余響華 戴永強

（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)《細胞工程》課程建設(shè)與改革探索

余響華 戴永強

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

對細胞工程專業(yè)課程的現(xiàn)狀進行了分析, 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胞工程的課程建設(shè)和改革思路。

細胞工程；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、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、綜合運用知識的能力, 對《細胞工程》課程進行了課程建設(shè)與改革的探索。

1 細胞工程課程現(xiàn)狀分析

細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,在細胞整體水平或細胞器水平上,按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)以獲得新型生物或物種細胞產(chǎn)品的一門綜合性科學(xué)技術(shù)[2]。細胞融合技術(shù)是細胞工程的核心，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。

細胞工程課程基本要求：1).使學(xué)生了解與細胞工程相關(guān)的重要理論、背景知識和細胞工程學(xué)的基礎(chǔ)知識；2).使學(xué)生理解細胞工程的各種技術(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)方法進行改進, 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胞水平上對細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)以及時補充一些最新研究及發(fā)展動態(tài),作為本教材的補充。

2.2 課程內(nèi)容的改革

細胞工程在課程內(nèi)容上的要點可以歸納為:細胞培養(yǎng)是基礎(chǔ),細胞融合是核心.在這里,細胞培養(yǎng)又分為植物細胞培養(yǎng)和動物細胞培養(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胞培養(yǎng)技術(shù),然后用類比的方法學(xué)習(xí)動物細胞培養(yǎng)章節(jié)首先介紹細胞工程基礎(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,可以認為組織培養(yǎng)是細胞培養(yǎng)的粗放形式.在介紹到動物細胞培養(yǎng)時,一類特殊細胞—干細胞也是我們的重點,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.而細胞融合技術(shù)則是細胞工程的核心, 也是本門課程的重點和難點, 細胞融合技術(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籠式細胞反應(yīng)器模型,機械攪拌式生物反應(yīng)器模型等,運用這些教學(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,增強了學(xué)生的感性認識,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)和類比植物細胞培養(yǎng)技術(shù)的方式掌握動物細胞培養(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, 增強了學(xué)習(xí)主動性, 鍛煉了表達能力, 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：植物細胞培養(yǎng)技術(shù)、動物細胞培養(yǎng)技術(shù)、細胞融合技術(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)題課進行講解, 進一步加深印象。

3 結(jié) 語

通過對《細胞工程》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)的不斷進步和人類對生物認識的不斷深入,細胞工程研究的內(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

A

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。