植物细胞生物化学工程实验改革与创新

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摘要:在《植物细胞生物化学》教学过程中，为了更好的符合我国新课标教学标准，需要在现有基础上对整个教学进行改革创新。基于《植物细胞生物化学》工程实验改革创新进行了研究，找出了目前的改进重点，并解决了存在的相关问题。

关键词:植物细胞;生物化学;实验改革;创新分析

对植物细胞工程进行分析，可以得知植物细胞工程是一门以植物以及细胞为基础的实验性学科。学生在此学科中，可以学习植物组织以及其细胞的基本知识，并在其离体条件下进行培养或人为精细操作。通过集中培育，细胞的某些生物学特性按照教学要求发生改变，从而改良品种或创造全新物种。细胞工程作为生物技术的重要组成部分，在现代生物技术领域发挥着重要的作用。如在农业领域，其杂交水稻便是植物细胞工程的重要体现之一。因此，植物细胞理论发展以及实验体系二者紧密结合，为整个生物学研究提供理想的平台。在此平台上，可以进行细胞生物学、分子生物学，以及发育生物学的研究。作为实践性极强的学科，如何更好的在生物领域发挥作用，需要教师以及学生在学习中不断探索改进自身目前的学习方案，确保能够得到全面成长。

1生物化学工程基本概述

对生物化学工程进行概述，可以得知生物化学工程是我国目前重点关注的教学领域。生物化学工程的特性应用其化学工程的原理以及方法，全面解决其生物体或生物活性物质参与过程，将其作为基础理论，是一项全新的工程技术［1］。生物化学分为生物化学、微生物学，以及化学工程学，是目前在发展过程中必不可少的重要组成部分。在生物化学工程实验总结，需要分析以下四项特点:其一，确保原料的有效处理。在催化反应、培养基中着重其制备过程，包含其原料的物理化学加工以及灭菌过程。其二，生物催化剂的制备。生物催化剂制备泛指游离或固定化活细胞或酶，微生物是常用的活细胞催化剂，酶催化剂则从细胞进行提取，只有合理时才可被应用，且不同菌株专业性稳定性具有较大差异［2］。因此，有关于其菌种的分离筛选必不可少。可以使用现有的DNA重组技术以及细胞融合技术来改造，组建全新的生物催化剂。通过固定化酶或固定化细胞，使整个生物催化剂能够较长时间的完成反复利用。其三，生物反应的主体设备，即生物反应器在反应中采用全新的微生物细胞完成发酵，将其称为催化反应剂反应器。此外，还可以适用于动植物细胞大量培植的装置，完善其现有的操作方式［3］。就整个发酵动力学、酶动力学以及传递过程原理，形成其基本的生化反应工程。其四，生物化产品的分离以及精制，是整个生物化分离工程的主要内容［4］。

2植物细胞生物化学的特点以及发展趋势

植物细胞生物化学的特性与一般化学反应相比，其采用生物催化剂。因此，可在常温下进行反应。同时，运用重组DNA技术以及细胞融合技术，改造其生物催化剂可以采用分批操作，避免以往在催化过程中出现的相关问题;以再生性的植物生物资源为原料，其来源丰富、价格较低，且在生产过程中产生的废料较小;原料成分较容易控制，对于生产控制以及·681·产品质量带来的影响较小。在整个工程实验中，需要注意其过高底物以及产物会给整个酶带来一定的影响。因此，需要避免酶自身出现高渗压［5］。酶的反应专业性较强，转化率较高，但酶自身的成本较高。因此，发酵过程其应用面较广，成本较低，其反应机理复杂。在未来的发展趋势中，生物学化学工程的研究重点课题首先为新型生物反应器的研究开发，并针对于整个生物重组DNA融合技术取得全新的投产，使其动植物细胞培养技术兴起，研制全新的新型生物反应器以及有关的基本原理。此外，就整个新型分离方法以及设备开发完成全新的生物化学品精制，且将生物化学品能够集中于实验室规模，将此用于日常生产。通过全新的描述反应，建立其相关的数学模型，有利于完成过程控制以及优化，在生产过程中完成控制手段的改造，确保整个反应过程。

3有效改良以往的教学模式

教师在对学生进行教学过程中，可以改善以往常规的教学模式。植物细胞工程是一门综合性极强的学科，包含实践以及理论两部分。教学体系较为庞大，教学方式弹性较高，要求学生在有限的学习时间内提高其实验技能以及创新能力。因此，传统的教学模式已不能满足目前的培养需求。教师在后续改革中，可以进行优化，解决目前经验不足的问题。例如，教师可以开展注入式教学，在每个实验中，将实验目的、原理、步骤等进行提前讲解，让学生帮助教师共同准备。学生可准备实验药品以及培养基，在课程结束后，教师与学生可以共同的就整个操作流程进行讨论［6］。此外，也可以结合4～5人的兴趣小组，在以往的科研成果上，提出研究课题;或者由学生自拟课题，让学生查阅相关的文献，共同讨论。采取导入式教学，可以更好的调节学生的主观能动性，使学生在课堂主体上发挥其全新作用，扩大整个实验材料来源广度，将教师科研材料应用于实践教学。在教学时，如何激发学生的学习兴趣以及培养学生的科研思维，是教师亟待解决的重点问题［7］。针对于细胞工程实验，可以结合生物老师的科研材料，更好的帮助学生能够得到全面的培养，改善目前在学习过程中学生反馈课程单一化的问题。

4达成实验体系与实际生活紧密结合的特点

为了加强实验教学的特性，扩展整个植物细胞工程实验室规模，教师以及学校可以对目前的教学环境进行改善。例如，可以分别建立准备接种室、培养室、分析室，更好的完成组织培苗。同时，学校还可购置工作台、人工智能气候箱、臭氧发生器等，为植物细胞工程实验开设奠定良好的物质基础。整个植物细胞工程其实验要求在无菌条件下进行，因此可以专门设置准备室、接种室。在改善其实验环境中，可以进行无菌处理［8］。一般每隔30天左右，使用乙二醇进行熏蒸，每隔2～3天使用臭氧进行消毒。在实验结束后，使用相应的消毒溶液进行地面以及桌面消毒;同时，制定全新的管理章程。学生在管理章程的影响下，每次实验均会更换工作服，并穿戴一次性鞋套，将安全工作做着首位。在实验项目与生产实践结合中，为了提高学生的学习兴趣，结合植物细胞工程技术，在农业以及园林中的有效应用，开设实用的实验项目非常重要。准备充足的实验材料，供学生实验选择［9］，可以更好的让学生了解各植物的愈合特点。不同的实验项目具有各自优势。例如，在菊花繁育项目中，学生可以了解植物的繁育过程，让学生明确植物的生长特性，使学生在植物细胞技术中能够更好的将知识应用其中，脱离其常规的书本学习。将农业、园林、医药紧密结合，让学生充分意识到植物细胞工程以自身所学专业的紧密连接。在实验项目设计时，还需要考虑到实验生产，并吸取其他国家或其他城市的实验案例，以便能够总结出合理的改进方法。教师还可设置教学实习，让学生能够更好的渗透至整个学习体系，达成沉浸式学习［10］。

5精心安排实验教学内容

在实验教学中，精心安排整个实验教学内容，通过全新的教学方案达成改良。例如，近年来我国教育领域对于院校在培养学生创新能力方面提出了全新的要求，同时也提供了更高的支持。在培养方案制定过程中，强调要加强实训要求，增加其课程综合性设计性实验比例，减少其验证性实验比例。因此，在植物细胞工程实验中，教师可以增加实验型实训比例，教师可以将实验物品准备完毕后，让学生按照指导操作书进行。在教学过程中，其属于一种过程性实验，可以体现出学生的主观能动性，发挥学生的创造性思维。此外，教师更可以整合原有的实验内容，进行分层教学。将其基础知识、基本理论、书写方案等进行收集，随后进行汇报，教师在实验结束后，可以使部分同学能够自行选题，开展二次实验，并就实验中存在的问题进行探讨，拟定合理的技术路线，培养学生解决问题的能力。

6注重实验结果完成观察分析

注重整个实验结果，完成实验结果的观察以及分析。在植物细胞工程中，实验的最大特点在于绝大部分实验结果无法在课堂上及时观察，需要进行培养，并在适宜的温度以及光照的条件下，可以展现出明显的生理指标变化;同时，完成后续观察记录。不同生长时期其生长状态不同。学生必须进行多次观察，并分时间段进行记录，最终整合分析结果。因此，在种植过程中，其实验结束2～3天可以观察细菌污染情况，如出现细菌污染，则需要及时对已污染材料进行处理。在7天左右，观察真菌污染情况，并进行及时处理，以为后续的实验积累全新经验，得出有效的实验结论。在接种5～7天后，观察各生理指标。例如，在烟草叶片接种10天左右，便可观察到烟草叶片的生长明显变化。其不同培养基烟草叶片的生长情况具有明显不同，生根培养基中可以观察到叶片下方有细小的根毛生长，而诱导愈伤培养基叶片边缘有少量的松散细胞增生，而生芽培养基则在叶边上部以及边缘出现嫩芽。在20天左右，不同培养基的生长特性更加明显。学生需要在实验过程中，记录每个植物生长过程中出现的不同生长发育现状并及时的进行分析。在整个实验结果观察中，教师需要解决学生观察重视程度不足的问题。以往学生在种植完毕一个月后才进行观察，忽略了中间的多个生长时期。此种实验方式仅能看到最终的生长状况，导致学生对于植物的生长发育没有连续且整体的认知，整个实验结果大打折扣。因此，介于植物细胞工程实验的特性，在后续的观察过程中，可以根据外植体的特性以及培养目标，制定合理详细的观察计划，以便使整个实验数据更加完善，引导学生观察重点，记录详细数据，并分析其整个观察时间，直到最终结果。能够得出合理且精准的数值，使理论以及实践二者有效结合，保障学生所学知识，能得到有效的学习成果。

7结语

综上所述，植物细胞培养技术已经应用至实际生产以及生活中。借助自身的独特优势，其在多领域发挥了自身的积极作用，有效强化了我国民生领域，增强我国综合实力。对于植物细胞生物化学领域，我国对于人才培养提出了更高要求。在教学过程中，教师应根据学生在学习过程中出现的问题进行解决，帮助学生熟练的掌握该技能。学校需要增强师资力量，保障学生能够得到有效培养，将其与实践进行结合，改善以往在教学过程中出现的架空问题，使学生在后续工作实践中能够得到更好的应用。紧随科技发展步伐，不断创新以及实践，为培养新型细胞技术人才做出更大努力。

参考文献:

［1］张小红，徐虹，邵景侠．植物细胞工程实验教学改革初探［J］．教育教学论坛，2020(15):385－386．

［2］王欢，金晔，韩晓菲，等．生物工程专业分子生物实验课教学改革探索［J］．教育教学论坛，2019(9):288－289．

［3］郭亚坤，杨冬，曹全全，等．新工科背景下环境类生化实验创新教学改革与探索［J］．山东化工，2020(18):214－215，217．

［4］齐迎春，李运广，谢婷婷，等．基于虚拟仿真实验推进跨学科学习启发创新思维———以全校公选课“植物细胞培养与转化仿真实验课”为例［J］．高校生物学教学研究:电子版，2020(3):41－45．

［5］刘树龙，高超，闫萍，等．材料专业实验课程的教学现状与改革创新探索［J］．创新创业理论研究与实践，2020，3(5):50－51．

［6］宋桂芹，张效云，侯丽娟，等．基于医学专业认证背景下生物化学实验教学改革的研究与探索［J］．河北北方学院学报(自然科学版)，2020(4):57－59．

［7］黄红梅，刘清波，张学文．通过植物细胞工程实验教学提高大学生科研素养［J］．教育教学论坛，2020(2):396－397．

［8］徐颜美，王小中，胡龙华，等．基于雨课堂在临床生物化学检验技术专业课程教学改革实践［J］．实验与检验医学，2021，39(2):486－488．

［9］杨妍，包晓玉．基于超星学习通的《分析化学实验》教学模式改革［J］．教育现代化，2020(56):89－91，122．

［10］华娟，秦宜德．新医学模式下生物化学实验教学改革实践探索［J］．科技创新导报，2019，16(9):210－212．

作者：张宝华 单位：朔州师范高等专科学校