《细胞工程》理论与实践教学的探索与研究

邵景侠+张小红+徐虹+马瑞丽+杨淑慎

摘要：细胞工程是现代生物技术的重要组成部分，也是生物技术、生物工程和生物科学专业的骨干课程。本文从西北农林科技大学生命科学学院细胞工程课程理论与实践教学体系的改革入手，总结了该门课程在理论与实践教学上进行的改革尝试及经验体会，旨在探讨利用实验教学培养本科生创新能力的方法。

关键词：细胞工程;教学改革;创新能力

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2015）42-0117-02

一、细胞工程的重要性

细胞工程是一门现代生物科学理论与工程技术相结合的综合性学科，是现代生物技术的重要组成部分。它是应用细胞生物学的方法和工程学的原理，按照人们的预定目标，在细胞水平上对生物体进行创造设计，有计划地保存、改变和创造遗传物质，改变生物性状，以生产有用物质或创造新物种的技术。细胞工程是一门实践性很强的学科，涉及到的细胞工程技术是生命科学领域的重要技术和手段，因此是生物技术、生物工程、生物科学专业的骨干课程。通过该课程的学习可为从事生物学领域的相关研究以及相关的生物技术产业奠定良好的基础。

为了适应社会的发展，拓宽学生的知识面，培养全面的人才，我校生命科学学院生物工程教研室为本院生物工程、生物技术以及生物科学专业开设了细胞工程课程。我校生物工程教研室自1999年成立以来，在教学中不断完善教学内容和课程体系，结合课程特点和日常教学实际情况，就如何提高细胞工程课程的教学质量，培养创新型专业人才，进行了一系列教学改革，探索出适合该校实际情况的新方法，努力争取提高学生的创新与实践能力，并取得了良好的效果。本文将对该课程教学和实践改革的内容和经验做一总结。

1.完善教学体系。

2.完善理论内容。我校生物工程教研室自1999年成立，当时由于师资和各种硬件条件的限制，所开设的《细胞工程》内容只涉及到植物部分，课程名称为《植物细胞工程》。因此，在后来的教学中，我们首先补充师资力量，并且从教学内容上做了调整，补充了动物细胞工程方面的内容。细胞工程包含的内容很多，有基本原理、组织器官培养、快繁技术、脱毒技术、胚胎培养、细胞培养、原生质体培养、种质资源保存等。各种技术的基本原理相同，但众多技术关联度差，知识体系框架不明晰，为了优化教学内容准确把握内容框架。在教学中，我们采用结合实践归类法进行教学，把所有内容分为基本原理、基本技术和实践应用三部分。基本原理即细胞的全能性是细胞工程学科的理论基础，因此我们以此为重点。基本技术分为取材、消毒、预处理、接种、培养等，分析掌握各种培养技术如外植体的选择、培养基的选择、培养条件的要求等具体差别。同时从实践应用上分为育种、种质保存和产物生产三个方面，并且围绕以上三个方面进行归类，即把快繁技术、脱毒技术、原生质体杂交都属于育种体系;胚挽救技术作为种质保存方法;胚胎培养、细胞培养是次生代谢产物生产。

3.完善实践教学。（1）实验课教学内容整合和优化研究。对原有短时间的、验证性实验、需时间周期较长的实验内容进行整合和优化，合理规划实验内容和环节，丰富实验内容、节约实验时间，使实验结构紧凑、衔接紧密;除基础实验外，结合不同专业的学科方向，选择性地开设一些内容新颖、技术先进并与生产和科研关系较为密切的实验。（2）全程性实验模式研究。探索将现有的零碎部分性实验变为全程性实验，让学生自己动手完成实验的全部过程，以利于他们掌握实验的基本方法，提高学生动手能力。（3）综合性和研究性实验内容的探索。为培养学生的综合能力和探究精神，提高学生的实验兴趣，研究确立综合性和研究性实验的内容，进行尽可能让学生自选性选择一些实验，使学生可以根据自己的兴趣和爱好，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。（4）优化课程实习内容与方法。如增补了观赏植物实习内容，有效地利用了课题组科研相关的观赏植物繁殖公司，加强观赏植物应用认知。选择掌握组织培养与细胞工程学研究系列化技术、仪器设备的企业例如西部兰花基地进行实习。（5）拓宽实践渠道。深化校企实习基地建设，巩固目前已经有的校外教学实习基地。优化出校外教学实习、生产实习、科研训练、创业训练、工程训练等实践教学课程体系的运行、管理模式，并探索出校外实习基地长期良性发展的机制。

二、改变教学方法

1.变理论教学为理论与实践相结合。细胞工程为应用性很强的课程，涉及众多的实验操作技术，一方面加强多媒体教学，教师可以通过图片、视频加强学生的印象，另一方面结合实验操作进行理论讲述也取得了良好的效果。例如在讲述胚状体概念时，我们结合胚状体形成实验和发育变化，使学生非常清晰的掌握这一抽象概念。

2.增加互动式教学。例如基本原理、基本技术讲述完成后，以不同作物为试材，我们让学生分小组按照细胞实践应用在不同方面的应用，查阅资料，并进行课前讲授，其他小组成员积极提问。这一做法改变了被动学习的局面，调动了学生的学习积极性。另外提前给出讨论题目，让学生自主学习积极讨论，上好讨论课也是一个极其有效的方法。

3.采用对比的方法进行教学。通过对内容加以比较，引导学生分析，加深对相关内容的印象。例如在介绍利用“超低温冷冻保存法”来保存生物种质资源的优点时，利用比较法，将其与传统生物种质保存方法加以比较，其优势一目了然。讲解脱毒苗与普通苗生产上差异时，结合本地草莓病害和结果图片进行对比，使学生深刻认识技术的关键作用。

4.开展实践技能大比武。我们组织学生参观西部兰花基地基地及其组织培养实验室，同学们见到了大批兰花脱毒苗及其在田间的栽培和应用。参观后我们提供基本实验试剂、仪器、组培室、兰花苗，要求每位同学在全天开放的实验室独立完成兰花脱毒苗的生产，课程结束时进行评分，组培成功、兰花涨势优良者考核评为优秀，经过几次实验虽然也获得了脱毒苗，但由于实验技能原因导致苗子较小者评为良好，依次给分。这一创举极大锻炼了同学们的实践技能。endprint

三、改革实验考核方式

改革与完善学生实验考核方法和考评标准，把动手能力、综合分析问题的能力和创新能力作为主要考核内容。传统的实验课成绩多是以实验报告为打分的依据，实验课成绩不能真实体现学生的实际学习情况。第一普通实验我们给学生的实验课成绩的评定包括实验报告30%、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%，通过这几个方面综合评定实验成绩，不仅要求学生掌握较好的实验技能，而且有利于培养学生良好的实验习惯。第二讨论课和参与课学生以小组为单位通过报告会的形式汇报实验结果。由于每个学生能力和参加科研组的背景不同，会出现各种各样的问题和实验现象。在报告会上要求学生进行幻灯片演示，把实验过程中遇到的各种问题提出来共同探讨，学生运用所学知识解释实验现象，达到相互交流相互学习的目的，也可提高学生的口头表达能力。各组相互评分。第三大比武实验课程按照实验材料最终生长状况由任课教师直接评分。第四学生撰写的实验报告、科研论文、课后作业、课堂测试题能提高学生的查阅文献、综合归纳资料的能力，授课教师按照学生撰写和测试的结果给出五级评分。

四、重视课程团队建设 以科研促教学

我院细胞工程课程团队现有教授1人，副教授2人，讲师2人。课程团队人员近年来主持国家基金两项，省基金2项，鼓励学生尽早加入到科研项目中，培养学生创新性思维的能力和提高试验技能。近几年，学校鼓励学生尽早参与教师的相关科研课题组，协助进行相关实践工作。指导学生积极申请大学生科技创新项目3项，其中一项为国家级项目。

五、注重教材建设和更新

细胞工程教学团队在不断完善知识理论体系同时及时总结教学经验出版了《细胞工程》国家十一五规划教材。根据实验教学内容改革，重新修订实验指导，增加综合性、研究性实验的比重，补充学科前沿的研究成果和最新实验技术，出版完成了《细胞工程实验指导》。细胞工程教学团队的教师们及时录制、搜集实验影像资料和图片，不断更新和完善多媒体教学课件，先后更新多媒体图片300余张，录制视频20多节，极大的丰富了教学内容全面的提高了教学质量。但是，实践是永无止境的，任何优良的教学方法都有一个不断创新和完善的过程。因此，还需进一步吸收与借鉴不同专业的成功经验，断地探索教学新方法与新途径，努力使植物细胞培养与细胞工程课程的教学在学生专业能力和创新意识的培养中发挥更大的作用。

参考文献：

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[4]代建丽.植物细胞工程教学改革初探[J].科教文汇，2011（2）：33-34.endprint