《细胞工程》课程教学改革与实践

王娟,潘效红,高雪,张道来,刘沅雨,邱棋

(滨州医学院药学院,山东烟台 264003)

《细胞工程》是一门实践性很强的学科，内容比较多,技术新，发展速度很快，实践能力很强，是医学院校及综合类大学面向生物技术/生物制药等专业的必修课程，同时也是这两个本科专业课程体系中的核心专业课程，为生物学研究提供新的技术体系［1-3］。本课程是细胞生物学、分子生物学及发育生物学的后续课程。通过《细胞工程》的学习，使学生掌握动植物细胞工程的主要技术，并熟悉其基本原理，同时了解细胞工程技术在生物医学领域及农牧业生产等方面的应用；培养学生在学习过程中发现问题和解决问题的能力，为组织与细胞技术、综合社会实践等后续课程打下基础［4］。滨州医学院自2002级生物技术本科及2014级生物制药本科开始开设《细胞工程》课程，并于2014年始开设了“细胞工程技术”的硕士课程。

一、《细胞工程》的建设发展历程

细胞工程是以细胞为研究对象，应用生命科学理论，借助工程学原理与技术，有目的利用或改造生物遗传性状，以获得特定的细胞、组织产品或新型物种的一门综合性科学技术。《细胞工程》是一门知识面较广、时代感较强的综合性学科，它既是现代生物技术的重要组成部分，也是现代生物工程的前沿学科。《细胞工程》在生命科学基础研究及生物高新科技产业等领域都发挥着重要应用［5］。动物克隆、干细胞应用、染色体工程、组织工程、胚胎工程、转基因技术等高新技术都是在细胞工程基础上发展起来的。《细胞工程》是生命科学领域中最具活力的学科之一。近些年来，《细胞工程》课程的发展日新月异，主要开设在高校的生物技术和制药工程等专业中［6］。

二、《细胞工程》课程的教学目标

学生通过学习《细胞工程》课程，能够掌握植物细胞培养、动物细胞培养、细胞融合、胚胎工程、细胞重组的基本概念、原理和技术流程，提高独立实验操作能力和实践创新能力，同时了解细胞工程领域的应用及最新研究成果；通过学习本课程，能够提高学生的实践能力、团队合作能力、主动学习及终身学习能力。

三、课程与教学改革要解决的重点问题

现有《细胞工程》的内容中，各章节之间的逻辑关系不紧密，主要技术的细节介绍较多，理论表述较少，步骤复杂，给学生记忆内容带来了很大的难度，容易混淆。再加上细胞工程实际内容基本是微观水平，很抽象，不能用现实中的例子来描述。如果依旧采用传统教学的“填鸭式”授课方法，很难提起学生的学习兴趣，教学效果也不会很高。另外，细胞工程涉及的领域较广，高新技术更新较快，市场和政策导向变化较快。教学过程中，必须及时更新这些内容，方能与时俱进。

实验、实习是本科生实践教学的重要内容之一。《细胞工程》是一门以培养学生实践能力和创新能力为目标的应用型学科。《细胞工程》的实验教学存在一些问题，例如：大部分实验课都是传统验证型的实验，内容比较单一；《细胞工程》实验课中综合性设计性实验内容较少，应适当提高该类实验课比例，提高学生的主动学习能力和创新能力［7］；也可以增加2周左右的课外生产实践课，将学生派到烟台荣昌制药有限公司等企业，实地考察、调研单克隆抗体及植物次生代谢产物的生产过程。通过社会实践活动，可以增加《细胞工程》的自主学习环节，增强学生对《细胞工程》内容的感性和理性认识，提高他们对《细胞工程》相关技术的实际应用能力。

《细胞工程》的传统教学方法为讲授法，教师以多媒体PPT课件为主，讲解教学计划上的内容。这种“灌输式”教学方法比较单一，学生的学习积极性不高，师生互动性较差，学生的学习效果不好。

受传统考核方式的影响，《细胞工程》常常采用期末闭卷方式进行考核，以便于尽可能使考核标准化和可度量化。为了方便给出试卷的标准答案，同时便于批改试卷，以往的《细胞工程》的考试题型多为选择题。这样的考核方式往往仅能考查理论知识的掌握情况，学生为了取得好成绩，会死记硬背课本的理论知识，容易出现考前“临时抱佛脚”的现象；而对于出勤率、课堂表现以及课后作业完成情况则无从考察。显而易见，这样的考核方式不能全面衡量学生分析问题解决问题的能力。

四、《细胞工程》的课程改革措施

（一）课程教学内容改革

《细胞工程》是一门应用性较强的学科，需要引导学生自己主动学习，教师在此过程中要做好传、帮、带的作用。首先，对一些实验条件要求比较高的内容，如单克隆抗体的生产、脂肪干细胞的原代培养等，可以线上线下课程结合起来，辅以多媒体技术，直观地了解这些实验的全过程，提高学生的感官认识，加深学生对理论知识的理解。其次，每一项技术讲完后，列出最新的参考文献，鼓励学生自己阅读文献，掌握最新前沿技术，拓展自己的知识面［8］。另外，在课程教学的实施中，注重理论联系实际，融入思政内容。例如，结合2020年初的新冠疫情，讲述新型冠状病毒的结构及单克隆抗体的生产技术，我国取得了抗击疫情的巨大胜利，由此激发学生的民族自尊心和自豪感［9-10］。

（二）课程成绩评定方式的改革

《细胞工程》考核采用形成性评价，提高平时成绩和实验成绩的百分比。平时成绩占10%，考查学生考勤、作业、课堂提问、课堂讨论、随堂测试、阶段测试等；实验成绩占30%，根据学生的出勤率、动手能力、解决问题能力等得出分数。期末考试成绩占60%，为笔试，发现失分较多的知识点，并及时做出教学整改。

五、《细胞工程》的改革成效

《细胞工程》是生物技术/制药专业的必须课，其特点是内容广，技术新，涉及较多的专业技术操作。本课程的教学过程中重点内容采用PDL教学，辅以多媒体教学，线上线下结合等教学方式，这些灵活多变的教学手段提高了教学质量。

目前在滨州医学院药学院生物技术/制药专业《细胞工程》的课程建设上，已经合理优化课程内容，探索了新的教学模式，提高了学生创造性思维能力。进一步突出了课程的“高新”特色，提高了生物技术/制药专业学生的培养质量，《细胞工程》教学团队成员教学效果连续多年优秀，学生课程成绩比去年分别提高17.4%和9.1%，如表1所示。

表1 近两年来《细胞工程》成绩统计分析

《细胞工程》理论教学中，主要以讲授法为主，科研故事为引导，引入学科领域研究新进展，激发学生的学习兴趣。重点内容采用PDL教学法，辅以智慧树平台教学视频。理论教学改革创新主要有以下三点：理论联系实际，融入思政——例如，胚胎工程技术领域，我国培育成功第一例龙凤双胎试管牛，以此为基点，引发学生的民族自豪感和爱国情怀；对照比较，深化理解——例如，植物细胞与动物细胞的生物学特性及培养特点的比较，加深学生对动植物细胞的知识点的掌握；找准知识生长点，进行知识迁移——注重各课程之间、课程前后章节之间、章节前后内容之间知识点的联系，发挥旧知识在学习新知识中的铺垫作用。例如，讲解第七章胚胎融合技术时，胚胎融合的本质是胚胎细胞的融合，从而引领学生回顾第五章细胞融合技术的内容，进而比较胚胎融合技术与细胞融合技术的区别与联系。

《细胞工程》实践教学改革创新也主要有三点：积极开展第二课堂，学生在创新实验室和细胞工程研究室进行自行综合性设计性实验，也可以参与教师的科研课题；第二，药学院与荣昌生物科技有限公司进行校企联合，培养生物技术/生物制药专业学生；第三，《细胞工程》课程团队成员积极参与指导生物技术/制药学生，参加各类学生实验技能大赛。

六、《细胞工程》课程的持续建设计划

《细胞工程》是一门实践性很强的学科，在今后五年的课程建设中，首先，进一步提高学生的主动学习和创新实践能力；其次，根据教学内容灵活采用教学手段提高教学效果。将多媒体辅助、PDL教学、网络教学视频等多种方法紧密结合起来，提高教学效果。

（一）需要进一步解决的问题

《细胞工程》课程内容的优化整合中，需要着重综合性设计性实验课的比例。在过去《细胞工程》实验教学中，学生往往只是完成验证性实验的内容，例如在动植物细胞培养基的配制及菌实验中，一般是由技术员提前准备好相应母液，然后学生再按照配方进行培养基的稀释配制。这种验证性实验，往往使学生只知道照本宣科，不利于他们实验能力的提高［11］。应该让学生全程参与实验的全部过程，包括实验的设计、实验耗材的准备等，便于学生掌握实验的基本原理和方法，提高他们的实践能力和创新能力。

（二）改革方向

在《细胞工程》实验教学中要增加设计性综合性实验，如肿瘤细胞的原代培养、继代培养和抗肿瘤药物筛选实验的结合，通过设计性综合性实验不仅培养学生的动手能力，而且提高学生文献阅读、路线设计和数据归纳、总结等动脑能力。

（三）改革措施

首先，在《细胞工程》课程改革中要积极鼓励、带领学生参与教师课题及科研学术活动；其次，在授课过程中主动将细胞工程的实际应用成果带入课堂教学，例如在讲解植物细胞工程时，带领学生参观老师的试管植物，不仅提高了学生的学习兴趣，而且加深了学生对试管植物等知识点的掌握；此外，也可以通过小组讨论等方式提高学生的团队协作能力。例如，在讲病毒疫苗生产时，正值冬季，流感高发季节，利用网上新闻视频中流感疫苗生产过程，从鸡胚的选择，到病毒的接种、收获到疫情的灭活整个过程都直观地表现出来，用时仅两分半时间，这样不仅将大量的信息和繁杂的操作细节简化，学生也很容易接受，起到事半功倍的效果。

七、结束语

通过对《细胞工程》课程教学方法和教学内容等的改革，基本上解决了现用教材与学生发展不适应的矛盾。提高了学生的创新能力、主动学习能力及团队合作能力。随着生命科学的发展，细胞工程的研究内容将更加深入和广泛。在《细胞工程》教学过程中，只有不断改革教学方法，才能与时俱进，培养出复合型的生物技术/制药专业人才［12］。