“植物细胞工程”实验教学的改革与探索

邓祥宜，李 琳，周雪婷，李继伟

（武汉设计工程学院 食品与生物科技学院，湖北武汉 430205）

“植物细胞工程”是生物工程专业的核心课程，该课程以植物细胞为研究对象，通过生物学原理和工程手段，按照人们的意愿对细胞进行定向改造或生产细胞产品的一门应用性很强的课程，在生物医药、农业、食品、生物资源环保、新物种构建等领域发挥着越来越重要的作用[1-2]。实验教学是植物细胞工程的一个重要环节，相比略显枯燥的理论课，大多数学生对实验课充满期待。

传统的实验教学内容是固定的、单一的，学生只能按照既定模式进行操作，丧失了探索的可能，也从一定程度上影响了学习的积极性。另外，细胞工程实验的无菌操作要求高，污染会导致彻底的失败。怎样保证实验的成功率，怎样使实验课的教学效果更好，怎样使每位学生在整个实验过程中始终保持着较浓厚的学习兴趣，怎样使学生的自主学习能力得到加强？已成为“植物细胞工程”教学过程中必须思考和探索的问题。

1 传统“植物细胞工程”实验教学方法的不足

改革前，学校生物工程专业“植物细胞工程”课程共48学时，其中实验16学时，实验内容包括MS培养基的配置、胡萝卜愈伤组织的诱导、继代或分化，实验所用培养基及激素成分是固定的，属于验证性实验。教学中，超净工作台数量有限，学生需轮流操作。在教师做演示实验时，由于学生站位角度问题，不少学生难以领会操作要领，不能很好地掌握组培的无菌操作技术，加之使用的胡萝卜可能带有内生菌，因而整个实验的污染率较高。

在传统的“植物细胞工程”实验教学中，学生只是完成整个实验的部分步骤：在培养基配制与灭菌实验的传统教学中，通常情况是实验教师提前准备好各种母液，上课时学生按照教师提供的配方集中进行培养基的配制；培养基灭菌结束后，超净工作台中物品的摆放通常由每个小组的个别学生和教师一起完成；接种完成后，材料放入组培室的过程也是由小组部分学生完成，很多学生不知道材料培养的具体环境条件。这种走流程轻过程、重接受轻参与的做法，导致很多学生对于实验整个流程的了解比较模糊，特别是实验细节不注意，最终影响到实验效果，不利于学生实践能力的培养。

“植物细胞工程”实验内容虽然具有一定的连续性，但也是分小实验完成的，传统的教学过程中，学生做完一次实验，提交一次实验报告，书写格式为实验目的、实验原理、方法步骤、结果与分析，大部分报告内容在实验指导书上都有，学生之间所能体现不同的仅有“结果与分析”，导致学生在完成实验报告的过程中不思考，只流于形式，甚至个别学生出现了抄袭的现象。

2 应对方法和措施

基于上述情况，笔者在10余年的教学过程中不断思考、不断探索，以提高“植物细胞工程”实验的教学效果。

2.1 教学内容“开放化、多样化”

在教学中发现，很多学生对植物组织培养非常感兴趣，经常咨询不同材料的组培问题，为了充分调动积极性，教师将实验内容“开放化、多样化”，在实验开课前1个月，把实验课的形式及要求告知学生，并鼓励大家选择感兴趣的材料，自由分组，查阅资料，设计实验，经过组内充分讨论后，跟指导教师一起敲定实验方案。到目前为止，经学生自主设计并完成实验的内容有月季芽的无菌培养及生根培养、多肉植物愈伤组织的诱导及继代、银杏叶片愈伤组织的诱导及继代、胡萝卜愈伤组织的诱导及悬浮细胞系的建立、不同类型的培养基对胡萝卜愈伤组织诱导及分化的影响等。

对于未进行自主选材的学生，可以研究激素种类、浓度及配比对胡萝卜愈伤组织诱导及分化的影响。在胡萝卜愈伤组织诱导及分化的过程中，激素起着至关重要的作用，特别是两类激素：生长素和细胞分裂素，为了让学生更好地理解这2种激素在组织培养中的作用，设计了不同的激素浓度梯度和配比，要求不同小组按照不同激素浓度配置培养基，培养结束后将所有梯度进行横向比较，这样就证明了激素对生长效果的影响。尽管这种设计是相对固定的，但“哪个梯度更好”的疑问常常使得学生们更有兴趣去完成该实验。

2.2 将微课思想引入到实验课堂

植物细胞工程实验成功率的保证主要包括2个方面，一方面是实验设计的合理与否，另一方面是实验过程中的无菌操作是否过关。很多学生实验污染率高的主要原因就是无菌操作不过关，针对这种情况，在课前录制了无菌操作的示范视频，提前发放给学生观看，再统一在课前强调操作的关键点，这样可以保证每位学生都清晰地看到教师的演示，清楚地了解无菌操作的注意点，从而保证实验的成功率。

除了无菌操作演示实验视频外，教师还录制了超净工作台的摆放规则视频，培养物的培养环境条件控制视频等，帮助学生更清晰地了解实验的整个流程。

2.3 实验报告“论文化”

将传统的分次完成实验报告改成让学生撰写一篇实验论文，包括题目、摘要、关键词、前言、实验材料和方法、实验结果和分析、小结等部分，这样一方面可以让学生更好地理解实验的整个流程，另一方面可以促使学生更深入理解和分析实验结果，同时也可以让学生的科技论文写作能力得到初步锻炼。

2.4 课外延伸

对于学有余力的学生，教师鼓励他们在课程实验的基础上，通过申报大学生科技创新项目、参加综合实训项目等方式，更深入地推进实验，提高学生的动手能力及创新能力。比如，做银杏叶片愈伤组织诱导和继代的实验小组，申请了国家级大学生科技创新项目“银杏组织培养法生产活性黄酮的初步研究”，课题组学生依托该项目发表了北大核心及以上论文3篇[3-5]，完成了1篇省级优秀学士学位论文，项目组学生参加了第三届湖北省生物实验技能竞赛，获得了综合赛三等奖。

3 结语

在“植物细胞工程”实验课的教学过程中，给学生提供自主选材、自主设计并开展相关研究的机会和条件；通过引入微视频，强化实验操作细节，提高了实验成功率；通过实验报告“论文化”锻炼了学生的科技论文写作能力；鼓励学有余力的学生通过大学生科技创新项目更深入地推进实验，培养学生的动手能力及创新能力[6]。