應(yīng)用技術(shù)大學(xué)基因工程實(shí)驗(yàn)課程考核改革的探索

摘 要 基因工程實(shí)驗(yàn)是生物類本科和專課高年級(jí)的必修課程，涉及諸多理論原理及實(shí)際操作，實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)，力求使學(xué)生掌握基因工程研究的基本技能和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，提高分析問題和解決問題的能力，我們改變?cè)瓉碚n程考核過程中注重實(shí)驗(yàn)理論輕視實(shí)驗(yàn)實(shí)際操作的不足，在課程考核中增加應(yīng)用實(shí)驗(yàn)課實(shí)驗(yàn)技術(shù)和原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路，促進(jìn)了學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供借鑒

關(guān)鍵詞 基因工程實(shí)驗(yàn) 課程考核 應(yīng)用技術(shù)大學(xué)

基因工程實(shí)驗(yàn)是生物工程、生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)主干課，是生物工程與生物技術(shù)專業(yè)核心課程之一，是培養(yǎng)高級(jí)應(yīng)用型生物工程與技術(shù)類人才的必修課程。本課程的任務(wù)是培養(yǎng)并提高學(xué)生對(duì)基因操作技術(shù)的綜合應(yīng)用能力，完善學(xué)生的專業(yè)知識(shí)體系。結(jié)合應(yīng)用技術(shù)大學(xué)人才培養(yǎng)目標(biāo)，本課程注重知識(shí)的系統(tǒng)性和應(yīng)用性，綜合了DNA提取、基因克隆、載體構(gòu)建、重組DNA分子的轉(zhuǎn)化、重組子的篩選與鑒定等基因操作技術(shù)。通過本課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，達(dá)到系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的基因操作實(shí)驗(yàn)技能，為從事生物技術(shù)及相關(guān)領(lǐng)域的工作打下基礎(chǔ)。

對(duì)于基因工程實(shí)驗(yàn)課程的考核，一種是實(shí)驗(yàn)操作，即通過安排幾個(gè)小實(shí)驗(yàn)操作，考核學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程中教學(xué)目標(biāo)能力的掌握情況，但是由于基因工程實(shí)驗(yàn)很多操作缺乏的可視性，結(jié)果不容易展示，也不方便群體性考核測試。另外一種方式是筆試或面試回答基因工程實(shí)驗(yàn)課程中相關(guān)的實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作知識(shí)點(diǎn)，雖然簡單易行，卻不能達(dá)到本課程對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能的考核要求。因此，我們針對(duì)應(yīng)用技術(shù)人才培養(yǎng)的要求，對(duì)基因工程實(shí)驗(yàn)課程的考核的方式和內(nèi)容進(jìn)行改革，以期對(duì)培養(yǎng)提高學(xué)生真正的基因操作技術(shù)水平有所參考。

一、考核方式

改變以往簡單操作或者知識(shí)默寫的方式，在試題庫中隨機(jī)選擇2道題目采用筆試設(shè)計(jì)操作方案和面試演示和說明操作過程的方法。

二、考核內(nèi)容

（一）PCR反應(yīng)程序設(shè)計(jì)和原理應(yīng)用

反應(yīng)條件：模板2000bp的基因片段、擴(kuò)增目的基因800bp，引物Tm=60℃。另外一個(gè)反應(yīng)條件：模板為水稻基因組，目的基因1800bp，引物Tm=53℃。要求：設(shè)計(jì)出PCR反應(yīng)程序，說明理由。

PCR反應(yīng)是現(xiàn)代基因工程實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常使用的實(shí)驗(yàn)操作，可是在課堂教學(xué)中，很多同學(xué)只能按照課堂設(shè)計(jì)的PCR反應(yīng)程序使用PCR儀，未能正在掌握PCR反應(yīng)程序的對(duì)每一個(gè)PCR反應(yīng)的對(duì)應(yīng)性，此題旨在提高學(xué)生對(duì)PCR反應(yīng)程序的理解和實(shí)踐應(yīng)用能力。

（二）PCR反應(yīng)體系設(shè)計(jì)和操作要點(diǎn)

反應(yīng)條件：Taq（5U/uL）、10€譖CR緩沖液、dNTP（各2.5mM）、引物1和引物2（10uM）、蒸餾水、模板。要求：（1）設(shè)計(jì)出20uLPCR反應(yīng)體系，說明理由；（2）設(shè)計(jì)出50uLPCR反應(yīng)體系，說明理由。

PCR反應(yīng)體系的配置在實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常性操作項(xiàng)目，反應(yīng)管中要加的試劑種類多，容易出錯(cuò)，尤其是對(duì)題反應(yīng)體系中各種溶液的用量和配比更是不少學(xué)生學(xué)習(xí)和理解的難點(diǎn)，本題旨在提高學(xué)生對(duì)PCR反應(yīng)體系中各種溶液的用量理解和體系配比設(shè)計(jì)應(yīng)用能力。

（三）基因片段和載體連接體系設(shè)計(jì)和原理應(yīng)用

反應(yīng)條件：pMD19-T、L=2692bp、PCR產(chǎn)物（50ng/ l）：L=300bp、溶液I。要求：設(shè)計(jì)20uL連接體系，說明理由。另外一個(gè)反應(yīng)條件：質(zhì)粒片段=6452bp、酶切DNA片段L=1000bp、T4DNA連接酶、10€琢用富撼逡骸R螅荷杓？0uL連接體系，說明理由。

經(jīng)典的載體連接實(shí)驗(yàn)要求將基因片段和載體片段的分子比例控制在3：1至10：1之間，這也是載體連接的關(guān)鍵。在本題目中有兩個(gè)小題目，基因片段和載體片段大小各不相同，要求學(xué)生使用相應(yīng)的計(jì)算公式設(shè)計(jì)合適的反應(yīng)體系，達(dá)到最理想的連接效率。

（四）酶切體系設(shè)計(jì)和回收操作

使用pMD18-TVector，插入目的基因?yàn)?50bp，要求設(shè)計(jì)酶切體系鑒定目的基因并回收目的基因。

通過自己解讀最簡單的載體圖譜，識(shí)別基因插入位點(diǎn)和多克隆位點(diǎn)，自主確定酶切體系中相應(yīng)的限制性內(nèi)切酶，并且設(shè)計(jì)合理的酶切鑒定體系，達(dá)到對(duì)學(xué)生雙酶切鑒定操作的考核。

三、結(jié)語

基因工程實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)是一個(gè)連續(xù)性的、綜合性的大實(shí)驗(yàn)，目的是為了培養(yǎng)學(xué)生對(duì)基因工程流程有全面的認(rèn)識(shí)，并全面掌握基因工程的基本實(shí)驗(yàn)技能，本考核方案與實(shí)驗(yàn)大綱無縫對(duì)接，旨在考查學(xué)生對(duì)課程的理解和應(yīng)用能力。作為目前應(yīng)用技術(shù)大學(xué)人才培養(yǎng)的重要試點(diǎn)，我們結(jié)合專業(yè)優(yōu)勢，率先在基因工程實(shí)驗(yàn)中采取應(yīng)用實(shí)踐能力為主的考核方式，可以為其他生物類課程在應(yīng)用能力的教學(xué)和考核改革提供參考。

本文受到國家自然科學(xué)基金（31302148）和武漢生物工程學(xué)院校級(jí)教研項(xiàng)目《應(yīng)用型本科生物化學(xué)教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化的研究》基金資助。

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（作者單位：武漢生物工程學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院）