引入科研熱點改進細胞工程教學方法與效果

寧蓬勃，孫瑩瑩，張象涵，張瑞麗，謝 暉

(1.西安電子科技大學生命科學技術學院，陜西西安 710126；2.西北農林科技大學生命科學學院，陜西楊凌 712100)

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引入科研熱點改進細胞工程教學方法與效果

寧蓬勃1，孫瑩瑩2，張象涵1，張瑞麗1，謝 暉1

(1.西安電子科技大學生命科學技術學院，陜西西安 710126；2.西北農林科技大學生命科學學院，陜西楊凌 712100)

研究型大學需要在教學中引導大學生的科研創新意識。筆者圍繞特定理工科院校細胞工程課程的特點，通過分析該課程在教學中存在的問題，提出了具體的解決方案以及改進措施。在教學內容上引入前沿科研熱點提高學生學習興趣；在教學形式上，將國際教學理論與具體教學實踐相結合，在實際工作中取得了好的成效，達到了提升本科生科研興趣和創新能力，以及培養滿足國家和地方發展需要的高素質人才的目的。

細胞工程；教學改進；科研熱點

近年來生物學領域發展迅速，對生物技術專業學生的創新能力和綜合能力提出了更高的要求。細胞工程以細胞生物學和分子生物學作為理論基礎，利用工程學原理和手段在細胞水平上研究改造生物遺傳特性，以此獲得具有目標性狀的生物體，從而服務于社會實踐[1]。該課程作為生命科學領域中一門應用性很強的核心課程，是生物技術專業教學實踐環節的重要組成部分，涵蓋了細胞生物學、微生物學、基因工程、發酵工程、工程學等多方面知識[2]，對于學生奠定豐富的理論基礎、培養創新與實踐能力具有非常重要的作用。對于理工科研究型高校而言，如何將生物技術專業的教學與學校特色專業有機融合，引導學生對該領域有新的認識并產生濃厚的興趣是教學中的關鍵問題。筆者結合所在高校本科教學“能力素質培養與科研創新能力并重，為培養高素質人才做準備”的人才培養模式，響應大學生綜合素質培養的需求，對教學工作中存在的問題給予剖析，在教學內容和教學手段等方面展開探索，取得了一定的成效。

1　當前細胞工程課程面臨的問題

1.1教學方式陳舊，學生興趣不高細胞工程課程在教學過程中會受到多方面的限制，如教學學時、教學任務、專業背景等[3]，如果細胞工程課程的教學手段和方法過于陳舊，沒有創新，就不能達到啟發學生、培養學生興趣的目的。這就對本科教學提出了一定的要求，即既要系統、凝練，又要與所屬高校專業教學實際相聯系。然而，目前國內外各高校的專業培養方向并不相同，從細胞工程的教材編制內容上可以看出，該課程涵蓋了許多方面的知識，還涉及生物學及醫學領域相當多的基礎理論和技術[4]。當前部分教師仍沿用“填鴨式”的教學模式，學生在課堂上只是大量記憶，缺失積極主動思考的能力[5]；教學方式過于單一，理論性強，與科研或實踐聯系少，教師教學手段匱乏，不能充分調動學生在課堂中的積極性，課堂氣氛沉悶。甚至，學生上課聽不懂或不理解，也就談不上對知識的綜合運用，直接導致學習興趣的下降，更加導致教學目標難以實現。

1.2學科發展快，教學難以突出重點細胞工程課程涵蓋知識面廣，多個學科交叉融合。目前教材多偏向于大眾化理解，有限篇幅內只是簡單概括了各學科領域的理論知識，所以重點不易突出。當前國內外細胞工程學科各研究領域發展很快，相應研究熱點日益更新。同時，細胞工程作為一門應用型學科，教材多偏向于基礎理論講述，涉及應用型技術分析的內容講解也只是一帶而過，這已無法滿足研究型大學多數學生的學習要求。在講授課程時若無法將實時的研究熱點問題及時反映在課本中，將導致學生難以理解教師課堂上講述的理論內容，缺乏對知識整體的把握能力，時間一長就會忘記知識點，導致課堂講解印象淺，實用性差。

1.3復合型人才匱乏、實驗室硬件設施投入不足細胞工程是一門緊密聯系生產實踐的學科，這就要求師資隊伍不僅要有豐富的理論知識儲備，更要及時了解學科前沿的應用熱點，熟悉企業的生產實際。但是目前教師大多畢業于高校，長期從事實驗室研究工作，缺乏一線的生產實踐經驗及與企業合作的機會，嚴重制約了師資隊伍的發展。同時，細胞工程實驗是由基礎實驗組成的一個整體，實驗成本高，周期長，不易成功，對學生的實驗技能要求高，也對硬件設施投入提出了更高的要求。但是許多學校由于經費不足，無法投入過多的硬件設施，實驗條件薄弱，例如，細胞培養無菌操作室是細胞工程實驗的基本要求，但運行費用較高，往往部分高校相關實驗無法實現。

2　細胞工程教學的改革措施

2.1引入科研前沿熱點，提高學生對科學研究的學習熱情對于研究型人才的本科教育既要立足于已有教材，又要緊跟科技發展，提升教學內容，做到“照本”而不“宣科”。教師應不斷閱讀國內外相關學術期刊雜志，掌握學科發展最新的前沿和動態。細胞融合、克隆技術、染色體工程、干細胞工程和大規模細胞培養技術等內容是當今細胞工程研究的重點和熱點，在立足學生教材知識的基礎上，要及時更新講課內容，引導學生多掌握和了解課程相關的科技前沿，并鼓勵學生關注研究熱點并積極思考，培養學生的科研興趣。

在實際課程講授過程中，細胞融合技術與當前單克隆抗體在腫瘤診治過程中的應用相結合，讓學生對該領域有了新的認識[6-7]。就胚胎工程知識探討當前“試管嬰兒”最新技術以及“代孕媽媽”等社會現象，加深了學生對胚胎工程技術的理解[8]。干細胞作為當前癌癥和心血管等重大疾病的治療前景之一，以此展開探討能脫離相對枯燥的基礎知識講授[9]。結合當前熱點的3D打印技術，讓學生從另一個角度去了解組織工程[10]。從倫理學角度探討克隆人的社會角色，以及不同物種之間轉基因操作的可行性，提高了學生的興趣。大規模細胞培養技術是疫苗學的支撐技術[11]，以每個學生成長過程中“親密接觸”的疫苗應用來講解該技術，以此拉近了學生對該技術的理解。

在教學課程開始之前，制定針對性強的教學計劃，將相對分散、無序甚至過時的內容，通過總結整理、分類等再加工過程突出重難點。對某章節當前的熱點問題及時加以梳理，盡可能做到與時俱進，同時向學生推薦相應的參考書或者文獻，幫助學生理解熱點問題，拓寬學生視野，不僅讓學生學到扎實的理論知識，更要培養學生科學研究的敏感性。

2.2豐富教學手段和方法，提高學生學習的積極性傳統的滿堂灌式教學沉悶、效率低，忽視了學生的學習心理特點，損傷了學生的學習積極性。隨著現代化教學改革的不斷深入，各種教學改革方法相繼出現，課程組通過理論研究和教學實踐活動，基于“問題導入(Problem-BasedLearning，PBL)教學法”、 “同伴(PeerInstruction，PI)教學法”開展適合本學院的教學模式，經過教學實踐和應用，效果明顯，成果突出。

PBL教學法是將學習定位于具體的問題之中、以學生為中心的教學方法，它強調把學習設置到復雜的、有意義的問題情景中，通過學習者的合作來解決真正的問題，從而學習隱含在問題背后的科學知識，形成解決問題的技能和自主學習的能力。該方法源于杜威的問題教學法理論，1969年由美國的神經病學教授Barrowws在加拿大的麥克馬斯特大學首創，目前已成為國際上較流行的一種教學方法[12]。

PI教學法由哈佛大學教授EricMazur創立，其使用專門設計的概念測試題，借助投票系統，揭示學生的錯誤概念和引導學生深入探究，在課堂教學中實現學生自主學習與合作學習、師生互動及生生互動，有效地改變了傳統課堂教學單一的講授方式，對于基于專題知識點的學習也有特別的效果。這種方法有效構建了探究式、討論式、互動式的課堂教學環境，深受學生歡迎[13]。

由于植物細胞工程課時有限，課程組教師積極吸收并引進PBL和PI教學法的精髓，建立了“同伴辯論教學法(PeerDebate，PD)”，精選擬定與教學相關的關鍵學科問題，把學生分成幾個人的小組，討論、查閱資料、設計實驗方案逐步解決問題。借鑒答辯評分投票統計方式，指導學生自學分組進行匯報、討論和歸納，引導學生深入掌握相關概念與理論，最后由教師總結、強化和矯正，不僅可以增加師生之間互動的機會，同時對于提高學生自主思考能力、培養學習興趣起到了至關重要的作用。這種教學法高效率地提高了學習效果。

2.3加強師資隊伍建設，優化教學資源 加強師資隊伍建設的首要任務是引進高學歷復合型人才，特別是具有較強的科研實力以及從事過生產實踐，相關工作的高學歷人才。同時，學校積極鼓勵青年教師開展工程技術類橫向課題研究，開發產學研項目，提升青年教師的科研水平以及綜合能力，做好教學資源的后續保障工作。

在教學資源方面，一方面學校加強與高新企業的聯系，提供生產實踐，創造實地觀察學習的機會。通過提供豐富的教學素材，將教學內容化靜態為動態、化抽象不可見為直觀形象，讓學生真正從課堂上學到實用技術。另一方面，通過借鑒微課教學方式，應用視頻等載體，展現課堂之外的實踐知識，讓學生“眼見為實”，從而提高教學效果。面向個性化的學生，提供不同的學習通道，建立多層次的教學體系。目前筆者所在課程組基于生物技術專業的學科特點，通過導師制等多種形式，吸引學生參加教師科研項目，面向不同層次的學生提供個性化教學指導。學生反饋多種教學資源的立體式學習對于他們的幫助非常大，將枯燥抽象的知識記憶轉變為理解學習的過程，對科學思維訓練非常有用。

2.4改革課程考核方式，全方位考察學生的綜合能力細胞工程課程傳統的教學考核方式比較單一，主要是針對一些傳統的概念型知識點進行考核，一方面不能引起學生的足夠重視，產生隨便考考就能及格的僥幸心理；另一方面傳統的教學考核方式不足以考查學生對知識的綜合運用能力。所以，為了考察學生對知識真實的掌握情況，對考核工作進行了改革，采用教學過程評價與終點性考試相結合的評價體系[14]，過程性評價主要包括理論考試(70%)、課題互動(10%)、科研報告(10%)、 “PD” 分值(10%)等，不僅注重學生對基本知識體系的掌握，也培養學生良好的科研素質，為以后的科研工作打下堅實的基礎。

3　深化細胞工程教學改革的成效和展望

隨著國家的快速發展，國家對人才的需求越來越大。為了順應時代的發展潮流，培養創新型人才，大力深化教學體制改革，提高教學質量將是教育行業永恒的發展主題。細胞

工程課程改革旨在通過教學改革，運用現代化教學手段以及思維模式，充分提高學生的學習積極性，培養出專業能力強、綜合素質高的人才。本課題從課程教材、課程教學方式、師資力量、學科發展方面陳述了細胞工程課程目前發展的不足之處并提出了相應的解決方案，以期提高該課程的教學效果，完善該課程的教學體系。實施教學改革后，同等考核難度下，學生成績優良率(80分以上)由25.7%提高至36.3%，及格率由93.5%提高至100%，并且該專業考研比例大幅度提高，教學改革取得了既定效果。

[1] 李玲，蔣建利，陳志南.生物技術專業細胞工程教學改革與實踐[J].中國醫學教育技術，2014，28(3)：309-311.

[2] 王劍文，章良，周建芹，等.生物制藥方向細胞工程課程建設芻議[J].藥學教育，2009，25(1)：31-33.

[3] 唐業剛，孫建紅，郭云貴，等.《動物細胞工程學》課程教學改革幾點措施和建議[J].武漢生物工程學院學報，2011(4)：301-304.

[4] 馮強，米力，陳志南.《細胞工程》教學面臨的問題與教學改革嘗試[J].西北醫學教育，2008，16(1)：110-112.

[5] 趙君峰，尤曉顏，侯玉澤.細胞工程實驗教學改革與探索[J].安徽農學通報，2013，19(5)：117-118.

[6]DAOT，YANS，VEOMETTN，etal.TargetingtheintracellularWT1oncogeneproductwithatherapeutichumanantibody[J].Sciencetranslationalmedicine，2013，5(176)：1390.

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[14] 李國慶，秦志峰，易嵐，等.基于多元智能理論的《細胞工程》實驗評價研究[J].中國醫學教育技術，2011，25(5)：469-472.

Researchuniversitiesneedtoguidethecollegestudents'consciousnessofscientificresearchandinnovationintheteaching.Thepapercentersonthecharacteristicsofcellengineeringcourseinthespecificscienceandtechnologycollegesandbasesuponanalyzingtheproblemsexistingintheteachingofthiscoursetofurtherputforwardspecificsolutionsaswellasimprovementmeasures.First,introducingtheresearchhottopicintheteachingistopurposeofraisingstudents'learninginterest.Moreover,combiningtheinternationalteachingtheoryistocarryoutthespecificteachingpracticeinteachingform.Becausetheaboveimprovingmeasures,goodresultshasbeenachievedinpracticalwork,whichachievedthegoalofupgradingtheundergraduateresearchinterestsandinnovatingability,andmetthedemandofhigh-qualitytalenttrainingfornationalandlocalsociety.

Cellengineering;Teachingimprovement;Researchhottopic

國家自然科學基金(31470535)；西安電子科技大學教育教學改革項目(TSLS1507)；西安電子科技大學基本科研業務費資助項目(8002-7215616001)。

寧蓬勃(1973- )，男，山東文登人，副教授，博士，從事分子病原學與免疫學研究。

2016-07-04

S-01；G640

A

0517-6611(2016)23-242-02

TeachingPracticeandtheProgressofCellEngineeringbyIntroducingResearchHotTopics

NINGPeng-bo1,SUNYing-ying2,ZHANGXiang-han1etal(1.SchoolofLifeScienceandTechnology,XidianUniversity,Xi’an,Shaanxi710126; 2.CollegeofLifeSciences,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100)