生物工程專業《細胞工程》課程建設與改革探索

余響華 戴永強

（湖南科技學院 生命科學與化學工程系，湖南永州 425100）

生物工程專業《細胞工程》課程建設與改革探索

余響華 戴永強

（湖南科技學院 生命科學與化學工程系，湖南永州 425100）

對細胞工程專業課程的現狀進行了分析, 并針對該課程特點，從教材、課程內容、教學手段及教學方法等四方面探索細胞工程的課程建設和改革思路。

細胞工程；生物工程；課程建設；課程改革

21 世紀是生命科學的世紀。細胞工程是現代生物技術中應用極其廣泛的一門生物技術,其在農業、工業、醫藥衛生、食品、環境保護、海洋和能源等領域得到廣泛應用。在此形勢下，一些傳統的教學理念、教學方法和教學手段已經不能滿足培養技術應用型生物工程專業人才的需要，不利于培養學生的技術應用能力、解決工程實際問題的能力和獲取知識的能力，也不利于學生創造力的培養[1]。如何培養應用型本科專業人才, 重視學生在教學活動中的主體地位，強調師生互動，充分調動學生的積極性、主動性和創造性,是擺在每位高校任課教師面前的一項艱巨的任務。為實現這一目標, 各高校專任教師作出了不懈的努力,也取得了一定的成果, 為了提高生物工程專業課程的課堂教學效果, 培養學生的獲取知識、綜合運用知識的能力, 對《細胞工程》課程進行了課程建設與改革的探索。

1 細胞工程課程現狀分析

細胞工程是生物工程六大組成技術之一，該課程是指應用細胞生物學和分子生物學的方法,通過類似與工程學的步驟,在細胞整體水平或細胞器水平上,按照人們的意愿來改變細胞內的遺傳物質以獲得新型生物或物種細胞產品的一門綜合性科學技術[2]。細胞融合技術是細胞工程的核心，它與基因重組技術代表著現代生物技術的前沿和發展。

本課程是生物技術專業的專業必修課程，通過本課程的教學使學生系統掌握本門學科形成與發展，理論與原理，技術與方法等基礎知識，結合科研實際以及最新研究動態，使學生對本課程有一個全面的了解；以適應后基因組時代在教學、科研和生產開發各方面對當代生命科學人才知識結構的需求。

細胞工程課程基本要求：1).使學生了解與細胞工程相關的重要理論、背景知識和細胞工程學的基礎知識；2).使學生理解細胞工程的各種技術的基本原理、技術路線和方法；3).使學生了解重要技術的應用途徑和范圍，存在的問題及缺點；4).使學生了解各種技術的最新進展和發展前景；5).使學生在掌握基本知識的前提下，能針對具體課題對重要技術的技術路線進行初步設計，為從事生物學領域的相關研究及與細胞工程有關的生物技術產業奠定良好的理論和技術基礎。

《細胞工程》課程有3大特點：1).課程所涉及的專業課程較多，除需具備普通生物學、細胞生物學、微生物學等課程基礎外，還需要有一定的抗體工程、基因工程、酶工程以及部分生物工程設備方面的知識，因此，課堂上涉及的內容較多；2).行業技術更新速度快，造成教材部分內容相對滯后；3).課程的內容很多部分是很具體的操作技術和要點，需要有較強的實驗經驗。

前兩個特點, 造成了計劃學時少和教學信息量多的矛盾, 且要講授的內容很難用一本教材來涵蓋, 在教學過程中要不斷收集新信息。第3個特點反映出要讓學生更好地理解和接受專業知識, 不能只靠單一的課堂講授, 必須讓學生自己體會到操作技術的重要性。由于在此之前已開設相關實驗內容，學生有一定的實驗經驗，但體會并不深。在總學分有限、相近實驗項目開設受限的情況下，學生很難對一些技術處理的原理、過程、操作等方面的知識有足夠的重視, 而這些又是《細胞工程》作為一門專業課要掌握的主要內容，課堂教學效果自然不會理想。

因此, 要想在有限的課堂教學學時內提高專業課課堂教學效果, 必須對現有的教學手段和教學方法進行改進, 摸索出一種新的專業課課堂教學模式, 以解決計劃學時少與教學信息量多、現用教科書陳舊與科技發展迅猛之間的矛盾,加深學生對專業知識的認識和理解, 提高學生獨立分析問題和解決問題的能力, 適應新世紀對生物工程專業復合型人才的需求[3]。

2 細胞工程課程的建設與改革

2.1 教材的建設與改革

結合生物工程專業重技術,重工藝,重應用的特點,我們選用李志勇主編的《細胞工程》作為本門課程的主要教學參考書,該教材的最大特點就是非常突出在細胞水平上對細胞實施定向改造技術的整體性,同時保證各種工藝及技術的一般性,并不過分強調新技術的特殊性,有利于學生的學習和理解。由于課程涉及的專業課程較多,而有些知識學生在此之前或掌握不深,或尚未接觸,如抗體工程等,這就需要在教學過程適當增加相關方面的知識; 另外,由于細胞工程類科技成果更新速度快,導致一些工藝,設備相對滯后,已不能適應當前發展要求.這就要求教師還得查閱大量資料,搜集新技術以及時補充一些最新研究及發展動態,作為本教材的補充。

2.2 課程內容的改革

細胞工程在課程內容上的要點可以歸納為:細胞培養是基礎,細胞融合是核心.在這里,細胞培養又分為植物細胞培養和動物細胞培養,從技術的實現過程上看,這2者有較大的相似性和可類比性,可以先重點講解植物細胞培養技術,然后用類比的方法學習動物細胞培養章節首先介紹細胞工程基礎,有利于培養學生的獨立學習能力；同時還有組織培養,從培養的對象上看,可以認為組織培養是細胞培養的粗放形式.在介紹到動物細胞培養時,一類特殊細胞—干細胞也是我們的重點,由于它具有分化潛力和無限增殖能力,可與各類細胞任意組合,創造新物種,目前已成為世界頂級生物學家爭相研究的重點,它是現代生物醫藥行業用于治療人類重大疾病一個突破口.而細胞融合技術則是細胞工程的核心, 也是本門課程的重點和難點, 細胞融合技術應用最成熟,研究范圍最廣,發展潛力最大的就是單克隆抗體(McAB)的生產,可根據McAB的生產過程來介紹細胞融合技術的應用。

2.3 教學手段的改革

針對本課程的特殊性,我們在教學的每一章節都制作了幻燈片。主要包括各種培養對象微觀圖、培養技術路線圖,篩選與鑒定原理圖,以及部分設備的原理圖.同時還制作了一部分模型,如 celligen籠式細胞反應器模型,機械攪拌式生物反應器模型等,運用這些教學輔助設備在課堂上直接作現場講解,給學生以直觀的視覺沖擊,增強了學生的感性認識,便于學生理解。同時也提高了學生的學習積極性,課堂教與學的質量都有了很大的提高.

2.4 教學方法的改革

2.4.1 采用教師講課、學生自學與課堂討論三者相結合的方式

本課程在部分章節如在第二章的“細胞工程基礎”時，由于所涉及內容多數為已學過的知識，教學內容相對簡單易懂，主要采用學生自學的方式。而在介紹動物細胞培養環節時，則采用教師講解開頭；中間課堂提問，學生可自由討論，使學生通過快速自學和類比植物細胞培養技術的方式掌握動物細胞培養技術方面的知識；教學最后教師總結要點，再介紹一些新的生物反應器和新的培養工藝。實踐證明, 學生對這種教學方法持肯定態度。

2.4.2 采用“雙主體互動”[4]教學方式

在第六章“胚胎工程”授課中, 主要介紹了幾種胚胎工程技術及其應用, 其中關于胚胎融合技術、卵核移植技術、體外受精技術等內容采用了以學生為授課主體，讓學生查閱資料并上臺講解的雙主體互動教學方式。教師推薦一部分參考書、參考資料和網址, 讓學生利用圖書館和網上資源去查閱相關內容, 然后總結成講稿上臺講解, 最后采用學生與老師組成評委給學生打分的方式, 評出表現最優秀的同學。

學生對這一方面的內容很感興趣，因為這是當前生物技術的前沿，對此種教學方法也很配合, 熱情較高, 普遍反映查閱資料能力得到提高, 增強了學習主動性, 鍛煉了表達能力, 也為以后的畢業環節做了準備。

2.4.3 適度總結

本課程從教學內容上看主要有三大塊：植物細胞培養技術、動物細胞培養技術、細胞融合技術與單克隆抗體。在每一知識塊結束后，都有一個歸納總結的環節，使學生對所學知識有一個消化和梳理的過程，即有利于學生對已學知識的鞏固和加深，又有利于后續知識的學習。同時還相應地布置少量的課后習題,學生通過做習題可以加深對基本理論知識的理解, 對技術路線和方法也有了更為深刻的理解。教師通過批改作業, 對學生掌握知識的情況有了直觀了解, 針對作業中普遍存在的問題, 再利用習題課進行講解, 進一步加深印象。

3 結 語

通過對《細胞工程》課程教學手段和教學方法等的改革,摸索出一種新的專業課教學模式, 基本上解決了現用教材與生物工程行業發展不相適應的矛盾,擴大了課堂信息量。同時也培養了學生的技術應用能力、解決工程實際問題的能力和獲取知識的能力，以及學生的創造力。隨著科學技術的不斷進步和人類對生物認識的不斷深入,細胞工程研究的內容將更加廣泛和系統, 其研究方法也將更加成熟和完善[5]。在專業課課堂教學過程中, 只有不斷地探索和改進教學手段和教學方法, 才能與當代飛速發展的科技相適應, 才能使培養出的生物工程專業畢業生具有更加深厚和廣泛的專業知識, 更能適應新世紀對復合型人才的需求。

[1]李常健,黃光文.新建本科院校生物工程專業應用型人才培養模式研究[J].湖南科技學院學報，2007,28(12):31～33.

[2]李志勇.細胞工程[M].北京:科學出版社,2003.

[3]馬歌麗,彭新榜,高建奇，等.生物工程設備課程教學模式的改革[J].微生物學通報，2005,32(5):160～164.

[4]許君,鄭文明,陳建新,等.雙主體互動模式在細胞工程學教學中的初探[J].中國科技信息，2008,(6):237～238.

[5]王偉霞,李福厚.生物技術專業《細胞工程》課程建設與改革[J].科技創新導報，2008,(9):245.

(責任編校：何俊華)

G420

A

1673-2219（2010）12-0065-02

2010－10－26

湖南科技學院教學改革立項項目，項目編號為XKYJ200742。

余響華（1976－），男，湖北武漢人，講師，碩士，研究方向為微生物育種及代謝調控。