《细胞与显微技术实验》教学改革初探

王 晶,常世民,贾永红,张江丽,侯晓强

(1.廊坊师范学院，河北 廊坊 065000；2.河北省高校食药用菌应用技术研发中心，河北 廊坊 065000；3.廊坊市食用菌技术重点实验室，河北 廊坊 065000)



《细胞与显微技术实验》教学改革初探

王 晶1,2,3,常世民1,2,贾永红1,2,张江丽1,2,侯晓强1,2,3

(1.廊坊师范学院，河北 廊坊 065000；2.河北省高校食药用菌应用技术研发中心，河北 廊坊 065000；3.廊坊市食用菌技术重点实验室，河北 廊坊 065000)

对廊坊师范学院《细胞与显微技术实验》课程教学进行改革，主要包括：修订教学大纲，增加综合性实验和设计性实验，优化教学内容，在原有的实验内容基础上，新增细胞生物学研究领域常用的实验技术；改变教学方法，强调预习和实验结果及时记录和分析的重要性；建立更加科学的成绩评定体系，取得了良好的教学效果。

《细胞与显微技术实验》；实验教学；教学改革

0 引言

细胞生物学是现代生命科学的基础学科[1]，实验性很强。《细胞与显微技术实验》课程是本校生命科学类专业本科生必修课之一，是细胞生物学科的重要组成部分,对于培养学生从细胞水平认识、探究生命问题的能力具有基础性作用。目前，细胞生物学研究日新月异，相关新技术、新方法不断涌现，对课程的改革势在必行。

1 实验教学现状

《细胞与显微技术实验》课程主要在细胞层次上开展，使学生对细胞水平的生理生化现象和知识有直观的了解，并能通过实际操作掌握一定的实验技能，了解有关细胞工程采用的手段和方法。近年来，细胞生物学理论发展迅速，但由于师资或实验条件的限制，导致很多院校细胞生物学实验教学普遍落后于理论课程。主要表现在实验内容陈旧、单一，多数实验为验证性实验等，这些都不利于学生创新能力和综合能力的培养[2]。

2 实验教学改革

针对细胞生物学实验教学中存在的问题，在原有《细胞与显微技术实验》教学构架基础上，课程组重新修订了实验大纲，调整了教学内容；在教学方法上也做了大量改革尝试，使学生由依赖性学习向自主性学习转变；在成绩评定方面采取更加科学的成绩评价体系。经过几年的教学实践后，《细胞与显微技术实验》已经形成了一套更加科学的课程体系。

2.1 修订课程大纲

实验教学在传统的教学观念中被视为理论教学的补充,多年来一直都采用被动的教学模式,侧重于验证书本知识。这种教学方法在训练学生基本实验技能方面发挥了一定的作用,但忽略了对学生综合素质和创新能力的培养。基于此,课程组重构了实验教学大纲，丰富了实验教学项目，包括多种目前比较常用的显微镜的使用，如细胞膜的生理功能、细胞器的分离纯化、细胞化学、细胞骨架的观察、动植物染色体标本的制作等内容[3]，强调实验相关理论知识和技能的全面性；另外增加设计性实验和综合性实验项目[4-5]，培养学生综合运用知识的能力和实验操作能力。

2.2 优化教学内容

生命科学学院的《细胞与显微学实验》是面向生物科学专业二年级本科生开设的重要的必修实验课，共45学时，实验内容的设计上既要包括对经典基本实验技术的训练，同时也要不断引进新的、常用的实验技术以开阔学生的视野，帮助他们较快地同科研接轨。为了使课程体系更加科学、合理，并且能与细胞生物学理论课紧密结合，使学生通过实验课的学习更好地理解细胞生物学的概念,课程组在原有的经典细胞生物学实验基础上[6]，对一些实验进行了改进，如细胞的有丝分裂、减数分裂和染色体组型等相关知识是生命科学类本科生重点掌握的基础知识点，为此,课程增加了“小鼠骨髓和精巢染色体标本的制作"实验[7]，以雄性小鼠的骨髓和精巢为实验材料，学生可获得有丝分裂中期和减数分裂中期的染色体标本，在掌握染色体标本制作等细胞生物学基本实验技能的同时，还可以观察到处于减数分裂不同时期的染色体的形态变化，加深了对染色质、染色体等知识的理解，激发了学生的学习兴趣。使学生更好地掌握细胞生物学基础知识、提高基本实验操作技能。

此外，课程组成员积极参加国内的细胞生物学实验相关会议和培训，在了解其他兄弟院校“细胞生物学实验”相关内容的基础上，结合本校实际，选择了一些细胞生物学研究中较适合本科生学习且符合基础实验课学时要求的实验方法或实验技术作为实验内容[8]。如，细胞骨架是真核细胞各种生理活动的基础，也是现代细胞生物学研究领域的重点和热点之一，故课程增加了“动物细胞微丝束的光学显微镜观察”和“四膜虫纤毛的再生”两个实验[7,9]。“动物细胞微丝束的光学显微镜观察”实验以培养在盖玻片上的人宫颈癌细胞Hela为实验材料，通过添加TritonX-100抽离细胞内大部分蛋白质、戊二醛固定细胞、考马斯亮蓝染色等，学生使用普通的光学显微镜即可观察到体外培养的动物细胞胞质中应力纤维(微丝束)的排布和走向，从而更好地理解细胞形态与细胞质骨架的关系[6]。“四膜虫纤毛的再生”实验，由北京大学生科院率先开设。实验以单细胞的真核细胞——梨形四膜虫(Tetrahymena pyriformis)为实验材料，通过机械处理，去除四膜虫表面的纤毛，观察在不同培养条件下四膜虫纤毛(由微管蛋白组成)的再生速率[9]，这个实验可帮助学生加深对纤毛这种细胞表面特化结构的装配与功能的认识，提高学生的研究兴趣。再如，NO是在多种细胞中传递信号的气体信号分子，细胞在免疫活化或外界信号刺激下，可诱导型一氧化氮合成酶基因被诱导表达，催化精氨酸氧化成瓜氨酸并产生大量的NO[10-11]，参与巨噬细胞的吞噬、血管平滑肌的松弛和舒张血管以及大脑的学习记忆等生理活动。荧光探针是在生物学研究中常用的检测手段，DAF-FM DA是新一代用于NO定量检测的荧光探针[11-12]，能够进入细胞并被细胞内酯酶催化形成不能穿过细胞膜的DAF-FM。DAF-FM本身仅有很弱的荧光，但和细胞内NO反应后可以产生强烈的荧光[11]，课程组结合原教学内容《小鼠腹腔巨噬细胞吞噬现象观察试验》及相关教师的研究成果，增加《脂多糖对小鼠腹腔巨噬细胞NO分泌量的影响》实验内容，使学生更好地理解外源物质激活巨噬细胞功能的信号通路。

以上实验内容的改革，一方面紧密结合细胞生物学理论课内容，另一方面，充分利用了院系的仪器设备资源，增加细胞信号转导实验内容和荧光显微观察相关实验比重，体现了细胞生物学的科学前沿性和综合性、实际应用性和研究性。

2.3 改变教学方法

(1)强调预习实验的重要性。实验预习是实验课很重要的一个环节，只有在上课前做好实验预习，带着问题去做实验，才能够在做实验的过程中真正地有所收获。

为了帮助学生更好地做好实验预习，我们首先向学生阐明实验预习的重要性，并在实验课的成绩评定体系中加入了对实验预习的考查。

(2)改变实验报告的书写方式。《细胞与显微技术实验》中绝大部分实验结果是利用显微镜对实验结果进行观察和分析。为了防止学生在实验结果的记录和实验现象的分析过程中抄袭，在课程进行过程中，采取当堂记录实验结果、当堂上交实验报告的方法。学生观察实验结果的同时，实事求是地记录实验现象，一方面有助于学生养成科学的实验习惯，另一方面可有效杜绝实验报告的抄袭，从而达到教学目的。

2.4 规范实验要求，逐步完善成绩评价体系

《细胞与显微技术实验》课程实施全面考核制度，即包括实验操作、实验报告、实验结果及分析、出勤等各个环节，此外，在实验课程结束时增加实验理论的考试。严格的实验考核制度增加了教师的工作量,但保证了实验成绩的真实性,增加了学生对实验课的主动性，提高了学生的实验操作能力。

3 结语

《细胞与显微技术实验》教学改革，通过修订教学大纲、优化教学内容、改革教学方法、完善成绩评定等措施，取得了较好的教学效果，培养了学生的综合素质。但是目前对《细胞与显微技术实验》教学的改革只是初步探索，课程组成员将进一步研究实验课程的教学改革与学生专业能力培养之间的联系，积极探索高素质人才的培养模式，提高教学质量，培养出优秀的生物专业人才。

[1] 熊少伶.细胞生物学实验课程的改革与实践[J].教育,2016,13(10):265-265.

[2] 胡鑫,高梅,李绍军,等.细胞生物学实验教学改革探索[J].中国细胞生物学学报,2013,35(1):110-114.

[3] 王崇喜,高清祥.细胞生物学实验[M].北京:高等教育出版社,2013.

[4] 王宏英,王伟,陈坚刚,等.细胞生物学实验教学创新的探讨[J].实验技术与管理,2008,25(1):126-128.

[5] 邓政东,程爱芳,彭玲,等.细胞生物学实验教学的改革探索[J].广州化工,2015,43(9):200-201.

[6] 杨汉民.细胞生物学实验[M].北京：高等教育出版社,1997.

[7] 樊廷俊.细胞生物学实验技术[M].青岛:中国海洋大学出版社,2006.

[8] 王宏刚,陈成彬,王春国,等.综合院校“细胞生物学实验”教学改革探索[J].实验技术与管理,2014,31(1):191-193.

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[10] 翟中和,王喜忠,丁明孝,等.细胞生物学[M].第四版.北京:高等教育出版社，2014.

[11] 王晶,张春丹,杨利敏,等.阿魏侧耳胞外多糖对小鼠巨噬细胞的激活作用[J].食品工业科技,2016,(10):356-359.

[12] Cheng W W，Lin Z Q，Ceng Q，et al. Single-wall carbon nanotubes induce oxidative stress in rat aortic endothelial cells[J].Toxicology Mechanisms and Methods，2012，22(4):268-276.

Discussion for Teaching Reform of Cell Biologyand Microscopy Experiment

WANGJing1,2,3,CHANGShi-min1,2,JIAYong-hong1,2,ZHANGJiang-li1,2,HOUXiao-qiang1,2,3

(1.LangfangTeachersUniversity,Langfang065000,China;2.EdibleandMedicinalFungiResearchandDevelopmentCenterofHebeiUniversities,Langfang065000,China;3.EdibleFungiKeyLaboratoryofLangfangCity,Langfang065000,China)

The paper discusses the teaching reform of cell biology and microscopy experiment in Langfang Teacher's University. The teaching reform was carried out from revising aspects of syllabus, increasing comprehensive and designing experiment, optimizing the teaching content and adding experimental techniques commonly used in cell biology on intrinsic teaching content. Teaching method was changed. Preparation for the experiment, record and analysis of experimental result were attached greater importance to. More scientific grade evaluation system was established and the effect of teaching was improved.

Cell Biology and Microscopy Experiment; experimental teaching; teaching reform

2017-04-07

廊坊师范学院教育教学改革项目(2013022)；廊坊师范学院教育教学改革项目(2015014)；廊坊师范学院微生物学重点学科项目(201501);廊坊师范学院应用型本科生物技术重点建设专业(201602)

王晶(1983-)，女，博士，廊坊师范学院生命科学学院讲师，研究方向：动物细胞工程和生物活性物质。

G642.0

A

1674-3229(2017)02-0106-02