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细胞生物学的研究方法范文1
【关键词】 细胞生物学 实验教学 科研素质
细胞生物学是生命科学中重要的组成部分,它能够反映生命科学的形成进程,同时也体现生命科学的最新进展。该学科是由实验研究产生和发展起来的。因此,细胞生物学研究技术和方法的作用及地位显得尤为突出,细胞生物学实验课教学是培养本科生科研素养的重要环节。是研究性学习的重要内容,也是最必要的形式和过程。
1.开设实验课,是生命世纪所需。细胞生物学的发展经历了经典细胞学、实验细胞学及细胞生理学、现代细胞生物学等阶段,推动学科理论内容的产生、发展及丰富的动力是实验研究。例如:显微镜观察方法导致了细胞学的产生,而电子显微镜及其它更精细观察显像技术的应用,可以观察细胞内部的亚显微结构、甚至单一生物分子的位置,更加准确描述细胞的结构与功能。
在大三开设细胞生物学实验课是适时的。大三本科生经过动植物学的学习初步了解动植物细胞的一般特性:通过微生物学的学习,则了解微生物在细胞形态、结构及功能等方面的特殊性;生理学与生物化学的学习,掌握了细胞生命活动的动态性,并且有了相应的实验技能。在此基础上,本科生能够适应较为复杂的细胞生物学实验课的学习和操作。
细胞生物学实验技术直接与当今生命科学的前沿技术接轨,在高年级开设这样的课程,有助于本科生迅速进入毕业论文研究的状态,有助于考研进入更深层次的研究工作。
2.选择实验课内容,注重基本能力和创新能力的培养。参考国内主要细胞生物学实验教材,自编实验教材,编写过程中,注重介绍与某一个实验项目相关的背景知识和实验原理。例如:光学显微镜的使用是最基本的细胞生物学实验,是从事生物学教学和科研必备的基本技能,在实验教材中,作详细介绍,列出不同放大倍数物镜的镜口率、工作距离、景深和视野直径等参数,使学生明确“放大倍数小的物镜工作距离大,放大倍数大的物镜工作距离小,物镜是显微镜中关键部件”等基本规律,有助于使用和选择显微镜。
设计了染色体制备和分带的内容,可以允许每个人动手操作,完成整个实验程序,得到预处理、样品制备、离心、显微镜使用等综合技术的训练。事实反映出操作认真、严谨的同学能获得较理想的实验结果。
选编了细胞培养、荧光显微镜技术等较高要求的实验内容,并附编了相应的前沿技术,如激光共聚焦显微镜原理。这些都是从事细胞生物学科研工作所需的研究技术,该类实验内容的开设,使学生初步了解细胞生物学研究的基本技术路线和实验方法,使学生对实验课的认识从完成操作、获得学分过渡到科研综合性、探索性,乃至创新性的高度。
详尽描述实验操作步骤,特别是不可忽视的、影响实验成败的关键细节,以及实验试剂、药品的配制和仪器实验注意事项等内容。注意操作过程与实验原理的结合,增加图解。例如小鼠骨髓细胞染色体标本制备和C带分析实验,操作步骤多,影响因素多,相对成功率较低,学生兴趣浓。操作程序的清晰、严格要求是完成实验的重要保障。
设计具有启发性的创新性实验及实验后思考题,以激发学生利用所学理论知识和实际动手经验,熟悉怎样设计实验、组建哪些实验技术达到实验目的、哪些步骤是控制实验的关键及其影响因素,甚至可提出修改的方案。
3.注重课前准备,确保实验质量。教师持之以恒动手从事科研实验工作,掌握或了解本学科研究技术的过去、现在及将来。坚持与实验员设计、商讨、准备实验,要有预瞻性,掌握实验中可能出现的问题,以便在课堂及时准确回答学生问题。
作为实验教学的主体,学生的临阵状态也很重要。不少学生习惯于课前不预习,课堂上一边对照实验指导,一边操作,经常导致操作混乱、时间延长甚至实验失败。目前,此类现象仍然较普遍,教师需注意检查督促,进行关键性问题提问、请个别学生上台操作示范,教师再对其中的注意事项、操作错误重点强调。另外,可将预习作为实验成绩的一部分,学生有备而来,提高实验质量。
4.细致指导,重视基本技能训练。细胞生物学实验包括形态、结构观察性实验,也包括操作复杂、技术综合的实验,要求学生牢固地掌握基本实验技能,如显微镜及特殊显微镜的熟练操作,微观世界的确认,临时与永久玻片制作,实验动物解剖,生物绘图方法,离心机的使用,细胞生物学染色体方法,细胞培养过程的无菌要求,这些基本技能都是每个学生必需的。教师必修逐个指导、示范和纠正,培养学生正确的规范的操作习惯。严谨的科学态度、创新的精神和严格的实验习惯,是科研最基本的素养,而本科细胞生物学实验是训练的最好平台。
5.诱导启发,培养创造性思维。细胞生物学实验项目广泛,材料具有多样性和普遍性,教师给学生安排的实验是挑选了典型的材料和经典的实验方法。教师应鼓励学生在完成实验指导指定实验基础上,提出衍生性的实验题目,让学生书面自行设计实验(包括实验材料、方法、目的),有条件情况下,少部分同学进行创新性实验。强调科研协作的重要性,鼓励同学之间互相学习,有利于同学们开阔视野、培养敏捷的思维,激发对科学的求知欲和对本课程的兴趣。
细胞生物学的研究方法范文2
[关键词] 细胞生物学;研究性教学;探索与实践
[中图分类号] G424.1 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634(2013)06-0065-03
0 引言
21世纪是生命科学的世纪,细胞生物学是生命科学的重要基础学科,具有较强的理论性和实验性[1],同时也是近年来发展迅速的前沿学科。综观2012、2013年的诺贝尔生理学或医学奖不难看出,这些对生命科学有重大推动作用的杰出成就都是细胞生物学研究的领域。因此,深入探究细胞这个生命活动基本单位对于理解生命活动的基本规律、探究生命科学领域的基本问题、解决医学领域的重大问题有重要的意义。但在传统的教学中,往往采用“灌输”式教学,使学生处于非常被动的地位,这种接受型的教学方式忽视了学生自主学习、自主探究能力的培养,抑制了学生的研究兴趣与创造性,与21世纪日益加剧的国际竞争对创新人才的强烈需求形成尖锐矛盾。因此,发展新的教学模式迫在眉睫。研究性教学模式要求教学过程中要充分发挥学生的主体地位和教师的主导作用,学生在教师指导下,通过以“自主、合作、探究”为特征的学习方式较好达到课程教学目标。本文从研究性教学模式的角度对细胞生物学理论教学的教学内容、教学方法和实验教学的优化改革提出了几点思考。
1 在理论教学中培养学生的研究性思维
1.1 调整和优化教学内容
《细胞生物学》是高等院校生物学各专业开设的一门必修课,其内容迎合了不同层次学习者和研究者的需求。要在理论教学过程中培养学生的研究性思维,则不能拘泥于教材的内容及其编排,需要调整和优化教学内容,为学生形成研究性思维习惯做好铺垫。基于此,可以根据理论知识的难易程度、学生的知识储备和接受新知的能力、《细胞生物学》课程教学大纲、学科发展现状等对课程内容做适当的删减、增添和整合,调整和优化教学内容。
1)删减。删减学生已经耳熟能详的内容。学生在长期的知识储备和经验积累过程中已经习得的基础知识,应在课堂上避免赘述。例如,关于“细胞是生命活动的基本单位” 这一概念,其涵义学生从中学就已经有所了解,可引导学生从生命活动的不同方面举例来证明这一结论,并与最近的研究进展相联系,培养学生归纳总结知识的能力并激发学习兴趣。
删减某些学科交叉内容。由于细胞生物学是生命科学的基础学科,与生物化学、分子生物学、微生物学等学科有着深刻的相互渗透与结合,很多理论知识在不同学科中重复出现,因此应做适当的删减,化重复理论为知识迁移。例如,学生已经在生物化学中对线粒体的氧化磷酸化有了系统的认识,在本课程可以着重从氧化磷酸化的分子结构基础及其细胞生物学定位来理解其作用机制,从而在细胞这一层次上对这个过程有全面理解并形成结构决定功能的生物学思想。
删减识记类课程内容。研究性学习的目的不仅在于知道是什么,而且在于明白为什么和怎么做,以提高解决问题的能力。把识记类理论知识放至课前或课后,在课堂上注重方法习得不失为好的举措。例如,细胞是一个复杂的信号网络系统,细胞信号转导的途径和细胞对信号的整合与控制应是课堂上探讨的重点,而细胞通讯、信号分子、受体等基本概念应由学生自主习得。除此之外,关于细胞生物学研究方法的内容可以移接至实验教学中。
2)增添。注入研究方法,渗透研究性思维。在《细胞生物学》中,对生命现象探究的内容虽有不少涉及,但很少展示具体的研究思路,因此要求教师要拥有丰富的教学资源和素材,适时在课堂教学中渗透科学研究方法。
引入科研成果,把握学科前沿。教师需要时刻关注国内外的科学研究动态和成果,撷取精华介绍给学生[2],拓宽学生视野;教师应提炼学术会议上各专家的新理念、新思路,以活跃学生的思维,便于研究性学习,推陈出新;学生也要利用书籍、期刊、网络、电视等多种途径丰富见闻,在合作和交流中兼收并蓄,思维碰撞。
适时插入科学家的故事。必要时,以科学家艰辛的探索事迹进行科学态度和科学精神教育,适时引入科学家的逸闻趣事,以激发学生的学习兴趣。
3)整合。细胞是生命活动的基本单位,“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找”。为了系统而深刻地理解生命的本质,必须避免片段化教学,应对教学内容适当整合,以符合学生的认知规律。
知识点间的整合。例如,锚定连接需要细胞骨架系统的参与,因此可把锚定连接的相关内容安排在细胞骨架后,以便新旧知识的联接。
调整课程内容的顺序。细胞生物学的研究重点已不再限于细胞的结构与功能方面,而是明显转向细胞重大生命活动及其分子机制的探秘,因此建议将细胞的结构与功能等章节内容整合、将细胞重大生命活动及其分子机制等章节内容整合,掌握前者是揭示后者的基础。
1.2 改变教学方法,改进评价体系
在研究性教学中强调,学生是教学过程的主体,学生要在研究中学习和成长,发展学习主动性和养成独立思考的习惯;教师则在整个教学过程中起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用[3]。在教学方法上,建议采用问题教学方式,在确定了研究课题的前提下,通过创设问题情境,引导学生质疑,并恰当引入科研成果。
1)建立激励机制,确定研究课题。采用研究性教学模式会增加学生的课前准备负担,对于每个学期要上近10门课程的学生来说,如何激励学生主动学习是非常重要的。学生的积极参与仅仅靠老师语言上的激励是不够的,必须建立相应的激励机制,比如可在教学质量的评价体系中加入“课堂发言”这一项,并在最终成绩考核中占一定的比例,如可设定课堂发言∶实验成绩∶理论成绩=3∶3∶4,课堂发言由教师当场打分,整个学期成绩累计,取其平均值。
研究性教学模式并不在于形式上以学生为主,而在于学生在实质上的主体地位。因此,在教学方式上,既可以采用老师提问、学生讨论的方式,也可以采用教师讲授、学生随时质疑的方式。在第一种方式中,老师需要精心组织并向学生提供研究课题,鼓励学生主动参与,由于学生准备的是否充分直接决定了其在课堂上的参与度和思维的拓展度,因此在确定研究课题后,要留给学生一定的时间准备相关材料。同时,为避免要探究的问题因庞杂而止于肤浅,可将研究课题分成若干子课题。在实践中,将学生分成小组(每组3~5人),问题到组,每小组负责阐述1~2个子课题。这样既保证了学生探究问题有一定的深度,又有效地激发了他们的参与热情。
在确定课题及课堂讨论中要注意掌握研究课题的广度与深度。为达到既使学生掌握理论知识又能训练其思维的目的,在确定研究课题时,应注意课题的广度,不能任意发散、偏离重点;同时,也要考虑到课题的深度,难度适中,有效激发学生的兴趣。例如,在《细胞信号转导》课题中,要求学生理解并掌握细胞信号转导的主要途径、细胞对信号的整合和控制,教学活动应围绕这两方面展开,在掌握基本的几条途径的基础上,再进行归纳,绘制网络图,找出其交叉点,从而理解其整合性。同时可通过查阅文献进行知识的扩展,了解近年来这些基本的信号转导途径的新进展。
2)创设问题情境,引导学生质疑。在研究性教学中,师生应是平等的探索者的关系,教学过程就是解决问题的过程,因此应以问题研究[4]为主线,教师要善于提出启发性、针对性的问题[2],问题的设置要有层次感,遵循学生的认识规律。开场问题要设计巧妙,顺利促使学生进入学习情境;教学过程中,教师要做好学生活动的组织者、帮助者和促进者,指导和总结提升到位;对于抽象复杂的机制需要结合多媒体等手段,化繁为简;探讨完理论知识后,要引导学生思考和分析与生产生活紧密相关的问题,学以致用。学生可以采用独立思考、小组讨论等多种形式的学习方法多角度调动思维,也可以在解决问题的同时提出有研究价值的新问题,进行课堂外的延伸,拓展思维的深度。例如,在《细胞信号转导》课题中,教师可借此课题引导学生掌握相关前沿。如教师可提出:生物对光的响应是通过其受体来完成的,目前已经发现了几种光的受体,分别是什么?UV-B的受体是什么?受体如何传递这一信号?细胞对这一信号产生什么样的响应?当诸如小麦等植物接受UV-B后,会产生哪些响应?这样学生就会通过阅读文献掌握这一领域的最新发现,了解UVR8这一刚刚发现的紫外线的受体,通过了解其机理,联系实际,就可以自然而然地提出:可以通过人为增强紫外线辐射来刺激植物产生更多的类黄酮,从而提高某些植物尤其是药用植物的保健作用。这样,理论就和实践很好地结合到了一起。
3)恰当地引入科研成果。细胞生物学是一门迅猛发展的学科,尤其是分子生物学的概念与方法的引入,将其迅速推向分子细胞生物学水平。细胞生物学相关领域的研究现状和成果如何,教师可以在课堂上适时介绍给学生,尤其是重点阐述研究方法、实施步骤等内容,对学生进行科研方法与思路的指导。例如,在《细胞分化与基因表达调控》这一章节中,可以引入2012年诺贝尔医学奖获得者日本京都大学教授山中伸弥和英国的约翰戈登将细胞核重新编程的成果(即将成年体细胞重新诱导回早期干细胞状态,以用于形成各种类型的细胞,这一技术的实现免除了使用人体胚胎提取干细胞的伦理道德制约,将能避免异体移植产生的排异反应,为某些严重疾病的治疗提供了契机)。领域的杰出成果能够对现有课本知识进行补充,学生也可以通过专题文献查阅报告的形式交流科学界的新理念、新发现。
2 在实验教学中锻炼学生的科研技能
实验教学是培养学生技能的重要途径,也是学生研究性学习的具体体现。通过一系列实验技能的学习和实践操作,学生将对所学的基础理论知识有更深刻更直观的理解,同时还可了解有关细胞生物学和细胞工程领域常用的研究手段和方法,为进一步深造和独立开展科研工作奠定基础。
2.1 合理安排实验教学进程
实验课的进程应该与理论课的进程相辅相成,教学建立在科研基础上,科研促进教学的提高。
2.2 改建实验课
1)通过验证性实验培养学生基本的实验技能。通过细胞形态结构的观察,学生可以掌握相差显微镜、偏光显微镜、暗视野显微镜、荧光显微镜等各类显微镜的结构、原理及其操作;通过对细胞组分的分离及观察,学生可以学会分离、纯化、活体染色等技术。在实验前,学生应该通过实验指导、网络等了解相关仪器设备,并了解其原理及操作,指导教师对所出现的问题进行指导,规范操作。
2)通过设计性和综合性实验培养学生分析和解决问题的能力。设计性实验、综合性实验要求学生以本课程的相关理论知识为基础,在具备一定的实验操作技能的前提下,通过查阅资料等富有创造力地独立完成实验设计,创新实验方案,这对学生的素质要求较高,因此也是培养学生分析和解决问题能力的良好手段。设计性和综合性实验的题目可以结合教师的科研项目拟定,从而不仅将教学与科研融为一体,而且可以集结众多人的智慧,推进教师的科研进程。
2.3 撰写实验报告和科研论文
实验报告具有情报交流、保留资料的作用,学生在撰写验证性实验的报告时要如实地把实验的全过程和实验结果记录下来,对结果进行分析讨论时要加入自己的理解,拓展科研思维,也可以写出实验中遇到的问题、解决的方法、误差分析,并提出改进意见。
对于设计性和综合性的实验,撰写科研论文是学生展示科研能力、提高科研水平的重要手段,是需具备的基本功之一。
3 教学改革效果
目前所使用的理论课教材为翟中和院士等主编的《细胞生物学》(第三版),本着研究性教学的理念,首先对部分章节如“细胞的能量转换——线粒体和叶绿体”尝试采用了研究性教学模式,学生利用课外时间积极查阅资料,认真思考,充分准备;课堂上以小组为单位首先提出自己的问题,然后讲解,各小组讨论、提问,最后总结。通过这样的方式,不仅学生的学习热情高涨,对知识的理解更为透彻,更重要的是,学生能发现问题并知道如何解决问题。接下来,又把一些问题留给学生,如在细胞的信号转导中,G蛋白耦联受体介导的信号通路广泛参与生命活动的诸多方面,而且该领域是一个正在迅速发展的领域,不断有新的发现。所以鼓励学生充分利用高校的期刊数据库获取相关研究进展,课堂上小组交流讨论,通过这样的方式学生获取了大量的信息,对该领域的前沿动态也有了一定的了解,极大地激发了学生的科研热情。在实验教学方面,将细胞生物学实验进行了课堂外的延伸,与大学生创新实验相结合,鼓励学生利用细胞生物学的知识去解决或探究某一问题,目前已有部分成果被国内重要的核心期刊所接受。研究性教学的采用,使细胞生物学教学质量有了显著提高。学生不仅在课前养成了独立思考的习惯,提高了自主学习能力,而且能在课堂上广泛参与讨论,交流思想,合作学习;学生对细胞生物学的理论知识和实验技能掌握得较为扎实,对细胞生物学的科学前沿有较敏锐的把握,利用细胞生物学基础知识、基本技能开展相关领域研究的能力得到了提高。总之,研究性教学模式从根本上发展了学生学习的主体性,为培养学生的创新意识、发展学生的科研思维能力提供了条件。教师应积极开展研究性教学的尝试与探讨,培养创新型人才。
参考文献
[1]翟中和,王喜忠,丁明孝.细胞生物学(第4 版)[M].北京:高等教育出版社,2011.
[2]卢晓梅,杨艳燕,居超明.生物学研究性教学的探索与实践 [J]. 生物学杂志,2005,(3):47-49.
细胞生物学的研究方法范文3
关键词:细胞生物学;应用型;教学改革;实践
中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2016)14-0158-02
Abstract:In order to meet the needs of the development of applied undergraduate colleges,and improve the teaching quality of cell biology,the reform of the cell biology in teaching content,teaching method and examination mode must be carried out. Teaching content should be continuously optimized,to pay attention to the combination of the theoretical teaching and scientific research and the practice teaching;teaching method should be diversified,which it could be stimulate students' interesting;reasonable appraisal way should reflect students' mastery of knowledge. Through the reform,it could improve the teaching quality of cell biology and transmit of cell biology talents with applied for the society.
Key words:Cell biology;Applied;Teaching reform;Practice
细胞生物学是现代生命科学的前沿基础学科,紧跟时展。随着新技术、新方法、新研究的不断出现,细胞生物学迅速发展,已经成为21世纪生命科学研究的重要领域,直接影响和改变着人类的生活[1]。细胞生物学也是生命科学相关专业的一门必修课程。作为应用型本科院校,以培养应用型人才为目标,为适应新形式下的教学目标要求,培养具有创新能力的应用型人才,结合自身的教学经验,对细胞生物学在教学内容、教学方法和考核方面进行改革,目前取得了一定的效果,为提高大学生素质教育和创新能力提供参考。
1 教学内容的改革
应用型本科院校以培养应用型人才为目标,通过课堂教学、实验实践教学和校企合作来培养学生的创新意识、应用能力[2]。教师在教学中,也要以应用型人才培养为理念,结合学生自身情况,在教学内容上体现应用性知识和能力的传授和培养,提高教学水平。
《细胞生物学》课程内容繁多,与其他学科交叉较多,学生容易出现思维混乱,难以抓住学习重点。所以,在与其他学科交叉的问题上,可以合理取舍教学内容。比如,细胞的统一性与多样性中关于原核生物、真核生物、病毒的介绍。由于这部分内容在《微生物学》课程中已经详细介绍过,采用以学生自学为主,课堂上不再介绍这部分内容。再比如,物质的跨膜运输、蛋白质的合成,在《生物化学》课程中都有介绍,课堂上可以采用提问的方式,帮学生回顾这部分的内容,但不再详细讲述。细胞生物学虽然内容庞杂,但也有自己的逻辑性,我们采用的是翟中和第4版的教材,本书分为17章内容,第4章至第12章主要介绍细胞的结构,内容方面或多或少与膜有关,比如细胞质膜、物质的跨膜运输、膜相细胞器、细胞信号转导、与细胞质膜有链接等,这样连起来讲解,让学生知道这些章节的共性和联系,学生就更容易理解。
细胞生物学发展十分迅速,新理论、新观点、新发现不断的涌出,为了适应时代的发展,细胞生物学的教学内容必须改革,紧跟前沿发展动态,及时将新知识传授给学生。比如,在转基因技术、细胞信号转导、细胞凋亡方面,由于新研究不断增多,在上课时,可以选择部分有代表性的知识讲解给学生听。再比如,清华大学教授施一公在细胞凋亡方面的研究,揭示了细胞凋亡通路中的一系列分子过程,这一成果已被应用于治疗癌症的新药。对于这样的实例,既能增加学生的兴趣,又启发了学生的创造思维。同时教师还可以把自己科研体会融入教学中,以科研促教学,增强学生对科研和应用的兴趣。
2 教学方法的改革
细胞生物学的研究方法范文4
【关键词】 细胞生物学 教学改革
【中图分类号】 G642 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962(2013)01(a)-0121-01
细胞生物学是现代生物学中进展较快的学科之一。由于技术的革新和研究方法的改进,知识更新的速度较快。尽管该课程具有较好的基础,但由于学科发展迅速,课程体系、教学内容和教学手段已与现代细胞生物学的发展不相适应。我们本着全面提高教学质量,不断提高人才培养的能力和水平的方针,着重对细胞生物学课程的教学内容、教学手段、教学方法、实验模式等方面进行改革,在继承传统教学模式优点的同时,积极引进和采纳先进的教学方法,力求克服传统教学中的弊端,实现传统教学模式和新型教学模式的有机结合。以期培养出符合社会需要的高素质创新性人才。
1 教学内容改革
细胞生物学发展极为迅速,特别体现在细胞增殖、细胞信号转导等方面。本课程注重联系学科的前沿和热点,讲述较先进的科学结论,跟踪国际上最新进展,力求在教学内容上反映出最先进的科研成果,同时通过专题介绍,细胞生物学教学网站,将教学要求、主要内容、习题、相关科研领域、前沿进展等及时上网等一系列独特的教学方式,将细胞生物学领域的最新研究成果引入到教学中,特别是我们正在建设细胞增殖与调控论坛,使得学生可以随时开展教学和研究讨论,实现知识更新,拓宽了学生的视野。
2 教学手段的改革
细胞生物学课程具有高度的综合性、抽象性和复杂性。因此在教学中要灵活运用多种教学手段和教学形式,直观地再现抽象原理。多媒体技术在教学中具有变复杂为简明,变抽象为具体,变静态为动态[1],从而帮助学生更好地掌握相关知识的作用。使用多媒体设备的目的是为了多角度、多方位、多途径地向学生传递信息[2],增强课堂教学的生动性、形象性和科学性。
3 教学方法改革
以教学互动理论为指导,结合细胞生物学教学的现状,将教学互动模式逐渐引入细胞生物学教学之中[3]。旨在通过教师与学生之间的多向交往,调动师生间的积极心理互动,提高教学效果。
互联网的快速发展给传统的教学带来巨大的挑战。当前,网络成为学生获取信息和知识的主要途径。比起教师照本宣科的传统教学模式或让学生看了头疼的PPT课件,上网也就成了很多学生打发时间的共同选择。针对网络时代学生学习的特点,同时结合细胞生物学课程自身的特点,我们依托学校的网络课程建设平台建设了细胞生物学网络课程。本着集知识性和娱乐性与一体的建设标准,我们搜集和整理了许多和细胞生物学相关的软件、动画、趣味故事及一些重要理论提出的过程等。如,我们对Ruska于1933年制造了世界上第一台无法使用的电子显微镜(由于没有解决产热问题),随后放弃,继而又浪子回头重新立志研制电子显微镜并于1938年终于研制出世界上第一台分辨率为10 nm的商业电子显微镜的过程进行介绍。同学们听得很认真,感触也颇深。通过电子显微镜的研发过程,同学们既了解了科学史,同时又明白了对于理想和工作必须持之以恒才能有所收获的道理。可谓是一举两得。
4 实验教学模式改革
实验教学注重培养学生的动手能力、分析解决问题的能力、科研创新能力,对农业院校培养都市型综合型人才尤为重要。当前,细胞生物学实验教学内容不断更新,综合性、设计性,等层次较高的实验在实验项目中所占的比重也越来越大。为适应教学改革的要求,我们逐步改革实验教学方法。
细胞生物学实验教学改革的最终目的是在实验室条件允许时实施开放式实验教学模式,即学生可以根据自己的兴趣或研究课题的需要选择实验材料,这样既可使学生实验真正成为研究课题或毕业论文的一部分,又能使学生对所学习的知识融会贯通,达到使学生了解和熟悉科研过程,培养学生独立进行科学研究工作的能力的目的。
目前,已实现部分实验药品的由学生自己配制。下一步拟主要针对将来想在细胞生物学领域深造的同学实施小范围的开放式实验教学模式,即在基本实验完成的基础上,对他们开放实验室,让他们根据自己的兴趣以及细胞生物学学科发展的特点,根据自己所学知识自主设计实验。在教师指导下修订实验方案,完成实验内容,为下一步的科研奠定基础。
参考文献
[1] 王定琴.多媒体在化学教学中的作用.甘肃教育,2012,(18):71.
细胞生物学的研究方法范文5
【关键词】创新型人才 细胞生物学 课程体系 教学模式
【中图分类号】Q2 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2012)12-0009-02
生物技术是推动21世纪科技进步的最重要的技术之一,是实现我国经济社会全面协调可持续发展的重要产业。围绕生物技术核心的“着力提升生物医药研发能力,开发医药新产品,加快发展生物医学工程技术和产品,大力发展生物育种,推进生物制造规模化发展,加速构建具有国际先进水平的现代生物产业体系,加快海洋生物技术及产品的研发和产业化”,已成为“十二五”国家战略性新兴产业发展规划中的重要内容。
总书记在清华大学百年校庆大会上的重要讲话中提出“着力推动‘中国制造’向‘中国创造’转变”,建立创新性国家已成为国家战略任务。在创新已成为经济社会发展的主要驱动力的今天,具有创新知识的人才是实现“中国创造”的核心要素。高等教育的根本任务是人才培养,因此,面对建设创新型国家对人才的重大需求,探索高等学校创新性人才培养的教育模型和教育机制,培养更多符合时代需求的创新性人才,是落在广大教育工作者肩上的重要任务。
西南大学生物技术专业本科首批招生于1999年秋季,是国内较早设置该专业的高校之一。作者一直致力于生物技术(工程)专业细胞生物学课程教学,对课程建设与实践颇有一些心得体会,本文就培养创新型生物技术(工程)人才的细胞生物学课程建设和实践进行探讨。
1. 细胞生物学理论内容的优化
作为生物技术专业重要的专业基础课程,细胞生物学既具理论的抽象性,同时又富有技术的实践性。从理论角度,细胞生物学与生物化学、分子生物学、遗传学等其它专业课程互相联系、渗透,密不可分,同时又是细胞工程等生物技术其它专业课程的基础,在生物技术课程体系中起着承上启下的枢纽作用。
分析当前高等本科教育的国内细胞生物学教材不难发现,教材的组织架构基本是依循在介绍细胞基本成分之后,从细胞膜、细胞质、细胞核这种像剥蛋壳式的由外向内的机械式线条,显得呆滞和孤立,缺乏与其它课程的有机联系。从内容的组织上诸多内容与生物化学、分子生物学、遗传学等课程内容重复,如细胞的成分与结构、细胞核结构与功能(染色体结构与功能)等。科学设置细胞生物学课程体系,对学生牢固掌握基础理论、引导学生从基础理论原理中衍生创新设计能力、综合培养学生科学思维能力、提升学生综合素质至关重要。
1.1形成 以“细胞结构和功能-细胞生命活动原理-细胞的分子、遗传改造原理”的理论课程体系
即在理论的组织架构上以细胞功能结构为基础,贯穿细胞活动的基本原理,衍生现代新理论、新技术和领域发展新趋势。内容上主要表现于
①以“细胞结构和功能-细胞生命活动原理-细胞的分子、遗传改造原理”为模块设置理论课程,围绕细胞基本结构和功能系统阐述细胞生物学基本概念、基础理论和基本方法原理。②在现有基础理论课群中,增设以现代生物技术为基础的细胞生物技术基本原理理论课程,课程内容注重以原核细胞与真核细胞为表达系统的生物技术发展过程和技术原理的阐述,让学生能从技术原理和历史技术创新角度对现代生物技术进行系统了解,更能将生物化学理论、分子与遗传技术原理在细胞层次统一结合起来,在理论教学中阐述细胞内生命活动的基本原理,以及生物技术改造的理论基础。③19世纪年代末,显微镜的发明缔造了细胞生物学的根基,近代物理学的发展更是促进了细胞生物学的突飞猛进。在新技术、新发明层出不穷的现代社会的教育过程中,将现代科学信息、现代科学理念、科学技术实时引入教学中,不仅是对细胞生物学的扩充,更是培养学生创新性思维的重要内容。因此,跟踪物理理论技术发展,结合生物技术及其它交叉领域的新理论、新技术的创新,培养学生创新意识的理论内容显得必不可少。
1.2建立“活化”的理论教学模式
①活化——教学理念要以活细胞为根基:细胞不仅仅是物理或化学上的纯结构组成,或是无机小分子及有机大分子的无生命的随机组合。细胞是有生命的,它不仅表现在它是生命结构和功能的基本单位,更重要的是细胞是生命的连续体系,从结构和功能都表现为基本物质在时空上的动态组合和生命代谢活动的有序性。因此,理论教学中,以细胞内蛋白质的合成、运输与分泌为主线索,设置细胞结构和功能的课程内容,表现细胞结构与功能的联系和细胞生命活动的时空表达。
②活化——课堂教学要有活跃的氛围:摒弃传统的理论教条式的灌输模式,采用现代多媒体技术和丰富的网络资源,将死板的文字描述转变为形象影像、动画,启动学生想象力。课堂教学中采用问题式、讨论式的教学方法,围绕一个理论主题问题,在讨论过程中“教”与“学”互动、“师”与“生”角色互换,以培养学生主动学习和以问题为基础的探索理论的能力,学生的科学思维能力在自然中养成,创新之火在自然中点燃。
2. 实验课程
实验课程的内涵并不是理论课程简单的实验验证,而应该把它看作是创新型人才苗子孵育的第一基地。
2.1形成层次化的实验课程体系
整合现有细胞生物学实验课程,根据现代生物技术的产业特点和发展趋势,扩充与现代生物技术方法和措施相关的细胞生物技术基础实践,沿“细胞结构基础-细胞综合技术-创新研究”递进式内容,融合现有分散的专业、专业基础实验课,创新性构建一个系统的、层次化的生物技术本科专业的细胞生物学实验课程内容:
①细胞结构基础内容:一对一的细胞结构印证,组合经典细胞生物学实验内容,从细胞基本结构、细胞组分的分析、到细胞拆合和重组,利用基本技术和方法验证理论知识,完整认识细胞基本结构和基本方法,建立运用科学原理解决具体问题的实验基础。此部分内容为细胞及其技术手段和方法的认识和专业基础技能实验训练内容。除必要的经典实验外,增设生物技术领域前沿技术和方法,保持实验内容的先进性。
②细胞综合培育内容:一主题多技术的综合运用。以细胞培养为主线条,按细胞融合、细胞转染及细胞基因重组、重组细胞遗传表达产物的分离纯化内容进行模块设置实验内容。
③创新研究内容:多知识、多技术、生物技术多领域的发散式的自主实验性研究内容。“细胞结构基础-细胞综合技术-创新研究”的实验课程体系。
2.2建立“4+3+2+1”制式的实验教学模式
①40%基础指令性实验教学:教师决定实验内容,设定实验程序,学生进行验证性操作。对于前沿技术手段,采用网络资源和多媒体技术进行系统介绍。强化学生对细胞基本结构的认识,培养学生对现代细胞生物学方法的认识和应用、对细胞生物学基本技能的熟练掌握。
②30%综合指导性实验教学:教师命题,教师主导性设计,以一个实验内容使学生了解多种实验技术和方法的综合运用。培养学生综合运用实验技能能力和团队合作能力。
③20%综合研究性实验教学:教师命题,教师指导学生设计,综合应用多种实验技术和方法在一个实验主题中。培养学生的科学思维能力和综合设计能力。
④10%自主创新性实验教学:学生自由选题,自主设计,教师辅地帮助学生创新性实践。对可能的学生创新性研究成果,适时地进行成果转化或专利保护,认识知识产权保护的重要性。培养学生的创新精神和创新实践能力。
以上内容思考意旨是通过系统化内容的细胞生物学课程设置,建立集基本(础)知识、基本技能、实践能力、科学创新思维培植为一体、适合以培养生物技术专业学生综合素质、实践能力和创新能力的细胞生物学课程体系。
参考文献:
[1]国务院.“十二五”国家战略性新兴产业发展规划.2012
[2].清华大学百年校庆讲话.2011
[3]翟中和.细胞生物学【M】.2011
细胞生物学的研究方法范文6
细胞生物学在大学生物相关专业的课程设置中占有重要地位,它是一门非常重要的专业基础学科,也是我校本科生培养计划中的一门必修课程。因此,在细胞生物学的教学中,我们要兼顾其基础性和前沿性,使学生在掌握细胞生物学基本理论知识的同时,能够关注细胞生物学最新发展动态,这样及时将基础知识与科技发展前沿相接轨。教学计划的改革,学时数的减少,需要更高效的教学手段。多媒体的使用大大解决了这方面的矛盾,但实际多媒体授课有利也有弊。
一、细胞生物学教学中应用多媒体课件的优点
(一)图文并茂的课件能够激发学生的兴趣
在细胞生物学教学过程中,如果把看上去枯燥的纯理论知识放在一个比较活泼且生动的情境中,将会更易激起学生学习细胞生物学的兴趣。现代化的多媒体正是创设情境的有力工具之一。在形、声、画、光作用下,图文声像并茂,多媒体课件将抽象变为具体,化理性为感性,可营造出科学性、知识性、形象性三者为之一体的教学情境,强烈感染、调动学生的多种感官,激发学生学习细胞生物学的积极性。
(二)在有限的教学时间内汇聚大量知识
我校近年对生物科学、生物技术等专业教学计划进行了调整,细胞生物学教学时数被压缩,总课时数减少。每个专业所设课程相互之间密切联系,生物学专业也不例外。细胞生物学作为一门专业基础必修课,面临严重不够的学时,我们考虑研究了很多改善方法,比如删减部分内容。但又不能删减太多,因为生物科学专业的整个知识链是相互联系的,删减太多的教学内容必然会导致整个知识链的不完整,更会导致本科学生在后来开设的细胞工程、微生物等课程上学习吃力。应用多媒体辅助教学,在某种意义上可以极大地压缩传统教学中板书以及学生记笔记的时间,而其屏幕的快速播放,在较短时间内可以传递给学生较大量信息,提高了教学效率,并且解决了学时矛盾。
(三)易突破重点并分散难点
细胞生物学侧重于从形态学的角度研究。在整个授课过程中,细胞的形态结构及功能机制是细胞生物学的重点与难点内容。辅助教学工具――多媒体最主要的特点之一是可以进行大量精美图片的演示。在细胞生物学教学课堂上,不管教师多么善于表达,绘画功底多么强,都难以表现一些抽象的、绘出逼真的图画,但这些有关细胞结构的知识内容又往往是细胞生物学大纲中的重点和难点。多媒体可以实现过程再现等操作,重复演示细胞的相关功能机制。比如,“细胞质膜的物质转运”这一知识要点,我们通过改革把该内容做成动画模式并配上讲解,让学生把课本中的书面理论和静态图片变成看得见的动态图像,授课效果显示学生们更快更易理解和掌握这个知识点。
二、细胞生物学教学中应用多媒体课件的不足
(一)容易忽视情感交流,降低师生互动
教学实际是一门综合艺术,在过去教学中教师一般是以丰富的肢体语言、生动有趣的讲解以及丰富的面部表情调动学生。而这些学生也正是通过老师的语言、动作或表情得到激发,更加积极自主地参与到学习中。对于人与人的交流、沟通是教学中不应缺少的,也是任何形式的教学手段与工具所不能媲美的。多媒体教学往往缺乏这样的表达方式。比如教师如果只知道一味点击鼠标,照着电脑讲授,而学生们眼睛不离屏幕,虽然多了声像俱全的有趣画面,但却缺少了人与人即师生间的互动。即师之授业,还应有学生的反馈。
(二)课件固定化,降低了主体性
多数多媒体课件都是授课教师备课时设计好的,而老师的整个课堂教学思路要按已有课件设计来进行。那么每一届学生只能遵循固定课件固定的教学思路来学习细胞生物学知识和思考相关问题。表面上多媒体辅助教学的运用以及图文并茂的课件带动了学生的学习兴趣。实际上,多媒体教学课件像计算机一样程序化、格式化,降低了教师的主导作用以及学生的主体作用。