動物細胞工程實驗課程教學改革的探索與實踐

王歡 薛健

摘要：為滿足動物細胞工程實驗教學體系和教學模式改革的需求，吉林農業(yè)科技學院通過增強學生安全意識、完善課程內容、改革教學方式、健全實驗考核評價制度，改善了動物細胞工程的實驗教學體系。結果表明： 新教學體系提高了實驗教學質量，激發(fā)了學生的學習興趣，為培養(yǎng)高素質應用型生物工程專業(yè)人才打下堅實基礎。

關鍵詞：動物細胞工程;實驗教學;教學改革

中圖分類號：[S-3]

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191215071

動物細胞工程是現(xiàn)代生物技術的重要組成部分，是以動物細胞為載體，運用工程學和生物學等相關技術，挖掘、利用生物體潛在能力的一門學科，是生命科學研究和其產業(yè)化的重要載體[1]。動物細胞工程課程實踐性強、無菌操作要求嚴格、應用廣泛，教學內容以實踐操作為基礎，所以設置合理的實踐教學內容可提高教學質量。

對吉林農業(yè)科技學院生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案的認真分析后發(fā)現(xiàn)，舊的動物細胞工程實驗課程體系、實驗方案和教學方法等已經(jīng)不能適應當前生物醫(yī)藥企業(yè)用人需求。為了培養(yǎng)出高素質的應用型技術人才，吉林農業(yè)科技學院生物與制藥工程學院通過前期調研吉林省內兄弟院校細胞工程、動物細胞工程實驗課程情況、省內生物醫(yī)藥企業(yè)崗位需求，在課程教學內容、教學方法等方面進行了改革，建立適應企業(yè)生產需要的動物細胞工程實驗課程教學體系。具體改革措施如下。

1加強安全意識培養(yǎng)

動物細胞工程實驗主要在生物工程、生物技術專業(yè)開設。上述2個專業(yè)學生來自全國不同省份，各地中學生物學實驗條件不同，學生實驗水平參差不齊。此外，動物細胞工程實驗中，會涉及病毒等微生物的實驗操作，因此在學生進行實踐操作前設置了“安全教育、規(guī)范化操作、儀器的使用”這一準備教學環(huán)節(jié)。學生通過觀看教師錄制的視頻資料，學習相關實驗操作后，必須在線進行實驗安全知識考核，測試通過后方能進入實驗室進行動物細胞工程課程操作。如不合格，必須重新學習，直到考核通過，方可進入實驗室進行操作。

2優(yōu)化實驗課內容

教學改革之前，動物細胞工程實驗課主要包括細胞原代培養(yǎng)、傳代、凍存等實驗操作。雖然能涉及動物細胞操作內容，但系統(tǒng)性不強，與企業(yè)實際需求對接性差。因此，課程組成員對省內高校及生物醫(yī)藥企業(yè)進行調研，重新修訂教學內容。根據(jù)企業(yè)生產崗位技能要求，編撰動物細胞工程實驗課程工作手冊。該手冊下設若干工作項目，每個項目又包含任務書、準備單、工作流程、注意事項等內容。通過項目化教學使學生明確任務目標、了解工作流程。課程內容以吉林正業(yè)生物制品有限公司雞新城疫疫苗生產崗位要求為基礎，優(yōu)化整合實驗項目。改革中，刪除雞紅細胞制備及融合這一實用性較差的實驗項目，設置雞胚成纖維細胞（CEF）培養(yǎng)的準備工作，雞胚成纖維細胞的原代培養(yǎng)，雞胚成纖維細胞培養(yǎng)過程的傳代培養(yǎng)、培養(yǎng)過程的檢測與觀察，雞胚成纖維細胞對雞新城疫病毒（NDV）的培養(yǎng)，雞新城疫病毒的鑒定，雞胚成纖維細胞的凍存與復蘇及非洲綠猴腎細胞（VERO）的復蘇與傳代（拓展性實驗）。

3改進教學方式

3.1項目化教學

在以往的實驗教學中，通常采取學生課前預習、教師課上講解、現(xiàn)場演示、學生完成實驗相結合的教學模式，往往不能獲得好的教學效果。本課程改革針對上述問題，圍繞教學目標，以激發(fā)學生興趣、培養(yǎng)學生團隊精神為主線，教學方式做出如下改進：授課教師下發(fā)項目任務書，解析任務目標;學生自主成立團隊，根據(jù)任務要求，通過查閱資料、討論來設計實驗方案，授課教師指導并完善實驗方案;各團隊以教師指導為基礎，在團隊負責人組織下，進行工作;完成任務報告單，組內進行匯報交流;實踐技能考核;課程實踐教學全部結束，以團隊為單位，開展實踐教學收獲與心得匯報。

3.2多媒體教學

多媒體教學具有文字、圖像、視頻、音頻等相結合的特點[2]。但在以往實驗教學中，大多僅使用PPT中“圖片演示”功能，忽視視頻教學的應用[3]。因此，在本次教學改革中，將視頻教學作為動物細胞工程實驗教學的重要補充手段。課程組成員錄制實驗操作視頻，使學生能對實驗項目直觀化。同時，課程組購買大量實驗教學光盤，便于學生拓展知識面。

3.3虛擬仿真軟件輔助教學

仿真教學又稱模擬教學，是利用計算機軟件模擬真實自然現(xiàn)象或社會現(xiàn)象，學生通過計算機軟件扮演某一角色，從而進行技能訓練的一種教學方法。虛擬仿真教學可在很大程度上補充客觀條件的不足，能為學生提供近似真實的實驗環(huán)境，從而提高學生職業(yè)及實踐技能[4]。基于此，吉林農業(yè)科技學院在考察各兄弟院校虛擬仿真教學軟件基礎上，購買了萊醫(yī)特虛擬仿真軟件。在實驗項目過程中，學生在觀看課程組錄制的實驗操作視頻后，可以在學院機房仿真軟件上進行“預實驗”，即通過軟件進行原代細胞分離、換液、傳代、凍存、復蘇等基本細胞操作。通過仿真軟件的“預實驗”使學生能在頭腦中對細胞操作有更直觀的認識，同時，通過教學軟件的考核，可以使學生初步了解細胞操作的注意事項，總體提高學生的實驗操作技能，提升教學效果。

4改革考試方式

客觀公正、真實有效的實驗考核體系，不僅能提高學生對實驗的重視程度，也能調動學生對知識探索的積極性，增加學習興趣，督促和引導學生日常學習情況和態(tài)度，從而提高實驗教學的效果[5]。因此，課程組制定了適合該門課程的考核方式。包括技能考核、小組討論、心得匯報、組員匯評、本人自評、實驗效果、教師評價、獎勵分值上述8項內容，其中技能考核、實驗效果、教師評價各占20分，其余4項各占10分（以百分制計算）。通過考核方式的改革，使學生重視課前預習、課上實踐操作、課后討論，提高了學生的實驗操作技能，促進了學生處理問題解決問題的能力，加強了學生的團隊合作意識，使學生更加能適應日后的工作需求。

將一部分實驗內容交給學生自主設計，僅向學生講授實驗目的和原理，實驗操作部分由學生獨立完成。在實驗教學中，教師僅發(fā)揮引導作用，試劑配制與器皿的滅菌等具體操作均由學生獨立完成。通過上述措施提升學生的動手能力，極大促進了學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素質的培養(yǎng)。學生們能夠自主申報挑戰(zhàn)杯項目、各級大學生創(chuàng)新項目與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，各級生命科學競賽等;能獨立完成項目和畢業(yè)論文;還可承擔教師的一部分研究工作，提升了自身的科研能力和創(chuàng)新能力。

5存在不足與改進措施

5.1實驗室配套設施不完善

學院細胞間實驗室內的超凈工作臺數(shù)量不足，實驗進行時，每位同學都需要動手操作，不能滿足有限學時內的教學任務。導致學生頻繁進出細胞間，實驗材料出現(xiàn)污染情況。此外，在細胞凍存環(huán)節(jié)中，多組教師同時進行實驗時，細胞凍存盒數(shù)量無法滿足實驗需求，只能用程序降溫法。這不但增加了教師及部分學生的工作時間，細胞凍存效果也受到影響。因此，吉林農業(yè)科技學院計劃今后增加細胞間面積與超凈工作臺等配套設施數(shù)量，提高實驗課程效率。

5.2實驗材料單一

本次改革所設置的實驗內容以正業(yè)生物生產需要為基礎，涉及雞胚成纖維細胞分離和培養(yǎng)、新城疫病毒的細胞培養(yǎng)等實驗項目。改革過程中應用的實驗材料較少，只有CEF細胞和VERO細胞。由于實驗材料的單一造成學生僅僅能掌握貼壁細胞實驗操作技能，未涉及懸浮細胞的操作，未能最大化培養(yǎng)學生的綜合實踐技能。因此，在未來的教學中將引入懸浮細胞培養(yǎng)等操作項目，擴展學生的實驗內容。

吉林農業(yè)科技學院為地方新建應用型大學，人才培養(yǎng)以符合企業(yè)崗位需求為基本原則。動物細胞工程實驗改革就是根據(jù)省內生物醫(yī)藥類企業(yè)的用人需求重新設置教學內容。為了提高教學效果，對教學方法、考核方式等方面進行改革，取得了良好的效果。雖然取得了一定的成果，但更應該以培養(yǎng)企業(yè)需要的技術人員為己任，進一步拓寬實驗項目，使畢業(yè)生的就業(yè)面更加廣泛。

參考文獻

[1] 王永芬，趙緒永，郭宏偉.工學結合模式下“動物細胞培養(yǎng)技術”課程實踐教學的改革與創(chuàng)新[J].中國農業(yè)教育，2013（03）：73-76.

[2]金燕. 多媒體教學課件質量與教學效果的因素探析[J]. 電化教育研究，2007（5）： 66-68.

[3]胡郁樂，張惠，蔡記華. 多媒體視頻教學在專業(yè)教學中的重要性和實現(xiàn)方法探討[J]. 教育教學論壇，2013（35） ： 54-55.

[4]李芬.計算機網(wǎng)絡技術在教育教學中的優(yōu)勢及應用分析[J].中國校外教育，2019（16）：62，68.

[5]?張英，黎宏宇，李莉，郝林琳，劉松財，于浩.動物細胞工程實驗教學改革與實踐[J].黑龍江畜牧獸醫(yī)，2013（11）：181-183.

作者簡介：

王歡（1981-），女，講師，博士。研究方向：高等教育。