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关键词 细胞工程实验课;教学平台;实验室;教学方式
中图分类号 G642.3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2013)24-0329-01
Design and Implementation of Experiments in Cell Technology Teaching of Fisheries Universities
LI Xia QIN Yan-jie
(College of Fishery and Life,Dalian Ocean University,Dalian Liaoning 116023)
Abstract According to the teaching practice and extant problem in recent years ,the construction of the creative practical teaching platform of cell technology experiment was introduced in this paper.And the basic conditions in laboratory and teaching methods were brought forward.The initial exploration was provided for cultivating the abilities of creativity and practice of students to proride references for the development of cell technology experiment.
Key words cell engineering experiment;teaching platform;laboratory;teaching methods
细胞工程是一门现代生物科学理论和工程技术相结合的综合性学科,和基因工程、微生物发酵工程、酶工程一起构成生物工程的四大支撑课程,是生物科学、生物工程、生物技术专业的专业必修课。细胞工程实验是生物技术领域最新发展前沿的一门实验技能课程,学好这门课程将为学生今后从事生物学领域的相关研究及细胞工程有关的生物技术产业奠定良好的理论和技术基础[1-2]。动物细胞培养是细胞工程实验的主要内容。
目前全国各大高校基本都有生物技术或者生物工程专业,水产类的高校也不例外,如何办出特色一直是教学研究的重点。细胞工程作为专业课,除了讲授基本理论和实验技能外,更重要的是体现各校的特点。另外细胞工程实验由于难度大,对实验条件及教师素质要求高,而水产院校以往相关的条件不够好,所以实验开出率不高,有些实验只是演示或者根本不开,这在很大程度上影响了学生培养的质量。笔者根据多年科研和教学的经验,结合生物技术专业培养目标的要求,构建了细胞工程创新型实验教学平台,提出实验室基本条件以及教学形式,对如何解决目前细胞工程实验教学中存在的问题、提高学生实验技能和创新意识进行了初步的探讨。
1 构建创新型实验教学平台
为培养和提高学生的实验技能和创新能力,必须优化实验课结构,形成有利于创新型人才培养的实验课程体系。细胞工程实验应建立基础实验、综合(设计)型实验、研究型实验3个平台。
基础实验内容包括实验的准备、原代培养、传代培养、细胞计数及活力测定,主要是训练学生基本的细胞培养和无菌操作技能,使学生对细胞培养有全面、感性的认识。水产院校可以用学生比较熟悉的水生生物如扇贝、虾等为材料,采用组织块法或细胞酶解法进行。传代培养实验可选用鱼类细胞系等作为材料,如鲤鱼鳍细胞系。
综合型实验涉及相关的综合知识或运用综合的实验方法、实验手段,通常实验原理和操作较为复杂,要求学生会阅读和理解实验指导书的实验步骤,全面了解仪器设备的使用原理并能正确操作,锻炼学生综合分析问题的能力[3-4]。内容可包括细胞生长曲线的测定、培养细胞染色体制备、细胞的冻存和解冻等。如细胞生长曲线测定,实验室提供鱼类细胞系或骨髓瘤细胞为材料,建议使用24孔板,学生自己完成实验的过程。设计型实验完全以学生为主体,教师只起引导和辅助作用。可让学生自由分组进行,自行设计实验步骤,和教师讨论后自主实施。在实验过程中尽可能培养学生独立动手操作和思考的能力,让学生自己准备实验所需用品,实验室全天开放,设计型实验对培养学生团队精神,发挥学生的主观能动性和创造性是非常有益的。
研究型实验主要结合教师的科研和毕业论文来进行。科研与实验教学结合在培养本科生科研能力、创新意识、提高教学水平和质量,促进实验教学改革深入发展中起到重要作用[5-6]。教师可通过展示科研成果、提出研究中遇到的问题以及让学生承担一部分研究工作来达到对学生科研能力的培养。如学生完成的“泥鳅鳍细胞系的建立及特性分析”就是教师科研项目的一部分内容。
2 实验室应具备的基本条件
许多学校由于实验条件不足,造成实验课程不能开出。笔者结合多年经验设计出细胞工程实验室应具备的最基本的条件。细胞工程实验室应具备2个功能空间即准备室、实验操作室。准备室主要是器皿的清洗、包装、消毒、药品配置等,如果条件不允许可与实验操作室合并。实验操作室是学生实验操作的主体空间。由于全程要求无菌,所以需要安放超净工作台,若考虑实验空间和资金条件的因素,可以购买双人双面工作台,每个台上可操作4人。准备室的设备条件可参考微生物实验室,但倒置显微镜、CO2培养箱是实验操作室必备的[7]。条件允许的单位应单独设置保种室,用于实验教师对各种细胞系的保种及实验用细胞的准备工作,该保种室应按照生物安全防护三级实验室(P3)的规范进行设置。
3 优化教学方式方法
3.1 创造条件,尽可能满足实验要求
细胞培养对无菌条件要求较高,所以实验条件显得很重要。最好按1位教师指导15~20人来分配,学生着装要求白大衣和拖鞋,有条件的戴口罩,尽可能保证无菌操作。基础实验和综合(设计)型实验最好分开为2个学期。研究型实验可穿插其中直至毕业。
3.2 提高实验教师的素质
细胞的体外培养随时会面临各种各样的问题,如染菌、细胞生长不良等,要求实验教师针对各种突况灵活应对,以保证实验教学的顺利进行,同时,实验教师需要对学生的实验结果进行准确的分析和预测,从而对学生进行切实的指导。在研究型实验中更要从立题、实验操作、文献检索、讨论等各环节对学生进行指导,因此要求教师必须具备较高的科研素质和业务水平。
3.3 建立有效的成绩评定方法
实验课主要以学生的实际操作结果作为评定指标。每个相对独立的实验都有评定标准。如原代和传代培养,设及格、良、优3个等级。没有污染满足及格的要求,然后按生长情况分为其他2个等级。染色体制备实验分为3个标准,有少数分裂相为及格,分裂相较多为良,染色体伸展很好,着丝点清晰,可作核型和带型分析的为优。细胞冻存实验以解冻后细胞成活率为指标,成活率达85%为优秀,以后每降低5%,成绩即降一等。总成绩由各个独立的实验成绩综合得出。细致、综合的成绩评定方法对督促学生做好每一个实验有积极的作用。
4 结语
在高校培养人才的教育培训链条中,实验教学一直扮演着不可替代的重要角色[8]。在培养学生创新精神和创新能力方面,广大教育工作者都在积极地开展实验指导思路及方法的探讨[9-10]。高校培养的各类生物技术、生物工程专业的人才必将在生命科学、医药、农林、食品、生物资源与环境保护、养殖业、新物种的构建等领域中发挥着越来越重要的作用。高等教育的实验课程改革将为我国培养更多更好的创新人才,为把我国早日建设成创新型国家做出积极的贡献[1]。
5 参考文献
[1] 叶希韵,孙剑华.细胞工程实验课程拓展性教学体系的建立[J].实验室研究与探索,2008,27(11):96-112.
[2] 梁亦农,魏世民.细胞工程实验探索与改革[J].山西教育:高教版,2008(3):33.
[3] 姚发业,魏培海,李斌.问题法教学研究[J].山东教育学院学报,2009(2):12-14.
[4] 张振坤,张卫华.设计性实验——培养学生创新思维的新途径[J].化学工程与装备,2009(6):165-166.
[5] 吴元喜,谢青,张晓昱,等.提高本科生研究型实验水平的措施[J].实验室研究与探索,2009,28(8):112-114.
[6] 吴莹,王洋,王晶英.细胞生物学实验教学改革[J].实验室研究与探索,2010,29(7):262-266.
[7] 王蒂.细胞工程学[M].北京,中国农业出版社,2003.
[8] 杨慧.设计性实验的探析[J].科技信息,2009(23):108-109.
一、近三年我校科研取得的成绩
近三年来,我校坚持“以人为本、助人成功”的办学理念,以教学为中心,以科研为支撑,在项目的争资立项、成果转化、整章建制、规范学术活动、加强合作交流等方面做了大量的工作,使我校科研工作取得了长足的发展。
(一)项目的申报和立项数量稳步增长
三年来,我校共获得各类项目立项311项,其中纵向科研项目233项(含国家社会科学基金项目25项,含国家自然科学基金7项,国家民委项目29项,教育部人文社科一般项目5项,中央其他部委24项,省级项目33项,厅级项目50项),横向项目48项。这比以往都有较大的增长。
(二)科研经费有了一定的突破
三年来,我校共获得各类项目经费1498.*6万元,其中纵向项目经费1031.8万元,横向项目经费466.666万元。同时,学校经费投入不断加大,特别是学校对项目1:1配套,更是省内其他高校所少见。
(三)成果的数量和质量有了一定的提高
三年来,我校共发表科研论文3*0篇,其中CSSCII和CSCDA共计权威期刊论文338篇;被人大复印资料全文转载3篇;出版著作(含教材)322部,其中专著133部,编著94部,教材90部;获得省部级及以上科研奖励190项;其中学校编辑出版的《法藏敦煌藏文文献》和《英藏敦煌藏文文献》出版计划,实现了我国珍贵历史文献的回归与面世,在学术界引起强烈反响,被誉为敦煌学与藏学研究的又一个里程碑。
(四)科研平台建设初具规模
三年来,我校形成了由非实体研究机构、独立研究机构和研究基地组成的科研平台体系。截止目前,有1个国家民委、教育部共建重点实验室,1个中央统战部研究基地,4个省部级重点实验室,4个独立建制的研究机构,1个省级工程中心,11个院所合一的研究机构。
(五)科研管理水平得到了进一步提升
一是在科研管理建设等方面,20*年共出台各类科研管理文件14项,使科研管理有章可循、有法可依。二是自主研发科研管理三级系统,使我校在科研管理迈向科技化更进了一步。这套科研管理三级系统在省内院校处在前例。
(六)产学研一体化有了进一步的推进
学校每两年召开校地校企工作会议,并已形成一项制度。在科研转化上,开发的动物血清、氧化淀粉系列产品,取得了良好的社会效益和经济效益。而且我校建筑节能建材方面专利技术达到国际领先,市场前景广阔。
二、存在的主要问题
本次调研各教学单位针对科研工作提出了许多问题,同时我们与其他兄弟院校对照,归纳如下:
1、一是领军人物和科技创新拔尖人才还不多,缺乏有影响的学术带头人,学术团队整体实力不强;
2、缺乏有稳定的研究方向,科研人员各自为阵,成果关联性较差,特别是对服务民族地区的重大理论和现实问题研究能力也有待进一步提高;
3、科研方法、科研项目申报等方面的培训做得不够,部分教师对科研工作存在畏难心理;
4、对科研工作的宣传力度不够,相当部分教职员工对学校科研的形势及重要性缺乏清晰的认识,有的甚至将教学与科研对立起来;
5、国家级科研项目少,特别是国家自然科学基金项目立项少;
6、项目中后期管理滞后,项目结项率低;
7、科研质量还不高,权威期刊论文少,权威期刊论文在整个学术论文中所占比例偏低;
8、成果获奖少,特别是省部级及以上科研奖励少;
9、科技成果转化水平率偏低,科技创新尤其是应用科技研发服务与重大需求对接不够,产学研紧密结合不够;
10、科研管理制度有待进一步完善,横向经费管理过严、过细不利于调动教师的积极性,科研机构、科研团队缺乏有效管理。
二、解决问题的思路
针对上述问题,我们提出了以科学发展观推动科研管理创新,以科研管理创新促进科研工作又好又快的发展思路:
(一)坚持以人为本,抓好人才队伍建设
1、着力加强科研队伍建设
一是要树立“用好现有人才,稳住关键人才,引进急需人才,培养未来人才,凝聚社会各届人才”为原则,激发广大师生员工的科研工作的热情、想象力、创造力。
二是着力加强科研团队、学术带头人、科技创新拔尖人才队伍建设。要出台科研团队管理办法,从制度上给予保障。
三是高度重视中青年学术带头人和学术骨干队伍建设,继续扶持我校中青年教师的科研项目,大力培养科技创新新生力量。
2、着力营造科技创新的文化环境
一是加强以“以人为本、需求导向,博采众长、合作竞争,鼓励创新、宽容失败,注重积累、勇于跨越,求是求新、力戒浮躁”为主要内容的科技创新文化建设。对于现行的科研评价体系进行重新审视和思考。
二是切实加强科研道德建设。要严格贯彻《教育部关于严肃处理高等学校学术不端行为的通知》精神。要大力弘扬实事求是、求真务实、严谨治学的科学精神,遵守行为准则,恪守科研道德。坚决反对和纠正弄虚作假、剽窃侵权、学术霸权、功利浮躁等学术不正之风。
3.着力建设一支高素质的学校科技管理队伍
要切实加强学校科技管理人员的培训,使科技管理人员熟悉教育、科技、经济和社会发展规律等方面知识;努力培养科技管理人员把握全局、开拓创新精神的力;要提高科技管理人员热心服务的水平。
(二)坚持全面协调可持续发展,抓好体制机制创新
1、加快推进科研分级管理体制,激发基层学术单位的活力
要明确学校与二级单位在科研管理上的权责划分。科研处要侧重于全局性的科研管理制度建设与科研发展规划制定及对二级学院的科研工作的业务指导、督促与考核工作。具体事务性工作应由二级学院承担。对此,通过一定的措施,激发基层学术单位的活力,
2、强化科研项目的申报和立项
一是进一步加强科研项目的申报和争取力度。要争取多渠道、采取多措施以提高科研项目申报的成功率;要在申报领域有所突破;要在经费有所突破;力争今年经费达到800万元。
二是大力加强重大科研项目的竞争前培育,提高争取和承接国家及地方重大科研项目的竞争力。紧密围绕国家自然科学基金、“973”计划、“863”计划及我省重大基础研究和前瞻性研究目标,积极培育具有较强竞争力的预研项目。要做好目前我校国家科技支撑计划的前期工作。
三是加强对科研工作的宣传力度,提高广大教职员工对科研的重要性和地位的认识。今年准备邀请有关专家学者对项目申报有关问题进行辅导。同时加大对科研干事和主管科研的领导进行培训力度。同时,在2010年1月召开科研表彰总结大会,并对申报有关的国家级课题进行动员、部署,下达申报任务。
3、加大对项目的中期检查和结项、鉴定的力度
要进一步提高我校在研科研项目的结项率。去年我校的结项率为63.7%,从一定程度上影响了下一年度项目申报和立项。对此,要通过加强管理、狠抓落实,提高项目的结项率。要进一步完善科研项目的经费管理办法,要从经费上强化项目的中后期管理。
4、积极申请和争取组织好学校科研成果奖励
针对成果获奖少,应加强外联工作,保持与相关部门和单位的信息畅通;力争在申请和争取组织好学校科研成果奖励方面有突破。要通过一定激励措施调动教师申报成果的积极性。
5、加强科研工作平台建设
一是加强学校研究机构建设,要根据科研及学科建设需要,多设立一些非实体研究机构。如尽快制定制定科研机构管理办法。
二是切实加强重点研究基地(重点实验室)建设。第一,进一步做好委部共建重点实验室和学校现有4个国家民委重点实验室的管理与服务工作;第二,积极组织建设校级重点实验室和做好省级重点实验室的申报工作;第三,配合省委统战部,做好民族宗教研究基地的日常工作,为我校的学科建设提供支持;第四,做好甘肃省动物细胞工程技术研究中心、XX大学藏药研发中心和兰州高新区XX大学生物医药技术公共实验平台的管理与服务工作;第五,重点要做好兰州粘合剂工程中心申报等前期准备工作。
三是挂靠我校的各学会、研究会等,要策划组织好科研活动,发挥学会、研究会等的优势,在学校科研工作中发挥积极作用。
6、加强校地校企合作、进一步推动学校科技成果转化与推广工作
一是促进学校积极与地方政府和企业合作。今年9月份要召开我校校地校企合作会议,进一步推动我校校地校企合作。同时,要建立与市、县政府、行业、企业建立长期、稳定、全面的科技合作的长效机制。
二是促进专家教授积极与企业家合作,主动融入以企业为主体、以应用研发为重点的技术创新活动。
三是做好大学科技园、科技企业和产业园区建设。要鼓励与地方和企业共建重点实验室、工程(技术)研究开发中心、大学科技园、科技企业和各类特色产业园区,合作承担完成科技研发、技术改造、消化吸收引进技术项目,形成“产研分工、优势互补、利益共享、风险共担”的机制。今年要做好XX大学节能建材示范园工作。
7、完善科研管理制度
一是通过制定《XX大学科研机构管理办法》、《XX大学科研团队管理办法》《XX大学国际合作项目管理办法》等三项制度,进一步创新我校科研机构平台建设、学科团队建设、国际合作项目管理。
二是要通过完善《XX大学科研项目学校配套经费管理办法》《XX大学中青年科研基金项目及经费管理办法》《XX大学学术研究成果出版基金管理办法》等制度,进一步促进经费、校级中青年项目、学术资著等工作科学管理,要充分调动广大教师人员做科研的积极性。
(三)坚持统筹兼顾,抓好工作的系统性和实效性
1、抓好教学与科研的统筹
第一,将科研成果向课堂、向教学内容、向实验手段转化,培养学生的创新能力;第二,实施研究生参与或承担科研项目的制度;第三,努力促进本科生教学参与科技研发或成果转化工作。
2、抓好传统优势学科与其他应用学科的统筹
在优势学科做大做强的基础上,积极扶持其他应用学科研究,注重应用技术创新。特别是要做好优势学科和其他应用学科结合,要在边缘学科、交叉学科上发挥优势。
3、抓好数量与质量的统筹
要力争产出更多的高质量学术论文和高水平科技成果。要在文章的发表的级别与成果获奖方面要有所突破。