《細胞工程》課程教學改革與實踐

王娟,潘效紅,高雪,張道來,劉沅雨,邱棋

(濱州醫學院藥學院,山東煙臺 264003)

《細胞工程》是一門實踐性很強的學科，內容比較多,技術新，發展速度很快，實踐能力很強，是醫學院校及綜合類大學面向生物技術/生物制藥等專業的必修課程，同時也是這兩個本科專業課程體系中的核心專業課程，為生物學研究提供新的技術體系［1-3］。本課程是細胞生物學、分子生物學及發育生物學的后續課程。通過《細胞工程》的學習，使學生掌握動植物細胞工程的主要技術，并熟悉其基本原理，同時了解細胞工程技術在生物醫學領域及農牧業生產等方面的應用；培養學生在學習過程中發現問題和解決問題的能力，為組織與細胞技術、綜合社會實踐等后續課程打下基礎［4］。濱州醫學院自2002級生物技術本科及2014級生物制藥本科開始開設《細胞工程》課程，并于2014年始開設了“細胞工程技術”的碩士課程。

一、《細胞工程》的建設發展歷程

細胞工程是以細胞為研究對象，應用生命科學理論，借助工程學原理與技術，有目的利用或改造生物遺傳性狀，以獲得特定的細胞、組織產品或新型物種的一門綜合性科學技術。《細胞工程》是一門知識面較廣、時代感較強的綜合性學科，它既是現代生物技術的重要組成部分，也是現代生物工程的前沿學科?！都毎こ獭吩谏茖W基礎研究及生物高新科技產業等領域都發揮著重要應用［5］。動物克隆、干細胞應用、染色體工程、組織工程、胚胎工程、轉基因技術等高新技術都是在細胞工程基礎上發展起來的?！都毎こ獭肥巧茖W領域中最具活力的學科之一。近些年來，《細胞工程》課程的發展日新月異，主要開設在高校的生物技術和制藥工程等專業中［6］。

二、《細胞工程》課程的教學目標

學生通過學習《細胞工程》課程，能夠掌握植物細胞培養、動物細胞培養、細胞融合、胚胎工程、細胞重組的基本概念、原理和技術流程，提高獨立實驗操作能力和實踐創新能力，同時了解細胞工程領域的應用及最新研究成果；通過學習本課程，能夠提高學生的實踐能力、團隊合作能力、主動學習及終身學習能力。

三、課程與教學改革要解決的重點問題

現有《細胞工程》的內容中，各章節之間的邏輯關系不緊密，主要技術的細節介紹較多，理論表述較少，步驟復雜，給學生記憶內容帶來了很大的難度，容易混淆。再加上細胞工程實際內容基本是微觀水平，很抽象，不能用現實中的例子來描述。如果依舊采用傳統教學的“填鴨式”授課方法，很難提起學生的學習興趣，教學效果也不會很高。另外，細胞工程涉及的領域較廣，高新技術更新較快，市場和政策導向變化較快。教學過程中，必須及時更新這些內容，方能與時俱進。

實驗、實習是本科生實踐教學的重要內容之一?！都毎こ獭肥且婚T以培養學生實踐能力和創新能力為目標的應用型學科。《細胞工程》的實驗教學存在一些問題，例如：大部分實驗課都是傳統驗證型的實驗，內容比較單一；《細胞工程》實驗課中綜合性設計性實驗內容較少，應適當提高該類實驗課比例，提高學生的主動學習能力和創新能力［7］；也可以增加2周左右的課外生產實踐課，將學生派到煙臺榮昌制藥有限公司等企業，實地考察、調研單克隆抗體及植物次生代謝產物的生產過程。通過社會實踐活動，可以增加《細胞工程》的自主學習環節，增強學生對《細胞工程》內容的感性和理性認識，提高他們對《細胞工程》相關技術的實際應用能力。

《細胞工程》的傳統教學方法為講授法，教師以多媒體PPT課件為主，講解教學計劃上的內容。這種“灌輸式”教學方法比較單一，學生的學習積極性不高，師生互動性較差，學生的學習效果不好。

受傳統考核方式的影響，《細胞工程》常常采用期末閉卷方式進行考核，以便于盡可能使考核標準化和可度量化。為了方便給出試卷的標準答案，同時便于批改試卷，以往的《細胞工程》的考試題型多為選擇題。這樣的考核方式往往僅能考查理論知識的掌握情況，學生為了取得好成績，會死記硬背課本的理論知識，容易出現考前“臨時抱佛腳”的現象；而對于出勤率、課堂表現以及課后作業完成情況則無從考察。顯而易見，這樣的考核方式不能全面衡量學生分析問題解決問題的能力。

四、《細胞工程》的課程改革措施

（一）課程教學內容改革

《細胞工程》是一門應用性較強的學科，需要引導學生自己主動學習，教師在此過程中要做好傳、幫、帶的作用。首先，對一些實驗條件要求比較高的內容，如單克隆抗體的生產、脂肪干細胞的原代培養等，可以線上線下課程結合起來，輔以多媒體技術，直觀地了解這些實驗的全過程，提高學生的感官認識，加深學生對理論知識的理解。其次，每一項技術講完后，列出最新的參考文獻，鼓勵學生自己閱讀文獻，掌握最新前沿技術，拓展自己的知識面［8］。另外，在課程教學的實施中，注重理論聯系實際，融入思政內容。例如，結合2020年初的新冠疫情，講述新型冠狀病毒的結構及單克隆抗體的生產技術，我國取得了抗擊疫情的巨大勝利，由此激發學生的民族自尊心和自豪感［9-10］。

（二）課程成績評定方式的改革

《細胞工程》考核采用形成性評價，提高平時成績和實驗成績的百分比。平時成績占10%，考查學生考勤、作業、課堂提問、課堂討論、隨堂測試、階段測試等；實驗成績占30%，根據學生的出勤率、動手能力、解決問題能力等得出分數。期末考試成績占60%，為筆試，發現失分較多的知識點，并及時做出教學整改。

五、《細胞工程》的改革成效

《細胞工程》是生物技術/制藥專業的必須課，其特點是內容廣，技術新，涉及較多的專業技術操作。本課程的教學過程中重點內容采用PDL教學，輔以多媒體教學，線上線下結合等教學方式，這些靈活多變的教學手段提高了教學質量。

目前在濱州醫學院藥學院生物技術/制藥專業《細胞工程》的課程建設上，已經合理優化課程內容，探索了新的教學模式，提高了學生創造性思維能力。進一步突出了課程的“高新”特色，提高了生物技術/制藥專業學生的培養質量，《細胞工程》教學團隊成員教學效果連續多年優秀，學生課程成績比去年分別提高17.4%和9.1%，如表1所示。

表1 近兩年來《細胞工程》成績統計分析

《細胞工程》理論教學中，主要以講授法為主，科研故事為引導，引入學科領域研究新進展，激發學生的學習興趣。重點內容采用PDL教學法，輔以智慧樹平臺教學視頻。理論教學改革創新主要有以下三點：理論聯系實際，融入思政——例如，胚胎工程技術領域，我國培育成功第一例龍鳳雙胎試管牛，以此為基點，引發學生的民族自豪感和愛國情懷；對照比較，深化理解——例如，植物細胞與動物細胞的生物學特性及培養特點的比較，加深學生對動植物細胞的知識點的掌握；找準知識生長點，進行知識遷移——注重各課程之間、課程前后章節之間、章節前后內容之間知識點的聯系，發揮舊知識在學習新知識中的鋪墊作用。例如，講解第七章胚胎融合技術時，胚胎融合的本質是胚胎細胞的融合，從而引領學生回顧第五章細胞融合技術的內容，進而比較胚胎融合技術與細胞融合技術的區別與聯系。

《細胞工程》實踐教學改革創新也主要有三點：積極開展第二課堂，學生在創新實驗室和細胞工程研究室進行自行綜合性設計性實驗，也可以參與教師的科研課題；第二，藥學院與榮昌生物科技有限公司進行校企聯合，培養生物技術/生物制藥專業學生；第三，《細胞工程》課程團隊成員積極參與指導生物技術/制藥學生，參加各類學生實驗技能大賽。

六、《細胞工程》課程的持續建設計劃

《細胞工程》是一門實踐性很強的學科，在今后五年的課程建設中，首先，進一步提高學生的主動學習和創新實踐能力；其次，根據教學內容靈活采用教學手段提高教學效果。將多媒體輔助、PDL教學、網絡教學視頻等多種方法緊密結合起來，提高教學效果。

（一）需要進一步解決的問題

《細胞工程》課程內容的優化整合中，需要著重綜合性設計性實驗課的比例。在過去《細胞工程》實驗教學中，學生往往只是完成驗證性實驗的內容，例如在動植物細胞培養基的配制及菌實驗中，一般是由技術員提前準備好相應母液，然后學生再按照配方進行培養基的稀釋配制。這種驗證性實驗，往往使學生只知道照本宣科，不利于他們實驗能力的提高［11］。應該讓學生全程參與實驗的全部過程，包括實驗的設計、實驗耗材的準備等，便于學生掌握實驗的基本原理和方法，提高他們的實踐能力和創新能力。

（二）改革方向

在《細胞工程》實驗教學中要增加設計性綜合性實驗，如腫瘤細胞的原代培養、繼代培養和抗腫瘤藥物篩選實驗的結合，通過設計性綜合性實驗不僅培養學生的動手能力，而且提高學生文獻閱讀、路線設計和數據歸納、總結等動腦能力。

（三）改革措施

首先，在《細胞工程》課程改革中要積極鼓勵、帶領學生參與教師課題及科研學術活動；其次，在授課過程中主動將細胞工程的實際應用成果帶入課堂教學，例如在講解植物細胞工程時，帶領學生參觀老師的試管植物，不僅提高了學生的學習興趣，而且加深了學生對試管植物等知識點的掌握；此外，也可以通過小組討論等方式提高學生的團隊協作能力。例如，在講病毒疫苗生產時，正值冬季，流感高發季節，利用網上新聞視頻中流感疫苗生產過程，從雞胚的選擇，到病毒的接種、收獲到疫情的滅活整個過程都直觀地表現出來，用時僅兩分半時間，這樣不僅將大量的信息和繁雜的操作細節簡化，學生也很容易接受，起到事半功倍的效果。

七、結束語

通過對《細胞工程》課程教學方法和教學內容等的改革，基本上解決了現用教材與學生發展不適應的矛盾。提高了學生的創新能力、主動學習能力及團隊合作能力。隨著生命科學的發展，細胞工程的研究內容將更加深入和廣泛。在《細胞工程》教學過程中，只有不斷改革教學方法，才能與時俱進，培養出復合型的生物技術/制藥專業人才［12］。