《細(xì)胞工程》課程教學(xué)改革與實(shí)踐

王娟,潘效紅,高雪,張道來,劉沅雨,邱棋

(濱州醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院,山東煙臺 264003)

《細(xì)胞工程》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，內(nèi)容比較多,技術(shù)新，發(fā)展速度很快，實(shí)踐能力很強(qiáng)，是醫(yī)學(xué)院校及綜合類大學(xué)面向生物技術(shù)/生物制藥等專業(yè)的必修課程，同時也是這兩個本科專業(yè)課程體系中的核心專業(yè)課程，為生物學(xué)研究提供新的技術(shù)體系［1-3］。本課程是細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)及發(fā)育生物學(xué)的后續(xù)課程。通過《細(xì)胞工程》的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握動植物細(xì)胞工程的主要技術(shù)，并熟悉其基本原理，同時了解細(xì)胞工程技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域及農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)等方面的應(yīng)用；培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，為組織與細(xì)胞技術(shù)、綜合社會實(shí)踐等后續(xù)課程打下基礎(chǔ)［4］。濱州醫(yī)學(xué)院自2002級生物技術(shù)本科及2014級生物制藥本科開始開設(shè)《細(xì)胞工程》課程，并于2014年始開設(shè)了“細(xì)胞工程技術(shù)”的碩士課程。

一、《細(xì)胞工程》的建設(shè)發(fā)展歷程

細(xì)胞工程是以細(xì)胞為研究對象，應(yīng)用生命科學(xué)理論，借助工程學(xué)原理與技術(shù)，有目的利用或改造生物遺傳性狀，以獲得特定的細(xì)胞、組織產(chǎn)品或新型物種的一門綜合性科學(xué)技術(shù)?！都?xì)胞工程》是一門知識面較廣、時代感較強(qiáng)的綜合性學(xué)科，它既是現(xiàn)代生物技術(shù)的重要組成部分，也是現(xiàn)代生物工程的前沿學(xué)科?！都?xì)胞工程》在生命科學(xué)基礎(chǔ)研究及生物高新科技產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域都發(fā)揮著重要應(yīng)用［5］。動物克隆、干細(xì)胞應(yīng)用、染色體工程、組織工程、胚胎工程、轉(zhuǎn)基因技術(shù)等高新技術(shù)都是在細(xì)胞工程基礎(chǔ)上發(fā)展起來的?！都?xì)胞工程》是生命科學(xué)領(lǐng)域中最具活力的學(xué)科之一。近些年來，《細(xì)胞工程》課程的發(fā)展日新月異，主要開設(shè)在高校的生物技術(shù)和制藥工程等專業(yè)中［6］。

二、《細(xì)胞工程》課程的教學(xué)目標(biāo)

學(xué)生通過學(xué)習(xí)《細(xì)胞工程》課程，能夠掌握植物細(xì)胞培養(yǎng)、動物細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞融合、胚胎工程、細(xì)胞重組的基本概念、原理和技術(shù)流程，提高獨(dú)立實(shí)驗操作能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力，同時了解細(xì)胞工程領(lǐng)域的應(yīng)用及最新研究成果；通過學(xué)習(xí)本課程，能夠提高學(xué)生的實(shí)踐能力、團(tuán)隊合作能力、主動學(xué)習(xí)及終身學(xué)習(xí)能力。

三、課程與教學(xué)改革要解決的重點(diǎn)問題

現(xiàn)有《細(xì)胞工程》的內(nèi)容中，各章節(jié)之間的邏輯關(guān)系不緊密，主要技術(shù)的細(xì)節(jié)介紹較多，理論表述較少，步驟復(fù)雜，給學(xué)生記憶內(nèi)容帶來了很大的難度，容易混淆。再加上細(xì)胞工程實(shí)際內(nèi)容基本是微觀水平，很抽象，不能用現(xiàn)實(shí)中的例子來描述。如果依舊采用傳統(tǒng)教學(xué)的“填鴨式”授課方法，很難提起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果也不會很高。另外，細(xì)胞工程涉及的領(lǐng)域較廣，高新技術(shù)更新較快，市場和政策導(dǎo)向變化較快。教學(xué)過程中，必須及時更新這些內(nèi)容，方能與時俱進(jìn)。

實(shí)驗、實(shí)習(xí)是本科生實(shí)踐教學(xué)的重要內(nèi)容之一。《細(xì)胞工程》是一門以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為目標(biāo)的應(yīng)用型學(xué)科。《細(xì)胞工程》的實(shí)驗教學(xué)存在一些問題，例如：大部分實(shí)驗課都是傳統(tǒng)驗證型的實(shí)驗，內(nèi)容比較單一；《細(xì)胞工程》實(shí)驗課中綜合性設(shè)計性實(shí)驗內(nèi)容較少，應(yīng)適當(dāng)提高該類實(shí)驗課比例，提高學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力［7］；也可以增加2周左右的課外生產(chǎn)實(shí)踐課，將學(xué)生派到煙臺榮昌制藥有限公司等企業(yè)，實(shí)地考察、調(diào)研單克隆抗體及植物次生代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)過程。通過社會實(shí)踐活動，可以增加《細(xì)胞工程》的自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，增強(qiáng)學(xué)生對《細(xì)胞工程》內(nèi)容的感性和理性認(rèn)識，提高他們對《細(xì)胞工程》相關(guān)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用能力。

《細(xì)胞工程》的傳統(tǒng)教學(xué)方法為講授法，教師以多媒體PPT課件為主，講解教學(xué)計劃上的內(nèi)容。這種“灌輸式”教學(xué)方法比較單一，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，師生互動性較差，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果不好。

受傳統(tǒng)考核方式的影響，《細(xì)胞工程》常常采用期末閉卷方式進(jìn)行考核，以便于盡可能使考核標(biāo)準(zhǔn)化和可度量化。為了方便給出試卷的標(biāo)準(zhǔn)答案，同時便于批改試卷，以往的《細(xì)胞工程》的考試題型多為選擇題。這樣的考核方式往往僅能考查理論知識的掌握情況，學(xué)生為了取得好成績，會死記硬背課本的理論知識，容易出現(xiàn)考前“臨時抱佛腳”的現(xiàn)象；而對于出勤率、課堂表現(xiàn)以及課后作業(yè)完成情況則無從考察。顯而易見，這樣的考核方式不能全面衡量學(xué)生分析問題解決問題的能力。

四、《細(xì)胞工程》的課程改革措施

（一）課程教學(xué)內(nèi)容改革

《細(xì)胞工程》是一門應(yīng)用性較強(qiáng)的學(xué)科，需要引導(dǎo)學(xué)生自己主動學(xué)習(xí)，教師在此過程中要做好傳、幫、帶的作用。首先，對一些實(shí)驗條件要求比較高的內(nèi)容，如單克隆抗體的生產(chǎn)、脂肪干細(xì)胞的原代培養(yǎng)等，可以線上線下課程結(jié)合起來，輔以多媒體技術(shù)，直觀地了解這些實(shí)驗的全過程，提高學(xué)生的感官認(rèn)識，加深學(xué)生對理論知識的理解。其次，每一項技術(shù)講完后，列出最新的參考文獻(xiàn)，鼓勵學(xué)生自己閱讀文獻(xiàn)，掌握最新前沿技術(shù)，拓展自己的知識面［8］。另外，在課程教學(xué)的實(shí)施中，注重理論聯(lián)系實(shí)際，融入思政內(nèi)容。例如，結(jié)合2020年初的新冠疫情，講述新型冠狀病毒的結(jié)構(gòu)及單克隆抗體的生產(chǎn)技術(shù)，我國取得了抗擊疫情的巨大勝利，由此激發(fā)學(xué)生的民族自尊心和自豪感［9-10］。

（二）課程成績評定方式的改革

《細(xì)胞工程》考核采用形成性評價，提高平時成績和實(shí)驗成績的百分比。平時成績占10%，考查學(xué)生考勤、作業(yè)、課堂提問、課堂討論、隨堂測試、階段測試等；實(shí)驗成績占30%，根據(jù)學(xué)生的出勤率、動手能力、解決問題能力等得出分?jǐn)?shù)。期末考試成績占60%，為筆試，發(fā)現(xiàn)失分較多的知識點(diǎn)，并及時做出教學(xué)整改。

五、《細(xì)胞工程》的改革成效

《細(xì)胞工程》是生物技術(shù)/制藥專業(yè)的必須課，其特點(diǎn)是內(nèi)容廣，技術(shù)新，涉及較多的專業(yè)技術(shù)操作。本課程的教學(xué)過程中重點(diǎn)內(nèi)容采用PDL教學(xué)，輔以多媒體教學(xué)，線上線下結(jié)合等教學(xué)方式，這些靈活多變的教學(xué)手段提高了教學(xué)質(zhì)量。

目前在濱州醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院生物技術(shù)/制藥專業(yè)《細(xì)胞工程》的課程建設(shè)上，已經(jīng)合理優(yōu)化課程內(nèi)容，探索了新的教學(xué)模式，提高了學(xué)生創(chuàng)造性思維能力。進(jìn)一步突出了課程的“高新”特色，提高了生物技術(shù)/制藥專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量，《細(xì)胞工程》教學(xué)團(tuán)隊成員教學(xué)效果連續(xù)多年優(yōu)秀，學(xué)生課程成績比去年分別提高17.4%和9.1%，如表1所示。

表1 近兩年來《細(xì)胞工程》成績統(tǒng)計分析

《細(xì)胞工程》理論教學(xué)中，主要以講授法為主，科研故事為引導(dǎo)，引入學(xué)科領(lǐng)域研究新進(jìn)展，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。重點(diǎn)內(nèi)容采用PDL教學(xué)法，輔以智慧樹平臺教學(xué)視頻。理論教學(xué)改革創(chuàng)新主要有以下三點(diǎn)：理論聯(lián)系實(shí)際，融入思政——例如，胚胎工程技術(shù)領(lǐng)域，我國培育成功第一例龍鳳雙胎試管牛，以此為基點(diǎn)，引發(fā)學(xué)生的民族自豪感和愛國情懷；對照比較，深化理解——例如，植物細(xì)胞與動物細(xì)胞的生物學(xué)特性及培養(yǎng)特點(diǎn)的比較，加深學(xué)生對動植物細(xì)胞的知識點(diǎn)的掌握；找準(zhǔn)知識生長點(diǎn)，進(jìn)行知識遷移——注重各課程之間、課程前后章節(jié)之間、章節(jié)前后內(nèi)容之間知識點(diǎn)的聯(lián)系，發(fā)揮舊知識在學(xué)習(xí)新知識中的鋪墊作用。例如，講解第七章胚胎融合技術(shù)時，胚胎融合的本質(zhì)是胚胎細(xì)胞的融合，從而引領(lǐng)學(xué)生回顧第五章細(xì)胞融合技術(shù)的內(nèi)容，進(jìn)而比較胚胎融合技術(shù)與細(xì)胞融合技術(shù)的區(qū)別與聯(lián)系。

《細(xì)胞工程》實(shí)踐教學(xué)改革創(chuàng)新也主要有三點(diǎn)：積極開展第二課堂，學(xué)生在創(chuàng)新實(shí)驗室和細(xì)胞工程研究室進(jìn)行自行綜合性設(shè)計性實(shí)驗，也可以參與教師的科研課題；第二，藥學(xué)院與榮昌生物科技有限公司進(jìn)行校企聯(lián)合，培養(yǎng)生物技術(shù)/生物制藥專業(yè)學(xué)生；第三，《細(xì)胞工程》課程團(tuán)隊成員積極參與指導(dǎo)生物技術(shù)/制藥學(xué)生，參加各類學(xué)生實(shí)驗技能大賽。

六、《細(xì)胞工程》課程的持續(xù)建設(shè)計劃

《細(xì)胞工程》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，在今后五年的課程建設(shè)中，首先，進(jìn)一步提高學(xué)生的主動學(xué)習(xí)和創(chuàng)新實(shí)踐能力；其次，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容靈活采用教學(xué)手段提高教學(xué)效果。將多媒體輔助、PDL教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻等多種方法緊密結(jié)合起來，提高教學(xué)效果。

（一）需要進(jìn)一步解決的問題

《細(xì)胞工程》課程內(nèi)容的優(yōu)化整合中，需要著重綜合性設(shè)計性實(shí)驗課的比例。在過去《細(xì)胞工程》實(shí)驗教學(xué)中，學(xué)生往往只是完成驗證性實(shí)驗的內(nèi)容，例如在動植物細(xì)胞培養(yǎng)基的配制及菌實(shí)驗中，一般是由技術(shù)員提前準(zhǔn)備好相應(yīng)母液，然后學(xué)生再按照配方進(jìn)行培養(yǎng)基的稀釋配制。這種驗證性實(shí)驗，往往使學(xué)生只知道照本宣科，不利于他們實(shí)驗?zāi)芰Φ奶岣撸?1］。應(yīng)該讓學(xué)生全程參與實(shí)驗的全部過程，包括實(shí)驗的設(shè)計、實(shí)驗耗材的準(zhǔn)備等，便于學(xué)生掌握實(shí)驗的基本原理和方法，提高他們的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

（二）改革方向

在《細(xì)胞工程》實(shí)驗教學(xué)中要增加設(shè)計性綜合性實(shí)驗，如腫瘤細(xì)胞的原代培養(yǎng)、繼代培養(yǎng)和抗腫瘤藥物篩選實(shí)驗的結(jié)合，通過設(shè)計性綜合性實(shí)驗不僅培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，而且提高學(xué)生文獻(xiàn)閱讀、路線設(shè)計和數(shù)據(jù)歸納、總結(jié)等動腦能力。

（三）改革措施

首先，在《細(xì)胞工程》課程改革中要積極鼓勵、帶領(lǐng)學(xué)生參與教師課題及科研學(xué)術(shù)活動；其次，在授課過程中主動將細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用成果帶入課堂教學(xué)，例如在講解植物細(xì)胞工程時，帶領(lǐng)學(xué)生參觀老師的試管植物，不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且加深了學(xué)生對試管植物等知識點(diǎn)的掌握；此外，也可以通過小組討論等方式提高學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力。例如，在講病毒疫苗生產(chǎn)時，正值冬季，流感高發(fā)季節(jié)，利用網(wǎng)上新聞視頻中流感疫苗生產(chǎn)過程，從雞胚的選擇，到病毒的接種、收獲到疫情的滅活整個過程都直觀地表現(xiàn)出來，用時僅兩分半時間，這樣不僅將大量的信息和繁雜的操作細(xì)節(jié)簡化，學(xué)生也很容易接受，起到事半功倍的效果。

七、結(jié)束語

通過對《細(xì)胞工程》課程教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容等的改革，基本上解決了現(xiàn)用教材與學(xué)生發(fā)展不適應(yīng)的矛盾。提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力、主動學(xué)習(xí)能力及團(tuán)隊合作能力。隨著生命科學(xué)的發(fā)展，細(xì)胞工程的研究內(nèi)容將更加深入和廣泛。在《細(xì)胞工程》教學(xué)過程中，只有不斷改革教學(xué)方法，才能與時俱進(jìn)，培養(yǎng)出復(fù)合型的生物技術(shù)/制藥專業(yè)人才［12］。