《細(xì)胞工程》理論與實(shí)踐教學(xué)的探索與研究

邵景俠+張小紅+徐虹+馬瑞麗+楊淑慎

摘要：細(xì)胞工程是現(xiàn)代生物技術(shù)的重要組成部分，也是生物技術(shù)、生物工程和生物科學(xué)專業(yè)的骨干課程。本文從西北農(nóng)林科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院細(xì)胞工程課程理論與實(shí)踐教學(xué)體系的改革入手，總結(jié)了該門課程在理論與實(shí)踐教學(xué)上進(jìn)行的改革嘗試及經(jīng)驗(yàn)體會，旨在探討利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)本科生創(chuàng)新能力的方法。

關(guān)鍵詞：細(xì)胞工程;教學(xué)改革;創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）42-0117-02

一、細(xì)胞工程的重要性

細(xì)胞工程是一門現(xiàn)代生物科學(xué)理論與工程技術(shù)相結(jié)合的綜合性學(xué)科，是現(xiàn)代生物技術(shù)的重要組成部分。它是應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)的方法和工程學(xué)的原理，按照人們的預(yù)定目標(biāo)，在細(xì)胞水平上對生物體進(jìn)行創(chuàng)造設(shè)計(jì)，有計(jì)劃地保存、改變和創(chuàng)造遺傳物質(zhì)，改變生物性狀，以生產(chǎn)有用物質(zhì)或創(chuàng)造新物種的技術(shù)。細(xì)胞工程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，涉及到的細(xì)胞工程技術(shù)是生命科學(xué)領(lǐng)域的重要技術(shù)和手段，因此是生物技術(shù)、生物工程、生物科學(xué)專業(yè)的骨干課程。通過該課程的學(xué)習(xí)可為從事生物學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)研究以及相關(guān)的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)奠定良好的基礎(chǔ)。

為了適應(yīng)社會的發(fā)展，拓寬學(xué)生的知識面，培養(yǎng)全面的人才，我校生命科學(xué)學(xué)院生物工程教研室為本院生物工程、生物技術(shù)以及生物科學(xué)專業(yè)開設(shè)了細(xì)胞工程課程。我校生物工程教研室自1999年成立以來，在教學(xué)中不斷完善教學(xué)內(nèi)容和課程體系，結(jié)合課程特點(diǎn)和日常教學(xué)實(shí)際情況，就如何提高細(xì)胞工程課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)創(chuàng)新型專業(yè)人才，進(jìn)行了一系列教學(xué)改革，探索出適合該校實(shí)際情況的新方法，努力爭取提高學(xué)生的創(chuàng)新與實(shí)踐能力，并取得了良好的效果。本文將對該課程教學(xué)和實(shí)踐改革的內(nèi)容和經(jīng)驗(yàn)做一總結(jié)。

1.完善教學(xué)體系。

2.完善理論內(nèi)容。我校生物工程教研室自1999年成立，當(dāng)時(shí)由于師資和各種硬件條件的限制，所開設(shè)的《細(xì)胞工程》內(nèi)容只涉及到植物部分，課程名稱為《植物細(xì)胞工程》。因此，在后來的教學(xué)中，我們首先補(bǔ)充師資力量，并且從教學(xué)內(nèi)容上做了調(diào)整，補(bǔ)充了動物細(xì)胞工程方面的內(nèi)容。細(xì)胞工程包含的內(nèi)容很多，有基本原理、組織器官培養(yǎng)、快繁技術(shù)、脫毒技術(shù)、胚胎培養(yǎng)、細(xì)胞培養(yǎng)、原生質(zhì)體培養(yǎng)、種質(zhì)資源保存等。各種技術(shù)的基本原理相同，但眾多技術(shù)關(guān)聯(lián)度差，知識體系框架不明晰，為了優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容準(zhǔn)確把握內(nèi)容框架。在教學(xué)中，我們采用結(jié)合實(shí)踐歸類法進(jìn)行教學(xué)，把所有內(nèi)容分為基本原理、基本技術(shù)和實(shí)踐應(yīng)用三部分?；驹砑醇?xì)胞的全能性是細(xì)胞工程學(xué)科的理論基礎(chǔ)，因此我們以此為重點(diǎn)。基本技術(shù)分為取材、消毒、預(yù)處理、接種、培養(yǎng)等，分析掌握各種培養(yǎng)技術(shù)如外植體的選擇、培養(yǎng)基的選擇、培養(yǎng)條件的要求等具體差別。同時(shí)從實(shí)踐應(yīng)用上分為育種、種質(zhì)保存和產(chǎn)物生產(chǎn)三個(gè)方面，并且圍繞以上三個(gè)方面進(jìn)行歸類，即把快繁技術(shù)、脫毒技術(shù)、原生質(zhì)體雜交都屬于育種體系;胚挽救技術(shù)作為種質(zhì)保存方法;胚胎培養(yǎng)、細(xì)胞培養(yǎng)是次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)。

3.完善實(shí)踐教學(xué)。（1）實(shí)驗(yàn)課教學(xué)內(nèi)容整合和優(yōu)化研究。對原有短時(shí)間的、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、需時(shí)間周期較長的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行整合和優(yōu)化，合理規(guī)劃實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和環(huán)節(jié)，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、節(jié)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間，使實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)緊湊、銜接緊密;除基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)外，結(jié)合不同專業(yè)的學(xué)科方向，選擇性地開設(shè)一些內(nèi)容新穎、技術(shù)先進(jìn)并與生產(chǎn)和科研關(guān)系較為密切的實(shí)驗(yàn)。（2）全程性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ窖芯?。探索將現(xiàn)有的零碎部分性實(shí)驗(yàn)變?yōu)槿绦詫?shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自己動手完成實(shí)驗(yàn)的全部過程，以利于他們掌握實(shí)驗(yàn)的基本方法，提高學(xué)生動手能力。（3）綜合性和研究性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的探索。為培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和探究精神，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，研究確立綜合性和研究性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，進(jìn)行盡可能讓學(xué)生自選性選擇一些實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和愛好，自選一些實(shí)驗(yàn)材料，獨(dú)立完成，也可以結(jié)合教師科研和大學(xué)生科創(chuàng)項(xiàng)目進(jìn)行，提高學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。?）優(yōu)化課程實(shí)習(xí)內(nèi)容與方法。如增補(bǔ)了觀賞植物實(shí)習(xí)內(nèi)容，有效地利用了課題組科研相關(guān)的觀賞植物繁殖公司，加強(qiáng)觀賞植物應(yīng)用認(rèn)知。選擇掌握組織培養(yǎng)與細(xì)胞工程學(xué)研究系列化技術(shù)、儀器設(shè)備的企業(yè)例如西部蘭花基地進(jìn)行實(shí)習(xí)。（5）拓寬實(shí)踐渠道。深化校企實(shí)習(xí)基地建設(shè)，鞏固目前已經(jīng)有的校外教學(xué)實(shí)習(xí)基地。優(yōu)化出校外教學(xué)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、科研訓(xùn)練、創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練、工程訓(xùn)練等實(shí)踐教學(xué)課程體系的運(yùn)行、管理模式，并探索出校外實(shí)習(xí)基地長期良性發(fā)展的機(jī)制。

二、改變教學(xué)方法

1.變理論教學(xué)為理論與實(shí)踐相結(jié)合。細(xì)胞工程為應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，涉及眾多的實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)，一方面加強(qiáng)多媒體教學(xué)，教師可以通過圖片、視頻加強(qiáng)學(xué)生的印象，另一方面結(jié)合實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行理論講述也取得了良好的效果。例如在講述胚狀體概念時(shí)，我們結(jié)合胚狀體形成實(shí)驗(yàn)和發(fā)育變化，使學(xué)生非常清晰的掌握這一抽象概念。

2.增加互動式教學(xué)。例如基本原理、基本技術(shù)講述完成后，以不同作物為試材，我們讓學(xué)生分小組按照細(xì)胞實(shí)踐應(yīng)用在不同方面的應(yīng)用，查閱資料，并進(jìn)行課前講授，其他小組成員積極提問。這一做法改變了被動學(xué)習(xí)的局面，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。另外提前給出討論題目，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極討論，上好討論課也是一個(gè)極其有效的方法。

3.采用對比的方法進(jìn)行教學(xué)。通過對內(nèi)容加以比較，引導(dǎo)學(xué)生分析，加深對相關(guān)內(nèi)容的印象。例如在介紹利用“超低溫冷凍保存法”來保存生物種質(zhì)資源的優(yōu)點(diǎn)時(shí)，利用比較法，將其與傳統(tǒng)生物種質(zhì)保存方法加以比較，其優(yōu)勢一目了然。講解脫毒苗與普通苗生產(chǎn)上差異時(shí)，結(jié)合本地草莓病害和結(jié)果圖片進(jìn)行對比，使學(xué)生深刻認(rèn)識技術(shù)的關(guān)鍵作用。

4.開展實(shí)踐技能大比武。我們組織學(xué)生參觀西部蘭花基地基地及其組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室，同學(xué)們見到了大批蘭花脫毒苗及其在田間的栽培和應(yīng)用。參觀后我們提供基本實(shí)驗(yàn)試劑、儀器、組培室、蘭花苗，要求每位同學(xué)在全天開放的實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立完成蘭花脫毒苗的生產(chǎn)，課程結(jié)束時(shí)進(jìn)行評分，組培成功、蘭花漲勢優(yōu)良者考核評為優(yōu)秀，經(jīng)過幾次實(shí)驗(yàn)雖然也獲得了脫毒苗，但由于實(shí)驗(yàn)技能原因?qū)е旅缱虞^小者評為良好，依次給分。這一創(chuàng)舉極大鍛煉了同學(xué)們的實(shí)踐技能。endprint

三、改革實(shí)驗(yàn)考核方式

改革與完善學(xué)生實(shí)驗(yàn)考核方法和考評標(biāo)準(zhǔn)，把動手能力、綜合分析問題的能力和創(chuàng)新能力作為主要考核內(nèi)容。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課成績多是以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為打分的依據(jù)，實(shí)驗(yàn)課成績不能真實(shí)體現(xiàn)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況。第一普通實(shí)驗(yàn)我們給學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課成績的評定包括實(shí)驗(yàn)報(bào)告30%、課堂紀(jì)律10%、實(shí)驗(yàn)技能20%、實(shí)驗(yàn)結(jié)果10%和實(shí)驗(yàn)習(xí)慣（衛(wèi)生、實(shí)驗(yàn)用品使用等）10%，通過這幾個(gè)方面綜合評定實(shí)驗(yàn)成績，不僅要求學(xué)生掌握較好的實(shí)驗(yàn)技能，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。第二討論課和參與課學(xué)生以小組為單位通過報(bào)告會的形式匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由于每個(gè)學(xué)生能力和參加科研組的背景不同，會出現(xiàn)各種各樣的問題和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在報(bào)告會上要求學(xué)生進(jìn)行幻燈片演示，把實(shí)驗(yàn)過程中遇到的各種問題提出來共同探討，學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，達(dá)到相互交流相互學(xué)習(xí)的目的，也可提高學(xué)生的口頭表達(dá)能力。各組相互評分。第三大比武實(shí)驗(yàn)課程按照實(shí)驗(yàn)材料最終生長狀況由任課教師直接評分。第四學(xué)生撰寫的實(shí)驗(yàn)報(bào)告、科研論文、課后作業(yè)、課堂測試題能提高學(xué)生的查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料的能力，授課教師按照學(xué)生撰寫和測試的結(jié)果給出五級評分。

四、重視課程團(tuán)隊(duì)建設(shè) 以科研促教學(xué)

我院細(xì)胞工程課程團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有教授1人，副教授2人，講師2人。課程團(tuán)隊(duì)人員近年來主持國家基金兩項(xiàng)，省基金2項(xiàng)，鼓勵(lì)學(xué)生盡早加入到科研項(xiàng)目中，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維的能力和提高試驗(yàn)技能。近幾年，學(xué)校鼓勵(lì)學(xué)生盡早參與教師的相關(guān)科研課題組，協(xié)助進(jìn)行相關(guān)實(shí)踐工作。指導(dǎo)學(xué)生積極申請大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目3項(xiàng)，其中一項(xiàng)為國家級項(xiàng)目。

五、注重教材建設(shè)和更新

細(xì)胞工程教學(xué)團(tuán)隊(duì)在不斷完善知識理論體系同時(shí)及時(shí)總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)出版了《細(xì)胞工程》國家十一五規(guī)劃教材。根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革，重新修訂實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，增加綜合性、研究性實(shí)驗(yàn)的比重，補(bǔ)充學(xué)科前沿的研究成果和最新實(shí)驗(yàn)技術(shù)，出版完成了《細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》。細(xì)胞工程教學(xué)團(tuán)隊(duì)的教師們及時(shí)錄制、搜集實(shí)驗(yàn)影像資料和圖片，不斷更新和完善多媒體教學(xué)課件，先后更新多媒體圖片300余張，錄制視頻20多節(jié)，極大的豐富了教學(xué)內(nèi)容全面的提高了教學(xué)質(zhì)量。但是，實(shí)踐是永無止境的，任何優(yōu)良的教學(xué)方法都有一個(gè)不斷創(chuàng)新和完善的過程。因此，還需進(jìn)一步吸收與借鑒不同專業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)，斷地探索教學(xué)新方法與新途徑，努力使植物細(xì)胞培養(yǎng)與細(xì)胞工程課程的教學(xué)在學(xué)生專業(yè)能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)中發(fā)揮更大的作用。

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