细胞工程实验教学改革探索

王爱华

（青岛农业大学生命科学学院 山东·青岛 266109）

0 引言

近年来，我国的高等教育从精英教育转向大众化教育，高校的人才培养越来越侧重于应用型人才的培养。通过高等教育培养应用型人才是当前我国高等教育中重要的新概念。随着社会和经济的不断发展，高等教育的毛入学率已经从1977年的1.55%上升到2019年的48.1%，我国的高等教育规模和培养模式必须与时俱进，不断深化改革。人们的教育思想和教育观念也需要逐步转化，[1]对应用型人才的认识也在逐步变化，越来越多的大学毕业生对自己的人生定位将会更精准，走向企业、走向基层、走向社会工作的第一线。为了适应社会对应用型人才的需求，高等教育需要准确把握新时代对学生素质培养的需求，逐渐摸索出培养新型应用型人才的具体途径和方法，指定符合社会需求的人才培养方案。

细胞工程是现代生物技术的一个重要分支，[2，3]是一门现代生物科学理论和工程技术相结合的综合性科学，也是一门实验性很强的学科，掌握细胞工程的相关实验技术至关重要，将为学生今后从事生物学领域的相关研究及其与细胞工程有关的生物技术产业奠定良好的理论和技术基础。同时这门课也是我校生物技术专业学生的必修专业课，也是其它生物类各本科专业学生的重要选修课，在高等院校生命科学及相关学科的课程设计中占有重要地位。

1 教学中存在的问题

目前“细胞工程实验”教学存在以下问题：

（1）现有的实验教材实用性差。实验教材实用性差，难以满足细胞工程实验教学的需求。一方面，实验项目通用性差，不同的学校教学过程中往往结合学校和教师的科研优势开设实验项目，故开设的实验项目差别很大。另一方面，传统的教材不够形象化，对实验操作内容只有文字的描述，而细胞工程实验很多涉及到操作的细节，比如无菌操作过程、材料杀菌过程以及仪器的具体使用等，仅从字面理解很难掌握实验技能。

（2）实验项目设计不合理。开设的实验项目多为验证性的，往往只是细胞工程某几个环节，缺乏系统性和连续性。例如，目前开设的实验项目中外植体的消毒与无菌操作、叶片叶柄的离体培养、丛生芽的诱导、离体诱变等，各个实验之间具有重复性但又缺少联系，导致“细胞工程实验”教学内容不成体系。同时实验项目缺乏设计性和创新性实验内容，学生只是机械操作，在实验的过程中缺乏积极性和热情，由于实验项目间缺乏联系，一次实验失败对后续试验没有影响，学生缺乏责任实验不认真，得过且过。由于细胞工程的实验项目多数周期较长，实验项目的设计缺乏系统性连续性，会导致学生在实验的过程中缺乏责任感与成就感，学习过程中敷衍塞责，仅在课堂上走过程而不重结果，教学效果不理想。

有些实验项目由于时间跨度问题，在有限的学时内开设很有难度。例如植物的驯化移栽这个实验，驯化过程需要让植物逐步适应外界的环境条件，大约一个周时间，然后再移栽。这个实验时间跨度大的很难开展，不能要求学生2天左右来一次，几分钟做完再回去。

（3）实验内容与时代性、科研性、实用性的联系。现有实验项目多数比较陈旧，跟不上时代发展，缺乏实用性，与教师的科研内容联系不大，甚至没有联系。由于理论与实际脱节，学生不能及时掌握学科发展的前沿和动态，对行业发展的新技术、新设备、新方法不够了解，从而影响了学生的就业和考研；教材的实验内容与教师的科研内容脱节，还会影响教师的教学热情和教学效果。

（4）教学方法陈旧。教学方法的重要性无需赘述，实验教学中多数采用教师先讲实验步骤注意事项、演示、学生动手操作的模式，学生往往容易注意力分散，教师演示很难保证全体学生的观看效果，所以收到的教学效果比较差，操作错误屡教屡犯。

2 实验教学改革探索与设想

针对以上存在的问题，在细胞工程实验教学过程中作了一些有益的改革探索，也有一些设想即将实施。

2.1 自编教材

针对细胞工程实验教材的实用性不强的问题，结合本校的特色和教师的科研等特点，组织本校和兄弟院校的同行们编写了《细胞工程实验教程》[4]一书，并由高等教育出版社出版。鉴于该教材只有文字及黑白图片，学生难以将实验操作直观化、具象化，已经与教育技术中心的老师合作，录制实验视频，编写的《细胞工程实验》[5]教材，目前已经由高等教育出版社出版。本书中的实验项目不仅增加了实验中的彩色实验结果图片，还录制了相关实验的操作视频（包括学生实验中的错误操作等），较传统的教材，形象化生动化，由原来看不见、摸不着抽象难懂的细胞工程实验操作，转化成了可视化的实验操作，学生利用手机扫码即可观看视频，便于学生提前预习以及实验课后再次学习。

2.2 优化课程体系，加大实验教学与科研结合力度

对现有课程体系进行优化，将实验项目系统化，使得实验内容成为一个有机整体，不再是散乱毫不相干的实验项目，学生实验失败可能导致下个实验没有材料可以使用。这样大大提高了学生实验课的学习热情和责任心，认认真真做好每一次实验。比如实验课中，从培养基的母液配制到培养基的配制，都是学生自己动手操作，下次实验项目材料消毒与无菌操作就利用学生配制的培养基；用种子作为材料消毒与无菌操作的实验对象，培养出来的无菌苗可用于下次实验作为材料。这样可以将实验项目系统化，把4～5个实验项目串成一个有机整体。在这个过程中，教师要做好组织者，把实验项目中学生要完成的任务要量化好，备出部分同学实验失败的余地，以免影响下一个实验项目的正常实施。

将实验项目与教师的科研项目相关联，既增加了教师的教学热情，又可以提高学生的学习兴趣，觉得实验内容是科研项目的内容，所学的实验技能确实能解决以后的科研问题或实践问题。比如教学过程中，安排了王晶珊老师已经成熟的科研内容，利用花生的胚小叶进行离体诱变，学生的学习热情高涨，效果好。

结合学校的大学生创新项目，鼓励学生积极申请立项，做一个完整的项目。2017年我鼓励大学生申请了紫花苜蓿耐盐突变体筛选的校级创新项目，该项目就是利用细胞工程技术筛选突变体。这样实验课结合创新项目既锻炼了大学生的科研能力，又提高了细胞工程的实验技能和学习兴趣。

2.3 实验内容安排由简到难，基础训练——综合运用——探索创新

实验内容的安排上，先从母液的配制、培养基的配制、材料的表面消毒及接种这些基础训练项目开始；逐渐加大难度到不同材料的继代培养这种综合运用实验项目，培养学生在动手操作过程中综合前边所学的基础知识，分析材料特点，选用合适的继代方法；然后再安排探索创新的实验项目，比如材料的离体诱变，需要学生思索如何诱变，怎样筛选突变体等问题，再着手实验。通过逐渐加大难度，打下扎实的基础才能掌握好后边的综合训练，再开展探索创新的实验项目自然水到渠成。

2.4 教学方法的改革

实验课的课堂教学，目前也存在很多问题：学生积极性不够高，老师把注意事项讲完了，学生真正听进去的不多，操作过程中依然错误频出；传统的老师讲学生听，有些操作过于抽象，学生难于掌握；老师演示难以让每个学生清楚的看到具体的操作等。这些问题导致实验课的教学效果不如预期的好，学生只是上完了实验课，敷衍了事，应该掌握的技术依然没有掌握。因此需要改变传统的实验教学方法，增加学生主动学习的热情，提高教学效果。

为此，与学校农业传播与教育技术中心的老师们合作，拍摄并制作了实验视频，把抽象的操作形象化，便于学生学习掌握具体的操作细节。同时课堂上，有些实验项目借鉴PBL教学法（Problem-BasedLearning，基于问题学习），[6]让学生先自己熟悉实验内容，然后动手操作，操作完以后讲一下实验过程中遇到的问题以及解决方法。例如培养基母液以及培养基的配制这两个实验项目，采用这种教学方法，效果很理想。在培养基母液的配制中，激素NAA的配制是学生容易出错的地方，以前课堂上多次强调NAA称量好了以后不能直接溶于水，但学生听了以后照样犯错误，现在认真仔细的按照教材上的步骤操作，错误率反而下降，即使犯错误稍加引导即可改正，通过课后学生自己的归纳总结，全班同学对这个问题都有了深刻的认识。

除此之外还有很多的教学方法，能更有效的调动学生参与课堂教学，教师根据实际情况与目前的多媒体教学相互结合，使课堂气氛生动活泼起来，提高学生主动学习的积极性，才能有效的提高实验教学效果。

3 结束语

在今后细胞工程实验的教学过程中，还要继续深化课程的教学改革，调整课程体系，及时将前沿新动态带入课堂教学，加大实验教学与科研成果的结合力度，更新与实践相结合的教学内容，采用学生易于接受的现代化教学方法与手段，加强与学生间的互动，提高学生主动学习的积极性，让学生乐于动手勤于动手，才能真正提高教学质量，让学生真正掌握实验操作的基本技能，并将所学知识活学活用，解决实验中遇到的问题，达到提高学生动手操作能力和科研创新能力的目的，为学生日后的学习和工作打下坚实的基础。