細胞工程理論教學改革初探

李佳 李琴 劉蒲臨 王宏勛

[摘? ? ? ? ? ?要]? 針對生物工程專業(yè)，對細胞工程專業(yè)課程從教材、教學內(nèi)容、教學手段與方法等方面進行一定的改革與探索，取得了初步的成效，為該課程進一步建設與改革提供借鑒。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 細胞工程;生物工程;課程改革

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2019）31-0124-02

生物工程包括五大工程技術(shù)，即細胞工程、遺傳工程（基因工程）、酶工程（生化工程）、微生物工程（發(fā)酵工程）和生物反應器工程。這五大技術(shù)密不可分，相互之間的關(guān)系錯綜復雜，往往要完成一項任務需要結(jié)合所有這些工程技術(shù)。而其中細胞工程又是極其重要和基礎(chǔ)的部分，該技術(shù)是指結(jié)合細胞生物學和分子

生物學方法，通過類似于工程學的步驟，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(nèi)的遺傳物質(zhì)以獲得新型生物或物種細胞產(chǎn)品的一門綜合性科學技術(shù)。細胞工程包括植物細胞工程、動物細胞工程等。細胞工程是細胞水平上的生物工程，是現(xiàn)代生物技術(shù)的重要組成部分，也是該領(lǐng)域中最直接應用于生產(chǎn)實踐并取得顯著效益的應用科學。細胞工程發(fā)展已有一百多年的歷史，如今隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，細胞工程的研究內(nèi)容更加深入和豐富，研究方法和研究設備也得到不斷改進和提高，研究成果給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活帶來了極大的變化。細胞工程與基因工程一起代表著生物技術(shù)最新的發(fā)展前沿，伴隨著試管植物、試管動物、轉(zhuǎn)基因生物反應器等的相繼問世，細胞工程在生命科學、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品、環(huán)境保護、海洋和能源等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。

細胞工程也是目前各高校生物類專業(yè)普遍開設的主干課程，而如今在信息爆炸的現(xiàn)代網(wǎng)絡時代，新興理念和技術(shù)不斷涌現(xiàn)，大學生教育已經(jīng)不能僅僅采用傳統(tǒng)的教學理念、教學方法和教學手段，這些已遠不能滿足培養(yǎng)技術(shù)型、應用型的生物工程專業(yè)人才的需要。為應對新時代生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)的需求，教師亟待建立一套集引導、開發(fā)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題能力的新教學方法，同時調(diào)動學生的興趣、積極性和主動性，培養(yǎng)學生主動獲取知識并綜合運用知識的能力。我校細胞工程專任教師面對這項艱巨的任務，對該課程進行了初步的改革，并初見成效。

一、細胞工程教材改革

目前，細胞工程教材繁多，針對該課程技術(shù)性強的特點，并結(jié)合生物工程專業(yè)方向，我們選用了楊淑慎主編的普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材《細胞工程》，該教材將各項技術(shù)分別從植物細胞和動物細胞的角度進行了闡釋，就課程教學體系來說比較全面和系統(tǒng)。然而，單單采用一本教材遠遠不能滿足我校生物工程專業(yè)的細胞工程課程教學，因此，我們同時還選取了羅立新、李志勇、殷紅、安利國編著的《細胞工程》教材作為教學參考，此外，分別針對各項技術(shù)門類又參考了謝從華編著的《植物細胞工程》、徐永華編著的《動物細胞工程》、羅立新編著的《細胞融合技術(shù)與應用》、Cortassa編著的《代謝與細胞工程導論》和Marshak等編著的《Stem Cell Biology》等多部教材。因我校生物工程專業(yè)目前分為微生物工程和生物制藥工程兩個方向，我們針對本校的專業(yè)特點，將目前該學科方向的發(fā)展前沿、方向及動態(tài)與各個教材融匯，形成了具有本專業(yè)特點的教材。由于參考資料眾多，對教師的科研及教學素質(zhì)要求較高，教師在平時大量積累了該方向的相關(guān)知識，并查閱大量資料，搜集新技術(shù)、新信息，以拓寬學生的專業(yè)視野，并激發(fā)學生的學習興趣及學習熱情。

二、細胞工程教學內(nèi)容的改革

細胞工程教學內(nèi)容目前主要是基于植物細胞工程和動物細胞工程兩大部分，其中各自又細分為幾個教學單元，且兩部分之間還存在著相互交叉、相互關(guān)聯(lián)的內(nèi)容。植物細胞工程部分主要劃分為植物組織與細胞培養(yǎng)的基本原理、植物離體無性繁殖和脫

病毒技術(shù)、植物細胞培養(yǎng)和次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)、植物原生質(zhì)體培養(yǎng)和體細胞雜交、植物花藥和花粉培養(yǎng)及單倍體育種、植物胚胎培養(yǎng)、植物體細胞無性系變異與突變體的篩選、植物種質(zhì)資源的離體保存、植物的遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)等幾大部分，其中植物組織及細胞培養(yǎng)技術(shù)是該部分的核心，其原理、規(guī)范及操作技術(shù)等是教學的重點內(nèi)容。動物細胞工程則劃分為動物細胞培養(yǎng)技術(shù)、動物細胞融合、胚胎工程、動物干細胞技術(shù)、轉(zhuǎn)基因動物、動物染色體工程等幾個部分，其中動物細胞培養(yǎng)技術(shù)是基礎(chǔ)，而細胞融合是核心技術(shù)。由于內(nèi)容繁多，我們將其細分并碎片化、網(wǎng)絡化，形成小的知識點，多個知識點再匯集成一個個單元，并在每個單元結(jié)束時將知識整合，與其他單元知識進行關(guān)聯(lián)性學習。該過程邏輯性強，重點突出，從而使學生學習的目的性更強。

三、細胞工程教學方法的改革

（一）“案例教學法”在細胞工程教學中的引入

細胞工程的專業(yè)技術(shù)比重較大，在講解中，部分教學難點和教學重點部分，純粹地照搬書本講解，學生感覺較為難以理解，同時也相對枯燥，很難使其長時間集中注意力。因此，在植物細胞工程及動物細胞工程兩大基礎(chǔ)部分的教學中，我們適當?shù)匾?/p>

入案例教學方法，即針對部分教學重點、教學難點的內(nèi)容，舉例來為學生講解。例如，在植物組織和細胞培養(yǎng)的講解中，我們以其中應用較為廣泛的“蘭花工業(yè)”為例，介紹了蘭花組織培養(yǎng)的原理、起源、發(fā)展、成熟的整個過程以及蘭花組織培養(yǎng)的具體技術(shù)的細節(jié)。在動物細胞融合的教學中，以單克隆抗體（McAb）的生產(chǎn)為例，從淋巴細胞與骨髓瘤細胞的融合到形成雜交瘤細胞，其原理、如何操作以及如何篩選，如何克隆化，最后如何生產(chǎn)。干細胞培養(yǎng)技術(shù)的介紹部分，我們以恒河猴干細胞分離及細胞系建立

為例，講解了飼養(yǎng)細胞準備、恒河猴囊胚內(nèi)細胞團（ICM）分離、干細胞培養(yǎng)增殖以及干細胞系的建立保存等。案例分析及講解，使部分難度較大的教學內(nèi)容具象化，學生對其理解也更加深入。

（二）課堂討論及報告方式

由于細胞工程課程面對的對象為大三下學期學生，這些學生

即將面臨大四畢業(yè)設計及畢業(yè)論文階段，而大部分學生都未曾自己獨立完成一項具體的設計或?qū)嶒灒虼宋覀冡槍@些學生的特點，為他們選擇題目，或讓他們自己選題，推薦部分參考書目、資料以及查閱的網(wǎng)站等，讓學生自己利用圖書館和網(wǎng)絡資源查閱相關(guān)內(nèi)容，自主設計如何完成的計劃并預期結(jié)果，以小組為單位在課下討論，形成較為成熟的講稿，并制作PPT幻燈，在課堂上做報告，以及現(xiàn)場提問及討論。

在該方法實施后，學生積極性明顯被調(diào)動，由于充分發(fā)揮其自主性，學生興趣高漲、積極主動，熱情很高。學生反映明顯感覺書本中固定的理論、原理等知識不再是難以理解的，他們不僅從中獲得認知的知識，而且提高了其表達、討論的技能，使學生能夠發(fā)現(xiàn)問題，并發(fā)揮創(chuàng)造力和想象力來解決具體的問題，同時也增強了其面對困難的自信心，為大四的緊張的畢業(yè)設計及畢業(yè)論文階段打好了堅實的基礎(chǔ)。

（三）網(wǎng)絡教學平臺在細胞工程教學中的應用

在細胞工程課程教學過程中我們引入網(wǎng)絡教學方法，建立了細胞工程課程網(wǎng)絡教學平臺。

首先，利用超星學習通APP建立課程網(wǎng)站，在網(wǎng)站平臺中設置了課程通知、課程教學大綱、教學內(nèi)容、教學重難點等內(nèi)容，以期讓學生在課前能夠充分了解細胞工程的核心內(nèi)容、技術(shù)方法，同時，課后能夠回顧和復習當堂內(nèi)容。在個別章節(jié)我們還添加了視頻資料和微課，包括植物激素的杠桿作用、植物組織培養(yǎng)實驗操作、動物細胞培養(yǎng)操作以及細胞融合操作過程等視頻和微課，使學生更加形象地了解這些技術(shù)的原理和操作方法。

其次，我們在課堂教學中引入微助教工具，該工具利用智能手機微信系統(tǒng)平臺，在課堂上利用教師和學生的手機平臺在線互動。在具體實施中，當堂學習的內(nèi)容，馬上在系統(tǒng)中作為課堂練習，讓學生短時間內(nèi)完成，并即時在授課教師微信平臺上顯示學生的答題進度和準確度，完成后可自動評分并給出正確答案，教師和學生均可即時看到成績，這種方法極大地激發(fā)了學生的學習積極性，并且做到了當堂內(nèi)容當堂消化。而且，學期快結(jié)束時，所有課堂完成的練習可作為題庫導出，以幫助學生復習備考。

最后，我們還利用微信面對面建群的方式，與學生建立微信群。課堂上，邊授課邊即時地將正在講的重點和難點內(nèi)容發(fā)到群里，以備每位學生在自己的手機上細致觀察和學習，并與教師即時互動，教師在授課過程中可在微信群里“@”某位學生，尤其對學生數(shù)較多的大課堂，每位學生都能看到。同時，課后，也利于學生及時整理該課程的學習內(nèi)容，有問題和建議等都可在群里與授課教師進行交流與互動。

四、細胞工程課程評價方式的改革

我校生物工程專業(yè)的細胞工程課程自開課以來，評價方式幾經(jīng)改革，由最初的期末考試“一刀切”方式，到目前的集期末考試、實驗操作和過程評價三種方式為一體，從注重學生死記硬背到對知識點的即時消化、理解并靈活掌握，切實做到讓學生真正學到知識并靈活運用，這才是我們對該課程教學的最終目的。

因此，目前我們的評價方式為期末考試占比40%，實驗操作和過程評價各占30%，其中，實驗操作成績包括實驗課堂紀律、課堂發(fā)言與提問、討論及課間私人交流等以及實驗操作和實驗

報告，過程評價則包括課堂發(fā)言與提問、討論、課程論文和課堂筆記與作業(yè)，還包括課間隨機與學生進行課程知識內(nèi)容理解與運

用能力的交流等。最終的綜合成績能夠真實地反映學生對該課程的掌握程度。

五、結(jié)語

經(jīng)過近幾年的細胞工程教學，我們總結(jié)經(jīng)驗，并借鑒其他學科的教學方法，結(jié)合生物工程本專業(yè)的特點，逐步形成了具有特色的教學體系。同時，得到了廣大學生的認可，教學效果明顯，為學生進入大四緊張的畢業(yè)論文階段奠定了堅實的基礎(chǔ)，并且讓很

多畢業(yè)后進入工作崗位的學生受益匪淺。

參考文獻：

[1]李志勇.細胞工程[M].2版.北京：科學出版社，2010.

[2]楊淑慎.細胞工程[M].北京：科學出版社，2009.

[3]李國慶，秦志峰，易嵐，等.案例教學法在細胞工程教學中的應用研究[J].當代教育理論與實踐，2011，3（2）：71-73.

編輯 陳鮮艷