基于動物細胞生物技術實訓課程的學生創新能力培養

陳華群 顧曙余 劉梅 潘飛燕 梁廷明 楊玉玉

【摘要】動物細胞生物技術實訓課程是本校為生物技術專業學生開設的實踐課程，培養學生的創新能力是本課程的核心任務之一。課程以科研項目為導向，利用動物細胞模型，研究外界環境對細胞增殖、分化等細胞生命過程的調節作用。通過課程實踐，學生的創新能力得到鍛煉。本文就該課程的項目內容設計和實踐進行了探索。

【關鍵詞】實訓課程? 創新能力? 細胞? 生物技術

【基金項目】南京師范大學教改項目“基于動物細胞生物技術實訓課程的創新能力培養”。

【中圖分類號】G64 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）29-0162-03

生物技術的應用貫穿社會生活的各個方面，也是目前發展最快的高新技術之一。細胞生物學是生物科學領域的核心內容和重要發展前沿。動物細胞生物技術實訓課程以細胞生物學理論為基礎，對學生進行創業/創新能力、實踐能力和職業素養等進行培養。其中，培養學生的創新能力則是該課程的核心任務之一。

我們國家高度重視大學生創業/創新能力的培養。教育部《關于加快建設高水平本科教育 全面提高人才培養能力的意見》中指出，“要把深化高校創新創業教育改革作為推進高等教育綜合改革的突破口”。根據國家、社會行業領域對生物技術專業人才創業/創新能力的迫切需求，我校于2019年開設了本課程。課程開設2年來，取得了良好教學效果。以下對基于該課程的學生“創新能力”培養進行初步總結和探索。

1.立足于創新能力培養的課程內容設計

實訓類課程通常是高職院校、中職院校和理工科院校部分專業如工業工程、醫學、藥學和師范專業等的必修課程，在本科院校大部分理科專業如生物技術專業開設時間不長。南京師范大學生物技術專業較早開設了《生物發酵制品技術實訓》和《植物生物技術生產實訓》兩門實訓課程，教學內容主要是經典的生物技術部分[1]。鑒于細胞生物學在生命科學發展前沿和生物醫藥技術中的重要地位，我校于2018年開始組織教師進行本門課程的籌建，2019年春季學期正式開課。據我們了解，在國內師范院校中， 對生物技術專業學生開設的立足于細胞生物學的實訓課不多。北京師范大學開設實訓課較早，課程內容主要包括生產和研發訓練、企業實訓和綜合論文等[2]。本課程基本沒有可供借鑒的經驗。根據專業培養目標，我們首先確定了“立足我校教學科研實際，培養學生創新能力;建立校外實訓基地，培養學生創業/職業能力”的課程目標，并確定了“以項目為導向”的創新能力培養特色。

課程內容舉例：

高等院校的生物技術專業為理科專業，其人才培養目標與高職院校相比有顯著的區別。

高職院校人才側重于高技能、應用性;而高等院校理科生則要求專業知識深厚，有一定創新能力，畢業生能夠進行教學、科研等工作[3]。課程內容必須服務于本專業這一培養目標。

根據課程內容我們首先確定了本課程的開課時間定于大三下學期。本專業的學生前期已經學習了動物生物學、細胞生物學理論和實踐等課程，系統掌握了相關基本理論知識及基本實驗能力。因此，學生具備了綜合應用相關理論和研究技術進行科研項目實踐的初步能力。其次，確定課程項目研究內容。我們確立了“依賴我院成熟的科研平臺，設計適合學生的科研項目”的基本思路。此外，本課程的科研項目需“在一段時間內相對穩定，并適時動態調整”。課程團隊首先設計的研究項目是：利用骨骼肌前體細胞系C2C12為模型，研究中藥單體成分對于該細胞增殖和分化的作用研究?；谝韵略颍海?）干細胞臨床應用廣泛，是當前再生醫學的前沿領域和研究熱點;（2）成年骨骼肌組織中存在干細胞，肌肉受損后可利用該類細胞進行修復;（3）骨骼肌干細胞是研究機體干細胞功能調節的良好模型，其研究結果對于機體其他組織干細胞的研究具有很好的借鑒作用，而C2C12是常用的具有骨骼肌干細胞特征的模型細胞[4]，其增殖、分化的研究方法較簡單，研究試劑材料價格相對較低，適合本科生操作;（4）C2C12細胞分化過程本身設計凋亡、細胞融合等細胞生物學過程;（5）中醫藥是祖國醫學的寶庫，中醫藥研究是醫藥生物技術的重要內容;（6）任課教師有較好的研究基礎和成熟的科研平臺[5-7]，容易轉接到本科教學中。

項目的研究內容包括兩部分：（1）中藥單體對C2C12增殖的調節作用研究;（2）中藥單體對于C2C12肌分化的作用研究。首先選擇了應用廣泛、藥理作用清楚的抗腫瘤、抗炎中藥單體，如大黃素、苦參堿、粉防己等6種。對細胞增殖作用的研究包括藥物處理24小時和48小時后細胞的活力測定，采用MTT法和CCK8試劑盒檢測;肌分化誘導1天大量細胞發生凋亡，學生在光鏡下觀察，在肌分化誘導3天和5天后觀察肌管的變化，采用顯微鏡明場拍照和細胞固定后進行化學染色、熒光染色再拍照[8]。課程進行中，要求學生查閱文獻了解該中藥的臨床應用、藥理作用及作用機制等相關背景知識;根據研究內容設計具體的研究方法和步驟并完成實驗，整理實驗結果并進行分析，最后得出結論。在此基礎上，進行項目研究總結，撰寫論文;課程最后，同學們在課堂上將研究結果進行口頭交流，老師進行現場點評。

2.教學過程中的創新能力培養

目前的實訓課程教學模式有開放模式、線下模式、線上線下混合模式等[9-11]。根據課程特點，本課程全部采用線下模式，但教學過程中充分利用網絡資源。課程不設置傳統的課堂教學，教師根據課程需要靈活安排講授內容。課程的項目研究部分除了少量的集中講授外，學生的實驗操作時間不少于36學時;以學生為“主體”，教師與學生之間、學生與學生之間、課程內外全程互動，互動內容可以是生物學研究熱點、實驗方法、研究結果等;課堂內面對面交流，課堂外通過微信群無限溝通。

根據項目特點，本課程的實驗研究部分集中在一個月內完成，實驗連續進行。在項目開始前，要求學生了解課題研究內容，以及研究方案等;查閱相關資料，包括理論知識和實驗技術方法、課題的背景知識、將要采用的研究技術等。針對目前的課題，學生需要復習或查閱干細胞和再生醫學、骨骼肌干細胞的增殖與分化、中藥單體的來源、化學結構、提取方式、臨床應用、藥理作用及分子機制等。這樣，在正式開始實驗研究前，學生已經做好了充分的準備。開課后教師先講解重點和難點，從C2C12細胞的培養方法開始。研究過程仍然是以學生為主體，要求學生自己選擇藥物濃度和處理時間。從溶劑的選擇、藥物儲存液和工作液的配制到細胞的加藥，細胞活力測定、肌管的分化誘導、細胞的固定、染色和拍照、圖像及數據的處理等全部過程，均要求學生自己完成。實驗結束后，學生以研究論文的形式提交研究總結，包括前言、研究的材料方法和結果、討論等。課程最后，還要在全班進行課題研究匯報。

3.過程性考核中的創新能力培養

本課程是專業主干課，必須進行嚴格考核。項目研究部分考核的依據主要包括三方面：（1）研究過程的整體表現包括課程討論的參與度、研究結果、操作能力等;（2）論文撰寫的質量;（3）研究口頭匯報的質量。

綜上，本課程的課題研究部分基本模擬了科研工作的實際過程。在整個教學過程中，學生的科研思維能力、發現問題和解決問題的能力得到鍛煉，培養了創新能力。

4.結語

目前，我國高等教育模式基本分為高等文理、高等工科和高等職業教育三種，三者在人才培養目標、課程體系和教學模式等方面均存在差異[3]。實訓課程是職業教育和高等工科學生技能培訓的重要途徑，對于醫學、師范等理科專業，實訓課程也承擔了崗位能力（如臨床能力、教學能力）培養的重要功能，是其培養計劃不可缺少的組成部分。

雖然我國對于生物技術專業等理科學生的培養計劃中沒有明確要求開設實訓課程，但是，近年來，為適應國家建設和社會生活對于人才的創業/創新能力需求，越來越多的高校包括師范院校生物技術陸續開設了實訓課程。如北京師范大學早在本世紀初就開設了“生物技術產業化”，西北大學開設了“綜合實驗”“創業實踐”等實訓課程或實訓課程類似的大實驗等[2， 12]。我校近年開設的“生物發酵制品技術實訓”“植物生物技術生產實訓”，取得了較顯著的育人成效，培養了學生的創業/創新、溝通等能力，擴展了學生就業渠道，受到學生、社會用人單位的廣泛歡迎[1]。細胞生物學是生物學發展前沿學科，近年受到越來越多的關注，其研究技術和方法在生物醫藥等相關領域的研究和實踐中發揮越來越重要的作用，《動物細胞生物技術實訓》課程應運而生。該課程在我校開設兩年來，受到了學生的普遍歡迎，取得了良好的教學效果。本課程的科學研究項目（課題）今后將繼續豐富，更多的細胞模型將用于課程教學，例如腫瘤細胞模型、平滑肌細胞模型等，更好地服務于我校生物技術專業人才的創新能力培養需求。

參考文獻：

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作者簡介：

陳華群（1968年2月-），女，四川人，研究生學歷，教授，研究方向：細胞生物學。