学术范例在细胞生物学教学中的应用探讨

黄志伟　卞永刚　曹张军

摘要 学术范例教学是通过教材或科学研究中典型事例，使学生从个别到一般，掌握教材结构，获得基础性知识的一种教学模式，或称示例性教学或个案分析教学。本文结合多年教学经验，对学术范例在细胞生物学教学中的应用及教学改革中遇到的问题进行了探讨。

关键词 学术范例;细胞生物学;教学改革;应用

中图分类号 G642

文献标识码 A

文章编号 1007-5739（2019）08-0252-03

细胞生物学作为高等院校生命科学和农林医药类学科本科教育的-1]必修专业基础课程，其理论性强内容抽象、不易理解，知识点多而杂乱，如何在有限的学时内，让学生完整、系统地掌握细胞生物学基础知识，及时地了解细胞生物学发展的前沿，并通过学习、训练学生专业思维能力，将学生从死记课本知识点转变成探究问题培养能力的研究性学习，已成为新形势下细胞生物学教学改革的一个重要的内容"。

1细胞生物学课程的特点和课堂教学方法的探索

细胞生物学与其他以推理或计算为主的课程不同，教材中大量的内容是以描述为主，许多学生感觉细胞生物学比较简单。因而细胞生物学的课堂往往是教师的一言堂学生精力普遍不集中，课堂氛围相对沉闷。但实质上细胞生物学的许多概念比较抽象，笔者课堂要求学生阅读相关章节，然后对阅读理解的效果进行提问，结果显示绝大多数学生通过阅读教材并不能掌握或完全理解相关概念。

细胞生物学是生命科学的-1]基础课，也是该领域发展最快的前沿学科之一，涉及的知识面广、内容繁多。目前，细胞生物学的研究方法和技术与分子生物学生物化学、遗传学等结合得十分紧密，在具体的研究内容上与遗传、发育、生理、生化等分支学科的交集越来越多。细胞生物学学科的快速发展及学科间的渗透交叉，极大地丰富了课程的教学内容，也提供了大量丰富多彩的学术范例素材。同时也给细胞生物学的教学提出”了挑战，在有限的学时内，任课教师在传授基本概念、基础知识和基本理论的前提下，如何平衡基础、前沿和能力培养的关系，如何把握知识点的强化教学，又不破坏课程的系统性和完整性。

针对细胞生物学课程的自身特点与教学内容，同行教师们在教学过程中尝试了多种手段与方法的革新。作为一种新兴的教学手段，多媒体图文并茂及生动形象的优点使学生更容易理解抽象的理论知识，提高了学生对复杂问题的认知度。多媒体教学也被细胞生物学教学广泛采用，与传统的板书相比，内容生动的多媒体课件在很大程度，上使原本枯燥、难懂的内容变得形象、直观、易于理解，提高了课堂的教学效果。但是，随着计算机和网络的普及，全社会信息化程度的提高，当代大学生们对多媒体的新鲜感基本消失，多媒体教学往往不能很好地调动学生的学习主动性和积极性，若学生有惰性，上课不记笔记，课下只看课件，教学效果并不理想。

研究型教学模式是相对于以单向性的知识传授的教学模式提出的，一种由学生参与研究探索的学习模式。深化细胞生物学课堂教学环节的改革，不仅要教授理论知识，更要培养学生分析、解决问题的能力，把“知识能力、素质”的培养有机地融于一体。在多媒体教学的背景下，很多教师已经对启发式和讨论式教学进行了尝试。虽然每种方法都有独特之处，如何将其运用得恰到好处仍是解决细胞生物学教学的关键。

2范例教学法的特点

范例方式教学也称为示例性教学或个案分析教学，是通过选定典型事例的教学使学生从个别到一般，获得基础性知识的一种教学模式。范例教学产生于20世纪中期，是以瓦根舍因（M.Wagenschen）为代表的前联邦德国教育家提出的一种教育理论。当时随着科学技术的快速发展，很多新知识不断被纳人课堂教学内容，教材变的庞杂臃肿，教师的课堂教学像百科全书似的讲解。同时，学生的负担过重，学习缺乏主动性和创新性。为了改变现状提出了范例教学理论，恢复学校的宗旨首先在于学生能力的培养，其次才是传授知识。

范例教学的特点是注重从个别到一般，探讨普遍性规律的学习方式，可以培养学生的思维能力、想象能力、分析概括能力。相对面面俱到的灌输，范例教学强调教学应该突出重点，在教师带领下对经典范例进行深人分析，充分调动学生的主动性和迁移学习能力，激发学生学习同类知识的兴趣，实现“教”服务于“学”的目的叫。

范例教学模式符合學生认知规律，但是在高等教育教学中采用范例教学法实施教学的少之又少，有关范例教学法的研究成果也很缺乏即使有些教师偶而采用范例教学法实施教学，也只是针对某一个知识点，举一个范例，而不是整个教学过程都使用范例实施教学除了高等教育中学科门类的差异外，影响范例教学的重要原因是教育者在范例教学法实施过程中，范例的选择与知识系统化的关系难以把握，范例选择不当就会造成受教育者的认知零散破碎。目前，细胞生物学还缺少一本使范例教学和学科知识体系有机联系的教材，仍需要科研工作者和广大一线教师对适合课堂的范例进行广泛积累。

3范例教学法在细胞生物学教学中的应用探讨

目前，大学课堂仍然是以3个中心（课堂教学为中心、教师讲授为中心、教科书内容为中心）为主导的教学制度，以传授知识一接受知识为主体的传统教学模式，这种模式倾向于知识的传授和积累，为教育走向规范化、规模化提供了可能，但忽视了学生的主体意识、压制了教学主体的个性和创新思维。范例教学是一种研究型、诱导迁移方式的学习，如果教师能有效地运用于教学中，在课堂教学过程中，结合讲授的新概念、新内容，将典型的科学范例引人课堂，与学生讨论一些新的科研成果及相关的科学进展，激发学生对细胞生物学的学习兴趣。例如在引人抑癌基因概念时，可制作幻灯片讲述贝勒医学院病毒和微生物系Donehower教授实验室对P53基因功能进行研究的典型文献。该研究结果纯属一次意外的研究发现，Donehower本想将细胞内P53基因敲除，但是没有成功，只消除了该基因的一部分，后期偶然发现这些只有部分P53基因的小鼠（p53+/m）患肿瘤的数量比野生型（p53+/+）少得多。进一步研究发现，这个残缺的基因促使另外一个P53等位基因异常活跃，因而小鼠患癌症的机率下降，但这些小鼠在过了一岁之后就快速地衰老，表现为体重下降、肌肉耗损、驼背、骨质疏松易骨折、皮肤变薄、伤口需要更长时间才能愈合，平均寿命只有98周，较正常小白鼠（118周）的寿命减少20%B。P53基因作为一个被广泛研究的抑癌基因，实际上是正常细胞增殖过程中的负调控因子，它编码的蛋白往往在细胞周期的检验点上起阻止周期进程的作用，其过表达造成生物个体的衰老。该案例加深了学生对抑癌基因概念的理解和记忆，在学期测试中得到了很好的验证。

对于一些复杂抽象的概念和定义，需要教师弓引导学生并进行多角度多層面的阐释。例如在弓以细胞的基本概念时，查阅了大量文献也没有得到恰当的范例来表述细胞是生命活动的基本单位这一概念经过对多个学术范例对比，笔者选择用已经分化的成熟体细胞（乳腺细胞）克隆出多莉羊的范例。首先，通过一张幻灯片对其来龙去脉进行详细解释。从一只6岁芬兰多塞特白面母绵羊（A）的乳腺中取出乳腺细胞，此细胞称为供体细胞，即提供了细胞核;从一头苏格兰黑面母绵羊（B）的卵巢中取出未受精的卵细胞，并立即将细胞核除去，留下一个无核的卵细胞，此细胞称之为受体细胞;利用电脉冲的方法使供体细胞和受体细胞发生融合，最后形成了融合细胞，然后融合细胞进行细胞分裂、分化，从而形成胚胎细胞;将胚胎细胞转移到另一只苏格兰黑面母绵羊（C）的子宫内，胚胎细胞进一步分化和发育，形成一只小绵羊“多莉”。然后，在课堂上展开讨论小绵羊“多莉”应该与绵羊A、B或C有相同的外貌（出生的“多莉”小绵羊与多塞特白面母绵羊具有完全相同的外貌）？进而引导学生互相补充归纳总结出细胞是繁殖的基本单位，是遗传的桥梁，是发育的基础，是构成有机体的基本单位，是代谢与功能的基本单位;同时，又要提醒学生这个案例并不能很好展现细胞是生物进化的起点、是生命的起源等概念，而质膜的形成是细胞内外环境区隔、形成原始细胞的关键，也为下一章的内容埋下伏笔。这种教学方式可以活跃课堂气氛，激发学生对细胞生物学的学习兴趣，也培养了学生的独立学习能力和分析概括能力。

当下创新已成为引领个人和国家发展的重要动力，对创新型，人才的培养已成为我国高等教育的主要目标。本科教育以系统的学习基础知识为主，但是为培养高素质创新型人才，尽早引人探索性议题、培育研究性思维对本科生创新型人才培养目标的实现十分重要1。因此，为了培养生物学科学生的逻辑思维能力和科技创新能力，在开展课堂教学中，适当引入一些笔者或其他实验室正在开展的研究课题。例如在讲细胞质膜的结构和功能部分，引用了自己实验室的一个范例，在研究黄连素抗真菌的作用机制中发现：低剂量的氟康唑能促进细胞对黄连素的吸收，推测氟康唑改变了细胞质膜的透性，然后用荧光染料PI染色检测质膜的完整性，应用荧光示踪剂RH123模拟黄连素的跨膜渗透过程，证实氟康唑处理破坏质膜的完整性、.促进质膜的透性，并且这种现象与细胞麦角固醇合成通路突变一致，得出结论固醇脂作为生物膜的基本结构成分，对生物膜的结构和功能有很大的影响，通过课堂展示科研过程中发现问题、推测原因、试验证明和得出结论的过程，培育学生的研究性思维和科技创新能力。在课程的后半部分，有关细胞周期、细胞增殖细胞分化、细胞衰老等生命现象的研究范例很多，可以选取一些关键的调控因子从发现现象到功能鉴定成功的例子，充分锻炼学生分析问题、解决问题的综合能力。

由于完全的范例教学缺乏学科的系统性，也难以完全覆盖细胞生物学的知识点，不利于学生知识体系的建立和扩充。例如课程中有关细胞膜、细胞器的结构、组成、形态以及相关基本功能等基础知识部分仍然需要不同教学模式相结合，将范例教学适当地插人到传统的讲授模式中效果更好。比如在讲原核细胞与真核细胞的比较内容部分，首先，通过课堂讲授模式普及原核与真核细胞两大类群的根本区别是细胞膜系统和遗传系统;然后，笔者以提问的方式让学生回答，自己服用过什么抗菌素？这些抗菌素的细胞靶点是什么？最后，教师对学生的答案进行归纳总结，青霉素所含的青霉烷能使病菌细胞壁的合成发生障碍，导致病菌溶解死亡，而人和动物的细胞则没有细胞壁。因而青霉素既能杀死病菌，又不损害人体细胞。抗菌素，如红霉素、链霉素、氯霉素等对原核与真核生物的敏感性不同，能直接抑制细菌核糖体上蛋白质的合成作用间。并简单介绍了第一代抗菌素红霉素与第二第三代抗菌素阿奇霉素、酮内酯类（ketolide）的新研究成果：新一代的抗菌素不同于第一代的红霉素仅对一些类别的蛋白质具有合成的抑制作用，可能暗示了传统抗菌素更易于产生抗药性的原因，进一步强化学生对原核细胞与真核细胞基本特征的区别认识。

4结语

细胞生物学教学改革课堂实践表明，研究型范例教学有效提高了学生的学习兴趣，收到了较好的教学效果细胞生物学涉及概念和细胞组成、形态、结构以及相关基本功能等的描述文字较多，课堂易枯燥乏味，而生动的案例与背景材料对激发学生的学习兴趣和热情有很大的促进作用。为提高教学质量，激发生物相关专业学生对细胞生物学课程学习的积极性，笔者在课程教学改革过程中广泛采用了范例型教学，并且对教改前后3～4年的教学效果进行J对比。教改前后学生的期末平均成绩由71.5分提高至80.0分，每个学期学生课堂参与率（课堂师生互动和讨论课参与者与班级总人数的比值）由原来27%提高到100%，表明教改后的教学模式提高了学生的参与度，激发了更多学生的学习兴趣，提升学习成绩。但是细胞生物学研究型范例教学改革课堂实践中也遇到了一些困难，如有时查询了大量文献但找不到恰当的范例用于教学。因此，在细胞生物学教改中应采用多种教学方法相结合的教学方式。

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