細胞工程實驗教學改革探索

王愛華

（青島農業大學生命科學學院 山東·青島 266109）

0 引言

近年來，我國的高等教育從精英教育轉向大眾化教育，高校的人才培養越來越側重于應用型人才的培養。通過高等教育培養應用型人才是當前我國高等教育中重要的新概念。隨著社會和經濟的不斷發展，高等教育的毛入學率已經從1977年的1.55%上升到2019年的48.1%，我國的高等教育規模和培養模式必須與時俱進，不斷深化改革。人們的教育思想和教育觀念也需要逐步轉化，[1]對應用型人才的認識也在逐步變化，越來越多的大學畢業生對自己的人生定位將會更精準，走向企業、走向基層、走向社會工作的第一線。為了適應社會對應用型人才的需求，高等教育需要準確把握新時代對學生素質培養的需求，逐漸摸索出培養新型應用型人才的具體途徑和方法，指定符合社會需求的人才培養方案。

細胞工程是現代生物技術的一個重要分支，[2，3]是一門現代生物科學理論和工程技術相結合的綜合性科學，也是一門實驗性很強的學科，掌握細胞工程的相關實驗技術至關重要，將為學生今后從事生物學領域的相關研究及其與細胞工程有關的生物技術產業奠定良好的理論和技術基礎。同時這門課也是我校生物技術專業學生的必修專業課，也是其它生物類各本科專業學生的重要選修課，在高等院校生命科學及相關學科的課程設計中占有重要地位。

1 教學中存在的問題

目前“細胞工程實驗”教學存在以下問題：

（1）現有的實驗教材實用性差。實驗教材實用性差，難以滿足細胞工程實驗教學的需求。一方面，實驗項目通用性差，不同的學校教學過程中往往結合學校和教師的科研優勢開設實驗項目，故開設的實驗項目差別很大。另一方面，傳統的教材不夠形象化，對實驗操作內容只有文字的描述，而細胞工程實驗很多涉及到操作的細節，比如無菌操作過程、材料殺菌過程以及儀器的具體使用等，僅從字面理解很難掌握實驗技能。

（2）實驗項目設計不合理。開設的實驗項目多為驗證性的，往往只是細胞工程某幾個環節，缺乏系統性和連續性。例如，目前開設的實驗項目中外植體的消毒與無菌操作、葉片葉柄的離體培養、叢生芽的誘導、離體誘變等，各個實驗之間具有重復性但又缺少聯系，導致“細胞工程實驗”教學內容不成體系。同時實驗項目缺乏設計性和創新性實驗內容，學生只是機械操作，在實驗的過程中缺乏積極性和熱情，由于實驗項目間缺乏聯系，一次實驗失敗對后續試驗沒有影響，學生缺乏責任實驗不認真，得過且過。由于細胞工程的實驗項目多數周期較長，實驗項目的設計缺乏系統性連續性，會導致學生在實驗的過程中缺乏責任感與成就感，學習過程中敷衍塞責，僅在課堂上走過程而不重結果，教學效果不理想。

有些實驗項目由于時間跨度問題，在有限的學時內開設很有難度。例如植物的馴化移栽這個實驗，馴化過程需要讓植物逐步適應外界的環境條件，大約一個周時間，然后再移栽。這個實驗時間跨度大的很難開展，不能要求學生2天左右來一次，幾分鐘做完再回去。

（3）實驗內容與時代性、科研性、實用性的聯系。現有實驗項目多數比較陳舊，跟不上時代發展，缺乏實用性，與教師的科研內容聯系不大，甚至沒有聯系。由于理論與實際脫節，學生不能及時掌握學科發展的前沿和動態，對行業發展的新技術、新設備、新方法不夠了解，從而影響了學生的就業和考研；教材的實驗內容與教師的科研內容脫節，還會影響教師的教學熱情和教學效果。

（4）教學方法陳舊。教學方法的重要性無需贅述，實驗教學中多數采用教師先講實驗步驟注意事項、演示、學生動手操作的模式，學生往往容易注意力分散，教師演示很難保證全體學生的觀看效果，所以收到的教學效果比較差，操作錯誤屢教屢犯。

2 實驗教學改革探索與設想

針對以上存在的問題，在細胞工程實驗教學過程中作了一些有益的改革探索，也有一些設想即將實施。

2.1 自編教材

針對細胞工程實驗教材的實用性不強的問題，結合本校的特色和教師的科研等特點，組織本校和兄弟院校的同行們編寫了《細胞工程實驗教程》[4]一書，并由高等教育出版社出版。鑒于該教材只有文字及黑白圖片，學生難以將實驗操作直觀化、具象化，已經與教育技術中心的老師合作，錄制實驗視頻，編寫的《細胞工程實驗》[5]教材，目前已經由高等教育出版社出版。本書中的實驗項目不僅增加了實驗中的彩色實驗結果圖片，還錄制了相關實驗的操作視頻（包括學生實驗中的錯誤操作等），較傳統的教材，形象化生動化，由原來看不見、摸不著抽象難懂的細胞工程實驗操作，轉化成了可視化的實驗操作，學生利用手機掃碼即可觀看視頻，便于學生提前預習以及實驗課后再次學習。

2.2 優化課程體系，加大實驗教學與科研結合力度

對現有課程體系進行優化，將實驗項目系統化，使得實驗內容成為一個有機整體，不再是散亂毫不相干的實驗項目，學生實驗失敗可能導致下個實驗沒有材料可以使用。這樣大大提高了學生實驗課的學習熱情和責任心，認認真真做好每一次實驗。比如實驗課中，從培養基的母液配制到培養基的配制，都是學生自己動手操作，下次實驗項目材料消毒與無菌操作就利用學生配制的培養基；用種子作為材料消毒與無菌操作的實驗對象，培養出來的無菌苗可用于下次實驗作為材料。這樣可以將實驗項目系統化，把4～5個實驗項目串成一個有機整體。在這個過程中，教師要做好組織者，把實驗項目中學生要完成的任務要量化好，備出部分同學實驗失敗的余地，以免影響下一個實驗項目的正常實施。

將實驗項目與教師的科研項目相關聯，既增加了教師的教學熱情，又可以提高學生的學習興趣，覺得實驗內容是科研項目的內容，所學的實驗技能確實能解決以后的科研問題或實踐問題。比如教學過程中，安排了王晶珊老師已經成熟的科研內容，利用花生的胚小葉進行離體誘變，學生的學習熱情高漲，效果好。

結合學校的大學生創新項目，鼓勵學生積極申請立項，做一個完整的項目。2017年我鼓勵大學生申請了紫花苜蓿耐鹽突變體篩選的校級創新項目，該項目就是利用細胞工程技術篩選突變體。這樣實驗課結合創新項目既鍛煉了大學生的科研能力，又提高了細胞工程的實驗技能和學習興趣。

2.3 實驗內容安排由簡到難，基礎訓練——綜合運用——探索創新

實驗內容的安排上，先從母液的配制、培養基的配制、材料的表面消毒及接種這些基礎訓練項目開始；逐漸加大難度到不同材料的繼代培養這種綜合運用實驗項目，培養學生在動手操作過程中綜合前邊所學的基礎知識，分析材料特點，選用合適的繼代方法；然后再安排探索創新的實驗項目，比如材料的離體誘變，需要學生思索如何誘變，怎樣篩選突變體等問題，再著手實驗。通過逐漸加大難度，打下扎實的基礎才能掌握好后邊的綜合訓練，再開展探索創新的實驗項目自然水到渠成。

2.4 教學方法的改革

實驗課的課堂教學，目前也存在很多問題：學生積極性不夠高，老師把注意事項講完了，學生真正聽進去的不多，操作過程中依然錯誤頻出；傳統的老師講學生聽，有些操作過于抽象，學生難于掌握；老師演示難以讓每個學生清楚的看到具體的操作等。這些問題導致實驗課的教學效果不如預期的好，學生只是上完了實驗課，敷衍了事，應該掌握的技術依然沒有掌握。因此需要改變傳統的實驗教學方法，增加學生主動學習的熱情，提高教學效果。

為此，與學校農業傳播與教育技術中心的老師們合作，拍攝并制作了實驗視頻，把抽象的操作形象化，便于學生學習掌握具體的操作細節。同時課堂上，有些實驗項目借鑒PBL教學法（Problem-BasedLearning，基于問題學習），[6]讓學生先自己熟悉實驗內容，然后動手操作，操作完以后講一下實驗過程中遇到的問題以及解決方法。例如培養基母液以及培養基的配制這兩個實驗項目，采用這種教學方法，效果很理想。在培養基母液的配制中，激素NAA的配制是學生容易出錯的地方，以前課堂上多次強調NAA稱量好了以后不能直接溶于水，但學生聽了以后照樣犯錯誤，現在認真仔細的按照教材上的步驟操作，錯誤率反而下降，即使犯錯誤稍加引導即可改正，通過課后學生自己的歸納總結，全班同學對這個問題都有了深刻的認識。

除此之外還有很多的教學方法，能更有效的調動學生參與課堂教學，教師根據實際情況與目前的多媒體教學相互結合，使課堂氣氛生動活潑起來，提高學生主動學習的積極性，才能有效的提高實驗教學效果。

3 結束語

在今后細胞工程實驗的教學過程中，還要繼續深化課程的教學改革，調整課程體系，及時將前沿新動態帶入課堂教學，加大實驗教學與科研成果的結合力度，更新與實踐相結合的教學內容，采用學生易于接受的現代化教學方法與手段，加強與學生間的互動，提高學生主動學習的積極性，讓學生樂于動手勤于動手，才能真正提高教學質量，讓學生真正掌握實驗操作的基本技能，并將所學知識活學活用，解決實驗中遇到的問題，達到提高學生動手操作能力和科研創新能力的目的，為學生日后的學習和工作打下堅實的基礎。