綜合性實驗在基因工程實驗教學中的應用

李斐

（濟寧醫學院 生物科學系，山東 日照 276826）

綜合性實驗在基因工程實驗教學中的應用

李斐

（濟寧醫學院 生物科學系，山東 日照 276826）

基因工程實驗是高校生命科學的重要實驗課程之一。本文在實驗教學的課程安排、實驗內容、教學組織形式等方面作了系列的教學改革，建立了合理的成績評價系統。教學效果證明，綜合性實驗在基因工程實驗教學中的應用提高了基因工程實驗教學的質量，有利于學生對基礎知識的理解和掌握，提升學生的綜合素質和創新能力。

基因工程；綜合性實驗；教學改革

基因工程，或稱分子克隆技術、DNA重組技術，是在分子生物學、微生物學、遺傳學等基礎學科的發展基礎上建立起來的，以改變生物原有的遺傳特性為目的的學科。以分子生物學為基礎的基因工程技術是生物技術中非常重要的技術，廣泛應用于醫學、藥學、農業、軍事等各個領域。為適應現代生物學的發展和社會需要，許多高校相繼開設了基因工程課程，作為生物技術、生物工程等專業的主干課程。為了培養21世紀社會需要的合格人才，高等院校必須轉變教育思想和觀念，改革傳統的教學方法和教學模式，大力提倡啟發式、討論式教育，推行研究性、探索性學習，重視培養學生的創新精神和實踐能力，努力培養高素質的創新人才[1]。

在教學中，普通院校的基因工程實驗教學往往存在種種困難，如實驗經費短缺、實驗時間不足、學生動手時間少、因學生畢業去向不同對實驗技能要求有差異等[2]。針對上述問題，本文結合本校實際，對現有基因工程實驗教學進行革新，有利于培養學生實踐和創新的能力。

一、實驗室設置

1.實驗室安全。實驗室在建設和管理中，應首先考慮到師生的健康和生命安全問題，推行實驗室安全保障制度。基因工程實驗接觸到的試劑有腐蝕性、劇毒性、致畸性、刺激性或易燃易爆的特點，這類試劑及其廢液需要特殊處理。推行實驗室安全規則，在于防止實驗室事故的發生。實驗室事故往往導致實驗室人員的傷亡、設備損毀，甚至會給社會和國家帶來不可估量的損失。各研究機構為保障教師和學生的安全及健康、減少國家財產損失，應該推動、執行以政府制定的安全生產法規為基礎的安全條例，建立安全舒適的實驗、研究環境；并且加強其安全管理及設備的安全檢查，以確保教師和學生的生命安全[3]。

2.儀器設備配置和管理。基因工程綜合性實驗涉及到的儀器設備有超純水制備系統、低溫高速離心機、PCR儀、凝膠成像系統、恒溫水浴箱、振蕩培養箱、超凈工作臺等，這些儀器設備的安排需根據實驗性質和實驗要求配置在不同的實驗區域。如考慮到無菌要求，超凈工作臺應安排在無菌操作室內，實驗人員的進出都應滿足無菌操作的要求。上述儀器一般是本科實驗課程中所用到的比較昂貴的設備，考慮到學生的實際操作能力比較弱、對儀器設備使用的熟練程度比較低的實際情況，教師應在正式開始實驗教學之前，對實驗儀器進行操作及注意事項說明；同時應在貴重儀器旁附上具體操作說明以及常見的故障排除方法。

二、實驗教學體系

1.教學目的。設置基因工程綜合性實驗課程是為了培養學生良好的實驗習慣、培養學生的實踐動手能力、培養學生的分析問題和解決問題的能力、培養學生的耐力和毅力和提升抗挫折的能力[4]。

2.選題。綜合性實驗課程的選題受到很多條件限制，如課時安排、實驗室自身條件和經費、與其他實驗課程的交叉、學生的理論知識和操作水平等。結合以上情況，我們將題目擬定為“小鼠Actb基因片段的克隆”。該題目涉及到幾乎所有基因工程相關的知識點，包括核酸提取，反轉錄PCR、瓊脂糖凝膠電泳、感受態細胞的制備及連接產物的轉化、質粒的小量制備、重組子的篩選與鑒定等。實驗過程中，學生上一步的實驗結果將作為下一步實驗的基本材料，整個過程環環相扣，充滿懸念，學生在整個過程中需要對每一步實驗結果的成功或失敗的原因進行分析并及時微調實驗方案。這樣，有利于學生在實驗時做到理論聯系實際，能夠幫助學生更好地將理論與實踐相結合，達到學習的目的。

3.實驗的組織和實施。教師在實驗過程中講解基本的操作方法和注意事項，具體實驗過程由學生討論后分組實施。在重組子篩選與鑒定這類可以有多種備選方案的實驗中，我們提供了2種以上的驗證方案供學生選擇，學生可以根據自己的興趣、上一步實驗結果以及操作時間任選其中一種或多種。在實驗的時間安排方面，由于基因工程實驗周期長，每一步驟耗時長，我們協調了實驗室管理人員，將大部分實驗課調整至周末進行，耗時短的步驟則分散在不影響正常教學的晚上進行。

4.成績考核評價制度。實驗課和理論課不同，死記硬背的內容不多，主要是培養學生的實驗技能、科學態度、觀察能力等。因此，實驗考核與理論課的考核是不同的。考察的內容不僅應包含有所學的知識和技能，還有綜合運用知識的能力、實事求是的科學態度等[6]。

參考其他進行了基因工程教學改革院校的成績評定制度，考慮到本校實際情況，我們擬定了以實驗報告為主要評價手段的成績考核評價制度。即實驗全部結束后，每個同學提交一份實驗報告，作為評定該學生基因工程實驗成績的依據之一。我們將基因工程實驗課的考核分為平時成績和實驗報告兩部分。平時成績包括：實驗操作、考勤情況、紀律衛生等；實驗報告要求內容翔實，著重實驗結果的分析和討論以及進行綜合性實驗的感受和建議[5]。總之，這種考核方式既考查了學的生理論知識水平，又考查了學生實際操作技能和分析問題解決問題的能力，使考核盡量能體現學生的綜合水平。

三、教學效果

經過2年的綜合性實驗教學實踐，我們感到這種綜合性教學模式是深受學生歡迎的。通過綜合性實驗的實踐鍛煉，學生對科研有了實際的體驗，實驗能力和分析問題的能力都有了不同程度的提高。

另外，在學生座談時，學生對于基因工程綜合性實驗的設置也有良好的評價，他們認為綜合性實驗提高了他們的實際操作能力、理論水平和獨立分析問題的能力。

四、綜合性實驗教學存在的問題

綜合性實驗教學是實驗教學中比較新的教學模式，以周期長、學生主動性高和能夠聯系科研作為主要特征。這些特征在教學中伴隨著一些問題，如實驗室開放的時間安排難以固定化、儀器設備難以維護管理、有毒有害藥品不登記使用、高額試劑的浪費等情況。對于以上問題，學校可以考慮進一步協調實驗室管理人員，并對其進行嚴格監管，同時在學生中實行組長責任制度。

實驗成績除了參考實驗報告外，還應增設扣除失誤及增加創新等考核方式。對學生的實驗評分除了要以實驗結果作為考核標準外，還要參照學生的實驗數據記錄情況以及對實驗結果的分析是否合理、完整和科學，對于實驗操作的態度也應記入評分系統。這樣一來，假如學生的實驗結果不理想，但如果他們有深刻的分析以及獨到的見解，也可以獲得合理的成績評價。最后，如果學生對實驗設計、方法和步驟發表不同的見解，實驗成績可以從優考慮，這樣可以鼓勵學生的創新精神[7]。綜合性實驗的評定成績作為基因工程理論課程總評定成績的一小部分，不能完整反映學生的實際水平，如果作為獨立實驗課程進行考核，更能體現綜合性實驗的教學結果和學生實際操作技能以及分析問題解決問題的能力。

綜合性實驗是一種教師啟發引導、學生主動參與的教學過程，師生間的互動較強，對教師的知識面和實際科研能力要求比較高，需要教師和學生雙方共同努力才可以獲得教學相長的雙贏結果[8]。

五、結語

基因工程的綜合性實驗教學還有待進一步探索和實踐，實驗教學的內容、方法需隨著科技和學校科研水平的進步不斷革新。同時，學校還應繼續提高教師及實驗員的業務水平，改善實驗條件，促使實驗教學向更合理的方向發展。在教學過程中，我們要不斷總結經驗教訓，逐步完善教學過程，從而培養出高素質的創新型人才。

[1]陳至立.自覺更新教育觀念 積極實踐素質教育思想[J].人民教育，2002，（1）：1.

[2]陳國梁，薛皓，賀曉龍，孫志宏.普通院校基因工程實驗教學的改革與創新[J].高校生物學教學研究（電子版），2012，2（4）：47-50

[3]郭寶英，鄧一兵，馬玉心.淺談基因工程實驗教學[J].科教文匯（下旬刊），2012，（3）：46-47.

[4]曾鳳英，臧學麗，郭紅軍.淺談基因工程學生綜合實踐能力的培養[J].中國民族民間醫藥，2013，（9）：45，48.

[5]丁飛翔，王玉招，顏宏利，孫樹漢.基因工程綜合性實驗教學改革初探[J].山西醫科大學學報（基礎醫學教育版），2009，11（3）：303-305.

[6]張前，解華，李峰，王珍.基因工程實驗課程的建設與教學實踐. [J].中醫教育，2008，27（5）：24-26.

[7]秦紅霞，王萍蘭，徐玲玲，李同建.基因工程實驗教學改革與探索[J].安徽農業科學，2010，38（7）：3813-3814，3816.

[8]賈桂康，蘇仕林.基因工程實驗教學改革探析[J].現代農業科技，2009，（21）：300-301.

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1674-9324（2014）40-0232-02