對符合創新型國家人才需求的細胞生物學課程建設的思考

【摘要】細胞生物學是生物技術重要的專業基礎課程，面對建設創新性國家重大需求，細胞生物學課程內容及其教學模式的改革勢在必行。形成以“細胞結構和功能-細胞生命活動原理-細胞的分子、遺傳改造原理”理論課程體系，構建“細胞結構基礎-細胞綜合技術-創新研究”遞進式、層次化的實驗內容體系，是集基本（礎）知識、基本技能、實踐能力、科學創新思維培植為一體、適合以培養生物技術專業學生綜合素質、實踐能力和創新能力人才的細胞生物學課程建設所需。

【關鍵詞】創新型人才 細胞生物學 課程體系 教學模式

【中圖分類號】Q2 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）12-0009-02

生物技術是推動21世紀科技進步的最重要的技術之一，是實現我國經濟社會全面協調可持續發展的重要產業。圍繞生物技術核心的“著力提升生物醫藥研發能力，開發醫藥新產品，加快發展生物醫學工程技術和產品，大力發展生物育種，推進生物制造規模化發展，加速構建具有國際先進水平的現代生物產業體系，加快海洋生物技術及產品的研發和產業化”，已成為“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃中的重要內容。

胡錦濤總書記在清華大學百年校慶大會上的重要講話中提出“著力推動‘中國制造’向‘中國創造’轉變”，建立創新性國家已成為國家戰略任務。在創新已成為經濟社會發展的主要驅動力的今天，具有創新知識的人才是實現“中國創造”的核心要素。高等教育的根本任務是人才培養，因此，面對建設創新型國家對人才的重大需求，探索高等學校創新性人才培養的教育模型和教育機制，培養更多符合時代需求的創新性人才，是落在廣大教育工作者肩上的重要任務。

西南大學生物技術專業本科首批招生于1999年秋季，是國內較早設置該專業的高校之一。作者一直致力于生物技術（工程）專業細胞生物學課程教學，對課程建設與實踐頗有一些心得體會，本文就培養創新型生物技術（工程）人才的細胞生物學課程建設和實踐進行探討。

1. 細胞生物學理論內容的優化

作為生物技術專業重要的專業基礎課程，細胞生物學既具理論的抽象性，同時又富有技術的實踐性。從理論角度，細胞生物學與生物化學、分子生物學、遺傳學等其它專業課程互相聯系、滲透，密不可分，同時又是細胞工程等生物技術其它專業課程的基礎，在生物技術課程體系中起著承上啟下的樞紐作用。

分析當前高等本科教育的國內細胞生物學教材不難發現，教材的組織架構基本是依循在介紹細胞基本成分之后，從細胞膜、細胞質、細胞核這種像剝蛋殼式的由外向內的機械式線條，顯得呆滯和孤立，缺乏與其它課程的有機聯系。從內容的組織上諸多內容與生物化學、分子生物學、遺傳學等課程內容重復，如細胞的成分與結構、細胞核結構與功能（染色體結構與功能）等。科學設置細胞生物學課程體系，對學生牢固掌握基礎理論、引導學生從基礎理論原理中衍生創新設計能力、綜合培養學生科學思維能力、提升學生綜合素質至關重要。

1.1形成 以“細胞結構和功能-細胞生命活動原理-細胞的分子、遺傳改造原理”的理論課程體系

即在理論的組織架構上以細胞功能結構為基礎，貫穿細胞活動的基本原理，衍生現代新理論、新技術和領域發展新趨勢。內容上主要表現于

①以“細胞結構和功能-細胞生命活動原理-細胞的分子、遺傳改造原理”為模塊設置理論課程，圍繞細胞基本結構和功能系統闡述細胞生物學基本概念、基礎理論和基本方法原理。②在現有基礎理論課群中，增設以現代生物技術為基礎的細胞生物技術基本原理理論課程，課程內容注重以原核細胞與真核細胞為表達系統的生物技術發展過程和技術原理的闡述，讓學生能從技術原理和歷史技術創新角度對現代生物技術進行系統了解，更能將生物化學理論、分子與遺傳技術原理在細胞層次統一結合起來，在理論教學中闡述細胞內生命活動的基本原理，以及生物技術改造的理論基礎。③19世紀年代末，顯微鏡的發明締造了細胞生物學的根基，近代物理學的發展更是促進了細胞生物學的突飛猛進。在新技術、新發明層出不窮的現代社會的教育過程中，將現代科學信息、現代科學理念、科學技術實時引入教學中，不僅是對細胞生物學的擴充，更是培養學生創新性思維的重要內容。因此，跟蹤物理理論技術發展，結合生物技術及其它交叉領域的新理論、新技術的創新，培養學生創新意識的理論內容顯得必不可少。

1.2建立“活化”的理論教學模式

①活化——教學理念要以活細胞為根基：細胞不僅僅是物理或化學上的純結構組成，或是無機小分子及有機大分子的無生命的隨機組合。細胞是有生命的，它不僅表現在它是生命結構和功能的基本單位，更重要的是細胞是生命的連續體系，從結構和功能都表現為基本物質在時空上的動態組合和生命代謝活動的有序性。因此，理論教學中，以細胞內蛋白質的合成、運輸與分泌為主線索，設置細胞結構和功能的課程內容，表現細胞結構與功能的聯系和細胞生命活動的時空表達。

②活化——課堂教學要有活躍的氛圍：摒棄傳統的理論教條式的灌輸模式，采用現代多媒體技術和豐富的網絡資源，將死板的文字描述轉變為形象影像、動畫，啟動學生想象力。課堂教學中采用問題式、討論式的教學方法，圍繞一個理論主題問題，在討論過程中“教”與“學”互動、“師”與“生”角色互換，以培養學生主動學習和以問題為基礎的探索理論的能力，學生的科學思維能力在自然中養成，創新之火在自然中點燃。

2. 實驗課程

實驗課程的內涵并不是理論課程簡單的實驗驗證，而應該把它看作是創新型人才苗子孵育的第一基地。

2.1形成層次化的實驗課程體系

整合現有細胞生物學實驗課程，根據現代生物技術的產業特點和發展趨勢，擴充與現代生物技術方法和措施相關的細胞生物技術基礎實踐，沿“細胞結構基礎-細胞綜合技術-創新研究”遞進式內容，融合現有分散的專業、專業基礎實驗課，創新性構建一個系統的、層次化的生物技術本科專業的細胞生物學實驗課程內容：

①細胞結構基礎內容：一對一的細胞結構印證，組合經典細胞生物學實驗內容，從細胞基本結構、細胞組分的分析、到細胞拆合和重組，利用基本技術和方法驗證理論知識，完整認識細胞基本結構和基本方法，建立運用科學原理解決具體問題的實驗基礎。此部分內容為細胞及其技術手段和方法的認識和專業基礎技能實驗訓練內容。除必要的經典實驗外，增設生物技術領域前沿技術和方法，保持實驗內容的先進性。

②細胞綜合培育內容：一主題多技術的綜合運用。以細胞培養為主線條，按細胞融合、細胞轉染及細胞基因重組、重組細胞遺傳表達產物的分離純化內容進行模塊設置實驗內容。

③創新研究內容：多知識、多技術、生物技術多領域的發散式的自主實驗性研究內容。“細胞結構基礎-細胞綜合技術-創新研究”的實驗課程體系。

2.2建立“4+3+2+1”制式的實驗教學模式

①40%基礎指令性實驗教學：教師決定實驗內容，設定實驗程序，學生進行驗證性操作。對于前沿技術手段，采用網絡資源和多媒體技術進行系統介紹。強化學生對細胞基本結構的認識，培養學生對現代細胞生物學方法的認識和應用、對細胞生物學基本技能的熟練掌握。

②30%綜合指導性實驗教學：教師命題，教師主導性設計，以一個實驗內容使學生了解多種實驗技術和方法的綜合運用。培養學生綜合運用實驗技能能力和團隊合作能力。

③20%綜合研究性實驗教學：教師命題，教師指導學生設計，綜合應用多種實驗技術和方法在一個實驗主題中。培養學生的科學思維能力和綜合設計能力。

④10%自主創新性實驗教學：學生自由選題，自主設計，教師輔助性地幫助學生創新性實踐。對可能的學生創新性研究成果，適時地進行成果轉化或專利保護，認識知識產權保護的重要性。培養學生的創新精神和創新實踐能力。

以上內容思考意旨是通過系統化內容的細胞生物學課程設置，建立集基本（礎）知識、基本技能、實踐能力、科學創新思維培植為一體、適合以培養生物技術專業學生綜合素質、實踐能力和創新能力的細胞生物學課程體系。

參考文獻：

[1]國務院.“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃.2012

[2]胡錦濤.清華大學百年校慶講話.2011

[3]翟中和.細胞生物學【M】.2011

[4]Thomas D.Pollard MD.Cell Biology.2007

[5]Julio E. Celis. Cell Biology： A Laboratory Handbook.2007