細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索

王愛華

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 山東·青島 266109）

0 引言

近年來，我國(guó)的高等教育從精英教育轉(zhuǎn)向大眾化教育，高校的人才培養(yǎng)越來越側(cè)重于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。通過高等教育培養(yǎng)應(yīng)用型人才是當(dāng)前我國(guó)高等教育中重要的新概念。隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高等教育的毛入學(xué)率已經(jīng)從1977年的1.55%上升到2019年的48.1%，我國(guó)的高等教育規(guī)模和培養(yǎng)模式必須與時(shí)俱進(jìn)，不斷深化改革。人們的教育思想和教育觀念也需要逐步轉(zhuǎn)化，[1]對(duì)應(yīng)用型人才的認(rèn)識(shí)也在逐步變化，越來越多的大學(xué)畢業(yè)生對(duì)自己的人生定位將會(huì)更精準(zhǔn)，走向企業(yè)、走向基層、走向社會(huì)工作的第一線。為了適應(yīng)社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的需求，高等教育需要準(zhǔn)確把握新時(shí)代對(duì)學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)的需求，逐漸摸索出培養(yǎng)新型應(yīng)用型人才的具體途徑和方法，指定符合社會(huì)需求的人才培養(yǎng)方案。

細(xì)胞工程是現(xiàn)代生物技術(shù)的一個(gè)重要分支，[2，3]是一門現(xiàn)代生物科學(xué)理論和工程技術(shù)相結(jié)合的綜合性科學(xué)，也是一門實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科，掌握細(xì)胞工程的相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)至關(guān)重要，將為學(xué)生今后從事生物學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)研究及其與細(xì)胞工程有關(guān)的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)奠定良好的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。同時(shí)這門課也是我校生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生的必修專業(yè)課，也是其它生物類各本科專業(yè)學(xué)生的重要選修課，在高等院校生命科學(xué)及相關(guān)學(xué)科的課程設(shè)計(jì)中占有重要地位。

1 教學(xué)中存在的問題

目前“細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)”教學(xué)存在以下問題：

（1）現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教材實(shí)用性差。實(shí)驗(yàn)教材實(shí)用性差，難以滿足細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求。一方面，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目通用性差，不同的學(xué)校教學(xué)過程中往往結(jié)合學(xué)校和教師的科研優(yōu)勢(shì)開設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，故開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目差別很大。另一方面，傳統(tǒng)的教材不夠形象化，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容只有文字的描述，而細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)很多涉及到操作的細(xì)節(jié)，比如無菌操作過程、材料殺菌過程以及儀器的具體使用等，僅從字面理解很難掌握實(shí)驗(yàn)技能。

（2）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)不合理。開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多為驗(yàn)證性的，往往只是細(xì)胞工程某幾個(gè)環(huán)節(jié)，缺乏系統(tǒng)性和連續(xù)性。例如，目前開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中外植體的消毒與無菌操作、葉片葉柄的離體培養(yǎng)、叢生芽的誘導(dǎo)、離體誘變等，各個(gè)實(shí)驗(yàn)之間具有重復(fù)性但又缺少聯(lián)系，導(dǎo)致“細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)”教學(xué)內(nèi)容不成體系。同時(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目缺乏設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生只是機(jī)械操作，在實(shí)驗(yàn)的過程中缺乏積極性和熱情，由于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目間缺乏聯(lián)系，一次實(shí)驗(yàn)失敗對(duì)后續(xù)試驗(yàn)沒有影響，學(xué)生缺乏責(zé)任實(shí)驗(yàn)不認(rèn)真，得過且過。由于細(xì)胞工程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多數(shù)周期較長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)缺乏系統(tǒng)性連續(xù)性，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中缺乏責(zé)任感與成就感，學(xué)習(xí)過程中敷衍塞責(zé)，僅在課堂上走過程而不重結(jié)果，教學(xué)效果不理想。

有些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目由于時(shí)間跨度問題，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)開設(shè)很有難度。例如植物的馴化移栽這個(gè)實(shí)驗(yàn)，馴化過程需要讓植物逐步適應(yīng)外界的環(huán)境條件，大約一個(gè)周時(shí)間，然后再移栽。這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)間跨度大的很難開展，不能要求學(xué)生2天左右來一次，幾分鐘做完再回去。

（3）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與時(shí)代性、科研性、實(shí)用性的聯(lián)系。現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多數(shù)比較陳舊，跟不上時(shí)代發(fā)展，缺乏實(shí)用性，與教師的科研內(nèi)容聯(lián)系不大，甚至沒有聯(lián)系。由于理論與實(shí)際脫節(jié)，學(xué)生不能及時(shí)掌握學(xué)科發(fā)展的前沿和動(dòng)態(tài)，對(duì)行業(yè)發(fā)展的新技術(shù)、新設(shè)備、新方法不夠了解，從而影響了學(xué)生的就業(yè)和考研；教材的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與教師的科研內(nèi)容脫節(jié)，還會(huì)影響教師的教學(xué)熱情和教學(xué)效果。

（4）教學(xué)方法陳舊。教學(xué)方法的重要性無需贅述，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中多數(shù)采用教師先講實(shí)驗(yàn)步驟注意事項(xiàng)、演示、學(xué)生動(dòng)手操作的模式，學(xué)生往往容易注意力分散，教師演示很難保證全體學(xué)生的觀看效果，所以收到的教學(xué)效果比較差，操作錯(cuò)誤屢教屢犯。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索與設(shè)想

針對(duì)以上存在的問題，在細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中作了一些有益的改革探索，也有一些設(shè)想即將實(shí)施。

2.1 自編教材

針對(duì)細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)教材的實(shí)用性不強(qiáng)的問題，結(jié)合本校的特色和教師的科研等特點(diǎn)，組織本校和兄弟院校的同行們編寫了《細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)教程》[4]一書，并由高等教育出版社出版。鑒于該教材只有文字及黑白圖片，學(xué)生難以將實(shí)驗(yàn)操作直觀化、具象化，已經(jīng)與教育技術(shù)中心的老師合作，錄制實(shí)驗(yàn)視頻，編寫的《細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)》[5]教材，目前已經(jīng)由高等教育出版社出版。本書中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不僅增加了實(shí)驗(yàn)中的彩色實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖片，還錄制了相關(guān)實(shí)驗(yàn)的操作視頻（包括學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的錯(cuò)誤操作等），較傳統(tǒng)的教材，形象化生動(dòng)化，由原來看不見、摸不著抽象難懂的細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)操作，轉(zhuǎn)化成了可視化的實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生利用手機(jī)掃碼即可觀看視頻，便于學(xué)生提前預(yù)習(xí)以及實(shí)驗(yàn)課后再次學(xué)習(xí)。

2.2 優(yōu)化課程體系，加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研結(jié)合力度

對(duì)現(xiàn)有課程體系進(jìn)行優(yōu)化，將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目系統(tǒng)化，使得實(shí)驗(yàn)內(nèi)容成為一個(gè)有機(jī)整體，不再是散亂毫不相干的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生實(shí)驗(yàn)失敗可能導(dǎo)致下個(gè)實(shí)驗(yàn)沒有材料可以使用。這樣大大提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)熱情和責(zé)任心，認(rèn)認(rèn)真真做好每一次實(shí)驗(yàn)。比如實(shí)驗(yàn)課中，從培養(yǎng)基的母液配制到培養(yǎng)基的配制，都是學(xué)生自己動(dòng)手操作，下次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目材料消毒與無菌操作就利用學(xué)生配制的培養(yǎng)基；用種子作為材料消毒與無菌操作的實(shí)驗(yàn)對(duì)象，培養(yǎng)出來的無菌苗可用于下次實(shí)驗(yàn)作為材料。這樣可以將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目系統(tǒng)化，把4～5個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目串成一個(gè)有機(jī)整體。在這個(gè)過程中，教師要做好組織者，把實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中學(xué)生要完成的任務(wù)要量化好，備出部分同學(xué)實(shí)驗(yàn)失敗的余地，以免影響下一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的正常實(shí)施。

將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與教師的科研項(xiàng)目相關(guān)聯(lián)，既增加了教師的教學(xué)熱情，又可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，覺得實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是科研項(xiàng)目的內(nèi)容，所學(xué)的實(shí)驗(yàn)技能確實(shí)能解決以后的科研問題或?qū)嵺`問題。比如教學(xué)過程中，安排了王晶珊老師已經(jīng)成熟的科研內(nèi)容，利用花生的胚小葉進(jìn)行離體誘變，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情高漲，效果好。

結(jié)合學(xué)校的大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，鼓勵(lì)學(xué)生積極申請(qǐng)立項(xiàng)，做一個(gè)完整的項(xiàng)目。2017年我鼓勵(lì)大學(xué)生申請(qǐng)了紫花苜蓿耐鹽突變體篩選的校級(jí)創(chuàng)新項(xiàng)目，該項(xiàng)目就是利用細(xì)胞工程技術(shù)篩選突變體。這樣實(shí)驗(yàn)課結(jié)合創(chuàng)新項(xiàng)目既鍛煉了大學(xué)生的科研能力，又提高了細(xì)胞工程的實(shí)驗(yàn)技能和學(xué)習(xí)興趣。

2.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排由簡(jiǎn)到難，基礎(chǔ)訓(xùn)練——綜合運(yùn)用——探索創(chuàng)新

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排上，先從母液的配制、培養(yǎng)基的配制、材料的表面消毒及接種這些基礎(chǔ)訓(xùn)練項(xiàng)目開始；逐漸加大難度到不同材料的繼代培養(yǎng)這種綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生在動(dòng)手操作過程中綜合前邊所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，分析材料特點(diǎn)，選用合適的繼代方法；然后再安排探索創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，比如材料的離體誘變，需要學(xué)生思索如何誘變，怎樣篩選突變體等問題，再著手實(shí)驗(yàn)。通過逐漸加大難度，打下扎實(shí)的基礎(chǔ)才能掌握好后邊的綜合訓(xùn)練，再開展探索創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目自然水到渠成。

2.4 教學(xué)方法的改革

實(shí)驗(yàn)課的課堂教學(xué)，目前也存在很多問題：學(xué)生積極性不夠高，老師把注意事項(xiàng)講完了，學(xué)生真正聽進(jìn)去的不多，操作過程中依然錯(cuò)誤頻出；傳統(tǒng)的老師講學(xué)生聽，有些操作過于抽象，學(xué)生難于掌握；老師演示難以讓每個(gè)學(xué)生清楚的看到具體的操作等。這些問題導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果不如預(yù)期的好，學(xué)生只是上完了實(shí)驗(yàn)課，敷衍了事，應(yīng)該掌握的技術(shù)依然沒有掌握。因此需要改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，增加學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情，提高教學(xué)效果。

為此，與學(xué)校農(nóng)業(yè)傳播與教育技術(shù)中心的老師們合作，拍攝并制作了實(shí)驗(yàn)視頻，把抽象的操作形象化，便于學(xué)生學(xué)習(xí)掌握具體的操作細(xì)節(jié)。同時(shí)課堂上，有些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目借鑒PBL教學(xué)法（Problem-BasedLearning，基于問題學(xué)習(xí)），[6]讓學(xué)生先自己熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，然后動(dòng)手操作，操作完以后講一下實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題以及解決方法。例如培養(yǎng)基母液以及培養(yǎng)基的配制這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，采用這種教學(xué)方法，效果很理想。在培養(yǎng)基母液的配制中，激素NAA的配制是學(xué)生容易出錯(cuò)的地方，以前課堂上多次強(qiáng)調(diào)NAA稱量好了以后不能直接溶于水，但學(xué)生聽了以后照樣犯錯(cuò)誤，現(xiàn)在認(rèn)真仔細(xì)的按照教材上的步驟操作，錯(cuò)誤率反而下降，即使犯錯(cuò)誤稍加引導(dǎo)即可改正，通過課后學(xué)生自己的歸納總結(jié)，全班同學(xué)對(duì)這個(gè)問題都有了深刻的認(rèn)識(shí)。

除此之外還有很多的教學(xué)方法，能更有效的調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課堂教學(xué)，教師根據(jù)實(shí)際情況與目前的多媒體教學(xué)相互結(jié)合，使課堂氣氛生動(dòng)活潑起來，提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，才能有效的提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

3 結(jié)束語

在今后細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程中，還要繼續(xù)深化課程的教學(xué)改革，調(diào)整課程體系，及時(shí)將前沿新動(dòng)態(tài)帶入課堂教學(xué)，加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研成果的結(jié)合力度，更新與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)內(nèi)容，采用學(xué)生易于接受的現(xiàn)代化教學(xué)方法與手段，加強(qiáng)與學(xué)生間的互動(dòng)，提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，讓學(xué)生樂于動(dòng)手勤于動(dòng)手，才能真正提高教學(xué)質(zhì)量，讓學(xué)生真正掌握實(shí)驗(yàn)操作的基本技能，并將所學(xué)知識(shí)活學(xué)活用，解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，達(dá)到提高學(xué)生動(dòng)手操作能力和科研創(chuàng)新能力的目的，為學(xué)生日后的學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。