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高职生物制药专业细胞培养技术课程教学改革与实践

来源:未知作者:min 更新时间:2020-03-30 17:30
摘要:细胞培养技术是高职生物制药专业核心课程之一,也是一门应用性、实践性强的课程。当前高职生物制药专业文理兼招,大部分学生细胞生物学基础比较薄弱,普遍对该课程的学习产生厌学,教学效果较差。为此在细胞培养技术课程教学中,以细胞培养岗位工作任务
摘要:细胞培养技术是高职生物制药专业核心课程之一,也是一门应用性、实践性强的课程。当前高职生物制药专业文理兼招,大部分学生细胞生物学基础比较薄弱,普遍对该课程的学习产生厌学,教学效果较差。为此在细胞培养技术课程教学中,以细胞培养岗位工作任务为引领,以强化技能训练为主导,将细胞培养理论知识融合于岗位工作任务之中,构建了项目化课程体系,教学方法改革创新、多措并举,考核方式多元化。结果表明:通过课程改革与实践,培养了学生的细胞培养技术动手操作能力和创新思维能力创,激发了学生学习兴趣,取得了显著教学效果。
 
  关键词:高职;细胞培养技术;教学改革;学习兴趣;实践能力
 
  细胞培养技术也叫细胞克隆技术,广泛应用于免疫学、生物医学、遗传学、干细胞研究等方面,是当今涉及生命科学研究各领域的基础操作技术和基本技能[1-3]。细胞培养技术课程以病毒培养为载体,研究如何使不同种类的细胞在体外良好生长的一门技术[4],是在学生学习过病原生物与免疫学、有机化学、无机化学、分析化学等课程的基础上开设的,不仅学生获取生物制品工职业资格证书的必考技能之一,也是学生对微生物学、生物化学与分子生物学等实验技术的综合应用提升,且与学生将来就业的疫苗生产等岗位深度对接,是生物制药专业重要的专业核心课程之一。
 
  然而,教学上,细胞培养技术课程相对比较微观,要求学生具备较强的动手能力、规范技术操作和严格的职业素质,这是一门技能操作要求极高的课程。当前我国高职生物制药专业招生是文理兼收[5],学生层次较低,大部分细胞生物学基础比较薄弱,学生普遍反映课程比较枯燥,提不起兴趣,容易受挫折,学习效果较差。那么如何激发学生学习兴趣和动力,提高课程教学的吸引力和趣味性,这就成了课程教师急需解决的问题。为此,我校生物制药专业教学团队围绕高职应以培养“创新性、实用型、复合型”人才为目标,以培养企业“生产、服务、管理”等一线岗位的高端技能型人才为根本,对细胞培养技术课程教学进行了大胆的创新与改革。从课堂教学入手,以“岗位任务”设计课程主线,以“项目化”构建学习情景,实现教学内容与企业岗位的无缝对接,取得了较好的教学效果。以下近几年来对生物制药专业细胞培养技术课程教改革的实践,与同行探讨。
 
  1课程改革设计思路
 
  根据高职学生的特点与细胞培养技术相关职业岗位的任务要求,坚持理论知识“必要、实用”的原则,认真遴选教材,整合相关内容,突出知识的应用,以满足“岗位需要、社会需要”。同时结合高职生物制药专业的人才培养目标以及人才培养方案、课程标准的要求,对各章节内容进行了精心设计与安排,以“细胞生物学基础———细胞培养基础条件———细胞培养基本技术———药学细胞培养应用技术”为主线分为四个模块。第一模块是关于细胞生物基础知识,以复习中学细胞学理论为主,主要讲述绪论、细胞基础知识、细胞的结构体系、细胞的主要生物获得的概况;第二模块是关于细胞培养基础条件,主要讲述细胞培养的基本设施、操作者本人的行为准则、细胞培养主要仪器及水电要求、无菌器材准备和细胞培养液配置;第三模块是关于细胞培养技术,主要涉及细胞培养,细胞的冻存和复苏、病毒的细胞培养与鉴定及单克隆抗体制备;第四模块是关于药学细胞培养应用技术,涉及有关生物制品的细胞培养技术路线、细胞培养应用技术等。
 
  整个课程改革设计一是体现“实用性”原则,
 
  实现了学校课堂教学与企业对细胞培养实践活动的无缝对接;二是体现了“药味浓”原则,加强了细胞培养基本技术与生物制药专业内在的联系,突出了细胞培养技术在生物制药产业中的重要应用。
  2构建项目化课程体系
 
  为了把细胞培养相关理论知识与细胞培养技术融合在一起,教学中以细胞培养技术技能为工作任务,细胞培养理论知识为背景知识,将细胞培养理论知识融入细胞培养技术各个工作任务之中,从而改变了过去传统教学中理论与操作技能分开,实验课从属于理论课。在遵循学生职业能力培养规律的基础上,细胞培养技术以真实工作任务及其工作过程为依据,按照学生从初学者、有能力者、熟练者到专家的职业生涯层次,将其内容整合、序化为七个项目、二十个任务。每个工作任务包括“学习目标”、“背景知识”、“任务内容”、“知识拓展”、“习题与思考”、“能力训练”等栏目。
  3教学方法与教学手段的改革
 
  3.1重视绪论的教学,让学生“先见林,后见树”绪论是一本教材的开端,是把握一本教材的纲,更是体现一本教材思想的重要途径[5],是让学生“先见林,后见树”,绪论学习让学生头脑构建该课程的知识架构(先见林),后面学习中再根据课程项目任务添加具体学习内容(后见树)。但是有些老师认为课时有限,不重视绪论教学,简单讲解一带而过,甚至让学生课下自学。笔者认为教师上好绪论课这一课很重要,其效果直将接影响到学生对这门课程的求知欲和学习兴趣,同时也将对本课程后续教学工作起到事半功倍的效果。
 
  那怎么上好绪论这一课呢?绪论课是生物制药专业学生对细胞培养技术课程首次接触,教师先通过一些学生易懂实例或故事引入。例如,在讲到“高职生物制药专业为什么要开设细胞培养技术课程呢?”先可以用一些具体的实例介绍生物制药专业与细胞培养技术的关系。教师可以先提出一个问题:同学们儿童时期都接种过很多疫苗,可是同学知道疫苗主要是如何制备的吗?在学生一番讨论交流后,教师告诉学细胞培养技术在动物疫苗研制中的应用十分广泛[7-9],比如用于预防狂犬病疫苗就是由非洲绿猴肾细胞(VERO)经过传代培养出的狂犬病毒制备而成;用于预防森林脑炎疫苗是用森林脑炎病毒“森林”株接种于原代培养细胞地鼠肾单层细胞培育后收获病毒液制备而成;用于预防鸡的法氏囊病的疫苗是用鸡法氏囊细胞疫苗是使用原代培养技术鸡胚纤维细胞培养后制备的。目前,占世界生物高技术产品市场份额的50%的生物制品是利用细胞培养技术研制的[10]。在学生惊叹之时,可以刺激学生听课的兴奋性。细胞特别小,作为生命活动的基本单位细胞如何合成通用能量货币ATP?细胞的如何冻存与复苏?什么细胞原代培养技术和传代培养技术?细胞又如何调控其增殖、分化、衰老和死亡?构建细胞株应该具有哪些技术指标?让学生发现细胞生物学技术深奥而又很有趣,为后续课程的学习奠定良好的基础。
 
  3.2 以学生为中心,构建“智慧课堂”教学模式随着“互联网+”时代的到来,移动互联网、云计算、大数据等新一代信息技术的迅速发展[11],将
 
  信息技术与细胞培养技术课堂教学内容深化融合,通过课堂教学数据的采集与处理、学习过程的评价与反馈、课后的个性化辅导等设计,构建了以学生为中心[12],注重“教”与“学”的相互渗透,教师和学生都是课堂的主体的“智慧课堂”教学模式,分课前、课中、课后三个阶段。例如,“细胞培养基本技术”智慧课堂教学设计。
 
  课前阶段,以学情分析为基础。以教师为主体通过信息化教学平台,了解学生基本信息,对学生进行学情分析。然后课前老师利用信息化教学平台推送测评练习题:为什么要进行细胞培养?动物也能够克隆吗?学生利用在课前学习教师推送的预习资料完成预习测评题并提交到平台上,并将预习过程出现的问题记录下来。教师利用信息化教学平台获取课前学情分析和预习测评情况,有目的性进行教学设计。知识目标:(1)简述细胞培养与植物细胞培养异同点;(2)简述细胞培养的过程及应用前景。能力目标:(1)运用细胞的基础知识,分析细胞工程的理论基础;(2)通过小组讨论活动,提高学生交流和语言表达能力。情感目标:(1)通过小组合作,增强协作意识;(2)关注细胞工程研究的发展和应用前景。
 
  课中阶段,以师生互动为关键。首先创设案例情境:教师通过创设一个案例情境导入新课程,并提示预习中存在的问题(以教师为主体)。利用课件展示图片———治疗烧伤患者时通常采用的方法是取烧伤患者的健康皮肤进行自体移植,但对一个大面积烧伤的患者却无奈,用他人的皮肤来源不足,而且会产生排异反应。怎样获得大量的自体健康皮肤呢?许多动物的细胞能够分泌蛋白质,如抗体。单个细胞产生的蛋白质的量却很少,怎样获得大量的分泌蛋白?然后教师组织并指导学生开展小组合作探究学习,提交并展示小组讨论结果。教师与学生通过信息化教学互动交流讨论。教师针对交流讨论中学生易错的知识点与薄弱环节进行详细讲解,帮助学生进一步掌握与理解。随后学生利用信息化教学平台在线完成教师推送的知识点测试题学,并且完成情况会自动反馈给教师。最后教师归纳总结归纳本次课教学重难点,进一步巩固本节课学习内容。
 
  课后阶段,以个性化辅导为重点。教师可以根据学生的课前预习和课堂学习情况推送有针对性的课后作业,学生在规定时间内完成课后作业并提交平台,教师对做错题的同学进行个别辅导,真正实现个性化教学。
 
  3.3对部分学生抽象难点知识点,开展“学生讲堂”学生讲堂,即采用以学生为主体的课堂教学方式,在教学中充分发挥学生的主体地位,提高素质教育,让学生们主动学习,快乐学习。有效地改变学生消极被动地接受教师灌输知识的状况,是培养学生自学能力的一种重要方式。使学生从“学会”变为“会学”。比如在讲到“动物免疫”内容时,根据实际情况,我们对课程作了如下设计:(1)教师课前为每个学生分配授课内容→(2)全体学生预习→(3)教师在课前对主讲学生辅导→(4)课堂上首先由指定的学生授课10~15min→
 
  (5)提出问题、讨论10min→(6)教师归纳总结。无论是教师还是学生,我们都要求使用多媒体课件教学。课件内容全部学生自己制作制作,并尽可能用的图片或动画,做到比较生动地阐明教学内容。这样的教学设计极大地调动了学生学习的积极性,为了准备好15min的授课,他们要通过各种渠道(图书馆/网络等)查阅大量的学习资料,尽管每个学生准备的内容都各不相同,但是他们在此过程中都学会了如何自主地去获取资源,尤其是对资料的获取和理解。另外,他们也有机会展现了自己独到的见解和丰富的创造力。
 
  这样的教学设计实际上加重了教师的负担,对教师也提出了更高的要求。首先,主讲的同学由于在相关领域阅读了大量资料,有可能提出一些教师也未知的问题,因此作为教师来说也要不断地学习。另外,由于在课堂上增加了讨论,因此还要求教师不但要具有调动学生积极参与讨论的能力,而且还要具有良好的把握全局的能力,避免讨论走入误区。
 
  3.4 将教学实验与科研工作相结合,成立“实验兴趣小组”
 
  将部分教学实验与教师科研工作相结合,采取“实验兴趣小组”的组织形式来进行实验教学。“实验兴趣小组”可以根据教师提供的课题,小组成员可以根据课题的实际需要选择实验耗材来进行实验,教师对学生选择的实验材料不作特别的限定。根据所选实验材料的特点,老师的指导下来选择最恰当的观察指标和实验方法,鼓励学生通过资料查询适当地改变实验的操作过程。在实验中会遇到的问题,教师不要急于解答,而是由学生自己独立思考或小组讨论交流,教师可以在必要时给予适当的帮助和指导。例如,将任课教师主持“白术提取物对金黄色葡萄球菌抑菌效果及其作用机制研究”省级重点自然基金课题提供给“实验兴趣小组”,并要求小组成员自己选择与相关课题有关的实验耗材来进行实验,并按照实验指导所提示的方法测定“某中药对细胞周期和增殖的影响”的细胞生长曲线,在没有得到结果之前,包括老师在内的所有的人员都不知道其结果如何?而所得到的结果更加深了学生们对这种实验耗材本身特性的了解,而成为我们对生命科学知识积累的一部分。
 
  这是一种探索性的和创造性的实验过程,而不是前人成果的简单重复,改变了传统实验教学模式。
 
  将科研实例引入到实验教学中,一方面可以激发学生浓厚的学习兴趣,训练学生动手能力的同时;另一方面可使学生们在学习中直接体会到科学研究的原过程,提高他们对实验设计的综合性和创新性的认识[13]。让学生体会到科学实验不仅仅是一种程序性的过程,而且是一个探究的过程,在这里我们有意识地模糊了“学”和“用”之间的界限,把“学”理解成一种实践的过程,现在所学成为以后实际工作中的基础,做到学以致用。通过这种教学方法的探索和实践,使我们的细胞培养技术实验课,得以从传统的教学方法中解放出来,并取得很好的效果。
 
  4改革传统考核方式,终结性评价的多样性
 
  终结性评价是通过多样化的实验评价方式来进行的。将平时形成性考核成绩计入课程考试总成绩。如平时成绩是:通过智慧课堂平台记录的平时考勤、课堂预习、回答问题、实践操作、课后作业,任课教师利用“实验兴趣小组”捕捉的实验结果,占课程总成绩40%。期末考试理论考试采用闭卷考试由学校教务处统一举行,仅占课程总成绩30%。期末的实验技能考试采用统一和开放相结合,占课程总成绩30%。开放技能考核是学生自由从本学期所学过的实验中,随机抽取实验技术操作题,实验材料和物品是学生自己准备的,独立的实验操作,实行灵活的多样性考试答案,不搞“标准答案”,只要过程合理,即使答案不够标准,也可以给高分。相反,如果学生一味按照教材步骤来操作,即使答案很标准,也不一定得高分。统一技能考试是由监考教师监督下每个学生的快速而熟练的基本技术操作;成绩的评定采用开放性和统一性相结合,在开卷考核时的,同学们可以“东张西望、交头接耳”的进行讨论的、教师的研究性课题可以相互合作进行的、可以查阅任何资料和在规定的一段时间内完成。但提交的“实验报告”或“试卷”一定是每个学生自己独立完成,不能相互抄袭,要有结果与分析,或学习体会。通过终结性评价的多样性考核方式的改革,调动了学生的积极性,激发了学生学习兴趣。
 
  5效果与评价
 
  经过几年的改革与实践,细胞培养技术课程合格率都较改革前大幅度提升,课程合格率2017年达100%,获省级教学成果一等奖1项,省级校企合作典型案例一等奖1项,省级校企合作主题征文一等奖1项,1名课程教师被评为省级教学名师,1名课程教师晋升正高职称,1名课程教师被评为安徽省高校学科(专业)学术拔尖人才,2名课程教师被评为高级双师型教师等。此外,学生参与教师科研课题,获实用新型专利5项、外观设计专利3项,毕业生受到了用人单位广泛好评,某企业2015年开始在我校成立“冠名班”,进行“订单班”培养人才 且通过开办“校中厂”,开展校企互动深度融
 
  合,取得了一些列成果。
 
  显然,细胞培养技术课程改革取得了显著的效果,一方面培养学生的实践动手能力、创新思维能力、团队合作沟通能力及解决实际问题能力,同时也培养学生对细胞培养技术的探索精神和兴趣爱好。另外一方面培养学生掌握扎实的细胞培养理论、方法和技能,如无菌操作技术、细胞培养用品的清洗、包装和灭菌技术、细胞的原代培养、细胞融合及杂交瘤细胞的筛选及病毒疫苗生产中的细胞培养技术等。
 
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