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[关键词]肿瘤;中药;肿瘤免疫;细胞自噬;肿瘤干细胞;上皮-间质转化
Current topics on cancer biology and research strategies for
anti-cancer traditional Chinese medicine
CHEN Xiu-ping， TANG Zheng-hai， SHI Zhe， LU Jin-jian， SU Huan-xing， CHEN Xin， WANG Yi-tao*
（State Key Laboratory of Quality Research in Traditional Chinese Medicine， Institute of Chinese Medical Sciences，
University of Macau， Macao 999078， China）
[Abstract]Cancer， an abnormal cell proliferation resulted from multi-factors，has the highest morbidity and mortality among all the serious diseases. Considerable progress has been made in cancer biology in recent years. Tumor immunology， cancer stem cells （CSCs）， autophagy， and epithelial-mesenchymal transition （EMT） have become hot topics of interests in this area. Detailed dissection of these biological processes will provide novel directions， targets， and strategies for the pharmacological evaluation， mechanism elucidation， and new drug development of traditional Chinese medicine.
[Key words]tumor; traditional Chinese medicine; tumor immunology; autophagy; cancer stem cells; epithelial-mesenchymal transition （EMT）
doi：10.4268/cjcmm20151717
肿瘤发病率和死亡率已经超越心脑血管疾病，成为威胁人类健康的“第一杀手”。数十年的研究显示，自给自足的生长信号（self-sufficiency in growth signals）、抗生长信号的钝化（insensitivity to antigrowth signals）、对细胞死亡抵抗（resisting cell death）、无限的复制潜力（limitless replicative potential）、持续的血管生成（sustained angiogenesis）、组织浸润和转移（tissue invasion and metastasis）、避免免疫摧毁（avoiding immune destruction）、促进肿瘤炎症（tumor promotion inflammation）、细胞能量异常（deregulating cellular energetics）、基因组不稳定和突变（genome instability and mutation）是肿瘤的普遍生物学特征<sup>[1]</sup>。随着对这些特征的深入了解，多年来一直奉为“圭臬”的以直接杀死肿瘤细胞为导向的抗肿瘤药物研发策略正悄然转变。这也正影响着对传统中药抗肿瘤作用与机制的评价。本文对目前肿瘤研究热点及相关中药研究进展进行评述，以期为抗肿瘤中药研究提供新的方向和策略参考。
1肿瘤免疫与抗肿瘤中药研究
肿瘤免疫治疗是通过激活自身的免疫机能从而达到杀灭癌细胞的一种抗癌疗法。早在18世纪就有感染性疾病对恶性肿瘤有治疗作用的报道。1891年，外科医生William Coley 采用注射一种被称为Coley′s Toxin的灭活细菌混合物以治疗肿瘤<sup>[2]</sup>。尽管历经反复和争议，Coley的这种疗法提示激活的免疫系统有能力消除肿瘤，这奠定了现代肿瘤免疫疗法的基础<sup>[3-4]</sup>。近年来，肿瘤的免疫治疗发生了里程碑式的改变，已经成为肿瘤治疗一个重要方面。免疫检查点（immune check-point）抑制剂，如抗CTLA-4和抗PD-1/PD-L1单克隆抗体等，在临床上治疗黑色素瘤，取得良好效果，显示出免疫疗法在肿瘤治疗方面的乐观前景<sup>[5]</sup>。肿瘤免疫疗法荣膺2013年Science杂志评选的年度十大科技突破之首<sup>[6]</sup>。
中药千百年的临床实践积累了丰富的肿瘤治疗经验，在肿瘤的防治方面具有一定的优势<sup>[7]</sup>。越来越多的研究成果表明，中药对免疫细胞的功能及免疫反应有显著地调节作用。研究发现，中药及活性成分对淋巴细胞的活化、免疫细胞的趋化移动、抗原递呈树突状细胞的分化成熟等均有明显的调节作用<sup>[8-9]</sup>。中医理论认为，肿瘤的发病特点是“正虚邪实”。如《医宗必读》记载：“积之成也，正气不足，而后邪气踞之”。因此，扶助正气是治疗肿瘤的根本法则之一。扶正固本中药的良好免疫调节作用则是中药治疗肿瘤的重要机制之一<sup>[10]</sup>。抗癌中药复方“Juzen-taiho-to”（JTT）<sup>[11]</sup>可提升神经胶质瘤荷瘤老龄小鼠外周血及脾脏中天然杀伤（NK）细胞的数量，提示该中药可用于提高肿瘤患者免疫功能<sup>[12]</sup>。Liqi方可抑制肿瘤在小鼠体内的生长，提高NK细胞活性及细胞因子IL-2 及TNF-α的水平<sup>[13]</sup>。中药芍药中提取的小分子酚类化合物芍药醇可以抑制肝细胞瘤HepA在小鼠体内的生长，同时伴随着血清IL-2及TNF-α的上升<sup>[14]</sup>。这些研究提示，中药的抗癌作用可能与它们刺激细胞因子的产生从而提高抗肿瘤免疫功能相关。
现已知道，肿瘤的免疫逃避及肿瘤微环境中的免疫抑制状态主要是由调节性T细胞 （CD4+Foxp3+ regulatory T cells） 诱导和维持<sup>[15-16]</sup>。肿瘤患者的外周血中，调节性T细胞的数量明显高于正常对照者<sup>[17-18]</sup>。研究发现，肿瘤侵润的调节性T细胞高度表达TNFR2，其免疫抑制功能极为强大<sup>[19]</sup>。肿瘤患者的调节性T细胞的数量对病情的预后及治疗效果均有较大影响<sup>[20]</sup>。目前以调节性T细胞作为靶标已经成为肿瘤免疫治疗的新策略。诸多证据显示，减少或清除调节性T细胞可以促进抗肿瘤免疫反应<sup>[21-22]</sup>。中药可以影响体内调节性T细胞的数量。左归丸在中剂量时可升高调节性T细胞的数量，并提高Foxp3及免疫抑制因子IL-10， TGFβ基因的表达，同时抑制IFNγ基因的表达;但大剂量则可明显降低调节性T细胞的数量，并抑制Foxp3，IL-10及TGFβ基因的表达<sup>[23]</sup>。益气养精中药复方肺岩宁可以提高晚期非小细胞肺癌患者CD3，CD4及NK细胞水平，同时显著降低CD4+ CD25+调节性T细胞水平。同时观察到治疗前后中医证候积分与CD4+ CD25+调节性T细胞水平具有正相关性<sup>[24]</sup>。该复方也可显著降低Lewis肺癌小鼠胸腺、脾脏和移植瘤中的CD4+CD25+调节性T细胞的比例，并抑制Foxp3 mRNA的表达<sup>[25]</sup>。葛根散减少结直肠癌肝转移的机制之一可能就是通过减少肝脏微环境中调节性T细胞数量， 改善肝脏微环境中的免疫抑制状态<sup>[26]</sup>。大黄素抑制小鼠结肠癌的发展与其影响调节性T细胞的迁徙相关， 其机制与大黄素降低了趋化因子受体CCR4在调节性T细胞上的表达有关<sup>[27]</sup>。藤龙补中汤可以降低晚期大肠癌患者调节性T细胞数量，以及相关免疫抑制细胞因子IL-10，TGF-β水平<sup>[28]</sup>。中药三叶青与人参配伍可以显著降低荷瘤鼠脾脏及外周血调节性T细胞的比例<sup>[29]</sup>。益气活血中药组方黄芪+苏木可通过调控荷瘤小鼠脾细胞中调节性T细胞，从而改善免疫耐受状态<sup>[30]</sup>。进一步研究抗肿瘤中药对调节性T细胞的表型及免疫抑制功能的影响并阐明其分子机制是阐明中药抗肿瘤活性的一个值得注意的方向。
2肿瘤干细胞与抗肿瘤中药研究
鉴于在肿瘤组织中发现的少量细胞表现出了干细胞的特性，有学者提出了肿瘤干细胞（cancer stem cells， CSCs）的概念<sup>[31]</sup>。CSCs是肿瘤细胞中一类具有自我更新能力和多向分化潜能可以促进肿瘤生成的特殊干细胞<sup>[32]</sup>。CSCs与恶性肿瘤的发生、复发、耐药、转移等特性密切相关。目前已在白血病、乳腺癌、脑肿瘤、肺癌、结肠癌、前列腺癌等恶性肿瘤组织中找到了CSCs存在的证据。CSCs学说的提出为肿瘤研究提出了新的思路，对探索肿瘤的发病机制及临床治疗具有重大的意义。CSCs起源于正常干细胞的基因突变。多种因素可导致正常干细胞向CSCs的转化，如遗传性的、外源性的以及与肿瘤的生长代谢及环境有关因素等<sup>[33]</sup>。与正常干细胞相似，CSCs具有自我更新与多向分化潜能，其表型特征与正常干细胞部分相同，但也有其自身特点<sup>[34]</sup>：①缺乏自我稳定调控和分化成熟的能力，可以无限制生长，产生不同表型的肿瘤细胞;②缺乏自我更新信号转导途径的负反馈调节机制;③具有累积复制错误的倾向;④具有特定的表面标记。此外，CSCs可与肿瘤细胞相互转化，且两者比较，CSCs的增殖和转移速度更快、恶性程度更高、对化疗和放疗的耐受性更强。
尽管目前以CSCs为靶向的治疗尚处于研究阶段，大量的临床研究已证实中药在预防肿瘤复发与转移方面有显著效果<sup>[35-37]</sup>。这提示CSCs可能成为中药干预肿瘤治疗的新机制。中药干预CSCs的作用与机制有：一是抑制CSCs的增殖、分化从而达到抗肿瘤的目的。中药复方解毒消Y饮可以抑制肝癌移植瘤小鼠瘤重，抑制CSCs表面标志c-kit和CD133的表达<sup>[38]</sup>。苦参注射液可以通过下调Wnt/β-catenin通路来抑制乳腺癌干细胞的增殖<sup>[39]</sup>。蟾蜍灵可以抑制骨肉瘤细胞hMG63来源的CSCs的分化和增殖<sup>[40]</sup>。天仙液可以有效的抑制肝癌干细胞的增殖和成瘤<sup>[41]</sup>。一些中药来源的化合物，如和厚朴酚结合放疗也能通过Notch信号通路来抑制结肠癌干细胞的生长<sup>[42]</sup>。二是诱导CSCs凋亡。许多中药及其提取物对于CSCs的凋亡有诱导作用<sup>[43-44]</sup>。一些中药复方也通过调节凋亡相关信号通路诱导CSCs凋亡。四君子汤可通过调节bcl-2家族基因表达，降低bcl-2/bax比率，从而诱导CSCs的凋亡<sup>[45]</sup>。肺岩宁方联合化疗具有一定的诱导肺癌干细胞凋亡的作用<sup>[46]</sup>。三是调节机体免疫功能，改变CSCs生存的局部环境。由于肿瘤微环境中的免疫抑制因子的作用，大多数的肿瘤患者长期处于免疫功能低下的状态。这与传统医学中的“正气虚弱”相吻合。许多中药成分尤其是一些多糖类如灵芝多糖<sup>[47]</sup>具有显著地调节免疫的作用，这改变了CSCs生存的局部环境。实验研究与临床实践都已经初步显示了此类效应的潜在研发应用前景<sup>[48-49]</sup>。四是可逆转CSCs耐药。耐药性是肿瘤临床化疗失败的主要原因之一，对肿瘤耐药发生机制的研究，寻找新的药物治疗靶点及化疗增敏剂或耐药逆转剂，是当前肿瘤研究的热点。中药在逆转CSCs在肿瘤放化疗耐受中具有一定作用。解毒消Y饮可以逆转氟尿嘧啶诱导的肝癌干细胞耐药<sup>[50]</sup>。化痰散结类中药可以逆转人乳腺癌干细胞的阿霉素的耐药<sup>[51]</sup>。
CSCs理论的提出推动了肿瘤学研究的深入发展。但目前对CSCs的研究仍处于探索阶段，许多内在机制尚未阐明，不少技术瓶颈（如CSCs的有效分离、纯化和鉴定等）亟待突破。经典放化疗手段因作用靶点单一，难以对CSCs进行有效干预调节。中药以来源广泛、成分众多、结构多样、机制多样、低毒低耐等优势，为干预CSCs治疗研究提供了资源。
3肿瘤自噬与抗肿瘤中药研究
自噬是细胞内一种高度保守自我降解的过程，普遍存在于真核细胞内，通过降解细胞质内受损蛋白或细胞器，为细胞提供能量，维持内稳态<sup>[52]</sup>。研究表明肿瘤细胞受到饥饿、低氧等因素会刺激细胞发生自噬效应，以抵抗外界刺激，为细胞的生长提供营养和能量<sup>[53-54]</sup>。肿瘤细胞也可通过增强自身的自噬效应，提高肿瘤对化疗药物的耐受性，抵抗药物的杀伤作用<sup>[55]</sup>。单独使用自噬抑制剂氯喹，或通过联合自噬抑制剂，提高肿瘤细胞对化疗药物的敏感性已经进入不同阶段临床实验并取得了一定的成果<sup>[56]</sup>。自噬的过程主要包括几大部分：①双层自噬膜（phagophore）形成，自噬膜的形成主要通过Akt/哺乳动物类雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin， mTOR）通路调节，饥饿、低氧等刺激会抑制Akt/mTOR通路，从而诱导细胞发生保护性自噬，维持肿瘤生长<sup>[57]</sup>。Beclin 1是调控自噬膜形成的核心蛋白，细胞中Beclin 1通常和Bcl-2，Bcl-xL等形成复合物。研究表明JNK的激活可以促进Bcl-2的磷酸化，从而增加细胞内游离的Beclin 1，促进自噬的发生<sup>[58]</sup>。②自噬体（autophagosome）形成，自噬膜形成以后，其延伸形成自噬体的过程主要依赖于LC3和自噬相关蛋白 ATG12-ATG5-ATG16等2个泛素化系统调节<sup>[59]</sup>。③自噬溶酶体形成并降解内含物，自噬体将进一步与溶酶体进行融合，形成自噬溶酶体，对其所包含的物质进行降解。关于自噬体和溶酶体的结合目前研究相对尚少，但有研究表明HOPS复合物可以通过作用于syntaxin 17，进而调控自噬溶酶体的成熟<sup>[60]</sup>。
通过自噬调控提高肿瘤细胞对化疗药物的敏感性成为了肿瘤治疗的一个新方向。其中，氯喹类药物是临床上唯一在用的自噬抑制剂<sup>[56]</sup>。但研究显示长期服用氯喹类药物都具有明显的毒副作用，如视网膜病变，促发肝炎，全血细胞减少等。因此，寻找及开发低或无毒副作用的自噬调节小分子成为了目前研究的热点。中药来源的小分子化合物具有结构丰富，毒副作用低等优点，一直是药物开发的重要来源<sup>[61-62]</sup>。许多中药来源的单体及其衍生物都表现了明显的自噬调节作用<sup>[63]</sup>。例如，传统中药苦参中单体化合物苦参碱可以明显损坏溶酶体中组织蛋白酶D的活性，降低溶酶体活性，抑制自噬<sup>[64]</sup>。20（S）-人参皂苷Rg3可以通过损坏溶酶体的功能，从而抑制肿瘤细胞中的自噬，提高阿霉素抗肝癌细胞的效果<sup>[65]</sup>。穿心莲内酯可以通过抑制自噬体的成熟，抑制自噬，从而显著提高化疗药物顺铂对肿瘤细胞的杀伤能力<sup>[66]</sup>。此外，也有研究表明中药来源单体化合物可以诱导肿瘤细胞发生保护性自噬，联合自噬抑制剂可以显著提高其抗肿瘤活性。如桔梗的主要成分桔梗皂苷D可以通过诱导肝癌、肺癌、乳腺癌等多株肿瘤细胞发生自噬，联合自噬抑制剂能够显著提高桔梗皂苷D抗肿瘤增殖和诱导凋亡的效果<sup>[67]</sup>。中药“国老”甘草中的主要活性成分甘草次酸，可以通过激活ERK诱导肝癌细胞发生保护性自噬<sup>[68]</sup>。此外，黄芩素在多株细胞中均表现保护性自噬诱导作用，但其自噬诱导的机制依赖于细胞类型<sup>[69-70]</sup>。针对自噬调节药物的开发主要可分为两大部分，一是自噬诱导剂的开发着重于集中于肝保护和神经保护等方面<sup>[71-72]</sup>。二是自噬抑制剂的研究，主要集中于抑制自噬提高肿瘤细胞对化疗药物的敏感性<sup>[56]</sup>。尽管许多中药单体化合物都具有明显的自噬调节剂作用，如小檗碱，β-榄香烯以及冬凌草素等。但是它们对于自噬的诱导或抑制作用，目前尚未清楚<sup>[73]</sup>。此外，同一单体，可能在不同的细胞株中显示出不同的自噬调节作用。因而，寻找具有广谱自噬抑制或特性情况下能够抑制自噬的高效、无毒的自噬抑制剂，联合化疗药物，提高化疗药物对肿瘤细胞杀伤能力，有望解决肿瘤细胞耐药性，为肿瘤治疗提供新的策略和思路。
4上皮-间质转化与抗肿瘤中药研究
肿瘤的远处转移是肿瘤病人死亡的主要原因，占人类肿瘤死因的90%。肿瘤的转移是一个非常复杂的过程，包括肿瘤细胞自原发肿瘤脱离并离开原发肿瘤、肿瘤细胞浸入间质并侵入和迁入支持内皮和淋巴管的基底膜、肿瘤细胞突破基底膜并成功跨越内皮到达淋巴管、血管内（intravasation）、肿瘤细胞随循环到达转移灶器官、肿瘤细胞跨越转移灶器官血管内皮（extravasation）完成转移<sup>[74]</sup>。肿瘤转移涉及到肿瘤微环境、血管生成、上皮-间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）、间质-上皮转化、肿瘤-内皮相互作用等，并受到免疫细胞、成纤维细胞、巨噬细胞、血小板等多种细胞的影响。这为抗肿瘤治疗提供了很多潜在的药物靶点。
EMT是极化的上皮细胞经其基底面与基底膜相互作用后失去上皮特性、获得间质表型的生物现象。上皮细胞EMT后，侵袭、迁移能力增强，对凋亡的抵抗增加、分泌更多的细胞外基质成分等<sup>[75]</sup>。EMT有3种亚型，第一种主要与胚胎发生和器官发育相关;第二种主要与组织再生和器官的纤维化有关;第三种与肿瘤的转移相关<sup>[75]</sup>。EMT的主要特征有：上皮细胞细胞间的连接分解消失、上皮细胞垂直方向的极性（apical-basal polarity）消失并同时获得前后极性（front-rear polarity）、细胞骨架结构的重组和细胞形状的改变、上皮基因的下调间质表型基因的激活、增加的细胞突起和运动能力以及增加分解细胞外基质能力等<sup>[76]</sup>。EMT过程中上皮的标记如E-cadherin，ZO-1，Claudins，Cytokeratins，IV型胶原表达降低，间质标记Vimentin，FSP1，α-SMA，Fibronectin，N-cadherin，Ⅰ和Ⅲ型胶原表达增加<sup>[77]</sup>。在临床样本中也检测到SNAIL，SLUG，ZEB1，Integrins αvβ6，α5β1，MMPs等上调，cdx-2，Desmoplakin，Ki67等下调<sup>[78]</sup>。目前研究显示，转化生长因子β（TGF-β）、骨形态发生蛋白（BMP），Wnt-，β-catenin，Notch，Hedgehog，受体酪氨酸激酶等是诱导EMT的主要信号通路<sup>[77]</sup>。此外，高糖、血管紧张素II，IL-6，IL-8，IL-1β，TNF-α等多种因子也具有诱导不同细胞EMT的作用<sup>[79-83]</sup>。其中，目前对TGF-β在EMT中的作用研究最为透彻。TGF-β1主要调节肿瘤和纤维化过程中的EMT;TGF-β2主要调节心脏发育过程中内皮的EMT（EndMT）; 而TGF-β3主要介导颚发生中的EMT<sup>[77]</sup>。TGF-β结合并激活细胞膜表面的异源二聚体TGF-β受体（TGF-βI/TGF-βII），主要通过SMAD依赖性和非依赖性通路介导EMT。前者主要通过SMAD2和/或SMAD3，与SMAD4形成三聚体并发生核转位，调节相关基因表达;后者主要通过Rho，Rac，Cdc42 GTPase，PI3K，MAPKs（JNK，p38MAPK，ERK1/2等）等信号通路[77， 84]。转录因子家族ZEB，Snail，Twist，bHLH，FOX，SOX等在介导EMT过程中起关键作用[76-77， 84]。
一些中药成分和复方在体内外具有抑制肿瘤EMT作用，可能是其抑制转移的机制之一。原花青素可逆转头颈部鳞癌、黑色素瘤细胞EMT并抑制肿瘤侵袭和迁移<sup>[85-86]</sup>;人参皂苷20（S）-Rg3通过靶向HIF-1α抑制缺氧诱导的体内外卵巢癌细胞EMT<sup>[87]</sup>;α-茄碱通过抑制EMT抑制PC-3前列腺癌细胞侵袭<sup>[88]</sup>;α-山竹黄酮通过下调PI3K/Akt通路抑制胰腺癌细胞BxPc-3 和 Panc-1 EMT<sup>[89]</sup>;姜黄素通过抑制Hedgehog通路抑制TGF-β1诱导的 PANC-1细胞EMT<sup>[90]</sup>;没食子儿茶素没食子酸酯抑制鼻咽癌细胞TW01， TW06 EMT<sup>[91]</sup>;五味子乙素体内抑制乳腺癌 4T1细胞移植肿瘤的骨转移、肺转移，体外抑制TGF-β诱导的EMT<sup>[92]</sup>;β-榄香烯通过SMAD3依赖性途径抑制TGF-β1诱导的乳腺癌MCF-7细胞EMT<sup>[93]</sup>;和厚朴酚通过调节miR-141/ZEB2轴抑制肾癌细胞EMT和肿瘤干细胞样特征抑制其转移<sup>[94]</sup>;雷公藤甲素通过抑制NF-κB逆转缺氧诱导的胰腺癌细胞EMT和肿瘤干细胞特征<sup>[95]</sup>。中药复方方面，参苓白术散抑制结肠炎相关结直肠癌EMT<sup>[96]</sup>;芍药汤可通过下调促炎细胞因子和促进EMT改善结肠炎相关结直肠癌<sup>[97]</sup>;片仔癀通过抑制HIF抑制缺氧诱导的人类结肠癌HCT-8细胞EMT<sup>[98]</sup>等。
EMT是肿瘤转移中的一个重要生物过程，抑制或逆转EMT可能会有效抑制肿瘤的转移。与该过程的相关药物研究可能有：①靶向诱导EMT发生的内源性因子受体，从上游阻断EMT的发生;②靶向EMT信号通路中的关键转录因子，抑制EMT基因的表达;③降低循环中内源性EMT诱导因子水平，如TGF-β，BMP等，取消其对循环中肿瘤细胞（CTCs）间质表型的维持;④抑制CTCs与血小板的相互作用，诱导其失巢凋亡;⑤促进循环免疫细胞的功能，抑制循环中肿瘤细胞的休眠。然由于MET（间质-上皮转化，肿瘤细胞到达转移器官后将恢复上皮表型，为MET）这一EMT相反的过程的存在、参与EMT信号通路的非专一性、以及目前对EMT发生机制的尚未了解透彻，使得这一方向研究多停留在实验方面。与常用化疗药物相比，中药及其成分对肿瘤的直接杀伤作用较弱，加之生物利用度低，体内难以达到较高浓度以直接对抗肿瘤。但对EMT抑制所需要的浓度似乎低得多。因而，加强对中药EMT的研究将有助于探讨中药抗肿瘤的新机制。
5展望
近年来对肿瘤生物学的深入了解使人们逐步意识到直接杀死肿瘤细胞并不是治疗肿瘤有效策略之“单极”。肿瘤免疫、肿瘤干细胞、细胞自噬、EMT等研究为抗肿瘤药物开发提供了“多极化”方向。传统中医药治疗疾病以调理阴阳平衡为指导，对肿瘤的直接杀伤可能不是其有益于肿瘤病人的主要机制。这也为目前多数抗肿瘤中药成分在体外杀伤肿瘤细胞的效果很弱这一现象所佐证。中药多成分、多靶点的特性决定了其抗肿瘤作用与机制将体现于肿瘤生物学的方方面面。因此，对中药抗肿瘤作用的评价与机制的阐释，基于中药的新药研发需要结合肿瘤生物学进展采取多种策略和不同方法。
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[关键词] 生物素养；学科热点事件；屠呦呦；施一公
培养学生的生物科学素养是普通高中生物学教学重要的目标。我国现行的普通高中生物课程标准所描述的课程基本理念中明确提出，提高每个高中学生的生物科学素养是本课程标准实施的核心任务。因此，作为高中生物教师，应该充分利用各种课程资源，着力于提高学生的生物科学素养，合理挖掘当前与生命科学密切相关的热点事件，开展教学不失为一种有效的选择。
一、解读生物科学素养的主要内容
我国现行的《普通高中生物n程标准》指出：生物科学素养是指公民参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学知识、探究能力以及相关的情感态度与价值观，它反映了一个人对生物科学领域中核心的基础内容的掌握和应用水平，以及在已有基础上不断提高自身科学素养的能力。1993年，美国生物科学课程研究所（简称BSCS）出版了名为“发展生物学素养”的生物学课程指南，对生物学素养作了详尽的论述，并把它作为生物学课程的基本目的。BSCS认为，一个具有生物学素养的学生需要对科学的本质和特点有起码的理解。学生对科学知识特点的认识和理解，对科学的价值以及科学探究的过程和方法的理解与掌握，是生物学素养的基本要点。比较两者对生物科学素养的界定，虽然在表述上略有不同，但总的来说，两者对生物科学素养的认识是趋同的。概括地说，生物科学素养可以从知识、能力、情感态度和价值观三个维度来定义：在知识层面上，要求学生掌握基本的生物科学知识，能够用所学习的生物学知识理解或解释发生在身边的生物科学现象；在能力层面上，要求学生具有一定的生物科学探究和创新能力，具有将生物学知识用于解决实际问题的应用能力；在情感、态度、价值观层面上，要求学生形成正确的世界观和价值观，对生命现象和生物科学知识具有关注和探究的热情，对生物学技术及其他与生物学相关的问题具有正确的判断力，并且能根据自己的判断做出正确的抉择。
二、学科热点事件在培养学生生物科学素养中的作用
当今，随着信息传播手段的不断发展，人们获得各类信息的渠道增多，不少事情得到人们的关注而成为社会热点事件，这其中就有一些事件与生物学具有一定关联的，我们称之为学科热点事件。这类学科热点事件本身或者与事件相关的背景可能蕴涵着生物学的知识和原理，可能关系到生物学知识和技术的研究、发展和应用，也可能涉及对生物多样性、现代生物技术应用等方面的态度和价值判断。这就使得这些学科热点事件具备了成为有利于培养学生生物科学素养的课程资源的条件。
引导学生关注和探究这些学科热点事件，对于广大教师来说，也是培养学生的生物科学素养的应然之举。一方面，学生对于与生命科学有关的现象和事件的关注，乃至于愿意着力于对它们进行探索和研究，本身就是生物科学素养的一部分。2016年1月7日的《南方周末》发表的《核心素养：素质教育的新起点》一文中指出：现在的高中生中知道当红影视明星的学生要远多于知道屠呦呦的学生。此文提出，培养学生的核心素养需要用现实的情景及问题来激活教材知识，并借此将综合实践能力与情感、态度等加以整合；需要用人类最前沿的科普性知识，不时对“核心素养”予以淬炼和激活。另一方面，热点事件得到了社会层面较多的关注，在各种媒体中出现的频率也比较高，往往能够激发起学生去了解甚至去研究的兴趣。由于学科热点事件关联着学科的知识、技能和价值判断，只要老师引导得法，学生就有可能围绕这些热点事件有所疑、有所思、有所感、有所得，学生的生物科学素养就会在这个过程中得到有效的提高和发展。
一段时期以来，与生物科学相关的热点问题是很多的，笔者略举两个例子来说明其在培养学生的生物科学素养中的作用。
（一）屠呦呦研究员获得2015年诺贝尔医学和生理学奖
2015年，我国生物科学领域最引入注目的事情当属我国科学家屠呦呦与两位外国科学家分享了本年度诺贝尔医学和生理学奖，这是我国科学家因为在中国本土进行的科学研究而首次获诺贝尔科学奖。获奖消息传来，可谓举国沸腾，中国科学界多少年的诺贝尔科学奖的梦想这一刻终于成为了现实。笔者认为，我们每一位生物老师都应该在第一时间与同学们分享这份喜悦。同时，教师也需要挖掘这一事件在培养学生生物学科素养上的价值。
首先，教师应利用这一事件努力激发学生对生物科学的兴趣和热情。虽然学习及科学研究的本身并不是为了获奖，但获得诺贝尔科学奖毕竟代表了学界对科学家工作的充分肯定，是科学家本人以及他所代表的国家的一种无上的光荣。一个国家获得诺贝尔奖的多少，在很大程度上反映着这个国家科技创新能力的高低。我们国家在获得诺贝奖的道路上才刚刚起步，但我们有理由相信会有更多的诺贝尔奖花落中华大地。屠呦呦研究员获得诺贝尔医学和生理学奖，而在生物学领域还有无穷尽的未解之谜等待着人类去发现。21世纪正是“生命科学”获得巨大发展的世纪，“生命科学”发展的美好愿景一定能够吸引更多的同学关注或者投身于生物科学的研究中。因此，生物教师应该做好学生的领路人和宣传员。
其次，屠呦呦获得诺贝尔奖这一事件能够帮助学生形成正确的价值观。诺贝尔奖的颁奖词中提到，“屠呦呦发现了青蒿素，这种药品可以有效降低疟疾患者的死亡率”，“这三人的科研发现的全球影响及其对人类福祉的改善是无可估量的”。教师应该组织学生从这些颁奖词的角度去分析和讨论学习生物学知识以及进行有关生命科学研究的目的和价值取向。经过探讨，学生能够认识到学习知识、发展能力的重要性，力求用所学的生物学知识解决人们生产、生活中的实际问题。关注整个人类的生存和发展是学习生物学的根本目的，也是每一名学生立志要去实现的目标。屠呦呦研究员在解释当年她选择就读北京大学医学院药学系的原因时说：“药物是治疗疾病的主要手段，我认为只有生药学专业才最可能系统地探索中医药领域。”这段表述说明了屠呦呦年轻时候的志向和追求。显然，她获得诺贝尔奖与她所具有的正确的价值观是密不可分的。
这一事件在培养学生的科学创新意识和精神、引领学生理解生物科学探究历程和方法等方面都具有重要的作用。
（二）施一公教授带领的研究团队揭示剪接体结构及工作机理
在生物科技前沿领域，我国也有一些重大的发明和发现成为人们关注的热点。2015年8月，中国结构生物学家施一公教授带领的研究团队在《科学》周刊同时在线发表了两篇文章，揭示了剪接体的结构及工作原理。这是中国科学家在有关基因表达过程研究领域中的一项重大发现，清华大学为此项科研成果召开了新闻会。生物科学界很多科学家都认为这一发现是有望@得诺贝尔奖的成果。美国科学院院士、美国斯隆-凯特琳癌症研究中心教授丁绍・帕特尔说：“剪接体的结构是完完全全由中国科学家利用最先进的技术在中国本土完成的，这是中国生命科学发展的一个里程碑，它将影响并鼓励下一代青年人进入生命科学研究领域。”这一事件无疑是人们尤其是与生物科学相关的各界人士关注的热点，而帕特尔教授的评论，提示我们这一热点事件富含着培养学生生物科学素养的价值。
首先，教师可以充分利用这一事件培养学生的创新精神和创新能力。创新是一个民族的灵魂，创新精神和能力也是生物科学素养中至关重要的一个部分。围绕这一事件，我们不仅要向学生介绍施一公教授的团队研究的成果和意义，更重要的是要引导学生关注他们在技术和方法上的创新之举，要让学生深刻理解创新对于科学发现的重要意义。RNA剪接体的结构是长期困扰科学家的一个难题，而施一公教授的团队正是创造性地运用了冷冻电镜技术，并运用了新的计算方法才最终得到了科学的结果。也许，同学们并不能理解这些技术的原理，但同学们一定要有勇于创新的意识。同时，我们要让学生对创新有一个正确的理解，创新并不一定就是“无中生有”，如上文提到的冷冻电镜技术已经产生了几十年了，施一公教授的团队是创造性地运用了冷冻电镜的最前沿技术。因此，教师要让学生认识到创新可能是一种技术的改良，可能是一种新方法的运用。只要我们勤于思考，在科学的基础上勇于革新，创新并不是遥不可及的。对于学生来说，只有增强了他们对创新的理解，创新能力的提升才成为可能。
其次，教师也可以有意识地引导学生去关注施一公教授以及他的研究团队。在中国科学界，施一公教授无疑是一颗耀眼的明星。他那些丰硕的科学研究成果，他略带传奇色彩的求学和科研之路，他对生命科学研究的执着追求，他对中国科学研究及教育状况的真知灼见等，都可以成为学生去了解、研究和感悟的素材。在这个过程中，同学们可以更真切地理解科学的价值以及科学探究的过程和方法，这显然有益于提升学生的生物科学素养。施一公教授带领的研究团队同样值得我们的学生去关注。这个研究团队非常年轻，但是，他们用他们的智慧和努力创造了惊人的业绩，这也许更能激起学生向他们学习的热情和向他们靠近的激情和勇气。
再次，在学生对生物知识学习的层面上，这一热点事件对于激发学生学习相关知识的兴趣和信心、促进学生掌握相关知识是大有益处的。RNA剪接体是在真核生物基因表达过程中对前体RNA加工成成熟RNA过程中发挥其作用的。这个作用的机理，高中学生不必要知道。但与这个过程相关联的真核基因与原核基因在结构上的区别、外显子和内含子、基因的转录和翻译、基因表达的调控等知识是在高中阶段需要学生了解甚至掌握的。教师可以在适当的时机给同学们介绍这一热点事件及其有关背景，便会很顺利地为教学创造一个有利于学生学习的情境，学生的学习和探究就能更加投入和主动，这显然有利于学生对相关知识的学习。
当然，与学科密切相关的热点事件是层出不穷的。生物教师应该持续地关注这类事件，并积极探索其在培养学生生物科学素养方面的应用价值，为顺利完成高中生物课程的核心任务做出自己的努力。
[参 考 文 献]
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[2]刘恩山.中学生物学教学论[M].北京：高等教育出版社，2003.
[关键词] 社会热点 设计训练题 理论联系实际
教育理论的发展和教育思想的不断更新要求教育者必须适应时展的要求,密切联系现实的生活、生产以及社会热点。这样,才能让我们的教育教学充满时代气息并且焕发出勃勃生机。此外,随着高考改革的深入,高考的生物科命题充分体现了与社会热点紧密联系的特点。因此,在教学中,特别是在训练题的设计方面,我们应把生物学知识与现实的社会热点紧密相联,从而开阔学生视野,提高学生的学习兴趣,培养学生的知识迁移能力。
一、克隆羊――“多莉”诞生这一社会热点与生物学知识的联系
克隆羊――“多莉”是英国爱丁堡罗斯林研究所的科研人员利用无性繁殖的手段于1997年培育成功的。“多莉”羊的诞生标志着克隆高等动物的成功,被认为是神话的奇迹,立即轰动全世界。克隆动物的成功在理论研究上意义深远,不仅可为人类提供优良的动物品种,对增进人类健康和福利也是明重要意义的,还可进一步揭示生命的奥秘。该社会热点可与下列生物学知识相联系。①生物工程;②生殖;③遗传等。设计成的题目如下:
例1.科学家从黑面苏格兰绵羊A未受精的卵细胞中除去细胞核,再从白面芬兰多塞特羊B乳腺细胞中把细胞核提取出来,再利用电脉冲方法,把乳腺细胞核和无核卵细胞融合成一个新细胞,再把新细胞进行培养,将胚胎植入第三只羊C的子宫孕育之后,由C羊产下克隆羊“多莉”。如图所示:
依据上述材料回答如下问题:(1)乳腺细胞核和无核卵细胞的融合技术称为。(2)把胚胎植入第三羊C的子宫体内,这项技术称为。(3)克隆属于生殖方式。(4)C羊为胚胎发育提供了和。(5)克隆过程是否遵循孟德尔规律,为什么?。(6)“多莉”羊面部的毛色是色,为什么?。(7)克隆将在哪些方面有广泛的应用(举三例)?
二、“人类基因组计划”研究进展的热点信息与生物学知识的联系
2002年6月26日,参与“人类基因组计划”的美、日、法、德、英、中六国宣布人类基因组“工作框架图”绘制成功,预计2003年将绘制出精确的人类基因组图谱。同时,将发现一大批人类遗传病基因和一些癌症基因组图谱,它将直接应用于疾病基因和新药研制方面。这一热点信息可与下列生物学知识联系:①细胞国的染色体组成;②基因与染色体的关系;③基因与DNA分子的关系;④生物工程等。设计成题目如下:
例2.人类基因组计划的工作完成人体23对染色体的遗传图谱、物理图谱,并测定出24对染色体的基因和碱基序列。人类全部基因大约有2～3万个,共30多亿个碱基对,而24条染色体上的基因中的碱基对数目不超过全部DNA碱基对的10%。
(1)基因是指,基因在染色体上是呈排列。
(2)为什么要测定24条染色体而不是24对?是哪24条呢?
(3)人体的每个基因由多少个脱氧核苷酸组成?
(4)请设想一下“人类基因组计划”给人类带来的好处(举例)。
三、神舟系列飞船发射成功,特别是“神五”载人飞船发射成功并成功回收,这一热点信息与生物学知识的联系
2003年10月15日,我国成功发射“神舟五号”载人飞船,10月16日航天员杨利伟安全着陆,我国载人航天获得圆满成功,终于实现了中国人的千年飞天梦。它是在我国成功发射“神舟一～四号”飞船的基础上实现的。这一热点信息可与下列生物学知识联系:①生物变异、②细胞工程、③生命活动调节、④新陈代谢等。设计成题目如下:
例3.自1999年11月20日“神舟一号”飞船发射成功以后,神舟系列4次成功发射并回收。为真正载人飞行做了大量充分的实验,多种有效载荷“满载而归”,这些有效载荷主要是指多种实验仪器以及植物种子、胚胎细胞等实验品。2003年10月15日,我国又成功发射“神舟五号”载人飞船,10月16日,航天员杨利伟安全着陆。2005年9月23日,“神舟六号”载着航天员聂海胜、费俊龙游太空五天后成功返回。
请依据上述材料回答下列问题:
(1)太空种子种植后,往往能得到新的变异特征。例如,太空彩棉这种变异来源主要是植物种子经太空的辐射及微重力作用下,其发生变异,这种育种方法的优点是。
(2)如果在太空飞行的“神舟五号”载人航天实验飞船内做“植物种子萌发实验”。已知舱内无光,则种子的幼根生长方向如何,为什么?
(3)“神五”、“神六”飞船发射升空和降落时,你认为航天员应采取什么姿势?
(4)细胞融合技术与传统的有性杂交相比,其优越性在于,在太空进行细胞整合与地面进行融合相比,其优越性在于。
(5)人的各项生命活动是相互协调、相辅相成的,人体各项生理指标只有在和的调节下才能保持正常状态。
四、近两年来发生的“非典”、禽流感这两个热点信息与生物学知识的联系
2003年春,20多个国家受SARS袭击,我国首当其冲,且受其影响非常大。SARS病毒是一种新型的冠状病毒,传播着高感染率、高死亡的非典型肺炎,临床表现为发烧、干咳、头痛、肺炎等。而2004年春,中国、越南、泰国、韩国、日本等国家受新型禽流感的袭击,它是由一种被命名为H5N1的病毒引起的,它的传染性更强。这两个热点事件可与如下的生物学知识联系。①生物的遗传变异、②生态因素、③免疫、④传染病等。设计成的题目如下:
例4.2003年春天发生的“非典”及2004年春发生的禽流感事件都是由变异的病毒引起的传染病,它们都具有高传染性、死亡性的特点,对人类的威胁都很大。依上述材料回答下列问题。
(1)SARS和禽流感都属于传染病,病原体始寄生部位是,多发季节是,传播途径是。
(2)SARS病毒和H5N1病毒的变异类型是由于造成的。
(3)SARS病毒侵入寄主细胞内,利用合成自身的,经过和的运输、加工和包装产生自己的后代。
(4)用血清疗法治疗SARS患者,主要是用血清中的与发生结合,这种免疫属于免疫。
(5)试说出预防SARS及禽流感的主要措施。
1.信息蕴涵在试题中的文字中
2.信息蕴涵在图解、表格中
图表能将复杂问题简单化,抽象问题直观化,能调动学生多种感官参与学习活动,从而提高学习兴趣,促进学生形象思维的发展,起到语言文字所不能起到的作用。
3.信息蕴涵在社会科技热点中
考试大纲要求考生关注对科学、技术和社会发展有重大影响和意义的生物学新进展,但只是要求对“重大”进展予以“关注”。至于什么是重大进展,没有明确界定,但至少应该几乎是家喻户晓的、全社会都能加以关注的内容,同时又是学生能够接受的,又与中学教材内容有联系的内容。
因此,“获取信息的能力”具体表现为考生通过对题干的阅读,迅速且准确地获取与试题问题相关信息的能力。需要考生从试题给出的文字、图表中捕获与解决问题相关的有效信息,然后与所学知识相结合,从而解决相关问题。
历年来的高考大纲(理综生物)的能力要求第三部分都是“获取信息的能力”,老教材要求:(1)会鉴别、选择试题给出的相关生物学信息,并能运用这些信息,结合所学知识解决相关生物学问题。(2)关注对科学、技术和社会发展有重大影响和意义的生物学新进展。
新课程要求(1)能从课外材料中获取相关的生物学信息,并能运用这些信息,结合所学知识解决相关生物学问题。(2)关注对科学、技术和社会发展有重大影响和意义的生物学新进展以及生物学发展史上的重要事件。
1.从传播媒体中自主获取生物学科的前沿知识
在实际教学中,可以引导学生通过课外各种媒体关注生命科学研究的最新动态的报道,来了解生命科学的新进展。如报刊、杂志以及互联网、电视节目、广播新闻、图书馆、新华书店等。
2.从生活实际中自主获取生物学科的日常知识
生命学科知识具有很强的实用性,我们日常生活中处处都能接触到,只是有的学生视而不见,没有给予它们更多的关注。在教学中,我鼓励同学关心生活、关心身边小事,善于发现问题并予以重视,尝试把生产生活实际与教材中生命科学知识相联系,从中获取相应信息。
3.从社会热点中自主获取生物科学的相应知识
生命学科不仅与生活实际有着广泛联系,还与许多社会事件、社会问题密切相关。在教学中,根据知识点,有机地与相关社会热点、事件相联系,拓展知识,使学生对某一热点问题有较全面的认识,从而获取生物科学的相应知识。
4.尝试改编、整理或命制生物学情景习(考)题
生物学情景题是指以一些经典实验或当前的社会热点问题为背景命制而成的试题,要求学生运用所学知识分析、解释甚至解决材料中的问题。
实践成效:
1.增强了学生课外获取信息的意识
许多学生从原来只看课外传播媒体中的文体新闻、娱乐节目到现在有意识的关注生命科学的报道和资料,有的同学说:现在看报纸、杂志、上网、陪父母逛超市买东西,都要留意有关生命学科的相关知识,产品介绍、说明、成分。这说明学生已有意识开始关注获取课外的信息。
2.增强了学生关注生活、关注健康、关注社会的责任感和情感,激发学习兴趣
【文章编号】0450-9889（2016）06B-0137-02
高中生物课程作为高中学生的必修课，融入了很多与社会生活密切相关的内容，赋予了课程时代特色。要想抓住这些生活中的“热点话题”，为学生开启生物学习的大门，实现生物课程的生活化教学，可以从以下几个方面着手。
一、运用“热点话题”，创设生物学习情境
有效的学习情境可以引发学生的学习兴趣，影响学生的学习行为。在高中生物教学中，结合具体的学习内容，寻找与现实生活的联结点，为学生的生物学习营造一种轻松的学习氛围。利用学生对“热点话题”的关注，吸引学生的注意力，引导学生主动探究和学习生物，更加顺利高效地完成生物课程的学习。
例如，学习高中生物“细胞的癌变”这部分内容时，老师联系当前社会普遍关注的“雾霾”这一热点话题，让学生认识到人类对生存环境的破坏所带来的严重危害。首先，老师通过多媒体播放一系列有关“雾霾”的图片，让学生通过观察这些图片，了解当前雾霾的严重程度。其次，通过简要介绍雾霾形成的原因、雾霾对人类身体健康所造成的危害，比方说，雾霾是引发各种呼吸道系统癌变的重要原因，或者通过一组数字向学生展示由于雾霾所引起的各种癌症的发病率逐年上升的情况，来触动学生的心灵。很多学生受这种图片、数字等多种形式的信息刺激下，激发了其保护环境的意识，同时认识到，我们应该采取有效的措施防范雾霾的危害，探寻细胞癌变的原因和预防方案。学生在这种有效的教学情境中，思想情感受到了强烈的感染，引发学习生物知识的兴趣。
通过上述例子可以发现，社会上发生的“热点话题”对于很多高中学生来说并不陌生，运用学生比较关注的“热点问题”，创设良好的生物学习情境，让学生感到生物与现实生活密切联系，从而促使学生全身心地投入生物学习。
二、借助“热点话题”，启发学生独立思考
孔子曰：“学而不思则罔。”学生作为学习活动的主体，只有学生积极地参与，主动地思考，才能真正进行有意义的发现学习。在高中生物教学中需要重视培养学生独立思考的能力，需要用现实社会中的“热点话题”，来启发学生思考，活跃学生的思维，引起学生质疑和思考，点燃学生智慧的火花。
例如，组织学生学习“杂交育种与诱变育种”一节内容时，老师可以联系当前人们比较关注的“粮食危机”问题。首先，向学生简要地介绍当前“粮食危机”的基本情况，指出近40年来，全世界共同面临着粮食短缺的问题，为了解决这个问题还需要在生物科学领域进行大量的研究，需要在科学育种方面取得新的突破。其次，老师让学生思考粮食危机可能造成的危害是什么？产生的原因又是什么？这些开放性的问题，没有规定的标准答案。老师鼓励学生根据自己了解的相关信息，以及在现实生活中的所见所闻，对这个问题形成自己的看法，进行合理地推断。有学生认为，造成我国粮食危机的一个重要原因是农村人都涌入城市打工，大量土地荒芜，这种现状必然导致农业粮食减产，造成粮食不足。还有学生认为，产量低是一个重要原因，可以通过大力发展农业科技，提高农田产量，来缓解粮食危机。同学们的看法很多，通过这种方式，极大地活跃了课堂氛围，让学生认识到学习生物的重要性，增加了学生的学习动力。
通过这则例子可以看出，现实中形形的“热点话题”是引发学生思考的源头。老师借助这些“热点话题”，启迪学生智慧，调动学生的大脑，让学生积极思考现象折射出来的本质，锻炼学生独立思考的能力。
三、利用“热点话题”，帮助学生理解生物知识
高中生物课程内容中包含比较抽象的知识，这成为学生学习生物的难点。老师通过灵活地应用“热点话题”，为学生在旧知和新知之间架起桥梁，把高中生物知识与现实生活联系起来，帮助学生获得感性信息，引导学生进行理性思考，通过对感性知识的加工处理，对生物知识获得更加深入地理解。
例如，组织学生学习“人类遗传疾病”一节内容时，由于学生在初中生物中对遗传进化方面的知识已经有了一定的了解，这样就可以采取自主学习的方式来让学生完成学习，老师只做好辅助指导就可以了。老师结合人们对“遗传疾病”这一话题的关注来导入新课的学习。在课前预习时，老师让学生搜集有关“遗传病”方面的资料。在课堂上，老师让学生展示已经搜集到的资料，让学生利用文字和图片，对哮喘、精神分裂、先天性心脏病、癫痫等一些常见的遗传病进行介绍，从中了解一些遗传病发病的原因。在这个基础上，老师让学生自主学习教材中的内容，让学生在有关遗传病的感性知识的基础上，经过自己的阅读思考，了解遗传病的发病原因，知道这是由于基因和染色体的突变引起的。学生通过自学掌握了一些防范遗传病的方法和措施，等等，加深学生对这一节生物知识的理解。
通过上述例子说明，“热点话题”包含着丰富的生物知识，也是学生深入理解生物知识的良好载体。老师运用“热点话题”可以化难为易，由抽象变具体，帮助学生更加深入地理解生物学内容。
四、应用“热点话题”，提升学生综合能力
生物课程不但要为高中生奠定生物科学的知识基础，而且还要培养学生的综合能力。在高中生物教学实践中，老师应用学生比较关注的“热点话题”，引导学生进行分析推理，训练学生多种思维能力。为学生创造更多讨论交流的机会，培养学生的协作能力和自主学习能力，实现学生的全面发展。
例如，组织学生学习“转基因生物的安全性”这一节内容时，老师利用当前人们比较关注的“转基因食品健康问题”，开启学生进行生物学习的大门。让学生组建生物学习小组，围绕着“转基因食品”查找相关的资料，设计调研方案，对生活中常见的转基因食品进行调查。调查的内容包括食品的名称、成份，以及可能造成的危害等。在老师的指导，学生通过合作，顺利地完成了调查任务，锻炼了学生的协作能力、交流能力和探究学习的能力。学生通过对调查结果的分析，增强了学生的综合分析能力、解决问题能力等。由于“热点问题”也是高中学生关注的焦点，学生参与的积极性比较高。使其在生物学习活动中，不断提升综合能力。
摘要：本论文概述了食品微生物学课程教学改革的重要性，总结了根据授课对象不同采取分层次研讨式教学的形式、内容和效果，指出了进一步提高教学效果所需完善的方向。
关键词：研讨式；食品微生物学；大学生
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）50-0185-02
一、前言
民以食为天，食品工业在国民经济中占有至关重要的地位，“十二五”期间食品工业在国内经济下行压力加大、增速放缓的形势下，实现了食品生产的平稳增长，食品行业经济效益的持续提高，总产值占全国工业总产值的比重由2010年的8.8%提高到2014年的10.0%，食品工业在国民经济中的支柱产业地位进一步提升。“十三五”期间，国民经济发展处于新常态，食品消费需求将有刚性增长；产业结构调整和转型升级会继续加快；产业将进一步整合集聚。食品科技人才的培养如何适应新常态下产业结构调整和转型成为高校专业教育的重大课题。食品微生物学，是国内外食品类专业的主干专业基础课程，是必修必考的重要课程，是食品类专业中联系基础课程与专业课程的重要纽带。食品微生物学的教学效果直接影响到专业人才培养的质量。因此，湖南农业大学食品微生物学教学组，根据多年教育教学经验，结合经济发展新常态，对不同层次的食科类专业学生实施研讨式教学模式，并不断总结研讨式教学模式的经验效果，以期在食科类专业教学中推广，提高专业人才培养素质。研讨式教学，起源于德国大学，到第20世纪在西方发达国家已经成为一种成熟的教学方式，目前逐渐在国内高校推广[1]。对大学生基本学习能力的培养起到很大的作用，抓住了大学生的心理特点和需求，活跃了课堂气氛，激发了大学生的创造性思维能力，培养了独立自主精神和自主学习能力、科研能力，此外也促进师生情感，提高学生表达和交流能力[2]。因此，研讨式课堂是提高学生综合素质的重要阵地，是高校培养适合社会发展专业人才的有效途径。
二、研讨式教学在不同层次学生中开展的研究
食品微生物学课程不仅是食品类专业非常重要和基础的专业课程，同时该课程与饮食生活息息相关，可以拓宽它在学生人文素质培养中所起的作用。因此，课堂教学中探究吸引学生兴趣和注意力的亮点、热点、基本点等，都需要深入地研究分析。食品微生物学课程涉及食品相关专业的多个层次，如湖南农业大学校本部一本学生、国际学院二本学生、东方科技学院三本学生。因此，必须根据各层次学生的自主学习能力、态度、目的和习惯等多方面入手，了解学生特点，才能因材施教。所以，食品微生物学教学需根据学生不同，教学目的是不同的，采取不同的研内容和形式等。
1.针对一本学生的食品微生物学课程研讨式教学。学生对待学习的主体意识直接决定着其学习的行为和效果。对于大学生的学习动机和学习策略，一直以来都是国内外学者关注和研究的热点。一本学生学习基础扎实，学习态度认真，学习自主和自控能力强；对专业发展的前沿知识非常关注，对行业动态了解甚深，视野非常开阔，且危机意识强。因此针对一本学生，可以展开文献式、进展式、热点式、案例式等形式的研讨教学。以文献式、进展式研讨为主，利用学生自主学习能力与优势，既可以进一步扩大学生视野，引领学生走向科技前沿，又能扩充课堂的知识容量，拓展学习内容。关于文献式、进展式研讨，国内外还没有太多描述，但在国内外很多研究生团队中这种模式被采纳的很多。食品微生物学课程也可以参考这类方法，教师提供相应的中英文优秀科研论文或者前沿进展资料，学生就文献发表认识探讨。培养学生阅读和撰写科技论文的能力，同时接触教材以外的新知识，加强自主学习习惯的养成。热点研讨则结合前沿科学和社会需要，激发学生及时关注社会发生的重大热点事件，设计与食品微生物学课程相关的微生物宏基因组学、营养基因组学、功能基因组学、肠道微生物、生物防腐剂等进行研讨，开阔学生视野，与时俱进，培养创新意识。一方面培养学生的专业技能，另一方面也培养学生关心身边环境，关注社会公共事务的热情，有助于学生综合素质的提高，不会局限于课本和资料，不会形成学习优秀却性格自私而冷漠的情况。同时，本课程通过部分案例的引入，引导学生进入案例的角色，主动思考与解决问题。鉴于一本学生知识掌握牢固，自主学习能力强，锻炼分析和解决问题能力的案例式研讨可以设置较为复杂的案例，如以微生物引起的食物中毒事件的处理，解决工厂食品腐败问题，建设某已发酵食品生产线等为案例，充分锻炼学生分析和解决问题的能力。总的来说，一本学生的课堂知识容量大，内容新颖前言，学生自主学习程度高，老师以引导为主，课堂教学师生都收获颇多。
2.针对二本学生的食品微生物学课程研讨式教学。国际学院的二本学生，普遍家庭条件好，学生个性鲜明，聪明灵活，思维活跃，表现欲强，但个性懒散和自控能力较弱，对学习的兴趣不能持续，知识掌握凭个人喜好，部分感兴趣的章节或者科目知识掌握牢固，部分趣味性不够的章节了解不深。因此针对他们，展开以热点式、情景式、案例式研讨为主。热点式研讨可以进一步发挥这一层次学生思维活跃和表现欲强的特点。同时，对一些趣味性不强的知识点，设置情景式研讨，通过设计出一些真实性和准真实性的具体场合的情形和景象，吸引学生注意力，引导学生进入角色，克服懒散、自控能力不强的缺点，为获取知识提供充足的场景设计，并上升到理论的高度，提高教学成效。如粮库储藏中防霉技术、生产车间的微生物控制、草莓蓝莓等水果采摘后的保存，甜酒制作过程的关键步骤等情境设计，从而让学生主动掌握有害微生物的控制。而案例式研讨主动是培养学生思考与解决问题的能力。可以设计合适难度的案例进行分析研讨，如设计家庭剩饭剩菜的处理、超市酸奶的选购、面包的制作等案例锻炼学生分析和解决问题的能力。总的来说，热点式研讨在这类学生思维活跃的基础上，以启发为主；情景式研讨在这类学生学习兴趣不一、自制力不强的条件下，以带动、强制式为主；案例式研讨，综合考虑实际问题和理论支撑，充分考虑学生懒散又活跃的特点，设计合适难易程度的案例，课堂教学老师以引导、参与和监督为主，教学效果良好。
3.针对三本学生的食品微生物学课程研讨式教学。三本学生，较之一本、二本学生，学习基础薄弱，学习主动性不强，课堂参与和互动程度不高，且这类学生家庭条件好，学习和生活的依赖性强。针对这类学生的食品微生物学教学，既要巩固他们的基础知识，又要带动学生的学习积极性，所以针对他们的课堂主要以专题式、实验技术式研讨来巩固基础，以情景式和案例式研讨调动学生的学习积极性。专题式研讨：专题研讨式教学，就是以专题为内容，以研讨为形式的一种教学，该教学以培养学生分析、解决问题的能力为目的。分为专题研究和讨论，在食品微生物学理论课中可以注重专题讨论，老师引导全班就相关专题进行研讨，然后进行总结归纳，如可以把微生态与食品酿造、微生物与机体免疫、微生物资源的开发利用等章节采用这种形式进行教学。同时食品微生物学是一门实践性非常强的课程，整个教学过程与实验紧密相连，理论联系实验，进行实验技术研讨。如微生物生长量的测定、计数、菌种鉴定等相关内容可以设计在这个环节中，提高自主动手能力和创新能力。本课程可以把热点问题、特殊案例引入到情景模式中，引导学生进入情景的角色，主动思考与解决问题。如设置酸奶的制作技术、粪便微生物与人体健康的关系、空气中微生物的分布等案例或热点，启发学生关注书本外的知识。总之，针对三本学生的课堂，老师以主导教学、参与研讨、启发思考和监督执行为主，提高了学生的课堂参与和互动，提高了课堂教学效果。
三、总结
为充分调动学生学习的积极性、主观能动性，尝试采取新的教学方式：研讨式，让学生参与到授课中来，并养成乐于探索研究、勤学好问的好习惯。本教学组针对不同层次学生分别尝试了文献式、进展式、专题式、热点式、操作技术式、情景式和案例式研讨形式，受到不同层次学生的喜爱，也收到了一定的教学成效。但教学改革这是一个长期复杂的过程，食品微生物学课程教学改革与实践的效果评价一时难以评估，在实践过程中既要合理设置课程考核项目，又要在学生中展_广泛调查，以学生的成长收获来评判教学效果。
参考文献：
通过对基础知识的复习，学生对各知识点已有一定认知，但如何将这些零散的知识点通过一定主线连接起来，使学生真正理解生物体结构与功能、部分与整体、生物与环境的统一关系，并使用恰当的方法验证生物学事实，同时，能熟练地应用生物学知识解决社会热点问题，这在综合复习中就要把握一定的方法和技巧，以便达到事半功倍之效果。
一、从面到点，培养学生对生物知识的综合理解能力
综合科目考试首先强调的是学科内综合，在综合复习中，教师通过各种途径挖掘生物学各部分知识之间的相互联系，建立节与节、节与章、章与章之间的知识网络，形成完善和综合的知识体系，这是学生形成生物学科内综合能力的关键，也是培养学生综合能力的基础。笔者认为，在综合复习中采用从面到点的方法有利于达到此目的。如在复习时可通过“细胞”“新陈代谢”“DNA”“染色体”等专题进行综合复习，以此为面，引出各相关知识点。在复习中教师通过设疑、引导、提问、讨论等方法，让学生建立一套知识网络，教师再予以完善，以此培养学生的分析、理解、综合能力。如关于“染色体”可形成如下网络：
运用这些知识图解复习，可使学生理解和掌握高中生物教材各章节知识之间的纵横联系，对一个概念、原理从全面、系统、立体的角度认知，避免知识之间的脱节现象，促进学生知识的迁移。
二、由内到外，培养学生对生物知识的综合应用能力
高中生物要求学生“能应用生物学基本知识分析和解决一些日常生活和社会发展中的有关现实问题，能够关注生命科学发展中的重大热点问题。”在高考综合复习中，由课本内知识联系解决课本外的知识，不仅可以巩固生物学基本知识，更培养和提高了学生动用知识解决实际问题的综合应用能力，因此，要求师生多搜集与生物相关的社会热点，以此为背景编制成习题，运用生物学知识解决。如关于人类基因组计划可编制习题为：
人类基因组计划（HGP）启动于是1990年，由美、英、日、德和中国的科学家研究。2000年6月26日，六国科学家绘制出人类基因组框架。科学家对人类基因的面貌又有新的发现，经过初步测定和分析，人类基因组共有32亿个碱基对，包含了大约3万到4万个蛋白编码基因。研究还表明，人类蛋白质有61%与果蝇同源，43%与线虫同源，46%与酵母同源。人类17号染色体上的全部基因几乎都可以在小鼠11号染色体上找到。
根据以上材料回答以下问题：
（1）人类基因组计划需要测定人类 条染色体上碱基的排列顺序，它们分别是 。
（2）人类基因共有32亿个碱基对，其碱基对的形成遵循碱基互补配对原则，具体讲是指 。
（3）人类、线虫、酵母等生物有共同的基因，说明这些生物在进化上具有 。
（4）人类基因组蕴藏有人类生、老、病、死的绝大数遗传信息，破译它将对疾病的诊断 等具有重要意义。
由此可知，应用生物学基本知识分析和解决一些日常生活和社会发展中的关知问题，关注生命科学发展中的热点问题，不仅弥补现行教材的不足，还能体现高考时代感和先进性，是高考试题的热点，因此，在综合复习中一定要予以重视。
三、由此及彼，培养学生设计和完成实验的能力――思维能力
