优化高等院校细胞生物学本科实验教学的思考

黄伟伟　张斌　李文强

细胞生物学是一门实验性学科，细胞的发现以及细胞生物学科的建立依赖于显微技术等细胞生物学实验技术的发展。因此，细胞生物学实验技术是细胞生物学知识体系中的重要内容。在高等院校生命科学相关专业本科细胞生物学教学过程中，通过实验教学促进学生对细胞生物学理论知识的理解，提高学生的实验操作能力，增强学生的综合素质。然而，笔者在一次硕士研究生入学考试复试环节实验技能考核中发现，来自全国各地的数十名考生大都不会使用血球计数板进行细胞计数，更有一名笔试第一的考生竟然不会配置简单的溶液，说明国内不少高校在实验教学方面需要优化改进。因此笔者结合自己在本科细胞生物学实验教学方面的经验和体会，提出以下需要改进之处以及相对应的优化建议，以资参考。

课程内容太单调

细胞生物学本科实验教学课程内容太单调，其主要表现在基础性实验多，综合性实验少。多数高校为了方便实验课程的组织实施，通常在细胞生物学本科实验课程中安排大量的基础性实验，虽然有些基础性实验非常必要，能够增强学生对细胞生物学理论和技术的理解与掌握，然而一些基础性的实验比如：各种细胞样品观察，各种组化染色等，实验操作环节少、技术相对简单，实验内容不饱满，实验结果缺乏趣味性，对学生的吸引力不足，甚至有些实验内容在某些发达地区高级中学学生就有接触，造成细胞生物学本科实验课程教学效果比较差。针对这一问题，笔者认为，可以通过合并基础性实验内容，增加综合性实验内容予以解决。比如，可以将细胞观察与显微镜使用相结合，增加各种不同组织细胞样品，甚至可以让学生课前搜集准备观察样品，结合普通光学显微镜、荧光显微镜等多种显微技术观察。比如组化染色，改变传统的只进行某一种单一的染色，可以将多种染色方法结合起来，或者在学生中进行分组实验，不同小组进行不同的组化染色，然后相互交流。同时，增加综合性实验内容，将多种实验技术通过综合性实验串联起来，可以丰富实验内容，增加实验趣味性。以本校细胞生物学本科实验课程为例，我们设置了动物细胞培养和微管免疫荧光染色观察的综合实验，将细胞培养、细胞爬片制备、免疫荧光染色、荧光显微镜使用等细胞实验技术联系起来，让学生能够观察到体外培养细胞的形态、细胞微管的形态，以及不同分裂时期的特殊微观结构——纺锤体以及染色体的形态结构，有助于学生对细胞培养、细胞分裂、细胞骨架等知识有一个直观的认识。

课程安排不合理

细胞生物学本科实验课程安排不合理，是指课时安排上的不合理。多数高校在实验课程的设置上主要有两种方式：一种是“化整为零”，即将细胞生物学本科实验课程分割为一个个的小实验，通常是与细胞生物学理论课程相伴开展，按周进行。这种课时安排的优点在于实验内容可以根据理论课的进程进行相应安排，有助于增强学生对理论知识的理解掌握，缺点在于将实验课时分割为2～4个学时/周，不能保证实验的连贯性，不便于设置耗时长的综合性实验。另一种方式是“化零为整”，即将细胞生物学实验课程集中安排在一整周进行，通常是在理论课结束之后。这种课时安排的优点在于实验时间集中并且充裕，便于实验内容设置，有利于开展多环节的综合性实验，缺点在于上课时间临近期末考试，学生不能全身心投入实验，影响实验效果。因此，最佳的实验课时安排应该是“零整结合”，既能设置耗时短的基础性实验，又能设置耗时长的综合性实验，并且与理论课教学协同进行，才能够取得更好的实验效果。

授课方式单一化

传统的实验课教学主要采取“板书+实验”的教学方式，先是任课教师讲解实验目的、原理、方法、结果等内容，随后学生根据实验步骤进行实验。这种传统模式信息容量少，缺乏形象直观的展示，以及关键或复杂技术环节演示，造成学生理解不充分、不准确，给后续实验操作和观察产生不利影响。笔者就有这方面的切身体会，在细胞形态观察实验中，尽管课前已经详细地给学生讲解了各个样品的观察要点以及细胞特征，但是学生在观察过程中还是会出现将小肠微绒毛错认为小肠上皮细胞。在利用小鼠骨髓细胞制备染色体标本实验中，由于学生缺乏小鼠解剖知识，尽管仔细讲解了如何分离小鼠股骨，但是学生在实验操作过程中还是不会做，导致大量实验时间浪费在分离股骨上，使得整个实验拖延很长时间。要解决这些问题，完全可以采用图片、视频等多媒体手段进行形象直观的展示，使得学生一目了然，加深认识，快速高效准确地完成实验内容。

学生参与程度低

传统的实验课都是由任课教师和实验员提前准备好实验所需的一切材料：试剂、器皿、耗材。学生上课时只需按照实验指导进行相应操作和观察结果，并不参与实验前的准备和实验后的清理过程。学生上实验课就如同去吃火锅，不需要进行食材、锅底和汤料等的准备，只需要涮菜和吃饭。而实际上实验前的准备程度对实验成败具有很大影响，如果学生能够分组参与到不同实验的准备环节，可以得到试剂配制、材料处理等的锻炼；而在实验后的清理环节，学生也能够学习如有害废液和动物尸体的处理的方法。通过全程参与实验的各个环节，有助于全面培养学生的实验综合素养，为以后科研实验提前打下坚实基础。

实验创新性不强

目前的细胞生物学实验的内容设置还是以基础性、验证性实验为主，这些实验内容操作流程固定，实验结果明确，虽然能够达到促进对细胞生物学理论知识的理解和对实验技术的掌握，但是实验缺乏創新性、灵活性和试验性，不足以培养学生的科研创新能力。在这方面，深圳大学的细胞生物学实验课程提供了一个很好的解决方案，在实验课程中增加了一项学生自主设计实验内容，让学生根据学到的细胞生物学理论知识，利用教学实验室现有条件，在任课教师的协助下，自主设计实验，然后进行操作。通过这种方式，既能够让学生对学习到的理论知识进行巩固，也能让学生对实验技术进行自主利用，非常具有创新性，值得其他院校借鉴学习。此外，目前大多数院校都是教学科研并重，有很多任课教师本身就在从事细胞生物学方面的研究，因此可以将这些教师的实验研究与细胞生物学实验课联系起来，既能够弥补教学实验室在仪器设备等方面的不足，又能丰富实验内容，并与实际科学研究结合起来，开阔学生视野，提高学生实验兴趣。

总之，细胞生物学实验是一门综合性课程，因此，需要做好各个环节的工作，通过提高教师的专业技能，完善实验内容，合理安排课程，提高学生参与度，齐心协力才能取得良好的教学效果，增强学生的创新能力，实现专业培养目标。