《基因工程》實驗教學改革初探

基因工程課程是高等院校生物技術專業(yè)開設的必修專業(yè)課程之一。自上世紀70年代初期基因工程誕生以來，在30多年的時間內，已經取得了許多激動人心的成就，給社會發(fā)展帶來了深遠的影響，給工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)以及生物科學研究本身帶來了一場空前的變革。基因工程正以新的勢頭繼續(xù)向前迅猛發(fā)展，成為當今生物科學研究諸領域中最具生命力、最引人注目的前沿學科之一。基因工程的發(fā)展對生命科學和生物工程技術的發(fā)展起著巨大的推動作用，因此，基因工程課程教學質量對培養(yǎng)高素質專業(yè)人才有著極為重要的影響。當前，全國各大高校都相繼開設了基因工程理論課程和實驗教學，基因工程實驗教學可以加強學生的感性認識，提高學生學習興趣，幫助學生更好理解和掌握基因工程理論。因此如何開展基因工程實驗教學，如何提高基因工程實驗教學質量是搞好基因工程教學的關鍵。

一、基因工程學課程教學存在的主要問題

1．實驗課認識不足。傳統(tǒng)的基因工程課程教學一般是把實驗課作為加深課堂理論知識理解的一種輔助性課程，由于各校開設實驗的差異和實驗條件的限制，致使學生忽視了基因工程技術本身的系統(tǒng)性和實驗性，對基因工程實驗技術難以形成正確而完整的認識。

2．實驗課經費投入不足。實驗課內容要求實驗設備條件高，加之試劑材料價格昂貴，一般高等院校由于受實驗經費的限制，對一些費用較大的基礎實驗項目進行了刪減，影響實驗教學效果。

3．實驗課缺乏配套教材。目前，各高校根據自身的特點出版了為數不多的基因工程實驗教程。由于各高校學生自身特點及實驗室實際條件不同，這給學生實驗的開展帶來很大困難。

二、基因工程學課程教學改革對策

基因工程學是生命科學領域中一門實驗性和應用性很強的學科，向學生講授基因工程實驗技術原理，訓練其熟練掌握基因工程實驗技術和操作規(guī)范是基因工程課程的重要任務。筆者對基因工程課程實驗課教學的改革進行了初步探索，在此過程中，強調學生能力的培養(yǎng)，努力提高學生的學習興趣、促進學生實際動手能力的提高，使學生全面掌握生物工程實驗技術的流程與操作。

1．實驗安排與理論教學緊密聯(lián)系。基因工程的教學過程中實驗課占總課程課時的一半，因此對實驗課內容的設置及實驗安排的要求很高，這需要我們增加實驗內容，合理安排實驗項目。實驗課程的安排應該和基本理論的教授緊密聯(lián)系起來。實驗和理論互相促進，理論的講授幫助學生根據原理去思考解決實際操作中遇到的問題，而實驗操作同樣可以幫組學生更加深入對理論的理解。目前，本校的同一實驗課程和理論課程均安排一個老師講授，這就有助于教師根據理論課的進度合理安排實驗教學。使學生在做實驗前，對實驗的相關知識有所了解，充分掌握實驗原理，以達到更好的實驗教學效果。

2．合理組織教學內容，注意整體性和連續(xù)性。基因工程是在生物體外，通過對DNA分子進行人工剪切和拼接，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導入受體細胞內進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內表達，產生出人類所需要的基因產物或定向地創(chuàng)造生物的新性狀。使之穩(wěn)定地遺傳給子代。一個完整的基因工程流程一般包括目的基因的獲得、載體的制備、重組體的制備、基因的轉移、基因的表達、基因工程產品的分離提純等過程。在基因工程研究中，在很大程度上，研究者要完成的是一個完整的流程，但是在實際教學中，教師往往會將一個完整的實驗體系拆分成若干個小的實驗項目，以方便進行教學。但這樣的結果會使學生難以把各個小的實驗項目連貫起來，無法全面了解整個基因工程的操作流程。因此我們在進行實驗教學時努力向學生強調各個實驗項目在整個基因工程流程中所處位置，以幫助學生加深理解。同時，我們也在努力嘗試著開設基因工程大實驗，即集中一至兩周，把學生兩人為一組，獨立完成一個研究性的綜合基因工實驗，通過這種方式幫助學生全面系統(tǒng)深入地理解基因工程操作，同時也是提高學生實際動手能力、獨立解決問題的一個嘗試。

3．結合教學內容編寫實驗教材。鄧小平同志早在80年代就提出“科學教育工作關鍵是教材，教材要反映現代科學文化的先進水平。同時要符合我國的實際情況”。基因工程發(fā)展日新月異，新知識新技術不斷涌現。國內的實驗教材有限，而好的教材是成功教學的基礎，因此，我們努力收集了最新的教材和資料，結合我院實際情況編寫了實驗講義。

實驗將以知識體系編排系統(tǒng)，敘述方法深入淺出，課外參考題靈活多樣，有很高的參考價值，可以彌補部分教材知識老化，內容陳舊的不足，同時講義突出介紹了各實驗的原理，并且列出每個實驗在實際操作中需要注意的事項，可以作為理論教學的輔助讀物，加深學生對課程內容的認識和理解

4．注重實驗技能訓練。實驗技能訓練是培養(yǎng)學生動手能力的關鍵，直接影響著學生以后的科研能力。基因工程實驗是本科生學習過程中難度最大的實驗課之一。基因工程實驗研究的各種生物材料組成極其復雜，幾乎所有的變化都是分子水平的，肉眼很難觀察。且分離純化及鑒定的方法差別很大，許多生物大分子又是有活性的，實驗中必須防止其失活；基因工程實驗的步驟多，連續(xù)性強，實驗的時間都很長，每個實驗都要用一兩天，前面的實驗失誤了，后面的實驗就無法進行；基因工程實驗對所用的試劑要求很嚴，配錯或加量有出入，都會對實驗結果產生很大的影響；基因工程實驗多數是在溶液中進行，實驗條件復雜多變，重復性差，所研究的物質含量極微，都是毫克、微克數量級，實驗的難度較大；基因工程實驗所用的儀器相當精密，操作有一定的難度。

因此，在每次學生上實驗課前，都要求其提交實驗預習報告，要求其充分理解實驗的原理，并了解實驗需要注意的有關事項，同時，在每次實驗課的開始都要向學生講授實驗原理，詳細敘述實驗過程，強調實驗注意事項。而且，在學生實驗過程中嚴格要求每個操作，狠抓標準化操作。尤其對微量操作、無菌操作和高速離心等進行嚴格監(jiān)督。最后，對學生在基因工程實驗課的評定主要根據學生預習報告，實驗記錄、實驗報告和實驗操作表現四個方面，把學生的實驗操作表出作為成績評定的主要項目。

5．培養(yǎng)學生的科學思維和獨立工作的能力。在實驗開始前的講解中，強調每個單項實驗在基因工程基本技術路線中所處的位置及其要達到什么樣的目的。通過理論授課和靈活多樣的課堂討論分析實驗設計的原理、實驗操作的意義。讓學生在實驗中掌握基因工程實驗原理和基本技術理論，促進其科學思維能力的發(fā)展。加強實際操作，訓練其獨立進行科研工作的能力。利用有限的教學時間選擇常見的基本的實驗，讓同學們自己配制試劑、準備實驗材料，在指導老師的指導下，全過程獨立完成實驗操作，從中領會基因工程實驗的操作要點和注意事項，避免以往實驗中大部分準備工作由實驗老師完成的弊端，確保在今后的科研中能獨立運用。強調實驗結果的記錄、實驗報告的寫作和實驗中出現問題的分析。在實驗過程中要求學生一絲不茍地做好原始結果記錄，對實驗中出現的問題加以分析，要讓學生在實驗中學會思考。知道每一步實驗步驟后面的原理，會分析實驗現象。找出實驗做得不好或失敗的原因并加以討論，提出改進措施再次驗證，提高其分析問題和解決問題的能力。

基因工程領域發(fā)展迅速，我們的教育也需要與時俱進。目前我們還處于摸索和實踐階段。教師的責任任重而道遠，教師要在以后的教學工作中不斷探索新方法，解決新問題，總結新經驗，為提高基因工程實驗課教學水平作出自己的貢獻，為國家培養(yǎng)更多高素質的21世紀合格人才。

基金項目：本文為北方民族大學教學科研資助項目

(作者單位：北方民族大學)