細(xì)胞工程理論教學(xué)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(xì)胞工程專業(yè)課程從教材、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段與方法等方面進(jìn)行一定的改革與探索，取得了初步的成效，為該課程進(jìn)一步建設(shè)與改革提供借鑒。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 細(xì)胞工程;生物工程;課程改革

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)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(xì)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(yīng)器工程。這五大技術(shù)密不可分，相互之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，往往要完成一項(xiàng)任務(wù)需要結(jié)合所有這些工程技術(shù)。而其中細(xì)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(xì)胞生物學(xué)和分子

生物學(xué)方法，通過類似于工程學(xué)的步驟，在細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平上，按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)以獲得新型生物或物種細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合性科學(xué)技術(shù)。細(xì)胞工程包括植物細(xì)胞工程、動(dòng)物細(xì)胞工程等。細(xì)胞工程是細(xì)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(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐并取得顯著效益的應(yīng)用科學(xué)。細(xì)胞工程發(fā)展已有一百多年的歷史，如今隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，細(xì)胞工程的研究內(nèi)容更加深入和豐富，研究方法和研究設(shè)備也得到不斷改進(jìn)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(xì)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(dòng)物、轉(zhuǎn)基因生物反應(yīng)器等的相繼問世，細(xì)胞工程在生命科學(xué)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品、環(huán)境保護(hù)、海洋和能源等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。

細(xì)胞工程也是目前各高校生物類專業(yè)普遍開設(shè)的主干課程，而如今在信息爆炸的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，新興理念和技術(shù)不斷涌現(xiàn)，大學(xué)生教育已經(jīng)不能僅僅采用傳統(tǒng)的教學(xué)理念、教學(xué)方法和教學(xué)手段，這些已遠(yuǎn)不能滿足培養(yǎng)技術(shù)型、應(yīng)用型的生物工程專業(yè)人才的需要。為應(yīng)對新時(shí)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(dǎo)、開發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題能力的新教學(xué)方法，同時(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣、積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)獲取知識并綜合運(yùn)用知識的能力。我校細(xì)胞工程專任教師面對這項(xiàng)艱巨的任務(wù)，對該課程進(jìn)行了初步的改革，并初見成效。

一、細(xì)胞工程教材改革

目前，細(xì)胞工程教材繁多，針對該課程技術(shù)性強(qiáng)的特點(diǎn)，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(xì)胞工程》，該教材將各項(xiàng)技術(shù)分別從植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞的角度進(jìn)行了闡釋，就課程教學(xué)體系來說比較全面和系統(tǒng)。然而，單單采用一本教材遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足我校生物工程專業(yè)的細(xì)胞工程課程教學(xué)，因此，我們同時(shí)還選取了羅立新、李志勇、殷紅、安利國編著的《細(xì)胞工程》教材作為教學(xué)參考，此外，分別針對各項(xiàng)技術(shù)門類又參考了謝從華編著的《植物細(xì)胞工程》、徐永華編著的《動(dòng)物細(xì)胞工程》、羅立新編著的《細(xì)胞融合技術(shù)與應(yīng)用》、Cortassa編著的《代謝與細(xì)胞工程導(dǎo)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(gè)方向，我們針對本校的專業(yè)特點(diǎn)，將目前該學(xué)科方向的發(fā)展前沿、方向及動(dòng)態(tài)與各個(gè)教材融匯，形成了具有本專業(yè)特點(diǎn)的教材。由于參考資料眾多，對教師的科研及教學(xué)素質(zhì)要求較高，教師在平時(shí)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(xué)生的專業(yè)視野，并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)熱情。

二、細(xì)胞工程教學(xué)內(nèi)容的改革

細(xì)胞工程教學(xué)內(nèi)容目前主要是基于植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程兩大部分，其中各自又細(xì)分為幾個(gè)教學(xué)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(xì)胞工程部分主要?jiǎng)澐譃橹参锝M織與細(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容。動(dòng)物細(xì)胞工程則劃分為動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)、動(dòng)物細(xì)胞融合、胚胎工程、動(dòng)物干細(xì)胞技術(shù)、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物、動(dòng)物染色體工程等幾個(gè)部分，其中動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是基礎(chǔ)，而細(xì)胞融合是核心技術(shù)。由于內(nèi)容繁多，我們將其細(xì)分并碎片化、網(wǎng)絡(luò)化，形成小的知識點(diǎn)，多個(gè)知識點(diǎn)再匯集成一個(gè)個(gè)單元，并在每個(gè)單元結(jié)束時(shí)將知識整合，與其他單元知識進(jìn)行關(guān)聯(lián)性學(xué)習(xí)。該過程邏輯性強(qiáng)，重點(diǎn)突出，從而使學(xué)生學(xué)習(xí)的目的性更強(qiáng)。

三、細(xì)胞工程教學(xué)方法的改革

（一）“案例教學(xué)法”在細(xì)胞工程教學(xué)中的引入

細(xì)胞工程的專業(yè)技術(shù)比重較大，在講解中，部分教學(xué)難點(diǎn)和教學(xué)重點(diǎn)部分，純粹地照搬書本講解，學(xué)生感覺較為難以理解，同時(shí)也相對枯燥，很難使其長時(shí)間集中注意力。因此，在植物細(xì)胞工程及動(dòng)物細(xì)胞工程兩大基礎(chǔ)部分的教學(xué)中，我們適當(dāng)?shù)匾?/p>

入案例教學(xué)方法，即針對部分教學(xué)重點(diǎn)、教學(xué)難點(diǎn)的內(nèi)容，舉例來為學(xué)生講解。例如，在植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)的講解中，我們以其中應(yīng)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(gè)過程以及蘭花組織培養(yǎng)的具體技術(shù)的細(xì)節(jié)。在動(dòng)物細(xì)胞融合的教學(xué)中，以單克隆抗體（McAb）的生產(chǎn)為例，從淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞的融合到形成雜交瘤細(xì)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(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的介紹部分，我們以恒河猴干細(xì)胞分離及細(xì)胞系建立

為例，講解了飼養(yǎng)細(xì)胞準(zhǔn)備、恒河猴囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)（ICM）分離、干細(xì)胞培養(yǎng)增殖以及干細(xì)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(xué)內(nèi)容具象化，學(xué)生對其理解也更加深入。

（二）課堂討論及報(bào)告方式

由于細(xì)胞工程課程面對的對象為大三下學(xué)期學(xué)生，這些學(xué)生

即將面臨大四畢業(yè)設(shè)計(jì)及畢業(yè)論文階段，而大部分學(xué)生都未曾自己獨(dú)立完成一項(xiàng)具體的設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)，因此我們針對這些學(xué)生的特點(diǎn)，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(xué)生自己利用圖書館和網(wǎng)絡(luò)資源查閱相關(guān)內(nèi)容，自主設(shè)計(jì)如何完成的計(jì)劃并預(yù)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(bào)告，以及現(xiàn)場提問及討論。

在該方法實(shí)施后，學(xué)生積極性明顯被調(diào)動(dòng)，由于充分發(fā)揮其自主性，學(xué)生興趣高漲、積極主動(dòng)，熱情很高。學(xué)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(rèn)知的知識，而且提高了其表達(dá)、討論的技能，使學(xué)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(shí)也增強(qiáng)了其面對困難的自信心，為大四的緊張的畢業(yè)設(shè)計(jì)及畢業(yè)論文階段打好了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（三）網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺在細(xì)胞工程教學(xué)中的應(yīng)用

在細(xì)胞工程課程教學(xué)過程中我們引入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方法，建立了細(xì)胞工程課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。

首先，利用超星學(xué)習(xí)通APP建立課程網(wǎng)站，在網(wǎng)站平臺中設(shè)置了課程通知、課程教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重難點(diǎn)等內(nèi)容，以期讓學(xué)生在課前能夠充分了解細(xì)胞工程的核心內(nèi)容、技術(shù)方法，同時(shí)，課后能夠回顧和復(fù)習(xí)當(dāng)堂內(nèi)容。在個(gè)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(shí)驗(yàn)操作、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)操作以及細(xì)胞融合操作過程等視頻和微課，使學(xué)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(xué)中引入微助教工具，該工具利用智能手機(jī)微信系統(tǒng)平臺，在課堂上利用教師和學(xué)生的手機(jī)平臺在線互動(dòng)。在具體實(shí)施中，當(dāng)堂學(xué)習(xí)的內(nèi)容，馬上在系統(tǒng)中作為課堂練習(xí)，讓學(xué)生短時(shí)間內(nèi)完成，并即時(shí)在授課教師微信平臺上顯示學(xué)生的答題進(jìn)度和準(zhǔn)確度，完成后可自動(dòng)評分并給出正確答案，教師和學(xué)生均可即時(shí)看到成績，這種方法極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并且做到了當(dāng)堂內(nèi)容當(dāng)堂消化。而且，學(xué)期快結(jié)束時(shí)，所有課堂完成的練習(xí)可作為題庫導(dǎo)出，以幫助學(xué)生復(fù)習(xí)備考。

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

四、細(xì)胞工程課程評價(jià)方式的改革

我校生物工程專業(yè)的細(xì)胞工程課程自開課以來，評價(jià)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(shí)驗(yàn)操作和過程評價(jià)三種方式為一體，從注重學(xué)生死記硬背到對知識點(diǎn)的即時(shí)消化、理解并靈活掌握，切實(shí)做到讓學(xué)生真正學(xué)到知識并靈活運(yùn)用，這才是我們對該課程教學(xué)的最終目的。

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

報(bào)告，過程評價(jià)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(jī)與學(xué)生進(jìn)行課程知識內(nèi)容理解與運(yùn)

用能力的交流等。最終的綜合成績能夠真實(shí)地反映學(xué)生對該課程的掌握程度。

五、結(jié)語

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

多畢業(yè)后進(jìn)入工作崗位的學(xué)生受益匪淺。

參考文獻(xiàn)：

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編輯 陳鮮艷