“基因工程”本科課程線下教學改革與探索

羅冬艷，劉曉玲

煙臺大學生命科學學院（煙臺 264005）

“基因工程”課程是以基因工程技術為核心授課內容的學科，是本科院校生物和食品類專業課程體系中的重要學科，是以生物化學、遺傳學、分子生物學等學科為基礎的專業前沿學科，具有應用性強、發展迅速等特點。隨著相關技術和學科的發展，尤其是伴隨功能基因組學的發展，基因工程技術在生物和食品類專業中得到越來越廣泛的運用[1]。為了更好地培養專業型和應用型人才，“基因工程”課程越來越得到眾多國內外綜合性、農林類大學中生物技術、生物工程、食品科學等相關本科專業的重視[2]。

然而，“基因工程”課程具有高新技術多、內容更新快、原理抽象復雜、實踐性強等特點，而對于實踐與科研基礎相對薄弱的本科生而言，相對難以理解掌握，針對上述課程特點，各大高校在授課過程中也較為重視該課程的改革，以便提升授課效果，如：湖南師范大學采用多媒體課件教學、討論式教學、歸納式教學、彩色卡片式教學、學生課堂及課程網站遠程交互式教學多種方法促進教學，取得了較好的成效[3]；浙江工業大學采用基于OBE的教學模式對“基因工程”課程進行相關改革，從教學設計、教學和評價方式等多維度進行改進，促進學生對該課程的學習[4]；東北林業大學采用“基礎—綜合—系統—創新”多元化教學方法進行改革，促進了學生對知識的鞏固[5]；山西師范大學則從優化實驗條件入手，加大實驗投入，增加學生的實踐機會，將枯燥的理論知識運用到實驗中，培養學生手腦結合的能力[6]。在改革過程中，研究者和教師發現單純地改變授課模式仍不足以達到大幅度提升教學效果的最終目的，如多媒體的應用可以起到輔助教學的作用，幫助吸引學生的注意力，提高學生的專注力，但具體到技術性與實踐性強的基因工程學科，若只改變教學內容傳輸方式、增加多媒體授課，并不能更多地激發學生學習興趣，難以達成教學目標。“基因工程”課程仍需要結合課程特點，進行深入的綜合改革。

文章結合煙臺大學生命科學學院學生的專業特點，經過不斷摸索，從教學設計、教學方式、過程性評價和結果性評價幾方面對“基因工程”本科授課進行了改革，旨在提高學生的思辨能力、創新能力、自主學習能力，為培養高水平應用型本科人才奠定基礎。

1 教學設計

1.1 教學內容的設計

結合煙臺大學生物科學、生物工程專業本科生培養目標對教學進行針對性設計，在教學內容上采用何水林主編的教材，其知識點相對完整，基礎性和實用性強，突顯了生物學專業偏向應用的特點，內容包括兩大部分：第一部分講述基因工程的基本概念、發展簡史和研究意義，基因克隆的工具酶和載體、目的基因的制備與鑒定等基本理論知識；第二部分講述基因工程在轉基因植物、基因治療和基因工程藥物等方面的應用及最新研究進展和動態。這兩部分內容既有理論知識，也有應用性及實踐性知識，在進行教學改革時，教學研究團隊在以上述教材內容為基礎的前體下，突出和強調基因工程與分子生物技術最新研究進展，將它們作為補充和拓展，以求學生能全方位地掌握課程縱深發展內容，達到對應用型新時代本科人才培養的課程教學目標。

結合專業特點，教學研究團隊在基因工程授課內容上對32個授課學時進行了規劃與劃分，設置引言、基礎理論內容教學、高級理論內容教學、專題討論四個內容模塊。引言部分以基因工程的概念及發展歷程等為內容，讓學生對該課程有初步的了解，并在授課過程中與前期所學的生物化學、分子生物學等課程進行聯系，引領學生構建專業知識框架。基礎理論部分以基因工程所用到的各種酶、載體、相關技術為內容，讓學生對基本理論進行學習，掌握基因工程的大概技術流程。高級理論部分則以基因工程技術在醫藥、農業等方面的應用為內容，結合專業領域最新前沿進展的分析，引導學生把握學科發展動態，關注學科尖端技術，了解該應用型學科的實際實踐。專題討論模塊多以學生為主導，針對學科熱點或思政觀點進行專題研討，以小組為單位，結合作業或課堂討論、辯論等多種形式，培養學生獲取信息、整合信息、表達信息的綜合能力。

1.2 教學分段設計

在教學設計上，分為課前、課中、課后三個部分。課前體現在教師和學生準備兩個層面，以教學團隊為備課單位，教師們集體進行教學研討，針對教學方法的使用、拓展知識的深度和廣度、教學大綱與教學內容的契合度等多方面進行協調與交流；學生層面則結合優慕課等網絡與多媒體平臺，對知識進行課前預習，教學團隊在優慕課平臺上提前設置問題，學生在預習時帶著問題預習，也能先自行思考并嘗試解決。課中，改變以往單向教學、滿堂灌的教學方式，改為互動式教學，更強調以學生為主體，補充多種方式和模式進行授課，主要方式為：多利用現代教學手段增加課題趣味性與形象性，授課時在一些抽象內容的講解中，適當增加動畫及視頻等多種形式，以便促進學生對知識的形象理解，幫助對重難點知識的掌握，并緩解課堂倦怠，促進教學效率的提高；還可根據基因工程課程的內容特點，準備簡短的辯論賽，比如在基因工程的生物安全性知識內容的授課中，讓學生結合課堂所學及課后小組查閱資料、總結匯總、提出論點進行小組辯論，這種方式不僅可以提高學生對該課程的學習興趣，還可通過學生課后自主查閱文獻與總結這一手段，幫助學生更好了解前沿知識，同時消化課堂內容，并可提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。課后階段，則是在每個知識點給學生留一個小問題，讓學生結合預習階段與復習階段的問題，將知識融會，增強和固化學生對知識的掌握度。

2 教學方式

在教學方式和方法上進行改進，以學生自主學習、任務型教學等教學理念為指導進行教學內容設計，運用問題導向式、啟發式、討論式、案例式等教學方法，激發學生的學習熱情，養成自主學習的學習習慣，促進對基因工程基礎知識的掌握。在高級理論知識部分，由于內容難度加深，抽象性增強，因此這一個部分更多是由老師主導與引領，教師可以適當加入案例分析，更可行的是結合自身的科研，對學生進行啟發教學，從教學效果看，這種引領已發揮很好的作用，很多學生通過“基因工程”課程的學習，在課后進入相關教師的實驗室，有的同學甚至以此為起點，組建了自己的科研小組，申請、主持并完成煙臺大學本科生開放實驗室項目，也有的同學以此為起點，在實驗室中結合老師的科研方向，提出自己的實踐題目，參加各種省級甚至全國級別的實驗類競賽。在專題討論模塊，建立“以學生為主體，自主學習”的模式，讓學生以小組形式自選一個感興趣的專題進行資料收集與展示，不僅讓學生團隊合作能力得到鍛煉，也促進對知識的進一步掌握，對各知識點的融會貫通能力得到大幅提升。

作為一門實踐型學科，該課程還配有相應的實驗課程，一方面通過掌握基因工程基本實驗技術及操作方法、儀器設備的正確使用、實驗數據的準確處理和描述，促進學生對理論與實踐知識的結合掌握，另一方面綜合性較強的基因工程實驗課也可以提升學生的創新思維，培養學生解決實際研究難題的能力。

3 過程性評價和結果性評價

采用過程性和結果性評價相結合的方式對課程進行教學評價，削減了傳統以期末一張試卷定成績的弊端（這種考試方式學生往往考前突擊，沒有真正掌握知識，在考完后很快就忘記，形成高分低能的局面）。教學團隊在過程性評價上設計了課程出勤率、學生回答問題加分制、翻轉課堂加分制、小型辯論賽加分制、完成課后作業加分制等來考察學生對知識的掌握程度，過程性評價分數占到總成績的30%，這一種方法有效提高了學生的課堂積極性，讓學生在課堂上有參與感，也大大提高了課堂效率。

在結果性評價中，注重試題設計的形式，主觀題占到一定的分值，以便更合理地評估學生對知識的靈活應用，更為真實地評價學生對這門課程的掌握，考試后教學團隊對每一道大題進行學生得分分析、試題分析，進而對教學團隊后續授課提供針對性指導，起到“教”“學”相長的作用。

4 教學效果分析

通過對教學設計、教學方式以及綜合評價的改革，相關專業學生對“基因工程”課程的掌握度有了明顯的提升，將學生沉悶、呆板、被動的學習變為生動、活潑、主動的學習，激發了學生獨立思考和創新意識，提高了教學質量，學生成績得到提高，而教學團隊老師的“學生評價”也得到學生的一致好評。學生在學習好理論課之后，對實驗室科研的熱情也得到大幅提升，學生通過在實驗室進行項目研究、參加實驗競賽等多種形式，近三年獲得校級開放式實驗室項目以及獲得省級以上實驗競賽獎項人次超過30余人次，同時據畢業學生反饋，對該課程的學習不僅增加了他們的就業競爭力，也促進了學生對考研知識點的掌握。

5 結語與展望

通過對“基因工程”的改革，充分調動了學生的積極性，培養了學生的獨創意識。但與此同時對教師提出了更高的要求，主要體現在如下幾個方面：（1）需要教師沖破傳統“老師講，學生聽”的教學觀念，學習新型教學方式和技巧；（2）“基因工程”是一門發展迅速的課程，更多前沿知識和技能不在教材上，需要教師緊跟最新科技前沿，花更多的時間備課；（3）需要教師更多立足于自身實踐，為學生傳授理論知識的同時，更多地傳授實際應用；（4）學生的積極性與教學效果密切相關，讓學生在課堂上有參與感是提高積極性的良好方式。因此，“基因工程”課程教學改革是一個長期的教學質量工程，它需要教師著眼于未來發展，不斷更新內容，改進教學方法，保持可持續的高水平發展，以便達成社會對相關專業應用型人才需求標準，為社會培養更多具有良好專業素質和創新能力的高級專業人才。