生物工程專業(yè)細胞工程課程教學改革的探索與思考

邵景俠　楊淑慎　徐虹　馬瑞麗　張小紅

（西北農林科技大學生命科學學院 陜西·楊凌 712100）

摘 要 細胞工程是生物工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，細胞工程課程組對細胞工程課程的教學內容、教學方法和考核方式等進行了一系列的探索與改革，制定了課程質量標準，修訂了課程教學大綱，為生物工程專業(yè)學生的培養(yǎng)奠定了一定的專業(yè)基礎。

關鍵詞 細胞工程 課程改革 教學改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.08.024

Exploration and Thinking of Biological Engineering

Cell Engineering Course Teaching Reform

SHAO Jingxia， YANG Shushen， XU Hong， MA Ruili， ZHANG Xiaohong

（College of Life Sciences， Northwest A& F University， Yangling， Shaanxi 712100）

Abstract： Cell engineering biological engineering professional a basic course， cell engineering course group of cell engineering course content， teaching methods and assessment methods carried out a series of exploration and reform， develop a curriculum quality standards， revised the course syllabus for the cultivation of bio-engineering students laid a professional basis.

Keywords： cell engineering; course reform; teaching reform

生物工程是一門新興的集生物學、化學、醫(yī)學、工程學等為一體的邊緣交叉學科。我校生物工程專業(yè)始建于1999年，細胞工程課程是生物工程專業(yè)的一門專業(yè)課，是應用性、實踐性很強的學科。根據(jù)生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)的目標， 在多年的教學和實踐過程中，筆者對細胞工程課程內容和結構進行了較為全面的改革和探索，以期完善人才培養(yǎng)的知識結構，滿足本專業(yè)學生課程學習的需求，培養(yǎng)知識全面的合格人才，切實提高學生的創(chuàng)新與實踐能力。

1 合理構建課程體系

1.1 適應專業(yè)要求，調整教學內容

細胞工程是生物工程專業(yè)的一門專業(yè)課，由于師資及實驗條件限制，最初細胞工程課程內容主要講述植物細胞工程，其內容主要包括：植物細胞的全能性理論及其實現(xiàn)途徑，植物細胞的脫分化和再分化理論，器官分化和體細胞胚胎發(fā)生的途徑與方式，植物細胞工程實驗室組成和無菌操作技術，植物離體無性繁殖和脫病毒技術，植物胚胎培養(yǎng)和單倍體誘導技術，原生質體培養(yǎng)和體細胞雜交，植物細胞培養(yǎng)及次生代謝產物的生產，體細胞無性系變異和突變體篩選，種質資源離體保存和植物遺傳轉化技術。隨著專業(yè)的快速發(fā)展和學生知識結構的需求，對課程內容的要求也在不斷拓展。近幾年我們增加了動物細胞工程的理論，其內容涉及動、植物細胞和組織的培養(yǎng)技術，細胞融合技術，胚胎移植、動物克隆、體外受精、轉基因動物等技術以及細胞工程技術在農業(yè)、工業(yè)和醫(yī)藥等領域的應用。

1.2 立足基本原理，突出專業(yè)應用

我們在討論課程大綱及課程質量標準時確定了該門課程主要包含基本原理、基本技術、實踐應用三部分，壓縮了原理和理論講授學時，加大了知識應用學時，例如學習了細胞全能性理論知識，我們把如何利用這一原理進行植物快繁、細胞培養(yǎng)、種質保存等作為重點內容。調整課堂講述內容的同時，增加了實驗課和實習的學時，使課程結構更加適應專業(yè)學習需求，突出了工科課程的專業(yè)應用。

1.3 編制課程標準，規(guī)范教學內容

細胞工程課程大綱經(jīng)過了2004年、2008年、2012年和2014年4次修訂，生物工程教研室對細胞工程課程內容、實驗、實習等環(huán)節(jié)進行了廣泛的討論，同時也聽取和參考了其他高校同行的建議，編寫了細胞工程課程質量標準，首先確定了學生通過本課程的教學應實現(xiàn)以下目標：①了解細胞工程課程在生物學科中的地位及發(fā)展情況;②了解細胞工程的基本理論依據(jù)及該課程在國內外的進展與發(fā)展趨勢;③使學生理解和掌握動植物細胞工程的基本理論知識和各種操作技術的基本原理及技術路線;④使學生能夠靈活運用所學的基礎理論知識，發(fā)現(xiàn)、分析并解決實驗操作過程中的具體問題;⑤提高學生分析問題、解決問題的能力，為以后更好地應用細胞工程技術奠定堅實的理論和技術基礎。圍繞課程培養(yǎng)目標確定了細胞工程課程共十五章的講述內容;同時進一步規(guī)范了該門課程的考核環(huán)節(jié)和實施程序，使今后的課程考核更加全面和科學。

2 改進教學方法，利用現(xiàn)代化教學手段，提高教學效果

2.1 采用多種教學方法，調動學生學習的積極性

生物工程專業(yè)本科的細胞工程課程在三年級第二學期開設，學生已經(jīng)具備相關的專業(yè)基礎知識。因此教師在課堂授課過程中，綜合采用啟發(fā)式、比較式、互動式和討論法等多種教學方式，充分調動學生的積極性，實現(xiàn)學生對理論知識的更好理解和掌握。如在講述細胞工程理論時，首先提問學生為什么細胞具有全能性，各種不同細胞類型實現(xiàn)全能性的能力為什么不同？并引入課堂討論-植物離體培養(yǎng)中如何實現(xiàn)植物細胞的全能性？在講述細胞培養(yǎng)時，我們首先讓學生比較植物細胞、動物細胞與微生物細胞的結構、功能的不同;在講述人工種子時，引入課堂討論-體細胞胚胎與合子胚的異同點？通過這些方式充分調動他們探索未知領域的主觀能動性和創(chuàng)造性思維，激發(fā)學生的求知欲，激勵學生積極參與到教學過程中，真正讓學生成為課堂的主體。

2.2 充分利用多媒體教學手段，提高學生的學習興趣

計算機輔助教學作為現(xiàn)代化的教學手段，在改革教學模式、優(yōu)化教學內容、提高學生的學習效率等方面有重要的作用。細胞工程課程內容多，信息量大，應用性和實踐性很強，又涉及多種實驗技能。根據(jù)細胞工程課程的特點與教學內容要求，為了使學生在有限的課時內取得更好的學習效果，在教學過程中，授課教師采用傳統(tǒng)板書和多媒體教學相結合的手段。在平時的教學實踐中，授課教師就非常注重各種素材的收集和加工，自制或搜集相關的視頻和動畫，在課程教學和實驗教學中均使用多媒體課件。如利用圖片展示污染、褐變、玻璃化等現(xiàn)象，使學生可以直觀地分辨到各種限制植物組織培養(yǎng)的因素;用動畫的方法進行演示胚胎干細胞的誘導分化及單克隆抗體的制備過程，使學生更容易理解和掌握這些較抽象的內容;通過視頻等方式介紹原生質體的分離，細胞融合等過程，可以把一些學生容易忽略、較抽象、不易觀察到的重要操作技術直觀地演示出來。利用板書繪制離體培養(yǎng)條件下，小孢子發(fā)育成植物體的途徑和原生質體融合的不同產物，以加深學生的理解。傳統(tǒng)和現(xiàn)代教學手段相結合，加強理論和實際的聯(lián)系，取得了明顯的教學效果。

同時，我們也完善了細胞工程課程的網(wǎng)上資源，包括教學大綱、多媒體課件、思考題和試題庫等，方便學生課后復習。

3 加強實踐教學，鞏固教學成果

細胞工程是一門應用性、實踐性很強的課程，我們注重理論課教學的同時，不斷完善實踐教學體系。通過多年的教學實踐，已經(jīng)建立起了包括課程實驗和生產實習兩個方面的實踐教學體系。

保留基礎性實驗內容，如培養(yǎng)基配制、初代培養(yǎng)、繼代培養(yǎng)、培養(yǎng)物觀察等內容，以培養(yǎng)和訓練學生最基本實驗技能。在有限的實驗課課時和現(xiàn)有實驗條件下，對原有短時間的、驗證性實驗進行整合和優(yōu)化，合理規(guī)劃實驗內容和環(huán)節(jié)，使實驗環(huán)節(jié)銜接緊密。如實驗室的顯微鏡和解剖鏡是按照兩個同學一組的標準配備的，在花器官剝離與觀察實驗中要用到解剖鏡，而花粉發(fā)育時期鑒定用到光學顯微鏡，因此我們將這兩個實驗整合在一起，既有效利用了實驗室資源，又節(jié)約了時間。人工種子的制備和繼代培養(yǎng)基的配制合在一起，在培養(yǎng)基滅菌的過程中，制備人工種子，避免了學生等待滅菌的過程。

在傳統(tǒng)的細胞工程實驗教學中，如母液配制、材料選擇等一般由實驗人員或教師提前準備，學生只是按照實驗指導完成實驗的部分步驟。如原生質體的分離、純化和融合實驗，改變了原來實驗室老師準備好所有需要用的試劑，而讓學生全程參分離酶液、洗滌液、電融合液、化學融合劑的配制，將現(xiàn)有的部分過程性實驗變?yōu)槿窟^程性實驗。通過全程參與實驗的整個過程，學生的實驗技能得到較全面的綜合性訓練。

為培養(yǎng)學生的綜合能力和探究精神，結合不同專業(yè)的學科方向，自選一些實驗材料，獨立完成，也可以結合教師科研和大學生科創(chuàng)項目進行，提高學生的綜合實驗能力和基本的科研素質。

4 完善考核方式、注重學習效果

考核是教學中不可缺少的環(huán)節(jié)，通過考核對教學質量及教學效果的反饋和檢查，一方面，檢查學生對知識的掌握程度;另一方面，教師可以發(fā)現(xiàn)教學中存在的問題，及時改進教學效果。細胞工程課程考核分為兩大部分，平時考核占30%，課程考試占70%。平時考核主要包括課堂表現(xiàn)（考勤，課堂討論，課堂提問）和課后作業(yè)等方式對學生平時的表現(xiàn)進行綜合考核。引導學生重視平時學習，防止期末突擊應付考試。

實驗課按照實驗的性質，分別考核，首先基礎性的實驗中逐步降低實驗報告的成績比例，將學生在實驗課上的綜合表現(xiàn)，包括操作的規(guī)范程度、培養(yǎng)結果的好壞及衛(wèi)生情況等納入到考核的內容，使學生養(yǎng)成良好的實驗習慣?；A實驗的評定具體包括實驗報告50%、課堂紀律10%、實驗技能20%、實驗結果10%和實驗習慣（衛(wèi)生、實驗用品使用等）10%。

其次，對于綜合性設計性實驗的考核，主要從材料的選擇，方案的設計，團隊協(xié)作，實驗操作，報告書寫的規(guī)范程度等方面來評價，因為實驗材料的選擇根據(jù)學生興趣，因此難易程度不同，對實驗結果僅作為參考基礎。這部分的成績評定具體包括材料的選擇10%，方案的設計30%，團隊協(xié)作20%，實驗操作及材料的生長狀況20%，報告書寫的規(guī)范程度20%。計算各部分的成績的平均成績，作為實驗的最終成績。

對實習的考核，實行帶隊教師與實習基地指導教師的雙向考核。主要包括實習考勤（10%）、實習報告（30%）、實習帶隊老師（30%）和實習基地老師成績（30%）的雙向考核。

隨著細胞工程發(fā)展，在教學過程中授課教師不僅要不斷豐富學科發(fā)展的前沿和發(fā)展動態(tài)，更新自身的知識理論框架，而且在教學過程中要不斷思考探索和總結，提高教學質量，使學生在學習過程中真正有所收獲，為國家培養(yǎng)出綜合素質較高具有創(chuàng)新能力的優(yōu)秀人才。

參考文獻

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