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1、低温生物学理论与应用课程的教学与实践一、课程的设立的背景低温生物学是近几十年随着生物学、医学和低温制冷技术的发展而逐渐形成的一门边缘学科，是研究在自然和人工低温条件下生命体、 组织、细胞不同层次的活动规律及其应用的学科 2 。作为一门新兴的边缘学科， 低温生物学在人类生命科学以及国民经济建设和环境保护等众多领域具有重要作用， 近年来我国的低温生物学领域的研究也有长足的进步，但与国际先进水平相比，还有较大的差距， 因此专家们呼吁应重视年轻低温生物学工作者的培养，并为之创造良好条件 3 。中国农业大学动物科技学院动物遗传育种与繁殖系的朱士恩教授研究团队， 在哺乳动物配子与胚胎生物技术尤其是超低温冷
2、冻保存技术方面开展了近二十年的相关研究。一直以来， 为了更好地服务于科研教学和人才培养，朱士恩教授就准备开设侧重于动物胚子与胚胎冷冻保存内容的一门课程，但苦于国内外没有专门的教科书，一直没能如愿。直至2012年，由朱士恩教授主编的动物配子与胚胎冷冻保存原理及应用在科学出版社出版发行，终于使得这门课程作为研究生选修课在2012 年顺利开讲，学时数为 16 学时。教学团队采用这本书为主要参考教材，结合国内外其他相关教材，例如1998 年湖南科学技术出版社出版的低温生物学，2007 年科学出版社出版的低温生物医学工程学原理等。二、课程的特点、主要内容正因为低温生物学是边缘学科，因此在中国农业大学只有
3、动物胚子与胚胎生物技术等相关方向的研究生对此课程感兴趣。 正是基于上述考虑， 同时结合研究生专业背景与就业需求， 教学团队以理论学习与动手实践相结合的方式推进了本课程。课程的定位是通过低温生物学理论与实践课程的学习与操作实践， 使动物科学及相关研究方向的硕士、 博士研究生全面了解和掌握目前配子与胚胎生物技术中主要超低温冷冻保存技术操作程序以及关键技术要领， 为研究生尽快进入论文实验和提高就业能力建立技术培训平台。理论课程主要内容包括： 胚子与胚胎冷冻保存原理、动物胚胎冷冻保存进展、 动物配子冷冻保存进展、 组织和干细胞冷冻保存原理和进展。 实践内容包括： 卵子与胚胎冷冻保存技术演示操作与实践、
4、 精子冷冻保存技术演示操作与实践等。 上图为老师指导学生进行 OSP法去玻璃化冷冻。三、课程的教学实践在低温生物学理论与应用课程的教学实践中，我们做到了以下几点：1. 明确培养目标。 课程明确了培养服务于我国胚胎生物技术产业的既懂理论又能够操作的复合型人才型人才。 因此我们要求学生在比较扎实地掌握配子与胚胎生物技术和动物生殖生理基础理论的同时， 能够熟练进行基本胚胎生物技术的操作， 从而能够从事胚胎产业化工程、辅助生殖技术等领域的科研创新、生产实践等工作。2. 确立培养的基本要求。 在目标明确的情况下， 要求培养学生完成扎实的低温生物学理论基础学习，形成科学的思维方法，具备扎实的基础理论知识和
5、必要的专业知识。在此基础上， 要求学生具有技术过硬的实际动手能力和组织试验能力，会操作，善操作。动物配子与胚胎生物技术的特点是要求动手能力极强。 因此，在课程设计上，我们提高了实验环节的课时数，使其达到和理论讲授课时达到 1：1。在课程考核上，也将实验动手环节成绩引入最终考核成绩， 鼓励学生苦练试验操作技能。 这对传统的学生“高分低能”现象可谓一次不小的冲击。3. 制定培养措施。根据本课程特点，教研组经反复探讨，决定引入国际上教师培训中普遍采用的“ Workshop”授课理念。 改变传统的讲授式的教学方式， 采用理论讲授紧密结合动手操作教学方法。 “Workshop”， 中文译作“研习会”本意
6、指由少数人进行密集讨论的集会，通常需当场作练习，后来泛指较小型，但互动性较高的会议。 将“ Workshop”的授课理念在本课程具体表现为以下特点： 实际操作教学。 将低温生物学科研试验使用的仪器设备引入课堂，进行实际操作；强化实验动手。指导学生自己动手，进行实际操作实践，以实验结果为准绳。一方面充分利用动物科技学院新建的实验教学中心开展实验； 另一方面开放现有科研实验室， 努力培养学生形成的自主学习和独立思考的学习方式。现场教学。教学不局限于教室，在有条件的情况下将学生带入养殖场， 使课堂内外的教学活动成为一个有机的整体； 组建新型教学队伍，营造育人环境。组建以青年教师、高年级博士生为骨干的
7、实验导师队伍， 做到一对一全方位多层次指导本门课程的实践教学。 鼓励与引导学生充分利用各自研究室的科研优势，鼓励具体问题具体分析，避免学习“一刀切”。例如：刘国世教授团队经常进行羊胚胎移植试验， 超数排卵后供体过多的胚胎往往需要冷冻保存后供下次移植使用， 该团队的研究生就会对羊的胚胎冷冻格外感兴趣，花大力气去钻研、实践。低温生物学理论与应用课程开课三年以来，结合选课研究生人数、教学内容、师资力量等实际情况，每次开课选课人数10 15 人，目前能够满足动物科技学院、动物医学院、生物学院相关专业学生的需要。 在授课效果上完成课程的研究生通过理论和操作的学习， 在进入实验阶段后能够迅速使用掌握的技术
8、开展自己的课题， 效果良好。此外，课程在完成教学目标的基础上，还起到了新进实验室研究生试验技能培训的效果。 四、探索课程改革的重要性与意义目前，我国经济、 技术发展对传统的授课模式也提出了新的要求，我国高等学校的教育教学改革也进入新的发展阶段。传统的授课模式对于一些边缘学科存在教学内容针对性不强、 实践环节薄弱等问题。 突出表现在研究生专业课相关授课知识面偏宽泛不深入，实践环节教学内容薄弱。 加强专业型人才的培养方式的创新和探索， 不仅是新形势下高等学校的重要任务， 也对每位任课教师提出的新要求。一种技术的兴起， 必然会给一门学科的发展带来一种新的机遇，要培养一大批高素质胚胎生物技术“专门”人
9、才， 就必须改变单一化的讲授式教育培养形式。 人类在科学技术领域取得的巨大成就表明，科学进步、技术创新是创造财富、提高国家竞争力的关键动力和主要源泉。全面建设小康社会， 是党和国家在新的历史阶段的奋斗目标。这个目标的实现， 关键是培养具备实践创新能力的高素质的人才。为此，党的十八大报告明确提出，要努力办好人民满意的教育，就要“全面实施素质教育，深化教育领域综合改革，着力提高教育质量，培养学生社会责任感、创新精神、实践能力” 1 。这里提出的实践能力，就是指在各个领域特别是科学技术领域，培养出一批高素质专门人才。和许多新生事物一样，目前低温生物学理论与应用这门年轻的课程也存在一定的问题和不尽如人意的地方。例如下一步若能结合渗透压仪、 超低温显微镜等实验仪器，进一步丰富试验内容，用理论指导实践，再用实践验证理论的正确性，就能够促进这门课程的进一步完善。例如通过添加对细胞系冷冻的实验内容，就能够扩大该课程的潜在选修研究生人群，提高这门课程的生命力。一门课程的建设是一项长期的系统工作，以上是我们的初步探索，需要完成的工作还很多。