生物技术专业细胞工程教学改革与实践

李 玲，蒋建利，陈志南

第四军医大学细胞工程研究中心/细胞生物学教研室，西安 710032

细胞工程是应用细胞生物学和分子生物学的原理方法，在细胞水平上研究、改造生命遗传物质，以获得具有目的性状的细胞系或生物体的理论和技术的学科。它既是现代生物技术的重要组成部分，同时也是现代生物学研究的重要技术工具，在高等院校生命科学及相关学科的课程设置中占有重要地位［1-2］。通过该课程的学习，学生能熟悉现代生物技术的核心技术与发展方向，能够熟练应用细胞工程基本原理和技术，为今后从事生物技术制药和科学研究奠定坚实的基础。下面结合该课程的自身特点和学生专业特色，谈一谈我们在深化细胞工程教学改革的具体经验体会。

1 着眼课程专业特点，建设特色教材体系

细胞工程的发展日新月异，新知识、新理论、新技术不断涌现，加之该课程内容广，教材内容往往相对滞后于行业领域的发展。总览国内生物技术专业方面的教材，要么侧重于传统的发酵工程，要么侧重于基因工程，尚无一本内容全面、系统新颖、特别适合于生物技术专业本科生的细胞工程教科书。本着针对性、先进性和实用性的原则，2005年经教育部批准第四军医大学细胞生物学教研室组织编撰了普通高等教育“十五”国家级规划教材《细胞工程》［1］。该教材将最新理论进展和编者所从事的细胞工程科学研究实践有机地结合起来，可读性强，不仅提高了教师的教学效果，而且可让学生更好地了解该领域的最新发展动态、研究热点与新技术方法。该教材目前已完成2003至2010级共8届本科生的教学任务，在第四军医大学等多个院校中推广使用，并于2008年被评为解放军总后勤部优秀教材。

细胞工程的研究对象为可在体外大规模扩增并表达目标产品的工程细胞。这些细胞同样具备分裂增殖、生长代谢、衰老死亡等基本细胞生命特征。研究探索这些生命现象的奥秘有助于改造优化工程细胞，提高工程细胞表达目标产品的产率，进一步提高生物制药的效率。因而，教学和科研实践中需要多层次渗透融合基础细胞生物学研究的进展与成果［2］。由于国内外尚缺乏以工程细胞为研究对象、以全面论述工程细胞生物学基础和应用为主要内容的专业教材，2013年我们又编写出版了普通高等教育“十一五”国家级规划教材《工程细胞生物学》。同时，组织编写了一套教学辅助实验讲义。从《细胞工程》到《工程细胞生物学》，再到配套实验讲义，我们着眼于课程专业的特点，逐渐建设了特色的教材体系，做到以研促教，教研相长。

2 融合最新科技发展，不断优化教学内容

教学内容决定学生的基本知识结构和基本能力，教学内容是否新颖，对提高教学质量有重大影响。因此，教师需要充分掌握细胞工程领域的最新动态、研究成果以及有待攻关的重大课题，适时地更新教学内容并及时体现于教学实践中，引导学生去探索、预测和构想未来发展的新方向。例如:在讲解成体干细胞的建系分化时，我们结合2012年诺贝尔生理医学奖的最新成果，重点介绍了诱导性多能干细胞的研究与应用进展，特别介绍了目前已经获批的9个干细胞治疗产品以及它们在疾病治疗方面的应用情况。通过学习，学生认识到干细胞是现代生物医药领域在人类疾病治疗方面的一个新希望，极大鼓舞了学生的学习热情。

结合第四军医大学学生状况、教学资源等实际，我们进一步修订和完善了课程标准，课程安排上先学习总论，从总体上把握细胞工程的概念和范畴;再按细胞工程的系统性重点详细介绍，由浅入深地依次学习细胞工程的基础知识、关键技术，产品制备技术及产业化;最后扩展到植物细胞工程和干细胞工程。此外，在横向的主线学习基础上，纵向比较各种细胞工程技术的原理及工艺流程的优缺点和应用范围，特别关注技术的不断改进和逐步完善。这一课程设计在各个环节重视学生的主体地位，充分调动学生的积极性和学习潜能，并关注个体差异与不同需求，确保每一个学生受益，充分体现“创新思维”、“以人为本”的现代教育新观念。

3 更新教学理念，改革教学方法

随着现代化教学改革的深入，各种教学方法的革新层出不穷，其中得到广泛认可的有以问题为中心的教学(problem based learning，PBL)、启发式教学、信息化教学、CAI(computer-aided instruction)课件、在线“学习论坛”，等［3］。

3．1 采用启发式、探究式与实践式教学方法

细胞工程各章节内容应用技术细节多，理论表述少，学生在理解、记忆课本内容时有较大难度。我们坚持启发式、探究式与实践式教学模式，鼓励学生大胆质疑、积极思考、自由探索，真正体现教学互动、教学相长的教学理念［4］。例如:我们在讲授无血清悬浮驯化培养内容时，提出目前存在的问题:长期驯化导致遗传变异，进而留给学生思考:能否进行无血清细胞融合与转染以避免变异?学生在课后查询并了解无血清培养的未来趋势后，自己在课堂上讲解并回答这一问题，再由教师和其他学生给予修正和归纳总结。这样，不但启发激励了学生的主动学习，而且还可以锻炼学生的口头表达、逻辑思维、查阅文献等多种能力。

细胞工程是一门实践性很强的应用科学，教师在讲授过程中要有意识启发、引导学生将理论知识和实践问题联系起来。如讲解细胞融合技术时，结合其应用最成熟、研究范围最广、发展潜力最大的单克隆抗体的生产制备来介绍，扩展到当今抗体药物的生产状况与市场应用前景，加深学生对细胞融合技术的理解。

3．2 结合传统教学，走信息化教学的道路

细胞工程的教学内容广、信息量大，传统教学模式无法在有限课时内为学生呈现如此大信息量的课程内容，且容易引起学生对课程的懈怠。为此，我们充分发挥信息化教学的特点和优势，教学手段上大量利用图片、视频录像、多媒体课件、网络资源，等，向学生提供丰富多彩的教学信息，充分调动学生的情绪、情感、注意力和兴趣［4］。如在介绍培养基配制、无菌操作等实验技术时，我们给学生播放自己制作的视频资料，既增强了学生的感性认识，又激发了学生的学习兴趣。

我们还搜集了大量的辅助教学资料，建成教学资源库，并将其放到课程网站上，形成网络教学资源平台。平台栏目包括:教材及参考教材、课程标准及课程实施计划、课程学习要点、学习指导书、典型习题详解、习题库、视频学习材料、图片资料、多媒体课件，等。该平台一方面可作为课堂教学的辅助手段，便于学生了解科技动态、学科前沿、开阔知识面、增强学习兴趣，为学生自主学习创造良好的教学条件;另一方面作为学生质疑、教师解惑以及教师与学生之间进行互动交流的平台，便于教师了解学生掌握课堂知识的情况并适当调整教学内容和进度，优化教学效果。2010年《细胞工程》网络课程获得第四军医大学校级精品网络课程。

3．3 开展多种教学活动，激发学习兴趣

我们尝试打破常规的教学方式，在正常授课之余，组织开展丰富多彩的教学活动，如课程进行一半时，要求学生每人写一篇相关综述，题目和内容自定，与该学科内容相关即可。学生通过查找相关资料，阅读最新文献，不仅掌握了学科的最新研究及发展动态，而且对学科产生了浓厚的兴趣。在课后，我们还尝试让学生自己编写试题并给出答案，然后以作业形式上交，促使学生在编题的过程中进一步巩固掌握学习的难点、重点内容。此做法充分调动了学生学习的积极性和主动性，起到了事半功倍的效果。此外，在教学活动中我们还增加双语教学的分量，如教师用英语备课，用英语板书、中文讲解，用英文讲授专业词汇，建议学生使用简单的英语教材辅助学习。双语教学不仅能帮助学生充分利用国外网络资源，了解学术前沿，而且培养了学生自主学习的兴趣以及创新进取精神。

4 改革考核方式，全面进行考查

科学的考核方式对于提高学生的学习积极性和教学效果具有重要的作用［5］。为了客观地评价教学效果和教学质量，针对目前考试存在的问题，我们从以下几个方面进行了考试模式的改革探索:一是在考试内容上除了考查基础理论、基本知识、基本技能外，同时也考查学生分析、解决问题能力:平时课余与创新活动占10%(查阅资料、撰写综述、参与课题研究，等)，平时技能训练占30%(基本实验操作技能、实验数据整理分析能力，等)，期末考试占60%(注重考查运用理论知识解决实际问题的能力);二是建立试题库，同时积极引导学生以合作者的身份介入题库更新;三是加强平时成绩考核，充分利用学校在线“学习论坛”，随时对学生进行答疑、考核、评估;四是注重考试的反馈，通过分析考试成绩，发现学生存在的问题并及时与学生沟通交流，不断提高学生学习知识的能力。

总之，生物技术专业细胞工程课是综合性、实践性科学，对于高素质生物制药人才的需求必然促进细胞工程教育的不断革新。我们在教学改革实践中逐渐摸索出新的教学体系和方法，有利于培养学生解决实际问题能力。这一体系和方法在今后的教学实践中仍会不断得到完善。

［1］陈志南．细胞工程［M］．1版．北京:科学出版社，2005:i

［2］陈志南．工程细胞生物学［M］．1版．北京:科学出版社，2013:前言

［3］王伟霞，李福后．生物技术专业《细胞工程》课程建设与改革［J］．科技创新导报，2008，5(9):245-245

［4］冯强，米力，陈志南．《细胞工程》教学面临的问题与教学改革尝试［J］．西北医学教育，2008，16(1):110-112

［5］李志敏．植物学实验考核体系的建立与实验教学改革探索［J］．云南师范大学学报:自然科学版，2001，2(3):48-51