細胞工程實驗課程教學改革探索

馬瑞麗 徐虹 張小紅

摘要 細胞工程實驗是生命科學類專業的一門重要的專業基礎課程，也是生命科學研究中的重要的實驗技術方法。在細胞工程理論課程教學改革的基礎上，對細胞工程實驗課程的結構和內容、實驗教材、教學方法和考核方式等方面進行了教學改革探索，旨在提高實驗課程的教學效果，提高學生的實驗動手能力、綜合性實驗能力、思維創新能力，培養高素質的專業人才。

關鍵詞 細胞工程實驗;課程改革;教學改革

中圖分類號 S-01 ?文獻標識碼 A ?文章編號 0517-6611（2020）10-0254-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.10.069

Abstract Cell engineering experiment is an important basic specialty course for life science students，and it is also an important operation technique for life science researches.On the basis of cell engineering curriculum reform， the reform exploration on ?experiment course was conducted from aspects of course structure and contents，teaching materials，teaching methods，and assessment ways，so as to improve teaching results of the experiment course and enhance studentsabilities of conducting experiment，comprehensive experiment alability，creative thinking ability，and provide guarantee for culturing highquality talents.

Key words Cell engineering experiment;Curriculum reform;Teaching reform

細胞工程課程是現代生物技術知識體系中的一門主干課程，也是現代生命科學研究的主要技術工具，其涉及面廣，實驗操作性強，因此大多數高校在開設細胞工程理論課程的同時都設置有相應的實驗課程。細胞工程實驗技術的主要目的是按照人們的意愿，在細胞水平上對其進行培養、繁殖或人工操作等，使其產生人們所需要的生物學特性，從而獲得特定的細胞、生物產品和動物品種[1-3]。掌握細胞工程實驗技術和方法，是生命科學類專業本科生必備的實驗技能之一[4-5]。為適應人才培養需要，西北農林科技大學生命科學學院生物工程教研室面向生物工程、生物技術和生物科學專業學生開設了細胞工程和細胞工程實驗課程。為了提高細胞工程實驗課程的教學質量，培養創新型專業人才，筆者通過在教學實踐中的探索開展了一系列教學改革，完善了細胞工程實驗課程內容和結構，制定了實驗課程質量標準，改進了教學方法、考核方式等方面，切實增強了學生的實驗技能，有效提高了課程教學質量。

1 改革實驗課程體系

1.1 調整實驗課程結構、精心安排實驗內容

細胞工程實驗課程是生物工程教研室面向生命學院生命科學類專業本科生開設的的一門專業選修課。由于師資及實驗條件的限制，最初實驗課程內容以植物細胞工程實驗技術為主。隨著專業的快速發展和學生知識結構的需求，對課程內容的要求也在不斷拓展，在最新版的課程培養方案中對實驗教學內容和實驗結構進行了調整和完善。實驗課程包括植物細胞工程實驗和動物細胞工程工程實驗兩大模塊，實驗學時由原來的56學時減為48學時，對實驗項目進行了精簡，實驗項目包括植物細胞組織培養基配制，植物組織和器官的初代培養、繼代培養，植物離體培養物的形態學與細胞學觀察，植物莖尖生長點的剝離與觀察，花藥發育時期的鑒定，植物原生質體的分離、純化與培養、融合，微藻細胞的培養與鑒定，試管苗的馴化和移栽等。動物部分實驗項目包括動物細胞工程培養液制備，動物組織細胞原代培養、傳代培養、細胞培養物的觀察和檢測，動物細胞的凍存和復蘇，細胞活性測定等。要求學生通過該實驗課程的學習，能夠熟練掌握細胞工程的核心技術，無菌操作技術和人工調控的細胞離體培養技術，培養學生積極發現問題、主動解決問題的能力，為學生從事生物學相關領域的研究及與細胞工程有關的生物技術產業奠定良好的技術基礎[4-5]。

1.2 制定和完善課程質量標準

為有效保證課程的教學質量，課程教學團隊不斷修訂和完善課程大綱，并在2017年制定了細胞工程實驗課程質量標準，對該課程性質、課程目標、內容框架、總體要求、教學要求、學生學習策略、課程考核要求及教學質量評價與改進等方面進行了明確規定，特別是對課程的基本理念、目標、課程實施建議等進行了詳細闡述，這對于教師的教學以及學生的學習都有直接的指導作用，保障了課程的實施質量。2018年，根據學校實驗課程建設要求，對課程質量標準中的部分實驗內容進行了修改，主要是將部分驗證型實驗項目更新為綜合型和設計型實驗項目，如將試管苗的馴化和移栽淘汰，新增馬鈴薯試管微薯的誘導實驗;將植物原生質體融合技術更新為外源基因在植物原生質體中的瞬時表達、動物細胞原代培養更新為動物細胞原代培養及培養細胞的觀察和檢測，新增了動物細胞克隆化培養實驗等。通過課程質量標準的不斷修訂和完善，使細胞工程實驗課程在學生專業能力和創新能力的培養中發揮更大的作用。

1.3 注重教材建設和更新

細胞工程實驗課程對于培養生命科學類專業技術型及創新型人才具有重要意義，隨著細胞工程實驗課程在各個學校的開設，國內涌現出了多套實驗教材，促進了生命科學類及相關專業人才的培養。筆者認為這些教材總體上存在以下問題：系統性不強，某些教材所選的各實驗項目過于獨立，缺乏系統性和連貫性，不利于學生整體意識和科研能力的培養;在內容的編排上，偏重于實驗步驟的編寫或羅列，實驗原理闡述得較為簡單，缺乏應有的指導性。筆者在總結多年教學經驗和校內自編實驗教材《細胞工程實驗指導》的基礎上，參考了其他輔助教材和相關文獻[5-6]，并借鑒教學團隊的一些科研經驗，進一步完善與修訂了實驗教材，爭取公開出版。該書內容由植物細胞工程實驗和動物細胞工程實驗組成，實驗項目按照基礎型實驗、綜合型、設計型、創新型實驗層層深入，每個內容中的實驗技術各不相同，在強調基礎性實驗、扎實基本實驗能力的基礎上，通過綜合性實驗來提升學生的綜合實驗能力，嘗試利用開放的設計性實驗，進一步拓展實驗思路，培養學生獨立思考和完成實驗的創新能力;該教材對實驗技術原理有較詳細的闡述，實驗步驟具體詳細，使讀者能對整個技術背景有比較全面的了解并進行實驗操作;實驗項目中所選用的實驗材料簡單易得，并提供多種選擇途徑，適應性較廣，旨在為生物類本科細胞工程教學提供一套適宜的實驗教學教材，也可為相關的科研人員開展細胞工程方面的實驗研究提供基本的實驗技術指導。

2 改革教學方法

在“創建世界雙一流大學”的新形勢下，改革教學方法，提高課程教學質量是每一位教學工作者的研究課題，根據西北農林科技大學細胞工程教學團隊多年來的實驗教學經驗，筆者對實驗教學方法進行了以下改革。

2.1 提高學生的自主學習能力

提高學生的自主學習能力，在細胞工程實驗課程中設置綜合設計性實驗并將其用于實踐中。實驗前，向學生們講解此次實驗的目的和要求，為學生提供實驗材料和方法，不提供詳細的實驗操作流程，讓學生在掌握課程基本理論的基礎上，確定實驗方案并小組內討論，自主設計實驗方案，思考每個實驗步驟的目的及注意事項，并在實驗過程中不斷進行優化，激發了學生們自主學習的興趣，構建“學為中心，學思結合”的教學氛圍，解決了學生只動手、不思考就可以完成全部實驗的問題。

2.2 問題式實驗教學方法

在實驗過程中，傳統的灌輸式講授方式只教授學生實驗步驟，學生按部就班地操作，學生不能積極主動地思考，教學效果不理想。為了促進學生積極主動參與課程教學，實驗課采取問題式教學法，比如在細胞工程實驗過程中會使用各種培養用溶液和各種器皿，要讓學生思考所用溶液的作用及每種器皿的用途;在動物細胞原代培養中，針對原代培養失敗的原因，提出問題，分析造成細胞原代培養失敗的原因及解決辦法，思考如何提高原代培養的成功率;在細胞傳代培養中，針對傳代培養的方法和注意事項，提出問題，將實踐和理論教學聯系起來，這種教學方式提高了教學效果。

2.3 培養學生良好的科學素養

細胞工程是生物技術知識體系中的核心課程，通過實驗教學加深實驗技術的理解，將理論教學與實踐教學相結合，提高學生的科研能力，培養學生良好的科學素養，為學生今后從事生命科學及相關專業的研究工作打下良好基礎。為加強實驗內容的系統性，筆者將實驗內容編排為連貫性的實驗項目，避免各個實驗相互獨立的情況，改變傳統的實驗室教師準備好所有的實驗用品、讓學生直接使用的方式，讓學生們自己準備實驗所需用品，所有用品的清洗、滅菌、消毒、溶液配制除菌等工作均由學生獨立完成，所準備的實驗用品再用于細胞培養，進一步對培養物進行觀察、檢測等一系列操作，教師只對學生的實驗操作和實驗習慣進行正確指導，并與學生一起對實驗過程中遇到的問題進行分析，既能提高學生分析問題和解決問題的能力，又培養了學生良好的責任心。此外，給學生們創造實驗研究的氛圍，開放細胞培養室及實驗室中的所有儀器設備供學生們使用，并制定實驗室進入的準則[7-9]。這些改革對于培養學生良好的科學素養，提高本科生實驗自主性和實驗創新能力非常重要，為本科生以后進行本科畢業論文實驗及從事科研打下良好基礎。

3 綜合性的多樣化考核方式改革

考核是檢驗課程教學效果的重要手段，考核成績可以直接反映實驗課程教學的效果，強化學生學習的動機。過去實驗課考核方式單一，不夠細化，考核成績主要依據實驗報告的書寫情況進行評定，學生參與實驗過程的環節在考核中體現不足，不能真實體現學生的學習效果，在一定程度上影響了學生參與實驗的積極性。在制定的最新課程質量標準中，采取多元化考核方式對學生成績的考核進行細化，評分制度更加嚴格[3，10]。具體包括：①規定課程考核方式包括平時實驗操作能力考核、考勤及實驗表現考核、撰寫實驗報告的考核，課程總評成績中實驗操作技能占40%，考勤及實驗表現占10%，實驗報告撰寫占50%;②報告的考核主要側重于考查學生對實驗原理、實驗操作中應注意事項的掌握情況、實驗結果記錄和分析情況以及對實驗失敗原因的分析能力等方面;③考勤及實驗表現考核主要根據學生的出勤情況、參與實驗的積極性、回答問題及實驗紀律情況，實驗小組對實驗器具的整理情況和實驗室衛生打掃，團隊合作意識等情況進行評定;④實驗操作技能考核主要依據學生對實驗內容的熟悉程度、實驗操作規范程度、對實驗儀器使用的熟練程度進行評價。采取綜合性的多樣化考核方式在一定程度上能避免學生平時不認真做實驗，實驗報告照抄實驗指導書，實驗結果分析千篇一律的情況大面積出現。考核成績更加公平，可以對學生學習效果進行全方位評價，真實反映學生的實驗課程學習情況，促進學生培養良好的科研素養和科研習慣，提高學生學習的興趣和主觀能動性。

4 結語

通過對細胞工程實驗課程的教學內容、教學方法、考核方式等方面的初步改革和探索，取得了一定的效果。課程的受歡迎程度越來越高，學生參與實驗的主動性、實驗動手能力、分析問題和解決問題能力、思維創新能力都得到了提高。

課程改革是一個循序漸進的、不斷完善的過程，課程教學中仍存在一些尚待解決的問題，今后將繼續推動該課程的教學改革，不斷完善實驗課程體系，建設先進的課程教學實驗平臺和優秀的實驗教學團隊，提升課程教學效果。

參考文獻

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