醫(yī)用細胞工程實驗教學(xué)實踐與探討

薛紹禮 路景濤 王怡 夏覓真 屠培培 吳琳梅 丁銳

摘 ? 要：細胞工程實驗是一門實踐性極強的學(xué)科，是細胞工程課程的一個重要組成部分，對課程教學(xué)效果具有至關(guān)重要的作用。本文主要從教材建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實驗室建設(shè)、師資隊伍建設(shè)和考核評價等幾個方面，總結(jié)了我校醫(yī)用細胞工程實驗課程建設(shè)情況，并探討了有關(guān)問題。

關(guān)鍵詞：細胞工程 ?實驗教學(xué) ?醫(yī)學(xué)院校

中圖分類號：R-4;G642.0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（a）-0188-02

細胞工程是利用細胞生物學(xué)的原理和方法，結(jié)合分子生物學(xué)等技術(shù)手段，按照人們的需要或設(shè)計，有計劃地改變或創(chuàng)造細胞遺傳性及進行大規(guī)模的細胞和組織培養(yǎng)，使其按照人的意愿發(fā)生結(jié)構(gòu)或功能等生物學(xué)特性的改變，獲得人類所需的、可以生產(chǎn)有用的生物制品或有價值的新品種的一門綜合性技術(shù)科學(xué)。

細胞工程是一門實踐性極強的學(xué)科，實驗教學(xué)是課程的一個重要組成部分，對細胞工程課程授課效果具有至關(guān)重要的作用。尤其是近年來隨著新技術(shù)、新設(shè)備和新方法的不斷出現(xiàn)，新研究熱點的不斷涌現(xiàn)，新學(xué)科群的不斷整合，對生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力提出了更高的要求。而作為生物技術(shù)專業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)中的重要一環(huán)，細胞工程實驗課對于學(xué)生夯實理論基礎(chǔ)，掌握有關(guān)技術(shù)，培養(yǎng)創(chuàng)新與實踐能力具有非常重要的作用。

我校生物技術(shù)專業(yè)于2003年開設(shè)了細胞工程課程，考慮到地方性醫(yī)學(xué)院校的生物技術(shù)專業(yè)，培養(yǎng)目標(biāo)主要是培養(yǎng)綜合素質(zhì)較高、理論基礎(chǔ)扎實、具有創(chuàng)新精神的復(fù)合型專業(yè)人才，所以選擇了上海交通大學(xué)出版社出版，楊吉成編著的《醫(yī)用細胞工程》作為理論課教材，此書后改由化學(xué)工業(yè)出版社出版，書名《細胞工程》 。

實驗課程一直沒有合適的教材，于是我們根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)的要求，結(jié)合具體情況，自編了實驗教材，經(jīng)過17年的實踐和逐步完善，取得較好的教學(xué)效果。本文回顧、總結(jié)細胞工程實驗課程建設(shè)和實施情況，同時就有關(guān)進行了一些探討。

1 ?教學(xué)內(nèi)容

1.1 指導(dǎo)思想

經(jīng)歷了一系列的改革，開始實驗教學(xué)定位是從屬于理論教學(xué)，但是通過對教學(xué)效果考核以及對走上工作崗位畢業(yè)生的走訪，發(fā)現(xiàn)實踐教學(xué)及理論聯(lián)系實踐無論在教學(xué)過程、教學(xué)效果，以及學(xué)生將來的應(yīng)用等方面，都極其重要，后期將實踐教學(xué)定位為與理論教學(xué)并重，相互獨立又相互聯(lián)系，最近幾年直接將細胞工程實驗與細胞工程并列為一門單獨的課程，但是安排同一組教師授課，既保證實驗課程的自主性、完整性和系統(tǒng)性，又兼顧到與細胞工程課程互相的有機聯(lián)系，以及內(nèi)容的延續(xù)性和銜接性等。細胞工程實驗也由原來的用實驗驗證理論知識轉(zhuǎn)變?yōu)橛美碚撝R解決科學(xué)實驗中遇到的問題。

1.2 主要內(nèi)容

考慮到授課對象是地方醫(yī)藥院校的生物技術(shù)專業(yè)，主要講授哺乳動物細胞工程，跟醫(yī)藥生物技術(shù)關(guān)系密切的有關(guān)內(nèi)容。分3大板塊，第一板塊是基礎(chǔ)技能，主要是細胞培養(yǎng)有關(guān)技術(shù)，如原代細胞的制備、體外培養(yǎng)細胞的觀察、細胞換液，細胞傳代、細胞計數(shù)、細胞克隆、細胞的冷凍保存與復(fù)蘇等基本實驗技術(shù);第二板塊是細胞工程技術(shù)，如細胞融合、細胞基因操作、細胞轉(zhuǎn)化和染色體操作等;第三板塊是細胞工程的應(yīng)用，如MTT比色法、病毒及疫苗有關(guān)技術(shù)和細胞大培養(yǎng)等。

1.3 實驗安排

考慮到實驗操作對象是體外培養(yǎng)的活細胞，實驗過程中隨時可能出現(xiàn)具體情況，如細胞生長狀況不能滿足已經(jīng)安排的實驗，甚至細胞污染以至于實驗完全進行不下去，我們在安排具體實驗內(nèi)容的時候，有幾種預(yù)案，一是安排多種實驗內(nèi)容可選，根據(jù)細胞生長情況隨時選用有關(guān)實驗;二是老師跟學(xué)生同步實驗，留有細胞及有關(guān)實驗材料備份，而且老師的實驗在另外一實驗室中進行;三是一般先安排傳代細胞有關(guān)的實驗，最后安排動物和原代細胞有關(guān)實驗，萬一傳代細胞出現(xiàn)問題，一時接不上來，可以隨時用實驗動物進行原代細胞等實驗，為重新準(zhǔn)備傳代細胞爭取出時間。

2 ?教學(xué)方法

2.1 基本概念和技術(shù)的培養(yǎng)

首先讓學(xué)生明白，細胞培養(yǎng)不好怎么在細胞上進行工程操作？沒有無菌概念，做不好無菌操作怎么能培養(yǎng)好細胞？內(nèi)容安排上注重基本概念和技術(shù)，除了基本實驗操作技能，還包括最基本的無菌室的布局、使用和注意事項，超凈工作臺的使用和維護，實驗儀器和器械的選擇和規(guī)范使用，培養(yǎng)基和有關(guān)液體的配制等內(nèi)容，連實驗器械的清洗滅菌等都安排老師帶領(lǐng)學(xué)生操作一兩次，然后全部由學(xué)生利用課余時間完成。

2.2 個人動手能力培養(yǎng)

課堂教學(xué)中要求每個學(xué)生都有機會親自動手操作。由于無菌實驗室空間和超凈工作臺有限，實際教學(xué)中只能安排5～6人為一個教學(xué)組，但是要求每2人組成一個操作組，每個操作組都有動手實驗的機會，操作時一人為主，一人輔助。

2.3 科研思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)

除了基本實驗操作訓(xùn)練，還有針對性地安排了綜合性和應(yīng)用性實驗，主要包括細胞工程技術(shù)及其應(yīng)用等方面的內(nèi)容，目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合、靈活運用有關(guān)實驗技術(shù)和理論，發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題，同時結(jié)合實例，講授有關(guān)技術(shù)及其實際應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力。

2.4 講究實效

細胞工程實驗面對的是活的細胞，容不得半點馬虎，無論哪個環(huán)節(jié)出問題，都將影響實驗的成功。我們從教學(xué)內(nèi)容的安排和教學(xué)方法的使用等多方面保證課程教學(xué)的完成，并確保教學(xué)效果。比如體外培養(yǎng)細胞在第一次實驗課就發(fā)給學(xué)生，以后所有實驗都用各組自己的細胞，這樣學(xué)生既要做到正確的實驗操作，細胞能存活，良好地生長，成功地完成每次實驗內(nèi)容，還要考慮到下次實驗的安排，保證到時候細胞能滿足實驗需要。原代細胞也是同樣的，所有實驗均使用本組制作的細胞，每次實驗結(jié)果都會影響下次實驗。

3 ?實驗室和師資隊伍建設(shè)

細胞工程實驗對硬件要求和技術(shù)要求都比較高，課程開設(shè)之前，我們參觀、學(xué)習(xí)了有關(guān)教學(xué)單位，收獲很大，但也發(fā)現(xiàn)存在一些問題。我們的設(shè)想是要讓學(xué)生真正掌握實驗操作技術(shù)，而不是僅學(xué)習(xí)形式實際上操作的細胞并不能培養(yǎng)。比如在第一課即將體外培養(yǎng)細胞交給學(xué)生，學(xué)生用這些細胞進行實驗，一直培養(yǎng)下去直到實驗結(jié)束，這對實驗室條件和教師水平和能力提出極高挑戰(zhàn)。

為了實現(xiàn)這個設(shè)想，我們將最好的房間、有限的經(jīng)費優(yōu)先用于細胞工程實驗室建設(shè)，經(jīng)費主要用于無菌實驗室的裝修，儀器設(shè)備、器械和實驗材料的購置。

細胞工程實驗的實踐經(jīng)驗非常重要，大多數(shù)青年教師沒有經(jīng)過系統(tǒng)、規(guī)范的培訓(xùn)，有的一點實踐經(jīng)驗都沒有。我們有一位從事細胞工程和病毒研究的老教師，采取一對一帶教法，有計劃安排年輕老師跟堂聽課，隨后安排其跟老教師一起帶教一個班，經(jīng)過幾年的培養(yǎng)，成熟的老師再帶其他老師，建立了一支細胞工程實驗教師隊伍。

4 ?考核評價

考核內(nèi)容主要包括實驗報告考核、過程考核和綜合性考核，其中過程考核和綜合性考核是重點。

過程考核主要考核出勤、課堂表現(xiàn)、實驗操作情況和實驗結(jié)果等，關(guān)于出勤、課堂表現(xiàn)和實驗操作情況，老師在實驗指導(dǎo)和巡查中都有記錄，而實驗結(jié)果在安排實驗內(nèi)容和教學(xué)方法已經(jīng)考慮到考核問題，比如實驗是一環(huán)扣一環(huán)的，上一次實驗結(jié)果直接影響到下次實驗的開展，每次實驗結(jié)果都是無法隱瞞和自己補救的，學(xué)生必須找老師提供備份材料。

綜合考核比較復(fù)雜，方法及內(nèi)容等方面也一直在嘗試和調(diào)整，主要是根據(jù)實驗課程和有關(guān)場景中學(xué)生綜合表現(xiàn)來評價。一些細節(jié)也包括在內(nèi)，比如有的同學(xué)主動打掃、整理實驗室，積極參與實驗器械整理和清洗等，都被納入了考核。

近兩年由于將細胞工程實驗獨立成一門課程，考核方法也有較大變動，將綜合考核內(nèi)容納入了過程考核，增加了試卷考核，所以考核評價分為實驗報告考核、過程考核和試卷考核3個板塊。

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