食品生物技术专业细胞工程课程的改革和思考

摘 要 为提高细胞工程课程的教学质量，培养学生的专业技能和思维能力，围绕食品生物技术专业构建系统的知识体系，本文从教学内容、教学方式、实验教学方面对该课程进行了思考，提出了具体的教学内容调整、教学方式改革措施，以使细胞工程更符合食品学科和食品生物技术学科的培养要求，并为探索适合高等院校现代化教学模式提供素材。

关键词 细胞工程 教学改革 生物技术

中图分类号：G642 文献标识码：A

细胞工程是理论与实践结合的综合性很高的一门学科，是应用细胞生物学和分子生物学的原理方法，在细胞水平上研究、改造生命遗传物质，以获得具有目的性状的细胞系或生物体的理论和技术的学科，它既是现代生物技术的重要组成部分，也是现代生物学研究的重要技术手段和工具，在高校生命科学及相关学科的课程设置中占有重要地位。①

在食品学科和食品生物技术专业上，细胞工程应具有有别于生物学科的教学内容和应用实例。结合食品生物技术专业的教学目的和现有教材，在课程内容上进行调整，注重其在食品生物技术上的特色和应用，并保持教学内容系统性与完整性，保证授课内容的全面、趣味、实用。站在现代科学发展的前沿，掌握生物工程领域科技发展的最新动态，及时把这些动态、研究成果以及有待攻关的技术和课题融入教学内容，激发学生学习探索新知识的兴趣，提高学生的综合能力。为此，本文对该课程的改革进行了如下的探讨。

1 对教学内容的改革

1.1 精选教学内容

教学内容是教学的核心，是教师给学生传授的知识和技能，灌输的思想和观点，培养的习惯和行为等的总和。随着对教学改革的开展，教学内容具体为教学过程中同师生发生交互作用、服务于教学目的达成的动态生成的素材及信息。

对于细胞工程来讲，涵盖了植物细胞工程和动物细胞工程两部分内容，在通常的专业设置上，各学校会根据自己的研究和应用领域，侧重于植物细胞工程或者动物细胞工程。在教学内容上，通常在植物细胞工程中会涉及植物组织和细胞培养、快速繁殖、原生质体培养、单倍体育种等内容；在动物细胞工程中会涉及动物的细胞培养、组织培养、单抗的生产、转基因动物的获得等内容。②

在食品学科和食品生物技术领域，植物细胞工程和动物细胞工程的知识都要涉及，简单来说植物细胞工程为食品来源提供基础研究手段，动物细胞工程可以为食品的功能性、安全性提供研究方法。植物细胞工程可以为学科建设和学生的知识体系提供包括组织培养、细胞培养、转基因技术等在内的知识，这些内容会应用在植物有用次生代谢物的生产方面，忽略传统生物学科中的人工种子、单倍体育种等偏重于生物学和农学的内容；动物细胞工程中的组织和细胞培养，不仅可以提供食品中功能成分研究的体系，还是一种重要的研究手段和生产方式。所以，本研究从植物细胞工程和动物细胞工程两方面选择在食品学科和食品生物技术中有理论和应用价值的内容，对细胞工程原理的教学内容进行更新。

结合以上所述食品学科特点和细胞工程学科特点，本课程主要围绕以下几个方面展开：一是细胞工程基础，包括基本概念，主要研究内容，细胞培养的基本设施、条件、方法和技术等；二是植物细胞工程， 包括植物组织培养、脱毒与快繁、原生质体融合、转基因技术等；三是动物细胞工程，包括动物细胞培养、细胞融合、细胞重组与克隆、转基因动物与生物反应器等；四是细胞工程的实践与应用，包括细胞工程及其相关技术的发展现状与应用进展，及其产业化发展前景等。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；精选整合教学内容，注重理论并联系在食品生物技术中的研究和应用。

1.2 补充教学内容

在食品生物技术中，需要补充通常的生物技术中不会涉及的内容，如在植物组织和细胞培养生产有用的次生代谢物部分，通常来讲会涉及像黄酮类、萜类等有药用功效的次生代谢物，而对于食品生物技术专业来讲，选择一些色素类、香料类物质的次生代谢，可能应用在食品工业上的物质更符合专业特点。在动物细胞工程中，转基因动物内容的设置需要淡化，对于本专业来讲，动物细胞和组织培养在食品的安全性和功能性的检测上的作用和意义则显得更为重要。

1.3 开展细胞工程在食品生物技术中的应用讨论

面对近年来层出不穷的食品安全环节出现的问题，作为生物技术专业的重要课程之一，细胞工程应该提供学生发现、分析、解决该问题的思维方式，如对膨胀素在西瓜早熟过程中的作用、某些食品成分的安全性问题。在细胞工程课程中，学生能够了解细胞融合、杂交育种和转基因技术的差异，可以在他们的知识层面开展一些针对性的分析和讨论。提高社会民众的素质，应该至少从专业的学生做起，让他们具有分析问题、解决问题的能力。

2 对实验教学环节的改革

实验教学是对理论学习的有效验证和补充、延伸，在改革理论教学的同时，实验教学应当同步调整。细胞工程学是一门实验性很强的学科，某种意义上讲，细胞工程仍然是一种方法和技术，而且与其它生物技术课程交叉性很强。③在细胞工程的实验教学过程中，选取代表性的，能够体现细胞工程特点和技术的内容进行开展。④⑤如在植物细胞工程的组织培养环节，通常的生物技术课程会选择烟草等模式植物进行再生，虽然说烟草作为模式植物在通常的研究过程中具有普遍性，但是在食品生物技术专业，应该就具有食品特色材料进行展开，比如胡萝卜、番茄等的组织和细胞培养，在培养技术和过程上具有普遍性，从材料上和应用性上比较贴近食品。

改变通常的实验教学内容零散、断续和不相关的特点，在植物细胞工程部分，整个实验内容自成体系，每个实验环环相扣，而这一系列实验要求学生掌握基本的操作技能，对细胞工程的理论知识和实验技能有个系统的、完整的认识。例如，在植物细胞工程中的无菌苗繁育、快速繁殖、愈伤组织的诱导、细胞培养等，这一系列的实验，可以在老师指导下，由学生分组、选择自己的材料来完成，由此学生不仅可以掌握实验技能，还能更好地理解和应用所学知识，真正地将理论和实践联系起来。

3 改革教学方法

3.1 采用启发式、探究式教学方法

作为综合技术课程，细胞工程的各章节逻辑性不强，理论表述较少，应用技术细节较多，给欠缺基础知识的学生在理解、记忆课本内容时带来较大的难度。因此，在教学过程中，要大力提倡启发式、问题探究式、讨论式、训练与实践式教学方法，鼓励学生大胆质疑、自由探索，最大限度地发挥学生学习的主动性、积极性和创造性。⑥在讲授细胞重组与克隆过程中，只讲解细胞重组和克隆相关原理，而克隆的最新进展则由学生在查阅资料后，对其做讲解和归纳总结，由教师和其他学生给予评价和修正；并在介绍各种技术后，通过自主查阅文献，学生会发现更多自己更感兴趣的应用。

3.2 应用现代教学手段，提高教学质量

细胞工程是一个基础性和实践性很强的学科，课程的信息量大，内容基本是微观水平，传统的教学模式无法为学生呈现如此大量的课程内容，而且也很容易引起学生对课程的懈怠，降低学习兴趣，影响教学效果。为了提高教学效果，以计算机为工具，通过多媒体、教学录像、网络资源等现代化教学手段，不仅可以向学生提供丰富多彩的教学信息，还可以提供更加美观的人机交互界面，充分调动学生的情绪、情感、注意力和兴趣。使那些抽象的、在普通条件下难以观察到的、生长周期长的过程直观而形象地展示出来，有利于培养学生独立灵活地分析问题、解决问题的能力，提高教学质量，同时激发学生的学习兴趣。⑦

3.3 给予学生思考空间，提高学生提问能力

在我们的教学过程中，常常会发现学生在听讲，但是却没有深入思考，其中的一个表现就是没有提出问题。究其原因，在教师方面，没有留给学生思考的空间，没有诱导他们去思考；在学生方面，习惯于接受固定的、不需要质疑的知识，而在教学过程中的没有质疑、没有问题，某种程度上体现教学环节上的缺失，影响整体的教学效果。而提问、讨论的环节，无疑会帮助学生对知识理解得更加清晰，而且还可以提高学生的综合能力。对于食品生物技术专业来讲，知识跨越了食品和生物两个学科，简单的知识在日常生活中可见，复杂的生物学问题在科研中探讨，所以从这个角度来讲，在本专业中开展提问、讨论的教学方式是可行的，可以通过多重方式来诱导和实现。

4 结语

在细胞工程的课程改革中，我们的目标是调整为符合食品生物技术专业设置的教学目标的教学内容，采用能够现代化的教学手段，充分激发学生的学习热情，能够提升学生发现问题、思考问题、解决问题的能力，培养出掌握专业理论和专业技能、综合素质高、能力强的人才。本文对细胞工程教学的改革尝试，从教学内容、教学手段、实验教学等角度进行的思考和尝试，应用在教学过程中，并在此过程中进一步进行调整和补充，希望对食品生物技术专业的教学效果提升和知识体系建设有所启发和帮助。

课题项目：中国农业大学教学研究项目，项目编号201246

注释

① 王蒂.细胞工程学.中国农业出版社，2003.

② 赵会敏.生物技术专业动物细胞工程课程的改革与思考.广西大学学报（哲学社会科学版），2011.33（6）：172-173.

③ 刘清波，黄红梅，赵燕.农业院校细胞工程实验教学改革探析.现代农业科技，2010（15）：27-28.

④ 李艳红.细胞生物学和细胞工程实验教学的几点体会.实验室研究与探索，2004.23（7）：51-52，66.

⑤ 张存新，项黎新，张铭.细胞工程实验教学改革探索.实验室研究与探索，2011.30（12）：137-139，156.

⑥⑦彭莎，赵晓娥，马保华.《动物细胞工程学》课堂教学的改革与探索.杨凌职业技术学院学报，2012.11（2）：62-64.