細(xì)胞工程,亦被稱為細(xì)胞技術(shù),以生物細(xì)胞或組織為研究核心,遵循人類意愿和工程學(xué)原理,對生物性狀進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控,進(jìn)而產(chǎn)出具備特定功能的生物產(chǎn)品,服務(wù)于人類社會(huì)的生產(chǎn)與生活。作為現(xiàn)代生物技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵支柱,細(xì)胞工程在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用已取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。為了更好地適應(yīng)課程特點(diǎn)和學(xué)生發(fā)展需求,細(xì)胞工程課程旨在更好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素質(zhì),這也對課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)提出了更高的要求。
一、“細(xì)胞工程”課程的特點(diǎn)
本課程的設(shè)計(jì)極具挑戰(zhàn)性,其涵蓋的知識面極為廣泛,涵蓋從基礎(chǔ)生物學(xué)原理到前沿生物技術(shù)的多個(gè)領(lǐng)域。隨著國內(nèi)外在生物科技領(lǐng)域的持續(xù)創(chuàng)新和突破,課程內(nèi)容的更新速度也日益加快,這就要求學(xué)生必須保持高度的學(xué)習(xí)熱情和求知欲。在課程內(nèi)容上,除了普通生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)等核心知識的深度挖掘,還擴(kuò)展到了基因工程、酶工程等先進(jìn)生物技術(shù)領(lǐng)域。這些知識的融合與運(yùn)用,對培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新精神至關(guān)重要。
值得一提的是,細(xì)胞工程作為本課程的重點(diǎn)章節(jié),具有極高的技術(shù)門檻和獨(dú)立性。各章節(jié)之間聯(lián)系緊密但相對獨(dú)立,理論表述較為抽象,操作步驟復(fù)雜多變,要求學(xué)生不僅要具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ),還要有良好的實(shí)踐操作能力。同時(shí),細(xì)胞工程涉及的微觀世界既神秘又復(fù)雜,需要學(xué)生具備豐富的想象力和抽象思維能力。
面對如此嚴(yán)峻的學(xué)習(xí)挑戰(zhàn),若沿用傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)方法,不僅難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,還可能導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒,從而影響教學(xué)效果。因此,教師在授課過程中應(yīng)充分考慮學(xué)生的實(shí)際情況和需求,靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法和手段,轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式,以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。
二、“細(xì)胞工程”課程的教學(xué)現(xiàn)狀
細(xì)胞工程領(lǐng)域的技術(shù)革新日新月異,創(chuàng)新成果層出不窮,對教育教學(xué)提出了更高要求。教材作為傳授知識的重要載體,其更新速度卻未跟上技術(shù)發(fā)展的步伐。因此,廣大教師需在教學(xué)體系的基礎(chǔ)上,深入理解和掌握教材內(nèi)容,同時(shí)積極引入前沿研究成果,及時(shí)將最新的科技進(jìn)展融入教學(xué)中。例如,教師向?qū)W生介紹動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物領(lǐng)域的最新突破,可以使學(xué)生深刻認(rèn)識到細(xì)胞工程在推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展中的重要作用,激發(fā)其對學(xué)科的興趣和熱情。
教材作為學(xué)生學(xué)習(xí)的重要工具,其質(zhì)量直接關(guān)系到教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。當(dāng)前市場上關(guān)于細(xì)胞工程領(lǐng)域的教材種類繁多,其中《生物學(xué)選擇性必修3》作為普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材,具有權(quán)威性和指導(dǎo)意義。該書對細(xì)胞工程學(xué)的核心知識體系進(jìn)行了深入且全面的梳理,涵蓋植物細(xì)胞工程、動(dòng)物細(xì)胞工程和胚胎工程等多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域。其內(nèi)容組織條理清晰,邏輯嚴(yán)密,旨在為讀者提供一套系統(tǒng)而完整的細(xì)胞工程學(xué)學(xué)習(xí)參考。無論是教學(xué)還是研究,該書都能為相關(guān)團(tuán)隊(duì)提供有力的知識支持和理論指導(dǎo)。鑒于本團(tuán)隊(duì)教師對植物細(xì)胞工程領(lǐng)域有著深入的研究和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),在授課過程中,將以植物細(xì)胞工程為重點(diǎn),同時(shí)輔以動(dòng)物細(xì)胞工程的相關(guān)內(nèi)容,以期達(dá)到全面、深入的教學(xué)效果。
此外,需要強(qiáng)調(diào)的是,細(xì)胞工程課程具有極強(qiáng)的實(shí)踐性。教師在授課過程中不僅要注重理論知識的傳授,還要注重實(shí)踐技能的培養(yǎng)。教師設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),讓學(xué)生在實(shí)踐中深入理解和掌握課程要點(diǎn)和難點(diǎn)。同時(shí),這也要求教師必須具備扎實(shí)的理論知識和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),才能確保教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。
三、轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式,力促主動(dòng)發(fā)展教學(xué)效果的嘗試
細(xì)胞工程學(xué)作為一門實(shí)踐與應(yīng)用性極強(qiáng)的學(xué)科,其理論知識體系深邃且豐富,對于廣大學(xué)生而言,理解難度較大。因此,細(xì)胞工程的教學(xué)方法與手段顯得尤為重要,必須引起廣大教育工作者的高度重視。
(一)重點(diǎn)案例教學(xué)
植物組織培養(yǎng)技術(shù)是一種革命性的生物技術(shù),它允許在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中,從植物的微小組織或細(xì)胞中孕育出完整的植株。這項(xiàng)技術(shù)不僅拓寬了對植物生長與發(fā)育的理解,還為農(nóng)業(yè)、園藝乃至生態(tài)保護(hù)提供了無限的可能性。本案例聚焦于草莓的組織培養(yǎng),深度剖析其背后的科學(xué)原理與實(shí)踐操作,探索這一神奇的科技之旅。
首先,了解草莓組織培養(yǎng)的基本步驟。這個(gè)過程通常包括外植體的選擇、消毒處理、初始培養(yǎng)、繼代培養(yǎng)和生根培養(yǎng)等幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。以草莓為例,可以從其健康、生長旺盛的植株上選取適合培養(yǎng)的組織,如嫩葉、嫩芽或根尖等。在嚴(yán)格的無菌條件下,對這些組織進(jìn)行表面消毒和內(nèi)部清洗,以消除潛在的微生物污染。
接下來,將處理過的組織置于含有適宜營養(yǎng)成分的培養(yǎng)基中,模擬自然環(huán)境下的生長條件,促使組織細(xì)胞開始分裂和增殖。這個(gè)過程需要耐心和細(xì)致的觀察,因?yàn)椴煌贩N、不同生長階段的草莓可能對營養(yǎng)成分、光照、溫度等條件有不同的需求。
隨著細(xì)胞數(shù)量的增加,需要進(jìn)行繼代培養(yǎng),即將生長良好的組織轉(zhuǎn)移到新的培養(yǎng)基中,繼續(xù)培養(yǎng)并擴(kuò)大繁殖規(guī)模。這個(gè)過程中可以探究不同培養(yǎng)條件對草莓生長和發(fā)育的影響。例如,改變培養(yǎng)基中的激素比例、調(diào)整光照強(qiáng)度和時(shí)長、控制培養(yǎng)室的溫度等,都可以影響草莓的生長速度和品質(zhì)。
最后,當(dāng)草莓組織生長到一定程度時(shí),需要進(jìn)行生根培養(yǎng)。這個(gè)過程通常涉及調(diào)整培養(yǎng)基的配方,以促進(jìn)根系的發(fā)育。當(dāng)根系生長健壯、數(shù)量適中時(shí),就可以將草莓幼苗移植到土壤中,進(jìn)行常規(guī)的栽培管理。
在實(shí)踐操作中,學(xué)生不僅可以深入了解草莓的組織培養(yǎng)過程,掌握組織培養(yǎng)的基本技術(shù),還可以探究不同培養(yǎng)條件對草莓生長和發(fā)育的影響。這種實(shí)踐性的學(xué)習(xí)方式,不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和科研熱情,還能培養(yǎng)他們的動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維。
(二)持續(xù)優(yōu)化教學(xué)方法,創(chuàng)新教學(xué)手段
教師在教學(xué)“植物細(xì)胞工程”的過程中,若缺乏直觀的教學(xué)材料,將難以確保課堂內(nèi)容的充實(shí)與生動(dòng)。因此,借助多媒體技術(shù)輔助教學(xué),已成為教學(xué)改革發(fā)展的重要方向。
教師充分利用網(wǎng)絡(luò)資源,精心選取與課程內(nèi)容緊密相連的教學(xué)短片,如無菌操作技術(shù)演示等,供學(xué)生在預(yù)習(xí)階段自行觀看和學(xué)習(xí)。通過這種方式,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前就能對操作步驟有基本的了解,從而在實(shí)驗(yàn)過程中更加得心應(yīng)手。教師在授課時(shí),則可以更加聚焦于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的核心理念與問題分析的方法。
在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),運(yùn)用數(shù)碼相機(jī)及時(shí)捕捉實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并通過多媒體設(shè)備展示給學(xué)生。這樣的教學(xué)方式,不僅使學(xué)生能夠直觀地看到實(shí)驗(yàn)結(jié)果,還能幫助他們深入理解實(shí)驗(yàn)過程中的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)和預(yù)防措施。此外,展示學(xué)生親手操作的實(shí)驗(yàn)成果,無論成功與否,都能有效吸引他們的注意力,進(jìn)一步激發(fā)他們的科研熱情。
在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的記錄與展示過程中,教師要注重引入最新的科研動(dòng)態(tài)和研究成果。例如,教師在教授“植物莖尖快速繁殖”實(shí)驗(yàn)時(shí),展示了觀賞鳳梨快速繁殖的全過程圖片,包括莖段培養(yǎng)、芽的誘導(dǎo)與增殖、生根培養(yǎng)、移栽及開花等關(guān)鍵步驟。這不僅幫助學(xué)生更好地理解了快速繁殖技術(shù)的操作流程,還為他們提供了珍貴的科研素材。
教師綜合運(yùn)用多元化的教學(xué)方法和手段,顯著提升了“植物細(xì)胞工程”課程的教學(xué)質(zhì)量和效率。在課程實(shí)施過程中,我單位團(tuán)隊(duì)深入貫徹現(xiàn)代教育理念,積極采用現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)手段將原本抽象復(fù)雜、難以理解的課程內(nèi)容轉(zhuǎn)化為形象生動(dòng)、直觀可視的教學(xué)素材。在涉及植物原生質(zhì)體分離等專業(yè)知識點(diǎn)的講解過程中,團(tuán)隊(duì)播放實(shí)驗(yàn)視頻、展示圖表等,使學(xué)生能夠觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和關(guān)鍵步驟,從而加深對相關(guān)概念的理解。這樣的教學(xué)方式不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性,還為他們未來的科研工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這種方式不僅簡化了復(fù)雜的信息和煩瑣的操作步驟,還大大提高了教學(xué)效果,達(dá)到了事半功倍的效果。
此外,我校還引進(jìn)了EOL網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺,為教學(xué)提供了豐富的資源。教師可以上傳與課程緊密相關(guān)的視頻資料、最新的研究成果等,便于學(xué)生在課后進(jìn)行復(fù)習(xí)和鞏固。同時(shí),教師可以提前發(fā)布下次課程的預(yù)習(xí)資料和思考題,引導(dǎo)學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí),增強(qiáng)學(xué)習(xí)的針對性和實(shí)效性。在實(shí)驗(yàn)課程前,教師還可以預(yù)先發(fā)布實(shí)驗(yàn)的操作指南、安全須知以及可能遇到的難題和應(yīng)對策略,以便學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前能夠?qū)?shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)和操作步驟有基本的認(rèn)識,從而有效降低操作失誤的概率。
課后,教師須精心策劃作業(yè),并通過網(wǎng)絡(luò)平臺全面批改與分析,以便實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度,對存在的學(xué)習(xí)難點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)輔導(dǎo)。互聯(lián)網(wǎng)提供了豐富的網(wǎng)絡(luò)工具和平臺資源,為細(xì)胞工程的教學(xué)工作注入了強(qiáng)大的動(dòng)力。網(wǎng)絡(luò)化的學(xué)習(xí)模式,不僅解決了學(xué)時(shí)短缺、教材內(nèi)容更新緩慢的問題,還極大地促進(jìn)了師生間的交流互動(dòng),有效解決了學(xué)生自學(xué)過程中的困難。
(三)加強(qiáng)討論環(huán)節(jié),積極引導(dǎo)學(xué)生參與互動(dòng)
在教育教學(xué)環(huán)節(jié),教師精心策劃和組織課堂討論,對激發(fā)學(xué)習(xí)熱情、提升學(xué)習(xí)效果具有顯著作用。以體細(xì)胞雜交技術(shù)為例,雖然在自然條件下,番茄和土豆無法進(jìn)行有性雜交,但借助先進(jìn)的原生質(zhì)體融合技術(shù),卻有可能創(chuàng)造出全新的體細(xì)胞雜種。那么,這種雜種植物具有哪些特征?是擁有番茄皮的土豆,還是土豆皮的番茄,或者是同一植株上同時(shí)結(jié)出番茄和土豆?教師可以引導(dǎo)學(xué)生圍繞這些問題展開深入探討,深入闡釋體細(xì)胞雜交技術(shù)的劃時(shí)代價(jià)值,它不僅顛覆了傳統(tǒng)的遠(yuǎn)緣雜交界限,為遺傳物質(zhì)的廣泛重組提供了新的可能,還在農(nóng)業(yè)育種實(shí)踐中展示了其巨大的應(yīng)用潛力。通過這樣的課堂討論,不僅加深了學(xué)生對知識點(diǎn)的理解,還培養(yǎng)了他們的批判性思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
案例教學(xué)不僅增強(qiáng)了師生之間的情感交流,還顯著提升了課堂的互動(dòng)性。更重要的是,它巧妙地將思想教育融入知識傳授中,使學(xué)生在掌握專業(yè)知識的同時(shí),受到深刻的思想啟迪。
(四)優(yōu)化課程考核體系
隨著我國細(xì)胞工程領(lǐng)域研究的持續(xù)深化,傳統(tǒng)的考核模式已難以適應(yīng)當(dāng)前的教學(xué)需求,亟須進(jìn)行改革與創(chuàng)新。本教學(xué)團(tuán)隊(duì)在評估學(xué)生知識掌握情況時(shí),在維持填空題、簡答題等傳統(tǒng)題型的基礎(chǔ)上,特別加重了實(shí)踐導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)分析題比重,其權(quán)重不低于總分的40%。這些實(shí)驗(yàn)分析題的設(shè)計(jì)旨在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力和問題分析能力。
例如,通過分析“某學(xué)生使用五年陳舊的解壁酶進(jìn)行原生質(zhì)體提取時(shí),僅獲得少量細(xì)胞;而使用新配制的酶液時(shí),則分離出大量死細(xì)胞”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,要求學(xué)生深入分析兩次實(shí)驗(yàn)失敗的原因,并從中吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。同時(shí),題目要求學(xué)生積極探索設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,以篩選出耐高溫的壇紫菜新品系,為紫菜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐。此外,題目還要求學(xué)生思考如何運(yùn)用細(xì)胞工程技術(shù)解決生產(chǎn)實(shí)際問題,提高紫菜生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。這些題目旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力,鼓勵(lì)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識,發(fā)揮創(chuàng)造性思維,為解決實(shí)際問題提供有益的思路和方案。
在細(xì)胞工程的教學(xué)過程中,堅(jiān)持因材施教、因需施教的原則,采用網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)、互動(dòng)式學(xué)習(xí)以及課堂與網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的混合式教學(xué)方式,旨在提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力,幫助他們深入理解細(xì)胞工程的理論知識,并培養(yǎng)他們的實(shí)踐操作能力。我們要不斷創(chuàng)新教學(xué)方法和手段,期望能夠?yàn)槲覈?xì)胞工程領(lǐng)域培養(yǎng)出更多高素質(zhì)、高水平的專業(yè)人才。
(作者單位:蘇州市相城區(qū)望亭中學(xué))
編輯:曾彥慧
作者簡介:李雯琴(1985—),女,漢族,江蘇蘇州人,本科,中小學(xué)一級,研究方向:高中生物學(xué)。