高強國　楊勁　李玉紅

[摘要] 細(xì)胞工程是生物技術(shù)專業(yè)的必修課程。為了設(shè)計出符合第三軍醫(yī)大學(xué)實際情況的生物技術(shù)專業(yè)細(xì)胞工程課程，筆者在調(diào)研多所國內(nèi)院校細(xì)胞工程課程開設(shè)情況后，總結(jié)出細(xì)胞工程課程的特點是技術(shù)性強、涉及的內(nèi)容廣。細(xì)胞工程教學(xué)中需要充分利用前導(dǎo)課程知識，利用小班課優(yōu)勢和實踐課多的優(yōu)勢來指導(dǎo)教學(xué)，構(gòu)建了包含細(xì)胞工程基礎(chǔ)知識、動物細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞融合、胚胎工程、染色體工程、干細(xì)胞工程等內(nèi)容的教學(xué)框架。在此基礎(chǔ)上設(shè)計了第三軍醫(yī)大學(xué)的細(xì)胞工程課程，并進(jìn)行了課程實踐?？偨Y(jié)近幾年對生物技術(shù)專業(yè)開設(shè)細(xì)胞工程課程的實踐經(jīng)驗，主要包括采用多樣化的教學(xué)方法、小班課教學(xué)模式、培養(yǎng)學(xué)生科研思維與動手能力。

[關(guān)鍵詞] 細(xì)胞工程；生物技術(shù)；課程設(shè)計；教學(xué)方法

[中圖分類號] G643 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673-7210（2017）10（a）-0137-03

[Abstract] Cell engineering is a required course for students major in biotechnology. To design a course of cell engineering that is suitable for the situation of Third Military Medical University， the authors have investigated on the course status of several universities and proposed the basic characteristics of cell engineering is high in technique， and large scale in content. The teaching thoughts of the course are thoroughly using the previous courses， making use of small class teaching and practical teaching. the authors have constructed the outline of teaching contents， including basic knowledge of cell engineering， animal cell culture， cell fusion， embryo engineering， chromosome engineering and stem cell engineering. Combined with the background of Third Military Medical University， the authors propose a set of effective course design， and take it into practice， in addition， summarize the teaching practice of cell engineering for biotechnology during these years， the major experiences are applying variegated teaching methods， small class teaching， training the scientific research and experimental abilities.

[Key words] Cell engineering； Biotechnology； Course design； Teaching method

細(xì)胞工程指以細(xì)胞為對象，應(yīng)用生命科學(xué)理論，借助工程學(xué)原理與技術(shù)，有目的地利用或改造生物遺傳性狀，以獲得特定的細(xì)胞、組織產(chǎn)品或新型物種的一門綜合性科學(xué)技術(shù)。細(xì)胞工程是現(xiàn)代生物工程與生物技術(shù)的重要組成部分，在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、食品、能源、環(huán)境等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用[1-4]。

醫(yī)學(xué)院校生物技術(shù)專業(yè)是生物技術(shù)與醫(yī)學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物，與綜合院校及植物的生物技術(shù)專業(yè)存在顯著區(qū)別。首先，醫(yī)學(xué)院校生物技術(shù)專業(yè)涉及大量醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程，如細(xì)胞生物學(xué)、組織胚胎學(xué)、生物化學(xué)與分子生物學(xué)、病理學(xué)、免疫學(xué)等，學(xué)生具有醫(yī)學(xué)知識背景，在學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)相關(guān)技術(shù)時理解程度更高[5-6]。其次，醫(yī)學(xué)院校重視動手能力，開展大量動物實驗，這對細(xì)胞工程實驗教學(xué)來說是一大優(yōu)勢[7]。綜合院校的生物技術(shù)專業(yè)課程涉及的范圍廣泛，包括動物學(xué)、植物學(xué)、生態(tài)學(xué)等，但不同院校根據(jù)本校特點各有側(cè)重[8]。第三軍醫(yī)大學(xué)（以下簡稱“我?！保┙?jīng)過充分論證并擬定人才培養(yǎng)方案后，從2012年開設(shè)本專業(yè)，并設(shè)立了一系列的專業(yè)課程。關(guān)于細(xì)胞工程課程，我校做了精細(xì)的課程設(shè)計，經(jīng)過幾年的探索，取得了一些經(jīng)驗和成果。

1 課程基本理念

1.1 細(xì)胞工程課程在生物技術(shù)專業(yè)中的地位

學(xué)習(xí)細(xì)胞工程課程的學(xué)生專業(yè)為生物技術(shù)四年制本科，整體背景為醫(yī)學(xué)。細(xì)胞工程課程的前導(dǎo)課程包括細(xì)胞生物學(xué)和生物化學(xué)與分子生物學(xué)，后續(xù)課程包括細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)、實驗動物技術(shù)、組織工程和生物技術(shù)制藥。與細(xì)胞工程并行的幾大工程課程分別是基因工程、蛋白質(zhì)工程和組織工程。

1.2 課程教學(xué)的指導(dǎo)思想

細(xì)胞工程課程的特點是技術(shù)性強，涉及的內(nèi)容廣。因此，必須讓學(xué)員建立應(yīng)用的觀念，要求學(xué)員掌握細(xì)胞及分子生物學(xué)基礎(chǔ)知識，并結(jié)合學(xué)科特點及前沿進(jìn)展進(jìn)行適當(dāng)拓展和補充[9]，注重實際應(yīng)用能力的培養(yǎng)，同時加強創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.3 課程教學(xué)的基本原則

①有效結(jié)合學(xué)員已學(xué)的細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)及分子生物學(xué)、組織胚胎學(xué)基礎(chǔ)，借助生物工程方面的技術(shù)，使學(xué)員實現(xiàn)各門知識體系的有機融合，逐步建立自己對已學(xué)醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識的綜合。②利用小班課優(yōu)勢，充分利用課堂討論和專題研討等，引導(dǎo)學(xué)員查閱文獻(xiàn)，拓展知識面，引導(dǎo)學(xué)員思考細(xì)胞工程應(yīng)用的相關(guān)問題和前沿進(jìn)展，既幫助學(xué)員掌握相關(guān)的理論知識，又培養(yǎng)其邏輯思維能力，并系統(tǒng)訓(xùn)練學(xué)員綜合素質(zhì)和創(chuàng)新思維能力[10-12]。③充分利用實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)員實驗技能及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒瀾B(tài)度，在完成基本實驗的情況下，鼓勵學(xué)員自己設(shè)計實驗，對經(jīng)典實驗提出質(zhì)疑，逐步培養(yǎng)科研思維。endprint

2 課程設(shè)計思路

2.1 框架設(shè)計

細(xì)胞工程課程有理論課、實驗課、自修課、專題討論、網(wǎng)絡(luò)課程等形式。首先讓學(xué)員從總體把握細(xì)胞工程的基本內(nèi)容、課程性質(zhì)和地位、研究進(jìn)展和應(yīng)用，再通過實驗鍛煉學(xué)員動手操作能力，體會細(xì)胞工程技術(shù)的應(yīng)用。同時利用自修和專題討論讓學(xué)員走出課堂，鍛煉自學(xué)能力，學(xué)會思考并闡述自己的觀點。

2.2 內(nèi)容安排

細(xì)胞工程課課時總計60學(xué)時，其中，理論講授36學(xué)時，學(xué)員自修安排2學(xué)時，專題討論2學(xué)時。理論課內(nèi)容共安排七章，先學(xué)習(xí)總論，從總體上把握細(xì)胞工程的基礎(chǔ)知識；再開展動物細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞融合、基因打靶、干細(xì)胞工程等內(nèi)容，使學(xué)員掌握基礎(chǔ)和前沿的細(xì)胞工程知識，其中動物細(xì)胞培養(yǎng)和干細(xì)胞工程為重點內(nèi)容。根據(jù)當(dāng)年授課安排開設(shè)專題討論（學(xué)術(shù)論壇），擴大學(xué)員知識面，提高學(xué)員自學(xué)能力，培養(yǎng)邏輯思維能力，強化探討科學(xué)問題的學(xué)術(shù)爭鳴意識。實驗課安排20學(xué)時，實驗內(nèi)容包括細(xì)胞器的觀察、染色體制備、免疫熒光和細(xì)胞遷移，盡可能涵蓋理論課的內(nèi)容，體現(xiàn)綜合性和創(chuàng)新性。

3 教學(xué)實踐與經(jīng)驗總結(jié)

3.1 教學(xué)實施

由專職教學(xué)組負(fù)責(zé)。教學(xué)組組成包括經(jīng)驗豐富的高年資教授和敢做敢闖的年輕副教授，這種方式的組合，可以在保證教學(xué)質(zhì)量的前提下，進(jìn)行教學(xué)改革。教學(xué)實施時，首先進(jìn)行理論課授課，實驗課在細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)實驗后進(jìn)行，在學(xué)員掌握細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)（包括細(xì)胞復(fù)蘇、傳代、凍存等）后，進(jìn)行細(xì)胞工程方面的實驗，以避免理論實踐脫節(jié)和增加教學(xué)實施難度。研討課根據(jù)具體情況，安排在理論課中或課后進(jìn)行。網(wǎng)絡(luò)課程教育已成為教育的新手段、新模式，學(xué)員在課余時間通過細(xì)胞生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程，進(jìn)一步加深細(xì)胞工程知識的理解。課后學(xué)員可以通過網(wǎng)絡(luò)課程中的視頻點播對不懂的地方反復(fù)觀看復(fù)習(xí)和深入理解。

3.2 教學(xué)體會

3.2.1 采用多樣化的教學(xué)方法 細(xì)胞工程的特點之一是各章節(jié)內(nèi)容差異較大，有的章節(jié)具有很好的邏輯性，有的章節(jié)應(yīng)用技術(shù)細(xì)節(jié)多，理論表述少[6]，而有的章節(jié)二者兼有。針對不同章節(jié)的特點，需要采取不同的教學(xué)方法，有的章節(jié)甚至需要綜合運用多種教學(xué)方法[13-14]。例如，動物細(xì)胞培養(yǎng)工程章節(jié)，涉及基礎(chǔ)細(xì)胞培養(yǎng)的各種技術(shù)細(xì)節(jié)，同時還涉及大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)的技術(shù)細(xì)節(jié)，學(xué)生在理解、記憶課本內(nèi)容時有較大難度。但是，其實該章節(jié)具有較好的邏輯性，如果以細(xì)胞培養(yǎng)的準(zhǔn)備及操作作為主線，將各個知識點貫穿在該主線上，同時綜合運用啟發(fā)式教學(xué)與實踐式教學(xué)模式，鼓勵學(xué)生積極思考、自由探索、大膽質(zhì)疑，就能更好的理解。案例法教學(xué)是利用以真實事件為基礎(chǔ)撰寫的案例進(jìn)行課堂教學(xué)的過程，使學(xué)生通過對特殊事例的分析，掌握一般分析原理，并借助這一原理獨立分析和解決問題。一個好的案例常常有助于提高課堂教學(xué)的質(zhì)量和效果，增加學(xué)生對專業(yè)學(xué)習(xí)的熱情和積極性，并啟發(fā)學(xué)生對現(xiàn)實社會中相關(guān)事例與情境的深入觀察與思考[11]。細(xì)胞培養(yǎng)工程應(yīng)用性很強，有的內(nèi)容可以單獨提取出來開展案例式教學(xué)。教學(xué)實踐中結(jié)合實驗課內(nèi)容，選取表皮細(xì)胞的培養(yǎng)作為案例進(jìn)行教學(xué)，取得了非常好的效果。同時，結(jié)合其他院校的經(jīng)驗，筆者在該課程中還進(jìn)行了其他教學(xué)方法的嘗試。

3.2.2 探索小班課教學(xué)模式 由于軍隊院校招生特點，我校生物技術(shù)專業(yè)每年招生人數(shù)在10名左右，這給進(jìn)行小班課教學(xué)探索提供了有利條件。因此，筆者借鑒其他院校的方法[10]，設(shè)置了部分小班研討課。例如，其中一堂課研討誘導(dǎo)多能干細(xì)胞對細(xì)胞工程發(fā)展的影響。提前一個月將題目布置給學(xué)生進(jìn)行準(zhǔn)備，讓學(xué)生去查閱資料，閱讀文獻(xiàn)，同時復(fù)習(xí)細(xì)胞工程各章節(jié)內(nèi)容，靈活運用學(xué)習(xí)知識整理研討內(nèi)容；在課堂上每名學(xué)生進(jìn)行個人匯報發(fā)言，互相學(xué)習(xí)，課堂研討；最后由教師進(jìn)行集中總結(jié)點評，集中解讀經(jīng)典文獻(xiàn)。在研討課后，學(xué)生根據(jù)研討情況，提交研討報告及體會[15-20]。通過幾年的實施，總結(jié)出一套行之有效的研討方案：教研室集體備課，確定研討主題和具體組織形式，形成完整的研討方案和課堂教學(xué)設(shè)計。

3.2.3 培養(yǎng)學(xué)生科研思維與動手能力 細(xì)胞工程是一門實踐性很強的應(yīng)用科學(xué)，可以從兩方面培養(yǎng)學(xué)生的科研思維和動手能力。一方面，學(xué)生通過積極參與教學(xué)活動，尋找自己感興趣的的知識點并自覺進(jìn)行學(xué)習(xí)和接受，在與老師和同學(xué)的交流中加深對新知識和新技能的理解和掌握，并從中逐漸掌握更有效的學(xué)習(xí)的途徑和學(xué)習(xí)方法。教師在講授過程中要有意識引導(dǎo)學(xué)生將理論和實踐聯(lián)系起來。例如，講解細(xì)胞融合技術(shù)時，結(jié)合其研究范圍最廣、應(yīng)用最成熟、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮膯慰寺】贵w的生產(chǎn)制備來介紹，擴展到當(dāng)今抗體藥物的市場應(yīng)用前景與生產(chǎn)狀況，使學(xué)生加深對細(xì)胞融合技術(shù)的理解[6]。另一方面，學(xué)生利用實驗課所提供的實驗條件，積極學(xué)習(xí)細(xì)胞工程所涉及的基本實驗技術(shù)和方法[21]，并在教師的引導(dǎo)下，逐步加深對科學(xué)研究和實驗室工作的認(rèn)識，初步學(xué)習(xí)建立科學(xué)研究的思維方式[6]。教師可以在此基礎(chǔ)上，遴選部分對科研有濃厚興趣，動手能力較強的學(xué)生，參與到課題研究中，在培養(yǎng)學(xué)生科研思維的同時，部分解決研究生生源較少的難題，從而真正達(dá)到教學(xué)相長的目標(biāo)。

通過近幾年對細(xì)胞工程課程的教學(xué)實踐和不斷改進(jìn)教學(xué)設(shè)計，學(xué)生對細(xì)胞工程實驗課程的興趣明顯增加，綜合能力得以加強，教學(xué)效果有了顯著提高。同時，通過教學(xué)相長的過程，培養(yǎng)和鍛煉了大量的年輕教師，并嘗試了一些特殊的教學(xué)方法，為以后的教學(xué)提供更多借鑒。

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（收稿日期：2017-07-05 本文編輯：程 銘）endprint