生物技術(shù)專業(yè)《細胞工程》教學(xué)探討

張改娜　侯典云　宋鵬　戴凌峰

摘要：細胞工程是現(xiàn)代生物技術(shù)的橋梁和紐帶，是生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)課，為學(xué)生今后從事生物技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)奠定良好的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，我們在細胞工程教學(xué)中，重新對課程定位，在教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容和實驗設(shè)計等方面進行改革。結(jié)果顯示，多媒體和雙主體互動教學(xué)、增加細胞工程課程相應(yīng)技術(shù)的最新研究進展，同時對實驗內(nèi)容和實驗技術(shù)進行革新，不僅不會增加學(xué)生的負擔(dān)，反而促使學(xué)生更積極有效地學(xué)習(xí)，明顯提高了教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：細胞工程；教學(xué)改革；教學(xué)方法

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）02-0146-02

細胞工程作為現(xiàn)代生物技術(shù)的橋梁和紐帶，與基因工程、蛋白質(zhì)工程、代謝工程、生物制藥、組織工程等密切相連，因此細胞工程是生命科學(xué)本科教育中生物技術(shù)專業(yè)的一門重要課程。該課程是實踐性和綜合性很強的學(xué)科，是發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一，知識更新周期短，技術(shù)創(chuàng)新速度快。在教學(xué)過程中既考慮到課程內(nèi)容的基礎(chǔ)性，又考慮到內(nèi)容發(fā)展的前沿性，即在教學(xué)過中注意將最新資料滲透到教學(xué)中，幫助學(xué)生加深對學(xué)科知識的理解，掌握實驗技術(shù)的要領(lǐng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。為了適應(yīng)當(dāng)今高等教育的發(fā)展，培養(yǎng)高素質(zhì)的專業(yè)人才，尤其是近年來由于大學(xué)生就業(yè)遭遇瓶頸，考研率高，造成了高年級學(xué)生心態(tài)不齊和浮躁情緒，逃課現(xiàn)象屢禁不止的情況下，在大學(xué)高年級學(xué)生的專業(yè)課教學(xué)中進行教學(xué)改革，有十分重要的現(xiàn)實意義。我們針對我校細胞工程教學(xué)和實踐的實際情況，從教學(xué)和實踐的內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)方法等方面進行改革探討，收到了較好的效果。

一、明確課程定位，堅持“以學(xué)生為本”的教育

任課教師必須通過認(rèn)真學(xué)習(xí)生物技術(shù)專業(yè)本科生培養(yǎng)方案和課程大綱、請教老教師教學(xué)經(jīng)驗及調(diào)查學(xué)生情況，對細胞工程課程進行正確定位，明確該課程在學(xué)生的知識體系中起到什么作用，根據(jù)生物技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)方案和課程大綱要求，了解該課程要教授學(xué)生什么樣的知識，同時在21世紀(jì)這個嶄新的時代，我們的學(xué)生想學(xué)習(xí)什么樣的知識。在進行課程改革時，堅持“以學(xué)生為本”指導(dǎo)思想，整合優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，既要從學(xué)科發(fā)展的角度考慮問題，也要從學(xué)生的角度換位思考，從而使教師傳授給學(xué)生的知識和學(xué)生真正需要的知識有機結(jié)合，實現(xiàn)我們所期望的優(yōu)質(zhì)教學(xué)的目的。

二、運用多種教學(xué)方法，提高教學(xué)效果

多年的應(yīng)試教育使大多數(shù)學(xué)生已經(jīng)習(xí)慣于被動地接受知識，獨立思考及自主學(xué)習(xí)能力較差，培養(yǎng)其主動學(xué)習(xí)、創(chuàng)造性思維能力是一個循序漸進的過程，需要較長時間和多學(xué)科的共同努力。為培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的習(xí)慣，我們首先通過多種手段，將細胞工程涉及的微觀水平上，看不見、摸不著的，尤其是技術(shù)操作過程，利用現(xiàn)代化教學(xué)手段——多媒體，將技術(shù)以圖示、圖像、動畫和視頻等多種形式顯示，使學(xué)生直觀、形象地理解教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時采用雙主體互動教學(xué)模式，雙主體即教師與學(xué)生，他們同處于主體地位。兩個主體間的互動效果，對學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性有明顯的影響。如何通過互動提高教學(xué)效果？若小班教學(xué)，即學(xué)生不超過60人，可采用分組選擇課題的方法[1]，即采取自由結(jié)合的形式，每組4～6人，可根據(jù)細胞工程學(xué)教材中所包含的內(nèi)容進行選題，并對所選題目進行評議，最后確定每組所演講的專題。實行組長負責(zé)制，組員介紹、內(nèi)容安排、講述順序安排及總結(jié)性發(fā)言均由組長負責(zé)。這部分內(nèi)容由學(xué)生主要參與，既能對課程形成有效的互補，同時也能增加學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生知道如果了解新的研究進展，對其以后的科研道路會有很大的幫助。當(dāng)然這也要求任課教師要及時、積極地學(xué)習(xí)和儲備該課程相關(guān)的進展知識。但若該專業(yè)學(xué)生人數(shù)大于60人，仍采用該方法，每組人數(shù)必然增多，當(dāng)每組人數(shù)大于8人，則必然達影響我們預(yù)期的效果。此時采用啟發(fā)式或討論式教學(xué)，更為有效。啟發(fā)式教學(xué)要求教師在備課時，準(zhǔn)備啟發(fā)式問題，若設(shè)計的問題能夠一環(huán)扣一環(huán)，以問題驅(qū)動學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，則達到教學(xué)目的；而討論式教學(xué)，則要求任課教師針對某一章節(jié)的知識點、進展和爭議設(shè)計幾個問題，讓學(xué)生分組隨堂討論，回答問題，這種隨堂討論及時獲得答案的方法，即使人數(shù)較多，學(xué)生也會比較積極參與。但這些方法都對我們的任課教師有較高的要求。

三、融合科技發(fā)展，更新教學(xué)內(nèi)容

當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)突飛猛進，知識信息量迅速增長，科學(xué)知識更新淘汰速度加快，這就要求任課老師及時更新自己的知識結(jié)構(gòu)，跳出書本，站在現(xiàn)代科技發(fā)展的前沿，掌握生物技術(shù)領(lǐng)域科技發(fā)展的最新動態(tài)，及時地把這些動態(tài)的新的研究成果以及有待攻關(guān)的重大課題融入教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)并激發(fā)學(xué)生探索新知識的興趣，開闊視野，增長知識，幫助學(xué)生學(xué)會預(yù)測和構(gòu)想未來事物的發(fā)展變化，不斷增強學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和創(chuàng)造性[2-3]。

任課教師在厘順教學(xué)體系的基礎(chǔ)上，查閱各類中外文期刊，根據(jù)近年來該領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài)，力求把該領(lǐng)域的最新科研成果和亟待解決的關(guān)鍵問題融化到教學(xué)內(nèi)容中。譬如講解“干細胞”時，及時把最新成果傳播給學(xué)生：2007年，日本籍科學(xué)家山中伸彌所在的研究團隊通過對小鼠的實驗，發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)人體表皮細胞使之具有胚胎干細胞活動特征的方法。此方法誘導(dǎo)出的干細胞可轉(zhuǎn)變?yōu)樾呐K和神經(jīng)細胞，為研究治療多種心血管絕癥提供了巨大助力。這一研究成果在全世界被廣泛應(yīng)用，因為其免除了使用人體胚胎提取干細胞的倫理道德制約，憑借此研究成果山中伸彌獲得2009年拉斯克基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)獎和2012年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎。再如講解“克隆技術(shù)”時，除了介紹常規(guī)的克隆技術(shù)新成果，2004年中國首例異體克隆動物“北山羊”在新疆降生；2007年9月14日中國完成世界首例轉(zhuǎn)基因克隆兔實驗，實驗兔含有外源的綠色熒光蛋白基因之外，我們還可以將2008年英國科學(xué)家通過“三親胚胎”技術(shù)培育出了新型人類胚胎，進行線粒體疾病治療[4]的知識介紹給學(xué)生。教師在獲取這些信息的當(dāng)時就將其作為相關(guān)技術(shù)的補充內(nèi)容向?qū)W生傳授，使學(xué)生了解該研究的最新動態(tài)。我們發(fā)現(xiàn)把最新成果融入到教學(xué)內(nèi)容中，是引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的最好動力。因此，要求教師對講稿進行及時更新，及時查漏補缺，決不用陳舊的、過時的資料，這樣，既對學(xué)生負責(zé)，同時也提高了自身的水平。

四、進行系列設(shè)計實驗，改進實驗方法

細胞工程是一門實踐性非常強的學(xué)科，沒有實際的操作，無法使學(xué)生對所學(xué)的知識有一個深刻的認(rèn)識，所以細胞工程的實驗環(huán)節(jié)對學(xué)生的學(xué)習(xí)和知識的構(gòu)建尤為重要。細胞工程實驗涉及內(nèi)容及相互獨立又相互關(guān)聯(lián)，將實驗內(nèi)容設(shè)計得環(huán)環(huán)相扣，既節(jié)省材料，降低實驗費用，又節(jié)省學(xué)時，為學(xué)生提供更多的實驗機會。李艷紅[5]也曾采用系列設(shè)計實驗，取得較好的教學(xué)效果。我們采用系列設(shè)計實驗，即前一個實驗是后一個實驗的基礎(chǔ)，這樣從經(jīng)典的基礎(chǔ)實驗到難度較大的實驗，一環(huán)緊扣一環(huán)，將所學(xué)的知識連成一個整體。具體到我系，實驗從培養(yǎng)基的配制、愈傷組織的誘導(dǎo)和再生到原生質(zhì)體的游離和體細胞雜交。其中體細胞雜交即細胞融合，是細胞工程課程中很重要的章節(jié)和實驗內(nèi)容。但該實驗歷時較長，尤其是材料游離，往往需要過夜，而且采用國產(chǎn)酶游離效果差，進口酶又價格昂貴，分離純化的過程，學(xué)生也不容易操作。怎樣才能縮短材料的游離時間，降低費用，同時又能達到良好的教學(xué)效果呢？通過我們的實驗驗證，采用細胞間隙較大的薄壁組織作為游離原生質(zhì)體的材料，比如狀態(tài)良好的愈傷組織或者某些幼嫩的莖段，甚至是蘆薈也可以，這樣酶液較易進入組織內(nèi)部，游離的時間就會大幅縮短，因為游離時間短，采用國產(chǎn)酶不會對材料產(chǎn)生較大的傷害，所以可以降低實驗成本。游離純化的操作可將20%左右的蔗糖換成23%pecell溶液，提高純化效果。對于那些限于學(xué)校條件無法開展的實驗，則積極想辦法讓學(xué)生到校外公司或企業(yè)參觀學(xué)習(xí)，以提高他們的學(xué)習(xí)興趣。

通過研究與探索細胞工程課程教學(xué)體系，我們對該課程進行正確定位，采用靈活多樣的教學(xué)方法和現(xiàn)代化教學(xué)手段，把最新的科技發(fā)展成果融入到教學(xué)內(nèi)容中，提高教學(xué)內(nèi)容先進性和科學(xué)性。細胞工程課程教學(xué)改革雖取得了一些成績，但還存在不少問題。比如細胞工程教材，就目前而言，絕大多數(shù)教材介紹基本常規(guī)技術(shù)較多，涉及理論和進展較少。技術(shù)課程要有相應(yīng)的理論支撐，細胞工程技術(shù)也是這樣。本科教育不應(yīng)該只是教給學(xué)生每種技術(shù)的操作規(guī)程，而是在學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識、掌握技術(shù)的同時，融入進展并提出問題。如細胞操作之后，存在的各種可能變化、這些變化給我們帶來了哪些思考、哪些問題我們已經(jīng)知道了答案、哪些問題還存在爭議、還有哪些等待解決？提出了問題才能讓學(xué)生對其產(chǎn)生濃厚興趣。所以今后，我們將不斷通過學(xué)習(xí)掌握新的知識、提高自身的理論認(rèn)知水平，為學(xué)生提供更好的教材，同時每次上課前精心備課，點燃學(xué)生對知識追求的火種，并在教學(xué)實踐中對課程教學(xué)體系不斷改進，進一步提高細胞工程教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻：

[1]許君，鄭文明，陳新建，等.在細胞工程學(xué)教學(xué)中的初探[J].科技教育創(chuàng)新.2008，（6）：237-238.

[2]陳祥，潘志明，耿士忠，等.新時期細胞工程教學(xué)改革與實踐[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2008，（12）：329-331.

[3]胡尚連，孫短，曹穎.植物細胞工程理論與實踐教學(xué)體系探索與實踐[J].中國校外教育，2008，（2）：136-137.

[4]http：//www.bioon.com/biology/genetics/364555.shtml.

[5]李艷紅.細胞生物學(xué)和細胞工程實驗教學(xué)的幾點體會[J].實驗室研究與探索，2004，23（7）：51-52.