食品生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)細(xì)胞工程課程的改革和思考

張秀清　朱利芬　樊秦　張京聲　胡錦蓉

摘 要 為提高細(xì)胞工程課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)技能和思維能力，圍繞食品生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)構(gòu)建系統(tǒng)的知識(shí)體系，本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面對(duì)該課程進(jìn)行了思考，提出了具體的教學(xué)內(nèi)容調(diào)整、教學(xué)方式改革措施，以使細(xì)胞工程更符合食品學(xué)科和食品生物技術(shù)學(xué)科的培養(yǎng)要求，并為探索適合高等院?，F(xiàn)代化教學(xué)模式提供素材。

關(guān)鍵詞 細(xì)胞工程 教學(xué)改革 生物技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

細(xì)胞工程是理論與實(shí)踐結(jié)合的綜合性很高的一門(mén)學(xué)科，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，也是現(xiàn)代生物學(xué)研究的重要技術(shù)手段和工具，在高校生命科學(xué)及相關(guān)學(xué)科的課程設(shè)置中占有重要地位。①

在食品學(xué)科和食品生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)上，細(xì)胞工程應(yīng)具有有別于生物學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容和應(yīng)用實(shí)例。結(jié)合食品生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)目的和現(xiàn)有教材，在課程內(nèi)容上進(jìn)行調(diào)整，注重其在食品生物技術(shù)上的特色和應(yīng)用，并保持教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)性與完整性，保證授課內(nèi)容的全面、趣味、實(shí)用。站在現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的前沿，掌握生物工程領(lǐng)域科技發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)，及時(shí)把這些動(dòng)態(tài)、研究成果以及有待攻關(guān)的技術(shù)和課題融入教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)探索新知識(shí)的興趣，提高學(xué)生的綜合能力。為此，本文對(duì)該課程的改革進(jìn)行了如下的探討。

1 對(duì)教學(xué)內(nèi)容的改革

1.1 精選教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容是教學(xué)的核心，是教師給學(xué)生傳授的知識(shí)和技能，灌輸?shù)乃枷牒陀^(guān)點(diǎn)，培養(yǎng)的習(xí)慣和行為等的總和。隨著對(duì)教學(xué)改革的開(kāi)展，教學(xué)內(nèi)容具體為教學(xué)過(guò)程中同師生發(fā)生交互作用、服務(wù)于教學(xué)目的達(dá)成的動(dòng)態(tài)生成的素材及信息。

對(duì)于細(xì)胞工程來(lái)講，涵蓋了植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程兩部分內(nèi)容，在通常的專(zhuān)業(yè)設(shè)置上，各學(xué)校會(huì)根據(jù)自己的研究和應(yīng)用領(lǐng)域，側(cè)重于植物細(xì)胞工程或者動(dòng)物細(xì)胞工程。在教學(xué)內(nèi)容上，通常在植物細(xì)胞工程中會(huì)涉及植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)、快速繁殖、原生質(zhì)體培養(yǎng)、單倍體育種等內(nèi)容；在動(dòng)物細(xì)胞工程中會(huì)涉及動(dòng)物的細(xì)胞培養(yǎng)、組織培養(yǎng)、單抗的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的獲得等內(nèi)容。②

在食品學(xué)科和食品生物技術(shù)領(lǐng)域，植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程的知識(shí)都要涉及，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)植物細(xì)胞工程為食品來(lái)源提供基礎(chǔ)研究手段，動(dòng)物細(xì)胞工程可以為食品的功能性、安全性提供研究方法。植物細(xì)胞工程可以為學(xué)科建設(shè)和學(xué)生的知識(shí)體系提供包括組織培養(yǎng)、細(xì)胞培養(yǎng)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)等在內(nèi)的知識(shí)，這些內(nèi)容會(huì)應(yīng)用在植物有用次生代謝物的生產(chǎn)方面，忽略傳統(tǒng)生物學(xué)科中的人工種子、單倍體育種等偏重于生物學(xué)和農(nóng)學(xué)的內(nèi)容；動(dòng)物細(xì)胞工程中的組織和細(xì)胞培養(yǎng)，不僅可以提供食品中功能成分研究的體系，還是一種重要的研究手段和生產(chǎn)方式。所以，本研究從植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程兩方面選擇在食品學(xué)科和食品生物技術(shù)中有理論和應(yīng)用價(jià)值的內(nèi)容，對(duì)細(xì)胞工程原理的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新。

結(jié)合以上所述食品學(xué)科特點(diǎn)和細(xì)胞工程學(xué)科特點(diǎn)，本課程主要圍繞以下幾個(gè)方面展開(kāi)：一是細(xì)胞工程基礎(chǔ)，包括基本概念，主要研究?jī)?nèi)容，細(xì)胞培養(yǎng)的基本設(shè)施、條件、方法和技術(shù)等；二是植物細(xì)胞工程， 包括植物組織培養(yǎng)、脫毒與快繁、原生質(zhì)體融合、轉(zhuǎn)基因技術(shù)等；三是動(dòng)物細(xì)胞工程，包括動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞融合、細(xì)胞重組與克隆、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物與生物反應(yīng)器等；四是細(xì)胞工程的實(shí)踐與應(yīng)用，包括細(xì)胞工程及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用進(jìn)展，及其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前景等。把最新的科技發(fā)展成果融化到教學(xué)內(nèi)容中，提高教學(xué)內(nèi)容先進(jìn)性、科學(xué)性；精選整合教學(xué)內(nèi)容，注重理論并聯(lián)系在食品生物技術(shù)中的研究和應(yīng)用。

1.2 補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容

在食品生物技術(shù)中，需要補(bǔ)充通常的生物技術(shù)中不會(huì)涉及的內(nèi)容，如在植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)有用的次生代謝物部分，通常來(lái)講會(huì)涉及像黃酮類(lèi)、萜類(lèi)等有藥用功效的次生代謝物，而對(duì)于食品生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)來(lái)講，選擇一些色素類(lèi)、香料類(lèi)物質(zhì)的次生代謝，可能應(yīng)用在食品工業(yè)上的物質(zhì)更符合專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)。在動(dòng)物細(xì)胞工程中，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物內(nèi)容的設(shè)置需要淡化，對(duì)于本專(zhuān)業(yè)來(lái)講，動(dòng)物細(xì)胞和組織培養(yǎng)在食品的安全性和功能性的檢測(cè)上的作用和意義則顯得更為重要。

1.3 開(kāi)展細(xì)胞工程在食品生物技術(shù)中的應(yīng)用討論

面對(duì)近年來(lái)層出不窮的食品安全環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問(wèn)題，作為生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)的重要課程之一，細(xì)胞工程應(yīng)該提供學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、解決該問(wèn)題的思維方式，如對(duì)膨脹素在西瓜早熟過(guò)程中的作用、某些食品成分的安全性問(wèn)題。在細(xì)胞工程課程中，學(xué)生能夠了解細(xì)胞融合、雜交育種和轉(zhuǎn)基因技術(shù)的差異，可以在他們的知識(shí)層面開(kāi)展一些針對(duì)性的分析和討論。提高社會(huì)民眾的素質(zhì)，應(yīng)該至少?gòu)膶?zhuān)業(yè)的學(xué)生做起，讓他們具有分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

2 對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的改革

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是對(duì)理論學(xué)習(xí)的有效驗(yàn)證和補(bǔ)充、延伸，在改革理論教學(xué)的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)當(dāng)同步調(diào)整。細(xì)胞工程學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科，某種意義上講，細(xì)胞工程仍然是一種方法和技術(shù)，而且與其它生物技術(shù)課程交叉性很強(qiáng)。③在細(xì)胞工程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，選取代表性的，能夠體現(xiàn)細(xì)胞工程特點(diǎn)和技術(shù)的內(nèi)容進(jìn)行開(kāi)展。④⑤如在植物細(xì)胞工程的組織培養(yǎng)環(huán)節(jié)，通常的生物技術(shù)課程會(huì)選擇煙草等模式植物進(jìn)行再生，雖然說(shuō)煙草作為模式植物在通常的研究過(guò)程中具有普遍性，但是在食品生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)，應(yīng)該就具有食品特色材料進(jìn)行展開(kāi)，比如胡蘿卜、番茄等的組織和細(xì)胞培養(yǎng)，在培養(yǎng)技術(shù)和過(guò)程上具有普遍性，從材料上和應(yīng)用性上比較貼近食品。

改變通常的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容零散、斷續(xù)和不相關(guān)的特點(diǎn)，在植物細(xì)胞工程部分，整個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容自成體系，每個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)環(huán)相扣，而這一系列實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生掌握基本的操作技能，對(duì)細(xì)胞工程的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能有個(gè)系統(tǒng)的、完整的認(rèn)識(shí)。例如，在植物細(xì)胞工程中的無(wú)菌苗繁育、快速繁殖、愈傷組織的誘導(dǎo)、細(xì)胞培養(yǎng)等，這一系列的實(shí)驗(yàn)，可以在老師指導(dǎo)下，由學(xué)生分組、選擇自己的材料來(lái)完成，由此學(xué)生不僅可以掌握實(shí)驗(yàn)技能，還能更好地理解和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，真正地將理論和實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)。endprint

3 改革教學(xué)方法

3.1 采用啟發(fā)式、探究式教學(xué)方法

作為綜合技術(shù)課程，細(xì)胞工程的各章節(jié)邏輯性不強(qiáng)，理論表述較少，應(yīng)用技術(shù)細(xì)節(jié)較多，給欠缺基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)生在理解、記憶課本內(nèi)容時(shí)帶來(lái)較大的難度。因此，在教學(xué)過(guò)程中，要大力提倡啟發(fā)式、問(wèn)題探究式、討論式、訓(xùn)練與實(shí)踐式教學(xué)方法，鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑、自由探索，最大限度地發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性。⑥在講授細(xì)胞重組與克隆過(guò)程中，只講解細(xì)胞重組和克隆相關(guān)原理，而克隆的最新進(jìn)展則由學(xué)生在查閱資料后，對(duì)其做講解和歸納總結(jié)，由教師和其他學(xué)生給予評(píng)價(jià)和修正；并在介紹各種技術(shù)后，通過(guò)自主查閱文獻(xiàn)，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)更多自己更感興趣的應(yīng)用。

3.2 應(yīng)用現(xiàn)代教學(xué)手段，提高教學(xué)質(zhì)量

細(xì)胞工程是一個(gè)基礎(chǔ)性和實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，課程的信息量大，內(nèi)容基本是微觀(guān)水平，傳統(tǒng)的教學(xué)模式無(wú)法為學(xué)生呈現(xiàn)如此大量的課程內(nèi)容，而且也很容易引起學(xué)生對(duì)課程的懈怠，降低學(xué)習(xí)興趣，影響教學(xué)效果。為了提高教學(xué)效果，以計(jì)算機(jī)為工具，通過(guò)多媒體、教學(xué)錄像、網(wǎng)絡(luò)資源等現(xiàn)代化教學(xué)手段，不僅可以向?qū)W生提供豐富多彩的教學(xué)信息，還可以提供更加美觀(guān)的人機(jī)交互界面，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的情緒、情感、注意力和興趣。使那些抽象的、在普通條件下難以觀(guān)察到的、生長(zhǎng)周期長(zhǎng)的過(guò)程直觀(guān)而形象地展示出來(lái)，有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立靈活地分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，提高教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。⑦

3.3 給予學(xué)生思考空間，提高學(xué)生提問(wèn)能力

在我們的教學(xué)過(guò)程中，常常會(huì)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在聽(tīng)講，但是卻沒(méi)有深入思考，其中的一個(gè)表現(xiàn)就是沒(méi)有提出問(wèn)題。究其原因，在教師方面，沒(méi)有留給學(xué)生思考的空間，沒(méi)有誘導(dǎo)他們?nèi)ニ伎?；在學(xué)生方面，習(xí)慣于接受固定的、不需要質(zhì)疑的知識(shí)，而在教學(xué)過(guò)程中的沒(méi)有質(zhì)疑、沒(méi)有問(wèn)題，某種程度上體現(xiàn)教學(xué)環(huán)節(jié)上的缺失，影響整體的教學(xué)效果。而提問(wèn)、討論的環(huán)節(jié)，無(wú)疑會(huì)幫助學(xué)生對(duì)知識(shí)理解得更加清晰，而且還可以提高學(xué)生的綜合能力。對(duì)于食品生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)來(lái)講，知識(shí)跨越了食品和生物兩個(gè)學(xué)科，簡(jiǎn)單的知識(shí)在日常生活中可見(jiàn)，復(fù)雜的生物學(xué)問(wèn)題在科研中探討，所以從這個(gè)角度來(lái)講，在本專(zhuān)業(yè)中開(kāi)展提問(wèn)、討論的教學(xué)方式是可行的，可以通過(guò)多重方式來(lái)誘導(dǎo)和實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

在細(xì)胞工程的課程改革中，我們的目標(biāo)是調(diào)整為符合食品生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)設(shè)置的教學(xué)目標(biāo)的教學(xué)內(nèi)容，采用能夠現(xiàn)代化的教學(xué)手段，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，能夠提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)出掌握專(zhuān)業(yè)理論和專(zhuān)業(yè)技能、綜合素質(zhì)高、能力強(qiáng)的人才。本文對(duì)細(xì)胞工程教學(xué)的改革嘗試，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等角度進(jìn)行的思考和嘗試，應(yīng)用在教學(xué)過(guò)程中，并在此過(guò)程中進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)充，希望對(duì)食品生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)效果提升和知識(shí)體系建設(shè)有所啟發(fā)和幫助。

課題項(xiàng)目：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)201246

注釋

① 王蒂.細(xì)胞工程學(xué).中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2003.

② 趙會(huì)敏.生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)動(dòng)物細(xì)胞工程課程的改革與思考.廣西大學(xué)學(xué)報(bào)（哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版），2011.33（6）：172-173.

③ 劉清波，黃紅梅，趙燕.農(nóng)業(yè)院校細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探析.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010（15）：27-28.

④ 李艷紅.細(xì)胞生物學(xué)和細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的幾點(diǎn)體會(huì).實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2004.23（7）：51-52，66.

⑤ 張存新，項(xiàng)黎新，張銘.細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011.30（12）：137-139，156.

⑥⑦彭莎，趙曉娥，馬保華.《動(dòng)物細(xì)胞工程學(xué)》課堂教學(xué)的改革與探索.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012.11（2）：62-64.endprint