提高发育神经生物学教学授课质量的探讨

秦尚尧，袁一旻，苏志达，刘 红

(海军军医大学神经生物学教研室， 上海 200433； △通讯作者)

进入新世纪以来，随着神经科学以全新的面貌在生命科学领域中的异军突起，发育神经生物学也有了极大的发展。发育神经生物学是神经科学一个重要的分支学科，也是神经生物领域极其重要且复杂的一部分。进入21世纪后，发育生物学对胚胎干细胞、神经干细胞、中枢神经系统的发育过程以及神经损伤修复等研究极大拓宽了现代神经科学的研究范围，加上分子生物学的发展和整合使人们对神经系统发育与再生的具体分子机制有了更深入的认识，也愈发引起生命科学家们的关注[1]。

发育神经生物学之所以受到如此广泛的重视是因为其学术价值高而且社会应用价值广阔。发育神经生物学的发展不仅为我们认识脑、开发脑和创造脑提供基础医学资料，而且为脑发育的保护、发育中脑损伤的预防、临床脑损伤的修复、神经再生及神经退行性疾病的发病机制及治疗等提供新思路。发育神经生物学所研究的中心问题正是与人民群众切身健康利益密切相关的问题。因此，尽快让医学院校学员在掌握神经科学的基础知识和基本概念之后，学习神经发育的过程和规律，在现代神经科学飞速发展的今天尤为必要。

1 发育神经生物学的教学现状分析

自1998年海军军医大学神经生物教研室创建以来，经过20多年的发展和建设，如今我教研室已被授予教育部分子神经生物学重点实验室和全军分子神经生物学重点实验室，并且有数据表明我校的神经科学综合水平已经进入全球排名前1%，证明本学科已具备很强的学术影响力[2]。长期以来，本单位致力于神经干细胞，胶质细胞命运决定与神经再生等发育学领域的基础研究。主要的研究方向包括：①探究体内神经干细胞自我更新和多向分化潜能以及重要的分子作用机制。②利用外源转录因子或小分子化合物，实现嗅鞘细胞、星形胶质细胞等非神经元类型的细胞重编程。③利用新型的药物或关键的神经营养因子，促进外伤、脱髓鞘等病变部位的神经再生，改善神经功能。本着以科研促进教学的理念，我教研室充分发掘实验室平台的引导作用，对于发育神经生物学的教学有着成功的经验。

我校在本科生和研究生教育阶段分别设置了神经科学的相关课程，其中神经发育篇章占据整个课程的比例约有15%和20%，在神经科学课程中具有举足轻重的地位。对于本科生教育，授课对象为大学二年级学员(包括临床医学八年制和五年制、生物技术、麻醉学以及精神卫生等专业)。发育神经生物学的课程内容对学员认识整个神经功能、结构和联系具有重大意义。我们在神经发育部分着重讲述神经发育的一般过程、大脑神经元的产生、迁移与分化以及神经发育的一般规律和关键分子特征。对于研究生教育，我们在学员入校的首个学期进行授课，并在课程中加入当下最新的研究进展，重点讲述脑和脊髓的形态学改变、基因和转录因子对神经发育的突出作用以及发育中神经环路的构建与修饰等内容。鉴于学员数量的差异，本科生授课将采取大班集体授课的形式，而研究生授课将采取小班授课和分组讨论的模式。

2 现阶段发育神经生物学教学过程中遇到的问题

由于发育神经生物学理论的抽象性和内容的复杂性，我们在本科生和研究生授课过程中遇到了一些普遍的问题，主要包括以下几个方面：①神经发育知识更新速度飞快，许多新的研究资料尚未补充进当下的授课教材，相关的概念也有待更新。比如，多维度的高通量测序技术和类脑的研究已极大拓展了人们对神经发育过程的理解，但是相关内容在教材中体现较少。②授课内容多而杂，学员对于一些较难理解的概念和理论很难及时掌握。比如，对于发育过程中头尾轴和背腹轴的建立，视觉发生过程中眼优势柱的形成等，需要学员具备良好的空间想象思维和逻辑推理能力，而这又正是许多学员所欠缺的。③学员对于神经科学的基础知识掌握程度不一，部分学员对于神经发育的授课存在畏难情绪，在授课的中后期存在学习动力不足的现象。以上这三个问题在部分学员身上有不同程度的体现，甚至有的兼而有之，在一定程度上影响了发育神经生物学授课的效果。这就要求授课教员在发现问题的同时采取积极有效的措施，切实帮助学生克服这些问题，提高授课的成效。

3 探索提高发育神经生物学授课质量的新模式

近年来，本教研室通过及时发现、认真总结和实施一系列改进措施等，探索出多方面提高发育神经生物学授课质量的途径。笔者将逐一阐述和总结这些成功的经验。

3.1 建立一套详略得当、重点突出的发育神经生物学授课体系

鉴于教学内容繁多与有限的教学课时量之间的矛盾，授课教员要着重强调每节课的重点，删除细枝末节的知识点，切实做到在内容上的有的放矢。发育神经生物学的知识体系庞大，涵盖的领域既有广度、又有深度，有些基础知识在学员前期的组织学与胚胎学、生理学以及细胞生物学等课程中已经涉及。因此，教员在讲授发育学基础内容时可以一笔带过。针对发育领域的重点内容，我们发现在讲授过程中很有必要回到科学发现的起点，着重探究当时科学家们如何寻找神经发育的各种规律，而不是仅仅“填鸭式”讲授最终的生物学结论[3]。通过启发式教学，我们力求让学员在教员的引导下，能自己探索并总结出发育学理论的来龙去脉，明确每次课的核心内容，从而能够在课下有的放矢地进行复习。比如对于生长锥这一新结构的讲述，我们倾向于以神经科学之父卡哈尔的视角带领学员重新探索它的结构和功能，指出受当时科学条件的限制，人们将采取何种手段描述和探究这一结构的功能与特性，而对于调控生长锥形成和延伸的细胞因子等内容可以大幅删减。再比如，神经回路的修饰这一章节涉及轴突和树突修剪两部分内容，由于两者遵循大致相同的分子机制，我们在授课中将以前者为主。课堂授课的目的是使学员掌握发育神经生物学的基本原理、基本概念，培养学员的逻辑推断能力，同时拓宽学员科学视野，提高学员的探索兴趣。因此，精简授课内容，突出重点是发育神经生物学教学的必然模式。

3.2 摒弃以往死记硬背的学习模式，通过PBL(problem-based learning)教学法提高学员的听课兴趣

长期以来，由于受到我国传统应试教育的影响，教员在教学过程中关注的是怎样把书本知识准确地教给学生，学员更多地依靠死记硬背来获得理想的考试成绩。这导致学员主动探索知识的兴趣极大降低和自主学习能力得不到提高。这种情况在发育神经生物学的教学中也同样存在。针对此，我们将PBL教学模式引入课堂，回归到以学生为主体，教师只是课堂引导者的教学本质，取得了令人满意的效果。PBL教学法是一种以问题为导向的教学方法，其实施过程中，最为重要的就是问题的解决，对于知识的获得反而不是第一位的[4]。我们将发育神经生物学相关的核心知识与实际生活中的问题进行联系和整合，帮助学员在探究和解析问题中，潜移默化地获得相关知识。比如，我们在讲到课程中发育关键期这一概念时，列举耳熟能详的动物“铭记现象”作为引子。学员虽然了解这些动物的行为模式，但并不清楚背后的发育神经生物学机理。通过对这一问题的深入阐述和解析，学员能对发育关键期的概念和意义有更好的理解。采取这种方式不仅可以帮助学员解决实际问题和获得相关知识，而且以这种形式锻炼了学员的逻辑推理和科研探索能力。除此之外，教员采取这种模式授课还能鼓励学员多思考、勇于发表自己的见解，尽可能给学生动脑、动口的机会，充分激发学生主动获取知识的能力。

3.3 帮助学员建立知识点之间的联系，减轻知识掌握的难度

由于发育神经生物学信息量巨大，学科发展迅速，而书本知识存在一定的滞后性，导致许多知识极易过时，最新的前沿进展未及时补充到授课教材中。学员面对海量的知识往往存在畏难情绪，所以帮助学员剖析核心知识点，建立与神经生物学其他章节以及相关学科之间的联系显得尤为重要。思维导图的应用具有明显的优势，它由于具有开放性、易读性和可扩展性等特点，符合人们对于知识的理解和记忆逻辑，特别适合在发育神经生物学教学过程中推广使用[5]。学员可以根据课件中总结的思维导图进行知识梳理，并根据自身的理解和掌握水平自行搭建新的知识框架，并把之前所学知识纳入框架之中，实现知识的拓展和再加工。这种做法与传统的单向灌输式教学明显不同。对于学员来说，以往的教学方式中每个知识点都是独立的，而这种教学方式能帮助学员构建知识网络，梳理不同知识点的逻辑关系，教学质量得以显著提高。再者，发育神经生物学的内容涉及多达十位诺贝尔奖获得者，在授课过程中讲述这些科学家们的重要发现和与之相关的故事能有效地提高学员的听课兴致[6]。比如，西班牙神经解剖学家圣地亚哥·拉蒙-卡哈尔与卡米洛·高尔基两人关于神经元连接理论的分歧，意大利神经生物学家丽塔·列维-蒙塔尔奇尼和德国维克多·汉堡关于鸡胚移植实验的争论等，无疑都极大推动了神经科学领域的巨大进展。学员在了解这些趣事的同时，对背后的神经元理论和神经营养因子等知识也有了深刻的认识，并且在此过程中有益于培养学生不畏权威、勇于探索的科学品质。通过以上方法建立发育学领域的知识网络，能有效帮助学员理清所学内容的来龙去脉，克服面对大量信息的抵触情绪，并能显著提高学习效率。

3.4 采取灵活多样的考核形式，重点考查学员对知识的理解

在神经科学和发育神经生物学飞速发展的今天，让学员有能力自主获取知识和善于将理论应用于实际显得尤为重要。对于本科生教育，人们最熟悉、最广泛应用的知识考核方式为传统的笔试作答[7]。我们在题型上分别设置了填空题、选择题、名词解释(包含英文的名词解释)、简答题和论述题，并且加大了主观题所占的比例，其评分标准为“言之有物”即可，让学员运用自己所学知识解答，并没有详细的标准答案，最终目的是客观考查学员对于知识的掌握和应用，避免学员陷入“死记硬背”的怪圈。比如在论述题的设置方面，我们会让学员尝试列举现阶段发育神经生物学领域常用的研究技术并分析这些技术各有哪些优势；神经营养因子与形态发生素如何相互作用从而协调胚胎发育中的区域性特化；先天性白内障患儿为何要及早进行干预等。要想回答这些问题，学员需要对所学知识进行系统的梳理和吸收，并且能利用书本知识进行实际应用。除此之外，我们还将学员的总成绩分为笔试成绩和平时成绩两部分。学员在课堂上的表现会被评估，比如在PBL教学过程中学员解答问题的完成度会被纳入平时成绩，两类成绩互相补充以此综合考查学员掌握知识的整体情况。对于研究生教育，我们的考核方式以阅读相关文献、设计发育学相关实验以及综述写作为主，并积极引导研究生学员关注发育神经生物学的发展动向，鼓励学员及时与教员交流科研想法与思路，重点考核研究生学员的信息检索、逻辑推理能力和科研创新能力。对于热爱科研、勇于探索且具有强烈求知欲的学员，我们鼓励并帮助其设计合适的研究课题，进一步拓展其创新才能。通过设置这些灵活多变的考核方式，学员能够更好地把握和运用相关知识，与此同时培养了崇尚科学、勇于探索的科研品质。

作为一门前沿学科和综合性、交叉性课程，发育神经生物学的教学不易做到面面俱到。为了提高发育神经生物学的授课质量，帮助学员更快地理解和运用所学知识，发挥学员的认知主体地位，笔者在本文探讨和总结了一系列有借鉴价值的改进措施。这些方法经过实际教学的检验并收到良好的反馈，但在实际运用中也发现了一些不足之处。比如，教员需要实时跟进课程相关的前沿进展，不断提升自身的知识储备和授课水平；学员需要自主完成主线内容以外零碎知识的学习，占据了一部分课余时间等。这些问题在今后的教学实践中需引起教员足够的重视，进一步改良教学策略和方式，不断提升教学质量，力争培养更多的发育神经生物学和神经科学相关的医学、生物学人才。这对提升我国基础科研水平具有十分重要的价值，需要广大师生的共同努力。