生物技術專業《細胞工程》教學探討

張改娜　侯典云　宋鵬　戴凌峰

摘要：細胞工程是現代生物技術的橋梁和紐帶，是生物技術專業學生必修的專業課，為學生今后從事生物技術相關產業奠定良好的理論和技術基礎。為了激發學生的學習興趣，提高學生主動學習的積極性，我們在細胞工程教學中，重新對課程定位，在教學方法、教學內容和實驗設計等方面進行改革。結果顯示，多媒體和雙主體互動教學、增加細胞工程課程相應技術的最新研究進展，同時對實驗內容和實驗技術進行革新，不僅不會增加學生的負擔，反而促使學生更積極有效地學習，明顯提高了教學效果。

關鍵詞：細胞工程；教學改革；教學方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）02-0146-02

細胞工程作為現代生物技術的橋梁和紐帶，與基因工程、蛋白質工程、代謝工程、生物制藥、組織工程等密切相連，因此細胞工程是生命科學本科教育中生物技術專業的一門重要課程。該課程是實踐性和綜合性很強的學科，是發展最為迅速的學科之一，知識更新周期短，技術創新速度快。在教學過程中既考慮到課程內容的基礎性，又考慮到內容發展的前沿性，即在教學過中注意將最新資料滲透到教學中，幫助學生加深對學科知識的理解，掌握實驗技術的要領，培養學生的創新意識和創新能力。為了適應當今高等教育的發展，培養高素質的專業人才，尤其是近年來由于大學生就業遭遇瓶頸，考研率高，造成了高年級學生心態不齊和浮躁情緒，逃課現象屢禁不止的情況下，在大學高年級學生的專業課教學中進行教學改革，有十分重要的現實意義。我們針對我校細胞工程教學和實踐的實際情況，從教學和實踐的內容、教學手段、教學方法等方面進行改革探討，收到了較好的效果。

一、明確課程定位，堅持“以學生為本”的教育

任課教師必須通過認真學習生物技術專業本科生培養方案和課程大綱、請教老教師教學經驗及調查學生情況，對細胞工程課程進行正確定位，明確該課程在學生的知識體系中起到什么作用，根據生物技術專業培養方案和課程大綱要求，了解該課程要教授學生什么樣的知識，同時在21世紀這個嶄新的時代，我們的學生想學習什么樣的知識。在進行課程改革時，堅持“以學生為本”指導思想，整合優質教學資源，既要從學科發展的角度考慮問題，也要從學生的角度換位思考，從而使教師傳授給學生的知識和學生真正需要的知識有機結合，實現我們所期望的優質教學的目的。

二、運用多種教學方法，提高教學效果

多年的應試教育使大多數學生已經習慣于被動地接受知識，獨立思考及自主學習能力較差，培養其主動學習、創造性思維能力是一個循序漸進的過程，需要較長時間和多學科的共同努力。為培養學生主動學習的習慣，我們首先通過多種手段，將細胞工程涉及的微觀水平上，看不見、摸不著的，尤其是技術操作過程，利用現代化教學手段——多媒體，將技術以圖示、圖像、動畫和視頻等多種形式顯示，使學生直觀、形象地理解教學內容，激發學生的學習興趣。同時采用雙主體互動教學模式，雙主體即教師與學生，他們同處于主體地位。兩個主體間的互動效果，對學生學習的積極性有明顯的影響。如何通過互動提高教學效果？若小班教學，即學生不超過60人，可采用分組選擇課題的方法[1]，即采取自由結合的形式，每組4～6人，可根據細胞工程學教材中所包含的內容進行選題，并對所選題目進行評議，最后確定每組所演講的專題。實行組長負責制，組員介紹、內容安排、講述順序安排及總結性發言均由組長負責。這部分內容由學生主要參與，既能對課程形成有效的互補，同時也能增加學生的學習積極性，讓學生知道如果了解新的研究進展，對其以后的科研道路會有很大的幫助。當然這也要求任課教師要及時、積極地學習和儲備該課程相關的進展知識。但若該專業學生人數大于60人，仍采用該方法，每組人數必然增多，當每組人數大于8人，則必然達影響我們預期的效果。此時采用啟發式或討論式教學，更為有效。啟發式教學要求教師在備課時，準備啟發式問題，若設計的問題能夠一環扣一環，以問題驅動學生的學習需求，激發學生的求知欲望，則達到教學目的；而討論式教學，則要求任課教師針對某一章節的知識點、進展和爭議設計幾個問題，讓學生分組隨堂討論，回答問題，這種隨堂討論及時獲得答案的方法，即使人數較多，學生也會比較積極參與。但這些方法都對我們的任課教師有較高的要求。

三、融合科技發展，更新教學內容

當今世界科學技術突飛猛進，知識信息量迅速增長，科學知識更新淘汰速度加快，這就要求任課老師及時更新自己的知識結構，跳出書本，站在現代科技發展的前沿，掌握生物技術領域科技發展的最新動態，及時地把這些動態的新的研究成果以及有待攻關的重大課題融入教學內容，引導并激發學生探索新知識的興趣，開闊視野，增長知識，幫助學生學會預測和構想未來事物的發展變化，不斷增強學生學習的自覺性和創造性[2-3]。

任課教師在厘順教學體系的基礎上，查閱各類中外文期刊，根據近年來該領域的發展動態，力求把該領域的最新科研成果和亟待解決的關鍵問題融化到教學內容中。譬如講解“干細胞”時，及時把最新成果傳播給學生：2007年，日本籍科學家山中伸彌所在的研究團隊通過對小鼠的實驗，發現誘導人體表皮細胞使之具有胚胎干細胞活動特征的方法。此方法誘導出的干細胞可轉變為心臟和神經細胞，為研究治療多種心血管絕癥提供了巨大助力。這一研究成果在全世界被廣泛應用，因為其免除了使用人體胚胎提取干細胞的倫理道德制約，憑借此研究成果山中伸彌獲得2009年拉斯克基礎醫學獎和2012年諾貝爾醫學和生理學獎。再如講解“克隆技術”時，除了介紹常規的克隆技術新成果，2004年中國首例異體克隆動物“北山羊”在新疆降生；2007年9月14日中國完成世界首例轉基因克隆兔實驗，實驗兔含有外源的綠色熒光蛋白基因之外，我們還可以將2008年英國科學家通過“三親胚胎”技術培育出了新型人類胚胎，進行線粒體疾病治療[4]的知識介紹給學生。教師在獲取這些信息的當時就將其作為相關技術的補充內容向學生傳授，使學生了解該研究的最新動態。我們發現把最新成果融入到教學內容中，是引發學生學習的最好動力。因此，要求教師對講稿進行及時更新，及時查漏補缺，決不用陳舊的、過時的資料，這樣，既對學生負責，同時也提高了自身的水平。

四、進行系列設計實驗，改進實驗方法

細胞工程是一門實踐性非常強的學科，沒有實際的操作，無法使學生對所學的知識有一個深刻的認識，所以細胞工程的實驗環節對學生的學習和知識的構建尤為重要。細胞工程實驗涉及內容及相互獨立又相互關聯，將實驗內容設計得環環相扣，既節省材料，降低實驗費用，又節省學時，為學生提供更多的實驗機會。李艷紅[5]也曾采用系列設計實驗，取得較好的教學效果。我們采用系列設計實驗，即前一個實驗是后一個實驗的基礎，這樣從經典的基礎實驗到難度較大的實驗，一環緊扣一環，將所學的知識連成一個整體。具體到我系，實驗從培養基的配制、愈傷組織的誘導和再生到原生質體的游離和體細胞雜交。其中體細胞雜交即細胞融合，是細胞工程課程中很重要的章節和實驗內容。但該實驗歷時較長，尤其是材料游離，往往需要過夜，而且采用國產酶游離效果差，進口酶又價格昂貴，分離純化的過程，學生也不容易操作。怎樣才能縮短材料的游離時間，降低費用，同時又能達到良好的教學效果呢？通過我們的實驗驗證，采用細胞間隙較大的薄壁組織作為游離原生質體的材料，比如狀態良好的愈傷組織或者某些幼嫩的莖段，甚至是蘆薈也可以，這樣酶液較易進入組織內部，游離的時間就會大幅縮短，因為游離時間短，采用國產酶不會對材料產生較大的傷害，所以可以降低實驗成本。游離純化的操作可將20%左右的蔗糖換成23%pecell溶液，提高純化效果。對于那些限于學校條件無法開展的實驗，則積極想辦法讓學生到校外公司或企業參觀學習，以提高他們的學習興趣。

通過研究與探索細胞工程課程教學體系，我們對該課程進行正確定位，采用靈活多樣的教學方法和現代化教學手段，把最新的科技發展成果融入到教學內容中，提高教學內容先進性和科學性。細胞工程課程教學改革雖取得了一些成績，但還存在不少問題。比如細胞工程教材，就目前而言，絕大多數教材介紹基本常規技術較多，涉及理論和進展較少。技術課程要有相應的理論支撐，細胞工程技術也是這樣。本科教育不應該只是教給學生每種技術的操作規程，而是在學生掌握基礎知識、掌握技術的同時，融入進展并提出問題。如細胞操作之后，存在的各種可能變化、這些變化給我們帶來了哪些思考、哪些問題我們已經知道了答案、哪些問題還存在爭議、還有哪些等待解決？提出了問題才能讓學生對其產生濃厚興趣。所以今后，我們將不斷通過學習掌握新的知識、提高自身的理論認知水平，為學生提供更好的教材，同時每次上課前精心備課，點燃學生對知識追求的火種，并在教學實踐中對課程教學體系不斷改進，進一步提高細胞工程教學質量。

參考文獻：

[1]許君，鄭文明，陳新建，等.在細胞工程學教學中的初探[J].科技教育創新.2008，（6）：237-238.

[2]陳祥，潘志明，耿士忠，等.新時期細胞工程教學改革與實踐[J].現代農業科技，2008，（12）：329-331.

[3]胡尚連，孫短，曹穎.植物細胞工程理論與實踐教學體系探索與實踐[J].中國校外教育，2008，（2）：136-137.

[4]http：//www.bioon.com/biology/genetics/364555.shtml.

[5]李艷紅.細胞生物學和細胞工程實驗教學的幾點體會[J].實驗室研究與探索，2004，23（7）：51-52.