郭寶英　劉慧慧　楊靜文

摘要：基因工程是生物技術(shù)專業(yè)的主干課程，也是一門理論和實(shí)踐并重的專業(yè)基礎(chǔ)課，為適應(yīng)當(dāng)今教育要求，必須以培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和能力為首要任務(wù)。為此，本文在精選教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法和手段等方面進(jìn)行了一些探索與總結(jié)，旨在提高基因工程教學(xué)質(zhì)量和效果，為培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代要求的高素質(zhì)人才提供科學(xué)保證。

關(guān)鍵詞：基因工程；教學(xué)改革；探索

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）03-0119-02

基因工程又稱為基因拼接或者DNA重組技術(shù)，是將一種生物體（供體）的基因與載體在體外進(jìn)行拼接重組，然后轉(zhuǎn)入另一種生物體（受體）內(nèi)，使之按照人們的意愿穩(wěn)定遺傳并表達(dá)出新產(chǎn)物或新性狀的DNA體外操作程序。1972年美國(guó)人Berg在基因工程基礎(chǔ)研究方面做出了突出貢獻(xiàn)，被公認(rèn)為“基因工程之父”。1973年美國(guó)人Cohen等用核酸限制性內(nèi)切酶EcoRI，首次基因重組成功。近些年來，基因工程的新概念、新理論及新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，內(nèi)容也在不斷豐富與充實(shí)，已廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域[1，2]。21世紀(jì)以來，基因組學(xué)已進(jìn)入功能基因組學(xué)時(shí)代，對(duì)基因功能的研究是生物技術(shù)發(fā)展的新方向，體現(xiàn)了基因工程的重要價(jià)值所在?；蚬こ虒W(xué)作為當(dāng)代生命科學(xué)研究領(lǐng)域最具生命力、最引人關(guān)注的前沿學(xué)科之一，已經(jīng)發(fā)展成為現(xiàn)代分子生物學(xué)、技術(shù)學(xué)的核心內(nèi)容，其課程質(zhì)量的好壞直接關(guān)系學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。作者所在學(xué)院（浙江海洋學(xué)院海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院）于2007年新增了生物技術(shù)專業(yè)，同時(shí)開設(shè)了基因工程課程。為了不斷提高該課程的教學(xué)水平，筆者結(jié)合這幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)以及兄弟院校相關(guān)課程的授課經(jīng)驗(yàn)，努力充實(shí)教學(xué)內(nèi)容，不斷更新教學(xué)手段，對(duì)基因工程課程的教學(xué)體系進(jìn)行了探索式改革。

一、教學(xué)內(nèi)容

1.不斷更新教學(xué)內(nèi)容，突出實(shí)用性?；蚬こ汤碚撟鳛橐环N專業(yè)性很強(qiáng)的課程，需在學(xué)生有一定生物學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上教學(xué)。在浙江海洋學(xué)院本課程于大三下學(xué)期開課，在此之前學(xué)生已修完細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)等生物學(xué)基礎(chǔ)課程，具備了較完整的理論知識(shí)體系，在此基礎(chǔ)上開展教學(xué)，有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握?；蚬こ套鳛橐环N技術(shù)性很強(qiáng)的課程，與上述生物學(xué)基礎(chǔ)課程關(guān)系密切，同時(shí)與酶工程、蛋白質(zhì)工程、細(xì)胞工程等學(xué)科緊密聯(lián)系，存在一定的內(nèi)容重復(fù)。在教學(xué)過程中，對(duì)于此類重復(fù)，或一筆帶過，點(diǎn)到為主，或采用實(shí)例對(duì)重要知識(shí)加以鞏固，盡量避免重復(fù)，突出課程特色。教材是提高教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，浙江海洋學(xué)院第一次即2010年選用的《基因工程》教材由高等教育出版社出版，孫明教授主編。該教材內(nèi)容全面翔實(shí)、章節(jié)清晰，對(duì)基因工程的原理、策略和技術(shù)方法均有系統(tǒng)介紹，具有很強(qiáng)的理論性和前瞻性。但是其內(nèi)容較多，很多內(nèi)容對(duì)于二本院校本科生來講過于深?yuàn)W、難以理解，學(xué)生也反映該教材較難，建議選其他較易理解的教材。結(jié)合該院校是二本院校的實(shí)際，筆者從2011年開始使用袁鶩洲主編，化學(xué)工業(yè)出版社出版的《基因工程》，屬普通高等教育規(guī)劃教材。本教材為國(guó)家精品課程教材，主要介紹了基因工程的基本概念、基本原理、常用基因工程操作技術(shù)以及基因工程與功能基因組學(xué)相結(jié)合的技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展。主要內(nèi)容包括三大塊。一是基因工程的基本原理與基本技術(shù)，包括工具酶和克隆載體。表達(dá)載體及常用的基因表達(dá)系統(tǒng)，目的基因獲取、制備、擴(kuò)增、導(dǎo)入與鑒定的各種方法。二是基因工程在功能基因組學(xué)研究中的應(yīng)用，包括基因表達(dá)譜的研究技術(shù)，全基因組化學(xué)誘變、轉(zhuǎn)座子飽和誘變的技術(shù)，基因敲除與基因敲減的技術(shù)，GAL4/UAS過表達(dá)系統(tǒng)，酵母雙雜交及免疫共沉淀等蛋白質(zhì)相互作用研究的技術(shù)等。三是基因工程在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，包括轉(zhuǎn)基因植物、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的制備與應(yīng)用，基因治療的原理與策略以及基因工程藥物的研制與現(xiàn)狀等。該教材內(nèi)容清晰易懂，實(shí)例舉證充分，且涉及基因工程在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，在一定程度上可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。使用該教材3年來，目前感覺學(xué)生反映較好，適合該校學(xué)生使用。

2.引領(lǐng)學(xué)生了解前沿動(dòng)態(tài)?；蚬こ套鳛橐婚T前沿學(xué)科，發(fā)展速度快，內(nèi)容日新月異。我們常用教材多側(cè)重原理、基礎(chǔ)等理論知識(shí)，且更新速度始終落后于基因工程技術(shù)本身的發(fā)展速度。現(xiàn)代學(xué)生思維活躍，求知欲強(qiáng)。為了充分滿足學(xué)生的求知欲和好奇心，在基因工程教學(xué)過程中，盡可能地添加一些新成果、新理論和新技術(shù)[3]，如：生物能源，基因工程疫苗的開發(fā)，基因治療等，并結(jié)合自己在國(guó)外實(shí)驗(yàn)室所學(xué)向同學(xué)們展示最新技術(shù)與相關(guān)研究進(jìn)展?；蚬こ痰男录夹g(shù)多發(fā)表于Science、Nature、Cell等頂尖雜志，在教學(xué)過程中，對(duì)于發(fā)表的經(jīng)典新成果，嘗試讓學(xué)生自己閱讀、分段翻譯、小組討論，增加對(duì)新知識(shí)的了解[3]。一些重要的生命科學(xué)論壇，如：生物谷、丁香園、小木蟲等是生命科學(xué)領(lǐng)域研究人員交流學(xué)習(xí)的地方，而知識(shí)的碰撞最容易產(chǎn)生科學(xué)的火花。因此，鼓勵(lì)學(xué)生瀏覽這些論壇，并參與討論，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣。另外，也鼓勵(lì)他們加入相關(guān)的QQ群，比如轉(zhuǎn)基因群、生物信息群，增加同業(yè)交流，為自己拓寬理論知識(shí)和解決實(shí)際技術(shù)問題，同時(shí)也為今后從事的相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

二、教學(xué)手段和教學(xué)方法多元化

不像動(dòng)物學(xué)、植物學(xué)可以直觀地看到實(shí)物，基因工程內(nèi)容抽象，多涉及細(xì)胞、分子等微觀內(nèi)容，且高新技術(shù)多，操作流程長(zhǎng)，如果僅僅采用文字和語(yǔ)言表述，難以講授明白，學(xué)生學(xué)起來也比較晦澀難懂[4]。因此，需要運(yùn)用多種教學(xué)方法，使概念、原理講得通俗易懂，學(xué)生理解起來就更容易。

1.多媒體教學(xué)的應(yīng)用。目前，大部分高校已廣泛采用多媒體教學(xué)。在基因工程多媒體教學(xué)過程中，改變?cè)瓉韱渭兊奈淖?、圖片等內(nèi)容，不斷嘗試加入一些聲音、錄像、動(dòng)畫等信息，使課堂圖文并茂、有聲有色、栩栩如生，便于學(xué)生理解并強(qiáng)化記憶。如在講解“PCR反應(yīng)”一節(jié)中，自己錄取了PCR的準(zhǔn)備、操作以及電泳檢測(cè)等全套過程，老師講得省心，同學(xué)們聽得舒心，極大提高了基因工程課程的教學(xué)效果。

2.小組討論式教學(xué)。有價(jià)值的討論是促進(jìn)學(xué)生開動(dòng)腦筋、舉一反三、加深認(rèn)識(shí)的有效手段。在遇到抽象內(nèi)容時(shí)，講解完畢后，鼓勵(lì)學(xué)生分組討論，并選出一名組長(zhǎng)上講臺(tái)以PPT的形式匯報(bào)本小組的學(xué)習(xí)心得，組長(zhǎng)實(shí)行輪換制。下面的同學(xué)給匯報(bào)的小組分別從以下幾方面打分：匯報(bào)PPT的表現(xiàn)，制作PPT的質(zhì)量，所講內(nèi)容的條理性、創(chuàng)新性以及講解能力。通過此手段，極大調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。例如，可引導(dǎo)學(xué)生討論以下專題：①轉(zhuǎn)基因動(dòng)物；②中國(guó)的轉(zhuǎn)基因水稻；③基因工程產(chǎn)品的安全性；④基因治療。endprint

三、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科研項(xiàng)目與課程教學(xué)相結(jié)合

本?；蚬こ虒?shí)驗(yàn)是在大三結(jié)束后的暑假短學(xué)期開展的，共16學(xué)時(shí)，這時(shí)學(xué)生已上完基因工程理論課，具備了實(shí)驗(yàn)操作的相關(guān)理論知識(shí)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容至關(guān)重要，是理論知識(shí)的綜合運(yùn)用。那么如何選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容呢？這一點(diǎn)比較關(guān)鍵。授課教師多具有博士學(xué)位，承擔(dān)著較高水平的科學(xué)研究工作。在基因工程教學(xué)過程中，嘗試將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教師的科研項(xiàng)目相結(jié)合，讓學(xué)生自主參與到科研項(xiàng)目的研究中。學(xué)生可根據(jù)教師的科研項(xiàng)目自主確定實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇，到實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、試劑的購(gòu)置、實(shí)驗(yàn)步驟的進(jìn)行等都由學(xué)生自主完成，老師在此過程中起指導(dǎo)作用。筆者將課題“曼氏無針烏賊微衛(wèi)星富集文庫(kù)的構(gòu)建”分解成幾個(gè)小實(shí)驗(yàn)，包括PCR擴(kuò)增、瓊脂糖凝膠電泳、限制性內(nèi)切酶酶切反應(yīng)、載體連接、感受態(tài)細(xì)胞的制備及轉(zhuǎn)化、藍(lán)白斑篩選與鑒定、測(cè)序、序列分析和引物設(shè)計(jì)等，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行整個(gè)流程實(shí)驗(yàn)，使其知識(shí)更具有系統(tǒng)性、完整性。此外，還可鼓勵(lì)學(xué)生申報(bào)省級(jí)或校級(jí)的大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，由筆者指導(dǎo)的“轉(zhuǎn)基因綠色熒光觀賞魚開發(fā)技術(shù)探索”以及“青魚β-actin基因的啟動(dòng)子功能初步檢驗(yàn)”分別獲得省級(jí)可喜獎(jiǎng)項(xiàng)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力及今后獨(dú)立從事科研的能力。

四、試探采用雙語(yǔ)教學(xué)

現(xiàn)代高素質(zhì)專業(yè)人才不僅要具備高水平的專業(yè)知識(shí)，還應(yīng)具備高水平的專業(yè)外語(yǔ)閱讀與寫作能力。為適應(yīng)學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)，并擴(kuò)充學(xué)生的英語(yǔ)專業(yè)詞匯，培養(yǎng)英語(yǔ)思維模式，在基因工程教學(xué)過程匯總嘗試進(jìn)行雙語(yǔ)教學(xué)[5]。在教學(xué)上，以中文課件為主，主要的專業(yè)詞匯用英文標(biāo)注，時(shí)而用英文講解，盡量創(chuàng)造雙語(yǔ)教學(xué)環(huán)境。并且鼓勵(lì)學(xué)生借閱相關(guān)的英文教材，例如，在國(guó)際上使用廣泛，權(quán)威性和時(shí)代感強(qiáng)的英文教材《Principles of gene manipulation and genomics》（7th ed）作為教學(xué)參考書。

簡(jiǎn)而言之，經(jīng)過幾年的努力工作，浙江海洋學(xué)院在基因工程課程的教學(xué)內(nèi)容方面進(jìn)行了優(yōu)化，改進(jìn)了教學(xué)方法與手段，培養(yǎng)了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新意識(shí)，拓展了他們的知識(shí)面，取得了不錯(cuò)的效果。然而，課程教學(xué)改革是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，目前還處于探索和實(shí)踐階段，必須堅(jiān)持不斷地探索、實(shí)踐、總結(jié)，最好建立一支教學(xué)團(tuán)隊(duì)，希望把基因工程課程教學(xué)改革工作開展得更有效果，為國(guó)家輸送更多高素質(zhì)的專業(yè)人才。

參考文獻(xiàn)：

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[5]畢曉芬，孫志軍.關(guān)于雙語(yǔ)教學(xué)與國(guó)際化人才培養(yǎng)的思考[J].教育與職業(yè)，2007.endprint