細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革探索

馬瑞麗 徐虹 張小紅

摘要 細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)是生命科學(xué)類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是生命科學(xué)研究中的重要的實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法。在細(xì)胞工程理論課程教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，對(duì)細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)課程的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教材、教學(xué)方法和考核方式等方面進(jìn)行了教學(xué)改革探索，旨在提高實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)效果，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、思維創(chuàng)新能力，培養(yǎng)高素質(zhì)的專業(yè)人才。

關(guān)鍵詞 細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn);課程改革;教學(xué)改革

中圖分類號(hào) S-01 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A ?文章編號(hào) 0517-6611（2020）10-0254-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.10.069

Abstract Cell engineering experiment is an important basic specialty course for life science students，and it is also an important operation technique for life science researches.On the basis of cell engineering curriculum reform， the reform exploration on ?experiment course was conducted from aspects of course structure and contents，teaching materials，teaching methods，and assessment ways，so as to improve teaching results of the experiment course and enhance studentsabilities of conducting experiment，comprehensive experiment alability，creative thinking ability，and provide guarantee for culturing highquality talents.

Key words Cell engineering experiment;Curriculum reform;Teaching reform

細(xì)胞工程課程是現(xiàn)代生物技術(shù)知識(shí)體系中的一門主干課程，也是現(xiàn)代生命科學(xué)研究的主要技術(shù)工具，其涉及面廣，實(shí)驗(yàn)操作性強(qiáng)，因此大多數(shù)高校在開設(shè)細(xì)胞工程理論課程的同時(shí)都設(shè)置有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程。細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)的主要目的是按照人們的意愿，在細(xì)胞水平上對(duì)其進(jìn)行培養(yǎng)、繁殖或人工操作等，使其產(chǎn)生人們所需要的生物學(xué)特性，從而獲得特定的細(xì)胞、生物產(chǎn)品和動(dòng)物品種[1-3]。掌握細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法，是生命科學(xué)類專業(yè)本科生必備的實(shí)驗(yàn)技能之一[4-5]。為適應(yīng)人才培養(yǎng)需要，西北農(nóng)林科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物工程教研室面向生物工程、生物技術(shù)和生物科學(xué)專業(yè)學(xué)生開設(shè)了細(xì)胞工程和細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)課程。為了提高細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)創(chuàng)新型專業(yè)人才，筆者通過(guò)在教學(xué)實(shí)踐中的探索開展了一系列教學(xué)改革，完善了細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，制定了實(shí)驗(yàn)課程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，改進(jìn)了教學(xué)方法、考核方式等方面，切實(shí)增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，有效提高了課程教學(xué)質(zhì)量。

1 改革實(shí)驗(yàn)課程體系

1.1 調(diào)整實(shí)驗(yàn)課程結(jié)構(gòu)、精心安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)課程是生物工程教研室面向生命學(xué)院生命科學(xué)類專業(yè)本科生開設(shè)的的一門專業(yè)選修課。由于師資及實(shí)驗(yàn)條件的限制，最初實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容以植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)為主。隨著專業(yè)的快速發(fā)展和學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的需求，對(duì)課程內(nèi)容的要求也在不斷拓展，在最新版的課程培養(yǎng)方案中對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整和完善。實(shí)驗(yàn)課程包括植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物細(xì)胞工程工程實(shí)驗(yàn)兩大模塊，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)由原來(lái)的56學(xué)時(shí)減為48學(xué)時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了精簡(jiǎn)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括植物細(xì)胞組織培養(yǎng)基配制，植物組織和器官的初代培養(yǎng)、繼代培養(yǎng)，植物離體培養(yǎng)物的形態(tài)學(xué)與細(xì)胞學(xué)觀察，植物莖尖生長(zhǎng)點(diǎn)的剝離與觀察，花藥發(fā)育時(shí)期的鑒定，植物原生質(zhì)體的分離、純化與培養(yǎng)、融合，微藻細(xì)胞的培養(yǎng)與鑒定，試管苗的馴化和移栽等。動(dòng)物部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括動(dòng)物細(xì)胞工程培養(yǎng)液制備，動(dòng)物組織細(xì)胞原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)、細(xì)胞培養(yǎng)物的觀察和檢測(cè)，動(dòng)物細(xì)胞的凍存和復(fù)蘇，細(xì)胞活性測(cè)定等。要求學(xué)生通過(guò)該實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，能夠熟練掌握細(xì)胞工程的核心技術(shù)，無(wú)菌操作技術(shù)和人工調(diào)控的細(xì)胞離體培養(yǎng)技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生積極發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、主動(dòng)解決問(wèn)題的能力，為學(xué)生從事生物學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的研究及與細(xì)胞工程有關(guān)的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)[4-5]。

1.2 制定和完善課程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

為有效保證課程的教學(xué)質(zhì)量，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)不斷修訂和完善課程大綱，并在2017年制定了細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)課程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)該課程性質(zhì)、課程目標(biāo)、內(nèi)容框架、總體要求、教學(xué)要求、學(xué)生學(xué)習(xí)策略、課程考核要求及教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)與改進(jìn)等方面進(jìn)行了明確規(guī)定，特別是對(duì)課程的基本理念、目標(biāo)、課程實(shí)施建議等進(jìn)行了詳細(xì)闡述，這對(duì)于教師的教學(xué)以及學(xué)生的學(xué)習(xí)都有直接的指導(dǎo)作用，保障了課程的實(shí)施質(zhì)量。2018年，根據(jù)學(xué)校實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)要求，對(duì)課程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了修改，主要是將部分驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目更新為綜合型和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如將試管苗的馴化和移栽淘汰，新增馬鈴薯試管微薯的誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn);將植物原生質(zhì)體融合技術(shù)更新為外源基因在植物原生質(zhì)體中的瞬時(shí)表達(dá)、動(dòng)物細(xì)胞原代培養(yǎng)更新為動(dòng)物細(xì)胞原代培養(yǎng)及培養(yǎng)細(xì)胞的觀察和檢測(cè)，新增了動(dòng)物細(xì)胞克隆化培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)等。通過(guò)課程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的不斷修訂和完善，使細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)課程在學(xué)生專業(yè)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)中發(fā)揮更大的作用。

1.3 注重教材建設(shè)和更新

細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)課程對(duì)于培養(yǎng)生命科學(xué)類專業(yè)技術(shù)型及創(chuàng)新型人才具有重要意義，隨著細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)課程在各個(gè)學(xué)校的開設(shè)，國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)出了多套實(shí)驗(yàn)教材，促進(jìn)了生命科學(xué)類及相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)。筆者認(rèn)為這些教材總體上存在以下問(wèn)題：系統(tǒng)性不強(qiáng)，某些教材所選的各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目過(guò)于獨(dú)立，缺乏系統(tǒng)性和連貫性，不利于學(xué)生整體意識(shí)和科研能力的培養(yǎng);在內(nèi)容的編排上，偏重于實(shí)驗(yàn)步驟的編寫或羅列，實(shí)驗(yàn)原理闡述得較為簡(jiǎn)單，缺乏應(yīng)有的指導(dǎo)性。筆者在總結(jié)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和校內(nèi)自編實(shí)驗(yàn)教材《細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》的基礎(chǔ)上，參考了其他輔助教材和相關(guān)文獻(xiàn)[5-6]，并借鑒教學(xué)團(tuán)隊(duì)的一些科研經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步完善與修訂了實(shí)驗(yàn)教材，爭(zhēng)取公開出版。該書內(nèi)容由植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)組成，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目按照基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)、綜合型、設(shè)計(jì)型、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)層層深入，每個(gè)內(nèi)容中的實(shí)驗(yàn)技術(shù)各不相同，在強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、扎實(shí)基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ幕A(chǔ)上，通過(guò)綜合性實(shí)驗(yàn)來(lái)提升學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，嘗試?yán)瞄_放的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步拓展實(shí)驗(yàn)思路，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和完成實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新能力;該教材對(duì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)原理有較詳細(xì)的闡述，實(shí)驗(yàn)步驟具體詳細(xì)，使讀者能對(duì)整個(gè)技術(shù)背景有比較全面的了解并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作;實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中所選用的實(shí)驗(yàn)材料簡(jiǎn)單易得，并提供多種選擇途徑，適應(yīng)性較廣，旨在為生物類本科細(xì)胞工程教學(xué)提供一套適宜的實(shí)驗(yàn)教學(xué)教材，也可為相關(guān)的科研人員開展細(xì)胞工程方面的實(shí)驗(yàn)研究提供基本的實(shí)驗(yàn)技術(shù)指導(dǎo)。

2 改革教學(xué)方法

在“創(chuàng)建世界雙一流大學(xué)”的新形勢(shì)下，改革教學(xué)方法，提高課程教學(xué)質(zhì)量是每一位教學(xué)工作者的研究課題，根據(jù)西北農(nóng)林科技大學(xué)細(xì)胞工程教學(xué)團(tuán)隊(duì)多年來(lái)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，筆者對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法進(jìn)行了以下改革。

2.1 提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力

提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，在細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)課程中設(shè)置綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)并將其用于實(shí)踐中。實(shí)驗(yàn)前，向?qū)W生們講解此次實(shí)驗(yàn)的目的和要求，為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)材料和方法，不提供詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)操作流程，讓學(xué)生在掌握課程基本理論的基礎(chǔ)上，確定實(shí)驗(yàn)方案并小組內(nèi)討論，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，思考每個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟的目的及注意事項(xiàng)，并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不斷進(jìn)行優(yōu)化，激發(fā)了學(xué)生們自主學(xué)習(xí)的興趣，構(gòu)建“學(xué)為中心，學(xué)思結(jié)合”的教學(xué)氛圍，解決了學(xué)生只動(dòng)手、不思考就可以完成全部實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題。

2.2 問(wèn)題式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，傳統(tǒng)的灌輸式講授方式只教授學(xué)生實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生按部就班地操作，學(xué)生不能積極主動(dòng)地思考，教學(xué)效果不理想。為了促進(jìn)學(xué)生積極主動(dòng)參與課程教學(xué)，實(shí)驗(yàn)課采取問(wèn)題式教學(xué)法，比如在細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)使用各種培養(yǎng)用溶液和各種器皿，要讓學(xué)生思考所用溶液的作用及每種器皿的用途;在動(dòng)物細(xì)胞原代培養(yǎng)中，針對(duì)原代培養(yǎng)失敗的原因，提出問(wèn)題，分析造成細(xì)胞原代培養(yǎng)失敗的原因及解決辦法，思考如何提高原代培養(yǎng)的成功率;在細(xì)胞傳代培養(yǎng)中，針對(duì)傳代培養(yǎng)的方法和注意事項(xiàng)，提出問(wèn)題，將實(shí)踐和理論教學(xué)聯(lián)系起來(lái)，這種教學(xué)方式提高了教學(xué)效果。

2.3 培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)

細(xì)胞工程是生物技術(shù)知識(shí)體系中的核心課程，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)加深實(shí)驗(yàn)技術(shù)的理解，將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，提高學(xué)生的科研能力，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)，為學(xué)生今后從事生命科學(xué)及相關(guān)專業(yè)的研究工作打下良好基礎(chǔ)。為加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的系統(tǒng)性，筆者將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編排為連貫性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，避免各個(gè)實(shí)驗(yàn)相互獨(dú)立的情況，改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室教師準(zhǔn)備好所有的實(shí)驗(yàn)用品、讓學(xué)生直接使用的方式，讓學(xué)生們自己準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需用品，所有用品的清洗、滅菌、消毒、溶液配制除菌等工作均由學(xué)生獨(dú)立完成，所準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)用品再用于細(xì)胞培養(yǎng)，進(jìn)一步對(duì)培養(yǎng)物進(jìn)行觀察、檢測(cè)等一系列操作，教師只對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)習(xí)慣進(jìn)行正確指導(dǎo)，并與學(xué)生一起對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析，既能提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，又培養(yǎng)了學(xué)生良好的責(zé)任心。此外，給學(xué)生們創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)研究的氛圍，開放細(xì)胞培養(yǎng)室及實(shí)驗(yàn)室中的所有儀器設(shè)備供學(xué)生們使用，并制定實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入的準(zhǔn)則[7-9]。這些改革對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)，提高本科生實(shí)驗(yàn)自主性和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力非常重要，為本科生以后進(jìn)行本科畢業(yè)論文實(shí)驗(yàn)及從事科研打下良好基礎(chǔ)。

3 綜合性的多樣化考核方式改革

考核是檢驗(yàn)課程教學(xué)效果的重要手段，考核成績(jī)可以直接反映實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的效果，強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)。過(guò)去實(shí)驗(yàn)課考核方式單一，不夠細(xì)化，考核成績(jī)主要依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫情況進(jìn)行評(píng)定，學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)過(guò)程的環(huán)節(jié)在考核中體現(xiàn)不足，不能真實(shí)體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，在一定程度上影響了學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性。在制定的最新課程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，采取多元化考核方式對(duì)學(xué)生成績(jī)的考核進(jìn)行細(xì)化，評(píng)分制度更加嚴(yán)格[3，10]。具體包括：①規(guī)定課程考核方式包括平時(shí)實(shí)驗(yàn)操作能力考核、考勤及實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)考核、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的考核，課程總評(píng)成績(jī)中實(shí)驗(yàn)操作技能占40%，考勤及實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)占10%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫占50%;②報(bào)告的考核主要側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作中應(yīng)注意事項(xiàng)的掌握情況、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄和分析情況以及對(duì)實(shí)驗(yàn)失敗原因的分析能力等方面;③考勤及實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)考核主要根據(jù)學(xué)生的出勤情況、參與實(shí)驗(yàn)的積極性、回答問(wèn)題及實(shí)驗(yàn)紀(jì)律情況，實(shí)驗(yàn)小組對(duì)實(shí)驗(yàn)器具的整理情況和實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生打掃，團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)等情況進(jìn)行評(píng)定;④實(shí)驗(yàn)操作技能考核主要依據(jù)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的熟悉程度、實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范程度、對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器使用的熟練程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。采取綜合性的多樣化考核方式在一定程度上能避免學(xué)生平時(shí)不認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告照抄實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析千篇一律的情況大面積出現(xiàn)?？己顺煽?jī)更加公平，可以對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行全方位評(píng)價(jià)，真實(shí)反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)情況，促進(jìn)學(xué)生培養(yǎng)良好的科研素養(yǎng)和科研習(xí)慣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主觀能動(dòng)性。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等方面的初步改革和探索，取得了一定的效果。課程的受歡迎程度越來(lái)越高，學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力、思維創(chuàng)新能力都得到了提高。

課程改革是一個(gè)循序漸進(jìn)的、不斷完善的過(guò)程，課程教學(xué)中仍存在一些尚待解決的問(wèn)題，今后將繼續(xù)推動(dòng)該課程的教學(xué)改革，不斷完善實(shí)驗(yàn)課程體系，建設(shè)先進(jìn)的課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，提升課程教學(xué)效果。

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