细胞工程教学改革与实践

2022-09-11

细胞工程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,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,学好这门课程,将为学生今后从事生物学领域的相关研究及与细胞工程有关的生物技术产业工作奠定良好的理论和技术基础[1,2]。我校生物工程专业开设时间不长,课程设置、教学内容、教学方法和教学手段等均在探索之中。对于任课教师来讲,如何进行生物工程专业细胞工程的教学,如何追踪最新的科技发展前沿,高质量、高效果地讲授这门课程,引导学生在这一领域有一个新的认识并产生浓厚的兴趣,这是一个很关键的问题。为激发学生学习兴趣、培养学生综合能力、增强教学效果,我们从教学内容、教学手段、教学方法等方面进行了一些探索,本文拟就此进行介绍。

1 融化最新的科技成果

学生的知识结构和能力的形成取决于教学内容,教学内容是否新颖,将对教学质量的提高产生重大的影响。由于当今世界科学技术突飞猛进,知识信息量增长迅速,科学知识升级淘汰速度加快,这就要求任课老师及时更新自己的知识结构,跳出书本的框框,站在世界现代科技发展的前沿,掌握生物工程领域科技发展的最新动态,并及时把这些动态、研究成果以及有待攻关的重大课题融入教学内容,引导、激发学生学习探索未来新知识的兴趣,开阔视野,增长知识,帮助学生学会预测和构想未来事物的发展变化,不断增强学生学习的自觉性和创造性[2]。

鉴于此,在参考各兄弟院校教学大纲的基础上,根据近年来的发展动态,广泛征求师生意见,确定了适合生物工程专业的教学内容,初步确定了细胞工程讲课的重点、难点等,在理顺教学体系的基础上,查阅各类中外文期刊,力求把该领域的最新科研成果和亟待解决的关键问题融化到教学内容中。比如讲解“植物的离体受精”时,将原有的“植物花柱离体授粉”的概念延伸到“植物精、卵细胞的离体受精”,使学生开阔了眼界,充分展示了以此技术为平台的植物有性生殖、遗传转化研究的广阔应用前景。如在讲解“克隆技术”的教学中,及时把最新的成果向学生传播:2006年12月,我国首例荧光克隆猪通过鉴定,三头绿色荧光蛋白转基因克隆猪自然分娩产出,这种转入绿色荧光蛋白基因的转基因克隆猪在紫外光源激发下,口舌、鼻以及四蹄可以观察到明显的绿色荧光,验证了转基因的成功,这是继美国、韩国、日本之后第四例成功通过体细胞核移植方式生产出的绿色荧光蛋白转基因克隆猪,这对我国克隆研究将产生重要影响。我们在获取这些信息的当时就作为克隆技术的补充内容向学生传授,使学生了解克隆研究的最新动态。把最新成果融入到教学内容中,是引发学生学习的最好动力。此外,讲稿及时更新,及时查漏补缺,决不延用陈旧的、过时的资料,这样,既对学生负责,同时也提高了自身的水平。

2 采用灵活多样的教学方法和现代化教学手段

再灿烂的教学内容,如果不结合合理的教学过程,也仅是闪烁而已,决不会发光。而掌握着整个教学过程主动权的教师,如果采用灵活多样的教学方法和教学手段,则可以有效地提高教学效果[3]。我们在细胞工程的教学实践中,从以下几个方面进行了尝试。

2.1 采用多种教学方法调动学生的学习

为了更好地培养学生的学习兴趣,掌握一定的讲课艺术是非常重要的,如果只是用枯燥无味的文字平铺直叙,效果一定不好。如果能灵活运用各种教学方法,以风趣诙谐、浅显易懂的语言和形象生动、寓意深刻的比喻来表达要表达的概念,或用大量的插图、实例等使教材的重点、难点一目了然,就能使学生轻松愉快地接受所学的知识。比如在介绍“细胞融合技术”的应用时,给学生们讲了一个科学笑话:将啄木鸟和信鸽的细胞融合,培育出来信使既能飞行干里传信,到达时还会敲门。学生们在会心一笑的同时,也就记住了该项技术在育种上的重要意义。在备课过程中准备一些启发式问题,课堂上有意引导学生发现问题,并给予充分的思考、提问和讨论交流的时间,激发学生的求知欲,充分调动其学习的积极性和主动性,不仅有助于培养学生的思考能力,还能非常有效地提高学习效果。另外在讲授过程中,采用对比的方法,通过对内容加以比较,引导学生分析,加深对相关内容的印象。例如在介绍利用“超低温冷冻保存法”来保存生物种质资源的优点时,利用比较法,将其与传统生物种质保存方法加以比较,其优势一目了然。

我们以提高学生的文化素质和适应未来工作岗位的能力为出发点,教学观念从过去以教为主向以学为主转变,充分发挥学生的主体地位,探讨有利于创新人才培养的教学方法。在教学过程中,大力提倡启发式、直观式、综合式等教学方法,鼓励学生自由探索、大胆质疑,积极提出自己的看法和意见,最大限度地发挥学生的主动性、积极性和创造性。这些积极、开放式的教学方法,真正体现了以学生主体为中心、以学生自主活动为基础的原则,创设了优化的知识信息传播环境、能力训练环境和有利于学生创新意识、创新能力健康发展的宽松、愉快的教学环境,极大地促进了学生潜能的发挥,对培养学生的个性以及全面素质具有积极的作用[4]。

2.2 组织学生查阅相关文献

在教学过程中,注意培养学生的自学能力,针对本领域的研究热点,给学生提供一些信息,鼓励学生课余时间广泛阅读相关文献,自己去查找有关的资料、撰写相关的综述,增强对所学知识的认识,鼓励学生在自学过程中善于发现疑点,敢于提出自己独立的见解。例如在讲述“人类基因组计划”内容之前的一个或两个星期,给学生提供一些有关“人类基因组计划”的信息,要求学生查找有关“人类基因组计划”的资料,并撰写“人类基因组解读的最新进展”综述,提出自己独立的见解。这种做法不仅使学生自己了解了某一领域的发展动态和最新科技成果,对课堂讲授也是一个很好的补充,而且锻炼了查找资料、总结资料和学术论文写作的能力。

2.3 采用现代化教学手段

生物工程专业细胞工程是一个基础性和实践性都很强的学科,涉及内容基本是是微观水平,看不见、摸不着,如果仅是泛泛地讲,则既枯燥,效果又差,学生听起来比较抽象难懂。为了提高教学效果,我们在课堂上充分利用了现代化教学手段,讲课过程中使用多媒体,以文本、图形、图像、动画、视频和音频等多种形式显示教学信息,不但减少了学时数,而且教学双方都感到很轻松。如:细胞融合这节内容,应用Flash将细胞融合的整个过程详尽地展示了一遍,使学生直观、形象地理解这一内容,由被动地学习变成主动地学习,充分体现学生的主体地位,有利于增长学生具有独立灵活地分析问题、解决问题的能力,激发学习兴趣。

3 精选整合教学内容,注重理论联系实际

生物工程专业选用了李志勇主编的《细胞工程》作为教学教材,教材具有鲜明的特性,覆盖了细胞工程的几个主要领域并反映其最新研究进展,既可直接指导初学者学习和实践,又能给研究者提供有益的参考。全书在内容上共分九章,第一章为绪言,介绍生物工程基本概念、生物工程研究内容、细胞工程基本概念内容、细胞工程在现实生活中的实际应用。第二章为细胞工程基础,介绍细胞的结构功能、各细胞器的结构功能、原核生物和真核生物之间的区别、细胞的物质基础、糖类蛋白质核酸和脂类在细胞中的作用、DNA结构、动物发育和植物发育的整个过程、细胞的全能性。第三章为植物组织培养与细胞培养,介绍植物组织培养和细胞培养的定义、植物组织培养的发展历史、植物组织培养与细胞培养的基本原理、器官培养、原生质体培养基本步骤、植物组织培养的方法及其应用。第四章为动物细胞与组织培养,介绍动物细胞的特点、动物细胞与组织培养的定义、动物细胞的体外培养生长特性、动物细胞培养的基本操作、组织工程和干细胞的基本概念及其基本应用。第五章为细胞融合,介绍细胞融合的定义及其基本原理、细胞融合的基本方法、细胞融合在实际中的应用。第六章为染色体工程,介绍单倍体和多倍体的基本概念、单倍体育种和多倍体育种的重要性、染色体变异、染色体工程的应用。第七章为胚胎工程,介绍胚胎工程的基本概念、胚胎工程的技术方法、试管动物技术。第八章为细胞重组与克隆技术,介绍细胞重组和克隆技术的基本概念、细胞重组和克隆技术的基本操作和应用。

从生物工程专业的人才培养目标入手,我们精心选择和整合细胞工程教学内容,删减课程之间重复的内容,合理安排教学内容。在讲述中尽量多地把生产实际中的实例引入课堂中进行讲授,以引导学生思维,激发学生兴趣,使学生真正感受到细胞工程在生产实际中的重要性。例如器官、组织、细胞和原生质体的操作对工农业生产将发挥越来越重要的作用,并有着巨大的应用前景;微繁殖工厂化育苗,大规模细胞培养工业化生产医药、农业生化物质、工业产品等重要的次生代谢物,以体外培养体系为基础的遗传资源保存和创新等,将为人类生产生活作出并继续作出重要贡献。

4 结语

通过研究与探索细胞工程课程教学体系,我们把最新的科技发展成果融化到教学内容中、提高教学内容先进性和科学性、采用灵活多样的教学方法和现代化教学手段、精选整合教学内容、注重理论联系实际,对细胞工程课程教学改革有了一定的认识,优化改革后新教学体系已在生物工程专业的细胞工程教学中应用。今后,我们将在教学实践中对该教学体系不断改进,充实完善,提高细胞工程教学质量。

摘要：根据细胞工程教学的实际情况,从教学内容、教学手段、教学方法等方面进行探讨,提出了提高细胞工程教学质量的一些做法和建议,为细胞工程教学改革提供新思路。这些做法和建议包括:把最新的科技发展成果融化到教学内容中,提高教学内容先进性、科学性;采用灵活多样的教学方法和现代化教学手段,提高教学质量;精选整合教学内容,注重理论联系实际。

关键词：细胞工程,教学,改革