基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐

裔傳燈　周勇　張昌泉　李錢峰　梁國華

摘 要 隨著基因工程的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、方法和課程安排已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前學(xué)生能力的培養(yǎng)。結(jié)合近幾年來在實(shí)踐教學(xué)和科學(xué)研究中積累的經(jīng)驗(yàn)，提出了完善教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法、以論文的形式書寫實(shí)驗(yàn)報告、改進(jìn)成績評定方法等改革措施，提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣，收到了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 基因工程 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 教學(xué)改革

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2015.03.050

Reform and Practice of Genetic Engineering Experimental Teaching

YI Chuandeng， ZHOU Yong， ZHANG Changquan， LI Qianfeng， LIANG Guohua

（College of Agriculture，Yangzhou University， Yangzhou， Jiangsu 225009）

Abstract With the development of genetic engineering， Conventional instruction of genetic engineering experimental teaching， including teaching contents， methods and course arrangement， is not suitable for the development of modern student's abilities and qualifications. Based on the accumulated experience from succession teaching and scientific research in recent years， some creative reform measures attract the student's learning interest， such as the establishment of course content， improvement of teaching method， analysis on innovation of experimental report and improvement of evaluation system.

Key words genetic engineering; experiment teaching; teaching reform

基因工程自上個世紀(jì)70年代初期誕生以來，已經(jīng)取得了許多震憾人心的成就，其方法與技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到現(xiàn)代生命科學(xué)的各個領(lǐng)域，并且正以迅猛的勢頭向前發(fā)展，成為當(dāng)今生物科學(xué)研究諸領(lǐng)域中最具有生命力、最引人注目的前沿學(xué)科之一。①基因工程是一門理論和實(shí)踐并重的基礎(chǔ)必修課程，通過實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生對基礎(chǔ)理論和概念的理解和掌握;同時幫助學(xué)生對相關(guān)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)分析和實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，提高學(xué)生的基因工程知識水平，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。②基因工程是在分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)等學(xué)科綜合發(fā)展的基礎(chǔ)上，誕生的一門嶄新的生物技術(shù)科學(xué)，其實(shí)驗(yàn)技術(shù)是生物技術(shù)和生物工程領(lǐng)域的主導(dǎo)性技術(shù)，熟練掌握該技術(shù)已成為是當(dāng)前生物、農(nóng)林、醫(yī)學(xué)等專業(yè)的現(xiàn)代生物科學(xué)工作者的首要任務(wù)之一。

1 基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的不足

1.1 教學(xué)內(nèi)容的欠缺

受制于實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)和儀器設(shè)備的局限性，傳統(tǒng)的基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要包括生物（動植物和微生物）DNA的分離提取，瓊脂糖凝膠電泳，核酸聚丙烯酰胺凝膠電泳，PCR技術(shù)等，這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并沒有完全覆蓋基因工程所涉及的提、切、接、轉(zhuǎn)、檢等基本實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，表現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的不完整。

1.2 課程安排的不科學(xué)性

在教學(xué)時間的安排上，實(shí)驗(yàn)課緊跟理論課的教學(xué)安排似乎有利于鞏固學(xué)生對基因工程相關(guān)原理的理解和掌握，進(jìn)而提高學(xué)生的基因工程實(shí)驗(yàn)操作技能。但是基因工程實(shí)驗(yàn)具有內(nèi)容連續(xù)性強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)步驟多、實(shí)驗(yàn)時間長的特性，所以傳統(tǒng)的教學(xué)安排將連貫的實(shí)驗(yàn)過程變成了一個個獨(dú)立的小實(shí)驗(yàn)，割斷了實(shí)驗(yàn)過程的內(nèi)在聯(lián)系，學(xué)生獲得的只是一些零星的理論和實(shí)驗(yàn)技能，難以形成對基因工程實(shí)驗(yàn)過程的整體印象，不利于培養(yǎng)學(xué)生對基因工程實(shí)驗(yàn)整體的操作技術(shù)能力。

1.3 實(shí)驗(yàn)報告過分強(qiáng)調(diào)一致性

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是讓全班學(xué)生采用同樣的實(shí)驗(yàn)儀器，在相同的時間內(nèi)完成相同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、撰寫一份相同的實(shí)驗(yàn)報告，且實(shí)驗(yàn)報告只包括實(shí)驗(yàn)原理和目的、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備與材料、實(shí)驗(yàn)步驟等相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這種實(shí)驗(yàn)報告對于許多沒有相關(guān)性或連續(xù)性的實(shí)驗(yàn)是比較適用的，能夠幫助學(xué)生掌握常規(guī)實(shí)驗(yàn)要求和方法、鞏固相關(guān)的理論知識。在這樣實(shí)驗(yàn)報告要求的影響下，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)步驟的要求，完全處于被動的狀態(tài)，思維完全被束縛在指定的項(xiàng)目要求上，無法讓學(xué)生創(chuàng)造性地提出問題和分析問題，更不用說創(chuàng)造性地解決問題，這與當(dāng)前基因工程的教學(xué)精神是不相符的，因而很難激發(fā)學(xué)生主動獲取知識的熱情，也嚴(yán)重制約了學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，不利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。③

1.4 教學(xué)方式缺乏活力

自初中以來，實(shí)驗(yàn)課一直沿用的傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，即教師首先介紹實(shí)驗(yàn)原理和目的，講述實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)步驟方法，提出實(shí)驗(yàn)要求并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析及討論。這種教學(xué)方式多數(shù)是教師演示為主，學(xué)生實(shí)驗(yàn)大多數(shù)是重復(fù)演示實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，學(xué)生只需按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求一步步地完成相關(guān)操作實(shí)驗(yàn)， 不需要多動腦筋，整個實(shí)驗(yàn)過程非常機(jī)械，學(xué)生完全處于被動學(xué)習(xí)的狀況，學(xué)生思維能力受到壓抑，④無法激發(fā)學(xué)生的求知欲，也不利于適應(yīng)當(dāng)今社會發(fā)展的復(fù)合性創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

2 基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的具體舉措

2.1 完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

結(jié)合當(dāng)前分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀和學(xué)生所在學(xué)科的特點(diǎn)，適當(dāng)補(bǔ)充部分新實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步加強(qiáng)和完善實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的系統(tǒng)性和完整性，打破實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目自身的封閉性和不連續(xù)性。我們將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為必修和選修兩部分，必修部分為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，涵蓋了基因工程的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)（提、切、接、轉(zhuǎn)、檢等），即包括質(zhì)粒DNA的提取、PCR擴(kuò)增目的基因、DNA的回收與純化、DNA重組、重組子篩選與鑒定等內(nèi)容;選修部分為開放性實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)方案與設(shè)計(jì)思路，突出專業(yè)能力培養(yǎng)。學(xué)生可根據(jù)自己的學(xué)習(xí)興趣，選擇一個與學(xué)校教師在研科研課題緊密相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)過程，培養(yǎng)學(xué)生開拓創(chuàng)新的能力。

2.2 針對性地改革教學(xué)方法

在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，強(qiáng)調(diào)教師的主導(dǎo)性和學(xué)生的主體性有機(jī)結(jié)合，即在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師主要講解和示范實(shí)驗(yàn)室儀器操作規(guī)范、藥品和試劑的安全使用等，具體實(shí)驗(yàn)由學(xué)生自己安排時間，根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案獨(dú)立完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)過程。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師要及時糾正學(xué)生錯誤操作，查看學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分類指導(dǎo)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生的自主性更大。在選擇實(shí)驗(yàn)課題后，學(xué)生在老師的指導(dǎo)下查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料，獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，經(jīng)相關(guān)指導(dǎo)教師批閱后即可在開放實(shí)驗(yàn)室中獨(dú)立完成全部實(shí)驗(yàn)操作。由于基因工程實(shí)驗(yàn)是一個連續(xù)性的過程，涉及的實(shí)驗(yàn)步驟較多，每一個操作步驟都會影響后面的結(jié)果，因此要求學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)正確，及時檢測和評估后續(xù)實(shí)驗(yàn)的可行性;實(shí)驗(yàn)過程中操作要力求規(guī)范、減少誤差。這樣的教學(xué)方法可以充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動性，很好地培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，讓學(xué)生逐步養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和良好的研究習(xí)慣。

2.3 實(shí)驗(yàn)報告強(qiáng)調(diào)主觀分析的比重

學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報告包括4個部分，即實(shí)驗(yàn)原理和目的、實(shí)驗(yàn)材料與試劑、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與討論，這是對每個學(xué)生有著相同的要求。為了體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)報告的突出性和獨(dú)創(chuàng)性的特征，給不同的學(xué)生安排不同的實(shí)驗(yàn)材料，學(xué)生各自獨(dú)立完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，教師通過重點(diǎn)考查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與討論，就可以知道學(xué)生是否真正掌握了相關(guān)的知識和技能。這樣的實(shí)驗(yàn)報告能夠充分反映學(xué)生思維的活躍程度，有利于挖掘?qū)W生的潛能，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)專業(yè)基礎(chǔ)，逐步培養(yǎng)學(xué)生形成科學(xué)研究的思維能力，為今后他們從事科研或相關(guān)專業(yè)的工作打下了良好的基礎(chǔ)。

2.4 改革成績的評定體系

學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度與課程成績評定方式有著很大的相關(guān)性，一個好的評價體系會引導(dǎo)學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。為了鼓勵學(xué)生自主探索的積極性，強(qiáng)調(diào)學(xué)生綜合素質(zhì)和能力的培養(yǎng)，目前課程成績一般由平時成績和期末考試的卷面成績按照不同的比重進(jìn)行綜合評定。基因工程實(shí)驗(yàn)課具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，更應(yīng)該注重實(shí)驗(yàn)過程的考核，加強(qiáng)學(xué)生分析問題與解決問題能力的鍛煉和培養(yǎng)。這些能力都在綜合實(shí)驗(yàn)報告中有著很好地體現(xiàn)，因此一份好的實(shí)驗(yàn)報告，就是一份很好的實(shí)驗(yàn)課的答卷。

3 結(jié)語

教育部《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見》（教高[2005]1號文件）中明確提出：“積極推進(jìn)研究性教學(xué)，提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力”。在這一精神指導(dǎo)下，近年來，各高校開始積極探索和推行研究性教學(xué)的新模式、新方法，以真正提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。抓住這個契機(jī)，我們以基因工程為試點(diǎn)，通過改革讓學(xué)生真正參與課堂、主導(dǎo)課堂，完善了學(xué)習(xí)過程，增加了課堂的吸引力，拓展了課堂教學(xué)寬度，學(xué)習(xí)積極性大大提高，學(xué)習(xí)效果也較以往大幅度提高。

項(xiàng)目來源：揚(yáng)州大學(xué)2014年度研究生教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐課題

注釋

① 吳乃虎.基因工程原理（第二版）.科學(xué)出版社，1998.

② 賈桂康，蘇仕林.基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探析[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2009（21）：300-301.

③ 魏麟，劉勝貴，付明等.基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)踐探析[J].懷化學(xué)院學(xué)報，2012.31（2）：94-96.

④ 劉銀萍，彭端，蔣力立.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比較[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2010.10（5）：27-30.