分子生物學與基因工程實驗課改革的探索與實踐

任桂萍+王文飛+尹杰超+劉銘瑤+李德山

摘要：2015年東北農(nóng)業(yè)大學生命科學學院實施了分子生物學與基因工程實驗課教學改革。在實驗教學方法上，建立“以學生為主體、以教師為主導”的實驗教學模式，促進師生“互動”，提高實驗教學效果。在實驗教學內(nèi)容上，以已進行產(chǎn)業(yè)化的基因工程藥物的研發(fā)全過程為模式，將產(chǎn)業(yè)化前期基因工程藥物設計方案、研究方法和技術融入實驗教學中，使學生全面掌握基因工程藥物研發(fā)的理念和技術。通過對分子生物學與基因工程實驗課改革的探索與實踐，提高了分子生物學與基因工程實驗課的教學質(zhì)量和效果，為培養(yǎng)國際型專業(yè)人才奠定了實踐基礎。

關鍵詞：分子生物學;基因工程;實驗教學;教學改革

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）42-0204-02

近年來，全球范圍內(nèi)生物技術和產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)加快發(fā)展的態(tài)勢，主要發(fā)達國家和新興經(jīng)濟體紛紛對發(fā)展生物產(chǎn)業(yè)做出部署，作為獲取未來科技經(jīng)濟競爭優(yōu)勢的一個重要領域，我國推動生物技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展已有30多年的歷史。

國務院印發(fā)的《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中指出，生物產(chǎn)業(yè)是國家確定的一項戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，生物技術和生物產(chǎn)品得到廣泛應用，生物產(chǎn)業(yè)對改善人口健康、保障糧食和能源安全、促進綠色增長、改善生態(tài)環(huán)境和增加就業(yè)機會等方面的作用明顯提升。要推進我國生物產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速健康發(fā)展，其保障措施之一即是重視人才培養(yǎng)，加大生物技術人才培養(yǎng)力度，充分發(fā)揮高等院校的作用，重點培養(yǎng)生物產(chǎn)業(yè)高端創(chuàng)新型人才、產(chǎn)業(yè)鏈關鍵環(huán)節(jié)專業(yè)人才等。在生物產(chǎn)業(yè)中，基因工程、分子生物學處于核心地位，培養(yǎng)全面掌握分子生物學與基因工程技術的專業(yè)人才成為重中之重。

在此形勢之下，東北農(nóng)業(yè)大學生命科學學院對分子生物學與基因工程實驗課教學方法、教學內(nèi)容、教學理念和實驗課教材進行了改革和探索，通過該實驗課程的改革培養(yǎng)全面掌握分子生物學與基因工程技術的國際型專業(yè)人才，為我國生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展輸送高端人才。

一、優(yōu)化實驗教學模式

改進實驗教學方法，建立“以學生為主體、以教師為主導”的實驗教學模式，促進師生“互動”，提高實驗教學效果。

傳統(tǒng)意義上的實驗，往往是實驗講解，然后學生自己做實驗，最后寫出實驗報告。學生學習主動性不能夠得到充分的發(fā)揮。我們制作了實驗課程的多媒體課件，積極采用多媒體教學，具有畫面直觀性、內(nèi)容豐富性、思路清晰性，是激發(fā)學生對實驗教學產(chǎn)生興趣的重要途徑之一，也是開展實驗教學的有效方法之一。同時積極加強與學生的交流，從單一的灌輸?shù)街笇l(fā)的轉(zhuǎn)變，提高師生之間的“互動”效果，使實驗教學從傳統(tǒng)的“以教師為主”的模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W生為主體、以教師為主導”的模式，要求學生查找出每個實驗的相關文獻，并與自己做出的結果進行比較，真正培養(yǎng)學生動腦與動手能力，達到提高教學效果和擴展學生創(chuàng)新思維的目的。

二、改革實驗課內(nèi)容

以已進行產(chǎn)業(yè)化的基因工程藥物的研發(fā)全過程為模式，將產(chǎn)業(yè)化前期基因工程藥物設計方案、研究方法和技術融入實驗教學中，如表達載體的構建技術、工程菌構建、用Pilot系統(tǒng)純化藥物蛋白、糖尿病模型建立和藥效學研究等。使學生能掌握基因工程操作、基因工程藥物研發(fā)技術，并將學生訓練成能為醫(yī)藥企業(yè)等相關行業(yè)服務的分子生物學與基因工程專業(yè)人才。

本實驗課程為一個為期連續(xù)7天的綜合性大實驗（共64學時），實驗內(nèi)容有機整合，交叉進行，從一個藥物基因的獲得、鑒定，表達和純化，以及藥效學分析為主線，將核酸提取，RT-PCR，表達和蛋白純化等基因工程實驗技術有機整合，并展示了生物藥物研發(fā)的全過程。完全按照生物藥物的研發(fā)模式對學生進行基本訓練，為分子生物學與基因工程培養(yǎng)實用型人才。

三、編寫實用性較強的實驗課教材

已經(jīng)編寫了校內(nèi)立項的實驗課教材《基因工程操作》，已經(jīng)在生物學等專業(yè)本科生和微生物學等專業(yè)碩士、博士中適用5輪，得到同仁和學生的一致認可，獲得了比較理想的教學效果。通過本次教學改革，加入藥代動力學、疾病動物模型的建立等方面的實驗內(nèi)容，從而使實驗課教材內(nèi)容更豐富、更完善、更系統(tǒng)。

四、建立全新的實驗教學理念

在觀念上，強調(diào)“實驗同理論課同等重要”的實驗教學理念，徹底改變高等院?！爸厣险n，輕實驗”的觀念;在具體實驗上，建立一個簡明扼要、切實可行的分子生物學與基因工程的系列實驗體系，深入淺出，重視啟發(fā)和討論，教與學互動，使從被動、機械性實驗教學轉(zhuǎn)向自主性、研究性實驗教學。

五、將“分子生物學與基因工程”實驗課建設成其理論課的延伸

理論課所講授的內(nèi)容比較深奧、難以理解，通過實驗課的教學使學生真正領悟其精髓，從實踐中證實了其真實性和正確性。同時，學生將理論課中所學習的知識和理論再用于指導實驗操作。

該實驗課程以一個藥物基因片段的獲得、表達和純化，以及藥效分析為主線建立一個蛋白藥物研發(fā)的實驗課訓練平臺，抓住蛋白和核酸兩大主題，建立一個綜合型和研究性的大實驗教學體系，重視各項技術的銜接，啟迪學生的科學思維和創(chuàng)新意識，提高學生對實驗方法和實驗技術的綜合運用能力。

六、建立一套切實可行的實驗考核體系

制定一套切實可行的考核辦法，考核內(nèi)容包括：（1）綜合實驗前的實驗設計方案和技術路線報告的撰寫，占總成績的30%。（2）實驗后，要求學生獨立完成規(guī)范化的實驗報告，包括前言、實驗材料與方法、實驗結果和討論，這部分占總成績的50%。（3）實驗技能考核，包含一些基本的實驗操作、儀器的使用、實驗中的注意事項以及一些課堂上講解過的理論知識，這部分占總成績的20%。（4）學生在實驗中表現(xiàn)出較好的實驗創(chuàng)新精神的，如設計方案獨特、新穎，實驗實施過程中給出合理化建議等要給予適當?shù)墓膭詈图臃帧?/p>

七、結束語endprint

綜上所述，分子生物學與基因工程實驗課的教學改革是一項系統(tǒng)教學改革，涉及教師、學生、教材等多種教學主體和客體。本次實驗課改革以基因藥物的研發(fā)為主體，融合基因工程各種操作技術，將任課教師的科研與教學相融合，將任課教師的科研滲透至實驗課教學中，這樣也使授課內(nèi)容和素材得到科學研究的強力支撐，突出體現(xiàn)了課程教學與科學研究緊密結合的特點。從而搭建微生物學、生物學等專業(yè)人才培養(yǎng)平臺，為我國分子生物學與基因工程領域輸送專業(yè)人才。

參考文獻：

[1]蓋穎，陸海.基于能力培養(yǎng)的分子生物學實驗改革[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2012，（1）：96-97.

[2]董妍玲，潘學武.應用型人才培養(yǎng)目標下基因工程實驗[J].黑龍江畜牧獸醫(yī)，2013，（6）：175-176.

[3]王小敏，葉曉霞.綜合性實驗在基因工程實驗教學中的應用[J].教育教學論壇，2014，（25）：252-253.

[4]梁健，段瑞君，魏曉星.基于能力培養(yǎng)的分子生物學實驗教學改革與探索[J].生物學雜志，2014，31（2）：109-111.

[5]劉香利，王保莉，張大鵬，劉華偉.基因工程課程教學改革探索與實踐[J].教育教學論壇，2014，（2）：252-253.

[6]李斐.綜合性實驗在基因工程實驗教學中的應用[J].教育教學論壇，2014，（40）：232-233.

[7]曹正宇，朱國萍.分子生物學綜合性實驗教學改革和探索[J].安徽農(nóng)學通報，2014，20（10）：126-129.

[8]唐喆.本科生分子生物學實驗教學改革的探討[J].高校實驗室工作研究，2014，（3）：19-20.

[9]王華森，朱祝軍，符慶功，于超.分子生物學教學方法與實踐教學改革探索[J].安徽農(nóng)學通報，2014，20（06）：128-129.

[10]鄧培淵，袁偉，郭紅玲，李玉華，劉會麗.生物科學專業(yè)分子生物學實驗改革探索[J].鄭州師范教育，2015，4（2）：76-79.

[11]郜剛，李卉，智艷平，薛珍.基因工程實驗課程改革探析與實踐[J].實驗科學與技術，2015，13（1）：56-59.

[12]裔傳燈，周勇，張昌泉，李錢峰，梁國華.基因工程實驗教學的改革與實踐[J].科教導刊：上旬刊，2015，103-104.endprint