细胞工程(Cell engineering) 以细胞为研究对象，应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的理论与方法，借助于工程学原理与技术，有目的地利用或改造生物遗传特性，以获得特定细胞、组织、产品或新型物种的一门综合性学科。 细胞工程与基因工程一起代表着生物技术最新的发展前沿，伴随着试管植物、试管动物、转基因生物反应器等相继问世，细胞工程在生命科学、农业、医药、食品、环境保护等领域发挥着越来越重要的作用。 该课程分为植物篇和动物篇两大部分；根据产品或者产物，分为四个模块：人工繁殖技术、新品种选育技术、生物制品技术、干细胞与组织工程四个知识模块；根据操作对象的层次分为六个水平：分子、亚细胞、细胞、组织、器官、个体水平。该课程具有综合性、应用性、前沿性、争议性等学科特点。 该课程适用于生物科学本科专业，总学时40，其中理论学时24，实验学时16.采用网络平台教学+爱课程网站+中国大学MOOC网站等多元化教学模式。 一、课程基本信息 课程名称 细胞工程原理 CELL ENGINEERING 课程编号 K12148 适用专业 生物科学师范 课程性质 专业选修课 总学时 40学时 学分 2学分 理论学时 24学时 实验学时 16 实践学时 0 开课学期 第6学期 先修课程 生物化学、细胞生物学、普通生物学 后续课程 整合生物学 二、课程性质和课程目标 1．课程性质 《细胞工程原理》是生物科学专业的专业选修课，以细胞生物学为基础理论，运用工程学原理在组织、细胞、亚细胞和分子水平上按照预定目标改造生物学性状，获得新物种、新性状或生物制品的应用性学科。细胞工程是现代生物技术的桥梁和纽带，同时也是现代生物学研究的重要技术工具。在生命、农业、医药、食品、养殖、生物资源与环境保护等领域发挥越来越重要的作用。 2. 课程目标 课程目标1：掌握细胞全能性以及细胞工程技术的原理、方法、工艺及其调控技术。包括植物组织培养（快繁、脱毒、人工种子）、植物细胞培养生产次生代谢产物、体细胞杂交技术、倍性育种和转基因植物；动物细胞培养、细胞融合、体细胞核移植技术、染色体工程、胚胎工程、干细胞与组织工程和转基因生物与生物反应器。 课程目标2：能运用细胞生物学的基本理论分析生物学现象及其应用原理，理论联系实际去分析和解决问题；针对具体细胞工程课题进行初步的设计和评价。通过多元化教学模式培养学生自主学习能力、发现问题、独立思考和综合分析能力。 课程目标3：认识到理论在实践中的指导作用以及实践对理论的修正、完善和补充，理解科技改变生活的现实应用，强化生物学的科学素养；树立严谨的科学态度和敢于质疑的科学精神，强化创新意识、责任意识和团队合作意识；积极关注并参与学科前沿问题、安全性和伦理性相关争论性问题的讨论，能够运用已有的知识进行辨析，初步形成客观的、科学的认识与评价。 三、课程目标与毕业要求的对应关系 毕业要求 毕业要求指标点 课程目标1 课程 目标2 课程 目标3 1.学科素养 3.1能较全面掌握生物学科体系；3.2具备整合生物学教学知识解决实际问题的能力；3.3培养学生生物学素养的初步能力 √ √ √ 2.教学能力 4.1利用多种教学手段与现代化教学技术，依据学科课程标准和学科特点进行生物学教学实践 √ √ 3.综合育人 6.1能将全程育人、立体育人理念融入到生物教学实践中，引导学生利用逻辑思维能力处理问题，养成朴素刻苦的学习作风 √ √ √ 5.沟通合作 8.1掌握沟通合作技能，具有分工协作意识与团队精神，进行学科小组互助学习、合作学习，具备多渠道、多维度学习能力 √ √ √ 四、教学内容与课程目标的关系 序号 知识点 教学内容与教学要求 教学方法建议 参考课时 对应的课程目标 1 绪论 1.细胞工程与其他学科、技术的关系 2.细胞工程的定义、应用 3.细胞工程的发展历史 1.研讨式教学讨论课程体系及其关系 2.名词解释精准解读 3.介绍学科发展，激发学习兴趣 2 课程目标1 课程目标2 课程目标3 1.掌握学科定义、应用模块、关键技术 2 第一单元 细胞工程基础 1. 细胞工程实验室的组成、灭菌技术、培养基制备 2. 细胞全能性及实现途径 1.自主学习 2.文献阅读 3.讨论式教学 2 课程目标1 课程目标2 课程目标3 1. 掌握基础知识，了解技术发展趋势 3 第二单元 人工繁殖 1. 植物组织培养再生植株、人工种子技术 2. 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 1.自主学习 2.文献阅读 3.讨论式教学 4.专题汇报 4 课程目标1 课程目标2 课程目标3 1. 掌握植物组织培养再生植株过程 2. 掌握动物人工繁殖的关键技术及其应用 4 第三单元 新品种培育 1. 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 2. 原生质体诱变育种、已成功的动物细胞融合实例 1.自主学习 2.文献阅读 3.讨论式教学 4.专题汇报 6 课程目标1 课程目标2 课程目标3 1. 阐示细胞融合的理论基础和方法 2. 掌握细胞融合技术应用 5 第四单元 生物制品生产 1.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 2．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 1.自主学习 2.文献阅读 3.讨论式教学 4.专题汇报 6 课程目标1 课程目标2 课程目标3 1. 掌握植物、动物细胞培养生产药用产品的原理、 6 第五单元干细胞与组织工程 1．胚胎干细胞与成体干细胞的分离和培养技术 2. 组织工程. 1.自主学习 2.文献阅读 3.讨论式教学 4.专题汇报 4 课程目标1 课程目标2 课程目标3 1. 掌握干细胞和组织工程特点及其应用 合计 24 2.实验教学 序号 知识模块 知识点 学习要求 参考课时 教学方法建议 对应的课程目标 1 细胞培养用品、用液的制备 实验室灭菌 1.掌握培养箱、超净工作台灭菌方法 2.掌握细胞培养箱的使用规范及灭菌方式 1 多媒体教学现场指导 课程目标1 课程目标2 课程目标3 实验用品准备 1.掌握玻璃、塑料等用品灭菌方法 2.掌握一次性耗材的处理及使用方法 3学会棉球制作、75%酒精灭菌注意事项 1 培养基配制 1.掌握过滤法除菌方法 2.学会无菌操作技术 3.动物细胞培养用液的配制 2 2 动物细胞传代、计数与冻存 细胞传代 1.掌握传代的基本方法。 2掌握细胞存活的染色方法 2 多媒体教，现场指导 课程目标1 课程目标2 课程目标3 计数与染色 1掌握细胞计数方法 2细胞传代的关键环节 2 细胞冻存 1. 掌握细胞冻存液的及其配制 2. 细胞冻存的程序和方法 2 3 质粒提取与细胞转染 质粒提取 1. 掌握质粒提取的程序和方法 2. 质粒的扩增 2 多媒体教学案例教学法 课程目标1 课程目标2 课程目标3 细胞转染 1.掌握细胞转染的方法 2.学会免疫荧光鉴定方法 2 4 动物细胞的复苏及存活率鉴定 细胞复苏 1. 掌握细胞复苏的方法及关键步骤 2. 学会细胞传代的方法 1 课程目标1 课程目标2 课程目标3 细胞存活鉴定 1. 掌握台盼蓝染色法 2. 学会鉴定细胞活力的常用方法 1 五、 教学方法和学习建议 1.教学方法建议 1.教学方法 课程组开发了丰富的网络教学资源，教师可以根据学情开展形式多样的线上线下、课内课外混合式教学。近年来将翻转课堂、专题汇报、课堂讨论、文献案例教学等教学方法有机的结合，在教学设计中应充分体现以学生为中心的理念，突出学生的主体地位和教师的引导作用，促进师生之间、生生之间的交流、互动、合作，全面培养学生的解决问题和分析问题的能力,提高学生的综合素质。 （1）自主学习，即翻转课堂，主要利用教学课件、自主学习任务单、观看讲课视频等展开自主学习和翻转，课堂主要是问题提出与解答、总结和归纳知识点，以提高学生自学能力。 （2）专题报告形式，设置或学生自主选择知识点相关的专题，登台讲课、生生交流、小组讨论，强调师生之间、学生之间的讨论与协作，培养学生形成自主学习能力、表达能力和分析解决问题能力。 （3）小组讨论形式，以学生的兴趣为引导，从生产实践或生活中寻找课程的相关点作为讨论题目，可能没有标准答案，旨在提高学生课堂参与度。 （4）尝试“研究型”教学方法，在讲解主要基本原理、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、在课堂分享。 （5）利用网络资源观看在线开放课程或视频，作为课堂教学的辅助教学形式。树立学会学习、终身学习的理念，在掌握知识的同时进一步提高学习的能力。利用网络平台提交作业、答疑讨论、资料分享、学习反思和交流等。 2.学生学习建议 （1）把握课程的知识体系，针对植物细胞工程和动物细胞工程的特点，注意采用不同的学习方法。课前预习完成自主学习任务、课堂记好笔记，课后复习巩固并完成作业。 （2）注意自主学习能力的培养，根据网络平台发布的自主学习任务单和学习指导，通过预习、观看微视频、学习交流、问题讨论、复习、资料下载等进行自主学习。 （3）课堂保持专注和投入，认真听讲，积极思考，踊跃回答问题。课堂笔记提倡速记、圈重点、框架式记录和疑难问题记录相结合，课堂未完成的课下再补充，优先听讲。 （4）鼓励积极参与课堂互动，能清楚地阐述自己的观点，能被他人正确理解，同时学会倾听，准确理解他人的观点，为别人解答，为自己释疑。要大胆质疑，敢于在众人面前发表自己的见解，善于多角度验证答案。 （5）加强课后的复习，加强新旧知识之间的联系和对比，高质量、按时完成在线测试、课程作业以及专题汇报、翻转课堂等阶段性学习任务等。 （6）加强团队合作，学会育人沟通和协作，既要积极承担个人责任，又要相互帮助、相互启发、密切配合，发挥团队精神，。 六、 考核方式及成绩评定方式 1.计分方法与对应的课程目标 考核项目序号 考核项目 比例（%）） 对应课程目标 1 课程作业 10 课程目标1、2、3 2 专题汇报或课程设计 10 课程目标1、2、3 3 思维导图或文献阅读 10 课程目标1、2、3 4 实验 20 课程目标1、2、3 5 期末考试 50 课程目标1、2、3 2.课程目标、考核内容与评价依据对应关系 序号 课程目标内容 占比(%) 评价依据 课程目标1 掌握细胞全能性以及细胞工程技术的原理、方法、工艺及其调控技术。包括植物组织培养、植物细胞培养生产次生代谢产物、体细胞杂交技术、倍性育种和转基因植物；动物细胞培养、细胞融合、体细胞核移植技术、染色体工程、胚胎工程、干细胞与组织工程和转基因生物与生物反应器。 50-60 考核项目1、2、3、5 课程目标2 能运用细胞生物学的基本理论分析生物学现象及其应用原理，理论联系实际去分析和解决问题；针对具体细胞工程课题进行初步的设计和评价。通过多元化教学模式培养学生自主学习能力、发现问题、独立思考和综合分析能力。 20-30 考核项目1、2、3、4、5 课程目标3 认识到理论在实践中的指导作用以及实践对理论的修正、完善和补充，理解科技改变生活的现实应用，强化生物学的科学素养；树立严谨的科学态度和敢于质疑的科学精神，强化创新意识、责任意识和团队合作意识；积极关注并参与学科前沿问题、安全性和伦理性相关争论性问题的讨论，能够运用已有的知识进行辨析，初步形成客观的、科学的认识与评价。 10-20 考核项目1、2、3、4、5 3.计分细则及评分标准 考核项目 计分细则 评价主体 课程作业 问题回答正确、严密，完整，思考题目有深度，按照个人计分 平台计分，教师评价 专题汇报 每4-5个学生形成一个学习小组，抽查组员进行汇报，确定汇报成绩 组间互评、师生共评 思维导图或文献阅读 根据课程内容绘制思维导图，要求内容丰富、逻辑性强、体现知识点的联系或应用 组间互评、师生共评 实验 实验报告、日常操作表现，按照个人计分 教师评价 期末考试 全面考察学生对本课程基本概念、基本原理等知识的理解和掌握程度 教师评价 专题汇报评价项目 专题汇报评价指标 专题准备5分 准备充分，内容详实系统，安排合理，运用娴熟自如 讲授内容2分 讲授无误，信息量大，理论与实际结合，重点难点突出 授课技能1分 语言流畅，问题的阐述简练准确，重点突出，思路清晰 问题准备1分 善于启发学生思维，注重知识和趣味相结合，互动良好 七、 建议教材及参考书 （1）李志勇主编，《细胞工程学》第2 版，北京：科学出版社，2019年版。 （2）杨淑慎主编，《细胞工程》，北京：科学出版社，2009年版。 （3）谢从华等编著，《植物细胞工程》，北京：高等教育出版社，2011年版。 （4）安利国主编，《细胞工程》，科学出版社，2009年版。 （4）上海交通大学《细胞工程》，爱课程网站 （5）华中农业大学《细胞工程学》爱课程网站 八、说明 在该课程实际教学过程中，如有与该大纲有关要求不一致的地方，由课程负责人（或课程组）提出修改意见，经系主任、主管院长签字后可以修改并执行。 执笔人：张月杰 审核人：桑峰 2020年 3月