細胞工程(cellengineering)是指以細胞為對象,應用生命科學理論,借助工程學原理與技術,有目的地利用或改造生物遺傳形狀,以獲得特定的細胞、組織產品或新型物種的一門綜合性科學技術。是現代生物工程與生物技術的重要組成部分,在醫藥、農業、食品、能源、環境等領域有著廣泛應用。目前其已經成為高等院校生物技術專業的主修課程。我校生物技術專業細胞工程開設時間不長,課程設置、教學內容、教學方法和教學手段等均在探索之中。對于海洋類高校任課教師來講,如何將生物技術專業細胞工程的教學與海洋特色有機融合,引導學生在這一領域有一個新的認識并產生濃厚的興趣是一個非常關鍵的問題。對此,我們課程組近幾年來在教學內容、教學手段、教學方法等方面開展了一些探索和嘗試,取得了一些效果,現做一總結介紹。
一、增加總課時,調整理論課與實驗課比例
隨著我國國家發展戰略的調整,海洋經濟成為關注的焦點,使細胞工程技術在海洋領域的應用日益廣泛。
為使學生更好地學好這門課程,并熟練掌握其基本技術,我們增加了總課時,共計 64 學時。由于細胞工程是一門研究性非常強的學科,因此加大了實驗課所占比重,使實驗課與理論課學時數之比達到 1 ∶ 1,各占 32 學時。
二、選擇適合教材,優化教學內容
由于生物技術專業開設時間較短,教材建設尚處于起步階段,可選用的版本較少。根據教材的適用性我們選擇了高等出版社出版、李志勇主編的《細胞工程學》,經過課程組教師的集體討論確定了教學內容,并制定了教學大綱。該教材以細胞工程應用作為主線,在細胞工海洋類高校細胞工程教學的實踐與探討遲長鳳 劉慧慧 呂振明 楊靜文 郭寶英程簡介、理論基礎、基本操作技術等基礎之上,增加人工繁殖技術、新品種培育技術、生物制品生產和細胞療法與組織修復 4 篇內容。該教材內容非常全面系統,編寫方式等非常適合海洋類高校生物技術專業同學使用。
細胞工程的理論基礎是細胞生物學,其作為一門課程在細胞工程開課前已經作為生物技術專業必修課開設過,所以在制定教學大綱、確定教學內容時精簡了這部分內容使其更簡潔、清晰、明了。由于學時的限制,教學組對教材中的教學內容進行了優化篩選,例如加大、加深應用實踐部分章節的學習(人工繁殖技術,特別是體外受精技術的應用和核移植即克隆技術的應用),相應的刪除學生們在《基因工程》中將要學習的內容《轉基因生物反應器》,避免學習內容重復,教學內容突出重點,安排得當。
對于細胞工程實驗課,優化實驗教學內容的同時要體現“五性”即“基礎性、系統性、高效性、實用性、科學性”的原則,通過科研與教學的有機結合,把驗證性實驗變為設計性實驗,單一實驗變為連貫性實驗。在實驗教學過程中,將細胞工程實驗與海洋類的科研項目進行有效的整合,部分同學因為實驗興趣會深入開展項目的研究,發表相關科研論文。
三、教學方法的探索與實踐
1. 利用課堂討論拓展學生視野,加深對重點內容的理解
為了解決細胞工程涵蓋內容廣、熱點變換快的問題,我們在理論授課過程中,穿插安排了 2 次討論課,內容包括:選題:根據所學章節重點內容提供相關討論主題,學生根據自己興趣愛好選擇相應主題查閱文獻。以主動討論的方式進行課堂討論,同學自由發言。針對發言同學的綜合表現給予評分④總結同學們討論的內容并對一些理論問題進行解釋和闡述。討論課結束后,我們還對這種教學模式進行了探討,同學們針對課堂授課改革提出許多有價值的意見和建議,如改變灌輸式教學法而采用互動教學模式,提高學員的自主思考、獨立學習和動手能力,主張討論課適宜安排在理論課程中間,次數可適當增加,題目應更貼近生產實踐和與我??蒲袑嶋H相結合。通過設立討論課,同學們普遍對細胞工程這門學科產生了非常濃厚的學習興趣,并對自主式學習有了更深入的理解,大多數同學對于課外學習資源的需求相比明顯增加。
2. 改變傳統實驗教學模式
傳統教條式的實驗教學模式不利于學生思維的自由發展,也不利于學生創新精神和創新能力的培養。本課程組在課程教學實踐中,逐步建立和完善了以注重創新能力培養的新的實驗教學模式,其核心是將實驗教學過程與具體的涉海類研究課題相結合,在實踐所有實驗項目的同時,完成相關科研課題。這種新的教學模式可以將學生的學習興趣由被動學習轉變為積極主動的探索。
四、改革考核方式,加大平時成績所占比重,全面進行考查
為了充分引起學生對細胞工程理論課和實驗課的重視,進而牢固掌握細胞工程相關的理論和技術,我們加大平時成績在理論和實踐教學中的比重。
其中,理論教學將平時成績由一般課程的 30% 調整為 40%,主要涉及出勤、作業、討論、回答問題與日常表現五個部分。從 2008 生物技術到 2010 生物技術三屆學生的總體表現良好,90 分以上優秀的學生所占比例平均為 45.0%,80-89 分良好的學生平均占 27.5%,70-79 中等的學生平均占 20%,60-69 分合格的學生平均占 7.5%,此舉受到同學們普遍歡迎和好評。
其中,實驗教學模式的考核體制從知識、技能、態度和科研能力四個方面對學生進行綜合考評。實驗考核分常規考核和論文答辯兩種方式進行,各占 50%。常規考核:按照教學大綱和實驗課的要求,首先構建實驗試題庫,以抽簽和限定時間的方式進行考核,根據學生的綜合表現進行打分,該方法充分調動了學生的積極性和創新性,得到學生們的一致認同。
以論文答辯的方式考核:以 PPT 論文答辯的形式進行考核,根據學生的 PPT 制作、回答問題、匯報表現、資料查閱、實驗方案設計、結果與分析、結論與討論等環節進行評分,測試學生對實驗中遇到的難點、疑點進行歸納、整理、分析和總結的能力。與常規考核方式相比,學生更傾向于此方法。
五、關于進一步改進細胞工程教學的幾點思考
綜上,通過幾屆學生的實踐和努力,無論是學生對這門課程的重視程度、學習興趣,還是對知識的理解、技術的掌握程度都較以前有了明顯提高。但是,理論和實踐教學過程中仍然存在一定的問題,針對目前教學過程中存在的一些問題,總結這幾年從事細胞工程教學的一些經驗,作者認為可以從以下幾個方面進一步提高細胞工程教學質量:\\(1\\) 優化實踐教學內容,加強實踐課程教材建設。面對當前細胞工程實踐課程教材匱乏,知識更新迅速的特點,相關教師應當根據教學實踐選擇適宜的教學參考用書,特別是對于海洋類高校,更應該將科研實踐融入到實踐教學當中;\\(2\\)提高教學質量,創建精品課程。一方面教師可以從建設精品課程的過程中不斷地充實和完善教學內容;另一方面學生也可以從精品課程網站中自主學習,擺脫傳統教學模式的束縛,教與學之間建立起良性的反饋機制,以利更好地進行課程教學探究。這也是我校細胞工程教學將要做的工作;\\(3\\) 設置具有海洋類專業特色的實驗內容,提高學生實驗技能。在充分重視實驗教學的前提下,各地海洋類高校應當切實聯系當地實際,為學生設置具有鮮明海洋類專業特色的實驗教學內容,使學生學有所用、學以致用,從而為學生的擇業就業和將來從事科學研究添磚加瓦,切實體現海洋類高校生物技術專業的優勢。
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