醫學院校生物技術專業基因工程課程教學探索與體會

張磊 姜勇 王會巖 許會靜 李艷

摘 要：從課程設置、授課內容、教學手段、實驗及實踐教學等方面，對醫學院校生物技術專業的基因工程教學存在的問題進行探索和改革，合理制定課程規劃，恰當運用多媒體教學方法，注重緒論講述、重視實驗教學和課外實踐，建立合理高效的教學模式，提升學生的學習興趣和科研實踐能力，提高人才素質教育水平。

關鍵詞：醫學院校；生物技術；基因工程；課程教學

中圖分類編號：G642 文獻標識碼：A

生物技術是現代生物科學發展及與其他相關學科相融和的產物，其核心技術即為基因工程。基因工程誕生于20世紀70年代，是在分子生物學及分子遺傳學基礎上綜合發展起來的一門新興的生物技術學科。它與細胞工程、發酵工程、酶工程都是生物技術的重要組成部分。其理論與實驗技術已滲透到生命科學的各個領域，并極大促進了工農業和醫藥行業的發展，尤其是轉基因農作物、基因工程藥物等技術已創造了巨大的社會效益和經濟效益[1]。因此，基因工程是生物技術專業的重要專業課程，在醫學類生物技術專業中也占有重要地位。

生物技術產業是21世紀的重要支柱產業之一，發展迅速，科技成果日新月異，培養高素質的生物技術人才是社會產業化的必然需求。生物技術專業的培養目標是使學生掌握現代生物學和生物技術的基本知識、基本理論和基本實驗技能，獲得基礎應用研究和科研開發研究的初步訓練，具有較強的創新能力、良好的科學素質的應用型高級專門人才。自1997年教育部首次批準成立生物技術專業以來，各大綜合性大學的生物系廣泛設立了生物技術專業，而隨著生物醫藥產業的發展，對醫學生物技術人才的需求日益增加，許多醫學院校也設立了生物技術專業。吉林省是生物大省，生物醫藥企業眾多，就業前景廣闊，我校于2011年在檢驗學院開設了生物技術專業，作為本專業主干課程的基因工程，我們對這門課程的教學進行了一系列的探索和嘗試，獲得了諸多體會。

1.課程教學基本情況

基因工程涉及生物化學、分子遺傳學、微生物學、分子生物學及細胞生物學等諸多學科的知識，在課程安排上我們將其安排在以上基礎學科之后，在大三下半學期進行授課。授課總學時80學時，基本按照理論：實驗=1：1的學時比例開設，注重對學生實驗技能和科研能力的培養。此外，基因工程課程具有抽象、復雜、新穎的特點，理論性和技術性強，且發展迅速、涉及很多科技前沿，相關知識日新月異，另外醫學院校學生的生物學基礎較差，大多學生感覺不好理解，處于似懂非懂的狀態，這對教師教學提出了挑戰和較高的要求。

2.課程探索與改革

2.1做好課程設置規劃

基因工程是分子克隆技術的產業化應用，包括上、下游技術。上游技術為目的基因的重組和克隆；下游技術則涉及目的基因在生物宿主細胞內的大規模表達、分離及純化。本課程內容涉及面廣，教學內容包括基本原理、基本實驗方法和實驗技術，在教學時要充分考慮到其抽象性、復雜性和前沿性的特點，做好課程規劃[2]。此外，基因工程是一門交叉學科，與分子遺傳學、分子生物學、生物化學、微生物學，以及與之同學年開設的生物信息學、細胞工程、發酵工程、蛋白質工程等課程均有交叉。首先，在安排這些課程的時候要注意先后順序，先講基礎課程，尤其生物信息學應在基礎課之后專業課之前開設。而基因工程的教學內容可適當精簡，避免與其他課程的重復，留出充足時間多講解重點、難點和前沿進展。例如，在講授真核表達載體時，可穿插介紹基因工程載體的研究進展及其在基因治療中的應用、在克隆中的應用及由其引起的法律、倫理學問題等。我院選用教材為普通高等教育“十一五”規劃教材《基因工程》（何水林主編），大綱設計包含九章內容，分為四大部分，第一部分包括緒論、基因工程的酶學基礎及載體，論述基因工程的基礎知識和重要技術基礎。第二部分包括基因工程的基本技術與原理、目的基因的獲得方法等，這部分是學生要重點掌握的內容，逐漸深入，方便學生理解和掌握。第三部分主要論述DNA重組操作的步驟、外源基因表達優化及產物分離純化方法，這部分包含一些經驗性的內容，需要教師結合科研實際、多引入實例進行介紹，例如可以以某種蛋白的基因工程獲得全過程作為主線，復習前幾章所學理論及技術內容，同時著重介紹蛋白質的高效表達及純化的方法，并與蛋白質工程中的純化、發酵工程中的發酵內容相結合，使學生掌握基因工程的總體科研思路和步驟；最后一個部分為基因工程的應用，這部分著重講解各類生物基因工程技術在工農業、臨床醫藥、化學制劑、食品工業等若干領域的應用情況，涉及基因工程產品、轉基因生物安全等熱點問題，這部分應結合實際，多舉例，多分析。

2.2認真講好“緒論”，激發學生學習興趣

“緒論”是課程的開場白，它既是這門課程的縮影，也是入門向導，對初學者學習該課程、激發學習興趣至關重要。基因工程的緒論包括其發展簡史、主要內容和應用、技術流程及學習本課程的意義和方法。通過緒論的學習，學生將獲知：①基因工程在整個生命科學中的地位及發展中的重要事件、基因工程科學史上的重大事件和重要人物等；②基因工程的技術流程的概述，使學生對教材中所講內容有個總體的印象；③如何能夠學好本課程，即在學習中的具體要求。教師可選取幾件重點時間講述激勵學生的科研興趣和拼搏精神；基因工程研究的主要內容及在現實生活中的應用，這部分要多找些例子，尤其是和生產生活關系密切的，提升學生的興趣；同時應強調基因工程是一門實踐性、應用型較強的綜合學科，對于學生的考研及就業均十分重要，增加學生學好本門課的決心。我院選用本專業高職稱、經驗豐富的老教師講授緒論內容，深入淺出、與實際的考研、就業情況結合，獲得較好的教學效果。

2.3恰當運用多媒體教學手段

隨著計算機技術的普及，多媒體教學在各高校教學中應用日益廣泛。精心制作的PPT課件，包含了豐富的圖片、動畫等內容，使教學內容直觀生動，深入淺出，激發了學生的學習興趣，提高了教學效果。特別對于一些比較抽象的內容（如PCR的基本原理）和比較復雜的知識點（如基因文庫的構建與篩選）等可用動畫清晰地詮釋出來。圖片和動畫可來源于網絡下載，也可由教師用相關軟件制作，原則是緊貼教學內容，使授課內容形象化。但不可在多媒體課件中濫用聲音、動畫、圖片內容，過于花哨的課件會分散學生注意力，反而影響教學效果。多媒體只是教師課堂演示的工具，是一種輔助教學手段，教師應發揮教學主導作用，將多媒體與傳統教學相結合，消除多媒體的弊端 [3]。如果只是在PPT課件上羅列大量文字，上課時直接念出來，不寫板書，不加解釋，這不僅不利于教師對授課內容的融會貫通，學生對冗長的文字也提不起興趣，抓不住重點，學習效果欠佳。因此，在應用多媒體課件時不可忽視傳統板書和說課的積極作用，課件內容簡潔明了，并在課件上標記重點及難點內容，使學生明確本節課的知識脈絡和授課思路，并有時間記筆記以供課后復習。此外，引導學生正確的使用多媒體課件，有部分學生上課不認真聽，下課把課件拷貝回去，期末前突擊。首先教師盡量不要把課件全部復制給學生，讓學生仍然保留記筆記的良好習慣，上課時對于重點內容留出時間給學生記筆記或在書上加以標記，同時增加與學生的互動，使每個學生積極融入到教學過程中來。

2.4理論教學和實驗教學相結合

基因工程是一門實踐性很強的學科，實驗教學是本課程的重要環節，它是對理論教學的驗證和輔助，也是培養學生實踐技能、科研思維能力、創新能力及綜合素質的重要手段，實驗能力需要在平時的教學過程中有計劃地進行培養[4]。第一，實驗老師在課堂上要給予學生專業細致的指導，發現學生操作失誤及時糾正；第二，重點講解實驗目的、實驗原理，實驗步驟中要充分強調注意事項；第三，在實驗內容設計方面，除了傳統的驗證性試驗，還要開設自主設計實驗內容，給定大體實驗題目，讓學生自己查文獻找出實驗材料、實驗方法，進行簡單的開題報告，充分開放實驗室，鼓勵學生利用業余時間完成，并在完成試驗后認真分析實驗結果，在班級中組織匯報教學，教師與學生共同討論實驗中存在的問題，培養學生科研思維和科研能力。第四，對于連貫性強的實驗，把幾次實驗內容整合，以科研實驗模式，在實驗教師的指導下，學生半自主地完成實驗內容；第五，在理論教學中提出一些簡單的實驗問題，引導學生用學過的實驗技術、方法加以分析和解決，例如，如何用學過的方法克隆蚊子的未知的胰蛋白酶基因并使之在酵母中表達，這里面涉及到學生學過的生物信息學的知識，并需要學生綜合運用課上講過的未知目的基因的獲得、簡并序列引物的設計、DNA重組、外源基因的表達等相關知識加以解決，不需要學生動手做實驗，但要形成一個完整的設計思路，并能對實驗中可能出現的問題加以分析解決，這樣的問題對于學生來講可能比較難，可將學生分組，合作查資料、整合信息、綜合分析并在理論課上進行匯報，經過這樣的過程，學生可以將基因工程的理論和實踐有機結合在一起，更深入地理解基因工程的基本流程。

2.5豐富課外實踐教學

由于實驗課的學時及條件限制，有些實驗內容無法全面開展，且實驗授課內容與實際科研生產有一定差異，實驗課中大多學生是被動學習，動手不動腦，不能系統掌握基因工程實驗技術的內涵。因此，我們在教學中增加了課外實踐教學的內容，聯系外校實驗室或生物公司，帶領學生去參觀、見習，并鼓勵個別基礎較好的同學參加教師科研項目，這使學生的理論、實驗技能與生產實踐充分結合，將抽象被動的學習轉化為直觀有趣的生產應用，激發了學生學習興趣的同時也培養了學生的科研思維，為學生將來考研、做科學研究奠定了扎實基礎。

4.小結

在近三年的基因工程課程教學中，我們在課程設置、授課內容、教學方法等方面進行了一些列的探索和實踐，已建立了較完善的教學體系，擁有優良的實驗教學條件，教師制作了規范的多媒體課件并創建了教學網站，開展多元化教學，理論教學、實驗教學和課外實踐有機結合，使學生掌握扎實的理論知識、實驗技術的同時，也培養了學生的科學思維和科研能力，取得了較為滿意的教學效果，為培養醫學生物技術專業高素質人才堅定了良好基礎。但由于本專業創建時間尚短，在教學中仍存在很多問題，課程改革任重而道遠，我們將不斷努力，深化教學改革以獲得更好的教學效果。

參考文獻：

[1] 黃麗華，趙燕，張學文.《基因工程》教學改革實踐[J].農業教育研究，2010（1）：24-26

[2]申曉冬， 連繼勤， 婁桂予等. 醫學生物技術專業基因工程教學的體會[J].山西醫科大學學報：基礎醫學教育版，2009，11（1）：29-31.

[3]穆靈敏，武俊芳，王文峰. 基因工程多媒體教學存在的問題與改進措施[J].新鄉醫學院學報，2012，29（12）：971-972.

[4] 陳英，黃敏仁.基因工程教學改革初探[J]. 生物學雜志，2005，22（5）：48-50.

課題：①2012年吉林省社會科學院課題“長吉圖的生物產業戰略發展與人才培養”研究成果（課題編號：1206-3）；②2012年吉林省社科聯學會部吉林市社科聯課題“醫學背景下應用型生物技術人才培養模式探究”（課題編號：1225）；③吉林省教育科學“十二五”規劃，2014年度立項課題“基于FBLM教學模式提升生物技術應用型人才綜合素質的研究與實踐”課題編號：GH14347。

作者簡介：張磊（1981-），女，漢族，碩士，講師，吉林醫藥學院檢驗學院，主要從事生物技術專業教學工作。

通訊作者：李艷（1960-），女，漢族，碩士，教授，研究方向：醫學高等教育，郵箱：jlliyang2004@163.com。