食品生物技術專業細胞工程課程的改革和思考

張秀清　朱利芬　樊秦　張京聲　胡錦蓉

摘 要 為提高細胞工程課程的教學質量，培養學生的專業技能和思維能力，圍繞食品生物技術專業構建系統的知識體系，本文從教學內容、教學方式、實驗教學方面對該課程進行了思考，提出了具體的教學內容調整、教學方式改革措施，以使細胞工程更符合食品學科和食品生物技術學科的培養要求，并為探索適合高等院校現代化教學模式提供素材。

關鍵詞 細胞工程 教學改革 生物技術

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

細胞工程是理論與實踐結合的綜合性很高的一門學科，是應用細胞生物學和分子生物學的原理方法，在細胞水平上研究、改造生命遺傳物質，以獲得具有目的性狀的細胞系或生物體的理論和技術的學科，它既是現代生物技術的重要組成部分，也是現代生物學研究的重要技術手段和工具，在高校生命科學及相關學科的課程設置中占有重要地位。①

在食品學科和食品生物技術專業上，細胞工程應具有有別于生物學科的教學內容和應用實例。結合食品生物技術專業的教學目的和現有教材，在課程內容上進行調整，注重其在食品生物技術上的特色和應用，并保持教學內容系統性與完整性，保證授課內容的全面、趣味、實用。站在現代科學發展的前沿，掌握生物工程領域科技發展的最新動態，及時把這些動態、研究成果以及有待攻關的技術和課題融入教學內容，激發學生學習探索新知識的興趣，提高學生的綜合能力。為此，本文對該課程的改革進行了如下的探討。

1 對教學內容的改革

1.1 精選教學內容

教學內容是教學的核心，是教師給學生傳授的知識和技能，灌輸的思想和觀點，培養的習慣和行為等的總和。隨著對教學改革的開展，教學內容具體為教學過程中同師生發生交互作用、服務于教學目的達成的動態生成的素材及信息。

對于細胞工程來講，涵蓋了植物細胞工程和動物細胞工程兩部分內容，在通常的專業設置上，各學校會根據自己的研究和應用領域，側重于植物細胞工程或者動物細胞工程。在教學內容上，通常在植物細胞工程中會涉及植物組織和細胞培養、快速繁殖、原生質體培養、單倍體育種等內容；在動物細胞工程中會涉及動物的細胞培養、組織培養、單抗的生產、轉基因動物的獲得等內容。②

在食品學科和食品生物技術領域，植物細胞工程和動物細胞工程的知識都要涉及，簡單來說植物細胞工程為食品來源提供基礎研究手段，動物細胞工程可以為食品的功能性、安全性提供研究方法。植物細胞工程可以為學科建設和學生的知識體系提供包括組織培養、細胞培養、轉基因技術等在內的知識，這些內容會應用在植物有用次生代謝物的生產方面，忽略傳統生物學科中的人工種子、單倍體育種等偏重于生物學和農學的內容；動物細胞工程中的組織和細胞培養，不僅可以提供食品中功能成分研究的體系，還是一種重要的研究手段和生產方式。所以，本研究從植物細胞工程和動物細胞工程兩方面選擇在食品學科和食品生物技術中有理論和應用價值的內容，對細胞工程原理的教學內容進行更新。

結合以上所述食品學科特點和細胞工程學科特點，本課程主要圍繞以下幾個方面展開：一是細胞工程基礎，包括基本概念，主要研究內容，細胞培養的基本設施、條件、方法和技術等；二是植物細胞工程， 包括植物組織培養、脫毒與快繁、原生質體融合、轉基因技術等；三是動物細胞工程，包括動物細胞培養、細胞融合、細胞重組與克隆、轉基因動物與生物反應器等；四是細胞工程的實踐與應用，包括細胞工程及其相關技術的發展現狀與應用進展，及其產業化發展前景等。把最新的科技發展成果融化到教學內容中，提高教學內容先進性、科學性；精選整合教學內容，注重理論并聯系在食品生物技術中的研究和應用。

1.2 補充教學內容

在食品生物技術中，需要補充通常的生物技術中不會涉及的內容，如在植物組織和細胞培養生產有用的次生代謝物部分，通常來講會涉及像黃酮類、萜類等有藥用功效的次生代謝物，而對于食品生物技術專業來講，選擇一些色素類、香料類物質的次生代謝，可能應用在食品工業上的物質更符合專業特點。在動物細胞工程中，轉基因動物內容的設置需要淡化，對于本專業來講，動物細胞和組織培養在食品的安全性和功能性的檢測上的作用和意義則顯得更為重要。

1.3 開展細胞工程在食品生物技術中的應用討論

面對近年來層出不窮的食品安全環節出現的問題，作為生物技術專業的重要課程之一，細胞工程應該提供學生發現、分析、解決該問題的思維方式，如對膨脹素在西瓜早熟過程中的作用、某些食品成分的安全性問題。在細胞工程課程中，學生能夠了解細胞融合、雜交育種和轉基因技術的差異，可以在他們的知識層面開展一些針對性的分析和討論。提高社會民眾的素質，應該至少從專業的學生做起，讓他們具有分析問題、解決問題的能力。

2 對實驗教學環節的改革

實驗教學是對理論學習的有效驗證和補充、延伸，在改革理論教學的同時，實驗教學應當同步調整。細胞工程學是一門實驗性很強的學科，某種意義上講，細胞工程仍然是一種方法和技術，而且與其它生物技術課程交叉性很強。③在細胞工程的實驗教學過程中，選取代表性的，能夠體現細胞工程特點和技術的內容進行開展。④⑤如在植物細胞工程的組織培養環節，通常的生物技術課程會選擇煙草等模式植物進行再生，雖然說煙草作為模式植物在通常的研究過程中具有普遍性，但是在食品生物技術專業，應該就具有食品特色材料進行展開，比如胡蘿卜、番茄等的組織和細胞培養，在培養技術和過程上具有普遍性，從材料上和應用性上比較貼近食品。

改變通常的實驗教學內容零散、斷續和不相關的特點，在植物細胞工程部分，整個實驗內容自成體系，每個實驗環環相扣，而這一系列實驗要求學生掌握基本的操作技能，對細胞工程的理論知識和實驗技能有個系統的、完整的認識。例如，在植物細胞工程中的無菌苗繁育、快速繁殖、愈傷組織的誘導、細胞培養等，這一系列的實驗，可以在老師指導下，由學生分組、選擇自己的材料來完成，由此學生不僅可以掌握實驗技能，還能更好地理解和應用所學知識，真正地將理論和實踐聯系起來。endprint

3 改革教學方法

3.1 采用啟發式、探究式教學方法

作為綜合技術課程，細胞工程的各章節邏輯性不強，理論表述較少，應用技術細節較多，給欠缺基礎知識的學生在理解、記憶課本內容時帶來較大的難度。因此，在教學過程中，要大力提倡啟發式、問題探究式、討論式、訓練與實踐式教學方法，鼓勵學生大膽質疑、自由探索，最大限度地發揮學生學習的主動性、積極性和創造性。⑥在講授細胞重組與克隆過程中，只講解細胞重組和克隆相關原理，而克隆的最新進展則由學生在查閱資料后，對其做講解和歸納總結，由教師和其他學生給予評價和修正；并在介紹各種技術后，通過自主查閱文獻，學生會發現更多自己更感興趣的應用。

3.2 應用現代教學手段，提高教學質量

細胞工程是一個基礎性和實踐性很強的學科，課程的信息量大，內容基本是微觀水平，傳統的教學模式無法為學生呈現如此大量的課程內容，而且也很容易引起學生對課程的懈怠，降低學習興趣，影響教學效果。為了提高教學效果，以計算機為工具，通過多媒體、教學錄像、網絡資源等現代化教學手段，不僅可以向學生提供豐富多彩的教學信息，還可以提供更加美觀的人機交互界面，充分調動學生的情緒、情感、注意力和興趣。使那些抽象的、在普通條件下難以觀察到的、生長周期長的過程直觀而形象地展示出來，有利于培養學生獨立靈活地分析問題、解決問題的能力，提高教學質量，同時激發學生的學習興趣。⑦

3.3 給予學生思考空間，提高學生提問能力

在我們的教學過程中，常常會發現學生在聽講，但是卻沒有深入思考，其中的一個表現就是沒有提出問題。究其原因，在教師方面，沒有留給學生思考的空間，沒有誘導他們去思考；在學生方面，習慣于接受固定的、不需要質疑的知識，而在教學過程中的沒有質疑、沒有問題，某種程度上體現教學環節上的缺失，影響整體的教學效果。而提問、討論的環節，無疑會幫助學生對知識理解得更加清晰，而且還可以提高學生的綜合能力。對于食品生物技術專業來講，知識跨越了食品和生物兩個學科，簡單的知識在日常生活中可見，復雜的生物學問題在科研中探討，所以從這個角度來講，在本專業中開展提問、討論的教學方式是可行的，可以通過多重方式來誘導和實現。

4 結語

在細胞工程的課程改革中，我們的目標是調整為符合食品生物技術專業設置的教學目標的教學內容，采用能夠現代化的教學手段，充分激發學生的學習熱情，能夠提升學生發現問題、思考問題、解決問題的能力，培養出掌握專業理論和專業技能、綜合素質高、能力強的人才。本文對細胞工程教學的改革嘗試，從教學內容、教學手段、實驗教學等角度進行的思考和嘗試，應用在教學過程中，并在此過程中進一步進行調整和補充，希望對食品生物技術專業的教學效果提升和知識體系建設有所啟發和幫助。

課題項目：中國農業大學教學研究項目，項目編號201246

注釋

① 王蒂.細胞工程學.中國農業出版社，2003.

② 趙會敏.生物技術專業動物細胞工程課程的改革與思考.廣西大學學報（哲學社會科學版），2011.33（6）：172-173.

③ 劉清波，黃紅梅，趙燕.農業院校細胞工程實驗教學改革探析.現代農業科技，2010（15）：27-28.

④ 李艷紅.細胞生物學和細胞工程實驗教學的幾點體會.實驗室研究與探索，2004.23（7）：51-52，66.

⑤ 張存新，項黎新，張銘.細胞工程實驗教學改革探索.實驗室研究與探索，2011.30（12）：137-139，156.

⑥⑦彭莎，趙曉娥，馬保華.《動物細胞工程學》課堂教學的改革與探索.楊凌職業技術學院學報，2012.11（2）：62-64.endprint