
四、剖析經典實驗
分子生物學是所有生物學學科相關課程中,最注重實驗研究的課程之一。目前,現代分子生物學的理論發展的過程,實際上是前人大量實驗發現的科學闡述集合,比如轉座子的發現、RNA干擾現象及其機制的發現等。這些設計巧妙的實驗,有著嚴謹的論述,其中的一些研究方法如今仍然在分子生物學的研究中廣泛應用,如RNA干擾。這些經典實驗過程本身就是一個科學故事,在很大程度上提高學生對相關領域的興趣,其實驗設計可以啟發學生尋找解決問題的方法,也可以幫助學生在專業課程的學習中了解研究方法,從而加深對相關理論知識的理解和掌握。
同時,分子生物學本身仍在不斷地完善當中。相關的知識內容、發現和研究方式方法日新月異。如對非編碼RNA的研究已經成為目前對分子生物學進行研究的特點。將用故事的相識對非編碼RNA的研究歷史進行講述,進而采用啟發的方式對學生進行引導,討論在研究中對這一作用的應用。這樣的起發過程,可以增加學生對現代生物學研究中理論與技術相互促進發展的理解,激勵他們對已學知識的充分思考,建立基礎研究與社會應用之間的聯系,提高學生的創新能力和學習積極性。
五、利用科研實例剖析重點難點問題
分子生物學雖然理論很高深,但是它卻被廣泛應用于各種領域。特別值得一提的,如今各高校的教師有著較高的學歷和豐富的科研經歷,能夠在教學過程中融入實際的科研案例。在教學中對書本知識進行傳授的同時,為學生講解講授一些在實際工作中應用理論知識的實例,對學生知識的靈活運用能力的提高有很大幫助,可以為他們今后的工作和實踐奠定基礎。從課堂教學效果來說,有助于激發學生的學習積極性,并增強他們對重點知識的掌握理解。除此之外,也有助于提高學生對所學知識的應用能力,為以后的工作和實踐奠定基礎。
如可能
關鍵詞:高職醫學檢驗 生物化學 實驗教學
高職醫學檢驗技術專業是培養高素質應用型醫學檢驗人才的專業。生物化學是醫學檢驗專業的主干基礎課程,實驗教學是生物化學教學重要組成部分,掌握生物化學實驗技術和方法是醫學檢驗專業學生所必須具備的基本技能。但長期以來生物化學實踐教學沒有發揮其應有的作用,未體現出醫學檢驗技術專業的特色。為了適應高職醫學檢驗技術專業任職崗位的需求,我們要積極改進醫學檢驗技術專業的生物化學實驗教學,推進其革新,讓生物化學實驗教學在高職醫學檢驗專業中發揮出其作用。
1改革實驗教學內容
1.1整合生物化學傳統實驗根據醫學檢驗技術專業的特點及培養目標,我們對傳統的生物化學實驗進行整合序化,刪除與醫學檢驗任職要求不相關的實驗項目。為了使學生掌握的知識更加全面,我們要求學生在有限的時間內掌握常見生化四大基本技術(層析分離、電泳分離、分光光度技術、離心沉淀),由此開設臨床相關實驗如血糖的測定、血脂的測定、血磷的測定等。要讓學生學會應用生化檢測技術來進行分離提取、活性測定、含量測定及生化分析,使他們的實踐操作能力得到切實的加強。
1.2增加生物化學檢驗技術實驗,與生化檢驗相對接在生物化學實驗中適當安排生化檢驗技術內容,重點學習生化檢驗標本的處理方法對生化檢驗技術(紫外可見分光光度技術、火焰分光光度技術、質譜技術、自動生化分析儀技術),對相關儀器設備的使用加以介紹,讓學生提前熟悉生化檢驗常用儀器設備及其操作方法,了解生化檢驗工作程序,為學生從事臨床檢驗科室相關工作做好充分的準備。
1.3增加分子生物學技術的內容現代分子生物學相關技術是臨床檢驗中常用的基本技術,包括核酸的分離純化,核酸的分子雜交,聚合酶鏈式反應,生物芯片,重組DNA技術,為此我們開設外周血DNA的提取、大鼠肝組織DNA的提取、核酸的電泳分離鑒定及PCR擴增目的基因等實驗項目,為學生將來學習分子生物學檢驗奠定基礎。
2選擇適合的實驗教學模式和方法,加強實驗技能操作
2.1采用教學做一體化的教學模式在教學中采用任務驅動式、啟發式、問題導入式等多種方法進行教學,把理論學習、能力培養、素質提升有機結合起來。我們根據教材內容給學生制定任務讓學生先預習實驗內容,學生通過查找資料,弄清實驗原理,制定實驗操作路線,按實驗操作路線開展實驗,最后完成實驗結果分析。在此過程中,學生的實踐動手能力、獨立思考能力及團結協作的能力都得到有效加強。
2.2應用多媒體等實驗教學手段在實驗教學過程中引入網絡技術、數碼互動技術等教學手段,來拓展實驗教學方法,拓寬實驗教學思路,提高實驗教學的效果,突出學生的主體地位。
2.3運用角色互換將實驗教學從傳統的“以教師為主”的模式轉變為“學生為主體,教師為主導”的模式,充分發揮學生主觀能動性。為學生提供充分動手、思考和創新的機會。
3充分開放實驗室,加大學生學習的機會
按照高職醫學檢驗技術專業的人才培養要求,生物化學實驗室全面開放,充分挖掘現有師資、儀器設備、環境條件等資源,使實驗室的有限資源得到最大化的利用,同時,學生通過全面的實踐鍛煉,其從事臨床檢驗工作能力也有了很大的提升。
4改革實驗考核方式
我們將考實驗考核分為理論實驗考試、操作技能考試和實驗報告分析等,將實驗考核占總成績的30%,實驗技能的考核尤為重要,這種評定方式,既考核了綜合素質,又考核了學生的基本技能操作,有效提高了實驗教學的效果。
高職醫學檢驗教育的重點是培養面向基層醫院、血站、疾病控制中心檢驗科的人才,為體現醫學檢驗技術專業學生的人才培養特點,我們在生化實驗教學中,要充分展現高職醫學檢驗技術生化實驗教學的特色,改革傳統的生化實驗教學中不適宜的地方,達到高職高專醫學檢驗專業的培養目標。參考文獻:
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