余響華 戴永強(qiáng)

（湖南科技學(xué)院 生命科學(xué)與化學(xué)工程系，湖南永州 425100）

生物工程專業(yè)《細(xì)胞工程》課程建設(shè)與改革探索

余響華 戴永強(qiáng)

（湖南科技學(xué)院 生命科學(xué)與化學(xué)工程系，湖南永州 425100）

對細(xì)胞工程專業(yè)課程的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析, 并針對該課程特點，從教材、課程內(nèi)容、教學(xué)手段及教學(xué)方法等四方面探索細(xì)胞工程的課程建設(shè)和改革思路。

細(xì)胞工程；生物工程；課程建設(shè)；課程改革

21 世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)。細(xì)胞工程是現(xiàn)代生物技術(shù)中應(yīng)用極其廣泛的一門生物技術(shù),其在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、食品、環(huán)境保護(hù)、海洋和能源等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在此形勢下，一些傳統(tǒng)的教學(xué)理念、教學(xué)方法和教學(xué)手段已經(jīng)不能滿足培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型生物工程專業(yè)人才的需要，不利于培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力、解決工程實際問題的能力和獲取知識的能力，也不利于學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)[1]。如何培養(yǎng)應(yīng)用型本科專業(yè)人才, 重視學(xué)生在教學(xué)活動中的主體地位，強(qiáng)調(diào)師生互動，充分調(diào)動學(xué)生的積極性、主動性和創(chuàng)造性,是擺在每位高校任課教師面前的一項艱巨的任務(wù)。為實現(xiàn)這一目標(biāo), 各高校專任教師作出了不懈的努力,也取得了一定的成果, 為了提高生物工程專業(yè)課程的課堂教學(xué)效果, 培養(yǎng)學(xué)生的獲取知識、綜合運(yùn)用知識的能力, 對《細(xì)胞工程》課程進(jìn)行了課程建設(shè)與改革的探索。

1 細(xì)胞工程課程現(xiàn)狀分析

細(xì)胞工程是生物工程六大組成技術(shù)之一，該課程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的方法,通過類似與工程學(xué)的步驟,在細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平上,按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)以獲得新型生物或物種細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合性科學(xué)技術(shù)[2]。細(xì)胞融合技術(shù)是細(xì)胞工程的核心，它與基因重組技術(shù)代表著現(xiàn)代生物技術(shù)的前沿和發(fā)展。

本課程是生物技術(shù)專業(yè)的專業(yè)必修課程，通過本課程的教學(xué)使學(xué)生系統(tǒng)掌握本門學(xué)科形成與發(fā)展，理論與原理，技術(shù)與方法等基礎(chǔ)知識，結(jié)合科研實際以及最新研究動態(tài)，使學(xué)生對本課程有一個全面的了解；以適應(yīng)后基因組時代在教學(xué)、科研和生產(chǎn)開發(fā)各方面對當(dāng)代生命科學(xué)人才知識結(jié)構(gòu)的需求。

細(xì)胞工程課程基本要求：1).使學(xué)生了解與細(xì)胞工程相關(guān)的重要理論、背景知識和細(xì)胞工程學(xué)的基礎(chǔ)知識；2).使學(xué)生理解細(xì)胞工程的各種技術(shù)的基本原理、技術(shù)路線和方法；3).使學(xué)生了解重要技術(shù)的應(yīng)用途徑和范圍，存在的問題及缺點；4).使學(xué)生了解各種技術(shù)的最新進(jìn)展和發(fā)展前景；5).使學(xué)生在掌握基本知識的前提下，能針對具體課題對重要技術(shù)的技術(shù)路線進(jìn)行初步設(shè)計，為從事生物學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)研究及與細(xì)胞工程有關(guān)的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)奠定良好的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

《細(xì)胞工程》課程有3大特點：1).課程所涉及的專業(yè)課程較多，除需具備普通生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、微生物學(xué)等課程基礎(chǔ)外，還需要有一定的抗體工程、基因工程、酶工程以及部分生物工程設(shè)備方面的知識，因此，課堂上涉及的內(nèi)容較多；2).行業(yè)技術(shù)更新速度快，造成教材部分內(nèi)容相對滯后；3).課程的內(nèi)容很多部分是很具體的操作技術(shù)和要點，需要有較強(qiáng)的實驗經(jīng)驗。

前兩個特點, 造成了計劃學(xué)時少和教學(xué)信息量多的矛盾, 且要講授的內(nèi)容很難用一本教材來涵蓋, 在教學(xué)過程中要不斷收集新信息。第3個特點反映出要讓學(xué)生更好地理解和接受專業(yè)知識, 不能只靠單一的課堂講授, 必須讓學(xué)生自己體會到操作技術(shù)的重要性。由于在此之前已開設(shè)相關(guān)實驗內(nèi)容，學(xué)生有一定的實驗經(jīng)驗，但體會并不深。在總學(xué)分有限、相近實驗項目開設(shè)受限的情況下，學(xué)生很難對一些技術(shù)處理的原理、過程、操作等方面的知識有足夠的重視, 而這些又是《細(xì)胞工程》作為一門專業(yè)課要掌握的主要內(nèi)容，課堂教學(xué)效果自然不會理想。

因此, 要想在有限的課堂教學(xué)學(xué)時內(nèi)提高專業(yè)課課堂教學(xué)效果, 必須對現(xiàn)有的教學(xué)手段和教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn), 摸索出一種新的專業(yè)課課堂教學(xué)模式, 以解決計劃學(xué)時少與教學(xué)信息量多、現(xiàn)用教科書陳舊與科技發(fā)展迅猛之間的矛盾,加深學(xué)生對專業(yè)知識的認(rèn)識和理解, 提高學(xué)生獨立分析問題和解決問題的能力, 適應(yīng)新世紀(jì)對生物工程專業(yè)復(fù)合型人才的需求[3]。

2 細(xì)胞工程課程的建設(shè)與改革

2.1 教材的建設(shè)與改革

結(jié)合生物工程專業(yè)重技術(shù),重工藝,重應(yīng)用的特點,我們選用李志勇主編的《細(xì)胞工程》作為本門課程的主要教學(xué)參考書,該教材的最大特點就是非常突出在細(xì)胞水平上對細(xì)胞實施定向改造技術(shù)的整體性,同時保證各種工藝及技術(shù)的一般性,并不過分強(qiáng)調(diào)新技術(shù)的特殊性,有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)和理解。由于課程涉及的專業(yè)課程較多,而有些知識學(xué)生在此之前或掌握不深,或尚未接觸,如抗體工程等,這就需要在教學(xué)過程適當(dāng)增加相關(guān)方面的知識; 另外,由于細(xì)胞工程類科技成果更新速度快,導(dǎo)致一些工藝,設(shè)備相對滯后,已不能適應(yīng)當(dāng)前發(fā)展要求.這就要求教師還得查閱大量資料,搜集新技術(shù)以及時補(bǔ)充一些最新研究及發(fā)展動態(tài),作為本教材的補(bǔ)充。

2.2 課程內(nèi)容的改革

細(xì)胞工程在課程內(nèi)容上的要點可以歸納為:細(xì)胞培養(yǎng)是基礎(chǔ),細(xì)胞融合是核心.在這里,細(xì)胞培養(yǎng)又分為植物細(xì)胞培養(yǎng)和動物細(xì)胞培養(yǎng),從技術(shù)的實現(xiàn)過程上看,這2者有較大的相似性和可類比性,可以先重點講解植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù),然后用類比的方法學(xué)習(xí)動物細(xì)胞培養(yǎng)章節(jié)首先介紹細(xì)胞工程基礎(chǔ),有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨立學(xué)習(xí)能力；同時還有組織培養(yǎng),從培養(yǎng)的對象上看,可以認(rèn)為組織培養(yǎng)是細(xì)胞培養(yǎng)的粗放形式.在介紹到動物細(xì)胞培養(yǎng)時,一類特殊細(xì)胞—干細(xì)胞也是我們的重點,由于它具有分化潛力和無限增殖能力,可與各類細(xì)胞任意組合,創(chuàng)造新物種,目前已成為世界頂級生物學(xué)家爭相研究的重點,它是現(xiàn)代生物醫(yī)藥行業(yè)用于治療人類重大疾病一個突破口.而細(xì)胞融合技術(shù)則是細(xì)胞工程的核心, 也是本門課程的重點和難點, 細(xì)胞融合技術(shù)應(yīng)用最成熟,研究范圍最廣,發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮木褪菃慰寺】贵w(McAB)的生產(chǎn),可根據(jù)McAB的生產(chǎn)過程來介紹細(xì)胞融合技術(shù)的應(yīng)用。

2.3 教學(xué)手段的改革

針對本課程的特殊性,我們在教學(xué)的每一章節(jié)都制作了幻燈片。主要包括各種培養(yǎng)對象微觀圖、培養(yǎng)技術(shù)路線圖,篩選與鑒定原理圖,以及部分設(shè)備的原理圖.同時還制作了一部分模型,如 celligen籠式細(xì)胞反應(yīng)器模型,機(jī)械攪拌式生物反應(yīng)器模型等,運(yùn)用這些教學(xué)輔助設(shè)備在課堂上直接作現(xiàn)場講解,給學(xué)生以直觀的視覺沖擊,增強(qiáng)了學(xué)生的感性認(rèn)識,便于學(xué)生理解。同時也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,課堂教與學(xué)的質(zhì)量都有了很大的提高.

2.4 教學(xué)方法的改革

2.4.1 采用教師講課、學(xué)生自學(xué)與課堂討論三者相結(jié)合的方式

本課程在部分章節(jié)如在第二章的“細(xì)胞工程基礎(chǔ)”時，由于所涉及內(nèi)容多數(shù)為已學(xué)過的知識，教學(xué)內(nèi)容相對簡單易懂，主要采用學(xué)生自學(xué)的方式。而在介紹動物細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)節(jié)時，則采用教師講解開頭；中間課堂提問，學(xué)生可自由討論，使學(xué)生通過快速自學(xué)和類比植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的方式掌握動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)方面的知識；教學(xué)最后教師總結(jié)要點，再介紹一些新的生物反應(yīng)器和新的培養(yǎng)工藝。實踐證明, 學(xué)生對這種教學(xué)方法持肯定態(tài)度。

2.4.2 采用“雙主體互動”[4]教學(xué)方式

在第六章“胚胎工程”授課中, 主要介紹了幾種胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用, 其中關(guān)于胚胎融合技術(shù)、卵核移植技術(shù)、體外受精技術(shù)等內(nèi)容采用了以學(xué)生為授課主體，讓學(xué)生查閱資料并上臺講解的雙主體互動教學(xué)方式。教師推薦一部分參考書、參考資料和網(wǎng)址, 讓學(xué)生利用圖書館和網(wǎng)上資源去查閱相關(guān)內(nèi)容, 然后總結(jié)成講稿上臺講解, 最后采用學(xué)生與老師組成評委給學(xué)生打分的方式, 評出表現(xiàn)最優(yōu)秀的同學(xué)。

學(xué)生對這一方面的內(nèi)容很感興趣，因為這是當(dāng)前生物技術(shù)的前沿，對此種教學(xué)方法也很配合, 熱情較高, 普遍反映查閱資料能力得到提高, 增強(qiáng)了學(xué)習(xí)主動性, 鍛煉了表達(dá)能力, 也為以后的畢業(yè)環(huán)節(jié)做了準(zhǔn)備。

2.4.3 適度總結(jié)

本課程從教學(xué)內(nèi)容上看主要有三大塊：植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)、動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)、細(xì)胞融合技術(shù)與單克隆抗體。在每一知識塊結(jié)束后，都有一個歸納總結(jié)的環(huán)節(jié)，使學(xué)生對所學(xué)知識有一個消化和梳理的過程，即有利于學(xué)生對已學(xué)知識的鞏固和加深，又有利于后續(xù)知識的學(xué)習(xí)。同時還相應(yīng)地布置少量的課后習(xí)題,學(xué)生通過做習(xí)題可以加深對基本理論知識的理解, 對技術(shù)路線和方法也有了更為深刻的理解。教師通過批改作業(yè), 對學(xué)生掌握知識的情況有了直觀了解, 針對作業(yè)中普遍存在的問題, 再利用習(xí)題課進(jìn)行講解, 進(jìn)一步加深印象。

3 結(jié) 語

通過對《細(xì)胞工程》課程教學(xué)手段和教學(xué)方法等的改革,摸索出一種新的專業(yè)課教學(xué)模式, 基本上解決了現(xiàn)用教材與生物工程行業(yè)發(fā)展不相適應(yīng)的矛盾,擴(kuò)大了課堂信息量。同時也培養(yǎng)了學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力、解決工程實際問題的能力和獲取知識的能力，以及學(xué)生的創(chuàng)造力。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和人類對生物認(rèn)識的不斷深入,細(xì)胞工程研究的內(nèi)容將更加廣泛和系統(tǒng), 其研究方法也將更加成熟和完善[5]。在專業(yè)課課堂教學(xué)過程中, 只有不斷地探索和改進(jìn)教學(xué)手段和教學(xué)方法, 才能與當(dāng)代飛速發(fā)展的科技相適應(yīng), 才能使培養(yǎng)出的生物工程專業(yè)畢業(yè)生具有更加深厚和廣泛的專業(yè)知識, 更能適應(yīng)新世紀(jì)對復(fù)合型人才的需求。

[1]李常健,黃光文.新建本科院校生物工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式研究[J].湖南科技學(xué)院學(xué)報，2007,28(12):31～33.

[2]李志勇.細(xì)胞工程[M].北京:科學(xué)出版社,2003.

[3]馬歌麗,彭新榜,高建奇，等.生物工程設(shè)備課程教學(xué)模式的改革[J].微生物學(xué)通報，2005,32(5):160～164.

[4]許君,鄭文明,陳建新,等.雙主體互動模式在細(xì)胞工程學(xué)教學(xué)中的初探[J].中國科技信息，2008,(6):237～238.

[5]王偉霞,李福厚.生物技術(shù)專業(yè)《細(xì)胞工程》課程建設(shè)與改革[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2008,(9):245.

(責(zé)任編校：何俊華)

G420

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1673-2219（2010）12-0065-02

2010－10－26

湖南科技學(xué)院教學(xué)改革立項項目，項目編號為XKYJ200742。

余響華（1976－），男，湖北武漢人，講師，碩士，研究方向為微生物育種及代謝調(diào)控。