李 媛，李巧峽， 楊 寧

(西北師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院， 蘭州 730070)

細(xì)胞的研究既是生命科學(xué)的出發(fā)點(diǎn)，又是生命科學(xué)微觀和宏觀研究的匯聚點(diǎn)，是當(dāng)前生命科學(xué)中發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。細(xì)胞生物學(xué)是研究和揭示細(xì)胞基本生命活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)，為生命科學(xué)的樞紐學(xué)科和前沿學(xué)科，在高校生物科學(xué)、生物技術(shù)等專業(yè)課程體系中占有重要地位[1]。對(duì)于這樣一門現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)性前沿學(xué)科，如何在有限的課堂教學(xué)實(shí)踐中更好地完成專業(yè)基本理論和技能的傳授是需要每一位任課老師不斷思索和認(rèn)真實(shí)踐的課題。筆者從自身數(shù)年的細(xì)胞生物學(xué)課程教學(xué)實(shí)踐出發(fā)，思考并總結(jié)了在該課程教學(xué)活動(dòng)中關(guān)注的一些問題和改進(jìn)的方法措施，旨在為提高該課程的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果提供一定參考。

1 秉持科學(xué)教學(xué)理念，合理安排教學(xué)內(nèi)容

作為一門綜合性強(qiáng)、發(fā)展迅速的基礎(chǔ)性前沿學(xué)科，細(xì)胞生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容與范疇實(shí)際上往往與生命科學(xué)的其他學(xué)科特別是分子生物學(xué)交織在一起，很難為其劃出一個(gè)明確的范圍。作為一門實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的學(xué)科，細(xì)胞生物學(xué)的建立和發(fā)展都離不開相關(guān)技術(shù)的突破和進(jìn)步[1]。同時(shí)，需要指出的是，盡管目前對(duì)細(xì)胞生命活動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)日趨深入，但無(wú)論是受限于現(xiàn)有的技術(shù)方法水平，還是我們的認(rèn)知能力，這個(gè)領(lǐng)域還有很多現(xiàn)象無(wú)法解釋其背后機(jī)制，很多實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能認(rèn)識(shí)其邏輯關(guān)系，很多不確定和未知等待被回答和揭示。因此，細(xì)胞生物學(xué)的課堂教學(xué)，不可能也不應(yīng)該僅僅是已知知識(shí)點(diǎn)的傳授。專業(yè)教師只有對(duì)本學(xué)科研究?jī)?nèi)容、發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)有一個(gè)明確、深入的認(rèn)識(shí)和把握， 在教學(xué)實(shí)踐中才可能秉持科學(xué)的教學(xué)理念[2]。具體而言，對(duì)于細(xì)胞生物學(xué)，無(wú)論是教還是學(xué)，貫穿于其中的應(yīng)該是一種動(dòng)態(tài)的、系統(tǒng)的觀點(diǎn)，發(fā)展、變化的眼光和善于思考、善于質(zhì)疑的態(tài)度，在不斷的學(xué)習(xí)、思考、實(shí)踐和體驗(yàn)中，能夠形成自己對(duì)本學(xué)科的思想感悟，同時(shí)，善于根據(jù)自己所知、所長(zhǎng)進(jìn)行創(chuàng)新性研究。

由翟中和、王喜忠和丁明孝老師主編的普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《細(xì)胞生物學(xué)》(第四版)為目前高等院校生物、農(nóng)林、醫(yī)學(xué)等相關(guān)本科及研究生專業(yè)廣泛采用的課程教材。該教材的內(nèi)容編排上仍以細(xì)胞的重大生命活動(dòng)為主線，以分子機(jī)制為視點(diǎn)，涉及細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能、細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞的能量產(chǎn)生與轉(zhuǎn)移等；同時(shí)，特別注意內(nèi)容的基礎(chǔ)性、科學(xué)性和前沿性[3]。專業(yè)教師應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)、利用好該教材，在教學(xué)實(shí)踐中，根據(jù)具體的授課對(duì)象、授課時(shí)數(shù)、授課要求，合理、科學(xué)地安排教學(xué)內(nèi)容。一方面，正如所用教材在內(nèi)容編排上注重的那樣，前后章節(jié)間應(yīng)該存在一個(gè)相互呼應(yīng)、層層遞進(jìn)、由淺入深的邏輯關(guān)系。而每一章節(jié)中知識(shí)的展開則遵循由結(jié)構(gòu)到功能，由實(shí)驗(yàn)原理到實(shí)驗(yàn)技術(shù)再到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象/結(jié)論；由細(xì)胞整體到局部再回到整體的主線，以利于學(xué)科知識(shí)體系的鋪陳和搭建，并使其具有很好的連續(xù)性、完整性和延伸性。另一方面，要結(jié)合實(shí)際授課情況，如學(xué)生的知識(shí)背景、接受程度等，適當(dāng)篩選、突出重難點(diǎn)。如筆者的教學(xué)對(duì)象是生物科學(xué)/生物技術(shù)專業(yè)本科二年級(jí)學(xué)生，他們已經(jīng)具備“植物學(xué)”“動(dòng)物學(xué)”“生物化學(xué)”等基本生命科學(xué)知識(shí)背景，對(duì)于諸如“物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸”“線粒體和葉綠體”“核糖體”等有所認(rèn)識(shí)的內(nèi)容，可以注意從細(xì)胞生命活動(dòng)的角度進(jìn)行補(bǔ)充介紹。值得提出的是，在本課程教學(xué)的第一節(jié)課上，應(yīng)該向?qū)W生強(qiáng)調(diào)課程教學(xué)理念，明確課程授課安排，讓他們對(duì)即將認(rèn)識(shí)的學(xué)科從一開始就建立起科學(xué)的學(xué)習(xí)理念和清晰的學(xué)習(xí)思路；同時(shí)，要突出學(xué)科發(fā)展如何影響和改變?nèi)祟惿睿瑤ьI(lǐng)學(xué)生關(guān)注學(xué)科前沿，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。上好細(xì)胞生物學(xué)緒論課，一方面，能夠給學(xué)生樹立起一個(gè)既不至于讓其望而生畏又很想達(dá)到的目標(biāo)；另一方面，還能夠點(diǎn)亮一盞明燈，引導(dǎo)他們?nèi)ヌ剿骱涂拷?/p>

2 注重知識(shí)有機(jī)化，不斷改進(jìn)教學(xué)方式

教學(xué)方式的改進(jìn)需要建立在對(duì)教學(xué)內(nèi)容完成內(nèi)化的基礎(chǔ)之上。而知識(shí)的有機(jī)化，是內(nèi)化的進(jìn)一步要求，需要對(duì)所掌握的知識(shí)進(jìn)行包含有自我審視的一個(gè)融會(huì)貫通、刪繁就簡(jiǎn)、深入淺出、賦予生動(dòng)性的加工處理過程。知識(shí)有機(jī)化后進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，表現(xiàn)之一，實(shí)際上就是多種教學(xué)方式靈活、恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用，從而給予學(xué)生更生動(dòng)的專業(yè)知識(shí)講授，同時(shí)，更有效地激發(fā)、引導(dǎo)和培養(yǎng)他們自主學(xué)習(xí)的愿望和能力[4-5]。

2.1 注重教學(xué)內(nèi)容的連續(xù)性和重難點(diǎn)，問題導(dǎo)向式講授

細(xì)胞及其生命活動(dòng)是一個(gè)連續(xù)的動(dòng)態(tài)整體，不能簡(jiǎn)單被分解為靜止的、局部的、隔斷的、僵化的知識(shí)點(diǎn)。因此，本課程的講述和展開應(yīng)該尤為注重教學(xué)內(nèi)容上的銜接、過渡和聯(lián)系，理清邏輯關(guān)系，同時(shí)，明確重難點(diǎn)。這對(duì)于學(xué)生整體學(xué)科知識(shí)體系的構(gòu)建很關(guān)鍵。而問題導(dǎo)向式的講述方式，利用具體問題的設(shè)置，導(dǎo)向式地引發(fā)學(xué)生深入思考，從而可以較為自然地突出教學(xué)內(nèi)容上的連續(xù)性及重難點(diǎn)[6]。如在向?qū)W生講述了細(xì)胞質(zhì)膜相關(guān)內(nèi)容后，提問：從結(jié)構(gòu)和功能相統(tǒng)一的角度出發(fā)，細(xì)胞質(zhì)膜如何作為細(xì)胞與胞外環(huán)境間一種選擇性通透屏障？或者說(shuō)，物質(zhì)如何進(jìn)行跨膜運(yùn)輸？了解了物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸方式后，繼續(xù)提問：動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)膜上Na+-K+泵的工作使細(xì)胞內(nèi)外的Na+和K+濃度遠(yuǎn)離平衡態(tài)分布，那么，消耗大量ATP以維持動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)高K+低Na+離子環(huán)境的生理意義有哪些？或者說(shuō)，這種離子環(huán)境對(duì)于細(xì)胞的存活和功能有什么重要作用？由此，從細(xì)胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)特征到與之相適應(yīng)的主要功能再到其生理意義，認(rèn)識(shí)和理解逐步深入。再比如，在課程內(nèi)容從真核細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)膜進(jìn)行到細(xì)胞質(zhì)后，通過對(duì)線粒體和葉綠體、內(nèi)膜系統(tǒng)、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)等結(jié)構(gòu)體系的依次介紹，逐步建立起真核細(xì)胞區(qū)室化的概念。那么，在遺傳信息量大、結(jié)構(gòu)精細(xì)復(fù)雜的真核細(xì)胞中，核基因編碼并在游離或糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合核糖體上合成的成千上萬(wàn)的蛋白質(zhì)是通過怎樣的途徑和方式來(lái)分選、包裝、轉(zhuǎn)運(yùn)，以各就各位，各司其職呢？由此從“細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與內(nèi)膜系統(tǒng)”一章過渡到“蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸”一章。而上述這些問題的提出實(shí)際上也強(qiáng)調(diào)了對(duì)應(yīng)章節(jié)的重難點(diǎn)。

2.2 注重教學(xué)內(nèi)容的完整性和趣味性，故事式講授

細(xì)胞及其生命活動(dòng)是復(fù)雜和抽象的，是難以直接觀察和認(rèn)識(shí)的。從對(duì)來(lái)自大量不同實(shí)驗(yàn)技術(shù)體系中各種實(shí)驗(yàn)結(jié)論的分析、歸納，到相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)及知識(shí)點(diǎn)間邏輯關(guān)系的確立，再到對(duì)細(xì)胞內(nèi)一個(gè)生物過程的整體認(rèn)識(shí)，細(xì)胞生物學(xué)的學(xué)科內(nèi)容豐富卻也略顯枯燥，初學(xué)者容易被淹沒在看似雜亂無(wú)章的大量知識(shí)點(diǎn)和專業(yè)名詞中。因此，建立在教學(xué)內(nèi)容有機(jī)化基礎(chǔ)上的、富有趣味性又不失完整性的故事式講授，加之適宜的互動(dòng)教學(xué)，能夠使書本知識(shí)活躍呈現(xiàn)，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，吸引他們的關(guān)注力，引導(dǎo)其積極、深入思考，全身心投入到課堂學(xué)習(xí)中[7]。以細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中G蛋白偶聯(lián)受體(G-protein-coupled receptor, GPCR)相關(guān)內(nèi)容為例，從問題開始：以高等動(dòng)物細(xì)胞為例，細(xì)胞結(jié)構(gòu)中是否存在一類可以理解為傳感器(Sensor)的裝置來(lái)參與、負(fù)責(zé)對(duì)周圍環(huán)境的感知呢？引導(dǎo)學(xué)生思考的同時(shí)，引出GPCR這類最大的細(xì)胞表面受體家族的故事；接著，以圖文并茂的方式，對(duì)這個(gè)家族成員的結(jié)構(gòu)、工作原理/激活機(jī)制、應(yīng)答于哪些類型的胞外信號(hào)又引起怎樣的生物學(xué)效應(yīng)分別作一介紹；再接著，以問題的方式引出故事的高潮部分：對(duì)該家族成員上述特性的了解是如何獲得的？答案的揭曉可以從兩次諾貝爾獎(jiǎng)講起，一次是Alfred G. Gilman和Martin Rodbell由于對(duì)G蛋白的發(fā)現(xiàn)及其在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中功能的闡明獲得1994年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)；另一次則是Robert J. Lefkowitz和Brian K. Kobilka由于對(duì)GPCR家族的首次揭示及其結(jié)構(gòu)、功能等性質(zhì)的闡明獲得2012年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。最后，還可以進(jìn)一步以G蛋白下游效應(yīng)物的不同將GPCR介導(dǎo)的眾多信號(hào)通路進(jìn)行分類，每一類再具體舉例說(shuō)明。至此，整個(gè)GPCR相關(guān)內(nèi)容得以以一個(gè)完整的故事呈現(xiàn)。再比如，“細(xì)胞骨架”一章，知識(shí)點(diǎn)多，邏輯性不明顯，不是很好講授。為了利于學(xué)生對(duì)其進(jìn)行理解和記憶，可以采用一些高質(zhì)量的動(dòng)畫、視頻。如，2006年哈佛大學(xué)出品的Theinnerlifeofthecell，講述了白細(xì)胞血管滲出的這一生理過程，生動(dòng)呈現(xiàn)了該過程中白細(xì)胞中細(xì)胞質(zhì)骨架結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化；BBC于2012年出品的OurSecretUniverse:TheHiddenLifeoftheCell，講述了腺病毒入侵人體后與細(xì)胞的生死戰(zhàn)役，生動(dòng)展示了人體細(xì)胞的精細(xì)結(jié)構(gòu)和免疫防御，同樣包括了細(xì)胞質(zhì)骨架相關(guān)特性的呈現(xiàn)。結(jié)合這類動(dòng)畫、視頻進(jìn)行講述，使得一個(gè)個(gè)生物學(xué)過程演變成一段段生動(dòng)的故事，抽象的分子行為也有了畫面感。

2.3 理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)課堂、生活實(shí)踐相結(jié)合

對(duì)于細(xì)胞生物學(xué)這樣的實(shí)驗(yàn)科學(xué)，學(xué)生只有通過動(dòng)腦設(shè)計(jì)、動(dòng)手操作參與到實(shí)驗(yàn)中，掌握實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)踐實(shí)驗(yàn)方法，才能幫助他們深入認(rèn)識(shí)這門學(xué)科，反過來(lái)，理論知識(shí)的了解對(duì)技術(shù)方法的掌握和運(yùn)用也有著直接的指導(dǎo)作用；另一方面，對(duì)學(xué)生觀察、思考、動(dòng)手及團(tuán)隊(duì)合作能力的鍛煉和培養(yǎng)也是他們必須具備的基本科學(xué)素質(zhì)。實(shí)驗(yàn)課堂的內(nèi)容從細(xì)胞與其超微結(jié)構(gòu)的形態(tài)觀察，到大分子的定位、定性和定量，再到生物分子間相互作用的體內(nèi)外分析，以及動(dòng)植物細(xì)胞、組織器官的培養(yǎng)等都有涉及，每一部分根據(jù)培養(yǎng)目的等實(shí)際授課情況進(jìn)行安排并與理論教學(xué)呼應(yīng)。實(shí)驗(yàn)課堂上的講解應(yīng)該注重理清從具體實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路到觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、取得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的推理、分析和結(jié)論，進(jìn)行啟發(fā)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。同時(shí)，注重實(shí)驗(yàn)設(shè)置的推陳出新[8]。

細(xì)胞生物學(xué)研究的日趨深入直接和強(qiáng)有力地影響并改變著人類的生活。在課堂教學(xué)中，應(yīng)該注重與生活實(shí)踐相結(jié)合，多以學(xué)科創(chuàng)新在生活中的實(shí)踐運(yùn)用為例證，積極引導(dǎo)學(xué)生了解學(xué)科發(fā)展如何推動(dòng)人類社會(huì)進(jìn)步[9]。如隨著對(duì)更多大分子/大分子復(fù)合體高分辨率結(jié)構(gòu)的揭示和細(xì)胞內(nèi)分子行為的動(dòng)態(tài)追蹤，以及對(duì)細(xì)胞增殖、分化、死亡與衰老等重大生命活動(dòng)認(rèn)識(shí)和理解的加深，細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展對(duì)醫(yī)藥領(lǐng)域的推動(dòng)作用愈發(fā)突出。越來(lái)越多的藥物靶標(biāo)被發(fā)現(xiàn)，或由于提供了更多結(jié)構(gòu)、功能的細(xì)節(jié)信息而被重新認(rèn)識(shí)，如真核細(xì)胞蛋白酶體(proteasome)、β2腎上腺素受體-Gs蛋白復(fù)合體(βAR-Gs)、人源葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(GLU1)；許多難治性疾病，如腫瘤、感染性疾病、自身免疫性疾病、神經(jīng)退行性疾病等其生物學(xué)特征和發(fā)病機(jī)制也逐漸清晰；新的疾病防治理念、方法層出不窮，如腫瘤免疫療法及其相關(guān)技術(shù)已得以成功轉(zhuǎn)化并在臨床上取得了初步成效。理論教學(xué)與生活實(shí)踐相結(jié)合，是使學(xué)生了解基礎(chǔ)科研如何指導(dǎo)成果轉(zhuǎn)化的有效途徑和方式，也能夠引導(dǎo)他們?cè)谌粘W(xué)習(xí)和生活實(shí)踐中積極思考和發(fā)現(xiàn)問題，甚至有目標(biāo)導(dǎo)向地進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

3 思考與結(jié)語(yǔ)

秉持科學(xué)教學(xué)理念，合理安排教學(xué)內(nèi)容，注重改進(jìn)教學(xué)方式，這是保證課堂有效教學(xué)的基礎(chǔ)，也是需要每一位專業(yè)老師在教學(xué)活動(dòng)中不斷思索和認(rèn)真實(shí)踐的課題。綜上所述，體現(xiàn)在細(xì)胞生物學(xué)的生物類專業(yè)本科教學(xué)實(shí)踐中，同樣有著重要的指導(dǎo)意義和特殊涵義以及具體運(yùn)用。

需要指出的是，細(xì)胞生物學(xué)課程教學(xué)，一方面旨在引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)技能，同時(shí)，培養(yǎng)科學(xué)思維和專業(yè)素養(yǎng)，提升學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新理念；另一方面，貫穿于教學(xué)活動(dòng)始終的還有不可或缺的素質(zhì)教育[10]。建議可以圍繞課程基本內(nèi)容進(jìn)行輻射或延伸教學(xué)，如以學(xué)科發(fā)展中涌現(xiàn)出的杰出學(xué)者、科學(xué)家的求學(xué)、治學(xué)、科研精神和卓越工作為列，不斷地給予學(xué)生正確價(jià)值觀和高尚道德情操的引領(lǐng)。在生命科學(xué)的教學(xué)活動(dòng)中，努力實(shí)踐教書育人。