基于创新能力培养的动物细胞工程教学模式改革与实践

彭勇波 赵霞

摘要    動物细胞工程是生命科学中一门兼具理论和实践内容的综合性学科，在学生创新能力的培养中可以发挥十分重要的作用。针对创新型人才培养模式新要求和动物细胞工程课程教学存在的问题，以激发学生对动物细胞工程课程的学习兴趣、培养大学生创新能力和提升科学素养为目标，探索了动物细胞工程教学内容、教学方法和考核办法的教学改革，以期为培养和提高学生的创新能力及其他课程教学改革提供参考。

关键词    动物细胞工程;教学改革;创新能力

中图分类号    G642         文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）18-0236-02                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

Abstract    Animal cell engineering is a strong practicality and application course with fundamental discipline，it can play an important role in the cultivation of students' innovative ability.In view of the new requirements of innovative talent training mode and the problems in the teaching of animal cell engineering courses，with the aim of stimulating students′ interest in animal cell engineering courses，cultivating college students′ innovative ability and improving scientific literacy，this paper explored the teaching reform of animal cell engineering teaching content，teaching methods and assessment methods，in order to cultivate and improve students′ innovative ability，and provide reference for other curriculum reform.

Key words    animal cell engineering;teaching reform;innovation ability

大学生创新能力水平的高低将决定我国未来在国际上的竞争力和未来的科技发展水平。与此同时，社会对人才创新能力的需求日益提高也对高等教育人才培养质量提出了更高的要求。培养高素质兼具创新能力和精神的人才要求大学必须以培养大学生创新能力为中心，在强调获取知识的基础上，要充分发展和培养其创新能力与创新精神。专业课程教育对大学生创新能力和创新精神的培养具有十分重要的作用，如何在日常的专业教学过程中使专业教育与学生创新能力和创新精神的培养实现有机结合，是每一门专业课程任课教师所必须思考的关键问题之一。

动物细胞工程课程内容主要涉及动物细胞培养、抗体工程、胚胎工程、动物克隆技术、转基因动物生产技术和染色体工程等，已被广泛应用于农业、工业、医药卫生、食品、环境保护等领域[1-2]。随着以干细胞治疗、单克隆抗体制备及应用于疾病治疗、基因编辑等新兴生物技术的迅速发展，社会对具有动物细胞工程知识和技能的人才需求不断增加。新的形势下学好动物细胞工程不仅能为学生们毕业后从事专业领域相关研究和生产实践打下良好的基础，也能培养学生的知识运用能力和创新能力，并更好地适应社会发展的需要。因此，中南民族大学生物技术专业人才培养方案在原有细胞工程的基础上，将其中动物细胞工程部分的内容独立出来作为生物技术专业学生的专业选修课程，但面对新形势，已有的传统教学方法和手段及部分教学内容已不能很好地满足培养学生创新能力和创新精神的需要。如何在教学中突出学生的中心地位，充分调动学生的学习主动性和创造性，进而提高学生应用知识分析问题和解决问题的能力是动物细胞工程亟待解决的问题。为了提高动物细胞工程课程的教学效果，培养学生的创新能力和意识，现对动物细胞工程课程当前教学中存在的主要问题进行总结，并从讲授的内容、形式和教学环节等方面进行了改革。

1    动物细胞工程教学存在的问题

1.1    课程设置的定位影响了动物细胞工程课程在学生心中的地位

为尊重学生对专业方向的选择性需求，中南民族大学自2008年开始以专业选修课的形式开始在生物技术专业独立开设了动物细胞工程课程。长期以来，由于教学学时的限制，动物细胞工程始终是以专业选修课的形式开设，并且课程学时数也随着人才培养方案的改革从36学时降至32学时。与此同时，动物细胞工程虽然是一门理论进展迅速、实践操作性强的学科，但因该课程作为一门选修课，这也决定了其没有配套实验课程。因此，动物细胞工程长期作为一门不具有配套的实验课内容的选修课程，影响了学生对其重要性的认识[3]，也进一步影响了学生学习的主动性和教学效果。

1.2    教学内容优化与学时不足之间的矛盾

动物细胞工程学科涉及较多前沿性的动物生物学技术，不仅需要学生具有较好的动物生物技术方面的知识基础，还需要教师不断更新和补充最新的前沿技术。一方面，动物细胞工程内容在不断增多和丰富，另一方面在“厚基础，宽口径”及“以学生为中心”等新的教育教学理论指导下，各专业正在缩减课堂学时，将更多时间交给学生用于自主学习，已不可能进一步增加动物细胞工程课程的课堂教学学时。因此，面对有限学时和学科不断发展的这一突出矛盾，对教师的教学内容组织、教学手段和方法的应用提出了更高要求。在当前突出学生自主和创新能力培养的背景下，如何在有限的教学学时内将繁多的内容教授给学生，让学生既掌握动物细胞工程基本理论和方法，又了解技术发展的最前沿，是高校动物细胞工程课程教师需要思考和解决的问题。

1.3    教学方式与手段的单一影响了学生的学习兴趣

在过去一段時间里，以科研成果为导向的教师考核机制极大地削弱了教师对教学工作的热情和时间投入。总体而言，动物细胞工程在以往的教学方法和手段上主要是以教师教授为主开展填鸭式的教学方式，未能充分调动学生的课堂积极性，没有足够的师生互动。学生学习的目的只是为了通过考试获得学分，未能达到培养学生创新能力的教学目的。

近2年来，随着国家对创新型人才培养的重视，教育部提出了“大学要回归本科教育，教授要回归本科教学”，各高校也更加注重教学和本科人才培养质量的提高。随着互联网技术的发展和在教学中的深度应用，一些新型教学方式如慕课、翻转课堂等新的教学理念被引入到动物细胞工程课程的课堂。但是目前动物细胞工程课程主要的教学方式还是主要通过幻灯片等手段进行授课，上课内容过于抽象，上课形式过于枯燥，也影响了学生的学习兴趣和积极性。

1.4    重考试、轻考察的考核方式影响了学生平时的学习效果

课程考核是督促学生学习和掌握所学知识的一种有效手段，也能调动学生的学习主动性，但在以往的课程检测考核中动物细胞工程课程考核方式单一，过分依赖于学生期末考试成绩来评定学生的课程总评成绩。在出题形式上，考试内容缺乏足够的挑战性，没有体现出学生对所学知识的分析和总结能力。这种考核方式不仅不利于学生对所学知识的深刻理解和掌握，造成知识面窄，也不能达到对学生创新能力培养的目的。

2    基于创新能力培养的动物细胞工程教学改革

2.1    优化内容，构建模块化的教学内容体系，突出学生实践能力培养

课程内容的新颖性和有效组织是提高学生学习积极性和效果的前提，因而某种程度上教学内容安排决定了学生的基本知识结构和基本能力的形成。为突出学生创新能力培养目标，在总结数年教学经验和分析教学效果的基础上，根据教学大纲对原有的教学内容进行了优化和更新。将主要教学内容分为理论基础、应用举例、学科拓展3个层次，以动物细胞工程主要技术原理和应用为主线[3]，将教学内容分成了动物细胞工程基础、动物人工繁殖技术、生物制品生产、干细胞工程和组织工程等五大模块，每一模块内容在教学上又分为基础内容、学生自主学习、课堂主题讨论内容等3个部分进行组织教学。此外，还针对本课程没有实验课的现状，充分整合了现有的实验教学资源，将动物细胞工程实验的内容有机融入生物技术综合大实验这门必修课程。在这门实验课程中安排了小鼠MEF细胞分离培养、传代与冻存及小鼠超数排卵、生殖细胞体外培养与受精卵移植2个与动物细胞工程课程相关的综合性实验，用以巩固学生对动物细胞工程理论教学内容的掌握和理解[4]。

2.2    追踪动物细胞工程领域的科技前沿，展开课程教学，提高学生学习的兴趣

以与动物细胞工程领域相关的最新突破和社会热点新闻为切入点，剖析其中的动物细胞工程基本技术和应用，充分调动学生的学习兴趣，培养学生的科学认知和素养。例如，以美国华裔科学家张锋利用最新的CRISPR/Cas9技术成功实现了基因缺失细胞的制备为切入点，拓展到对癌症治疗药物的筛选，使学生对书本中枯燥的动物细胞培养、动物生殖细胞体外操作等内容有了感性和直观的认识。此外，还将科研内容有机融入动物细胞工程的教学来提高学生们对课程学习的兴趣和感性认识。例如，在讲述基因敲除动物制备方法与应用的有关内容中，将教师所在科研团队利用CRISPR/Cas9技术成功制备了2个基因敲除小鼠的案例，系统向学生讲解从sgRNA的设计、超数排卵、显微注射、假孕鼠制备、胚胎移植、基因型鉴定等内容，将课堂教学中涉及的知识点与现实中的科学研究联系起来，有利于培养学生理论联系实际和解决问题的能力，也激发了学生的学习兴趣。

2.3    问题导向和任务驱动的教学模式，培养学生创新性思维

在教学方式和方法上，改变了以往以教师教授为主的教学模式，尽可能以学生为中心开展教学过程的设计。在理论内容的教学方面，教师以身边或生活中存在的动物细胞工程利用的现象为切入点提出本章的主要内容，以启发性的语言引导学生思考，将枯燥的课程内容与解决生活中的现实问题联系起来，不仅激发了学生主动思考，也提高了学生的学习效率。例如，在讲授动物人工授精和体外受精技术等内容时，以2010年诺贝尔生理与医学奖获得者英国学者罗伯特·爱德华兹如何开创试管婴儿技术中的主要贡献为例子，引出本章的主要讲授内容，并提出试管动物制备技术及应用情况。此外，还针对不同教学内容，有针对性地提出下一次课要讨论的主题，布置任务，让学生课后进一步阅读文献资料、自主学习相关内容和独立思考，在下次课开展小组讨论，从而提高学生的主动学习能力和创新思维能力。比如，在动物组织工程这一章的内容中，根据利用小鼠背部皮肤制造人源化人工耳组织的研究报道，对学生提出是否能利用培养细胞制备出人造组织或器官的问题供学生课后思考。总之，充分利用各种学术和网络信息资源，通过问题导向和任务驱动的教学方式可以充分挖掘学生的思考潜力和学习动能，从而培养学生的创新思维能力。

2.4    突出过程考核和学生团队精神的培养，提升学生综合能力

为了改变以往单一的被动考核方式，尝试对动物细胞工程课程期末考核办法进行了改革。在该课程考核中，采用综合评价方法，更强调突出对学生课程学习全过程和平时学习效果的考核[5-6]，不仅包含了学生平时课堂表现、作业完成情况、参与小组讨论的情况，也包含了期末考试成绩。具体做法是将期末考试成绩占比由以往的70%缩减到50%，而平时小组讨论、課堂表现、完成课后作业和任务的质量的成绩所占比重进一步细分，分别占20%、10%和20%。在平时的小组讨论中，教师给出主题，让学生以3～5人为1个小组，在分工查询和阅读资料基础上，再进行小组讨论，并利用PPT在班级进行汇报交流与讨论。

同时，在卷面考试上除了基本知识点的考核外，更多地突出学生知识应用能力。例如，在考核有关干细胞的知识点时，以骨髓移植治疗白血病为例，提出干细胞治疗为什么可行、有哪些优点、为什么会有失败的例子等问题;在考核转基因动物制备的知识点时，以美国和加拿大成功培育的转基因三文鱼为例子，提出转基因动物制备有何应用价值、如何选取基因、如何进行转基因过程等问题。这种综合考评体系较全面地考查了学生的理论联系实际的能力、分析和解决问题的能力，提升了学生小组协作能力和团队精神，培养了学生的创新能力。

3    结语

作为一所面向民族地区的应用型高校，不仅需要着重培养大学生扎实的专业素养，更要突出自主学习和独立思考等可持续发展的能力。通过基于创新思维和能力培养为导向的动物细胞工程教学方法实践，提升了学生的学习兴趣，发展了学生生物技术应用能力，拓展了学生创新思维，培养了学生科学思考能力和团队协作精神。在今后的教学中，需要进一步以学生为中心，制定合理的教学内容，引入新的教学方法和理念，为培养适应社会需要的创新型人才不断努力。

4    参考文献

[1] 邓宁.动物细胞工程学[M].北京：科学出版社，2017.

[2] 赵会敏.生物技术专业动物细胞工程课程的改革与思考[J].广西大学学报（哲学社会科学版），2011，33（6）：172-173.

[3] 来敏.“科研式”教学法在细胞工程课程教学过程中的应用[J].教育现代化，2017，11（46）：140-141.

[4] 夏觅真，薛绍礼，王怡，等.动物细胞工程实验教学改革[J].基础医学教育，2018，20（12）：1100-1102.

[5] 彭勇波，赵霞.大学生创新创业能力培养视角下《动物生理学》教学改革探索[J].安徽农学通报，2017，23（24）：139-141.

[6] 付春华，栗茂腾，蒋涛，等.“以学生为中心”的植物学课程教学体系构建与实践[J].生物学杂志，2017，34（6）：113-115.