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摘要為符合應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式,對2013級生物科學(xué)專業(yè)本科生毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)改革。認(rèn)為毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題主要是課程設(shè)置存在局限性,學(xué)生積極性普遍不高,綜合實(shí)踐能力難以提高。在改革方法上,主張對學(xué)生進(jìn)行集中培訓(xùn),定期集中討論,討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果。將設(shè)計(jì)型綜合實(shí)驗(yàn)引入教學(xué)過程,調(diào)動(dòng)了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的主觀能動(dòng)性,更培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神與綜合實(shí)踐能力。認(rèn)為今后應(yīng)給學(xué)生更大的自由度,增加毒理學(xué)評價(jià)的其他實(shí)驗(yàn),并結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)開展實(shí)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞毒理學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);設(shè)計(jì)型
毒理學(xué)主要研究外源化學(xué)物對生物體損害作用及其毒作用機(jī)制,是理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的一門學(xué)科[1],其基本的研究方法是科學(xué)實(shí)驗(yàn),對于學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)具有非常重要的意義[2]。作為毒理學(xué)教學(xué)的重要組成部分和補(bǔ)充,實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能夠加深學(xué)生對毒理學(xué)基礎(chǔ)理論的理解,而且對于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、觀察能力、獨(dú)立思考能力具有十分重要的意義。南京大學(xué)金陵學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院生物科學(xué)與工程系開設(shè)了應(yīng)用生物化學(xué)與藥學(xué)、公共營養(yǎng)與食品安全監(jiān)管2個(gè)專業(yè)方向,毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)是這2個(gè)專業(yè)方向的必修課。為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作和觀察、搜集、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力,提高毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和增強(qiáng)畢業(yè)生競爭力[3],學(xué)院對2013級生物專業(yè)本科生毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)改革,打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)格局,將設(shè)計(jì)型綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)理念引入毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué),充分發(fā)揮學(xué)生的積極性和主觀能動(dòng)性,以學(xué)生為主,教師為輔,順利地完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)。筆者以該次教學(xué)改革為出發(fā)點(diǎn),探討提高毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的方法,同時(shí)也期望為我國毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供參考。
1存在問題
1.1課程設(shè)置存在局限性
以往的毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)開設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括:實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的一般操作、小鼠急性經(jīng)口染毒LD50測定、小鼠精子畸形實(shí)驗(yàn)、小鼠骨髓細(xì)胞微核實(shí)驗(yàn)、肝微粒體制備、全血膽堿脂酶測定、酶聯(lián)免疫分析實(shí)驗(yàn)、皮膚刺激實(shí)驗(yàn)。這樣的傳統(tǒng)課程設(shè)置存在局限性:一方面缺乏綜合型實(shí)驗(yàn),這樣分散的小實(shí)驗(yàn)難以讓學(xué)生把各項(xiàng)毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容聯(lián)系起來,很難理解并掌握毒理學(xué)評價(jià)程序;另一方面,每次實(shí)驗(yàn)課時(shí)較短,只有4h,對于小鼠精子畸形實(shí)驗(yàn)、小鼠骨髓細(xì)胞微核實(shí)驗(yàn)等染毒周期較長的實(shí)驗(yàn),只能讓學(xué)生從解剖小鼠開始操作,觀察正常小鼠的精子和微核為主,不能進(jìn)行前期的染毒操作,也很難觀察到陽性結(jié)果,而這恰恰也是毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)中非常重要的步驟,卻因?yàn)闀r(shí)間限制刪減了。
1.2學(xué)生積極性普遍不高
傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要以驗(yàn)證性和演示性實(shí)驗(yàn)為主,教師講解示范,學(xué)生跟學(xué)照做。該教學(xué)模式造成的最大問題是很多學(xué)生缺乏主動(dòng)性,有的甚至產(chǎn)生惰性,不愿動(dòng)手參與實(shí)驗(yàn),直接照搬別人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)。很多學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告以照抄教師的講義為主,機(jī)械呈現(xiàn)觀察結(jié)果,不重視結(jié)果分析,不進(jìn)行實(shí)驗(yàn)總結(jié),整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程顯得很被動(dòng)。正因?yàn)槠渲行枞径镜膶?shí)驗(yàn)都刪減了染毒的步驟,學(xué)生只能觀察正常小鼠的組織器官,很難觀察到染毒后會出現(xiàn)的異常形態(tài),這讓很多學(xué)生在對結(jié)果的觀察過程中慢慢失去了耐心,同時(shí)也失去了對實(shí)驗(yàn)的興趣。
1.3學(xué)生綜合實(shí)踐能力難以提高
毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)作為毒理學(xué)基礎(chǔ)理論教學(xué)的重要補(bǔ)充,旨在通過毒理學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、觀察能力和獨(dú)立思考能力。在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,學(xué)生如完成任務(wù)般參與實(shí)驗(yàn)過程,書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告,被動(dòng)完成教師指令,不注重自身動(dòng)手能力的鍛煉,很多學(xué)生直到課程結(jié)束仍不能熟練運(yùn)用基本的操作技術(shù),如灌胃,亦對實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)結(jié)果缺乏獨(dú)立思考,形成了“張嘴就問”的習(xí)慣,這將不利于創(chuàng)新精神與綜合實(shí)踐能力的培養(yǎng)。
2改革方法
為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的缺陷,在原有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)上加設(shè)了毒理學(xué)設(shè)計(jì)型綜合實(shí)驗(yàn)。首先,對學(xué)生進(jìn)行集中培訓(xùn),向?qū)W生介紹綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的及內(nèi)容,強(qiáng)化相關(guān)理論,鞏固相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作技能,教授統(tǒng)計(jì)分析方法,理清思路,安排任務(wù),介紹考核辦法。如教師確定實(shí)驗(yàn)課題為“不同劑量環(huán)磷酰胺對小鼠精子畸形的影響”,要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)鞏固小鼠精子畸形實(shí)驗(yàn)的原理和步驟,并用詳實(shí)的數(shù)據(jù)反映出環(huán)磷酰胺對雄性小鼠生殖功能的影響。整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期包括小鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)(7d)、灌胃染毒(5d)、常規(guī)喂養(yǎng)(30d)幾個(gè)部分,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后采集血清測定大鼠血清睪酮和乳酸脫氫酶含量;處死小鼠,分離睪丸、附睪、肝臟和脾臟,稱重,計(jì)算臟器重量系數(shù);取精子制片觀察精子畸形情況,記錄畸形精子數(shù)量、畸形類型及計(jì)算畸形率,并向?qū)W生強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作中的相關(guān)注意事項(xiàng)。實(shí)驗(yàn)課題和框架確定后,將學(xué)生分為5人一組,以團(tuán)隊(duì)形式完成實(shí)驗(yàn)。要求每組在實(shí)驗(yàn)正式開始前,利用課余時(shí)間查閱文獻(xiàn),寫出詳細(xì)實(shí)驗(yàn)方案和步驟,包括實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的選擇與分組、環(huán)磷酰胺的灌胃劑量、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的要求、實(shí)驗(yàn)質(zhì)量控制、實(shí)驗(yàn)各步驟的時(shí)間安排、小組人員的分工以及注意事項(xiàng)。之后教師對各組的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行指導(dǎo)與完善,方案通過教師審核的小組即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作并開始實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)成績分團(tuán)隊(duì)得分和個(gè)人得分兩部分,各占50%,前者以各小組的團(tuán)結(jié)協(xié)作情況及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)衡量,后者以個(gè)人在團(tuán)隊(duì)中的貢獻(xiàn)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告衡量。其次,定期集中討論。實(shí)驗(yàn)開始后,教師組織各組學(xué)生每周介紹一次實(shí)驗(yàn)進(jìn)展,對實(shí)驗(yàn)期間發(fā)生的問題進(jìn)行商討協(xié)調(diào)并妥善解決。最后,討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,教師指導(dǎo)學(xué)生收集整理數(shù)據(jù),并采用ELISACalc軟件、SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和作圖。各小組闡述本組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并對結(jié)果進(jìn)行討論分析和總結(jié)實(shí)驗(yàn),然后撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
3取得的成效
3.1學(xué)生主動(dòng)性大大提高
當(dāng)教師把設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的題目、要求以及考核方案告知學(xué)生后,大部分學(xué)生對從未接觸過的實(shí)驗(yàn)類型很感興趣,對染毒的結(jié)果也很好奇,從實(shí)驗(yàn)初始就躍躍欲試,主動(dòng)性大大提高。盡管開始有少數(shù)學(xué)生不太適應(yīng),帶有一定畏難情緒,經(jīng)過一段適應(yīng)期后,都能積極投入到查閱文獻(xiàn)、計(jì)劃實(shí)驗(yàn)方案等準(zhǔn)備工作中。與既往教師說一步、大家做一步不同,在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,分組方案、染毒劑量等具體步驟以及分工和時(shí)間安排都由各組自行確定,學(xué)生從被動(dòng)接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)探索,表現(xiàn)出前所未有的積極性和主動(dòng)性。
3.2充分發(fā)揮創(chuàng)新實(shí)踐能力
此次改革中,小鼠分組、染毒劑量、質(zhì)量控制、人員分工及時(shí)間安排都以學(xué)生為主進(jìn)行制訂并完成。實(shí)驗(yàn)開始前,各組積極查閱相關(guān)資料,匯總查閱結(jié)果,大家在一起討論分析,確定實(shí)驗(yàn)方案,尤其是各劑量組染毒劑量以及質(zhì)量控制的相關(guān)要求,之后提交教師審核通過。各小組根據(jù)小組成員的實(shí)際情況協(xié)調(diào)人員分工,充分利用課余時(shí)間,合理安排。在這些過程中,大家積極發(fā)表意見,或提出理論依據(jù),或舉出數(shù)據(jù)例證,或強(qiáng)調(diào)細(xì)節(jié)上的注意事項(xiàng),并與教師積極互動(dòng),提出問題、一起分析和解決問題,充分展現(xiàn)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)未曾有的創(chuàng)新實(shí)踐能力,這對學(xué)生以后的學(xué)習(xí)工作是非常有幫助的。
3.3提高團(tuán)結(jié)協(xié)作精神
綜合實(shí)驗(yàn)不能只靠個(gè)人就能完成,需要小組成員之間、組與組之間配合完成。在教師的提議下,各組選出組長,分配并協(xié)調(diào)組員的工作,安排值日。組員之間、組與組之間既互相督促也互相幫助,取長補(bǔ)短。團(tuán)隊(duì)和個(gè)人的表現(xiàn)都是實(shí)驗(yàn)成績的一部分,個(gè)別曾經(jīng)一貫依賴他人完成實(shí)驗(yàn)的學(xué)生也能付出一己之力,甚至表現(xiàn)出前所未有的積極性,營造出團(tuán)結(jié)協(xié)作的實(shí)驗(yàn)氛圍。大家也領(lǐng)會到團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神對于任何工作都是必要的。
3.4加強(qiáng)教師自身能力培養(yǎng)
毒理學(xué)與多學(xué)科緊密聯(lián)系,其設(shè)計(jì)型綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)不僅需要教師具備較為全面的理論知識、熟練的實(shí)驗(yàn)技巧,還需要具備一定的科研能力和素養(yǎng)。綜合型實(shí)驗(yàn)是一種以學(xué)生為主、教師為輔的教學(xué)方式,這就要求教師更重視授人以漁,充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用和主觀能動(dòng)性,提高學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力、協(xié)作能力,甚至包括語言和口頭表達(dá)能力;激發(fā)學(xué)生的科研興趣,使其領(lǐng)悟科研方法和思維方式,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識。
4展望
4.1給學(xué)生更大的自由度
在教學(xué)改革中,學(xué)生的積極性比以往的傳統(tǒng)教學(xué)有所提高,說明給學(xué)生更大的施展空間能夠提升其實(shí)驗(yàn)的興趣和求知欲。由于第一次在該專業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)型綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,沒有完全放開讓學(xué)生去設(shè)計(jì)整個(gè)實(shí)驗(yàn),比如實(shí)驗(yàn)受試物、染毒方式和實(shí)驗(yàn)流程都是由教師制訂,學(xué)生執(zhí)行。在此次改革取得良好成效的基礎(chǔ)上,今后將逐步放開,給學(xué)生更大的自由度,由學(xué)生挑選實(shí)驗(yàn)種類,確定受試物和染毒方式,制訂完整的實(shí)驗(yàn)方案,教師僅充當(dāng)指導(dǎo)者、建議者的角色,相信這對于培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、觀察能力、獨(dú)立思考能力,提高其創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)芰泻艽髱椭?/p>
4.2增加毒理學(xué)評價(jià)的其他實(shí)驗(yàn)
毒理學(xué)評價(jià)有規(guī)定的程序,包括第1階段:急性毒性實(shí)驗(yàn);第2階段:遺傳毒性實(shí)驗(yàn),30d喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn),傳統(tǒng)致畸實(shí)驗(yàn);第3階段:亞慢性毒性實(shí)驗(yàn);第4階段:慢性毒性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革只涉及第2階段眾多檢測項(xiàng)目中的1種———小鼠精子畸形實(shí)驗(yàn),為了讓學(xué)生熟悉毒理學(xué)評價(jià)程序,將來在實(shí)驗(yàn)條件允許的情況下,可安排毒理學(xué)評價(jià)程序中各階段不同的實(shí)驗(yàn)檢測項(xiàng)目,由學(xué)生分組選做,各組選定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后,分別討論制訂實(shí)驗(yàn)方案,具體內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)試劑耗材、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、分組、劑量、實(shí)驗(yàn)方法及步驟、數(shù)據(jù)分析方法等。通過這個(gè)過程,可以使學(xué)生深入理解毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)的原理和設(shè)計(jì)思路、掌握并熟練實(shí)施毒理學(xué)評價(jià)程序,這對學(xué)生將來在相關(guān)崗位的工作大有裨益。
4.3結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)開展實(shí)驗(yàn)
南京大學(xué)金陵學(xué)院生物科學(xué)與工程專業(yè)包括營養(yǎng)學(xué)與藥學(xué)2個(gè)專業(yè)方向,作為專業(yè)核心課的毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)一直參考醫(yī)學(xué)專業(yè)的毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目,專業(yè)特點(diǎn)不明顯。為了凸顯其專業(yè)特點(diǎn),需引導(dǎo)不同專業(yè)方向的學(xué)生選擇相關(guān)領(lǐng)域有代表性的受試物進(jìn)行驗(yàn)證性或探索性的實(shí)驗(yàn)。比如將與人們生活密切相關(guān)的食物毒素或具有毒副作用的藥物引入到實(shí)驗(yàn)中來,由學(xué)生按照選定的受試物自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并獨(dú)立完成,這樣不僅能把專業(yè)理論知識和基本技能結(jié)合得更緊密,還能激發(fā)學(xué)生的專業(yè)探索欲和創(chuàng)新精神,真正做到學(xué)以致用。
5結(jié)語
教學(xué)改革是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程,在初次改革取得一定成效的基礎(chǔ)上,今后將不斷總結(jié)、設(shè)計(jì)出更為合理的毒理學(xué)設(shè)計(jì)型綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,并將實(shí)驗(yàn)成果拓展到其他實(shí)驗(yàn)課程,達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與綜合實(shí)踐能力的目標(biāo)。
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作者:彭安芳 李莉 羅擁政 梁文英 單位:南京大學(xué)金陵學(xué)院