生物工程专业细胞工程课程教学改革的探索与思考

邵景侠　杨淑慎　徐虹　马瑞丽　张小红

（西北农林科技大学生命科学学院 陕西·杨凌 712100）

摘 要 细胞工程是生物工程专业的一门专业基础课，细胞工程课程组对细胞工程课程的教学内容、教学方法和考核方式等进行了一系列的探索与改革，制定了课程质量标准，修订了课程教学大纲，为生物工程专业学生的培养奠定了一定的专业基础。

关键词 细胞工程 课程改革 教学改革

中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.08.024

Exploration and Thinking of Biological Engineering

Cell Engineering Course Teaching Reform

SHAO Jingxia， YANG Shushen， XU Hong， MA Ruili， ZHANG Xiaohong

（College of Life Sciences， Northwest A& F University， Yangling， Shaanxi 712100）

Abstract： Cell engineering biological engineering professional a basic course， cell engineering course group of cell engineering course content， teaching methods and assessment methods carried out a series of exploration and reform， develop a curriculum quality standards， revised the course syllabus for the cultivation of bio-engineering students laid a professional basis.

Keywords： cell engineering; course reform; teaching reform

生物工程是一门新兴的集生物学、化学、医学、工程学等为一体的边缘交叉学科。我校生物工程专业始建于1999年，细胞工程课程是生物工程专业的一门专业课，是应用性、实践性很强的学科。根据生物工程专业人才培养的目标， 在多年的教学和实践过程中，笔者对细胞工程课程内容和结构进行了较为全面的改革和探索，以期完善人才培养的知识结构，满足本专业学生课程学习的需求，培养知识全面的合格人才，切实提高学生的创新与实践能力。

1 合理构建课程体系

1.1 适应专业要求，调整教学内容

细胞工程是生物工程专业的一门专业课，由于师资及实验条件限制，最初细胞工程课程内容主要讲述植物细胞工程，其内容主要包括：植物细胞的全能性理论及其实现途径，植物细胞的脱分化和再分化理论，器官分化和体细胞胚胎发生的途径与方式，植物细胞工程实验室组成和无菌操作技术，植物离体无性繁殖和脱病毒技术，植物胚胎培养和单倍体诱导技术，原生质体培养和体细胞杂交，植物细胞培养及次生代谢产物的生产，体细胞无性系变异和突变体筛选，种质资源离体保存和植物遗传转化技术。随着专业的快速发展和学生知识结构的需求，对课程内容的要求也在不断拓展。近几年我们增加了动物细胞工程的理论，其内容涉及动、植物细胞和组织的培养技术，细胞融合技术，胚胎移植、动物克隆、体外受精、转基因动物等技术以及细胞工程技术在农业、工业和医药等领域的应用。

1.2 立足基本原理，突出专业应用

我们在讨论课程大纲及课程质量标准时确定了该门课程主要包含基本原理、基本技术、实践应用三部分，压缩了原理和理论讲授学时，加大了知识应用学时，例如学习了细胞全能性理论知识，我们把如何利用这一原理进行植物快繁、细胞培养、种质保存等作为重点内容。调整课堂讲述内容的同时，增加了实验课和实习的学时，使课程结构更加适应专业学习需求，突出了工科课程的专业应用。

1.3 编制课程标准，规范教学内容

细胞工程课程大纲经过了2004年、2008年、2012年和2014年4次修订，生物工程教研室对细胞工程课程内容、实验、实习等环节进行了广泛的讨论，同时也听取和参考了其他高校同行的建议，编写了细胞工程课程质量标准，首先确定了学生通过本课程的教学应实现以下目标：①了解细胞工程课程在生物学科中的地位及发展情况;②了解细胞工程的基本理论依据及该课程在国内外的进展与发展趋势;③使学生理解和掌握动植物细胞工程的基本理论知识和各种操作技术的基本原理及技术路线;④使学生能够灵活运用所学的基础理论知识，发现、分析并解决实验操作过程中的具体问题;⑤提高学生分析问题、解决问题的能力，为以后更好地应用细胞工程技术奠定坚实的理论和技术基础。围绕课程培养目标确定了细胞工程课程共十五章的讲述内容;同时进一步规范了该门课程的考核环节和实施程序，使今后的课程考核更加全面和科学。

2 改进教学方法，利用现代化教学手段，提高教学效果

2.1 采用多种教学方法，调动学生学习的积极性

生物工程专业本科的细胞工程课程在三年级第二学期开设，学生已经具备相关的专业基础知识。因此教师在课堂授课过程中，综合采用启发式、比较式、互动式和讨论法等多种教学方式，充分调动学生的积极性，实现学生对理论知识的更好理解和掌握。如在讲述细胞工程理论时，首先提问学生为什么细胞具有全能性，各种不同细胞类型实现全能性的能力为什么不同？并引入课堂讨论-植物离体培养中如何实现植物细胞的全能性？在讲述细胞培养时，我们首先让学生比较植物细胞、动物细胞与微生物细胞的结构、功能的不同;在讲述人工种子时，引入课堂讨论-体细胞胚胎与合子胚的异同点？通过这些方式充分调动他们探索未知领域的主观能动性和创造性思维，激发学生的求知欲，激励学生积极参与到教学过程中，真正让学生成为课堂的主体。

2.2 充分利用多媒体教学手段，提高学生的学习兴趣

计算机辅助教学作为现代化的教学手段，在改革教学模式、优化教学内容、提高学生的学习效率等方面有重要的作用。细胞工程课程内容多，信息量大，应用性和实践性很强，又涉及多种实验技能。根据细胞工程课程的特点与教学内容要求，为了使学生在有限的课时内取得更好的学习效果，在教学过程中，授课教师采用传统板书和多媒体教学相结合的手段。在平时的教学实践中，授课教师就非常注重各种素材的收集和加工，自制或搜集相关的视频和动画，在课程教学和实验教学中均使用多媒体课件。如利用图片展示污染、褐变、玻璃化等现象，使学生可以直观地分辨到各种限制植物组织培养的因素;用动画的方法进行演示胚胎干细胞的诱导分化及单克隆抗体的制备过程，使学生更容易理解和掌握这些较抽象的内容;通过视频等方式介绍原生质体的分离，细胞融合等过程，可以把一些学生容易忽略、较抽象、不易观察到的重要操作技术直观地演示出来。利用板书绘制离体培养条件下，小孢子发育成植物体的途径和原生质体融合的不同产物，以加深学生的理解。传统和现代教学手段相结合，加强理论和实际的联系，取得了明显的教学效果。

同时，我们也完善了细胞工程课程的网上资源，包括教学大纲、多媒体课件、思考题和试题库等，方便学生课后复习。

3 加强实践教学，巩固教学成果

细胞工程是一门应用性、实践性很强的课程，我们注重理论课教学的同时，不断完善实践教学体系。通过多年的教学实践，已经建立起了包括课程实验和生产实习两个方面的实践教学体系。

保留基础性实验内容，如培养基配制、初代培养、继代培养、培养物观察等内容，以培养和训练学生最基本实验技能。在有限的实验课课时和现有实验条件下，对原有短时间的、验证性实验进行整合和优化，合理规划实验内容和环节，使实验环节衔接紧密。如实验室的显微镜和解剖镜是按照两个同学一组的标准配备的，在花器官剥离与观察实验中要用到解剖镜，而花粉发育时期鉴定用到光学显微镜，因此我们将这两个实验整合在一起，既有效利用了实验室资源，又节约了时间。人工种子的制备和继代培养基的配制合在一起，在培养基灭菌的过程中，制备人工种子，避免了学生等待灭菌的过程。

在传统的细胞工程实验教学中，如母液配制、材料选择等一般由实验人员或教师提前准备，学生只是按照实验指导完成实验的部分步骤。如原生质体的分离、纯化和融合实验，改变了原来实验室老师准备好所有需要用的试剂，而让学生全程参分离酶液、洗涤液、电融合液、化学融合剂的配制，将现有的部分过程性实验变为全部过程性实验。通过全程参与实验的整个过程，学生的实验技能得到较全面的综合性训练。

为培养学生的综合能力和探究精神，结合不同专业的学科方向，自选一些实验材料，独立完成，也可以结合教师科研和大学生科创项目进行，提高学生的综合实验能力和基本的科研素质。

4 完善考核方式、注重学习效果

考核是教学中不可缺少的环节，通过考核对教学质量及教学效果的反馈和检查，一方面，检查学生对知识的掌握程度;另一方面，教师可以发现教学中存在的问题，及时改进教学效果。细胞工程课程考核分为两大部分，平时考核占30%，课程考试占70%。平时考核主要包括课堂表现（考勤，课堂讨论，课堂提问）和课后作业等方式对学生平时的表现进行综合考核。引导学生重视平时学习，防止期末突击应付考试。

实验课按照实验的性质，分别考核，首先基础性的实验中逐步降低实验报告的成绩比例，将学生在实验课上的综合表现，包括操作的规范程度、培养结果的好坏及卫生情况等纳入到考核的内容，使学生养成良好的实验习惯。基础实验的评定具体包括实验报告50%、课堂纪律10%、实验技能20%、实验结果10%和实验习惯（卫生、实验用品使用等）10%。

其次，对于综合性设计性实验的考核，主要从材料的选择，方案的设计，团队协作，实验操作，报告书写的规范程度等方面来评价，因为实验材料的选择根据学生兴趣，因此难易程度不同，对实验结果仅作为参考基础。这部分的成绩评定具体包括材料的选择10%，方案的设计30%，团队协作20%，实验操作及材料的生长状况20%，报告书写的规范程度20%。计算各部分的成绩的平均成绩，作为实验的最终成绩。

对实习的考核，实行带队教师与实习基地指导教师的双向考核。主要包括实习考勤（10%）、实习报告（30%）、实习带队老师（30%）和实习基地老师成绩（30%）的双向考核。

随着细胞工程发展，在教学过程中授课教师不仅要不断丰富学科发展的前沿和发展动态，更新自身的知识理论框架，而且在教学过程中要不断思考探索和总结，提高教学质量，使学生在学习过程中真正有所收获，为国家培养出综合素质较高具有创新能力的优秀人才。

参考文献

[1] 杨淑慎.细胞工程[M].北京：科学出版社，2009.

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