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關鍵詞:醫學遺傳學;實驗教學;改革;探索
醫學遺傳學是醫學和遺傳學結合的學科,是高等醫學教育的必修課程和專業基礎課程。該學科涉及數千種疾病的基礎理論和臨床實踐,已成為現代醫學中十分活躍的學科。醫學遺傳學理論教學學時數較少,我國目前沒有專門的臨床遺傳學學科,對于各種遺傳病例,學生沒有實踐機會,實驗課就顯得尤為重要。在醫學遺傳學實驗教學中,我們采用多種方式,結合實驗內容的更新和實驗教學方法的改進,不僅完成了教學大綱規定的教學內容,還引導學生參加大學生科研訓練計劃,提高了學生的學習興趣,培養了其自主學習能力和創新能力,為他們將來的繼續深造和實踐工作奠定了良好的基礎。
一、實驗教學內容的改革
實驗課是教學中的重要環節,是理論聯系實際,培養學生分析問題、解決問題能力的重要途徑。醫學遺傳學教學內容以基因病、染色體病為主,對于單基因遺傳病可以進行基因診斷,但我校實驗室不具備基因診斷的實驗條件,因此實驗教學的重點放在染色體的觀察上。首先,安排正常人類染色體的核型分析,讓學生對遺傳物質有直觀的認識,通過對染色體帶型、核型的識別,對理論課講授的染色體相關內容進行驗證,同時也為后續實驗奠定基礎。了解了正常染色體,再在顯微鏡下觀察染色體病患者的染色體標本,學生能夠在顯微鏡下找到細胞分裂相,觀察病人的染色體發生了怎樣的畸變,理論和實踐結合,對染色體病的診斷加深了認識。實驗教學也要結合不同專業對教學內容合理安排。對臨床專業的學生,重點引導其結合實驗理解染色體病的發病機制;對于檢驗專業的學生,側重點在細胞遺傳學診斷染色體病,識別染色體的帶型特征,進行染色體核型分析。除了完成教學大綱規定的實驗內容,我們還計劃開展開放式實驗,在學生的課余時間開放實驗室,引導學生設計實驗內容,完成實驗流程,進行多學科綜合實驗,培養學生的創新能力。
二、培養學生獨立完成實驗
實驗教學鍛煉學生的動手能力和獨立能力,要求教師講課不能超過20分鐘,把時間留給學生完成實驗,并對實驗結果進行分析,找出失敗的原因,思考如何改進。對于醫學遺傳學的重點內容單基因遺傳病,學生對具體病例很有興趣。教師可以把學生分成小組,讓他們通過各種途徑查找遺傳病例;也可以讓學生做家族遺傳性狀的調查,做出多媒體課件,在實驗課上展示。這種實驗內容的改革深受學生的歡迎,大家的學習興趣和積極性明顯提高。在這一過程中,大家學到了很多理論課上無法學到的內容,拓展了知識面,對單基因病有了更深刻的認識,同時還增強了制作多媒體課件、匯報表達以及團隊合作能力。
三、結合實驗內容引導學生參加科研訓練
實驗教學新增了人類皮紋分析,皮膚紋理是真皮向表皮突出,形成許多整齊的線,稱為嵴紋。在突起的嵴紋之間形成凹陷的溝,這些凹凸的紋理構成了人體的指/趾紋和掌紋。皮紋在胚胎發育第13周開始出現,第19周左右形成,出生后終生不變,每個人都有其特定的皮紋。人體的皮紋既有個體的特異性,又有高度的穩定性。大量的研究表明,某些遺傳病患者的皮紋發生變異,可作為遺傳病診斷的輔助指標。目前,皮紋學的知識和技術廣泛應用于人類學、遺傳學、法醫學以及作為臨床某些疾病的輔助診斷。學生對這一部分內容很感興趣,通過實驗課掌握了皮紋分析的內容和方法。我們還引導學生將實驗內容與科研相結合,指導學生參與我校大學生科研訓練計劃,對新疆醫科大學513名維吾爾族與漢族學生皮膚紋理進行分析,研究維吾爾族與漢族學生皮膚紋理的差異與特異性,最后匯總資料進行統計分析,最終。
綜上所述,通過醫學遺傳學實驗教學的改革和探索,不僅學生的獨立完成實驗能力和科研創新能力得到了培養和提高,教師在教學中經過學習、思考、探索,也更新了知識,改革了教學方法,培養出了更多優秀的醫學人才。
參考文獻:
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[2]張銀,王芳,孫樹漢.八年制模擬遺傳咨詢教學中建構主義學習理論的應用[J].基礎醫學教育,2015,17(2).
[3]甄紅英,白云,杜曉娟.醫學細胞生物學教學的困惑和改革探索[J].中華醫學教育雜志,2014,34(3).
生物學科是一門實驗性極強的學科,學生除了掌握必要的理論知識外,還應學會如何用理論知識解決實際中的問題,實驗教學作為教育教學的有機組成部分,就承載著培養學生這種能力的功能[1-2]。但是受客觀條件的限制,學生在有限的時間內不足以做到熟能生巧,也不足以解決其疑惑和滿足其興趣愛好,開放實驗室可以充分鍛煉學生,培養學生創新意識,提高學生綜合素質,有效利用實驗室的資源[3]。
一、黑龍江大學中俄學院生物技術專業概述
(一)黑龍江大學中俄學院的定位
黑龍江大學中俄學院是黑龍江大學與俄羅斯新西伯利亞國立大學聯合成立的,被教育部列入全國17所國家教育體制改革試點學院之一。學院以先進的教育理念、科學的課程體系為依托,打造“專業+俄語”的對俄高級專業人才培養模式;積極引進新西伯利亞國立大學高水平師資,他們承擔學生70%的專業課教學任務;與俄方共同制定個性化人才培養方案,搭建高水平、多層次、寬領域、本碩博一體化人才培養平臺[4]。
(二)生物基礎實驗中心與中俄學院的關系
中俄學院自2011年開始招生起即招收生物技術專業本科生,由于是以自主招生的形式選拔,因此學生素質非常高。為實現資源共享,生物技術專業的實驗課(包括俄方教師承擔的實驗課)都在生命科學學院的生物基礎實驗中心開設。生命科學學院作為中俄學院試點的重要組成部分,積極創造條件滿足教師的教學需要和學生提高專業技能的需要。
(三)生物基礎實驗中心為中俄學院生物技術專業開設的實驗課程
生物基礎實驗中心除承擔中俄學院生物技術專業的普通生物學、生物化學、微生物學、細胞生物學、遺傳學、分子生物學和細胞工程、植物組織培養等實驗教學外,同時也為俄方教師授課提供實驗場所及所需設備。
二、基于中俄聯合培養的創新實驗室現有條件
2013年、2014年學校連續投入200多萬元在生物基礎實驗中心籌建中俄聯合培養創新實驗室。該實驗室除常規儀器外,還擁有高速冷凍離心機、蛋白純化系統、DGGE變性梯度凝膠電泳儀系統、真空冷凍干燥機、超聲波細胞粉碎儀、梯度PCR儀、凝膠成像系統、空氣浴搖床、全自動凱氏定氮儀、分析研磨機、自動電位滴定儀、勻漿機、高壓蒸汽滅菌鍋、顯微互動系統等一大批進口設備。為學生完成畢業論文以及完成自帶科研項目或參與教師科研項目提供服務。
(一)創新實驗室開放的內涵
有利于培養學生的實踐與創新能力,有利于激發學生學習的積極性與主動性,有利于提高儀器設備的使用效率,有利于促進和提高實驗教師和技術人員的水平。
(二)基于中俄聯合培養的創新實驗室開放現狀
該實驗室主要面向中俄學院生物技術專業的本科生、碩士生,2015年第一屆本科生(22名)和研究生(3名)已全部順利畢業。但是,僅限于日常教學和畢業論文的開放,還不足以體現出創新實驗室的利用價值和建設宗旨。真正的開放實驗室,可以鍛煉學生的動手能力和解決實際問題的能力,滿足或者激發學生的興趣,允許跨學科、跨專業,真正經學生手出來一些成果,使學生從中受到完整的科研訓練,體會到科學研究的嚴謹、神圣、奧妙之處。
(三)基于中俄聯合培養的創新實驗室發展趨勢
中俄學院的人才培養模式是“專業+俄語”,專業是基礎,俄語是工具,所以學生迫切希望在專業方面打好基礎,既有扎實的理論知識,又有較強的動手能力。那么中俄聯合培養創新實驗室理應擔負起這樣的功能,學校也有相應的資助政策。
1.實驗課內容重復或擴展式開放。學生認為課堂上實驗做得不夠理想,操作不熟練,數據不夠好,可以與任課教師另約時間到開放實驗室完成。或者對實驗內容有新的想法,新的方案,只要實驗的內容、手段、方法合理,實驗室具備相應的條件,經申請,就可以在開放實驗室實施[5]。
2.教師(包括俄方教師)指定課題式開放。教師擬定的題目或者在研科研項目的子課題集中申報公示后,經雙向選擇,學生可以進入實驗室參與其中,以個人或小團隊形式,自己查閱資料,制定方案,完成實驗,撰寫結題報告,答辯合格,方可結題。
3.學生自帶課題式開放。根據學生所帶課題涉及的內容,為學生配備從事相關方向的指導教師,但須拿出完整方案,由教師認定其可行性。實驗結束后,需撰寫結題報告,答辯合格給予結題。
三、基于中俄聯合培養的實驗室開放模式的構建
(一)預約開放
需要進實驗室的同學,將所需的儀器、試劑、要完成的實驗內容填寫清楚,包括對儀器的熟悉程度,提前1天在網上預約,平時上課時間或課余時間均可。由中心安排實驗員準備好試劑,協調好儀器,其間指導教師可根據情況現場指導或場外指導。不熟悉的儀器,使用前由實驗員進行培訓,直到能獨立正確操作。學生每次實驗結束后,需如實填寫儀器使用記錄,如遇儀器故障,及時與實驗員或值班教師聯系[6]。
(二)定時開放
每學期初,將課題匯總上來后,根據學生的實際需要,確定開放時間段和開放頻率。學生需要更改時間段或日期,可提出申請。在開放的時間段內,學生可在網上查到每個房間以及儀器的使用情況。
(三)保障措施
1.客觀條件保障。生物基礎中心每學期針對新生定期舉辦常用相關儀器培訓班,目的是使學生了解儀器的性能,掌握使用規范,正確操作,培訓合格者中心有備案;至于其他年級有興趣的同學,中心配合學校開展大型儀器培訓,合格者由學校發放結業證[7]。因此,無論什么形式的開放,基本條件是具備的。在基礎中心網站上可查到開放實驗室的房間號、可容納人數、現有儀器(規格、型號、生產廠家、性能)、值班教師等信息。
2.人力配備。中心的實驗人員積極參與開放實驗室活動,他們都能熟練使用所有的儀器,一般的故障可以自行維修處理;我們也從碩士生中選撥專業能力強、實驗技能好、有精力的學生,輔助實驗員或教師指導來到開放實驗室的本科生。
3.制度保障。基礎中心鼓勵高素質教師從事實驗教學,在每兩年一次的本科教學業績評估的院內排名中,教師指導開放項目的數量是其中的加分項。數量充足的師資,是實驗室開放層次、開放程度和開放質量的保證。
隨著實驗室開放,進入實驗室的人員增多,中心在實驗室原有的規章制度基礎上,進一步針對實驗室開放制定和補充相應的規章制度。明確相關人員的職責,保證開放后的實驗室安全、高效地運行。
4.成效與問題。中俄聯合培養創新實驗室自2013
年4月開放以來,已有20名學生順利完成7個項目的結項答辯。在此過程中,學生的動手操作能力得到明顯提高,學會了運用現有知識和借鑒文獻分析實驗中遇到的問題并能獨立解決一些實際問題。
中俄聯合培養創新實驗室運行3年多,在不斷摸索中漸漸形成了體系,但也發現,開放性實驗教學對教師提出了更高的要求。學校應當正視實驗教師的地位和作用,為實驗教師提供良好的工作環境、學習進修機會,建立有效的獎懲制度,調動教師加入實驗教學隊伍的積極性,保證師資隊伍結構的合理化。
實驗室開放是實踐教學改革的必然趨勢,也是實驗室管理模式、運行模式改革的大方向。實驗室的開放程度已成為反映一所大學實驗室管理水平的一個重要標志。在硬件滿足要求的情況下,盡可能地在管理上做文章,加強軟件方面的建設,做到軟硬件同步發展,協調發展,創造寬松的學術思想交流、學科內容交叉、實驗技能互補的氛圍,為學生掌握專業技能夯實基礎,使中俄聯合培養創新實驗室在培養學生創新創造能力的軌道上實現可持續發展[8]。
組織學在醫學學科教育中承上啟下,其上承解剖學、細胞生物學;下銜生理學、病理學等學科。其研究內容為機體微細結構及其相關功能,主要通過顯微技術在機體的組織、細胞、亞細胞和分子水平上深入研究[1]。組織學的教學分為理論與實驗兩部分:理論教學側重知識的講授;實驗教學借助顯微鏡準確識別組織、細胞的形態與結構。組織學作為一門實踐性較強的學科,其實驗課時占總學時的近二分之一,通過實驗課的直觀教學幫助學生理解晦澀的、枯燥的理論內容;同時也為學習其他醫學基礎課程和科學研究打好基礎。
近幾年我們學院推行模塊教學課程改革,其教學打破了原有學科壁壘,建立以“器官系統”為中心的課程模式,將具有關聯的基礎學科課程內容整合在一起,各學科圍繞一個器官系統講授,從大體結構、微觀結構到生理功能、病理改變、藥理作用,形成一個“器官系統”的整體性認識,使學生深刻理解、靈活運用知識,應對現實的綜合問題[2,3]。模塊化教學體系中的組織學實驗教學在教學計劃、教學進度、教學方法、考核方法、實驗室管理等方面發生相應改變,以適應模塊教學的要求。根據近兩年模塊教學實踐,我們概括總結了模塊教學體系中組織學實驗教學的特點。
一、模塊化教學體系促進組織學實驗教學與理論教學更為統一
以往組織學實驗課程依附于理論課程,課程安排延后于理論課,是理論教學的補充與驗證。原教學安排以大班為單位講授理論,小班講授實驗課;教學內容以一系統為一課程;實驗課授課方式為先復習理論要點并示教,再進入實驗觀察。模塊課程體系中組織學全部安排小班授課,實驗課程融合于理論課之中,理論講授與實驗觀察同步進行;教學內容中減少生理功能介紹。理論與實驗內容銜接細致到章節內某個器官、組織或細胞;知識點講授完,直接進入實驗觀察,把平面知識變成立體圖像,加深理論知識的掌握。
例如:在講授消化系統時,傳統的課程安排是食管、胃、小腸、大腸全部理論講授之后,進入實驗標本觀察;而模塊式授課在講授完消化的基本結構特點之后,引導學生低倍鏡下初步觀察消化管各段典型切片,理解消化管管壁四層結構的知識點;隨后進行食管的理論教授,緊跟其后為食管切片觀察,并進一步引導學生觀察食管與胃賁門交界處的切片,進而引入下一消化器官胃的理論講解。通過這種理論與實驗觀察交叉講授的方式,用形象的、直觀的實習切片觀察輔助驗證理論知識,文字與圖像結合,加強理解記憶。簡而言之,相對于傳統的教學模式,模塊式教學集中于組織結構的學習,教學內容內減少了生理相關知識講授;理論與實驗密切結合,既減輕了學生負擔,又使實驗課效果突顯。
二、模塊化教學體系實驗教學使教學方法、教學內容多樣化
現階段醫學學科發展重視學生綜合素質的提高,創新思維的訓練,鼓勵在教學中引入以解決問題為核心的探究性實驗教學[4]。傳統的組織學理論教學雖然引入了多媒體技術,但仍以教師講授為主;實驗教學主要是鏡下觀察驗證理論知識,教學開展靈活,一些改革嘗試主要應用于實驗教學教學方法、教學技術[5,6]。模塊課程體系中實驗與理論的同步進行,便于教師采用互動式、啟發式、問答式等多手段開展教學,使學生積極參與課堂教學。教師提出問題,學生通過實驗觀察自主學習,教師引導學生思考、總結歸納。如在消化系統模塊肝臟部分,教師可先由學生顯微鏡觀察肝臟切片,引導學生從肝細胞形態、分布、肝細胞之間、肝小葉之間等方面回答問題,歸納肝小葉的結構,總結肝臟的結構特點,這樣由實驗教學引入理論教學,再由電鏡圖片補充微細結構,強化學生理解。模塊化教學強調教學過程不僅要傳授知識,更要訓練學生思考、分析,學會學習,享受學習的樂趣和成就感。
在教學內容方面,教師理論授課多選取典型性結構,但實踐教學中教學標本存在來源、取材、染色等制作過程的差異,同時單一張切片不能呈現器官、組織的空間結構。模塊教學中借助于數碼互動技術在教師-學生之間,學生-學生之間共享資源,教師引導學生觀察標本及時提出問題,分析問題,全班共享觀察結果,不僅補充教學內容,而且增進學生學習的熱情,提高學生自主學習的能力。
三、實驗教學貫穿于模塊教學始終,促進開放式實驗教學實施
開放式實驗教學是實驗教學改革的另一探索[7,8],模塊教學中知識應用時效性促進了開放式實驗教學的開展。模塊教學體系中各系統生理結構、功能、病理變化、藥理作用等按照一定順序進行,學生在學習組織學形態之后直接進入生理功能學習,結構與功能的對應得以很好的展現,學到的知識得以及時應用。另一方面,學生在學習生理、病理等內容后易返回組織學觀察對比正常組織結構,使組織學學習延伸于整個模塊中。如在炎癥學習時,致炎因子的不同,滲出的白細胞也不同。學生可返回組織學實驗中觀察白細胞的種類形態,繼而記憶葡萄球菌、病毒感染、過敏反應的疾病特點。
模塊教學使學生及時應用前面學習的知識,而后續學習涉及到形態結構的,一可以利用開放實驗室溫故、加深理解;二發現問題及時在實驗室得到指導與解決。同時系統化、一體化的知識體系使組織學實驗與其他學科實驗聯系緊密,滲透到到其他學科的設計性實驗,教師在組織學實驗方面給學生指導,制定完善的實驗方法,分析實驗結果,培養嚴謹的科學思維。
四、模塊教學促進組織學實驗教學考核方式多樣化
組織學是一門實踐性較強的學科,實驗考試是對學生知識點學習效果考察的重要部分,而且實驗考試方式也隨著新技術的發展不斷改革[9,10]。傳統的實驗考試是學生對顯微鏡下標本觀察,回答問題。此種形式弊端之一是考試切片數量有限,內容局限;之二是考試時間過長,考題易漏出。盡管近年來隨著數碼顯微互動中心的建立,顯微圖片庫擴大了考試內容,考試容易進行,但學生依賴于電腦,局限于數碼攝像轉換到屏幕的較小視野,背誦圖片,對學生顯微鏡的操作考察不易進行,對組織形態結構的掌握不全面。
近兩年,我們在模塊教學改革中對實驗考試進行了一些探索和實踐,加大平時實驗課考核力度,進行平時考核與最終考核相結合原則。考核方式包括兩部分:第一,平時考核:利用數碼顯微鏡的拍攝功能,學生對實驗課顯微鏡觀察的視野拍照存于電腦,上傳至教師電腦,根據其觀察結構層次與標識,考核其理解程度及顯微鏡操作。第二,最終考核:包括兩部分:實驗考試題庫考核學生知識點;現場觀察考察學生顯微操作,在一定時間內調整顯微鏡,在不同視野下觀察結構、拍照,回答相關器官、組織的結構特點,上傳至教師電腦。即通過知識點記憶與顯微操作相結合進行最終實驗考試。這種考核方式的優點在于加大平時考核的力度,不僅可以督促學生上課認真觀察,提高觀察效率和準確率,而且為學生課后復習提供第一手材料。同時在實驗課引入激勵措施:在實驗課觀察獲得的優秀圖片,一可以填充到考試題庫,二在學期結束經匯總、挑選制成實驗圖冊展示以提高學生學習的成就感和積極性[11]。
此外,鑒于模塊課程體系按系統分階段授課,各模塊組織學實驗統一期末考核,考核內容的整合有助于學生全面的了解人體結構特點,整合組織學的知識點。
五、總結與展望
模塊課程體系中組織學實驗教學作用更突出,實驗教學與理論教學同步進行,教學方式更靈活,學生學習的時間和空間都得到擴展;但模塊教學中理論與實驗的融合在具體實施中需要教學進度更細致,章節內容截點分斷更合理,前后銜接連貫。同時與其他學科學習內容的先后、內容的關聯性、重復性需要在實踐中逐步調整。實驗教學不僅要幫助學生理解專業理論知識,更要訓練學生分析問題解決問題的能力和創新能力,如何在組織學實驗教學中加大探究性、創新性的實驗也需要我們進一步探索和實踐。