生物技術(shù)專業(yè)細(xì)胞工程教學(xué)改革與實(shí)踐

李 玲，蔣建利，陳志南

第四軍醫(yī)大學(xué)細(xì)胞工程研究中心/細(xì)胞生物學(xué)教研室，西安 710032

細(xì)胞工程是應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理方法，在細(xì)胞水平上研究、改造生命遺傳物質(zhì)，以獲得具有目的性狀的細(xì)胞系或生物體的理論和技術(shù)的學(xué)科。它既是現(xiàn)代生物技術(shù)的重要組成部分，同時(shí)也是現(xiàn)代生物學(xué)研究的重要技術(shù)工具，在高等院校生命科學(xué)及相關(guān)學(xué)科的課程設(shè)置中占有重要地位［1-2］。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能熟悉現(xiàn)代生物技術(shù)的核心技術(shù)與發(fā)展方向，能夠熟練應(yīng)用細(xì)胞工程基本原理和技術(shù)，為今后從事生物技術(shù)制藥和科學(xué)研究奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。下面結(jié)合該課程的自身特點(diǎn)和學(xué)生專業(yè)特色，談一談我們在深化細(xì)胞工程教學(xué)改革的具體經(jīng)驗(yàn)體會。

1 著眼課程專業(yè)特點(diǎn)，建設(shè)特色教材體系

細(xì)胞工程的發(fā)展日新月異，新知識、新理論、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，加之該課程內(nèi)容廣，教材內(nèi)容往往相對滯后于行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展。總覽國內(nèi)生物技術(shù)專業(yè)方面的教材，要么側(cè)重于傳統(tǒng)的發(fā)酵工程，要么側(cè)重于基因工程，尚無一本內(nèi)容全面、系統(tǒng)新穎、特別適合于生物技術(shù)專業(yè)本科生的細(xì)胞工程教科書。本著針對性、先進(jìn)性和實(shí)用性的原則，2005年經(jīng)教育部批準(zhǔn)第四軍醫(yī)大學(xué)細(xì)胞生物學(xué)教研室組織編撰了普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材《細(xì)胞工程》［1］。該教材將最新理論進(jìn)展和編者所從事的細(xì)胞工程科學(xué)研究實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來，可讀性強(qiáng)，不僅提高了教師的教學(xué)效果，而且可讓學(xué)生更好地了解該領(lǐng)域的最新發(fā)展動態(tài)、研究熱點(diǎn)與新技術(shù)方法。該教材目前已完成2003至2010級共8屆本科生的教學(xué)任務(wù)，在第四軍醫(yī)大學(xué)等多個(gè)院校中推廣使用，并于2008年被評為解放軍總后勤部優(yōu)秀教材。

細(xì)胞工程的研究對象為可在體外大規(guī)模擴(kuò)增并表達(dá)目標(biāo)產(chǎn)品的工程細(xì)胞。這些細(xì)胞同樣具備分裂增殖、生長代謝、衰老死亡等基本細(xì)胞生命特征。研究探索這些生命現(xiàn)象的奧秘有助于改造優(yōu)化工程細(xì)胞，提高工程細(xì)胞表達(dá)目標(biāo)產(chǎn)品的產(chǎn)率，進(jìn)一步提高生物制藥的效率。因而，教學(xué)和科研實(shí)踐中需要多層次滲透融合基礎(chǔ)細(xì)胞生物學(xué)研究的進(jìn)展與成果［2］。由于國內(nèi)外尚缺乏以工程細(xì)胞為研究對象、以全面論述工程細(xì)胞生物學(xué)基礎(chǔ)和應(yīng)用為主要內(nèi)容的專業(yè)教材，2013年我們又編寫出版了普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材《工程細(xì)胞生物學(xué)》。同時(shí)，組織編寫了一套教學(xué)輔助實(shí)驗(yàn)講義。從《細(xì)胞工程》到《工程細(xì)胞生物學(xué)》，再到配套實(shí)驗(yàn)講義，我們著眼于課程專業(yè)的特點(diǎn)，逐漸建設(shè)了特色的教材體系，做到以研促教，教研相長。

2 融合最新科技發(fā)展，不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容決定學(xué)生的基本知識結(jié)構(gòu)和基本能力，教學(xué)內(nèi)容是否新穎，對提高教學(xué)質(zhì)量有重大影響。因此，教師需要充分掌握細(xì)胞工程領(lǐng)域的最新動態(tài)、研究成果以及有待攻關(guān)的重大課題，適時(shí)地更新教學(xué)內(nèi)容并及時(shí)體現(xiàn)于教學(xué)實(shí)踐中，引導(dǎo)學(xué)生去探索、預(yù)測和構(gòu)想未來發(fā)展的新方向。例如:在講解成體干細(xì)胞的建系分化時(shí)，我們結(jié)合2012年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的最新成果，重點(diǎn)介紹了誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞的研究與應(yīng)用進(jìn)展，特別介紹了目前已經(jīng)獲批的9個(gè)干細(xì)胞治療產(chǎn)品以及它們在疾病治療方面的應(yīng)用情況。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生認(rèn)識到干細(xì)胞是現(xiàn)代生物醫(yī)藥領(lǐng)域在人類疾病治療方面的一個(gè)新希望，極大鼓舞了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

結(jié)合第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)生狀況、教學(xué)資源等實(shí)際，我們進(jìn)一步修訂和完善了課程標(biāo)準(zhǔn)，課程安排上先學(xué)習(xí)總論，從總體上把握細(xì)胞工程的概念和范疇;再按細(xì)胞工程的系統(tǒng)性重點(diǎn)詳細(xì)介紹，由淺入深地依次學(xué)習(xí)細(xì)胞工程的基礎(chǔ)知識、關(guān)鍵技術(shù)，產(chǎn)品制備技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化;最后擴(kuò)展到植物細(xì)胞工程和干細(xì)胞工程。此外，在橫向的主線學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，縱向比較各種細(xì)胞工程技術(shù)的原理及工藝流程的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍，特別關(guān)注技術(shù)的不斷改進(jìn)和逐步完善。這一課程設(shè)計(jì)在各個(gè)環(huán)節(jié)重視學(xué)生的主體地位，充分調(diào)動學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)潛能，并關(guān)注個(gè)體差異與不同需求，確保每一個(gè)學(xué)生受益，充分體現(xiàn)“創(chuàng)新思維”、“以人為本”的現(xiàn)代教育新觀念。

3 更新教學(xué)理念，改革教學(xué)方法

隨著現(xiàn)代化教學(xué)改革的深入，各種教學(xué)方法的革新層出不窮，其中得到廣泛認(rèn)可的有以問題為中心的教學(xué)(problem based learning，PBL)、啟發(fā)式教學(xué)、信息化教學(xué)、CAI(computer-aided instruction)課件、在線“學(xué)習(xí)論壇”，等［3］。

3．1 采用啟發(fā)式、探究式與實(shí)踐式教學(xué)方法

細(xì)胞工程各章節(jié)內(nèi)容應(yīng)用技術(shù)細(xì)節(jié)多，理論表述少，學(xué)生在理解、記憶課本內(nèi)容時(shí)有較大難度。我們堅(jiān)持啟發(fā)式、探究式與實(shí)踐式教學(xué)模式，鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑、積極思考、自由探索，真正體現(xiàn)教學(xué)互動、教學(xué)相長的教學(xué)理念［4］。例如:我們在講授無血清懸浮馴化培養(yǎng)內(nèi)容時(shí)，提出目前存在的問題:長期馴化導(dǎo)致遺傳變異，進(jìn)而留給學(xué)生思考:能否進(jìn)行無血清細(xì)胞融合與轉(zhuǎn)染以避免變異?學(xué)生在課后查詢并了解無血清培養(yǎng)的未來趨勢后，自己在課堂上講解并回答這一問題，再由教師和其他學(xué)生給予修正和歸納總結(jié)。這樣，不但啟發(fā)激勵(lì)了學(xué)生的主動學(xué)習(xí)，而且還可以鍛煉學(xué)生的口頭表達(dá)、邏輯思維、查閱文獻(xiàn)等多種能力。

細(xì)胞工程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用科學(xué)，教師在講授過程中要有意識啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生將理論知識和實(shí)踐問題聯(lián)系起來。如講解細(xì)胞融合技術(shù)時(shí)，結(jié)合其應(yīng)用最成熟、研究范圍最廣、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮膯慰寺】贵w的生產(chǎn)制備來介紹，擴(kuò)展到當(dāng)今抗體藥物的生產(chǎn)狀況與市場應(yīng)用前景，加深學(xué)生對細(xì)胞融合技術(shù)的理解。

3．2 結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)，走信息化教學(xué)的道路

細(xì)胞工程的教學(xué)內(nèi)容廣、信息量大，傳統(tǒng)教學(xué)模式無法在有限課時(shí)內(nèi)為學(xué)生呈現(xiàn)如此大信息量的課程內(nèi)容，且容易引起學(xué)生對課程的懈怠。為此，我們充分發(fā)揮信息化教學(xué)的特點(diǎn)和優(yōu)勢，教學(xué)手段上大量利用圖片、視頻錄像、多媒體課件、網(wǎng)絡(luò)資源，等，向?qū)W生提供豐富多彩的教學(xué)信息，充分調(diào)動學(xué)生的情緒、情感、注意力和興趣［4］。如在介紹培養(yǎng)基配制、無菌操作等實(shí)驗(yàn)技術(shù)時(shí)，我們給學(xué)生播放自己制作的視頻資料，既增強(qiáng)了學(xué)生的感性認(rèn)識，又激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

我們還搜集了大量的輔助教學(xué)資料，建成教學(xué)資源庫，并將其放到課程網(wǎng)站上，形成網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源平臺。平臺欄目包括:教材及參考教材、課程標(biāo)準(zhǔn)及課程實(shí)施計(jì)劃、課程學(xué)習(xí)要點(diǎn)、學(xué)習(xí)指導(dǎo)書、典型習(xí)題詳解、習(xí)題庫、視頻學(xué)習(xí)材料、圖片資料、多媒體課件，等。該平臺一方面可作為課堂教學(xué)的輔助手段，便于學(xué)生了解科技動態(tài)、學(xué)科前沿、開闊知識面、增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造良好的教學(xué)條件;另一方面作為學(xué)生質(zhì)疑、教師解惑以及教師與學(xué)生之間進(jìn)行互動交流的平臺，便于教師了解學(xué)生掌握課堂知識的情況并適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度，優(yōu)化教學(xué)效果。2010年《細(xì)胞工程》網(wǎng)絡(luò)課程獲得第四軍醫(yī)大學(xué)校級精品網(wǎng)絡(luò)課程。

3．3 開展多種教學(xué)活動，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

我們嘗試打破常規(guī)的教學(xué)方式，在正常授課之余，組織開展豐富多彩的教學(xué)活動，如課程進(jìn)行一半時(shí)，要求學(xué)生每人寫一篇相關(guān)綜述，題目和內(nèi)容自定，與該學(xué)科內(nèi)容相關(guān)即可。學(xué)生通過查找相關(guān)資料，閱讀最新文獻(xiàn)，不僅掌握了學(xué)科的最新研究及發(fā)展動態(tài)，而且對學(xué)科產(chǎn)生了濃厚的興趣。在課后，我們還嘗試讓學(xué)生自己編寫試題并給出答案，然后以作業(yè)形式上交，促使學(xué)生在編題的過程中進(jìn)一步鞏固掌握學(xué)習(xí)的難點(diǎn)、重點(diǎn)內(nèi)容。此做法充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，起到了事半功倍的效果。此外，在教學(xué)活動中我們還增加雙語教學(xué)的分量，如教師用英語備課，用英語板書、中文講解，用英文講授專業(yè)詞匯，建議學(xué)生使用簡單的英語教材輔助學(xué)習(xí)。雙語教學(xué)不僅能幫助學(xué)生充分利用國外網(wǎng)絡(luò)資源，了解學(xué)術(shù)前沿，而且培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣以及創(chuàng)新進(jìn)取精神。

4 改革考核方式，全面進(jìn)行考查

科學(xué)的考核方式對于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和教學(xué)效果具有重要的作用［5］。為了客觀地評價(jià)教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量，針對目前考試存在的問題，我們從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了考試模式的改革探索:一是在考試內(nèi)容上除了考查基礎(chǔ)理論、基本知識、基本技能外，同時(shí)也考查學(xué)生分析、解決問題能力:平時(shí)課余與創(chuàng)新活動占10%(查閱資料、撰寫綜述、參與課題研究，等)，平時(shí)技能訓(xùn)練占30%(基本實(shí)驗(yàn)操作技能、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理分析能力，等)，期末考試占60%(注重考查運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題的能力);二是建立試題庫，同時(shí)積極引導(dǎo)學(xué)生以合作者的身份介入題庫更新;三是加強(qiáng)平時(shí)成績考核，充分利用學(xué)校在線“學(xué)習(xí)論壇”，隨時(shí)對學(xué)生進(jìn)行答疑、考核、評估;四是注重考試的反饋，通過分析考試成績，發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的問題并及時(shí)與學(xué)生溝通交流，不斷提高學(xué)生學(xué)習(xí)知識的能力。

總之，生物技術(shù)專業(yè)細(xì)胞工程課是綜合性、實(shí)踐性科學(xué)，對于高素質(zhì)生物制藥人才的需求必然促進(jìn)細(xì)胞工程教育的不斷革新。我們在教學(xué)改革實(shí)踐中逐漸摸索出新的教學(xué)體系和方法，有利于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題能力。這一體系和方法在今后的教學(xué)實(shí)踐中仍會不斷得到完善。

［1］陳志南．細(xì)胞工程［M］．1版．北京:科學(xué)出版社，2005:i

［2］陳志南．工程細(xì)胞生物學(xué)［M］．1版．北京:科學(xué)出版社，2013:前言

［3］王偉霞，李福后．生物技術(shù)專業(yè)《細(xì)胞工程》課程建設(shè)與改革［J］．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008，5(9):245-245

［4］馮強(qiáng)，米力，陳志南．《細(xì)胞工程》教學(xué)面臨的問題與教學(xué)改革嘗試［J］．西北醫(yī)學(xué)教育，2008，16(1):110-112

［5］李志敏．植物學(xué)實(shí)驗(yàn)考核體系的建立與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索［J］．云南師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2001，2(3):48-51