医学细胞生物学图像信息教学体系的构建与应用

代海兵　刘侠　栾海蓉

【摘要】图像信息资源的综合整合和利用对于提高细胞生物学的教学质量是非常有效的，在教学实践中师生共同参与，贯彻利用图像信息启发教学的理念，将图像教学模块整合与点?面式教学法有机结合，开展图像资源库的建立，并伴随教学环节的改革，采用一系列教学手段，加大“生物图”在教学中的应用。在理论教学中增加图像类资源的利用，实践教学中指导鼓励学生制作个性化图像资源，从制图、识图、绘图全方面培养学生，实现三方面有机统一，从而使学生潜移默化的构建起图像资源综合利用的全方位完整体系，有效提高教学质量与效果。

【关键词】医学细胞生物学；图像信息；生物图；教育教学

Construction and Application of Image Information Teaching System in Medical Cell Biology/DAI Haibing，LIU Xia，LUAN Hairong，et al.//Medical Innovation of China，2018，15（23）：-134

【Abstract】The comprehensive integration and utilization of image information resources is very effective to improve the teaching quality of cell biology，in teaching practice，teachers and students participate together and carry out the idea of using image information to enlighten teaching，combining the image teaching module with the point-face teaching method organically，the establishment of image resource database is carried out，and with the reform of teaching links，a series of teaching methods are adopted to increase the application of "biological map" in teaching.In theory teaching，the use of image resources should be increased，in practical teaching，students should be encouraged to make individualized image resources，and students should be trained from the aspects of drawing，reading and drawing，so as to realize the organic unity of the three aspects，so that students can construct a comprehensive and complete system of comprehensive utilization of image resources，and improve teaching quality and effect effectively.

【Key words】Medical cell biology；Image information；Biological picture；Education and teaching

First-authors address：Mudanjiang Medical University，Mudanjiang 157011，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2018.23.034

細胞生物学作为医学教育中的一门基础课和前沿课，它是从细胞整体、超微和分子水平上研究细胞结构和生命活动规律的学科，是临床医学、检验医学专业的基础课，也是生理学、病理学等课程的基础[1-3]。细胞生物学研究的内容是细胞微观的形态结构、化学组成、功能作用，以及细胞整体生长发育、分裂增殖、代谢运动、遗传变异、衰老死亡等多种复杂生命活动现象的动态过程及规律[4]。各类图像信息资源在探讨细胞结构功能和生命活动规律方面是必不可少的，它贯穿在细胞生物学的教学全过程中。教学实践中将微观世界的知识点利用整合后的多种细胞图像信息资源和手段充分展示，使细胞不同微观水平的形态结构得以清晰呈现，使细胞复杂的生命活动得以阐明，学生可以直观清晰、简单明了、快速有效的了解并掌握细胞生物学相关的知识。

另外从细胞图像信息资源的角度来看，它包括板图、挂图、自绘图、概念图、图解、思维导图、技术流程图、显微照片以至录像和动画等[5]，“生物图”资源是十分丰富的，需要将其进行有效优化整合，合理穿插于细胞生物学的教学活动中，与其他教学思想相互融合，从而达到最好的教学效果。在教学中积极探索生物图像信息资源的整合方法，探索革新细胞生物学的教学方式，将图像与文字有机结合，将理论学习与动手实践紧密结合，使细胞图像资源物尽其用却不堆叠，合理配置而不浪费，达到有效促进教学，创新教学手段，提高教学质量[6]，增加教学方法，提高学生综合能力的作用。

采用合适的方法和手段将图像信息教学体系在医学细胞生物学中进行构建及应用，是深化教学改革，增加学生学习基础课程兴趣，提高实践创新能力的有效途径。现根据教学实践就图像信息教学体系在医学细胞生物学的实际应用谈一谈体会。

1前期的积累和持续的完善“图像库”是图像信息教学体系在医学细胞生物学中构建的坚实基础

以个人或科室为单位在教学生涯中持续不断的将广义的细胞相关图像资源，包括图片、动画、视频等进行收集、归纳、整理，建立并丰富“资源库”[7]。另外创新教学方式和方法，将图像资源有效穿插在教学活动中，不仅仅停留在简单的让同学们“看一看”的层面，要达到使同学们看的有重点、有条理，知道图像本身蕴含的生命活动机制，了解图像资源与理论知识的内在联系。从而将细胞图像模块系统性进行整合，与文字信息相互配合，图文并茂，使之成为细胞生物学教学的有力武器。

在此基础上，利用整合后的图像资源，创新图像利用的手段，围绕细胞教学实践过程，将教师的备课、理论授课、实践教学有机结合，在理论教学与实验教学中充分开展，提升学生的综合能力，培养特色应用型人才。

2与学校办学理念相融合是课程能持久创新整合的动力源泉

系统整合细胞生物学中图像教学模块，达到了融汇新颖教学理念，发挥学生主体作用，增强学生学习兴趣，加强理论教学效果，密切基础临床联系，锻炼实践动手能力，提高专业技能水平，提升学生综合能力。具有化无形为有形，化隐蔽为直观，简单明了和生动形象的特点，达到了增强吸引力，提高理解力，锻炼综合能力的良好效果。不仅提高了教师计算机制图等能力，提高备课授课水平，激发思考研究的热情，丰富教学理念及内容；还能激发学生学习兴趣，启发学生思维，培养观察思考能力，抽象思维能力，识图绘图能力。与点?面式等教学方法有机结合后，能达到交叉促进，横向联合，纵向加深，进一步加强教学效果，形成新的教学特色的作用。教学是一个双向的环节，图像教学模块的整合既注重对学生综合实力的培养，又是对教师教学能力的训练与提升，在细胞生物学的教学中起到非常重要的作用，还有广阔的发展前景，也更好体现了本校“人本、厚德、尚能、强技”的办学理念。

细胞生物学是从细胞整体、超微和分子水平上研究细胞形态、结构、组成和生命活动规律的科学。教学中涉及细胞各部分繁杂的形态结构、化学组成、功能作用，以及复杂的生命活动的动态过程、特点规律，之间涉及复杂的相互作用、交叉连锁反应，如何将它们形象生动、简明扼要、清晰准确的展示给同学，化繁为简，化抽象为具体，化呆板为生动，图像教学模块的系统性整合是一种有效的方法，利用多种来源的图像信息，包括挂图、照片、录像、动画等对微观世界加以充分展示，无论对教学内容还是教学方法都是有效地促进和提高。以往对图像资源的简单利用，仅停留在“看一看”的层次，就越来越不适应细胞生物学的快速发展，很难达到培养综合性、创新性人才的目标[8]。

另外随着学校“建成高水平、特色鲜明的应用型医学院校”这一办学目标的确定，对学生培养理念强化注重“以德为先，注重人文，强化实践，服务基层”，基础理论教学摆脱照本宣科，枯燥讲解模式的内在要求越来越紧迫。细胞生物学对于临床疾病的有效诊断、治疗、预防，病因的阐述，发病机制的研究，治疗方法的改进都起着重要作用，是联系基础医学和临床医学的基石，也是基础医学各学科和临床医学的纽带[9]。这也要求教师在教学方法上要有所创新以弥补课程内容先天略抽象枯燥、复杂烦琐的弱点，进而达到改革教学理念，促进教学改革，增强教学特色，丰富教学内容，提高教学质量的目的。

3师生共同努力，双向促进提高，是教学模式良性循环的保证

板图、挂图、自绘图、概念图、图解、技术流程图、显微照片以至录像和动画等“生物图”资源是学生直观了解细胞结构和复杂生命活动现象及规律的有力“武器”，生物图是生物科学的第二语言，是表达知识不可缺少的一种表现形式，科学合理的使用好图像资源为教学服务是细胞生物学教学的关键。

图像教学模块整合是以“图”为主线，对师生双方都提出要求也得到提升，一方面培养教师的修图制图能力，提高课堂教学水平；培养教学改革的能力，贯彻教学思想。另一方面培养学生的识图读图能力，提高学习效率；培养学生的绘图制图能力，提高学生综合素质[10]。它很好地结合了学科的特点，充分利用“生物图”资源在医学细胞生物教學中的重要作用，将教师制图能力，学生识图、绘图能力有机结合。图像教学各环节的整合改变以往授课中零散的图像讲解，构建系统科学的图像体系，采用讨论、绘图作业、PBL、竞赛等多种方式贯穿整个教学过程中，分层次、有条理、系统性地展现出来。在提高教师业务水平的同时，更增强同学理论学习和实践动手能力，分析问题及解决问题的能力[11]，提升综合素质。使课程充满新鲜感吸引同学，使老师今后教学时更游刃有余。图像教学模块整合围绕各种生物图将教师的备课、理论授课、实践教学有机结合，在理论教学与实验教学中充分开展，锻炼实践，提升学生的综合能力，培养特色应用型人才。

4图像教学模块的整合是贯穿整个教学过程，渗透各个教学环节的系统性工程

4.1图像教学模块整合是教师丰富扩展细胞生物学教学的有效手段教师在利用海量图像时需要进行合理的选择，恰当的排版，进一步的修改、加工和修饰，甚至自己动手利用电脑影视图像相关技术来制作图片，录制影像，这样所得到的图像更特色鲜明，贴合实际，能更好地适应不同学校，不同学科，不同专业，不同年级，不同层次教学对象的差异化需求。同时也提高教师自身业务能力，促进深入理解课程内容，为顺利开展教学打下坚实基础。

在理论教学中教师利用图像指导学生准确识图，利用启发、PBL、第二课堂等教学方法[12-13]，采用小组讨论、师生互动、学生互助等学习方式开展教学活动，去理解图片的内涵，与文字知识建立有效的记忆联系，相互印证，相互沟通，在图像与文字两种知识表现手段之间自由切换，将知识点精准记忆。将细胞形态结构、减数分裂、细胞融合等重点章节以绘图作业的形式留给同学，亲手绘制细胞结构图和生命活动流程图，提高学习积极性，加深记忆力。并对学生的作业进行点评，挑选好作品在课堂进行展示，增强学生荣誉感[14]。

实践教学过程中，引导学生要正确绘图，即学生通过动手实验，完成切片制作，并获得清晰的图像、筛选出视野中完整的图像、按生物绘图法正确绘图，描绘出细胞器、细胞群、染色体等细胞形态结构。充分利用实验室的仪器设备，强化实验指导教师的理论实践水平。

4.2图像教学模块整合是学生化解学习细胞生物学的枯燥感，加深记忆力，巩固知识要点，参与教师备课环节，提前接触临床，发挥主体作用[15]，提高基本技能的正确途径教师通过采用精良的CAI课件、动画流程图、Flash、网络视频等多种方式，激发学生学习细胞生物学的兴趣，增强教学的直观性，丰富课堂教学信息量，加深学生对复杂生命活动的理解和掌握。同学们在图像信息的帮助下，记忆知识效果更好，效率更高，图像作为一种高效载体简单明了的串联起知识点，使知识形象化、立体化[16]，建立起书本文字和真实细胞结构及生命规律的桥梁。积极调动学生学习热情，将理论知识与图片识别绘制结合转化，培养空间想象力，加深理论认知度，能丰富理论教学的内容，易于被学生接受。学生通过亲手绘制图片，加深对知识的掌握程度，培养抽象思维，锻炼学生绘图能力及分析、观察、表达能力[17]，紧密联系临床实践，促进学生利用基础理论知识解释临床现象，提升学生综合运用能力。

4.3图像教学模块整合与细胞生物学点?面式教学法有机结合[18]，可进一步丰富教学内涵，创新教学理念，形成新的教学特色无论是在研究细胞结构，还是细胞融合、减数分裂、细胞增殖等重要知识点时[19-20]，图像信息启发教学与点?面式教学两种教学思想结合后，既从点到面，点面结合，又从文字到图像，从抽象到具体，环环相扣，紧密相连，达到更好的学习效果。

点?面式教学是使学生应用一种特定的思维模式，理解和记忆抽象的教学内容，帮助学生完成医学细胞生物学的学习。比如将每一个亚细胞结构的组成与功能作为“点”，细胞整体的生命活动作为“面”，逐一了解点与点、点与面的内在联系，最终达到点?面结合。在点?面式结合的过程中贯穿图像教学模块整合，從细胞每一个结构的点到整个细胞的面来进行制图、识图、绘图，将图像启发有层次、有顺序地展示给同学，由浅入深，由简入繁，由局部到整体，由抽象到直观，层次性好，逻辑性强，吸收性好。

图像教学模块整合与点?面式教学法结合后，在课堂学习中，学生将由点到面通过系列图像教育来实现制图、识图、绘图的有机统一。比如先通过图像逐一了解细胞的形态结构的内容，熟练掌握细胞各组成部分形态结构及功能，在点的方面对细胞有了充分认识。但在学习过程中，不但要熟悉掌握细胞某一单一结构，还要注意该结构行使功能时，需要与细胞中何种其他结构相协同才能完成自身功能，以此达到对细胞在面的层次上的认识。这也需要相应图片教学手段的参与，反过来再与代表点的层次的图片相结合。使同学们在透彻了解细胞结构的同时，在细胞生物学学习中熟悉运用点?面结合的思维模式。在布置绘图作业时，先绘制每一个细胞器的结构图，了解它们作为一个独立结构的化学组成、形态结构及功能作用。最后绘制细胞总的结构图，在单个细胞器的基础上，了解各细胞器之间的分工、协作、配合和紧密联系，它们构成了细胞有机的整体[21]，点?面结合教学方法的应用使教师在利用图像资源教学时更有条理性和逻辑性，从生物学研究和临床应用角度引入作图主题，也得到学生的好评。

再比如对内膜系统：每个膜性细胞器作为“点”，各个细胞器之间在结构和功能上的内在联系以及协同完成蛋白质的合成与分泌活动作为“面”，引入点?面式思想。对细胞增殖：将细胞周期各个调控点作为“点”，细胞经由G1→S→G2→M过程作为“面”，从点到面，深入理解细胞周期的调控机制，体现点?面式思想。无论是在点的角度还是面的层次，都需要“图像启发”的教学手段的应用，才能更好理解点与面的学习思想，反之图像启发的教学模式结合了点?面式教学方法，能使图像信息的应用不是简单的堆砌罗列，而是有条理层次的逐步展现，学生的学习经历良好的逻辑顺序，由浅入深的过程，清晰明了，印象深刻。

两种教学思想有机结合，多角度清晰展示教学内容，化繁为简，化难为易，化抽象为具体，深入浅出，形象直观，好理解，好消化。教师制图时更有逻辑性，层次分明，条例清晰。学生在识图时接受容易，层层递进，娓娓道来。绘图时由简入繁，扎扎实实，循序渐进。

4.4图像教学模块整合包含教学环节的改革，从而将教学资源充分利用，教学思想贯彻始终在教学中鼓励学生自己动手绘制各种细胞图谱，录制教学研讨视频。或者对现有图片或视频进行个性化修改，达到自身特殊要求，便于利用。

利用网络教学平台开展细胞生物学教学活动[22-23]，使学生学习达到图文并茂、声像俱佳的交互式教学效果，在线播放的动画、视频使抽象的知识内容形象化、具体化，为学生自主、个性化学习提供学习方法、学习资源和交流平台[24]。建立QQ群、微信群等手段，将同学制作的图像作品，进行展示交流；布置课后专项绘图作业，成为实践成绩的一部分，调动学生学习热情；举办班级竞赛，相互点评，相互学习，相互促进，增强同学的学习成就感。

目前，在实践教学中积极引导同学对图像信息的利用，引导同学们正确高效的利用图像获取知识信息，加深记忆，鼓励同学们自主学习，积极搜索并实践相关图像应用技能并制作相应作品。以作业的形式引导同学们拿起画笔，通过手眼身心的配合，将理论知识与图像有机结合，达到图文融合，相互印证，相互促进，有效提高学习效率的目的。

今后随着信息化技术手段的不断进步，相关技术软硬件条件不断提高，教师和学生相关知识技能储备不断增加，图像信息在细胞生物学中的应用会越来越广泛和深入，对教学质量的提升会越来越有效且有力。

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（收稿日期：2018-06-27）（本文编辑：张爽）