生物技术本科专业课程教学研究

生物技术本科专业课程教学研究 本文关键词：生物技术，本科专业，课程教学，研究

生物技术本科专业课程教学研究 本文简介：摘要：细胞工程是以细胞基本生命活动规律为基础，应用细胞生物学和现代工程技术手段对细胞进行遗传改造以获得新物（品）种或特异细胞产品的一门综合性应用学科，是生物技术本科专业的核心课程之一。本文结合笔者自身多年的细胞工程课程实践，针对在高等教育大众化和信息化环境下，如何更好地进行课堂内容的设计、提高学生学

生物技术本科专业课程教学研究 本文内容：

摘要：细胞工程是以细胞基本生命活动规律为基础，应用细胞生物学和现代工程技术手段对细胞进行遗传改造以获得新物（品）种或特异细胞产品的一门综合性应用学科，是生物技术本科专业的核心课程之一。本文结合笔者自身多年的细胞工程课程实践，针对在高等教育大众化和信息化环境下，如何更好地进行课堂内容的设计、提高学生学习需求和兴趣，以及实施考核环节等问题，提出了一些相应方法和措施，旨在为提高该课程的教学质量和学习效果提供教学参考。

关键词：生物技术专业，细胞工程，教学实践，教学思考

细胞工程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，在生命科学、医药、农业、食品、环境保护等领域发挥着越来越重要的作用，发展十分迅速。细胞工程学科涉及知识面宽，应用广，技术方法和实践成果推陈出新较快，在高校生物技术专业课程体系中占有重要地位。细胞工程学建立在对细胞基本生命活动规律的研究和揭示的基础之上，学科的发展速度随着细胞生物学、分子生物学、发育生物学、遗传学及其他生物类基础学科的发展而加快；同时，细胞工程学也与计算机科学、材料科学、工程学等应用学科的进步密切相关；反过来，细胞工程学的发展又为其他生命学科提供了桥梁和载体，促进了这些学科的发展与进步。细胞工程学研究对象包括了所有生命形式，研究水平从分子水平、亚细胞水平、细胞水平到组织器官水平、机体水平，技术范围主要涉及动植物细胞与组织培养、细胞融合、染色体工程、胚胎工程、细胞遗传工程等，这样的综合性生物技术课程本身对教学活动就是一个不小的挑战［1］。另一方面，随着高等教育的大众化与信息技术的飞速发展，学习平台越来越多样，优质学习资源的共享更加便捷，传统的课堂教学模式受到了来自慕课等新型教学模式的冲击，参与式教学、翻转课堂等教学理念不断涌现［2-3］。笔者从自身多年的生物技术本科专业细胞工程课程教学实践出发，思考并总结了该课程教学在新形势下面临的一些问题，提出了一些相应的方法措施，旨在为提高该课程的教学质量和学习效果提供教学参考。

1课程教学实践中面临的问题

细胞工程是一门实践性和应用性较强的学科，不仅涉及知识面宽，还包括了多种技术体系和成功推广的应用成果，同时，新技术、新成果也是日新月异。课堂上，不仅要教授学生该领域的基础理论和基本方法，还要不断融入新的研究进展。从知识背景到实验设计、实验原理、实验操作，再到成果应用和推广，哪一个环节的缺失或与实际脱离，无疑都会影响教学质量和成效。如何设计、准备好每学期、每堂课的课堂内容自然成为细胞工程教学实践中面临的关键问题之一。生物技术本科专业细胞工程一般是面向中、高年级（大三、大四）学生开设，这个阶段的学生已经系统学习了诸如生物化学、细胞生物学、微生物学及分子生物学等相关专业基础理论和实验课程，具备了较为完整的生命科学专业知识体系；而且，大部分学生都根据个人兴趣选择进入了相关实验室，参与实验课题、科研项目等工作。应该说，这个阶段的学生在对多种生命形式及其涉及的多种生命活动的作用机制、基本规律有了一定认识之后，对这些发现是如何获得的，或者说如何通过一定科学研究来分析、解决、突破学科理论和生产实践相关问题有着更为强烈的学习需求和兴趣。因此，教师应及时抓住学生对课程的预期心理，充分利用有利因素，引领学生走入该领域科学研究的学习和实践。那么，如何充分把握学生的学习兴趣和满足学生的学习需求则成为细胞工程教学实践中面临的第二个关键问题。考试是对学生学习效果的一种检验，同时也是课堂教学的一个重要延续，是促进教学相长和学习共同体良性互动的重要环节，不该忽略考试环节对学生的学习应该具有重要的引导和启示作用。因此，在积极改进课堂教学方式的同时，面对不同特点的学习对象和学习内容，如何不断提高考试质量，选择适当的考核方式，也是教师必须积极思考和实践的关键问题。

2应对方法与措施

2.1理论教学与实验课堂和生产实践相结合

作为一门实践性和应用性较强且发展迅速的综合性学科，细胞工程的理论教学必须与相应的实验课堂相结合、与生产实践相结合、与学科前沿相结合，才不会是陈言肤词的形式化教学，这是保证有效教学的前提和基础。因此，在教学实践中，每年都应对课堂内容进行调整和补充，包括积累的教学反思和体会，这就要求授课教师不能每年重复使用一套教案，必须不断了解、学习、把握学科发展前沿和方向，修正、补充、完善教学大纲和教案，付出较多时间和精力认真备课。比如“植物组织器官培养”这部分课程内容，技术方法流程清晰，应用广泛，成果众多。但具体到不同物（品）种和培养目的，从外植体的选择、培养基成分的筛选与优化到培养物的增殖方式等各有不同，且常常重复性不高。所以，理论课堂上关于该技术体系的基本原理、方法流程、意义和应用的讲授是较为容易但又难免浅显的，要真正让学生掌握这一植物细胞工程的核心技术，领会其在实践中的重要应用和意义，一方面需要有相应的实验教学与理论教学相辅相成，另一方面还应该结合该技术体系的实际应用进行讲授，有条件的话可以带领学生到一些组培中心或相关基地进行实地参观、访问和调研。笔者所在的甘肃省，独特的地理位置和生态环境造就了丰富多样的特色植物资源，其中很多特色植物都进行了组织培养的尝试和实践。比如说，百合科（Liliaceae）百合属（Lilium）的一种多年生球根类单子叶草本植物——兰州百合［Liliumdavidiivar.Unicolor（Hoog）Cotton］，其鳞茎瓣厚、丰润、口感甜美，具有很高的营养和经济价值，在我国的食用百合中品质最好。其种球的繁殖方式为有性繁殖和无性繁殖，前者结实率低且种子发芽缓慢，生产实践中很少使用；后者无论是鳞片扦插还是分株小鳞茎，经过多代繁殖均会造成病毒积累，品质退化。随着需求量的增加，兰州百合种植面积不断扩大，种球需求量也大幅上升［4］。目前，甘肃省内已建成兰州百合脱毒种球组培快繁中心，研发出优质脱毒百合种球组培快速繁殖技术，并不断加强对兰州百合种球病毒检测、组培快繁操作及茎尖脱毒操作技术的深入研究和开发应用。因此，在“组织培养和快速繁殖”这部分内容的教学活动中，理论课堂上可以与兰州百合脱毒种球组培快繁等一些生产实践应用成果紧密结合。如，向学生初步介绍这一实例后，可以很自然地引出下列问题：兰州百合的繁殖方式是什么？其市场需求和种植现状如何？为什么要做种球的脱毒和快繁？这一技术体系是如何建立的等。引导学生通过查阅文献资料、实地调研等方式寻找答案。同时，在细胞工程实验课程中开设相应的“兰州百合的组织培养”部分内容，让学生参与到实验操作中。这种与实验教学、生产实践及发展动态紧密联系的课堂内容，才是有效教学的前提和基础。

2.2以学生为中心的教学方式

信息化背景下，传统的教学模式已难以满足学生的学习需求和教学相长的要求，尤其对于学科发展迅速的生物技术类课程，大量学习平台、高质量的学术公众号、第二课堂APP的涌现和资源共享及学生参与实验室科研项目的工作，使得已具有一定专业素质和较高自学能力的中、高年级本科生能够按照自己的意愿更方便地进行自主学习。这种形势下，“一言堂”式的课堂教学既不能很好满足学生的学习需求，也无法更大程度上激发他们的学习兴趣，调动学习热情。为达到高效教学，传统教学方式必须向以学生为中心的研究式教学转化，如PBL（project-basedlearning）授课模式［5］。相应地，为不断适应与胜任新形势下细胞工程课程的教学工作，教师角色应有一个适当的转变，从传统的讲授者转变为引导者和合作者，更多地告诉学生如何学、学什么，帮助学生实现更好的自主学习和自我教育，最终完成知识的内化，甚至达到教师和学生的合作学习。而课堂从单纯的以教为主转变为参与式教学，如开展问题导向式的小组合作、研讨等教学方式，即翻转课堂，建构学习共同体，实现教与学的良性互动，进行高效教学［6-7］。如，“转基因动物与生物反应器”这部分内容涉及的技术体系包括了多种不同的方法且流程长，环节繁琐，操作复杂，影响因素众多；同时，涉及的理论知识也有一定深度和广度。为达到更好的教学效果，可以提前将该部分的核心内容以问题的方式留给学生课下准备，从什么是转基因动物与生物反应器、外源基因的制备和动物细胞导入的方式有哪些、转基因动物如何制备，到转基因动物有哪些应用、利用转基因动物生物反应器可以生产何种活性产品，再到转基因动物生物反应器的应用现状如何等。这些问题基本涵盖了“转基因动物与生物反应器”这部分内容从理论知识到技术体系、从上游制备到下游应用、从发展历史到研究现状的重难点内容。另外，可以将学生分组，以小组合作的方式进行自由选题、课下准备、课上讲解和讨论。需要强调的是，布置作业后，教师应做好辅导工作，包括帮助学生分析和明确选题、推荐参考书籍和相关中英文文献等学习资料、介绍文献查阅的方法技巧及作业完成中一些具体问题的解答等。除课堂上的讲解和交流以外，通过QQ、微信、电话及电子邮件等多种方式参与到学生的课下准备工作中，包括小组选题的确定、文献阅读中遇到的学术问题的解答及PPT的修改等。与课堂上相比，课堂下的工作量更大。表1列出了笔者在2016—2017春季学期生物技术本科专业细胞工程课程“转基因动物与生物反应器”翻转课堂中的问题设置和班级11个小组的选题情况。课下准备环节的充分完成，在以小组讲解、全体提问、小组解答、全体讨论、教师补充的翻转课堂上得到了很好的反馈。实际上，每组学生的讲解及PPT虽各有不同，但能够看出准备认真、充分，既有相关文献、书籍作依据，又有自己的总结和思考，对最新的发展动态也比较关注。如在新型基因编辑技术的介绍中，3个小组都讲到了CRISPR/Cas9技术，PPT上也多会用到图片、动画、视频等多种表现方式。另外，在听课和讨论中，学生明显表现出了较高的学习兴趣和热情，学习主动性得以充分发挥。

2.3提高考核质量，注重考核方式的灵活化和日常化

考核是教学工作中一个必不可少的重要环节。除了考核内容，面对不同特点的学习内容和授课对象，考核方式、时机等同样会影响考核质量。为了最大程度上体现考核效果的真实性和准确性，充分发挥考核对教学活动的指导意义，应注重考核的日常化和灵活化［8］。一般而言，学生专业课最终的总评成绩由平时成绩和期末成绩两部分以4∶6或5∶5的比例组成。其中，平时成绩是对教学过程的直接评价和反映，平时成绩的给出，一方面有利于保证总评成绩的真实性和合理性，另一方面也能够在平时教学中及时、有效地反馈给教师学生的学习效果，指导教师的进一步教学活动。因此，强化平时成绩的管理就是强化教学过程的管理。针对细胞工程课程本身及听课学生的特点，平时成绩除了反映基本出勤情况、随堂测试结果外，还应包括课堂下作业的完成度、课堂上表现（包括小组讨论课中对选题的掌握、讲解、讨论及PPT制作等）、课堂上下与任课老师关于课程的主动沟通交流等多各种考核角度。表2为笔者在2016—2017春季学期生物技术本科专业细胞工程教学过程中学生平时成绩的构成。

3结语

细胞工程课程的学习，旨在使学生获得扎实的学科基础理论知识，掌握植物离体快速繁殖、细胞融合、动物细胞培养、动物胚胎操作、动物克隆及转基因动物制备等技术体系的原理、方法和应用；同时，了解细胞工程与现代生物技术的关系、与相关学科的联系及细胞工程在现代世界经济增长中的潜力。在高等教育大众化和信息化背景下，针对这样一门有着很强实践性和应用性且发展迅速、应用成果层出不穷的综合性生物技术类学科，如何不断适应与胜任教学工作，全面实现教学目标，提升人才培养质量，培养符合时代需求的高等教育人才，给授课教师提出了一系列新的问题和挑战，需要在教学活动中不断地思考和实践。本文中提到的新形式下面对生物技术本科专业细胞工程课程教学实践可采取的方法措施，实际上，无一不在要求教师以自身对教学、对学术和对学生的热爱，在课堂下付出更多的时间和精力，不断精进业务能力，提供高品质的学习服务。更为重要的一点是，无论是对教学内容还是教学方式的积极思考和践行，素质教育不能忽略。不仅仅指专业素养的培养和积累，还包括学习共同体在课堂上下的互动交流过程中，教师通过以身作则进行的为人做事的言传身教［9］。做一个让学生喜欢、受益的老师，引导和影响学生实现更好的自我学习和自我教育，应该是每一位教师的初衷和践行的向导。

参考文献

［1］柳俊，谢从华.植物细胞工程［M］.2版.北京：高等教育出版社，2011.

［2］谭雪梅，赵云，刘志斌，等.“细胞工程”课程教学改革的探索和案列分析［J］.高校生物学教学研究（电子版），2017，7（1）：22-26.

［3］张以顺，张雁，王金发.信息化环境下的生物学教学［J］.高校生物学教学研究（电子版），2015，5（3）：11-14.

［4］张红岩，周兴，莫勇生，等.兰州百合组织培养及快速繁殖技术研究［J］.广西科学院学报，2015，31（1）：49-53.

［5］伦镜盛，刘柱，陈美珍，等.基于OBE与整合思维的细胞工程教学改革初探［J］.高校生物学教学研究（电子版），2016，6（3）：35-39.

［6］LightnerS，BoberMJ，WilliC.Team-basedactivitiestopromoteengagedlearning［J］.CollegeTeaching，2007，

作者：李媛 丁兰 李巧霞 李西波 梁俊玉 单位：西北师范大学生命科学学院

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