细胞生物学教学体系建设的系统性与批判性探析

2015-01-02杨晓坡

赤峰学院学报·自然科学版 2015年20期

杨晓坡

（1.赤峰学院生命科学学院，内蒙古赤峰 024000；2.山西大学科学技术哲学研究中心，山西太原 003006）

细胞生物学是生命科学的基础学科，同时也是农、林、医药类专业本科生的必修课.目前，细胞生物学研究突飞猛进，课程内容面临改写与补充，课程结构需要更新与修正.与此同时，大数据研究方法不断深化，新的研究成果相继涌现，诸多问题缺乏理论解释，生命科学也进入了挫折感不断积累的时期.在细胞生物学课程的教学体系建设中，首现要保证教学内容的基础性、科学性和前沿性，同时又要兼顾其系统性与批判性.

1 教学体系建设的系统性

1.1 重复删减

近年来，国内出版的细胞生物学教材包括郑国锠主编《细胞生物学》（1992年，第二版，高等教育出版社），汪堃仁、薛绍白、柳惠图主编《细胞生物学》（1998年，第二版，北京师范大学出版社），刘凌云、薛绍白、柳惠图主编《细胞生物学》（2002年，第一版，高等教育出版社），王金发主编《细胞生物学》（2003年，第一版，科学出版社），梁卫红主编《细胞生物学》（2012年，第一版，科学出版社）等.在若干教材中，被广泛采用并认可的当属翟中和、王喜忠、丁明孝主编的《细胞生物学》，此教材由高等教育出版社于1995年出版，其后分别于2000年、2007年和2011年再版.上述教材的主要内容通常包括细胞生物学基础与研究方法；细胞结构与内膜系统；蛋白质分选与膜泡运输；细胞信号转导；细胞增殖调控；细胞分化、衰老与死亡；细胞的社会联系等几个方面.然而，现有的教学内容往往与其他课程相重复，诸如叶绿体与光合作用、细胞核与染色质、核糖体、细胞分裂、细胞分化等章节.因此，在教学实践过程中，需要将重复的内容进行删减或简要讲授，这样既可以节省课时，又可以保证教学体系的完整性.节省的课时可以用于细胞骨架等特色内容以及细胞信号转导等重点内容的讲授.

1.2 重点凸显

细胞生物学课程的重点内容为细胞信号转导、细胞增殖调控和蛋白质分选，其中细胞信号转导的研究在近些年尤为活跃，教材中的相关内容也不断得到丰富.例如细胞表面受体介导的信号通路由经典的cAMP信号通路、磷脂酰肌醇信号通路、受体酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信号通路拓展为 4类：（1）GPCR-cAMP-PKA和 RTK-Ras-MAPK信号通路；（2）TGF-β-Smad和 JAK-STAT信号通路；（3）Wnt受体和 Hedgehog受体介导的信号通路；（4）NF-КB和Notch信号通路[1]183.除此之外，细胞增殖调控和蛋白质分选的内容也涉及多方面细胞信号转导的作用，例如细胞增殖失控会导致细胞癌变，这往往是由于细胞信号调控网络中细胞增殖与抑制增殖相关基因调控异常所导致的.细胞信号转导几乎涉及到生命过程的每一个部分，该部分也逐渐成为细胞生物学最为核心的内容.

1.3 系统分析

几乎没有一个生命过程是孤立的，所有的生命现象都要放在系统中进行研究.蛋白质分选转运涉及诸多分选信号，例如糙面内质网与信号肽，线粒体、叶绿体与导肽，溶酶体与M6P（mannose-6-phosphate），过氧化物酶体与PTS（peroxisomal-targeting signal），细胞核与NLS（nuclear localization signal）等.在教学实践过程中，需要将各个章节的相关内容进行整合，进而对不同的途径进行对比.另外，大数据时代的到来需要细胞生物学更多地从生物信息学和系统生物学等前沿学科中汲取养分.例如，在讲授细胞内的复杂网络时应结合“非编码RNA参与的双色网络”等知识[2].笔者曾连续以“如何从时间和空间角度去理解细胞是一个多层次非线性的复杂的有机体系”为题对学生进行考查，其目的就是希望学生通过细胞生物学的学习能够建立起“复杂生物系统”的概念.

2 教学体系建设的批判性

2.1 科学技术史的借鉴

细胞生物学的发展越是日新月异，越应该厘清脉络，重识科学技术史的作用.作为自然科学领域里的薄弱环节，科学技术史虽然在每本教材中都有所提及，但远没有发挥出在教学中的作用.正如艺术作品的动人之处往往不是作品本身，而是作品背后艺术家的生命，细胞生物学研究的背后也存在着鲜活的生命和鲜为人知的故事.学生了解这些史实并加以客观分析，一定能够在学习中有所助益.细胞生物学史是教材中不可或缺的内容，通常被置于绪论部分或散见于各章节.翟中和等主编的《细胞生物学》在绪论部分专设一节——细胞学与细胞生物学发展简史[1]8～15，汪堃仁等主编的教材也在绪论部分专设一节——细胞生物学的发展简史[3]，郝水早在1983年编著的《细胞生物学教程》中也在绪论中概述了细胞生物学史[4].在课时的设置上，绪论部分通常占有2课时，其中的细胞生物学史一般被压缩到1课时以内.该内容的讲授基本上处于一带而过的状态，很容易被学生忽略，以至于在进一步学习理论知识的过程中，学生并没有从发展的角度来分析问题.鉴于普遍存在课时压缩的情况，既要注重基础内容的教学，又要兼顾最新研究进展，建议在教材相应的部分加入历史背景材料，以学生自行阅读的方式进行学习.

2.2 科学技术哲学的反思

近现代科学技术深刻地改变着世界，然而在科学教育中却存在着严重的不平衡现象，科研工作往往热衷于科学的细节，而并不重视科学发展的规律和趋势，以至于学术研究缺乏批判与反思.细胞生物学的教学往往过多关注本领域的概念和方法，而忽视了理论基础.例如，在讲述模式生物的章节中只强调大肠杆菌、酵母、线虫等生物在实验体系中的适用性，而没有分析不同物种之间的还原在方法论上是否可行.事实上，从系统生物学的角度对这种还原的思想进行分析也许会得到不同的理论指导.另外，在面对争议性新进展的时候，只需要列举客观严谨的实验证据，让学生自己进行判断与分析.

综上，我们在教学实践中对54课时讲授的细胞生物学课程结构进行了优化（详见下表）.调整的内容主要包括以下几个方面：第一，将课程内容划分为基础部分、结构部分与功能部分；第二，按核心内容、重点内容、一般内容与重复内容分配课时；第三，补充科学技术史、科学技术哲学相关内容以及细胞生物学最新研究进展.调整后的课程结构将会更有利于学生对细胞生物学知识整体地进行把握，也更有利于激发学生探究学问的热情.