寧蓬勃，孫瑩瑩，張象涵，張瑞麗，謝 暉

(1.西安電子科技大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，陜西西安 710126；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，陜西楊凌 712100)

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引入科研熱點改進細(xì)胞工程教學(xué)方法與效果

寧蓬勃1，孫瑩瑩2，張象涵1，張瑞麗1，謝 暉1

(1.西安電子科技大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，陜西西安 710126；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，陜西楊凌 712100)

研究型大學(xué)需要在教學(xué)中引導(dǎo)大學(xué)生的科研創(chuàng)新意識。筆者圍繞特定理工科院校細(xì)胞工程課程的特點，通過分析該課程在教學(xué)中存在的問題，提出了具體的解決方案以及改進措施。在教學(xué)內(nèi)容上引入前沿科研熱點提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；在教學(xué)形式上，將國際教學(xué)理論與具體教學(xué)實踐相結(jié)合，在實際工作中取得了好的成效，達到了提升本科生科研興趣和創(chuàng)新能力，以及培養(yǎng)滿足國家和地方發(fā)展需要的高素質(zhì)人才的目的。

細(xì)胞工程；教學(xué)改進；科研熱點

近年來生物學(xué)領(lǐng)域發(fā)展迅速，對生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合能力提出了更高的要求。細(xì)胞工程以細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)作為理論基礎(chǔ)，利用工程學(xué)原理和手段在細(xì)胞水平上研究改造生物遺傳特性，以此獲得具有目標(biāo)性狀的生物體，從而服務(wù)于社會實踐[1]。該課程作為生命科學(xué)領(lǐng)域中一門應(yīng)用性很強的核心課程，是生物技術(shù)專業(yè)教學(xué)實踐環(huán)節(jié)的重要組成部分，涵蓋了細(xì)胞生物學(xué)、微生物學(xué)、基因工程、發(fā)酵工程、工程學(xué)等多方面知識[2]，對于學(xué)生奠定豐富的理論基礎(chǔ)、培養(yǎng)創(chuàng)新與實踐能力具有非常重要的作用。對于理工科研究型高校而言，如何將生物技術(shù)專業(yè)的教學(xué)與學(xué)校特色專業(yè)有機融合，引導(dǎo)學(xué)生對該領(lǐng)域有新的認(rèn)識并產(chǎn)生濃厚的興趣是教學(xué)中的關(guān)鍵問題。筆者結(jié)合所在高校本科教學(xué)“能力素質(zhì)培養(yǎng)與科研創(chuàng)新能力并重，為培養(yǎng)高素質(zhì)人才做準(zhǔn)備”的人才培養(yǎng)模式，響應(yīng)大學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)的需求，對教學(xué)工作中存在的問題給予剖析，在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段等方面展開探索，取得了一定的成效。

1　當(dāng)前細(xì)胞工程課程面臨的問題

1.1教學(xué)方式陳舊，學(xué)生興趣不高細(xì)胞工程課程在教學(xué)過程中會受到多方面的限制，如教學(xué)學(xué)時、教學(xué)任務(wù)、專業(yè)背景等[3]，如果細(xì)胞工程課程的教學(xué)手段和方法過于陳舊，沒有創(chuàng)新，就不能達到啟發(fā)學(xué)生、培養(yǎng)學(xué)生興趣的目的。這就對本科教學(xué)提出了一定的要求，即既要系統(tǒng)、凝練，又要與所屬高校專業(yè)教學(xué)實際相聯(lián)系。然而，目前國內(nèi)外各高校的專業(yè)培養(yǎng)方向并不相同，從細(xì)胞工程的教材編制內(nèi)容上可以看出，該課程涵蓋了許多方面的知識，還涉及生物學(xué)及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域相當(dāng)多的基礎(chǔ)理論和技術(shù)[4]。當(dāng)前部分教師仍沿用“填鴨式”的教學(xué)模式，學(xué)生在課堂上只是大量記憶，缺失積極主動思考的能力[5]；教學(xué)方式過于單一，理論性強，與科研或?qū)嵺`聯(lián)系少，教師教學(xué)手段匱乏，不能充分調(diào)動學(xué)生在課堂中的積極性，課堂氣氛沉悶。甚至，學(xué)生上課聽不懂或不理解，也就談不上對知識的綜合運用，直接導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣的下降，更加導(dǎo)致教學(xué)目標(biāo)難以實現(xiàn)。

1.2學(xué)科發(fā)展快，教學(xué)難以突出重點細(xì)胞工程課程涵蓋知識面廣，多個學(xué)科交叉融合。目前教材多偏向于大眾化理解，有限篇幅內(nèi)只是簡單概括了各學(xué)科領(lǐng)域的理論知識，所以重點不易突出。當(dāng)前國內(nèi)外細(xì)胞工程學(xué)科各研究領(lǐng)域發(fā)展很快，相應(yīng)研究熱點日益更新。同時，細(xì)胞工程作為一門應(yīng)用型學(xué)科，教材多偏向于基礎(chǔ)理論講述，涉及應(yīng)用型技術(shù)分析的內(nèi)容講解也只是一帶而過，這已無法滿足研究型大學(xué)多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)要求。在講授課程時若無法將實時的研究熱點問題及時反映在課本中，將導(dǎo)致學(xué)生難以理解教師課堂上講述的理論內(nèi)容，缺乏對知識整體的把握能力，時間一長就會忘記知識點，導(dǎo)致課堂講解印象淺，實用性差。

1.3復(fù)合型人才匱乏、實驗室硬件設(shè)施投入不足細(xì)胞工程是一門緊密聯(lián)系生產(chǎn)實踐的學(xué)科，這就要求師資隊伍不僅要有豐富的理論知識儲備，更要及時了解學(xué)科前沿的應(yīng)用熱點，熟悉企業(yè)的生產(chǎn)實際。但是目前教師大多畢業(yè)于高校，長期從事實驗室研究工作，缺乏一線的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗及與企業(yè)合作的機會，嚴(yán)重制約了師資隊伍的發(fā)展。同時，細(xì)胞工程實驗是由基礎(chǔ)實驗組成的一個整體，實驗成本高，周期長，不易成功，對學(xué)生的實驗技能要求高，也對硬件設(shè)施投入提出了更高的要求。但是許多學(xué)校由于經(jīng)費不足，無法投入過多的硬件設(shè)施，實驗條件薄弱，例如，細(xì)胞培養(yǎng)無菌操作室是細(xì)胞工程實驗的基本要求，但運行費用較高，往往部分高校相關(guān)實驗無法實現(xiàn)。

2　細(xì)胞工程教學(xué)的改革措施

2.1引入科研前沿?zé)狳c，提高學(xué)生對科學(xué)研究的學(xué)習(xí)熱情對于研究型人才的本科教育既要立足于已有教材，又要緊跟科技發(fā)展，提升教學(xué)內(nèi)容，做到“照本”而不“宣科”。教師應(yīng)不斷閱讀國內(nèi)外相關(guān)學(xué)術(shù)期刊雜志，掌握學(xué)科發(fā)展最新的前沿和動態(tài)。細(xì)胞融合、克隆技術(shù)、染色體工程、干細(xì)胞工程和大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)等內(nèi)容是當(dāng)今細(xì)胞工程研究的重點和熱點，在立足學(xué)生教材知識的基礎(chǔ)上，要及時更新講課內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生多掌握和了解課程相關(guān)的科技前沿，并鼓勵學(xué)生關(guān)注研究熱點并積極思考，培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣。

在實際課程講授過程中，細(xì)胞融合技術(shù)與當(dāng)前單克隆抗體在腫瘤診治過程中的應(yīng)用相結(jié)合，讓學(xué)生對該領(lǐng)域有了新的認(rèn)識[6-7]。就胚胎工程知識探討當(dāng)前“試管嬰兒”最新技術(shù)以及“代孕媽媽”等社會現(xiàn)象，加深了學(xué)生對胚胎工程技術(shù)的理解[8]。干細(xì)胞作為當(dāng)前癌癥和心血管等重大疾病的治療前景之一，以此展開探討能脫離相對枯燥的基礎(chǔ)知識講授[9]。結(jié)合當(dāng)前熱點的3D打印技術(shù)，讓學(xué)生從另一個角度去了解組織工程[10]。從倫理學(xué)角度探討克隆人的社會角色，以及不同物種之間轉(zhuǎn)基因操作的可行性，提高了學(xué)生的興趣。大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是疫苗學(xué)的支撐技術(shù)[11]，以每個學(xué)生成長過程中“親密接觸”的疫苗應(yīng)用來講解該技術(shù)，以此拉近了學(xué)生對該技術(shù)的理解。

在教學(xué)課程開始之前，制定針對性強的教學(xué)計劃，將相對分散、無序甚至過時的內(nèi)容，通過總結(jié)整理、分類等再加工過程突出重難點。對某章節(jié)當(dāng)前的熱點問題及時加以梳理，盡可能做到與時俱進，同時向?qū)W生推薦相應(yīng)的參考書或者文獻，幫助學(xué)生理解熱點問題，拓寬學(xué)生視野，不僅讓學(xué)生學(xué)到扎實的理論知識，更要培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的敏感性。

2.2豐富教學(xué)手段和方法，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性傳統(tǒng)的滿堂灌式教學(xué)沉悶、效率低，忽視了學(xué)生的學(xué)習(xí)心理特點，損傷了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。隨著現(xiàn)代化教學(xué)改革的不斷深入，各種教學(xué)改革方法相繼出現(xiàn)，課程組通過理論研究和教學(xué)實踐活動，基于“問題導(dǎo)入(Problem-BasedLearning，PBL)教學(xué)法”、 “同伴(PeerInstruction，PI)教學(xué)法”開展適合本學(xué)院的教學(xué)模式，經(jīng)過教學(xué)實踐和應(yīng)用，效果明顯，成果突出。

PBL教學(xué)法是將學(xué)習(xí)定位于具體的問題之中、以學(xué)生為中心的教學(xué)方法，它強調(diào)把學(xué)習(xí)設(shè)置到復(fù)雜的、有意義的問題情景中，通過學(xué)習(xí)者的合作來解決真正的問題，從而學(xué)習(xí)隱含在問題背后的科學(xué)知識，形成解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力。該方法源于杜威的問題教學(xué)法理論，1969年由美國的神經(jīng)病學(xué)教授Barrowws在加拿大的麥克馬斯特大學(xué)首創(chuàng)，目前已成為國際上較流行的一種教學(xué)方法[12]。

PI教學(xué)法由哈佛大學(xué)教授EricMazur創(chuàng)立，其使用專門設(shè)計的概念測試題，借助投票系統(tǒng)，揭示學(xué)生的錯誤概念和引導(dǎo)學(xué)生深入探究，在課堂教學(xué)中實現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與合作學(xué)習(xí)、師生互動及生生互動，有效地改變了傳統(tǒng)課堂教學(xué)單一的講授方式，對于基于專題知識點的學(xué)習(xí)也有特別的效果。這種方法有效構(gòu)建了探究式、討論式、互動式的課堂教學(xué)環(huán)境，深受學(xué)生歡迎[13]。

由于植物細(xì)胞工程課時有限，課程組教師積極吸收并引進PBL和PI教學(xué)法的精髓，建立了“同伴辯論教學(xué)法(PeerDebate，PD)”，精選擬定與教學(xué)相關(guān)的關(guān)鍵學(xué)科問題，把學(xué)生分成幾個人的小組，討論、查閱資料、設(shè)計實驗方案逐步解決問題。借鑒答辯評分投票統(tǒng)計方式，指導(dǎo)學(xué)生自學(xué)分組進行匯報、討論和歸納，引導(dǎo)學(xué)生深入掌握相關(guān)概念與理論，最后由教師總結(jié)、強化和矯正，不僅可以增加師生之間互動的機會，同時對于提高學(xué)生自主思考能力、培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣起到了至關(guān)重要的作用。這種教學(xué)法高效率地提高了學(xué)習(xí)效果。

2.3加強師資隊伍建設(shè)，優(yōu)化教學(xué)資源 加強師資隊伍建設(shè)的首要任務(wù)是引進高學(xué)歷復(fù)合型人才，特別是具有較強的科研實力以及從事過生產(chǎn)實踐，相關(guān)工作的高學(xué)歷人才。同時，學(xué)校積極鼓勵青年教師開展工程技術(shù)類橫向課題研究，開發(fā)產(chǎn)學(xué)研項目，提升青年教師的科研水平以及綜合能力，做好教學(xué)資源的后續(xù)保障工作。

在教學(xué)資源方面，一方面學(xué)校加強與高新企業(yè)的聯(lián)系，提供生產(chǎn)實踐，創(chuàng)造實地觀察學(xué)習(xí)的機會。通過提供豐富的教學(xué)素材，將教學(xué)內(nèi)容化靜態(tài)為動態(tài)、化抽象不可見為直觀形象，讓學(xué)生真正從課堂上學(xué)到實用技術(shù)。另一方面，通過借鑒微課教學(xué)方式，應(yīng)用視頻等載體，展現(xiàn)課堂之外的實踐知識，讓學(xué)生“眼見為實”，從而提高教學(xué)效果。面向個性化的學(xué)生，提供不同的學(xué)習(xí)通道，建立多層次的教學(xué)體系。目前筆者所在課程組基于生物技術(shù)專業(yè)的學(xué)科特點，通過導(dǎo)師制等多種形式，吸引學(xué)生參加教師科研項目，面向不同層次的學(xué)生提供個性化教學(xué)指導(dǎo)。學(xué)生反饋多種教學(xué)資源的立體式學(xué)習(xí)對于他們的幫助非常大，將枯燥抽象的知識記憶轉(zhuǎn)變?yōu)槔斫鈱W(xué)習(xí)的過程，對科學(xué)思維訓(xùn)練非常有用。

2.4改革課程考核方式，全方位考察學(xué)生的綜合能力細(xì)胞工程課程傳統(tǒng)的教學(xué)考核方式比較單一，主要是針對一些傳統(tǒng)的概念型知識點進行考核，一方面不能引起學(xué)生的足夠重視，產(chǎn)生隨便考考就能及格的僥幸心理；另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的教學(xué)考核方式不足以考查學(xué)生對知識的綜合運用能力。所以，為了考察學(xué)生對知識真實的掌握情況，對考核工作進行了改革，采用教學(xué)過程評價與終點性考試相結(jié)合的評價體系[14]，過程性評價主要包括理論考試(70%)、課題互動(10%)、科研報告(10%)、 “PD” 分值(10%)等，不僅注重學(xué)生對基本知識體系的掌握，也培養(yǎng)學(xué)生良好的科研素質(zhì)，為以后的科研工作打下堅實的基礎(chǔ)。

3　深化細(xì)胞工程教學(xué)改革的成效和展望

隨著國家的快速發(fā)展，國家對人才的需求越來越大。為了順應(yīng)時代的發(fā)展潮流，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，大力深化教學(xué)體制改革，提高教學(xué)質(zhì)量將是教育行業(yè)永恒的發(fā)展主題。細(xì)胞

工程課程改革旨在通過教學(xué)改革，運用現(xiàn)代化教學(xué)手段以及思維模式，充分提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)出專業(yè)能力強、綜合素質(zhì)高的人才。本課題從課程教材、課程教學(xué)方式、師資力量、學(xué)科發(fā)展方面陳述了細(xì)胞工程課程目前發(fā)展的不足之處并提出了相應(yīng)的解決方案，以期提高該課程的教學(xué)效果，完善該課程的教學(xué)體系。實施教學(xué)改革后，同等考核難度下，學(xué)生成績優(yōu)良率(80分以上)由25.7%提高至36.3%，及格率由93.5%提高至100%，并且該專業(yè)考研比例大幅度提高，教學(xué)改革取得了既定效果。

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Researchuniversitiesneedtoguidethecollegestudents'consciousnessofscientificresearchandinnovationintheteaching.Thepapercentersonthecharacteristicsofcellengineeringcourseinthespecificscienceandtechnologycollegesandbasesuponanalyzingtheproblemsexistingintheteachingofthiscoursetofurtherputforwardspecificsolutionsaswellasimprovementmeasures.First,introducingtheresearchhottopicintheteachingistopurposeofraisingstudents'learninginterest.Moreover,combiningtheinternationalteachingtheoryistocarryoutthespecificteachingpracticeinteachingform.Becausetheaboveimprovingmeasures,goodresultshasbeenachievedinpracticalwork,whichachievedthegoalofupgradingtheundergraduateresearchinterestsandinnovatingability,andmetthedemandofhigh-qualitytalenttrainingfornationalandlocalsociety.

Cellengineering;Teachingimprovement;Researchhottopic

國家自然科學(xué)基金(31470535)；西安電子科技大學(xué)教育教學(xué)改革項目(TSLS1507)；西安電子科技大學(xué)基本科研業(yè)務(wù)費資助項目(8002-7215616001)。

寧蓬勃(1973- )，男，山東文登人，副教授，博士，從事分子病原學(xué)與免疫學(xué)研究。

2016-07-04

S-01；G640

A

0517-6611(2016)23-242-02

TeachingPracticeandtheProgressofCellEngineeringbyIntroducingResearchHotTopics

NINGPeng-bo1,SUNYing-ying2,ZHANGXiang-han1etal(1.SchoolofLifeScienceandTechnology,XidianUniversity,Xi’an,Shaanxi710126; 2.CollegeofLifeSciences,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100)