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2小GIST的临床诊断
目前,临床上诊断小GIST的诊断手段主要包括胃镜、结肠镜及小肠镜等纤维内镜、胶囊内镜、EUS、增强CT及氟代脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描(FDG-PET)等检查。对于胃肠道黏膜下的小GIST,纤维内镜及胶囊内镜一般可以直视发现;但GIST多具有外生性壁外生长的特性,对于GIST壁外部位的大小难以界定,同时也难以区分GIST位于胃肠壁内亦或壁外压迫所致。EUS可以在一定程度上弥补内镜技术的不足,有助于明确包块的形态特征,并进一步明确诊断[13]。然而,通过EUS或食管、胃、十二指肠镜检诊断GIST的准确性有待商榷[1]。对于怀疑小GIST的病人,行内镜(条件允许应加行EUS检查)联合增强CT可以提高诊断准确率,对于早期诊断小GIST至关重要[7]。近年有报道,明确GIST的诊断须行超声引导下细针穿刺[14]。但对于较易切除的小GIST,笔者不建议行穿刺活检,因GIST质地柔软易碎,活检可能导致瘤体破裂,增加肿瘤细胞医源性播散的风险。临床上根据需要,可联合形态学、免疫学(CD117和CD34)及基因学(KIT和PDGFRA)等多种检查手段明确诊断。《指南》推荐,对于最初怀疑为GIST的病人,应详细询问病史,同时根据需要,选择适当的检查,如增强CT(或联合MRI)、内镜(或联合超声内镜)、FDG-PET、EUS以及生化检测,如肝功能检查(LFTs)、全血细胞计数等[1]。笔者建议,无论选择何种检查手段,均应以病人为中心,根据病人的临床特征及个体化差异,选择最恰当的检查方式,以明确诊断,制定最佳的临床对策。
3小GIST的良恶性及危险度评价
鉴定小GIST恶性潜能对指导制定临床对策至关重要。临床上针对小GIST常呈自限性生长、大多无临床症状的特征,一般对策应为密切随访观察。相比于胃,位于十二指肠和小肠的小GIST病人更易发生出血等临床症状,此时须尽早干预治疗。对于存在高危EUS特征的小GIST病人,其危险度较高,建议积极干预治疗。Joensuu[15]对美国国立卫生研究院(NIH)危险度分级系统进行了修订,目前,对于局限性GIST危险度评估包括肿瘤原发部位(非原发于胃的GIST较原发胃的GIST预后差)、肿瘤大小、核分裂像以及肿瘤是否发生破裂等。Miettinen等根据对1600多例GIST病人的随访结果得出结论,对于核分裂像<5个/50HPF的胃小间质瘤(直径<2cm),可认为其是良性病变。《共识》指出,对于任何部位的原发肿瘤,核分裂像≤5个/50HPF的小GIST(直径≤2cm),危险度分级为极低,无术后复发风险,核分裂像为6个/50HPF~10个/50HPF的小GIST,危险度分级为中等;虽然核分裂像>5个/50HPF的小GIST病例较少,但临床应视为可复发风险组,需定期随访观察[10]。而发生肿瘤破裂的小GIST,无论核分裂像多少,危险度分级均为高级别,术后复发风险极高。此分级系统提示:虽然绝大多数小GIST(直径≤2cm)生物学行为表现为惰性生长,不易进展,但是仍有少数小GIST具有恶性特征,危险度高,应给予足够重视。然而,此分级系统具有一定的局限性,此系统仅适用于原发GIST切除术后病人进行预后及复发评估,是否需增加术后补充治疗尚未评定;该分级系统亦无法用于术前评估GIST危险度。核分裂像的检测需要离体的肿瘤标本,而多数小GIST可完整切除,《共识》不推荐对此类小GIST术前进行常规活检或穿刺,且不适当的活检会引起肿瘤破溃、出血及增加肿瘤播撒风险;其次,内镜下活检常常难以明确病理诊断,因为只有少数GIST累及黏膜时才能取到肿瘤组织,且偶可导致肿瘤严重出血及播散[10]。《共识》增加《2010年版WHO消化道肿瘤分类》和《2013年版WHO软组织肿瘤分类》的6类8级标准,并根据预后分组将GIST分为良性、恶性潜能未定和恶性三类,作为“NIH危险度分级修订版”参考。
4小GIST的临床对策
《指南》建议对于GIST病人可采取多学科专家组(MDT)诊疗模式[1]。对于未发生并发症及肿瘤无转移的早期病人,一般不推荐进行MDT诊疗模式;对于发生并发症或肿瘤转移的进展期病人,推荐进行MDT诊疗模式。笔者认为,对于病情较复杂、诊断不明、病期较晚或临床医师在选择病人治疗策略发生分歧时,应启动MDT诊疗模式,根据GIST特点及病人个体化差异,选择最佳的策略。
4.1随访观察针对无临床症状、无高危EUS特征的小GIST,临床上一般采取密切随访观察对策,但对于无高危EUS特征的小GIST,长期EUS随访发现,仍有部分病人术后复发[19]。对于小GIST病人,有学者建议随访采取EUS检测或EUS联合增强CT检查的方案,随访频率为至少每2年1次。《指南》规定,对于直径<2cm的胃小间质瘤,若不存在边界不规整、囊腔、溃疡、强回声及性质不均匀等高危EUS特征,应每6~12个月复查EUS。笔者认为,对于风险极低的病例,可降低随访频率;反之,风险增高,随访频率随之增高。《共识》与《指南》意见基本一致,对于小GIST,若EUS证实存在不良因素,如边缘不规则、溃疡、强回声和异质性,应考虑手术切除;否则,暂不手术,应每6~12个月复查EUS。
4.2小GIST的治疗
4.2.1内镜下治疗绝大多数小GIST起源于固有肌层,多呈外生性壁外生长,与周围组织边界较难判断,有时内镜下观察直径较小的肿瘤,实际外生部分较大,内镜下切除很难保证其切缘阴性,若切除过深过大又极易导致穿孔及出血,故行内镜下根治性切除术困难较大[20]。有学者指出,对于微小GIST病人应采取谨慎态度,在考虑行内镜切除治疗之前,必须充分告知病人风险[7]。《共识》指出,内镜下操作发生出血、穿孔和肿瘤种植等并发症的风险相对较高,不作为常规推荐[10]。目前关于内镜治疗后行EUS随访的策略仍存争议,Sun等[21]报道,内镜下治疗联合术后系统EUS随访,对于小GIST是一项既有效又安全的策略。笔者认为,对于经验丰富的内镜治疗中心,在保证手术安全性及根治性的基础上,可进行探索性尝试与临床试验,但是治疗后应制定系统的随访策略。
4.2.2外科治疗目前尚缺乏循证医学证据证实小GIST是否必须定期EUS随访,但有并发症发生风险或有症状者建议考虑手术切除[22]。《指南》建议,对于有高危EUS特征(边界不规整、囊腔、溃疡、强回声、性质不均匀)的小GIST病人应手术完整切除,术后3~5年内每3~6个月复查1次CT,之后每年复查1次;无高危EUS特征的病人每6~12个月复查1次EUS。《共识》指出,对于无症状的拟诊胃小间质瘤,若存在高危EUS特征,应考虑切除。临床医生应根据病人的个体化差异,选择最佳的外科治疗方式。
4.2.2.1腹腔镜手术治疗随着腹腔镜技术的不断推广和应用,越来越多的外科医师选择腹腔镜手术切除GIST,但目前GIST腹腔镜下手术仍处于探索阶段。有研究表明,腹腔镜GIST切除术具有复发率低、住院时间短以及病死率低等优点。《指南》指出,直径<5cm的胃间质瘤可行腹腔镜手术切除。《共识》指出,腹腔镜手术一般可用于胃间质瘤的治疗,而其他部位GIST不推荐行腹腔镜手术治疗[10]。笔者认为,对于小GIST的腹腔镜手术,目前暂不适合作为常规推荐,但是对于腹腔镜手术经验丰富的医生,可根据部位和大小进行综合评定,确保术中无肿瘤破裂及瘤细胞播散的前提下,选择性地行腹腔镜手术治疗。
4.2.2.2传统开放手术治疗外科手术完整切除肿瘤仍是治愈小GIST的首选治疗方式,但具体术式应根据肿瘤部位及生长方式决定。由于手术的根治性与否与疾病的预后密切相关,因此,《共识》推荐行GIST病灶的整块完整切除[10]。手术切除应做到镜下切缘阴性(R0切除),同时应避免肿瘤破裂及出血等,积极降低术中造成瘤细胞播散的风险,在保证手术安全性的基础上,尽量保证肿瘤的根治性。多数胃小间质瘤可能伴随终生或自行萎缩退化,并不需要积极地外科干预。当胃小间质瘤有高危EUS特征或其恶性危险度较高时,应对其进行局部切除。《共识》建议,对于直肠小间质瘤,恶性程度较高,且肿瘤增大后保肛手术难度增加,倾向于早期手术切除[10]。对于小GIST,手术完整切除仍是主要手术方式。目前,尚无明确证据显示小GIST病人术后是否需要辅助药物治疗,虽然核分裂像>5个/50HPF的小GIST病例较少,但临床应视为可复发风险组,需定期随访观察。
离子通道(ionchanne1)是跨膜蛋白,每个蛋白分子能以高达l08个/秒的速度进行离子的被动跨膜运输,离子在跨膜电化学势梯度的作用下进行的运输,不需要加入任何的自由能。一般来讲,离子通道具有两个显著特征:
一是离子通道是门控的,即离子通道的活性由通道开或关两种构象所调节,并通过开关应答相应的信号。根据门控机制,离子通道可分为电压门控、配体门控、压力激活离子通道。
二是通道对离子的选择性,离子通道对被转运离子的大小与电荷都有高度的选择性。根据通道可通过的不同离子,可将离子通道分为钾离子(potassiumion,K)通道、钠离子(natriumion,Na)通道、钙离子(calciumion,Ca2)通道等。其中,K通道是种类最多、家族最为多样化的离子通道,根据其对电势依赖性及离子流方向的不同,可把K通道分为两类:①内向整流型K通道(inwardrectifierKchannel;Kin),②外向整流型K通道(outwardrectifierKhannel;Kout)。K是植物细胞中含量最为丰富的阳离子,也是植物生长发育所必需的唯一的一价阳离子,它在植物生长发育过程中起着重要的作用,具有重要的生理功能。植物中可能存在K通道,这一点早在20世纪6o年代植物营养学界就有人提出,而一直到80年代才被Schroeder等人[23证实,他们利用膜片钳(patchchmp)技术,首先在蚕豆(V/c/afaba)的保卫细胞中检测出了K通道钾离子通道的结构单个钾离子通道是同源四聚体,4个亚基(subunit)对称的围成一个传导离子的中央孔道(pore),恰好让单个K通过。对于不同的家族,4"亚基有不同数目的跨膜链(membrane。span。ningelement)组成。两个跨膜链与它们之间的P回环(porehelixloop)是K通道结构的标志2TM/P),不同家族的K通道都有这样一个结目前从植物体中发现的K通道几乎全是电压门控型的,如保卫细胞中的K外向整流通道等,其结构模型如图2一a所示。离子通透过程中离子的选择性主要发生在狭窄的选择性过滤器(selectivityfilter)中(图2一b),X射线晶体学显示选择性过滤器长1.2nIll,孔径约nIll,K钾离子通道的作用.有关K通道在植物体内的作用研究并不多。
从目前的结果来看,认为主要是与K吸收和细胞中的信号传递(尤其是保卫细胞)有关。小麦根细胞中过极化激活的选择性内流K通道的表观平衡常数Km值为8.8mmol/L,与通常的低亲和吸收系统Km值相似[。近年来,大量K通道基因的研究表明,K通道是植物吸收转运钾离子的重要途径之一。保卫细胞中气孔的开闭与其液泡中的K浓度有密切关系。质膜去极化激活的K外向整流通道引起K外流,胞质膨压降低,导致气孔的关闭。相反,质膜上H.ATPase激活的超极化(hyperpolarization)促使内向整流钾离子通道(Kin)的打开,引起K的内流,最终导致气孔的张开钾离子通道相关基因及其功能特征迄今,已从多种植物或同种植物的不同组织器官中分离得到多种K通道基因(图3),根据对其结构功能和DNA序列的分析,可以把它们分为5个大组:工,Ⅱ,Ⅳ组基因属于内向整流型通道;m组属于弱内向整流型通道(weaklyinwardAKT1ArabidopsisKTransporter1)是第一个克隆到的植物K通道基因,采用酵母双突变体互补法从拟南芥cDNA文库中筛选出来cDNA序列分析表明,AKT1长2649bp,其中的阅读框为2517bp,编码838个氨基酸残基组成的多肽,相对分子质量约为95400Da。AKT1编码的K通道,对K有极高的选择性,其选择性依次是K>Rb>>Na>Li。
Northernblot分析表明,AKT1组织特异性较强,主要在根组织中表达ZMK1(ZeamaysKchannel1)是从玉米胚芽鞘中分离出的K通道基因,在皮层表达。在卵母细胞中的表达表明,ZMK1编码的K通道是通过外部酸化激活的。有研究表明,蓝光对ZMK1通道在玉米胚芽鞘中的分布有一定影响[32l。1组KAT1组基因编码内向整流钾离子通道,其与AKT1组基因产物结构上的最大区别是在COOH端没有锚蛋白相关区(枷n—relateddo—main,ANKY)。KAT1组基因主要包括KAT1,KST1,SIRK,KZM1,KPT1等。KAT1(ArabidopsisinwardrectifierKchannel1)是与AKT1同时从拟南芥cDNA文库中筛选出来的植物K通道基因。KAT1基因的阅读框含有2031个核苷酸,编码的多肽由677个氨基酸残基组成,相分子质量约为78000Da。KAT1的表达具有组织特异性,KAT1在拟南芥植株中的主要表达部位是保卫细胞,在根和茎中也有少量的表达。人们认为KAT1通道可能参与了气孔开放,并向维管组织中转运K,而不是直接从土壤中吸收KJ。
以KAT1为探针,又能从拟南芥cDNA文库中筛选出KAT2等功能类似的内向整流型K通道基因通过基因工程技术,人们已相继开展了将KATI和AKTI基因导人到拟南芥、烟草和水稻的研究,并获得了一些转基因植株。比如,施卫明等利用根癌农杆菌介导法已成功地把KAT1和AKT1导人拟南芥和野生型烟草中,并获得了转基因植株及其纯合株系,发现转基因植株的吸钾速率和对K的累积能力都比对照的有明显的提高,而且,经过分子检测,也证实711和AKT1基因在转基因植株中得到了整合和表达。因此,运用现代分子生物学手段和基因工程技术筛选高效利用钾的作物品种或利用现有的钾离子通道基因改良作物品种,从而提高作物本身的钾吸收利用能力应该是目前主要的研究方向。可以相信,随着分子生物学技术、基因工程技术和有关分析测试技术的发展和应用。随着研究工作的不断深入,有关钾离子通道基因的分离、克隆和利用会取得更大的进展。
参考文献:
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2假蜜环菌的子实体形态
假蜜环菌子实体棕褐色,丛生或单生于林内地表枯桩或根上。丛生者,每丛具子实体19~42个,丛质量18.39~42.15g。子实体株高5.3~13.2cm,平均8.9cm。株质量1.83~10.03g,平均4.11g。子实体由菌柄和菌盖构成,菌盖下为菌褶,无菌环和菌托,菌盖中部表面具褐色鳞片(图1A)。菌盖肉质,菌肉白色,菌褶污白色,或浅褐色,长短不等,宽0.3~0.7cm,略延生于菌柄上。菌盖直径2.4~7.3cm,平均4.6cm。菌柄纤维质,柱状,向下渐粗,中部松软或中空。柄长6.3~1.5cm,粗0.4~0.9cm(图1B~C)。孢子印白色(图1D)。
3假蜜环菌的显微形态特征
显微观察,菌盖鳞片由黄褐色菌丝蜜集交织形成,菌丝具隔、具分枝,其细胞壁有明显环状内凸增厚现象。菌丝粗5.24~10.35μm,平均8.28μm(图1E)。菌盖菌肉菌丝无色透明,具隔、具分枝,无锁状联合现象。菌丝粗丝不匀,相互交织呈网状,菌丝直径4.74~11.51μm,平均8.14μm(图1F)。菌柄菌丝纵向紧密平行排列,菌丝亦无色透明,具隔、具分枝,无锁状联合。菌丝粗6.87~11.76μm,平均9.37μm(图1G)。显微镜观测,菌褶厚383.07~499.54μm,平均449.33μm。菌褶中间为菌髓,两侧为子实层。菌髓菌丝行排列,无色透明,具隔、具分枝,无锁状联合。菌髓菌丝8.49~16.84μm,平均11.91μm。子实层由担子、幼担子和担孢子组成。子实层厚45.93~51.51μm,平均48.49μm(图1H~I)。担子及幼担子呈棒状,无色透明,顶端圆钝,向下渐狭,端部具小梗4个,小梗长4.33~7.19μm,平均5.73μm。成熟担子每小梗顶端具一枚担孢子。担子大小为(40.96~41.36)μm×(7.46~8.51)μm(图1J)。担孢子宽卵形,无色透明,光滑,内有油球或颗粒状物,大小为(4.91~6.13)μm×(6.77~9.31)μm(图1K)。
4假蜜环菌的培养特征
在供试的2种培养基上,假蜜环菌菌落的形态有明显差异。在PSA培养基上,菌落为白色稀疏绒毛状,气生菌丝明显,有些菌丝形成菌丝束(图2A、E),菌丝生长速度平均为0.58mm•d-1,菌落在黑暗处发较弱荧光,菌落背面棕褐色,说明菌丝能产生棕褐素。PSA综合培养基上,菌落为致密白色细绒毛状,气生菌丝不明显,后期在菌落中部形成棕灰色菌皮(图2B),菌丝生长速度平均为0.63mm•d-1,菌落在暗处发较强的荧光,菌落背面亦为棕褐色,菌丝可产生棕褐素(图2C);显微观察,菌丝在2种培养基上也有一定差异。在PSA培养基条件下,气生菌丝无色或棕色,多弯曲,具隔且多分枝,菌丝直径2.73~4.30μm,平均3.68μm(图2D)。基内菌丝呈无色透明节节状,有隔、具分枝,菌丝直径3.08~3.90μm,平均3.48μm(图2F)。在PSA综合培养基条件下,气生菌丝无色透明,具隔、具分枝,菌丝直径2.31~3.72μm,平均2.92μm(图2G)。基内菌丝无色透明,隔膜明显,分枝密集,细胞内多液泡,菌丝直径3.19~4.85μm,平均3.68μm(图2H)。菌皮由菌丝及泡囊组成,菌丝淡棕色,具隔、具分枝,表面粗糙有大量疣状突出物。菌皮菌丝直径3.20~3.74μm,平均3.56μm,泡囊状细胞大小为(6.31~8.88)μm×(5.01~8.13)μm(图2I~J)。
1.2教师对心理环境中师生关系的态度通过调查教师对延长工作时间为学习后进生提供帮助的看法以及教师对何种学生最适合实验教学的课堂为例展开对师生关系的调查分析。由图3可以看出67%教师对课后帮助学生补习实验予以精力范围内的支持,只有18%的教师认为要全力帮助学生。图4则可以看出63%的教师喜欢遵守纪律听话的学生,只有31%的教师认为在实验课堂上学生应该是态度积极、思维活跃的。
1.3教师自身对实验教学的准备和理解教师自身的理念和对实验教学的准备和理解也是心理环境的重要组成部分,直接会影响到实验教学的质量,笔者以实验教学中教师对实验的准备情况和一节高效率的实验课的决定因素为例展开调查。由图5可以看出36%的教师会精心准备实验课,但有30%的教师认为学校条件的限制影响了对实验的准备情况。图6可以看出77%的教师认为一节成功的实验课取决于师生的实验心理是否积极,师生关系是否和谐,只有23%认为是取决于硬件设施和时空环境。
2优化策略与建议
2.1教师应加强对学生消极实验心理的关注和优化研究教师应当充分意识到分析学生实验心理、端正学生实验态度对优化实验教学中心理环境的重要意义。首先教师要重视心理辅导,消除学生的恐惧心理,这也要求教师自身在实验操作过程中要从容不迫,给学生良好的榜样;另外有些实验过程可能耗时较长,这样学生可能就会对此失去耐心而产生抗拒心理等。所以教师可以尝试优化实验过程来培养学生的实验兴趣,从而将学生的注意力维持在一个较长的水平。
1.2菌体细胞、有机酸及过氧化氢的排除实验将唾液乳杆菌LH1F的发酵上清液用微孔滤膜(孔径为0.22μm)的细菌滤器过滤去除菌体细胞;将无菌体发酵上清液用1mol/L的NaOH溶液中和至pH5.0;将无菌体发酵上清液经过氧化氢酶处理(酶浓度为10mg/mL,pH7.0,37℃水浴1h),将上述处理的样品及唾液乳杆菌LH1F原发酵上清液、pH5.0的乳酸分别做抑菌实验[8],比较不同处理抑菌活性的差异。
1.3蛋白酶的敏感性将经胰蛋白酶(酶浓度为10mg/mL,pH7.0,37℃水浴2h)、胃蛋白酶(酶浓度为10mg/mL,pH3.0,37℃水浴2h)处理后的无菌体发酵上清液以及未经蛋白酶处理的无菌体发酵上清液检测其抑菌活性的差异。
1.4唾液乳杆菌LH1F生理曲线测定唾液乳杆菌LH1F新鲜菌液以2%的接种量接种于150mLMRS培养基中,每隔2h(0~36h)取1mL发酵液置于离心管中,以MRS培养基作为空白对照,测量OD600nm值和pH,用各个培养时间的发酵上清液做抑菌实验,测量抑菌圈的直径。
1.5唾液乳杆菌LH1F产细菌素的初步纯化向无菌体发酵上清液分别经30%,40%,50%,60%,70%,80%饱和度硫酸铵沉淀,4℃静置过夜,4℃、7000r/min离心30min,收集沉淀,将沉淀重悬于原体积1/10的pH5.0,0.1mol/L的柠檬酸酸盐缓冲液中,检测盐析上清液与沉淀复溶液的抑菌活性。将抑菌活性最高的沉淀复溶液经截留分子质量3ku的超滤离心管超滤[9](5000×g,4℃)得浓缩液(M>3ku)及超滤液(M<3ku),分别取原液、浓缩液及超滤液测定抑菌活性。
1.6唾液乳杆菌LH1F产细菌素的生物学特性
1.6.1热稳定性细菌素粗提液样品分别于60℃、80℃、100℃、121℃条件下热处理30min(121℃处理样品置于烘箱,其余温度置于电热恒温水槽),冰浴冷却后,以未经热处理的样品为对照,进行抑菌实验,比较抑菌活性的变化情况,确定该细菌素的温度稳定性。
1.6.2pH稳定性分别取0.5mL的细菌素粗提样品于离心管中,用1mol/LHCl和1mol/LNaOH分别调pH至2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0和8.0,37℃水浴2h后,调pH至5.0,以MRS培养基用1mol/LHCl和1mol/LNaOH调至相应pH作为对照,做抑菌试验检测抑菌活性的变化。
1.6.3蛋白酶敏感性细菌素粗提样品用1mol/LHCl和1mol/LNaOH分别调至各酶的最适pH(胃蛋白酶pH调至3.0,胰蛋白酶、蛋白酶KpH调至7.0),加入酶的终浓度为10mg/ml,以同比稀释的细菌素粗提样品作为对照,37℃水浴2h,然后将pH调回至初始的pH,以未加入酶的发酵上清液作对照,分析该细菌素粗提样品以不同蛋白酶处理后抑菌活性的变化。
1.6.4抑菌谱选取金黄色葡萄球菌、苏云金芽孢杆菌、鸡大肠杆菌O-78、大肠杆菌CMCC44102、鸡白痢沙门氏菌C-79、鼠伤寒沙门氏菌CMCC50115、黑曲霉、根霉、青霉、啤酒酵母、红酵母11株菌为指示菌,采用单层琼脂平板打孔法分别对供试的菌株做抑菌试验,测试细菌素粗提样品的抑菌活性。
2结果与分析
2.1指示菌的筛选通过单层琼脂平板打孔法检测到唾液乳杆菌LH1F的发酵上清液对三种常见病原指示菌均有一定的抑菌性,结果见表1,金黄色葡萄球菌作为指示菌培养12h的抑菌效果最为明显,但与大肠杆菌CMCC44102及鼠伤寒沙门氏菌CMCC50115的抑菌效果差异不明显,因此以下抑菌实验革兰氏阳性菌采用金黄色葡萄球菌,革兰氏阴性菌采用大肠杆菌CMCC44102作为指示菌,培养观察时间为12h。
2.2抑菌物质性质的确定不同处理对唾液乳杆菌LH1F发酵上清液抑菌活性的影响结果如图1所示:去除菌体细胞后,该发酵上清液的抑菌作用与原发酵上清液差别不大,说明发酵上清液中的抑菌性不是菌体细胞作用的结果;排酸作用后,该发酵上清液抑菌活性降低,但仍有一定的抑菌作用,而相同pH值的乳酸无抑菌活性,说明发酵上清液中还有其他抑菌物质存在;发酵上清液经过氧化氢酶37℃水浴1h处理后,抑菌活性比处理前的原发酵上清液小,但仍保留了较强的抑菌作用,说明发酵上清液中过氧化氢不是主要的抑菌物质,还有其他的抑菌物质存在。发酵上清液经过胃蛋白酶处理后,抑菌活性下降22.22%,发酵上清液经过胰蛋白酶处理后,抑菌活性下降了19.44%,抑菌物质对蛋白酶较敏感,说明抑菌物质为蛋白质类物质,初步确定为肽类细菌素。
2.3唾液乳杆菌LH1F生理曲线的测定将唾液乳杆菌LH1F的新鲜种子液按2%的体积比接种于MRS培养基中,37℃培养后每隔2h取样,测定OD600nm值,pH和上清液的抑菌活性,该菌株的生理曲线(0~36h)的测定结果如图2,菌株置于37℃培养,2~6h即进入对数生长期,12h左右进入稳定期。发酵上清液的pH在发酵2h后开始发生变化,2~8hpH迅速下降,从4.8降至3.5,8~20hpH缓慢下降,从3.5降至3.0,12h后恒定在pH3.0。在对数期生长前期(4h)开始产生细菌素,进入对数生长期(4~12h)后细菌素产量持续增加,培养16h的细菌素产量达到最大值,此时抑菌活性达到最高,随后保持稳定,整个过程受pH的影响较小,结果表明唾液乳杆菌LH1F在对数生长前期就产生细菌素。
2.4唾液乳杆菌LH1F细菌素的初步纯化硫酸铵沉淀后,分别用盐析上清液和沉淀复溶液作抑菌试验,结果如图3所示,硫酸铵饱和度为30%及40%时盐析所得的上清液均有抑菌效果,30%饱和度的抑菌效果比40%的好,而且30%饱和度盐析所得的上清液抑菌效果比沉淀复溶液要好,说明30%饱和度硫酸铵不能较好地沉淀唾液乳杆菌LH1F所产的细菌素。随着硫酸铵盐饱和度的增大,沉淀复溶液抑菌效果增强并在60%时达到最佳,70%,80%饱和度时沉淀复溶液抑菌效果有所下降。因此,可以进一步确定抑菌物质主要为蛋白质类物质,盐析的硫酸铵饱和度为60%时效果最佳。将所得的沉淀复溶液经截留分子量为3ku的超滤离心管超滤后,取原液、浓缩液及超滤液分别测定其抑菌活性。结果显示,浓缩液的抑菌活性比原液(粗提液)强,而超滤液仅具有微弱的抑菌圈,表明绝大部分细菌素能被3ku截留分子量的超滤管截留。
2.5唾液乳杆菌LH1F产细菌素的特性研究
2.5.1热稳定性唾液乳杆菌LH1F所产细菌素在不同的温度下进行处理,检测抑菌活性,热稳定性实验结果表明(图4),随着温度的升高,细菌素的残余活性有所降低,但抑菌活性变化不是很大,样品经60~80℃处理30min,抑菌活性保留95.9~91.8%之间;经100℃处理30min后,抑菌活性保留87.8%,而经121℃处理30min后,其抑菌活性仍保留在75.5%,该细菌素表现出良好的热稳定性,与文献报道[7]的唾液乳杆素均属于第Ⅱ类细菌素(分子量小于10ku的小分子热稳定肽)相符。食品加工中常用的巴氏杀菌条件为65~80℃15min,而此细菌素在巴氏杀菌的条件下仍保持90%以上的高活性,显示出其在食品加工中的广泛应用前景。
2.5.2pH稳定性pH稳定性实验结果表明(表2),唾液乳杆菌LH1F所产细菌素在偏酸的环境中有较强的抑菌性,活性pH范围为2.0~5.0,pH越低,活性越强,pH为2.0时抑菌活性最强,当pH>6.0时,细菌素基本没有抑菌性,说明所产细菌素在酸性条件下有较好的稳定性,,而在中性或碱性条件下即会失活。
2.5.3对蛋白酶的敏感性唾液乳杆菌LH1F所产细菌素样品分别经不同的酶在37℃条件下处理2h,检测抑菌活性,以确定该细菌素的蛋白酶敏感性。结果表明(图5),样品产生的细菌素对蛋白酶敏感,经胃蛋白酶处理后抑菌活性下降约35%,经胰蛋白酶处理后抑菌活性下降约30%,经蛋白酶K处理后抑菌活性下降约21%,说明该抑菌物质是蛋白类物质,可被蛋白酶降解而不会在体内残留,作为食品防腐剂使用安全性相对较高。
2.5.4抑菌谱的测定用粗提样品分别对供试的G+菌株、G-及部分真菌做抑菌实验,结果表明(表3),唾液乳杆菌LH1F所产细菌索不仅对供试的1株金黄色葡萄球菌、1株苏云金芽孢杆菌等革兰氏阳性菌有较强的抑制作用,对2株大肠杆菌、2株沙门氏菌等革兰氏阴性菌也有较强的抑制作用,但是对酵母菌及曲霉、青霉、根霉等霉菌未见有抑制作用。该细菌索有较宽的抑菌谱,不仅对芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌等革兰氏阳性菌有明显抑制作用,同时对大肠杆菌、沙门氏菌等革兰氏阴性菌也表现抑菌活性,可广泛用于食品的防腐杀菌处理。
1.2耐酸能力的测定将嗜酸乳杆菌AP117经MRS液体培养基活化后,按5%接种量接种于MRS液体培养基,30益培养16h备用。用0.1mol/L的HCl分别调节MRS液体培养基pH为1.5、2.0、3.0、4.0和4.5。取16hAP117培养液,按5%接种量接种于不同pH的液体培养基中,30益培养2h,采用倾注平板法,以MRS固体培养基作为计数培养基,测定培养液的活菌数,平行测定3次,取平均值,以刚接种时的活菌数为对照,计算菌株在不同酸性条件下处理2h后的存活率。
1.3耐胆盐能力的测定将嗜酸乳杆菌AP117经MRS液体培养基活化后,按5%接种量接种于MRS液体培养基,30益培养16h备用。用猪胆盐分别调节MRS液体培养基,使胆盐含量分别为0.1%、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%。取16h培养液按5%接种量接种于不同胆盐含量的液体培养基中,30益培养2h,采用倾注平板法,以MRS固体培养基作为计数培养基,测定培养液的活菌数,平行测定3次,取平均值,以刚接种时的活菌数为对照,计算在不同胆盐条件下处理2h后的菌株存活率。
2结果与讨论
2.1嗜酸乳杆菌AP117的生长动态曲线嗜酸乳杆菌AP117在温度30益,静置培养24h,其活菌数的对数值随时间变化关系如图1。由图1看出培养6h后活菌浓度达到105cfu/mL,之后进入对数生长期,14~20h为稳定期,活菌浓度超过1010cfu/mL。
2.2嗜酸乳杆菌AP117的耐酸性乳酸菌可以利用的耐酸性机制有许多种,目前没有统一定论,大体上可以分成8类:质子泵、蛋白质修复、DNA修复、调节因子、细胞密度的改变、细胞膜的改变、产生碱和代谢方式的改变,其耐酸性机制因菌株不同而有差异。不同的菌株耐酸性不同。采用MRS液体培养基和0.1mol/L的HCl溶液模拟胃酸环境(pH为1.5~4.5),测定菌株AP117在不同pH条件处理2h后的存活率,结果见图2。在pH为4.0和4.5条件下,菌株存活率均较高,达到97%以上,活菌数在1010cfu/mL以上;在pH为2.0条件下,菌株的存活率仍为79.8%,表现出极强的耐酸性;而在pH为1.5条件下,菌株的活菌数下降较快,降至105cfu/mL,存活率仅为48%左右,说明pH为1.5对嗜酸乳杆菌有较强的抑制作用。表明嗜酸乳杆菌AP117完全可能适应胃内环境,是比较理想的耐酸性较强的益生菌菌株。
2.3嗜酸乳杆菌AP117的耐胆盐能力采用猪胆盐分别调节MRS液体培养基,使胆盐质量分数分别为0.1%、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%(下同)。测定菌株AP117在不同胆盐浓度条件处理2h后的存活率,结果见图3.图3中数据表明在0.1%胆盐的MRS液体培养基中放置2h后,菌株AP117的存活率为100%左右,能够很好的存活;胆盐质量分数0.5%条件下,菌株的存活率仍高达82.48%,说明0.5%胆盐浓度对嗜酸乳杆菌AP117的生长影响不大;继续增加胆盐质量分数,菌株的存活率显著降低。赵瑞香等[14]研究发现嗜酸乳杆菌能够有效降低血清及培养介质中的胆固醇水平,但其降低胆固醇的机理未确定。嗜酸乳杆菌对胆盐的耐性可能与菌体细胞的胆盐水解酶活力有关[15]。高浓度的胆盐对菌体细胞有一定的毒害,在胆盐水解酶的作用下胆盐由结合态变为脱结合态胆盐,后者溶解度降低,对菌体细胞的伤害减小。
2.4嗜酸乳杆菌AP117代谢产物的抑菌特性采用双层琼脂牛津杯法测定菌株AP117对两种指示菌的抑菌效果,观察抑菌圈,测定抑菌圈直径,结果如图4所示。菌株AP117的代谢产物对两种指示菌的抑菌圈明显可见,直径均在10mm以上,尤其对大肠杆菌抑菌圈直径达到12.5mm,表明嗜酸乳杆菌AP117的代谢产物对大肠杆菌的拮抗作用更大些。大肠杆菌和金黄色葡萄球菌会导致人类和动物发生细菌性食物中毒和其它感染症。嗜酸乳杆菌代谢产物对这些致病菌的拮抗能力较强,可以降低食物中毒的发病率,保证食品的安全性。
2结果与分析
2.1病原菌生物学特性观察
2.1.1温度和pH值影响
试验结果看出,在PDA培养基上槟榔炭疽菌菌丝生长的温度范围是10~40℃,最适生长温度25~30℃,低于5℃或高于40℃均不能正常生长。该菌在15~30℃均能产孢,最适产孢温度25℃,产孢量最多。pH值4~11时槟榔炭疽菌在PDA培养基上均能生长和产孢,菌丝最适生长pH值6~7,pH值大于4的条件适宜产孢,pH值=6产孢量最大(见表1)。pH值对菌丝生长和产孢的影响一致,酸性偏碱的条件适宜病菌的生长和产孢。
2.1.2不同碳源、氮源的影响
试验结果看出,不同碳源培养基上,槟榔炭疽菌菌落生长及产孢量明显不同。7种供试碳源的菌丝生长均优于对照,除D-半乳糖外,其他碳源的菌落直径均大于对照,说明碳源对槟榔炭疽菌菌丝生长具有促进作用。海藻糖的菌落直径最大,长满整个平板,且菌丝生长旺盛;其次为可溶性淀粉,菌丝生长茂密。碳源对槟榔炭疽菌的产孢量影响差异较大。除可溶性淀粉、D-果糖、甘露醇的产孢量大于对照外,其他供试碳源的产孢量均低于对照。可溶性淀粉的产孢量最大,D-果糖次之。8种供试碳源中,可溶性淀粉适合槟榔炭疽菌生长和产孢,可作为槟榔炭疽菌的培养碳源。不同氮源对槟榔炭疽病菌菌落生长及产孢的影响差别较大。以硝酸钾和脲为氮源时,菌落生长最快,菌丝生长旺盛,且产孢量也最大;硝酸钠培养基的菌落生长旺盛,但不产孢。以硫酸铵、氯化铵、硝酸铵为氮源的菌丝生长及产孢均明显受到抑制。在无氮培养基上,菌落直径最大,但菌丝极少,接近透明且不利于产孢(见表2)。
2.2杀菌剂的抑制作用
试验结果看出,6种杀菌剂对槟榔炭疽病菌菌丝生长的抑制作用差异较大(见表3,图1)。咪鲜胺抑制作用最强,其次为苯甲•丙环唑,代森锰锌、十三吗啉的抑制作用较弱,不适用于防治槟榔炭疽病;甲基托布津、多菌灵对槟榔炭疽菌基本上无抑制作用,不能用于防治槟榔炭疽病。
1.2对教师科研团队建设与管理制度的思考科研团队建设的优劣,直接关系着每位教师科研积极性与科研质量的高低,因此好的科研团队管理制度,对科研团队的建设至关重要。然而对于多数地方高校来说,由于合并升本时间短,管理经验少,因此管理方面没有态度规章与制度遵循,很多时候科研团队形成的项目经费决策权往往由主持人一人决定,其他人很少参与并且不知道经费的分配等具体情况,这样造成团队成员积极性不高,具体事务也不愿参与,就造成了主持人管理经费主持人完成课题。结果常常是效率低下,项目成果质量不高,团队生命力不强。因此,创建高绩效科研团队,必需有一套科学的内部管理制度,用来保障科研工作任务按计划、保质量的完成。这首先这需要对现有管理制度进行修改和完善,同时增加校内教师科研团队的外部支持,如学校科研部门、教务部门以及后勤保障部门等,配套相应的一部分经费对项目组进行建设,以笔者所在宜春学院,科研部门对部分教师组建的科研团队每年均投入十多万元供采购小型仪器设备,并提供部分经费用于团队成员对外交流;教务部门可用科研成果冲抵教学工作量;后勤部门提供办公条件等配套设施,这样的条件对科研团队的支持力度很明显。其次在团队内部建立有效的激励及约束机制,增加团队的生命力,与此同时建立与之相适应的学习、培训制度,激励制度以及绩效管理制度等,让团队成员可以不断学习新知识与新技能,并增加团队的沟通,增进协作,有效提高团队成员的科研积极性,最终实现提升团队整体学术水平的目标。例如笔者所在宜春学院的部分团队,每学期会定期安排会议交流,探讨近期完成课题的进展,所遇到的问题等,群策群力探讨解决方法;在项目申报前期成员对申报书进行交流,相互提出问题与建议,加以改进;这些举措有效的增进了团队成员的科研水平,加快了项目完成的进度与质量,提高了团队成员申报项目的成功率,大大提高了团队成员从事科研工作的积极性与科研质量。
2学生科研团队
2.1实行导师制与指导毕业论文让学生参与科研导师制是利用教师的科研项目与科研技能让学生参与课题研究的一种方式,目的是在于培养学生的同时,也增加教师的科研积极性,提高师生科研水平和质量;并培养学生的创新意识、实践能力、科研能力的新型方式。笔者所在的宜春学院生物类专业,一般有科研工作在身的教师,在学生二年级接触专业课开始,都会进行学生和教师的相互接触,接触中教师会介绍自己的研究方向和课题以及实验室的情况,学生介绍自己的学业、生活、爱好等个人情况,达到相互了解,其后,可根据学生意愿参与到学生科研团队学习,教师可依据科研内容与其本科论文相结合开展指导工作。此外,毕业生的毕业论文在本科院校学生科研培养过程中占据着主要地位,是学生本科四年综合能力的集中体现,也是重要的综合性科研训练教学环节。按照一般学校的培养方案安排,毕业论文完成往往是大学四年级第二学期的工作,但那段时期,考公务员、找工作和实习占用学生大量时间,放任自流的话常常使毕业论文流于形式。为了更好地指导学生完成毕业论文,教师通常会提前介入,并找一些具体问题和他们自己感兴趣的问题,提前一年将题目出好,要求本科生构思;同时对那些主动性强的学生,吸收他们进入团队一起参与科研活动。
2.2对学生科研团队管理与建设的思考建立学生科研团队就是以学术研究为中心、借助教师的课题和项目为依托条件,为培养其科研思维与技术的一批有协作精神的学生群体。生物类教师的科研往往实验性强,需要学生有较强的实践动手能力,但不少实验试剂有一定毒性,需要安全操作和严格管理,因此,在团队设立之初,除教师指导外,需要学生团队负责人,发挥负责人的角色作用;此外,教师可组织参加部分学术活动,如安排组内成员汇报,共同学习一些仪器的使用等;而在完成某些阶段性的工作后,可适度安排一些团体的娱乐活动,让团队成员增进了解,提升人际关系凝聚力;在团队建设中,可引入组内淘汰机制,即通过观察团队各成员在计划项目实施过程中的表现,可将消极应对项目的成员淘汰出团队,再引进拥有较高兴趣和较好研究态度的新成员,采用能进能出的机制来提高研究状态。为了鼓励学生积极参与本科生科研训练,很多地方高校都出台了一些鼓励措施,比如大学生创新竞赛、大学生实践项目等活动,但由于学生缺乏相关科研素质的培养,主动性不高,往往是极少数学生有积极性,不少是教师协助学生完成项目申报,这些一方面反映出多数学生缺少科研训练及独立的科研思考意识,同时也暴露出科研奖励政策对学生的吸引程度不高,还应有更多的辅助保障措施进行实施,如可采取科研项目结题答辩或,并结合指导老师意见的对应学分转化机制等。
教学方法的选择应根据不同的认知对象、不同的学科、同一学科的不同内容从而选择不同的方法,但不管采取何种教学方法,关键在于把课上活,充分调动学生参与教学的积极性。因而根据教学内容的不同,我们采取了多种教学方法。如对于细菌的形态和结构这一章节内容,采用直观的多媒体教学可以让学生形象地看到各种细菌的形态、基本结构及特殊结构;在细菌各论部分,选取部分教学单元由学生自主教学。教师事先根据教学目的、教学内容提出授课提纲、学习重点及难点并确定人员分组。小组成员细致分工、相互协作,在课后完成资料素材收集及教学课件的准备。在此期间,教师与学生进行充分沟通,及时为学生排疑解惑,引导学生在教学大纲的框架下安排课堂讲授内容,并传授讲课技巧及注意事项。同时设计《学生自主学习实践评价标准》,由学生从教学内容安排、课件制作、语言表达等多方面互相进行评议、分析和总结,教师最后进行点评总结。这种教学方式一方面活跃了课堂气氛,加深学生对所学知识的理解,增强了学生的团队意识,另一方面也可以让教师在与学生的互动中、从学生独特的视角中发现许多平时不会思索的问题;在学习引起人类疾病的常见病毒这一部分内容时,采取专题讨论方式进行学习。专题讨论式学习由教师提出专题,分组学生在本专题内提出应深入讨论的问题,查资料,作综述,课堂进行讨论。例如“人类免疫缺陷病毒”的讨论式教学,学生提出一系列问题,如HIV-1感染的分子机制及免疫反应、T细胞功能受损的疾病、HIV疫苗的研究等,经过讨论,不仅全面完成了教学内容,而且为学生提供了一次“综述训练”的机会,教学效果令人满意。此外,作为一门与临床学科关系十分紧密的基础课程,我们在教学过程中十分注重微生物学知识的临床应用,采用PBL教学法将临床病例分析引入课堂讨论教学,由病引入菌,菌中解析病,菌病结合,解除病菌。如此,在整个讲授过程中就将病原微生物的生物学特性、致病物质与致病机制、检查及防治原则讲解清楚。
3反映前沿,开阔视野,培养学生创新能力
病原生物学包含医学微生物学与人体寄生虫学2门相关学科,是医学人才培养课程体系中一门重要的专业基础课川。实验课是病原生物学教学的重要组成部分,实验教学的质量直接影响着这们课程的整体教学效果。传统的教学模式中存在重理论讲授、轻实践操作的现象。学生缺乏动手能力和开拓创新精神,很难适应素质教育的需求。我们经过长期的教学实践,深切的体会到只有强化病原生物学实验课各个环节,采用经典与创新结合的教学方法,传统与现代并用的教学手段,才能有效地提高教学质量。
一、实验教学内容的优化、改革
根据专业培养目标和学科发展的要求,制定实验教学大纲和教学计划,编写实验教材、优化教学内容,注重培养学生的综合能力,改革单调的演示验证性实验。逐步开设综合性、设计性实验,激发学生创新意识,锻炼、培养学生独立操作及分析和解决问题的能力。
二、培养学生严谨求实的科学态度及作风
每次实验课前,首先让学生充分预习实验内容,实验过程中教师应帮助学生建立“有菌观念”,养成“无菌操作”的良好习惯。及时纠正错误,规范实验操作,实验课上一定要强调“眼见为实,实事求是”的重要性,强调实验结果的准确性。对于实验报告中抄袭实验讲义,编造实验结果,不讲求实事求是的现象要予以严肃批评教育,同时也和未获得预期结果的学生一起探讨原因,营造切磋研讨,教学相长的机会和氛围。在实验教学中潜移默化地培养学生求精敬业的医学职业道德,为以后科研及临床工作奠定良好的基础。
三、强化技能训练
实践技能训练是培养学生综合能力最有效的途径,我们在强化技能训练的同时,将能力培养和态度培养贯穿于实践教学的始终。如显微镜油镜的使用、革兰染色法与抗酸染色法操作、细菌的培养与鉴定技术等。对锻炼和培养学生的精细动作,细致的观察力及一丝不苟、精益求精的工作态度等都极为重要。通常一个完整的实验过程,涉及实验设计、操作步骤、结果观察、报告书写等方面,教师要充分利用实验教学过程中的每一个环节,切实加强学生综合能力的培养。
四、培养学生动手操作能力
4.1明确实验目的首先向学生阐述实验目的,鼓励其亲自动手,独立操作。
4.2将社会实践融人到实验教学中在教学过程中,针对一些常见病原性疾病的实验诊断方法进行相关实验诊断和检测。如学生应用透明胶带法自行检查蠕形蜡感染;应用粪便生理盐水涂片法检查蠕虫卵;应用酶联免疫吸附试验等方法对自身血清中的乙型肝炎、丙型肝炎抗原、抗体进行检测。因为这些实验都是检测自己的感染情况,所以学生实验操作都非常认真,实验过程中既掌握了操作技术,又深刻体会了实验技术在临床实际工作中的应用,同时学生在实验中对自身的健康状况又有了进一步的了解,极大地激发了实验兴趣。
4.3发扬团队协作精神对部分需要多人共同完成的实验,实行小组长负责制,实验小组成员之间相互协作,密切配合,要求在最短的时间内完成实验,训练学生的组织能力和团结协作能力。
五、充分利用多媒体教学手段。提高实验教学效率
多媒体教学是将文字、图形、动画、视频、声音等多种信息加工组合在一起来呈现知识信息。多媒体突破了微观限制,帮助学生加深理解教学内容,将不易单纯用语言表达清楚的抽象复杂的理论直观地表现出来,变抽象思维为形象认识,使教学内容生动形象。病原生物学实验有一些内容以模式图和实物标本难以展示,应充分运用现代计算机多媒体进行辅助教学,激发学生的求知欲望和实验兴趣。比如在讲解用悬滴法进行细菌的动力测定时,学生经常无法找到正确的视野,除了显微镜使用原因之外,更多的是学生对细菌运动没有直观的认识。为此,我们特意制作了常见细菌的动力学观察视频资料,学生在短短的几分钟时间内对细菌的运动和显微镜的使用便有了初步的认识,操作和观察效率大为提高,激发了学生自主学习兴趣,教学效果也有了显著提高。
在我国,高校教师多为师范类院校出身,有着教育学专业背景,而在美国,生物教师多为生物学科的研究生,这就使得他们教育学方面知识较匮乏,实际教学过程中难免缺乏专业技能,只能采取“经验式”的教学模式,所以无法驾驭以学生为中心的新课堂模式。很多教师甚至认为经验式教学更为稳妥,对于新的教学方法是否真正有效仍处于实验阶段,有太多的不确定性,而不敢冒险采用。因此为教师提供教学方面专门知识的培训必不可少。如VisionandChange:ACalltoAction报告中就特别强调对于青年科研者包括博士后研究人员和助理教授进行培训的必要性。
(二)教师投入到教学的时间不够充足
高校的教师总是身负双重的责任:科研和教学。而结合美国高校的实际情况,对于大多数教师来说更倾向于科研,导致教师将大部分时间投入到科研中,而没有充足的时间和精力关注教学。在美国,从世界一流的研究型大学到名不见经传的文科学院,重视教师教学的寥寥无几,但几乎所有高校对教师的科研都有严格要求,校方对科研和教学的差异性对待,直接影响了教师对二者截然不同的时间投入。长期的忽视必然需要今后更多的投入来弥补,所以要想实现美国高等教育领域的大变革,增加教师在教学上的时间投入是毋庸置疑的。
(三)缺乏对教师的激励因素
外在奖励影响着大多数教师的专业决策,当然教学也不例外。在高等教育的使命越来越多样化的今天,教师的奖励制度却变得越来越窄,即只重视科研论文的发表,不重视本科生的教学。有的教师对于教学工作表现得兴致勃勃,他们投入了大量的时间在教学工作中,也花费精力参与了教学类的训练,然而遗憾的是,政府与学校却意识不到外在激励的重要性,财政利益、职称学衔、教学奖项甚至是同事和校内管理层的口头认可,这些应有的回报教师全都不曾获得,因此提高教学质量的积极性必将受到严重打击。学生对新的教学方法适应过程中的抵触情绪必然波及教师,随之带来较低的教学评估,以致威胁到教师的任职。面对双重压力,教师唯有选择明哲保身,拒绝教学上的进步。综合以上对显性因素的分析,笔者以为在提升教师的教学质量这场硬仗中,要想突出重围,实现高等生物教育领域的巨变,显必须铲除,但是途中荆棘密布,绝非只有3个方面的阻难。(1)开展教学类培训固然能一解教师缺乏教育学基础知识的燃眉之急,但培训结束后,教师能否将所学应用到自身课堂中,还得取决于校方的态度。其管理部门是支持还是反对?这就从根本上决定了教师的教学改革能否成功。(2)加大教师教学研究的时间投入,学校在工作日程、教学管理上也需做到精细的分工安排,以保证教师的工作有效顺利进行。(3)提供教学类训练、增加时间投入和开设外在奖励一定会给教师的教学带来些影响,但对于教师来说,经验式教学的思想已根深蒂固,实难发生本质的改变,建立起持久、大规模的循证教学体系仍然困难重重,故“波及整个生物领域甚至全国性的大变革”在清扫路面障碍后仍需深掘地下,找出其内在的隐性因素。
二、影响教师质量提升的隐性因素
(一)教师的职业认同
教师作为出色的研究人员,从稚嫩到成熟,经历了一个繁琐精细的过程,他们身处其中,科研的思维方式、解决问题的方法等都已深刻影响其生活学习,即在潜意识里他们处理问题、做出决策时都遵循了某些专业准则。而这些“准则”便是美国生物教师职业认同的主体。首先“认同”一词多出现于社会科学领域,Twiselton认为“认同的建构被看做不仅仅是个体的过程,而是通过社会互动和一系列社会文化群体的参与而发生的”,是个人对自己在所处的社会环境中的评价和看法。认同一般不是一成不变的,它随着时间推移和周围环境的改变,在不断修正调整,以更好地适应当前。这里我们所说的美国生物教师的职业认同由于其特殊的背景,明显倾向于科学研究,它包括教师在生物的学科领域内是如何看待自身和研究工作,同时作为科研人员在同行中是如何凭此来获得尊重和地位。这些无一不是与科研紧紧相扣。然而美国的教师在学生时代,从课程、实验的学习到学科文化的日常熏陶,将科学研究当做唯一使命,这就造成了如今“残缺”的职业认同。而且这已不是某一个教师,综观整个教师共同体,他们都受学科内的学术准则影响,在遵循准则的基础上,努力获得同行的认同,并调适自身以融入到共同体当中。这种潜意识的“融合”,连教师自身都没有察觉,这便是职业认同的内在同一性。虽为“内在”,却仍时刻影响着教师外在的行动,其中也包括教学工作,显然,美国生物教师的职业认同是自科研领域萌芽并茁壮成长的,这就必然导致了对教学的忽视。教师们会认为花时间与精力去尝试新颖的教学方法便会减少他们科研的产出,从而在同行竞争中处于劣势,因此他们拒绝教学上的变革。于是,职业认同就成为阻碍教师改善教学水平的重要因素,而且隐藏于表层之下,时刻牵制着教育改革。
(二)职业认同与提高教学质量的冲突
通过前部分论述,我们已承认职业认同作为隐性因素制约着教师的教学,而深究此种影响,我们总结出以下3个方面的冲突。第一,我们观察美国大学生物教师的成长过程,将会发现他们是在一个科研远胜于教学的学科文化中成长的。本科学生在参与相关科研项目时,职业认同就已开始萌芽,进入研究生时代后,研究所就像是一个共享的游乐场,在这里,学生尽情学习自己研究领域内的文化与价值观以及怎样参与这场科学游戏的规则,大量且集中的科研活动使得其职业认同蓬勃发展,最后在博士和博士后阶段科研变成唯一的追求。科学研究的概念、范式已在他们脑海中根深蒂固,职业认同里对教学的排斥性也使得学生丧失了对教学工作的正确认知。当今美国很多高校新手教师的培养模式仍为“学徒式”,即模仿曾经为自己授课的教授或导师的方法来教学。于是对他们而言,教学就等同于讲授;而那些德高望重的教授,他们的科研成果在国际上都享有盛誉,可谈及教学,在他们看来,仅仅是科研之余的消遣,是为了获得“教授”头衔,需履行的表面程序而已。所以倘若教师一日没有把教学纳入为职业认同的一部分,那么提高教师教学质量便是痴心妄想。第二,美国高校内,对于教学有浓厚兴趣的研究生们却深深忌讳“教师”这一称呼,他们在公共场合中甚至害怕承认自己的教师身份。这种“害怕”主要源于其导师对教学的排斥。尽管洪堡时代便已提出科研教学两结合的思想,但美国大多数导师仍不允许学生参加实验室工作以外的任何活动,某些导师甚至公然命令所带学生将时间和精力全部投入到科研,不要对教学抱有兴趣;在他们的学术生涯里,一般不会选择钟爱教学的学生加入自己的团队,而且一旦发现学生的重心由科研转变到教学,宁愿选择放弃爱徒,也不愿给予相关指导。所以教师自学生时代便一直害怕承认教学也是其职业认同的一部分,对教学工作的热情和兴趣,也渐渐变为职业成长过程中某些不利因素,直接危及声誉、地位,因此必须被迫隐藏而不得告知他人。所以来自导师层面的胁迫使得学生在潜移默化中抵触将教学归纳到教师的职业认同的一部分,日益走向“唯有科研才能带来事业上的功成名就”的极端。第三,在美国,较之其他职业,教师在薪酬和社会尊重方面都毫无优越感,而“科学家”却能带来崇高的地位和不尽的利益。高校里,能者在做科研,弱者只能选择教学,于是教学便成为“能力低下”的代名词。身处于这样的环境中,教师耳濡目染,他们逐渐笃信教学便意味着同行中更低的身份地位,是其事业道路上的“拦路虎”,要想被更多同行认可,获得更多的荣誉及身份,教师参与科研项目、发表学术论文、获得的研究经费等可量化的评价指标越多,教师便可以在较短时间里获得更高的身份。而教学质量的提高则无量化指标,且“十年树木,百年树人”,教育本就是一个日积月累、水滴石穿的过程。故教师唯有放弃教学,专攻科研,以在最短时间内寻求最快的事业发展。基于以上对3方面冲突的论述,不难发现,职业认同作为一直被忽视的阻碍教师教学改革的因素,是在解除了培训、时间、外在动机这3个阻碍后仍无法实现生物类教育改革的症结所在。此种排斥教学的职业认同形成后,教师对于教学方面的训练持怀疑态度,会认为参与这类训练只会浪费时间和精力而得不到真正的效果,所以他们宁愿将时间花在科研工作上,来提升自己在同行中的专业地位,而在Science或是Nature上发表文章,在学科同行中带来荣誉和地位,远胜于任一教学上的奖励。因此要想提高全美生物教师的教学质量,在提供培训、时间和外在激励的同时,要更加重视调整教师的职业认同,使得教学同科研享有同样的地位,那么有核心影响力的教师们才会把教学纳入职业认同中,从而引领整个教师共同体的改变。
三、提升教师质量的措施
美国教育家博耶于1991年发表了《学术反思:教授工作的重点领域》,他提出大学里学术的内涵不应仅仅指专业的科学研究,而应该包括相互联系的4个方面,即探究的学术、整合的学术、应用知识的学术和传播知识的学术(教学学术)。产出知识一直是学术的代表,随着大学与社会的联系日益紧密,应用知识也逐渐被纳入到学术当中,而传播知识却一直处于较低位置不能为学术所接受。而博耶对“学术”内涵的重新阐释,拓宽了学术的范畴,将传播知识的教学也纳入其中,为大学教师提高教学质量、处理好教学与科研以及社会服务之间的关系提供了一个崭新的理论视野。为了实现大规模的教学变革,使得教师的教学由经验式向着研究型教学发展,我们必须要对教师的职业认同进行修正,将教学纳入其中,并处理好教学与科研之间微妙的平衡。为此,我们提出了下面几点措施:
(一)调整研究生教育,培训教育学知识
在研究生培养过程中,除了专业课程,还应增设教育学的课程。学生学习作为合格教师应尽的职责,有关研究型教学的相关知识等;其次将生物教学类的论文计入到学生的毕业成绩,学生要想顺利毕业,教学类论文也是考核之一,必须完成,那么教学作为必修模块必然引起学生重视;最后政府可举办一些长期的教育培训,研究生均有机会参与,培训内容主要针对教学方法,教育思想等教育学知识。每名学生将会配备专门的教学导师,导师在培训开始前需接受专业训练,一旦培训开始,他们将指导学生进行学习,这样就达到师生的“双培训”。美国的研究生教育是孕育优秀教师的摇篮,其培养出的学生将成为教育变革中的中流砥柱。只有将教学知识的相关训练纳入到研究生教育中,培养的新一代教师才会在熟练掌握科研技能的同时,也将教学放在与其同等的位置,作为职业理想不可缺少的一部分。
(二)创建教学学术交流平台
教师科研方面的职业认同大多源自专业领域的学术期刊,学术论文的发表和同行评阅是职业认同的重要部分。如今想要将教学纳入其中,期刊不失为一个很好的端口。如今已经有一些学术期刊意识到这一点,积极拓展有关教育的专栏模块,如Science杂志开设有专门的教育论坛专栏,已收录不少优质的教育教学类的研究论文。这些论文将对教师的职业认同产生深刻影响,直至他们将研究型教学真正当作是自己的专业活动,与科研同样重要。此类杂志必须要在同行评审中有较高的标准,或者是国家级别的期刊,这样才能保证论文的质量和教学研究的重要性。如有美国细胞生物学协会和霍华德•休斯医学研究所(HHMI)举办的生命科学教育杂志就是一个很好地例证,主要收录来自生命科学教育领域内的优秀学术论文,为教师提供一个交流共享的平台。但是相对于科研类的学术期刊,教学类期刊数量十分有限,且质量上良莠不齐,因此在修订教师职业认同的同时,需建立完善的教学类学术期刊平台,严格把关期刊质量,同时保持数量的增加;除了期刊之外,学术会议也是需谨慎对待的“要点”,学术会议是学科内“大家”交流分享学术成果的场所。在会议上教师能实现面对面的交流与辩论,实现了思维的碰撞和学术的进步,教学作为传播知识的学术,也需要会议平台,但大多会议是关于专业的科研,很少涉及教学,为数不多的教学会议也只是流于形式,缺乏真正的学术交流。如某次教学会议的主题是讨论教师如何改变传统的讲授模式多引入有效的教学方法。可会议上主持者在照本宣科地“讲课”,大谈传统讲授模式的诸多弊端,其他与会者则“认真听讲”,全程交流甚少,整个会场便如同“先生讲,学生听”的课堂。可见与会者根本没有领悟教学改革的本质所在,才出现这种“骑马找马”的尴尬局面。所以在多举办教学学术会议的基础上还应该保证其多变的形式,可以尝试研讨会(workshop)、图片式讨论会(postersessions)等形式,以达到教师之间更多的交流。
(三)加大教学在教师职业能力考核中的比重
在教师的职称授予过程中,本应依据教学与科研参半的标准,但实际过程中,在美国的大学,尤其是研究型大学,教师的职称主要来自其科研上的成果和从校外筹集的资金,教学已经成为大家长期遗忘的部分,得不到应有的重视,最后便形成“能者科研,弱者教学”的恶性循环。要想摆脱教学低于科研的现象,在对教师的职业考核中,对教师教学目标的实现情况,教学技能和组织策略的使用情况等都实行量化统计,将这些都归为职业考核内容,且所占比重与科研相当。这样既能将教学与职业生涯紧密联系起来,以修订教师“残缺”的职业认同,也能使教师对教学技能、教学方法等概念知识更为熟悉,为课堂实践奠定基础。