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細胞工程課程在生物科學專業(yè)的設置
本課程自從2007年在我校新辦生物技術專業(yè)開設以來,根據(jù)學校對本科生物技術專業(yè)的培養(yǎng)計劃,細胞工程是生物技術專業(yè)的主干課程,并于2009-2010學年第二學期開始開設。通過對該課程的教學,使學生掌握細胞工程所涉及的基本概念、原理、技術方法、應用基礎等內(nèi)容。通過近三年的教學實踐,不斷加強課程建設與發(fā)展,理論教學體系已經(jīng)基本完善,實驗教學平臺基本建立。通過全面進行教學改革,已逐漸形成本校建設的特色課程。21世紀,生命科學全面快速發(fā)展。根據(jù)學科發(fā)展和社會需求趨勢,在新辦生物技術專業(yè)基礎之上,2009年我校新辦生物科學專業(yè)。然而,新辦生物科學專業(yè)的困境是專業(yè)范圍寬泛;如何在有限的時間內(nèi),全面、高效地培養(yǎng)適應社會需求的合格人才,是每位任課教師和教學管理者必須認清的首要問題。為了充分發(fā)揮我們醫(yī)學院校的資源優(yōu)勢,在培養(yǎng)學生方向定位上,以健康教育為主要方向,兼顧生物制藥等,但又與生物技術的培養(yǎng)方式不同。由于細胞工程是由細胞生物學、分子生物學、基因工程、工程學等學科理論技術有機結合的一門嶄新學科,因而被設定為新辦生物科學專業(yè)本科生培養(yǎng)計劃的必修課程。
細胞工程課程在生物科學中的開設,是以普通生物學、生物化學、醫(yī)學遺傳學、細胞生物學、分子生物學、微生物學、免疫學等先修課程為基礎。同時,將本課程的學習與基因工程、生物技術等課程的學習互相補充和相互促進,為將來從事生命科學基礎理論研究、生物制品的開發(fā)和應用、疾病診斷技術的開發(fā)與應用等領域的工作打下必要的基礎。在教材方面,以李志勇編著《細胞工程》(高等教育出版社)為基本教材,以楊吉成編著《細胞工程》(化學工業(yè)出版社)、安利國編著《細胞工程》(第二版,科學出版社)等為主要參考教材。在教師隊伍配置方面,既有細胞生物學領域教學經(jīng)驗豐富的教授,也有年富力強的專業(yè)知識扎實的中青年骨干教師。細胞工程的理論教學和實驗教學全部由既具有扎實生物工程學相關知識背景,又有基礎細胞理論與實驗技術背景的骨干教師承擔。
細胞工程教學內(nèi)容的設定與改革
細胞工程課程的特色,是以細胞工程技術方法的基本原理為課程教學切入點。在教學內(nèi)容上,基本理論的講授與技術方法過程的介紹并重;在本學科知識的系統(tǒng)性方面,既有本學科理論的系統(tǒng)性,又加強與其他相關學科的相互滲透交叉,尤其是以細胞生物學、生物工程的基礎知識背景,為本學科的理論教學奠定基礎;通過將現(xiàn)有技術的原理、應用歸納,與本學科相關技術的發(fā)展趨勢講解相結合;從內(nèi)容上,客觀系統(tǒng)地反映本學科相關領域應用前景、重點研究方向和尚待解決的科學問題;在理論上自成體系。根據(jù)教學計劃,細胞工程在我??倢W時設定為80學時,其中理論50學時,實驗30學時。本課程的開設,一般在第三學年的第二學期,在普通生物學、生物化學、醫(yī)學遺傳學、細胞生物學、組織胚胎學等課程修完之后進行。細胞工程在教學內(nèi)容、教學方法上又與以上學科大不相同,本課程教學是以技術方法的原理為基礎理論的學科,因此實驗與理論教學并重。細胞工程課程的理論課程內(nèi)容,根據(jù)研究對象一般分為三大部分內(nèi)容,分別為:細胞工程概論與基本技術、植物細胞工程、動物細胞工程。根據(jù)我校的教學實際情況和培養(yǎng)計劃,我們對教學內(nèi)容進行了適當?shù)母母锱c調整。課程的內(nèi)容重點在第一部分細胞工程概論與基本技術和第三部分動物細胞工程[1-4]。
摘 要 細胞工程是生物工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎課,細胞工程課程組對細胞工程課程的教學內(nèi)容、教學方法和考核方式等進行了一系列的探索與改革,制定了課程質量標準,修訂了課程教學大綱,為生物工程專業(yè)學生的培養(yǎng)奠定了一定的專業(yè)基礎。
關鍵詞 細胞工程 課程改革 教學改革
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2015.08.024
Exploration and Thinking of Biological Engineering
Cell Engineering Course Teaching Reform
SHAO Jingxia, YANG Shushen, XU Hong, MA Ruili, ZHANG Xiaohong
(College of Life Sciences, Northwest A& F University, Yangling, Shaanxi 712100)
Abstract: Cell engineering biological engineering professional a basic course, cell engineering course group of cell engineering course content, teaching methods and assessment methods carried out a series of exploration and reform, develop a curriculum quality standards, revised the course syllabus for the cultivation of bio-engineering students laid a professional basis.
Keywords: cell engineering; course reform; teaching reform
生物工程是一門新興的集生物學、化學、醫(yī)學、工程學等為一體的邊緣交叉學科。我校生物工程專業(yè)始建于1999年,細胞工程課程是生物工程專業(yè)的一門專業(yè)課,是應用性、實踐性很強的學科。根據(jù)生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)的目標, 在多年的教學和實踐過程中,筆者對細胞工程課程內(nèi)容和結構進行了較為全面的改革和探索,以期完善人才培養(yǎng)的知識結構,滿足本專業(yè)學生課程學習的需求,培養(yǎng)知識全面的合格人才,切實提高學生的創(chuàng)新與實踐能力。
1 合理構建課程體系
1.1 適應專業(yè)要求,調整教學內(nèi)容
細胞工程是生物工程專業(yè)的一門專業(yè)課,由于師資及實驗條件限制,最初細胞工程課程內(nèi)容主要講述植物細胞工程,其內(nèi)容主要包括:植物細胞的全能性理論及其實現(xiàn)途徑,植物細胞的脫分化和再分化理論,器官分化和體細胞胚胎發(fā)生的途徑與方式,植物細胞工程實驗室組成和無菌操作技術,植物離體無性繁殖和脫病毒技術,植物胚胎培養(yǎng)和單倍體誘導技術,原生質體培養(yǎng)和體細胞雜交,植物細胞培養(yǎng)及次生代謝產(chǎn)物的生產(chǎn),體細胞無性系變異和突變體篩選,種質資源離體保存和植物遺傳轉化技術。隨著專業(yè)的快速發(fā)展和學生知識結構的需求,對課程內(nèi)容的要求也在不斷拓展。近幾年我們增加了動物細胞工程的理論,其內(nèi)容涉及動、植物細胞和組織的培養(yǎng)技術,細胞融合技術,胚胎移植、動物克隆、體外受精、轉基因動物等技術以及細胞工程技術在農(nóng)業(yè)、工業(yè)和醫(yī)藥等領域的應用。
1.2 立足基本原理,突出專業(yè)應用
我們在討論課程大綱及課程質量標準時確定了該門課程主要包含基本原理、基本技術、實踐應用三部分,壓縮了原理和理論講授學時,加大了知識應用學時,例如學習了細胞全能性理論知識,我們把如何利用這一原理進行植物快繁、細胞培養(yǎng)、種質保存等作為重點內(nèi)容。調整課堂講述內(nèi)容的同時,增加了實驗課和實習的學時,使課程結構更加適應專業(yè)學習需求,突出了工科課程的專業(yè)應用。
1.3 編制課程標準,規(guī)范教學內(nèi)容
細胞工程課程大綱經(jīng)過了2004年、2008年、2012年和2014年4次修訂,生物工程教研室對細胞工程課程內(nèi)容、實驗、實習等環(huán)節(jié)進行了廣泛的討論,同時也聽取和參考了其他高校同行的建議,編寫了細胞工程課程質量標準,首先確定了學生通過本課程的教學應實現(xiàn)以下目標:①了解細胞工程課程在生物學科中的地位及發(fā)展情況;②了解細胞工程的基本理論依據(jù)及該課程在國內(nèi)外的進展與發(fā)展趨勢;③使學生理解和掌握動植物細胞工程的基本理論知識和各種操作技術的基本原理及技術路線;④使學生能夠靈活運用所學的基礎理論知識,發(fā)現(xiàn)、分析并解決實驗操作過程中的具體問題;⑤提高學生分析問題、解決問題的能力,為以后更好地應用細胞工程技術奠定堅實的理論和技術基礎。圍繞課程培養(yǎng)目標確定了細胞工程課程共十五章的講述內(nèi)容;同時進一步規(guī)范了該門課程的考核環(huán)節(jié)和實施程序,使今后的課程考核更加全面和科學。
2 改進教學方法,利用現(xiàn)代化教學手段,提高教學效果
2.1 采用多種教學方法,調動學生學習的積極性
生物工程專業(yè)本科的細胞工程課程在三年級第二學期開設,學生已經(jīng)具備相關的專業(yè)基礎知識。因此教師在課堂授課過程中,綜合采用啟發(fā)式、比較式、互動式和討論法等多種教學方式,充分調動學生的積極性,實現(xiàn)學生對理論知識的更好理解和掌握。如在講述細胞工程理論時,首先提問學生為什么細胞具有全能性,各種不同細胞類型實現(xiàn)全能性的能力為什么不同?并引入課堂討論-植物離體培養(yǎng)中如何實現(xiàn)植物細胞的全能性?在講述細胞培養(yǎng)時,我們首先讓學生比較植物細胞、動物細胞與微生物細胞的結構、功能的不同;在講述人工種子時,引入課堂討論-體細胞胚胎與合子胚的異同點?通過這些方式充分調動他們探索未知領域的主觀能動性和創(chuàng)造性思維,激發(fā)學生的求知欲,激勵學生積極參與到教學過程中,真正讓學生成為課堂的主體。
2.2 充分利用多媒體教學手段,提高學生的學習興趣
計算機輔助教學作為現(xiàn)代化的教學手段,在改革教學模式、優(yōu)化教學內(nèi)容、提高學生的學習效率等方面有重要的作用。細胞工程課程內(nèi)容多,信息量大,應用性和實踐性很強,又涉及多種實驗技能。根據(jù)細胞工程課程的特點與教學內(nèi)容要求,為了使學生在有限的課時內(nèi)取得更好的學習效果,在教學過程中,授課教師采用傳統(tǒng)板書和多媒體教學相結合的手段。在平時的教學實踐中,授課教師就非常注重各種素材的收集和加工,自制或搜集相關的視頻和動畫,在課程教學和實驗教學中均使用多媒體課件。如利用圖片展示污染、褐變、玻璃化等現(xiàn)象,使學生可以直觀地分辨到各種限制植物組織培養(yǎng)的因素;用動畫的方法進行演示胚胎干細胞的誘導分化及單克隆抗體的制備過程,使學生更容易理解和掌握這些較抽象的內(nèi)容;通過視頻等方式介紹原生質體的分離,細胞融合等過程,可以把一些學生容易忽略、較抽象、不易觀察到的重要操作技術直觀地演示出來。利用板書繪制離體培養(yǎng)條件下,小孢子發(fā)育成植物體的途徑和原生質體融合的不同產(chǎn)物,以加深學生的理解。傳統(tǒng)和現(xiàn)代教學手段相結合,加強理論和實際的聯(lián)系,取得了明顯的教學效果。
同時,我們也完善了細胞工程課程的網(wǎng)上資源,包括教學大綱、多媒體課件、思考題和試題庫等,方便學生課后復習。
3 加強實踐教學,鞏固教學成果
細胞工程是一門應用性、實踐性很強的課程,我們注重理論課教學的同時,不斷完善實踐教學體系。通過多年的教學實踐,已經(jīng)建立起了包括課程實驗和生產(chǎn)實習兩個方面的實踐教學體系。
保留基礎性實驗內(nèi)容,如培養(yǎng)基配制、初代培養(yǎng)、繼代培養(yǎng)、培養(yǎng)物觀察等內(nèi)容,以培養(yǎng)和訓練學生最基本實驗技能。在有限的實驗課課時和現(xiàn)有實驗條件下,對原有短時間的、驗證性實驗進行整合和優(yōu)化,合理規(guī)劃實驗內(nèi)容和環(huán)節(jié),使實驗環(huán)節(jié)銜接緊密。如實驗室的顯微鏡和解剖鏡是按照兩個同學一組的標準配備的,在花器官剝離與觀察實驗中要用到解剖鏡,而花粉發(fā)育時期鑒定用到光學顯微鏡,因此我們將這兩個實驗整合在一起,既有效利用了實驗室資源,又節(jié)約了時間。人工種子的制備和繼代培養(yǎng)基的配制合在一起,在培養(yǎng)基滅菌的過程中,制備人工種子,避免了學生等待滅菌的過程。
在傳統(tǒng)的細胞工程實驗教學中,如母液配制、材料選擇等一般由實驗人員或教師提前準備,學生只是按照實驗指導完成實驗的部分步驟。如原生質體的分離、純化和融合實驗,改變了原來實驗室老師準備好所有需要用的試劑,而讓學生全程參分離酶液、洗滌液、電融合液、化學融合劑的配制,將現(xiàn)有的部分過程性實驗變?yōu)槿窟^程性實驗。通過全程參與實驗的整個過程,學生的實驗技能得到較全面的綜合性訓練。
為培養(yǎng)學生的綜合能力和探究精神,結合不同專業(yè)的學科方向,自選一些實驗材料,獨立完成,也可以結合教師科研和大學生科創(chuàng)項目進行,提高學生的綜合實驗能力和基本的科研素質。
4 完善考核方式、注重學習效果
考核是教學中不可缺少的環(huán)節(jié),通過考核對教學質量及教學效果的反饋和檢查,一方面,檢查學生對知識的掌握程度;另一方面,教師可以發(fā)現(xiàn)教學中存在的問題,及時改進教學效果。細胞工程課程考核分為兩大部分,平時考核占30%,課程考試占70%。平時考核主要包括課堂表現(xiàn)(考勤,課堂討論,課堂提問)和課后作業(yè)等方式對學生平時的表現(xiàn)進行綜合考核。引導學生重視平時學習,防止期末突擊應付考試。
實驗課按照實驗的性質,分別考核,首先基礎性的實驗中逐步降低實驗報告的成績比例,將學生在實驗課上的綜合表現(xiàn),包括操作的規(guī)范程度、培養(yǎng)結果的好壞及衛(wèi)生情況等納入到考核的內(nèi)容,使學生養(yǎng)成良好的實驗習慣。基礎實驗的評定具體包括實驗報告50%、課堂紀律10%、實驗技能20%、實驗結果10%和實驗習慣(衛(wèi)生、實驗用品使用等)10%。
其次,對于綜合性設計性實驗的考核,主要從材料的選擇,方案的設計,團隊協(xié)作,實驗操作,報告書寫的規(guī)范程度等方面來評價,因為實驗材料的選擇根據(jù)學生興趣,因此難易程度不同,對實驗結果僅作為參考基礎。這部分的成績評定具體包括材料的選擇10%,方案的設計30%,團隊協(xié)作20%,實驗操作及材料的生長狀況20%,報告書寫的規(guī)范程度20%。計算各部分的成績的平均成績,作為實驗的最終成績。
對實習的考核,實行帶隊教師與實習基地指導教師的雙向考核。主要包括實習考勤(10%)、實習報告(30%)、實習帶隊老師(30%)和實習基地老師成績(30%)的雙向考核。
隨著細胞工程發(fā)展,在教學過程中授課教師不僅要不斷豐富學科發(fā)展的前沿和發(fā)展動態(tài),更新自身的知識理論框架,而且在教學過程中要不斷思考探索和總結,提高教學質量,使學生在學習過程中真正有所收獲,為國家培養(yǎng)出綜合素質較高具有創(chuàng)新能力的優(yōu)秀人才。
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關鍵詞: 植物細胞工程 應用教學 教學改革植物細胞工程學是應用細胞生物學和分子生物學的原理與方法,在植物細胞水平上對植物進行的操作技術,實質為植物組織培養(yǎng)及這些技術的應用。植物細胞工程是一門現(xiàn)代生物科學理論和工程技術相結合的綜合性學科[1,2]。本課程圍繞細胞工程的主要原理與基本技術進行現(xiàn)代教學,是實踐性和應用性很強的專業(yè)課。學生對植物細胞工程基礎理論知識的學習、實踐動手能力的獲得和科學素質的培養(yǎng)與教師教育教學關系密切。通過細胞工程的學習,學生在系統(tǒng)掌握本課程的理論、方法和技術等基礎知識的基礎上,結合最新研究動態(tài),使學生可以全面地了解本課程[3]。高校細胞工程課程教師怎樣通過啟發(fā)、引導式的教學方法提高教學質量,達到教學、科研和生產(chǎn)開發(fā)各方面的要求。
1.理論教學改革
突出重、難點,優(yōu)化教學內(nèi)容。植物細胞工程各章節(jié)的邏輯性不強、理論表述較少,而應用技術細節(jié)則比較多,如果力求每個技術環(huán)節(jié)都面面俱到則可能效果不好,因此在教學過程中應采取抓重點放次要的原則,精選教學內(nèi)容[4]。參考華中農(nóng)大的全國教學精品課程對本課程進行指導和修正。教材的選用上,確定高等教育出版社出版的柳俊教授主編的《植物細胞工程》為教學參考書[5],本書系統(tǒng)地介紹了植物組織細胞培養(yǎng)技術,既說明了操作方法,又論述了理論原理,比較適合于本科生的學習,同時注重培養(yǎng)學生綜合素質。生物技術各領域的新成果日新月異,對教師而言不僅要傳授給學生這個領域的基本原理、方法和技術,而且要把最新研究進展融入到教學中。這樣能使學生系統(tǒng)地了解和掌握細胞工程的研究與應用現(xiàn)狀和發(fā)展前景。
2.改革教學方法
靈活使用多種教學方法激發(fā)學生的學習興趣,發(fā)揮其主觀能動性。興趣是最好的老師,帶著興趣學習,可以發(fā)揮學生的主觀能動性,對教學效果的強化無疑是大有裨益的。在課前或者課后利用多媒體播放一個課程短片引出本節(jié)課或下節(jié)課的問題,讓學生帶著問題聽課,在課程中尋找答案。細胞工程是一門應用性和技術性很強的學科。在理論教學過程中需要很多圖表進行講解,技術中的很多操作環(huán)節(jié),如無菌操作、植物細胞培養(yǎng)等操作嚴格規(guī)范,傳統(tǒng)的板書教學難以保證教學效果[6,7]。在教學過程中利用多媒體,可以很直觀地觀察操作過程,豐富學生的感官認識,有利于操作技能的掌握和深刻理解深奧的理論知識。運用多媒體教學時,還應該注重師生互動,積極引導學生學習,關注學生情感,建設和諧課堂,拉近學生與教師之間的距離[7]。另外,教學和科研相結合可以提高教學工作的效率,強化教學效果[8]。學生親自參加教師的科研項目,可以掌握最新科學研究的基本方法、開拓科研思路認識。明確科學研究是一項嚴謹和艱苦的工作的科研觀點,同時學生從教師身上學到實事求是的科研作風。了解進行科學研究自身應具備的素質,有思想準備和實際行動為今后有想法從事科研工作奠定基礎[9]。
充分利用各種學習資源,提高學生的能力與素質。隨著全國各高校的校園網(wǎng)絡平臺功能的發(fā)展日臻完善。教學管理系統(tǒng)、課件系統(tǒng)和課外作業(yè)在線提交系統(tǒng)的開通,給學生和教師提供了更多的交流途徑。學生可根據(jù)個人興趣和需要,到課件平臺系統(tǒng)中觀看或下載由任課講師上傳的復習資料和多媒體視頻,該途徑是對課堂教學時間短、內(nèi)容多的一個有力補充,也為一些感興趣的同學進行自學提供了幫助。與此同時,可以建立細胞工程課程討論群,在群里學生自由提問、自由表達對教學的意見和建議,這些均極大地方便了學生對課程的學習,同時方便了教師對課程的教學改革[4]。
3.開放性實驗教學模式的探索
一方面,實驗教學是生命類學科教學中的重要組成部分,對教學起到舉足輕重的作用。其質量高低直接決定整個課程的成敗。另一方面,由于就業(yè)競爭壓力的增加,對學生的綜合素質特別是動手能力的要求越來越高。要求任課教師關注實踐性教學環(huán)節(jié),真正培養(yǎng)一批技術上過關,操作上過硬,經(jīng)得住用人單位考驗的應用型人才[10]。
以往傳統(tǒng)的實驗教學都是教師根據(jù)教學大綱設定一個個單獨的實驗(普遍是驗證性的實驗),內(nèi)容完全是理論內(nèi)容的重復和驗證。課程的方式大都由教師準備實驗器材和實際,教師先講授整個實驗過程,并要求學生在規(guī)定的時間和規(guī)定的步驟,按部就班地完成。表面上看學生在這個過程中動手完成了整個實驗過程,鍛煉了動手操作能力,但從深層次上挖掘,學生沒有動腦思考實驗,而是被動接受,缺乏設計性和創(chuàng)造性[11]??梢試L試給定幾個實驗題目,根據(jù)學生的興趣確定實驗題目,進而由學生初步制訂實驗方案,教師給予指導和糾正。
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關鍵詞:細胞工程;教學方法;教學改革
中圖分類號:G640 文獻識別碼:A 文章編號:1001-828X(2016)031-000-01
細胞工程是以細胞為研究對象,應用生命科學理論,借助工程學原理與技術,有目的利用或改造生物遺傳性狀,以獲得特定的細胞、組織產(chǎn)品或新型物種的一門綜合性科學技術[1]。是高等院校現(xiàn)代生物技術、生物科學及相關專業(yè)的一門重要的專業(yè)必修課,為將來學生從事生命科學相關領域的研究及產(chǎn)業(yè)化工作打下良好的基礎。細胞工程課程內(nèi)容涉及面極廣,課程信息量大,國內(nèi)外在本領域的研究成果日新月異,且這門課具有實踐能力強,學生在學習的過程中慢慢失去了學習的興趣。因此改革細胞工程教學方法、提高學生學習興趣勢在必行。
一、加強教材建設、適時更新教學內(nèi)容
首先,根據(jù)教學的重點,選擇適合的教材。教材是最重要的教學資源,是學生學習、預習、復習課程的重要工具,是良好教學質量的基礎和前提條件[2]。目前,可供選擇的細胞工程教材很多,我課程組選擇高等教育出版社出版的李志勇主編的《細胞工程》作為教材,主要原因:1.這本教材主要以應用為主線,從優(yōu)良動植物的人工繁殖、新品種培育、細胞工程生物制品、細胞療法和組織修復4個方面全面、系統(tǒng)的介紹了細胞工程的理論和技術知識,涵蓋了細胞工程研究的主要技術,突出了細胞工程涉及面廣、信息量大的特點。2.這本教材也設計一些前沿技術、學科交叉內(nèi)容,較為活潑和新穎,符合90后大學生開放性、互動性的特征。其次緊跟科學技術的發(fā)展,及時補充學科發(fā)展的前沿和發(fā)展動態(tài)。由于細胞工程技術更新快,研究成果日新月異,教材的更新速度遠遠落后于科技成果的更新,這就要求教師查閱大量的文獻資料,搜集新技術。例如:講授胚胎干細胞研究存在來源限制問題時,及時補充解決措施:iPS細胞可以有效的解決干細胞的來源問題,即將四種轉錄因子通過病毒或質粒載體導入到已經(jīng)分化的體細胞中,使其核重編程而得到的類似胚胎的干細胞的一種細胞類型。iPS細胞被認為或許同胚胎干細胞一樣可以作為治療各種疾病的潛在來源問題,目前已經(jīng)成為干細胞研究的熱點[3]。再比如細胞核移植時,利用2015年文獻《不同聯(lián)合激活方式對牛體細胞核移植胚胎體外發(fā)育的影響》講解細胞核移植的主要步驟,分析影響因素。通過以上案例教學,可以增加學生的信息量,開闊學生的事業(yè),擴大學生的知識面,從而使學生掌握和了解細胞工程最新的研究進展和學科前沿。
二、改進教學方法、提高教學質量
細胞工程各個章節(jié)之間的獨立性很強、技術性強,理論表述較少,步驟復雜,給學生記憶內(nèi)容帶來了很大的難度。再加上細胞工程實際內(nèi)容基本是微觀水平,比較抽象難懂。如果依舊采用傳統(tǒng)教學的“填鴨式”授課方法,很顯然學生學習興趣不高,教學效果也可想而知。在授課的過程中,本課程組成員充分利用現(xiàn)代教學手段,如多媒體教學、動畫、圖片、視頻等教學手段,使原本枯燥、抽象的內(nèi)容轉化成形象、可視、可聽的內(nèi)容,激發(fā)學生強烈的學習需要與興趣。例如,在講病毒疫苗生產(chǎn)時,正直冬季,流感高發(fā)季節(jié),利用網(wǎng)上新聞視頻中流感疫苗生產(chǎn)過程,從雞胚的選擇,到病毒的接種、收獲到病毒的滅活整個過程都直觀的表現(xiàn)出來,用時僅兩分半時間,這樣不僅將大量的信息和繁雜的操作細節(jié)簡化,學生也很容易接受,真是起到了事半功倍的效果。再例如講動物細胞培養(yǎng)時,播放小鼠脾細胞培養(yǎng)學生實驗視頻,在講到關鍵環(huán)節(jié)時,教師做出提示,播放完畢后以提問的形式重點講解,通過這種互動,學生在學習專業(yè)理論知識的同時,也學到了一些操作的技巧。除了在授課的過程中利用好多媒體之外,在授課過程中還有意識的引導學生進行研究型學習,如在講細胞融合、轉基因生物反應器時,提前從網(wǎng)上下載一些文章,分小組發(fā)給學生或要求學生自行下載,學生根據(jù)課本的內(nèi)容自學文章,課上主要步驟講解完畢后,以提問或討論的形式總結文章中各個技術環(huán)節(jié)的目的,藥品的作用、分析出現(xiàn)的問題、討論影響技術效率的因素。這樣不僅讓學生積極主動的參與到相關問題的思考和探究中,激發(fā)學生學習的積極性,同事也是師生之間有了良好的交流與互動,更有益于教學質量的真正提高。
三、調整考核方式,全面進行考查
考試的宗旨是檢查學生對知識和基本理論的應用能力[4]。隨著細胞工程內(nèi)容的不斷更新、新技術、新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn),傳統(tǒng)的考核方式不能取得滿意的效果,根據(jù)細胞工程的特點,為了檢測學生對知識的掌握情況,在考試時除了保持原有的填空題、簡答題的基礎上,增加了實驗設計題,且比例逐年能加,從開始的按照給定的圖片設計,到后來的“如何設計一個方案利用1-2年的時間引種奶牛、高產(chǎn)tpa藥物的奶羊”等,再后來的“你打算如何應用細胞工程技術去解決生產(chǎn)實際問題?運用所學知識設計一研究課題。(包括課題名稱、研究目的、 技術方案、預期結果、進度計劃、應用那些細胞培養(yǎng)技術)”。這些題涉及到學生感興趣的多種技術,答案不唯一,而且學生能夠合理的運用所學知識,這樣比單純考核這些技術要好很多,學生反映也很好。
四、結語
教學有法,教無定法,在細胞工程教學的各個環(huán)節(jié),只要我們注重課程的特點,采用學生樂于接受的教學方法,才能發(fā)揮學生學習的自主性,讓學生主動參與到課程中來,才能真正提高教學質量。
參考文獻:
[1]李志勇.細胞工程學[M],高等教育出版社.
[2]房耀維,劉姝,王淑軍,等.提高細胞工程教學質量的幾點體會[J].科技創(chuàng)新導報,2009(2):130.
“植物細胞工程的基本技術”是人教版高中生物學教材《現(xiàn)代生物科技專題》(選修3)專題2“細胞工程”的內(nèi)容,包括植物組織培養(yǎng)技術、植物體細胞雜交技術等內(nèi)容,其中植物組織培養(yǎng)的原理和過程、植物體細胞雜交技術的原理和過程是教學的重點,難點是植物體細胞雜交技術。
2.教學目標
①知識目標:簡述植物組織培養(yǎng)技術;簡述植物體細胞雜交技術。②能力目標:嘗試用流程圖歸納技術過程;運用細胞的基礎知識,分析解決問題。③情感態(tài)度與價值觀目標:認同細胞學基礎理論研究與技術開發(fā)之間的關系;勇于進行大膽、科學的推測猜想。
3.教學過程及設計
3.1創(chuàng)設情境,導入新課。
多媒體展示:番茄和馬鈴薯的圖片,引發(fā)學生的關注興趣,創(chuàng)設問題情境提問:“想辦法利用有限的土地資源,生產(chǎn)更多的蔬菜,你們有什么好的建議嗎?”教師充分肯定學生的建議,并采納學生的建議,引入主題;讓這兩種植物在自然條件下雜交顯然不行,因為這兩種植物是兩個物種,存在生殖隔離,只能將兩個植物細胞融合,再用植物組織培養(yǎng)技術培養(yǎng)出的新植物,這樣才能得到超級雜種植物,即上面結番茄、下面結馬鈴薯,引導學生進入本節(jié)課的主題中。
3.2植物組織培養(yǎng)技術。
這部分內(nèi)容必修二中學過所以讓學生帶著以下問題閱讀教材自學:①植物細胞工程的理論基礎是什么?②全能性大小的比較;③在生物個體上為什么每個細胞或某一組織怎么都不表達全能性的原因;④畫出植物組織培養(yǎng)技術流程圖;⑤植物組織培養(yǎng)技術必須滿足的基本條件有哪些?
閱讀后提問和規(guī)范答案,①植物組織培養(yǎng)技術的基本原理是植物細胞的全能性,因為每個活的體細胞中都包含本物種的全部遺傳信息。②植物細胞>動物細胞;受精卵>生殖細胞(卵細胞>)>其他細胞。③各個細胞在特定的時間、空間條件下基因的選擇性表達。
脫分化:又叫去分化,是由高度分化的植物器官、組織或細胞產(chǎn)生愈傷組織的過程。
再分化:愈傷組織繼續(xù)培養(yǎng),重新分化成根或芽等器官的過程。
愈傷組織:細胞排列疏松、無規(guī)則,是高度液泡化的、呈無定型狀態(tài)的薄壁細胞。
⑤必須滿足的基本條件植物組織或細胞處于離體狀態(tài)下;外部環(huán)境條件適宜,如溫度、pH、光照、無菌操作;必要的營養(yǎng)條件,如水、有機營養(yǎng)、礦質營養(yǎng)、維生素等營養(yǎng)物質和植物激素。
3.3植物體細胞雜交技術。
學生帶著問題閱讀教材,引導探究,得出實驗過程,在此過程中教師邊講解邊板書植物體細胞雜交技術的流程圖:①番茄―馬鈴薯植株具備兩種生物的性狀,生物的性狀由什么決定?學生討論得出:番茄―馬鈴薯植株應該具備兩種生物的基因;生物的性狀由基因決定。②基因主要位于細胞核內(nèi),細胞核外面有什么結構?哪部分結構會成為細胞核結合的障礙?學生回答:細胞壁和細胞膜。③用什么方法去除細胞壁?與機械去壁相比這種方法有什么優(yōu)勢?利用酶的特性學生回答:細胞壁由纖維素和果膠組成,用纖維素酶和果膠酶處理;優(yōu)勢在于不傷害細胞內(nèi)部結構。④原生質體可以融合的結構基礎是什么?學生回顧舊知:細胞膜的結構特點是流動性。⑤自然狀態(tài)下,細胞之間不能融合,促進原生質體融合的方法有哪些?物理法(離心、振動、電激)及化學法(聚乙二醇PEG)。⑥得到的是細胞,如何利用細胞獲得植株?利用植物組織培養(yǎng)技術。
在學生掌握了植物體細胞雜交技術的基礎知識后,提問:
①如果二倍體的番茄與四倍體馬鈴薯能夠雜交,雜交后的子代是幾倍體?如果是用植物體細胞雜交,得到的是幾倍體?學生思考后回答:理論上雜交后的子代是三倍體,但自然狀態(tài)下二者不可能雜交成功;如果是用植物體細胞雜交,得到的是異源六倍體。
②從理論上講,雜種植株的育性怎樣?從理論上講,植物體細胞雜交,獲得雜種植株,是可育的。是否可育關鍵是能否進行減數(shù)分裂產(chǎn)生配子,而能否進行減數(shù)分裂關鍵看有無同源染色體,體細胞中有同源染色體,能減數(shù)分裂產(chǎn)生配子,所以是可育的。
③融合細胞的類型有哪些?既有AB型雜種細胞,又能形成AA型和BB型兩種融合細胞,還有A型B型等,但只有AB型細胞是植物體細胞雜交所形成的雜種細胞,因此在雜種細胞形成后還應有一個篩選過程。
④植物體細胞雜交技術的有什么意義?克服遠緣雜交不親和的障礙,打破物種之間的生殖隔離、擴大遺傳重組范圍。
⑤既然超級植物具有了兩種生物的遺傳物質,為什么沒能得到我們想要的“番茄―馬鈴薯”?基因與基因、基因與基因的產(chǎn)物,基因與環(huán)境之間存在著復雜的相互作用,這種相互作用形成了一個錯綜復雜的網(wǎng)絡,精細地調控生物體的性狀。