《細胞工程》教學面臨的問題及解決方案嘗試

孫衛紅+孫玲

摘要：針對《細胞工程》課程教學中存在著學員基礎不同、學習興趣不高、課堂單純講解效果差、重點不易突出、實驗難度大等問題。教學中采取啟發式教學、靈活調整課時、提高動手能力及實驗操作效果、開展課堂討論、以科研促教學等方法，提高了教學效果。

關鍵詞：細胞工程；教學問題；解決方案；教學效果

Q813-4

隨著細胞生物學和分子生物學等學科的迅猛發展，產生了一門新的交叉學科——細胞工程，它是一門現代生物科學理論和工程技術相結合的綜合性學科。這門學科按照人們的需要和設計，在細胞和基因水平上干預和改造生物的遺傳性狀，即通過類似于工程學的步驟，在細胞整體水平和細胞器水平上，按照人們的意愿改變細胞內的遺傳物質以獲得新型生物或特種細胞產品的一門綜合性科學技術[1]。

生物技術是21世紀國家經濟發展新的增長點，細胞工程就是現代生物技術的重要組成部分之一[2]，在高等院校生命科學及相關學科的課程設置中占有重要地位。學好這門課程，將為今后從事生物學領域的相關研究及生物技術和工程產業工作奠定良好的理論和技術基礎。但我們在教學實踐中發現，這門課程教學存在著一些專業特有的問題，對此，本文將做著重分析這些特有問題并提出相應的建議及解決方法，以供和大家商榷，提高此類課程的教學效果。

一、《細胞工程》教學面臨的特有問題

1.學生基礎不同，對學科知識理解不同，學習興趣不高

從細胞工程的研究內容和試驗方法可以看出，這一學科涵蓋了基因工程、發酵工程、蛋白質工程等多方面的知識。這對于江蘇省高考模式的學生而言，部分學生具有較好的化學基礎而缺乏生物學知識的應用，部分學生具有較好的生物學基礎而缺乏化學知識的理解，綜合運用就更談不上。因此，在授課過程中，很多概念與公式的講解就不得不回到非常基礎的層面進行回顧或重新闡述，浪費了大量寶貴的課堂時間，且很難達到“深入講解，綜合運用”的教學目的。否則，部分學生由于不能完全聽懂課程直接導致其學習興趣下降，會更加影響教學效果。同時，由于現在的大學教學體制等方面的原因，使得大部分學生對很多課程的學習興趣不高。

2.傳授式教學學習效果差，實用性更差

大學大部分課程還是以課堂單純講解的傳授式教學為主，學生學習興趣不高，學習效果就較差。同時，細胞工程的教材與內容各章節邏輯性不強，理論知識表述較少而應用技術羅列較多，但應用技術的細節介紹卻不夠祥明。這就給本身欠缺某科基礎知識的學生在課堂上理解教材知識、課下學習課本之外內容帶來了較大的難度。比如在單抗的制備工藝教學中，由于應用的各種技術與操作流程原理不同、彼此間聯系不大，但這些操作流程卻基本相似，這就使得學生課堂上聽得明白，過后在操作上卻把幾種技術方法相互混淆，在將來的工藝應用中就會出現技術設計及使用困難的情況。而且，目前細胞工程專業的專門化人才培養要求實用型、專業型、創業型人才[3]，因此改革《細胞工程》課程教學模式勢在必行。

3.實驗成本高，周期長，實驗操作不易成功

這門學科涵蓋了基因工程、發酵工程、蛋白質工程等多個領域，多數實驗內容的特點是由許多相關學科知識融合而成的一個實驗整體，這導致此課程實驗設計中必須通過增加時間和內容才能夠完成相對完整的實驗操作。而學生實驗課的時間每次大約90分鐘，而且不能每天連續進行，所以實驗效果很不理想。比如生物反應器中植物、動物細胞的培養實驗，需要提前幾天準備種子細胞，當細胞接種至生物反應器后生長還需要觀察周期，累計一次實驗大約需要15天左右的連續操作，這對試驗課時有限的學生來說是很難做到。同時，實驗過程中每一步操作都需要保持無菌，實驗過程中細胞一旦污染，整個實驗就難以繼續，因此實驗操作難度較大。而且多數實驗內容單一，多是驗證性實驗，學生只是機械操作，在實驗的過程中缺少創造和探究[3]。

4.學科涵蓋內容多而廣，重點不易突出

細胞工程涵蓋的內容包括應用現代細胞生物學、發育生物學、遺傳學和分子生物學等的理論與方法，而教材由于篇幅所限，只能簡單概括各領域的基礎理論與熱點問題，因此重點不易突出。同時細胞工程重在應用，重點知識還與市場應用、社會需求等因素密切相關，因此研究熱點重點變換非常快，但應用內容的更新在教材中卻得不到及時反映。

二、《細胞工程》教學問題解決方案嘗試

針對上述問題，我們在教學中嘗試了多種方法幫助學生學習、理解、掌握學科重點與難點，注重理論聯系實際，提高學生的試驗操作能力，取得了較好的效果，部分方法簡述如下：

1.根據學生不同的知識基礎，采用針對式與啟發式教學和案例教學法

針對學生基礎知識不同且學習興趣不高的問題，我們在課堂上盡量將專業術語轉化為形象的例子進行講解，將理論知識講解與具體實驗結果相結合，幫助學生學習與理解知識點。同時，將部分實際應用內容提出問題[4]，要求學生課下查找相關背景知識及問題解決方案，提高了學生的自學能力和學習積極性及邏輯推理能力。案例教學法是適合現代學生綜合素質發展的啟發式教學方法[5]。例如，結合鎮江農林科技園的蝴蝶蘭快繁及草莓脫毒苗的組培講授植物組織與器官培養，解釋并讓學生理解掌握細胞分化與形態建成的理論知識等。此時，教師針對案例再啟發學生對感興趣的問題進行分析與討論，促使學生更深刻地理解所學的知識內容。

2.改革課堂講解方法，靈活調整課時組成，增加實用性內容

針對課堂講解效果差、實用性差的問題，我們在理論課的教學上，除了應用內容豐富且信息量大的PPT教學，還利用動畫、試驗操作錄像等聲情并茂的教學方式，將內容龐雜、不便記憶的知識點，更生動形象和系統地給學生展示。同時，我們采取了增加實驗課比例，在實驗課中穿插理論知識內容講解的方法。這樣幫助學生理論與實踐相結合，加深了對教材的理解，提高了學習效果。學習期間組織學生到相關科研院所及企業單位參觀，既提高了學生的學習興趣，還可以使學生了解細胞工程應用領域存在的問題及需要迫切解決的技術需求。使學生對細胞工程的生產實踐應用有親身的體會，在學習中自覺培養自己的探索和創新能力，進一步適應將來創業或生產的需求。

3.課堂拓展知識面，重點內容重點學習，并進行比較式教學

針對細胞工程涵蓋內容廣、重點熱點變換快的特點，我們在課堂上隨時添加學科最新發展動態及其內容，將重點內容進行重點講解學習，簡單內容簡化講解或課后小組之間討論交流自學；在每一次課堂內容結束后，都有一個小結的環節，可以使學生對所學知識有一個梳理和鞏固的過程，有利于前后知識的聯系學習；同時，在課堂上盡量對適合的內容應用比較式教學方法，這樣有利于學生掌握較復雜及易混淆的知識點[6]，例如將植物細胞培養與動物細胞培養知識點進行比較式講解，引導學生進行異同點比較及課后總結，如此更利于學生掌握復雜的重點內容；而且教學中我們將重點熱點內容安排幾次討論課，教師提供幾個選題及部分相關參考文獻，學生分組并選擇確定討論主題，課下查閱相關文獻并完成匯報內容，由主講學生做課堂PPT匯報，組員協作共同回答臺下學生提問，教師最后作總結。通過這幾種方式既掌握了重點知識，提高了學生獨立學習和自主思考的能力，還拓展了學生的知識面。

4.提高動手能力，把握好關鍵試驗步驟操作

由于細胞工程與遺傳學、分子生物學、微生物學、基因工程等課程內容相互滲透，相互聯系，因此要注意在實驗內容的設計上首先必須避免一些不必要的重復。針對細胞工程實驗時間長、難度大的特點，我們對實驗內容和時間進行了調整。首先，部分實驗內容安排試驗操作錄像和示教，完整介紹原理、方法、實驗結果圖片等，盡快讓學員形成清晰完整的思路，重點放在正確使用部分儀器設備和試驗操作方法上；其次，大量的準備工作由老師和碩士生監督學生完成，減少試驗失敗幾率，使學生都能夠看到試驗結果，且在關鍵步驟上確保每個學生認真動手操作完成。最后，對實驗結果進行分析討論，并引申出與之相關的理論知識和研究發展動態，使學員在動手操作與分析解決問題的過程中掌握相關的知識及操作方法。

5.以科研促教學

《細胞工程》課程學習具有系統性、先進性和實用性的特點，現代的本科生教育又重視學生的創新和創業能力的培養，學生的學習效果關系到學生未來的就業和發展，因此專業教學應緊跟學科發展前沿及社會需求，及時將學院教師的科研成果引入到教學中，使科研與教學相輔相成，互相促進，即以科研促教學。我們利用學校的學業導師制度，一名教師帶幾名學生，通過針對性的科研實驗培訓將各個分散的實驗整合為一個有機的實驗體系，培養相關學生的綜合能力，在教學中，我們盡量將本系學業導師的科研實驗培訓聯系到《細胞工程》課程的試驗學習中。同時，在課程教學中穿插學院教師學術講座及研究生的研究進程匯報，將科研上一些成熟的實驗方法引入到教學體系，促進本科生實驗教學的質量。通過這種學習方法，促使本科生主動了解基本的原理和方法，認真對待實驗中的每一個細節，自覺養成科學嚴謹的工作作風，可以最大限度地節約和利用實驗室的資源。這種方式學習過程中教師和學生之間容易形成互動，就實驗過程中遇到的具體問題進行探討，可以收到較好的教學效果。

三、結語

通過以上幾點教學手段的嘗試，充分利用了學校的資源，調動了學生學習的主動性和積極性，提高了學生自學能力、解決實際問題的能力，拓展了知識面。同時，還必須注重提高教師自身素質，不斷進行知識結構更新，不斷總結經驗，進一步提高細胞工程的教學效果。

參考文獻：

[1]李志勇.細胞工程（第二版）[M].北京：科學出版社，2010，6

[2]龔曉峰. 21 世紀誰與爭鋒？— 信息技術和生物技術比較[J]. 中國創業投資與高科技， 2004，11：27-29

[3]周杰， 王海英. 《細胞工程》實驗教學改革的建議與構想[J]. 實驗科學與技術， 2012， 10（2）： 131-134