细胞工程理论教学改革初探

李佳 李琴 刘蒲临 王宏勋

[摘           要]  针对生物工程专业，对细胞工程专业课程从教材、教学内容、教学手段与方法等方面进行一定的改革与探索，取得了初步的成效，为该课程进一步建设与改革提供借鉴。

[关    键   词]  细胞工程;生物工程;课程改革

[中图分类号]  G642                 [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2019）31-0124-02

生物工程包括五大工程技术，即细胞工程、遗传工程（基因工程）、酶工程（生化工程）、微生物工程（发酵工程）和生物反应器工程。这五大技术密不可分，相互之间的关系错综复杂，往往要完成一项任务需要结合所有这些工程技术。而其中细胞工程又是极其重要和基础的部分，该技术是指结合细胞生物学和分子

生物学方法，通过类似于工程学的步骤，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质以获得新型生物或物种细胞产品的一门综合性科学技术。细胞工程包括植物细胞工程、动物细胞工程等。细胞工程是细胞水平上的生物工程，是现代生物技术的重要组成部分，也是该领域中最直接应用于生产实践并取得显著效益的应用科学。细胞工程发展已有一百多年的历史，如今随着现代科学技术的迅猛发展，细胞工程的研究内容更加深入和丰富，研究方法和研究设备也得到不断改进和提高，研究成果给工农业生产和人民生活带来了极大的变化。细胞工程与基因工程一起代表着生物技术最新的发展前沿，伴随着试管植物、试管动物、转基因生物反应器等的相继问世，细胞工程在生命科学、农业、医药、食品、环境保护、海洋和能源等领域发挥着越来越重要的作用。

细胞工程也是目前各高校生物类专业普遍开设的主干课程，而如今在信息爆炸的现代网络时代，新兴理念和技术不断涌现，大学生教育已经不能仅仅采用传统的教学理念、教学方法和教学手段，这些已远不能满足培养技术型、应用型的生物工程专业人才的需要。为应对新时代生物工程专业人才培养的需求，教师亟待建立一套集引导、开发学生发现问题、分析问题和解决问题能力的新教学方法，同时调动学生的兴趣、积极性和主动性，培养学生主动获取知识并综合运用知识的能力。我校细胞工程专任教师面对这项艰巨的任务，对该课程进行了初步的改革，并初见成效。

一、细胞工程教材改革

目前，细胞工程教材繁多，针对该课程技术性强的特点，并结合生物工程专业方向，我们选用了杨淑慎主编的普通高等教育“十一五”规划教材《细胞工程》，该教材将各项技术分别从植物细胞和动物细胞的角度进行了阐释，就课程教学体系来说比较全面和系统。然而，单单采用一本教材远远不能满足我校生物工程专业的细胞工程课程教学，因此，我们同时还选取了罗立新、李志勇、殷红、安利国编著的《细胞工程》教材作为教学参考，此外，分别针对各项技术门类又参考了谢从华编著的《植物细胞工程》、徐永华编著的《动物细胞工程》、罗立新编著的《细胞融合技术与应用》、Cortassa编著的《代谢与细胞工程导论》和Marshak等编著的《Stem Cell Biology》等多部教材。因我校生物工程专业目前分为微生物工程和生物制药工程两个方向，我们针对本校的专业特点，将目前该学科方向的发展前沿、方向及动态与各个教材融汇，形成了具有本专业特点的教材。由于参考资料众多，对教师的科研及教学素质要求较高，教师在平时大量积累了该方向的相关知识，并查阅大量资料，搜集新技术、新信息，以拓宽学生的专业视野，并激发学生的学习兴趣及学习热情。

二、细胞工程教学内容的改革

细胞工程教学内容目前主要是基于植物细胞工程和动物细胞工程两大部分，其中各自又细分为几个教学单元，且两部分之间还存在着相互交叉、相互关联的内容。植物细胞工程部分主要划分为植物组织与细胞培养的基本原理、植物离体无性繁殖和脱

病毒技术、植物细胞培养和次生代谢产物生产、植物原生质体培养和体细胞杂交、植物花药和花粉培养及单倍体育种、植物胚胎培养、植物体细胞无性系变异与突变体的筛选、植物种质资源的离体保存、植物的遺传转化技术等几大部分，其中植物组织及细胞培养技术是该部分的核心，其原理、规范及操作技术等是教学的重点内容。动物细胞工程则划分为动物细胞培养技术、动物细胞融合、胚胎工程、动物干细胞技术、转基因动物、动物染色体工程等几个部分，其中动物细胞培养技术是基础，而细胞融合是核心技术。由于内容繁多，我们将其细分并碎片化、网络化，形成小的知识点，多个知识点再汇集成一个个单元，并在每个单元结束时将知识整合，与其他单元知识进行关联性学习。该过程逻辑性强，重点突出，从而使学生学习的目的性更强。

三、细胞工程教学方法的改革

（一）“案例教学法”在细胞工程教学中的引入

细胞工程的专业技术比重较大，在讲解中，部分教学难点和教学重点部分，纯粹地照搬书本讲解，学生感觉较为难以理解，同时也相对枯燥，很难使其长时间集中注意力。因此，在植物细胞工程及动物细胞工程两大基础部分的教学中，我们适当地引

入案例教学方法，即针对部分教学重点、教学难点的内容，举例来为学生讲解。例如，在植物组织和细胞培养的讲解中，我们以其中应用较为广泛的“兰花工业”为例，介绍了兰花组织培养的原理、起源、发展、成熟的整个过程以及兰花组织培养的具体技术的细节。在动物细胞融合的教学中，以单克隆抗体（McAb）的生产为例，从淋巴细胞与骨髓瘤细胞的融合到形成杂交瘤细胞，其原理、如何操作以及如何筛选，如何克隆化，最后如何生产。干细胞培养技术的介绍部分，我们以恒河猴干细胞分离及细胞系建立

为例，讲解了饲养细胞准备、恒河猴囊胚内细胞团（ICM）分离、干细胞培养增殖以及干细胞系的建立保存等。案例分析及讲解，使部分难度较大的教学内容具象化，学生对其理解也更加深入。

（二）课堂讨论及报告方式

由于细胞工程课程面对的对象为大三下学期学生，这些学生

即将面临大四毕业设计及毕业论文阶段，而大部分学生都未曾自己独立完成一项具体的设计或实验，因此我们针对这些学生的特点，为他们选择题目，或让他们自己选题，推荐部分参考书目、资料以及查阅的网站等，让学生自己利用图书馆和网络资源查阅相关内容，自主设计如何完成的计划并预期结果，以小组为单位在课下讨论，形成较为成熟的讲稿，并制作PPT幻灯，在课堂上做报告，以及现场提问及讨论。

在该方法实施后，学生积极性明显被调动，由于充分发挥其自主性，学生兴趣高涨、积极主动，热情很高。学生反映明显感觉书本中固定的理论、原理等知识不再是难以理解的，他们不仅从中获得认知的知识，而且提高了其表达、讨论的技能，使学生能够发现问题，并发挥创造力和想象力来解决具体的问题，同时也增强了其面对困难的自信心，为大四的紧张的毕业设计及毕业论文阶段打好了坚实的基础。

（三）网络教学平台在细胞工程教学中的应用

在细胞工程课程教学过程中我们引入网络教学方法，建立了细胞工程课程网络教学平台。

首先，利用超星学习通APP建立课程网站，在网站平台中设置了课程通知、课程教学大纲、教学内容、教学重难点等内容，以期让学生在课前能够充分了解细胞工程的核心内容、技术方法，同时，课后能够回顾和复习当堂内容。在个别章节我们还添加了视频资料和微课，包括植物激素的杠杆作用、植物组织培养实验操作、动物细胞培养操作以及细胞融合操作过程等视频和微课，使学生更加形象地了解这些技术的原理和操作方法。

其次，我们在课堂教学中引入微助教工具，该工具利用智能手机微信系统平台，在课堂上利用教师和学生的手机平台在线互动。在具体实施中，当堂学习的内容，马上在系统中作为课堂练习，让学生短时间内完成，并即时在授课教师微信平台上显示学生的答题进度和准确度，完成后可自动评分并给出正确答案，教师和学生均可即时看到成绩，这种方法极大地激发了学生的学习积极性，并且做到了当堂内容当堂消化。而且，学期快结束时，所有课堂完成的练习可作为题库导出，以帮助学生复习备考。

最后，我们还利用微信面对面建群的方式，与学生建立微信群。课堂上，边授课边即时地将正在讲的重点和难点内容发到群里，以备每位学生在自己的手机上细致观察和学习，并与教师即时互动，教师在授课过程中可在微信群里“@”某位学生，尤其对学生数较多的大课堂，每位学生都能看到。同时，课后，也利于学生及时整理该课程的学习内容，有问题和建议等都可在群里与授课教师进行交流与互动。

四、细胞工程课程评价方式的改革

我校生物工程专业的细胞工程课程自开课以来，评价方式几经改革，由最初的期末考试“一刀切”方式，到目前的集期末考试、实验操作和过程评价三种方式为一体，从注重学生死记硬背到对知识点的即时消化、理解并灵活掌握，切实做到让学生真正学到知识并灵活运用，这才是我们对该课程教学的最终目的。

因此，目前我们的评价方式为期末考试占比40%，实验操作和过程评价各占30%，其中，实验操作成绩包括实验课堂纪律、课堂发言与提问、讨论及课间私人交流等以及实验操作和实验

报告，过程评价则包括课堂发言与提问、讨论、课程论文和课堂笔记与作业，还包括课间随机与学生进行课程知识内容理解与运

用能力的交流等。最终的综合成绩能够真实地反映学生对该课程的掌握程度。

五、结语

经过近几年的细胞工程教学，我们总结经验，并借鉴其他学科的教学方法，结合生物工程本专业的特点，逐步形成了具有特色的教学体系。同时，得到了广大学生的认可，教学效果明显，为学生进入大四紧张的毕业论文阶段奠定了坚实的基础，并且让很

多毕业后进入工作岗位的学生受益匪浅。

參考文献：

[1]李志勇.细胞工程[M].2版.北京：科学出版社，2010.

[2]杨淑慎.细胞工程[M].北京：科学出版社，2009.

[3]李国庆，秦志峰，易岚，等.案例教学法在细胞工程教学中的应用研究[J].当代教育理论与实践，2011，3（2）：71-73.

编辑 陈鲜艳