《细胞工程》教学面临的问题及解决方案尝试

摘要：针对《细胞工程》课程教学中存在着学员基础不同、学习兴趣不高、课堂单纯讲解效果差、重点不易突出、实验难度大等问题。教学中采取启发式教学、灵活调整课时、提高动手能力及实验操作效果、开展课堂讨论、以科研促教学等方法，提高了教学效果。

关键词：细胞工程；教学问题；解决方案；教学效果

Q813-4

随着细胞生物学和分子生物学等学科的迅猛发展，产生了一门新的交叉学科——细胞工程，它是一门现代生物科学理论和工程技术相结合的综合性学科。这门学科按照人们的需要和设计，在细胞和基因水平上干预和改造生物的遗传性状，即通过类似于工程学的步骤，在细胞整体水平和细胞器水平上，按照人们的意愿改变细胞内的遗传物质以获得新型生物或特种细胞产品的一门综合性科学技术[1]。

生物技术是21世纪国家经济发展新的增长点，细胞工程就是现代生物技术的重要组成部分之一[2]，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。学好这门课程，将为今后从事生物学领域的相关研究及生物技术和工程产业工作奠定良好的理论和技术基础。但我们在教学实践中发现，这门课程教学存在着一些专业特有的问题，对此，本文将做着重分析这些特有问题并提出相应的建议及解决方法，以供和大家商榷，提高此类课程的教学效果。

一、《细胞工程》教学面临的特有问题

1.学生基础不同，对学科知识理解不同，学习兴趣不高

从细胞工程的研究内容和试验方法可以看出，这一学科涵盖了基因工程、发酵工程、蛋白质工程等多方面的知识。这对于江苏省高考模式的学生而言，部分学生具有较好的化学基础而缺乏生物学知识的应用，部分学生具有较好的生物学基础而缺乏化学知识的理解，综合运用就更谈不上。因此，在授课过程中，很多概念与公式的讲解就不得不回到非常基础的层面进行回顾或重新阐述，浪费了大量宝贵的课堂时间，且很难达到“深入讲解，综合运用”的教学目的。否则，部分学生由于不能完全听懂课程直接导致其学习兴趣下降，会更加影响教学效果。同时，由于现在的大学教学体制等方面的原因，使得大部分学生对很多课程的学习兴趣不高。

2.传授式教学学习效果差，实用性更差

大学大部分课程还是以课堂单纯讲解的传授式教学为主，学生学习兴趣不高，学习效果就较差。同时，细胞工程的教材与内容各章节逻辑性不强，理论知识表述较少而应用技术罗列较多，但应用技术的细节介绍却不够祥明。这就给本身欠缺某科基础知识的学生在课堂上理解教材知识、课下学习课本之外内容带来了较大的难度。比如在单抗的制备工艺教学中，由于应用的各种技术与操作流程原理不同、彼此间联系不大，但这些操作流程却基本相似，这就使得学生课堂上听得明白，过后在操作上却把几种技术方法相互混淆，在将来的工艺应用中就会出现技术设计及使用困难的情况。而且，目前细胞工程专业的专门化人才培养要求实用型、专业型、创业型人才[3]，因此改革《细胞工程》课程教学模式势在必行。

3.实验成本高，周期长，实验操作不易成功

这门学科涵盖了基因工程、发酵工程、蛋白质工程等多个领域，多数实验内容的特点是由许多相关学科知识融合而成的一个实验整体，这导致此课程实验设计中必须通过增加时间和内容才能够完成相对完整的实验操作。而学生实验课的时间每次大约90分钟，而且不能每天连续进行，所以实验效果很不理想。比如生物反应器中植物、动物细胞的培养实验，需要提前几天准备种子细胞，当细胞接种至生物反应器后生长还需要观察周期，累计一次实验大约需要15天左右的连续操作，这对试验课时有限的学生来说是很难做到。同时，实验过程中每一步操作都需要保持无菌，实验过程中细胞一旦污染，整个实验就难以继续，因此实验操作难度较大。而且多数实验内容单一，多是验证性实验，学生只是机械操作，在实验的过程中缺少创造和探究[3]。

4.学科涵盖内容多而广，重点不易突出

细胞工程涵盖的内容包括应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学等的理论与方法，而教材由于篇幅所限，只能简单概括各领域的基础理论与热点问题，因此重点不易突出。同时细胞工程重在应用，重点知识还与市场应用、社会需求等因素密切相关，因此研究热点重点变换非常快，但应用内容的更新在教材中却得不到及时反映。

二、《细胞工程》教学问题解决方案尝试

针对上述问题，我们在教学中尝试了多种方法帮助学生学习、理解、掌握学科重点与难点，注重理论联系实际，提高学生的试验操作能力，取得了较好的效果，部分方法简述如下：

1.根据学生不同的知识基础，采用针对式与启发式教学和案例教学法

针对学生基础知识不同且学习兴趣不高的问题，我们在课堂上尽量将专业术语转化为形象的例子进行讲解，将理论知识讲解与具体实验结果相結合，帮助学生学习与理解知识点。同时，将部分实际应用内容提出问题[4]，要求学生课下查找相关背景知识及问题解决方案，提高了学生的自学能力和学习积极性及逻辑推理能力。案例教学法是适合现代学生综合素质发展的启发式教学方法[5]。例如，结合镇江农林科技园的蝴蝶兰快繁及草莓脱毒苗的组培讲授植物组织与器官培养，解释并让学生理解掌握细胞分化与形态建成的理论知识等。此时，教师针对案例再启发学生对感兴趣的问题进行分析与讨论，促使学生更深刻地理解所学的知识内容。

2.改革课堂讲解方法，灵活调整课时组成，增加实用性内容

针对课堂讲解效果差、实用性差的问题，我们在理论课的教学上，除了应用内容丰富且信息量大的PPT教学，还利用动画、试验操作录像等声情并茂的教学方式，将内容庞杂、不便记忆的知识点，更生动形象和系统地给学生展示。同时，我们采取了增加实验课比例，在实验课中穿插理论知识内容讲解的方法。這样帮助学生理论与实践相结合，加深了对教材的理解，提高了学习效果。学习期间组织学生到相关科研院所及企业单位参观，既提高了学生的学习兴趣，还可以使学生了解细胞工程应用领域存在的问题及需要迫切解决的技术需求。使学生对细胞工程的生产实践应用有亲身的体会，在学习中自觉培养自己的探索和创新能力，进一步适应将来创业或生产的需求。

3.课堂拓展知识面，重点内容重点学习，并进行比较式教学

针对细胞工程涵盖内容广、重点热点变换快的特点，我们在课堂上随时添加学科最新发展动态及其内容，将重点内容进行重点讲解学习，简单内容简化讲解或课后小组之间讨论交流自学；在每一次课堂内容结束后，都有一个小结的环节，可以使学生对所学知识有一个梳理和巩固的过程，有利于前后知识的联系学习；同时，在课堂上尽量对适合的内容应用比较式教学方法，这样有利于学生掌握较复杂及易混淆的知识点[6]，例如将植物细胞培养与动物细胞培养知识点进行比较式讲解，引导学生进行异同点比较及课后总结，如此更利于学生掌握复杂的重点内容；而且教学中我们将重点热点内容安排几次讨论课，教师提供几个选题及部分相关参考文献，学生分组并选择确定讨论主题，课下查阅相关文献并完成汇报内容，由主讲学生做课堂PPT汇报，组员协作共同回答台下学生提问，教师最后作总结。通过这几种方式既掌握了重点知识，提高了学生独立学习和自主思考的能力，还拓展了学生的知识面。

4.提高动手能力，把握好关键试验步骤操作

由于细胞工程与遗传学、分子生物学、微生物学、基因工程等课程内容相互渗透，相互联系，因此要注意在实验内容的设计上首先必须避免一些不必要的重復。针对细胞工程实验时间长、难度大的特点，我们对实验内容和时间进行了调整。首先，部分实验内容安排试验操作录像和示教，完整介绍原理、方法、实验结果图片等，尽快让学员形成清晰完整的思路，重点放在正确使用部分仪器设备和试验操作方法上；其次，大量的准备工作由老师和硕士生监督学生完成，减少试验失败几率，使学生都能够看到试验结果，且在关键步骤上确保每个学生认真动手操作完成。最后，对实验结果进行分析讨论，并引申出与之相关的理论知识和研究发展动态，使学员在动手操作与分析解决问题的过程中掌握相关的知识及操作方法。

5.以科研促教学

《细胞工程》课程学习具有系统性、先进性和实用性的特点，现代的本科生教育又重视学生的创新和创业能力的培养，学生的学习效果关系到学生未来的就业和发展，因此专业教学应紧跟学科发展前沿及社会需求，及时将学院教师的科研成果引入到教學中，使科研与教学相辅相成，互相促进，即以科研促教学。我们利用学校的学业导师制度，一名教师带几名学生，通过针对性的科研实验培训将各个分散的实验整合为一个有机的实验体系，培养相关学生的综合能力，在教学中，我们尽量将本系学业导师的科研实验培训联系到《细胞工程》课程的试验学习中。同时，在课程教学中穿插学院教师学术讲座及研究生的研究进程汇报，将科研上一些成熟的实验方法引入到教学体系，促进本科生实验教学的质量。通过这种学习方法，促使本科生主动了解基本的原理和方法，认真对待实验中的每一个细节，自觉养成科学严谨的工作作风，可以最大限度地节约和利用实验室的资源。这种方式学习过程中教师和学生之间容易形成互动，就实验过程中遇到的具体问题进行探讨，可以收到较好的教学效果。

三、结语

通过以上几点教学手段的尝试，充分利用了学校的资源，调动了学生学习的主动性和积极性，提高了学生自学能力、解决实际问题的能力，拓展了知识面。同时，还必须注重提高教师自身素质，不断进行知识结构更新，不断总结经验，进一步提高细胞工程的教学效果。

参考文献：

[1]李志勇.细胞工程（第二版）[M].北京：科学出版社，2010，6

[2]龚晓峰. 21 世纪谁与争锋？— 信息技术和生物技术比较[J]. 中国创业投资与高科技， 2004，11：27-29

[3]周杰， 王海英. 《细胞工程》实验教学改革的建议与构想[J]. 实验科学与技术， 2012， 10（2）： 131-134