基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的動物細胞工程教學模式改革與實踐

彭勇波 趙霞

摘要 ? ?動物細胞工程是生命科學中一門兼具理論和實踐內(nèi)容的綜合性學科，在學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)中可以發(fā)揮十分重要的作用。針對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式新要求和動物細胞工程課程教學存在的問題，以激發(fā)學生對動物細胞工程課程的學習興趣、培養(yǎng)大學生創(chuàng)新能力和提升科學素養(yǎng)為目標，探索了動物細胞工程教學內(nèi)容、教學方法和考核辦法的教學改革，以期為培養(yǎng)和提高學生的創(chuàng)新能力及其他課程教學改革提供參考。

關(guān)鍵詞 ? ?動物細胞工程;教學改革;創(chuàng)新能力

中圖分類號 ? ?G642 ? ? ? ? 文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2019）18-0236-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

Abstract ? ?Animal cell engineering is a strong practicality and application course with fundamental discipline，it can play an important role in the cultivation of students' innovative ability.In view of the new requirements of innovative talent training mode and the problems in the teaching of animal cell engineering courses，with the aim of stimulating students′ interest in animal cell engineering courses，cultivating college students′ innovative ability and improving scientific literacy，this paper explored the teaching reform of animal cell engineering teaching content，teaching methods and assessment methods，in order to cultivate and improve students′ innovative ability，and provide reference for other curriculum reform.

Key words ? ?animal cell engineering;teaching reform;innovation ability

大學生創(chuàng)新能力水平的高低將決定我國未來在國際上的競爭力和未來的科技發(fā)展水平。與此同時，社會對人才創(chuàng)新能力的需求日益提高也對高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量提出了更高的要求。培養(yǎng)高素質(zhì)兼具創(chuàng)新能力和精神的人才要求大學必須以培養(yǎng)大學生創(chuàng)新能力為中心，在強調(diào)獲取知識的基礎(chǔ)上，要充分發(fā)展和培養(yǎng)其創(chuàng)新能力與創(chuàng)新精神。專業(yè)課程教育對大學生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)具有十分重要的作用，如何在日常的專業(yè)教學過程中使專業(yè)教育與學生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)實現(xiàn)有機結(jié)合，是每一門專業(yè)課程任課教師所必須思考的關(guān)鍵問題之一。

動物細胞工程課程內(nèi)容主要涉及動物細胞培養(yǎng)、抗體工程、胚胎工程、動物克隆技術(shù)、轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)技術(shù)和染色體工程等，已被廣泛應用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、食品、環(huán)境保護等領(lǐng)域[1-2]。隨著以干細胞治療、單克隆抗體制備及應用于疾病治療、基因編輯等新興生物技術(shù)的迅速發(fā)展，社會對具有動物細胞工程知識和技能的人才需求不斷增加。新的形勢下學好動物細胞工程不僅能為學生們畢業(yè)后從事專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)研究和生產(chǎn)實踐打下良好的基礎(chǔ)，也能培養(yǎng)學生的知識運用能力和創(chuàng)新能力，并更好地適應社會發(fā)展的需要。因此，中南民族大學生物技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案在原有細胞工程的基礎(chǔ)上，將其中動物細胞工程部分的內(nèi)容獨立出來作為生物技術(shù)專業(yè)學生的專業(yè)選修課程，但面對新形勢，已有的傳統(tǒng)教學方法和手段及部分教學內(nèi)容已不能很好地滿足培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神的需要。如何在教學中突出學生的中心地位，充分調(diào)動學生的學習主動性和創(chuàng)造性，進而提高學生應用知識分析問題和解決問題的能力是動物細胞工程亟待解決的問題。為了提高動物細胞工程課程的教學效果，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和意識，現(xiàn)對動物細胞工程課程當前教學中存在的主要問題進行總結(jié)，并從講授的內(nèi)容、形式和教學環(huán)節(jié)等方面進行了改革。

1 ? ?動物細胞工程教學存在的問題

1.1 ? ?課程設(shè)置的定位影響了動物細胞工程課程在學生心中的地位

為尊重學生對專業(yè)方向的選擇性需求，中南民族大學自2008年開始以專業(yè)選修課的形式開始在生物技術(shù)專業(yè)獨立開設(shè)了動物細胞工程課程。長期以來，由于教學學時的限制，動物細胞工程始終是以專業(yè)選修課的形式開設(shè)，并且課程學時數(shù)也隨著人才培養(yǎng)方案的改革從36學時降至32學時。與此同時，動物細胞工程雖然是一門理論進展迅速、實踐操作性強的學科，但因該課程作為一門選修課，這也決定了其沒有配套實驗課程。因此，動物細胞工程長期作為一門不具有配套的實驗課內(nèi)容的選修課程，影響了學生對其重要性的認識[3]，也進一步影響了學生學習的主動性和教學效果。

1.2 ? ?教學內(nèi)容優(yōu)化與學時不足之間的矛盾

動物細胞工程學科涉及較多前沿性的動物生物學技術(shù)，不僅需要學生具有較好的動物生物技術(shù)方面的知識基礎(chǔ)，還需要教師不斷更新和補充最新的前沿技術(shù)。一方面，動物細胞工程內(nèi)容在不斷增多和豐富，另一方面在“厚基礎(chǔ)，寬口徑”及“以學生為中心”等新的教育教學理論指導下，各專業(yè)正在縮減課堂學時，將更多時間交給學生用于自主學習，已不可能進一步增加動物細胞工程課程的課堂教學學時。因此，面對有限學時和學科不斷發(fā)展的這一突出矛盾，對教師的教學內(nèi)容組織、教學手段和方法的應用提出了更高要求。在當前突出學生自主和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的背景下，如何在有限的教學學時內(nèi)將繁多的內(nèi)容教授給學生，讓學生既掌握動物細胞工程基本理論和方法，又了解技術(shù)發(fā)展的最前沿，是高校動物細胞工程課程教師需要思考和解決的問題。

1.3 ? ?教學方式與手段的單一影響了學生的學習興趣

在過去一段時間里，以科研成果為導向的教師考核機制極大地削弱了教師對教學工作的熱情和時間投入。總體而言，動物細胞工程在以往的教學方法和手段上主要是以教師教授為主開展填鴨式的教學方式，未能充分調(diào)動學生的課堂積極性，沒有足夠的師生互動。學生學習的目的只是為了通過考試獲得學分，未能達到培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的教學目的。

近2年來，隨著國家對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重視，教育部提出了“大學要回歸本科教育，教授要回歸本科教學”，各高校也更加注重教學和本科人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和在教學中的深度應用，一些新型教學方式如慕課、翻轉(zhuǎn)課堂等新的教學理念被引入到動物細胞工程課程的課堂。但是目前動物細胞工程課程主要的教學方式還是主要通過幻燈片等手段進行授課，上課內(nèi)容過于抽象，上課形式過于枯燥，也影響了學生的學習興趣和積極性。

1.4 ? ?重考試、輕考察的考核方式影響了學生平時的學習效果

課程考核是督促學生學習和掌握所學知識的一種有效手段，也能調(diào)動學生的學習主動性，但在以往的課程檢測考核中動物細胞工程課程考核方式單一，過分依賴于學生期末考試成績來評定學生的課程總評成績。在出題形式上，考試內(nèi)容缺乏足夠的挑戰(zhàn)性，沒有體現(xiàn)出學生對所學知識的分析和總結(jié)能力。這種考核方式不僅不利于學生對所學知識的深刻理解和掌握，造成知識面窄，也不能達到對學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目的。

2 ? ?基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的動物細胞工程教學改革

2.1 ? ?優(yōu)化內(nèi)容，構(gòu)建模塊化的教學內(nèi)容體系，突出學生實踐能力培養(yǎng)

課程內(nèi)容的新穎性和有效組織是提高學生學習積極性和效果的前提，因而某種程度上教學內(nèi)容安排決定了學生的基本知識結(jié)構(gòu)和基本能力的形成。為突出學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標，在總結(jié)數(shù)年教學經(jīng)驗和分析教學效果的基礎(chǔ)上，根據(jù)教學大綱對原有的教學內(nèi)容進行了優(yōu)化和更新。將主要教學內(nèi)容分為理論基礎(chǔ)、應用舉例、學科拓展3個層次，以動物細胞工程主要技術(shù)原理和應用為主線[3]，將教學內(nèi)容分成了動物細胞工程基礎(chǔ)、動物人工繁殖技術(shù)、生物制品生產(chǎn)、干細胞工程和組織工程等五大模塊，每一模塊內(nèi)容在教學上又分為基礎(chǔ)內(nèi)容、學生自主學習、課堂主題討論內(nèi)容等3個部分進行組織教學。此外，還針對本課程沒有實驗課的現(xiàn)狀，充分整合了現(xiàn)有的實驗教學資源，將動物細胞工程實驗的內(nèi)容有機融入生物技術(shù)綜合大實驗這門必修課程。在這門實驗課程中安排了小鼠MEF細胞分離培養(yǎng)、傳代與凍存及小鼠超數(shù)排卵、生殖細胞體外培養(yǎng)與受精卵移植2個與動物細胞工程課程相關(guān)的綜合性實驗，用以鞏固學生對動物細胞工程理論教學內(nèi)容的掌握和理解[4]。

2.2 ? ?追蹤動物細胞工程領(lǐng)域的科技前沿，展開課程教學，提高學生學習的興趣

以與動物細胞工程領(lǐng)域相關(guān)的最新突破和社會熱點新聞為切入點，剖析其中的動物細胞工程基本技術(shù)和應用，充分調(diào)動學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的科學認知和素養(yǎng)。例如，以美國華裔科學家張鋒利用最新的CRISPR/Cas9技術(shù)成功實現(xiàn)了基因缺失細胞的制備為切入點，拓展到對癌癥治療藥物的篩選，使學生對書本中枯燥的動物細胞培養(yǎng)、動物生殖細胞體外操作等內(nèi)容有了感性和直觀的認識。此外，還將科研內(nèi)容有機融入動物細胞工程的教學來提高學生們對課程學習的興趣和感性認識。例如，在講述基因敲除動物制備方法與應用的有關(guān)內(nèi)容中，將教師所在科研團隊利用CRISPR/Cas9技術(shù)成功制備了2個基因敲除小鼠的案例，系統(tǒng)向?qū)W生講解從sgRNA的設(shè)計、超數(shù)排卵、顯微注射、假孕鼠制備、胚胎移植、基因型鑒定等內(nèi)容，將課堂教學中涉及的知識點與現(xiàn)實中的科學研究聯(lián)系起來，有利于培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際和解決問題的能力，也激發(fā)了學生的學習興趣。

2.3 ? ?問題導向和任務驅(qū)動的教學模式，培養(yǎng)學生創(chuàng)新性思維

在教學方式和方法上，改變了以往以教師教授為主的教學模式，盡可能以學生為中心開展教學過程的設(shè)計。在理論內(nèi)容的教學方面，教師以身邊或生活中存在的動物細胞工程利用的現(xiàn)象為切入點提出本章的主要內(nèi)容，以啟發(fā)性的語言引導學生思考，將枯燥的課程內(nèi)容與解決生活中的現(xiàn)實問題聯(lián)系起來，不僅激發(fā)了學生主動思考，也提高了學生的學習效率。例如，在講授動物人工授精和體外受精技術(shù)等內(nèi)容時，以2010年諾貝爾生理與醫(yī)學獎獲得者英國學者羅伯特·愛德華茲如何開創(chuàng)試管嬰兒技術(shù)中的主要貢獻為例子，引出本章的主要講授內(nèi)容，并提出試管動物制備技術(shù)及應用情況。此外，還針對不同教學內(nèi)容，有針對性地提出下一次課要討論的主題，布置任務，讓學生課后進一步閱讀文獻資料、自主學習相關(guān)內(nèi)容和獨立思考，在下次課開展小組討論，從而提高學生的主動學習能力和創(chuàng)新思維能力。比如，在動物組織工程這一章的內(nèi)容中，根據(jù)利用小鼠背部皮膚制造人源化人工耳組織的研究報道，對學生提出是否能利用培養(yǎng)細胞制備出人造組織或器官的問題供學生課后思考?？傊?，充分利用各種學術(shù)和網(wǎng)絡(luò)信息資源，通過問題導向和任務驅(qū)動的教學方式可以充分挖掘?qū)W生的思考潛力和學習動能，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力。

2.4 ? ?突出過程考核和學生團隊精神的培養(yǎng)，提升學生綜合能力

為了改變以往單一的被動考核方式，嘗試對動物細胞工程課程期末考核辦法進行了改革。在該課程考核中，采用綜合評價方法，更強調(diào)突出對學生課程學習全過程和平時學習效果的考核[5-6]，不僅包含了學生平時課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、參與小組討論的情況，也包含了期末考試成績。具體做法是將期末考試成績占比由以往的70%縮減到50%，而平時小組討論、課堂表現(xiàn)、完成課后作業(yè)和任務的質(zhì)量的成績所占比重進一步細分，分別占20%、10%和20%。在平時的小組討論中，教師給出主題，讓學生以3～5人為1個小組，在分工查詢和閱讀資料基礎(chǔ)上，再進行小組討論，并利用PPT在班級進行匯報交流與討論。

同時，在卷面考試上除了基本知識點的考核外，更多地突出學生知識應用能力。例如，在考核有關(guān)干細胞的知識點時，以骨髓移植治療白血病為例，提出干細胞治療為什么可行、有哪些優(yōu)點、為什么會有失敗的例子等問題;在考核轉(zhuǎn)基因動物制備的知識點時，以美國和加拿大成功培育的轉(zhuǎn)基因三文魚為例子，提出轉(zhuǎn)基因動物制備有何應用價值、如何選取基因、如何進行轉(zhuǎn)基因過程等問題。這種綜合考評體系較全面地考查了學生的理論聯(lián)系實際的能力、分析和解決問題的能力，提升了學生小組協(xié)作能力和團隊精神，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力。

3 ? ?結(jié)語

作為一所面向民族地區(qū)的應用型高校，不僅需要著重培養(yǎng)大學生扎實的專業(yè)素養(yǎng)，更要突出自主學習和獨立思考等可持續(xù)發(fā)展的能力。通過基于創(chuàng)新思維和能力培養(yǎng)為導向的動物細胞工程教學方法實踐，提升了學生的學習興趣，發(fā)展了學生生物技術(shù)應用能力，拓展了學生創(chuàng)新思維，培養(yǎng)了學生科學思考能力和團隊協(xié)作精神。在今后的教學中，需要進一步以學生為中心，制定合理的教學內(nèi)容，引入新的教學方法和理念，為培養(yǎng)適應社會需要的創(chuàng)新型人才不斷努力。

4 ? ?參考文獻

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