《细胞工程》课程标准.doc

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1、1细胞工程细胞工程课程标准课程标准英文名称：Cell Engineering 课程编号：413021130适用专业：生物技术 学分数：3一、课程性质细胞工程属于生物学一级学科下的细胞生物学二级学科，在生物技术专业的培养计划中属于专业模块课程，是专业基础系列课程之一。二、课程理念细胞工程是生物技术中的一个重要领域。细胞工程是生物技术中的一个重要领域。细胞工程是一门以细胞生物学为基础理论，在组织、细胞、亚细胞和分子水平上，运用工程学原理，按照预定目标改造生物学性状，生产生物产品的应用学科。在生命科学、农业、医药、食品、养殖业、生物资源与环境保护、新物种构建和能源等领域发挥着越来越重要的作用。细胞工

2、程课程面向生物技术专业的学生。细胞工程课程面向生物技术专业的学生。细胞工程是生物技术专业人才整体知识结构及能力培养的重要组成部分，在生物技术专业人才的培养方案中占据重要地位，针对我院生物技术专业三年级的学生开设。学生已有生物化学 、 分子生物学 、 细胞生物学等生物科学理论基础，而细胞工程可以为发酵工程提供遗传改良的细胞，为基因工程产品生产提供重组的动植物细胞，为酶工程、蛋白质工程提供蛋白原料，因此，细胞工程与基因工程 、 发酵工程 、 酶工程等课程关系密切。通过本课程的教与学，使细胞工程的理论与现代生物技术实践相结合，不仅使学生掌握细胞工程的基本理论、基本知识和基本技能，还能培养学生独立分析

3、问题和解决问题的能力及严谨的科学作风，提高学生的生物科学专业素养，为将来从事生物技术研究及相关工作奠定良好的基础。细胞工程课程应反映生物技术在现代社会的应用。细胞工程课程应反映生物技术在现代社会的应用。自 20 世纪 50 年代以来，生物科学在微观和宏观两方面都迅速发展，并产生了现代生物技术产业，深刻影响人类社会的生活、生产和发展。本课程的内容着重介绍细胞工程领域的研究热点、发展趋势和应用前景，兼顾知识和技术的经典性与现代性，既要注重经典的细胞工程内容“动植物快速繁殖” 、 “新品种培育”技术的介绍，也要突出现代细胞工程内容（例如植物细胞培养生产次级代谢产物、动物细胞生物制药等） ，同时涉及细

4、胞工程前沿领域最新进展（例如干细胞、组织工程等） 。既重视基本的科学原理，又重视原理如何转化为技术，技术又如何推动科学的新发展。科学的技术化，技术的科学化，渗透在教学内容的选择、组织安排之中。这既有助于增进学生对生物科技与社会关系的理解、增强学生的科技创新意识，又能提高学生的实践和探究能力。细胞工程课程的学习应以人为本，引导细胞工程课程的学习应以人为本，引导“研究型研究型”学习。学习。在本课程的教学过程中，要坚持学生为主体、教师为主导、以人为本的教学理念，将研究性学习运用于教学中，课堂讲授、课堂讨论、课外扩展学习相结合，鼓励创新，鼓励学生自行设计具体的实验方案，充分体现素质教育、个性化教育等现

5、代教育思想和观念，构建以学习者为中心，以学生实践性的自主活动为基础的动态、开放的教学过程。在教学过程中除了充分发挥教师的主导作用外，应强调学生的主体地位。“以人为本”是指教师根据学生的需要来设计教学活动，要求教师根据学生个体的专业背景和接受能力，通过采用各种灵活的教学方式引导学生了解细胞工程的课程特点，重点与难点，不同知识点的联系与区别，分析问题和解决问题的切入点，使学生在较短的时间内掌握该课程的学习方法，达到对基本知识和技能的掌握。细胞工程课程的考核应能促进学生生物科学素养的发展。细胞工程课程的考核应能促进学生生物科学素养的发展。对于学生来说，本课程要求他们通过课堂讲授、课堂讨论以及课内实验

6、等，具体掌握和应用细胞工程相关技术，达到学生能力培养的目标，并能树立科学与技术互动的观念，理解各种技术能解决的生产实践问题以及面临的挑战，尤其是其中一些具有争议性的技术问题，例如克隆动物在技术上和伦理上的问题，了解未来可能会对人类生活产生重大影响的细胞工程技术的优、缺点。因此，本课程的考核目标重在使学生理解细胞工程的各种技术的基本原理，技术路线和方法，并在掌握基本知识的前提下，能针对具体课题的技术路线进行初步设计。因此，本课程的考核不仅注重对学生学习结果的评价也强调对学习过程的评价，考核应能促进学生生物科学素2养的形成与发展。考核指标应是多元的，主要包括三部分内容，既要考核学生掌握课堂重要内容

7、、知识点以及利用所学知识分析问题、解决问题的能力；还要结合课内教学实验，通过具体实验操作、结果分析讨论来指导、考核学生；同时结合重点教学内容布置课外阅读文献和大作业，让学生自己查阅整理文献、分析讨论相关问题，锻炼小型综述论文的撰写能力，以此调动学生主动参与的积极性，发挥学生学习的自主性。细胞工程课程重视学生知识结构的拓展，培养学生应用细胞工程技术解决生产实践问题的能力，以及初步设计具体课题技术路线的能力，促进学生专业能力的发展，提高学生的实践和探究能力。课程以学生为主体，根据学生个体的专业背景和接受能力，采用课堂讲述法、现场教学法、实验教学法等多种教学方式引导学生了解细胞工程的课程特点，使学生

8、掌握该课程的学习方法，并为学生今后参加社会生活、经济活动、生产实践等养成良好的学习习惯。三、课程目标（一）课程总目标以培养学生能力和素质为目标，通过研究型教学使学生在全面了解细胞工程基本原理和技术基础上，掌握细胞工程的基本理论、基本知识和基本技能，并能初步应用有关知识对重要技术的技术路线进行设计，具备理论联系实际、运用所学知识发现问题和解决问题的能力。（二）课程分目标1、知识目标（1）掌握植物组织培养和体细胞杂交技术及其应用。（2）掌握动物细胞培养和体细胞核移植技术及其应用。（3）掌握植物细胞与组织培养生产次生代谢产物的生物制药技术的相关原理、方法、工艺与调控技术。（4）掌握动物细胞培养生成药

9、用产品的相关原理、方法、工艺与调控技术。（5）了解细胞工程的特点及其与现代生物技术、相关学科的关系。（6）了解国内外细胞工程的新进展。2、能力目标（1）进行植物组织培养和动物细胞培养。（2）运用细胞生物学等相关学科的基础知识，分析细胞工程的理论基础。（3）针对具体细胞工程课题进行初步的设计和评价。（4）搜集有关细胞工程研究进展和应用方面的资料，进行整理、分析和交流，撰写专题综述报告。（5）面对来自媒体和他人关于细胞工程技术安全性和伦理问题的不同观点，能够运用已有的知识进行辨析，初步形成客观的、科学的评价。3、情感态度与价值观目标（1）体验植物组织培养和动物细胞培养技术。（2）讨论细胞工程技术的

10、社会意义。（3）认同细胞学基础理论研究与技术开发之间的关系。（4）关注细胞工程的发展和应用前景。（5）关注细胞工程技术的安全性问题，认识到每一项生物技术的发展都有可能带来安全性和伦理问题。（6）养成学生参与社会问题讨论的意识，并能以理性的、积极的态度关注问题的解决通过科技手段的进步、社会规范的建立等途径“趋利避害” 。（7）培养学生质疑求实的科学态度，具备团队精神和合作交流意识，并指导自己的日常生活与行动。四、课程内容（一）理论课【说明：课程内容划分为三级，即基础性内容、提高性内容、拓展性内容。基础性内容构成课程的主体3框架，是教师必须讲授和学生必须掌握的内容；提高性内容和拓展性内容是基础性内

11、容在一定程度上的延伸和丰富，教师可根据实际情况选讲或专题讲座】理论课程由细胞工程基础、人工繁殖、新品种培育、生物制品生产、干细胞与组织工程 5 个单元组成。知识单元基础性内容提高性内容拓展性内容能力培养目标第一单元细胞工程基础细胞工程的定义、细胞工程的应用细胞工程的历史细胞工程与其他学科、技术的关系能够分析细胞工程的应用前景第二单元人工繁殖植物组织培养再生植株、人工种子技术、体外受精动物人工繁殖技术、细胞核移植动物人工繁殖技术植物组织培养技术的发展历程、植物组织培养的实际应用、激素在植物再生中的作用、动物细胞培养技术的发展历程植物组织培养技术在节约资源、保护环境等方面的重要意义，体细胞核移植技

12、术在研究和应用中存在的问题把握植物组织培养再生植株过程，掌握动物人工繁殖的关键技术及其应用第三单元新品种培育细胞融合与筛选技术、体细胞杂交、多倍体与单倍体育种技术原生质体诱变育种、已成功的动物细胞融合实例阐示细胞融合的理论基础和方法、掌握细胞融合技术的应用第四单元生物制品生产植物细胞培养特点、植物细胞培养技术、植物细胞培养制备代谢产物、生物反应器与调控技术、植物细胞培养生产次生代谢产物技术、动物细胞培养特点、动物细胞的体外培养、动物细胞生物制药光生物反应器、动物细胞生物制药的应用工厂化生产人参皂甙的基本过程、杂交瘤技术生产单克隆抗体掌握植物、动物细胞培养生产药用产品的原理、方法、工艺与调控第五

13、单元干细胞与组织工程胚胎干细胞与成体干细胞的分离和培养技术、组织工程三要素干细胞特点、组织工程特点、细胞疗法、人工器官干细胞研究最新进展、组织工程研究最新进展掌握干细胞和组织工程特点及其应用（二）实验课【说明：课程目标：以提高综合素质与能力为目标，使学生将所学习的细胞工程原理与技术应用到解决具体问题中去，锻炼学生思考问题、动手解决问题的实践和创新能力。课程内容划分为二级，即必修实验、选修实验。必修实验是紧密结合理论教学开展的实验教学，属于基础性内容，是教师必须讲授和学生必须掌握并实际操作的内容；选修实验是鼓励学生自行设计实验方案，锻炼学生综合运用知识解决问题的实践和创新能力。此外，还可探索尝试

14、学生申请创新实验项目，以及学生自主的开放式实验教学模式。教师可根据实际情况选做或专项研究】实验课程由细胞工程基本技术、植物组织培养、动物细胞工程实验 3 个单元组成。第 1 单元包括 1个必修实验和 1 个选修实验。第 2 单元包括 2 个必修实验和 1 个选修实验。第 3 单元包括 2 个必修实验和 1 个选修的实验。4实验单元必修实验选修实验能力培养目标第一单元细胞工程基本技术实验器材的清洗和消毒细胞冻存与复苏独立完成操作，进行调整和改进，与已有技能建立联系MS 培养基的配制与灭菌独立完成操作，进行培养基浓度设置第二单元植物组织培养愈伤组织的诱导喜树的细胞培养及喜树碱的分析检测独立完成操作

15、，客观地观察和描述实验现象，分析问题、解释实验结果动物细胞培养液的配制与灭菌独立完成操作，辩析与植物细胞培养液的区别第三单元动物细胞工程实验动物细胞的组织块培养小鼠骨髓间质干细胞分离培养合作完成操作，客观地观察和描述实验现象，分析问题、阐明与研究该问题相关的知识五、课程实施（一）课时安排本课程总共 48 学时，理论教学 33 学时、实验教学 15 学时。学时分配知识单元章次总学时理论知识实验技能第一单元 细胞工程基础第 1 章 细胞工程简介523第 2 章 植物人工繁殖1456第二单元 人工繁殖第 3 章 动物人工繁殖966第 4 章 细胞重组与细胞融合330第三单元 新品种培育第 5 章 新

16、品种培育330第 6 章 植物细胞代谢产物制备440第四单元 生物制品生产第 7 章 动物细胞培养生物制药550第 8 章 干细胞330第五单元 干细胞与组织工程第 9 章 组织工程220总复习110合计483315（二）教学建议1、教学组织与形式为达到细胞工程课程的总目标，建议课程采取理论教学与实验教学相结合的教学形式进行组织教学。理论教学采取课堂讲授、课堂讨论、课外扩展学习相结合的“研究型”教学，并且，在课程的教学过程中进行必要的辅导答疑。实验教学采取必修实验和选修实验相结合（鼓励学生自行设计具体的实验方案，鼓励创新，锻炼学生综合运用知识解决问题的实践能力和创新能力） 、集中和开放式相结合

17、（除传统的集中式教学方式外，探索学生为主体的开放式实验教学模式） 、科研和教学相结合（鼓励学生课外参加教学团队成员及相关5教师的科研项目）的形式组织教学。2、教学方法与手段尝试“研究型”教学方法，在讲解主要的基本原理、技术方法基础上，结合关键问题和实际应用举例，进行课堂讨论和讲解，指定文献供学生课后自学，通过布置大作业锻炼学生整理资料、发现问题、解决问题的能力。教学手段上，尽量采用现代信息技术手段，每节课都采用多媒体教学，并辅助以板书、视频等。尽可能全程录像，供网上学习。开设“细胞工程”课程网站，提供 PPT 教案、教学录像以及其他扩展性学习的教学资料，实现网络教学和资源共享。3、教学环境与策

18、略（1）教学环境理论教学环境，采用多媒体、录像等电子化设备教学，并结合课堂讲授的重点内容，提供课外扩展学习的科研文献资料。提供网络教学环境，建设课程网站，设计相关如“教学扩展” 、 “网络课堂” 、 “学科前沿”等栏目，提供文字、视频、PPT、网站、科技进展新闻等补充资料，供课外扩展学习。实践性教学环境，实验教学中心或实验室，提供相应的仪器设备，配有专职的实验教学教师。结合地方产业，到农科所、生物制药公司等参观、学习。（2）教学策略教学过程一定要根据学生的具体情况、教学的内容、教学的条件综合考虑进行。每节课的教学策略都应不同，因此，总的建议是充分利用学生已经掌握的前置课程的知识和技能，结合多种

19、方式（讲授、自学、讨论等）组织教学。从理论课程的教学内容来看，主要由细胞工程基础、人工繁殖、新品种培育、生物制品生产、干细胞与组织工程 5 个单元组成。第 1 单元是起始课，课程的导入方式对激发学生的学习热情具有重要作用。本单元可用题图或其他有关的背景材料导入，通过背景材料引出细胞工程的概念，并通过进一步介绍细胞工程的发展历史，请学生自已总结归纳出细胞工程的应用。第 2 单元是有关人工繁殖技术的内容，按照研究对象的不同分为植物人工繁殖和动物人工繁殖。有关植物人工繁殖，学生在学习之前就已经掌握了细胞生物学相关知识（细胞全能性、细胞分化、细胞脱分化） ，教师可采用讲授为主结合讨论的方法进行教学，有

20、了前置课程知识的基础，学生对本部分内容易于理解。对于动物人工繁殖，是在哺乳动物体内受精和胚胎发育的理论基础上，着重介绍哺乳动物体外受精、胚胎早期培养和体细胞核移植的技术方法。其中，哺乳动物体外受精、胚胎早期培养内容简单，学生通过阅读基本能明白。另外，由于所讲内容技术性较强，与学生的生活相距较远，不易引起学习兴趣，所以教师可采用探究式的学习方法，以“试管牛”为例，创设出一种新的学习情景，在教师的带领下，让学生以胚胎工程学家的身份出现，亲历其境地去思考和探究“体外受精和早期胚胎培养”的过程，领悟其探究的方法，以达到激发兴趣、培养能力、获取知识的目的。而对体细胞核移植的技术，相对较为复杂，建议采用教

21、师讲授和视频讲解的方式进行教学。第 3 单元是新品种培育，授课内容与生产实际结合较为紧密，可通过观看背景资料，从中找出存在的问题（教师设问） ，由学生采取课堂讨论、自学教材的方式完成学习。第 4 单元是生物制品生产，是细胞工程现代技术的应用，建议用学生快速阅读和教师讲述有机结合的教学方式进行（快速阅读可使学生集中注意力，提高学生自学的能力，有助于理解生物制品的生产技术） 。第 5 单元是干细胞与组织工程，是目前细胞工程研究的热点和前沿，教师可采取专题讲座的方式，引导学生完成教学。从实验课程的教学内容来看，主要由细胞工程基本技术、植物组织培养、动物细胞工程实验 3 个单元组成，其主要内容是针对植

22、物组织培养、动物细胞培养进行的实验训练，在实验教学中，由学生根据实验指导提出具体的实验方案，细化实验过程，从配制药品开始到实验结果的分析讨论都由实验小组成员独立完成，教师提供相应的实验仪器和药品，辅助指导。在细胞培养的过程中，每组学生根据各自的6实验方案采取不同浓度配比的培养液进行探究式的实验。4、能力培养方案及相应说明（1）推行“研究型”教学方式，提高学生的素质将思考题穿插在具体章节中，让学生带着问题去阅读教材、预习课程内容，引导学生积极思考。课堂上，在讲授课程内容的同时，结合最新进展和生产实际精选代表性的科研文献作为教学补充资料进行分析讨论。课下，提供补充文献和相关网站供学生进一步课外阅读

23、，培养学生查阅、分析科研文献的能力。（2）注重启发互动，突出学生的教学主体地位 采用启发诱导、讨论互动、灵活多样的教学方式，避免传统“填鸭式”教学的弊端，激发学生学习兴趣，提高教学效果。（3）科研辅助教学，培养实践和创新能力结合科研成果转化设计细胞工程选修的综合大实验，供学有余力的学生选修、实践，有利于创新人才的培养。（4）注重课外扩展学习，锻炼学生主动学习的能力结合重点教学内容布置课外大作业，让学生自己查阅整理文献、分析讨论相关问题，锻炼小型综述论文的撰写能力。对学生的大作业给予详细的点评，指出问题所在。对课外作业完成优秀的同学，组织进行 PPT 讲授，锻炼学生的表达能力，并给予点评，使学生

24、能力得到进一步提高。（5）加强过程考核，使成绩评价更客观加强学生学习过程表现的考核，将平时成绩提高到 40 分（考试 60 分） ，避免考前突击和一考定终身。学生平时成绩由作业、出勤、回答问题与讨论、大作业、PPT 介绍等综合给出。（6）积极研究、探索创新型人才培养的实践教学新模式探索尝试学生申请创新实验项目，以及学生自主的开放式实验教学新模式。教师要积极开展实践教学研究，参与教学改革项目，提高教学质量。（三）学业考核与评定1、考核内容（1）知识知识单元掌握理解了解第一单元细胞工程基础细胞工程的定义、细胞工程的应用细胞工程与现代生物技术的关系第二单元人工繁殖植物组织培养技术及其应用、体细胞核移

25、植技术及其应用植物组织培养基本原理、体细胞核移植克隆动物的原理愈伤组织培养过程、植物器官培养特点、试管婴儿、胚胎移植技术第三单元新品种培育体细胞杂交技术及其应用细胞融合的定义、细胞融合的意义和基本原理、细胞融合材料的制备方法、细胞融合方法、细胞重组的定义及基本方法、单倍体与多倍体育种方法第四单元生物制品生产植物细胞与组织培养生产次生代谢产物的生物制药技术的相关原理、方法、工艺与调控技术，动物细胞培养生成药用产品的相植物细胞培养含义与特点、动物细胞培养的定义与特点、动物细胞培养植物细胞培养制备代谢产物的应用、动物细胞培养技术的一些相关概念7关原理、方法、工艺与调控技术第五单元干细胞与组织工程干细

26、胞含义与特性、组织工程的基本要素胚胎干细胞的应用、组织工程技术路线与方法（2）能力利用生物学相关知识分析细胞工程的理论基础，针对具体细胞工程课题进行初步设计和评价，搜集有关细胞工程研究进展和应用方面的资料撰写大作业，进行植物组织培养和动物细胞培养的实验方案制订、实验操作并分析实验结果。（3）情感态度与价值观目标正确认识细胞工程技术的社会意义及优、缺点，具有敢于质疑的科学精神和实事求实的科学态度，具备团队精神和合作交流意识。2、考核方法（1）成绩评定方式的主要构成及比例：采用百分制评分，期末成绩由平时成绩 20%、实验成绩 20%、考试成绩 60%组成。其中，平时成绩由出勤、课堂表现、回答问题情

27、况、作业、课外大作业的成绩组成，实验成绩由实验操作、实验报告成绩组成，考试成绩为试卷成绩。（2）试卷题型及分值分布：题型有名词解释、填空题、单项选择题、简答题、设计题。试卷满分值为100 分，由名词解释（15%） 、填空题（15%） 、单项选择题（20%） 、简答题（30%） 、设计题（20%）组成。（3）考试形式与时间：闭卷、笔试，120 分钟。六、教材建设、选用及参考书1、建议教材建议使用的教材是由高等教育出版社出版 2008 年李志勇编著的细胞工程学 （第二版） 。该教材入选“十一五”国家规划教材，已连续印刷 2 次，发行近万册，是高等教育出版社第一部全面系统的高校细胞工程教材。由李志勇

28、编著出版的第一版教材被复旦大学、浙江大学、中国科技大学等百余家高校选用作为教材或教学参考书，其中多家以该教材建设精品课程。选用高校涉及综合性、理工科、医药类、师范类、农林类、海洋科学等高校，具有非常广泛的适用范围。现在正在使用的教材是李志勇编著的细胞工程学 （第二版） 。2、教学参考书（1）李志勇编著， 细胞工程 ，北京：科学出版社，2003 年版。（2）Zhong, J.J. ed. Plant Cells. in: Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology (Managing Editor: Scheper, T.). Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, 2001（3）谢从华等编著， 植物细胞工程 ，北京：高等教育出版社，2004 年版。（4）徐永华编著， 动物细胞工程 ，北京：化学工业出版社，2002 年版。（5）王蒂主编， 细胞工程学 ，北京：中国农业出版社，2003 年版。（6）安利国主编， 细胞工程 ，科学出版社，2004 年版。（7）周维燕主编， 植物细胞工程原理与技术 ，北京：中国农业大学出版社，2001 年版。（8）陈志南主编， 细胞工程 ，北京：科学出版社，2005 年版。