“细胞生物学”教学中培养创新创业型人才的思考与实践＊

李军林，崔继红，黄萱，赵宇玮，郝亚琦，付爱根，陈富林



“细胞生物学”教学中培养创新创业型人才的思考与实践＊

李军林，崔继红，黄萱，赵宇玮，郝亚琦，付爱根，陈富林

（西北大学生命科学学院，陕西 西安 710069）

培养创新创业型人才是高等教育常抓不懈的目标和任务。“细胞生物学”讲授细胞是生命结构与功能基本单位，是一门理论性和实践性强的专业基础课程，学习难度较大。同时，又是一门非常适合培养学生创新创业思维和能力的一门课程。从“细胞生物学”理论课、实验课和课堂拓展3个方面，归纳总结了教学团队为培养学生创新思想和能力所做的尝试，期望通过交流，促进“细胞生物学”课程教学，培养学生创新性思想和能力。

细胞生物学；创新创业型人才；教学目标；教学模式

在我国基础科学发展规划中，细胞生物学与神经生物学、分子生物学、生态学并列为生命科学领域的四大基础学科。随着新技术、新理论不断涌现，生命科学众多的学科正逐渐与细胞生物学交汇，使掌握这门课程理论和相关技能成为从事生命科学领域工作的重要前提，这些变化凸显了细胞生物学研究及课程的重要性。细胞生物学是从显微、亚显微和分子水平揭示生命发生发展规律的一门课程，理论性和实践性要求较高，这些课程特点使其成为培养学生创新思想和能力的主要课程之一。2010年，以培养创新创业型人才为教学目标，西北大学生命科学学院改变以往一门课程由1～3名教师承担教学任务模式，组建由10余名从事植物学、动物学、人类医学相关研究的中青年教师组成的教学团队，现对该团队在细胞生物学教学研究和教学活动中的尝试总结如下，供同行商榷，以促进我国“细胞生物学”教学，培养创新创业型人才。

1 培养学生创新思想和能力是高等教育的重要目标和任务

创新创业型人才培养目标提出由来已久，培养创新创业型人才一直是高等教育常抓不懈的目标和任务。1999年，我国提出全面推进素质教育，时任国务院副总理李岚清指出“培养创新人才是新世纪人才发展战略的需要”；2010年，教育部发布《教育部关于大力推进高等学校创新创业教育和大学生自主创业工作的意见》，明确指出创新创业教育是一种全新的教学理念和模式；2014年，李克强在达沃斯论坛开幕式上，提出“大众创业”“草根创业”“万众创业”和“人人创新”的号召，反映了高等教育必须以创新创业型人才培养作为教育目标的迫切性和必要性。

高等院校作为人才培养基地，必须将创新创业教育理念彻底融入教学活动，才能使学生走出校门后，顺利地走入社会，并很快适应社会。具体讲，高等院校需要调整专业结构，优化知识结构，培养具有创新创业思想和能力的人才。教师是创新创业型人才培养任务重要的执行者，需在教学活动中提高自身创新创业理念和能力，践行人才培养目标。我们教学团队成立时间不足十年，在此期间，主讲老师积极钻研教学法，申请并获得多项教改项目，从教学模式、教学内容等方面构建立体化教学体系，努力提高教学效果。

2 在理论课程教学环节，培养学生创新思想和能力

传统的教学模式为，教师简单地遵守教学管理规定，遵循和执行教学大纲，实施教学计划。常常会出现注重知识传授和轻视能力培养、注重重难点深入和轻视理论框架体系构建的现象。在教学效果评价体系方面，几乎只注重学生及格率和优秀率，与人才培养教育目标相差甚远。细胞生物学课程理论性和实践性较强，教学内容与动植物形态学、生理学、生物化学和发育生物学等多学科紧密联系；学科内容微观、高度抽象，直观性较差。传统教学模式下，学生普遍反映细胞生物学这门课程知识点多、重难点多、概念和理论抽象、难以记忆和理解、各章节之间联系不明显、难以形成系统理论体系。

我们教学团队组建后，采用传统集体备课方式，确定教学目标，讨论教学内容，优化课程理论体系，理清各章节之间理论和逻辑关系，倡导多元化教学模式。为避免学生出现“只见树木不见森林”的现象，发挥教师引导作用，帮助学生建立对细胞生物学课程理论的系统观和整体观。细胞生物学课程体系由内膜系统、骨架系统、蛋白质合成修饰和转运系统、核酸复制和转录系统和细胞活动等5个方面组成，细胞内膜系统使细胞内部形成相对分割、高效执行功能的区室化结构；核酸复制、转录、翻译形成蛋白质；蛋白质合成修饰后运输到特定位置发挥功能；在组成的复杂精巧结构基础上，细胞增殖、分化、运动、衰老和死亡。概括地来讲，细胞生物学学科范畴是讲解“细胞的结构、功能和细胞生命活动”[1]。

在各章节教学活动中，以问题为导向，引导和启发学生发现问题、思考和解决问题。绪论是细胞生物学教学活动非常重要的部分，引导学生认识到学习细胞生物学这门课程的重要性，激发学生学习兴趣、积极性和主动性为绪论部分教学的主要任务。启发学生认识“细胞是生命结构与功能的基本单位”，鼓励和组织学生成立学习小组，认领读书报告会问题，在相应章节教学活动，用10 min时间演讲，5 min讨论，5 min教师点评。读书报告会所讲的问题是各个章节核心问题，或者是容易激发学生学习兴趣的研究进展。比如，在细胞膜章节，设置“人工膜”问题，不仅让学生深入了解了细胞膜的结构与功能，还能掌握人工膜研究新进展和应用，潜移默化地形成创新意识和思维；在跨膜运输章节，设置“小肠上皮细胞对葡萄糖的吸收和转运”，不仅能够启发学生全面了解物质跨膜运输特点，还能将动物生理学中营养物质运输的细胞生物学机制理解得更透彻，有助于学生将生命科学领域的理论整合成系统理论。

积极主动学习既是最为有效的方式，也是每一个人必须具有的技能。读书报告会是一个简单、实用的积极主动学习方式。多年来，相对于教师“一言堂”和“满堂灌”，学生对读书报告会兴趣浓厚，能够很好地执行这种学习方式。通过查阅文献、讨论、制作幻灯和演讲，可培养学生阅读能力、思考能力、发现问题和解决问题能力、口头表达能力以及团队协作能力。相对于细胞生物学前半学期学习内容，细胞活动部分的读书报告会问题更具有综合性，逐渐引导和督促学生将学习的细胞生物学理论整合，将以前掌握的生命科学领域理论整合，形成新的认识。比如，在癌细胞教学章节，设置的“肿瘤细胞耐药性的机制”问题，第一重境界是引导学生理解和掌握肿瘤发展和治疗特点；第二重境界是将跨膜运输理论活学活用，明白物质跨膜运输重要功能和研究的重要性；第三重境界是通过查阅文献，了解当前对肿瘤耐药性的干预措施。这种综合性较强的问题，属于研究前沿，且具有实用性，能够激发学生应对挑战的欲望，使细胞生物学冷冰冰的理论变得鲜活，学生能主动思考生物医学研究领域热点问题，培养了学生发现问题和解决问题的能力。在细胞社会联系章节，结合任课教师研究项目，设置的“非酒精性脂肪肝病变的细胞生物学机理”，学生不仅将细胞之间的联系理解得比较透彻，还将细胞骨架部分的内容整合进来，已经具备初级研究人员的理论素养。随后，在任课教师的指导下，学生利用假期时间，建立动物和细胞模型，分析非酒精性脂肪肝病变过程中细胞骨架、形态和社会联系变化，探究相关改变的分子机理。这组学生的活动，成为我们培养创新创业型人才培养的典型范例，学生不仅整合了细胞生物学课程理论、问题，还掌握了建立动物和细胞模型方法、动物解剖、病理组织切片和检测、RNA提取、mRNA及miRNA检测、实时定量PCR检测基因转录水平、统计分析等创新技能。这种创新技能学习、创新思想的培养，对于学生今后无论是从事科学研究工作还是创业都必将产生深远影响。

3 在实验课教学环节，培养学生创新思想和能力

既往对实验课程教学定位为课堂教学的辅助环节，通过实验课教学，可对课堂教学内容认识深化和具体化，加深对基本理论的认知和理解。实验课教学，通过组织学生动手操作、观察现象、分析数据、总结结果，可以提高学生观察、分析、综合和解决问题的能力，使学生更好地将理论与实践相结合，提高综合素质，培养创新思想和能力。在创新创业型人才培养目标下，实验课教学的地位被显著重视和提高，实验教学已成为创新创业人才培养的重要方式，是将理论转化为创新创业思想和能力的必经途径。

既往的实验课教学内容陈旧，与细胞生物学研究进展、课堂教学脱节，没能培养学生自主实验能力和综合科研素养[2]。在创新创业型人才培养目标下，我们将实验课教学内容设置为基础性实验、综合性实验和创新性实验3个层次，以模块化形式开展细胞生物学实验教学。基础性实验部分，采用细胞株培养、传代、计数、死亡鉴定、冻存和复苏等操作，完成这部分实验后，培养了学生细胞生物学研究基本技能，为后期实验教学奠定基础，使学生可以在以后科研活动或创新活动中，解决问题更得心应手。综合性实验部分，尝试设置在乳腺癌细胞株MCF-7中加紫杉醇诱导凋亡，DAPI染色观察细胞核在凋亡过程中变化，细胞骨架免疫荧光染色操作观察在凋亡过程中细胞骨架和形态变化，采用DNA ladder实验观察凋亡过程中细胞株DNA变化。通过这部分学习，使学生能理解细胞凋亡过程中的形态结构和生理变化，理解紫杉醇抗癌机制，培养探究药物抗病、筛选药物等创新技能。创新性实验部分，属于教学拓展部分，主要是与教学团队教师结合，申请学校、省级、国家级创新项目，在科研探索过程中，学习科学研究思维和技能。这种分级、模块化的实验教学方法，能合理高效地利用课时，提高学生学习兴趣和积极性，培养学生创新意识、团队精神和创新技能，促进科研素质和综合素质的协调发展，部分学生取得可喜的成绩[3-6]。

4 拓展课程教学是培养学生创新能力不可或缺的途径

进入21世纪以来，生命科学以前所未有的速度发展，新问题、新技术和新理论层出不穷，54个理论课教学课时远不足以获得满意的教学效果。教师面临有限课时与无限拓展课程内容的矛盾，学生有了解新进展的渴望，使我们不得不考虑采用开放式教学或者研究型教学模式，拓展课堂教学以培养学生创新思想和技能。这种局面，要求教师和学生都必须转化理念，学习不再是几十个课时的任务，已经拓展到整个大学教学过程，甚至成为一个人终身学习的任务。

理论课教学方面，读书报告会、思考题、学年论文等形式成为有效拓展形式。读书报告会内容，侧重与基础理论教学紧密结合，从广度或者深度方面对教学内容进行拓展。思考题主要针对教学内容中难点部分，设置具有启发性的题目，鼓励和组织学生思考并完成相关学习，如评价细胞生物学在生命科学中所处的地位以及与其他学科关系，如何理解细胞是生命结构与功能的基本单位，叶绿体和线粒体能量转化的结构基础等；学年论文，主要针对当前研究热点问题，设置题目，师生互动，在教师的指导下建立理论框架，学生查阅文献、整理资料和信息，完成综述或简单地探究性课题。比如UV-B辐射导致植物次生代谢产物变化的研究进展、家独行菜的组织培养方法等。在这部分教学活动中，我们切实感受到学以致用远不如在用的时候学习带给学习者的兴趣、动力和收获，换句话说，就是研究型教学模式、问题导向或者启发式的教学模式达到的教学效果远远超过教师辛辛苦苦“满堂灌”和“一言堂”效果。

实验课教学方面，除教学计划规定的课时以外，教学实习、毕业论文、科研技能训练和社会实践已经成为我国当前人才培养的综合模式。国家和各个高等教育部门已经设置各种创新创业思维和能力培养项目，比如，国家级、省级和校级的大学生创新项目，“挑战杯”及创业设计类竞赛等。教师引导和帮助学生参加各种创新创业训练，以完成实验课的拓展教学任务。我们鼓励学生在学院内各实验室流转，学习并掌握相关研究技能，并选择和完成自己感兴趣或者符合自身发展需求的课题。再生医学是生命科学研究领域重要话题，学生选择参与任课教师蝾螈断肢再生机制研究项目，分别构建了肌动蛋白丝切蛋白Cofilin1和nAG基因，研究其在蝾螈断肢再生过程中的作用；叶绿体是地球上能量转化最重要的细胞器之一，学生申请参与任课教师科研项目，研究了拟南芥亲环蛋白CYP20-2的细胞定位、叶绿体类囊体腔蛋白24930的敲除及纯合突变体的筛选等项目。这些拓展性学习，不仅深化了细胞生物学课程理论，还提高了学生综合实验技能及分析和解决问题的能力，启迪了学生创新意识、培养科研思维和创新精神。

总之，创新创业型人才培养是新时代高等教育的重要目标，是高等教育机构、教师和学生需要“三位一体”般紧密结合才能完成的任务。胞生物学是非常适合践行人才培养目标的一门课程，我们教学团队努力所做的尝试已初见成效，我们仍需要向各个机构学习，不断提高教师本身教学和科研素养，优化教学内容和改进教学方法，提高我们教学质量，培养时代需求的创新创业型人才。

［1］翟中和，王喜忠，丁明孝.细胞生物学［M］.第4版.北京：高等教育出版社，2011.

［2］黄萱，付爱根，赵宇玮，等.细胞生物学实验教学的改革及创新［J］.生物学杂志，2018，35（1）：121-124.

［3］Liu J，Niu Y，Zhang J，et al.Ca2+ channels and Ca2+ signals involved in abiotic stress responses in plant cells：recent advances.Plant Cell［J］Tissue and Organ Culture（PCTOC），2018（132）：413-424.

［4］赵杨阳，刘佳钰，马征，等.家独行菜的组织培养与再生［J］.植物生理学报，2017，53（2）：234-240.

［5］刘佳钰，王蓉，张弛，等.UV-B辐射与植物次生代谢产物变化的研究进展［J］.基因组学与应用生物学，2017，36（8）：3157-3166.

［6］黄萱，赵杨阳，姜雪，等.2015-11-03一种家独行菜的组织培养方法：中国，ZL 2015 1 0735440.6［P］.2017-10-20.

2095－6835（2019）05－0012－03

G434

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.05.012

李军林（1972—），男，陕西宝鸡人，西北大学生命科学学院副教授，主要从事本科生细胞生物学理论课的教学与研究工作。

陈富林（1970—），男，西北大学生命科学学院院长、教授。

“立体化教学体系在本科‘细胞生物学’教学中的实践”（西北大学“本科教育质量提升计划”项目，编号：JX17089）和西北大学“细胞生物学”精品课程建设项目（编号：JX14066）课题资助

〔编辑：严丽琴〕