盧彥欣 岳續(xù)朋

摘要：基因工程是生物學(xué)專業(yè)一門重要的課程，而基因工程實(shí)驗(yàn)是基因工程的一個(gè)重要組成部分，對(duì)基因工程課程授課效果起著非常關(guān)鍵的作用。然而隨著生物技術(shù)的飛速發(fā)展，以及越來(lái)越多的高科技手段融入到生物技術(shù)領(lǐng)域，原有的教學(xué)模式、教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)方案培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生已不能很好地跟上生物技術(shù)發(fā)展的腳步，各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都需要進(jìn)一步完善和改進(jìn)。針對(duì)普通高校基因工程實(shí)驗(yàn)課程存在的普遍問題，本文通過開放式教學(xué)、提高學(xué)生能力和素質(zhì)、加強(qiáng)科研促進(jìn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)于科研等方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，進(jìn)而提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平和質(zhì)量，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性，提高學(xué)生的綜合能力，進(jìn)而培養(yǎng)出高素質(zhì)的基因工程專業(yè)技術(shù)人才。

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(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）45-0103-02

基因工程又稱基因拼接技術(shù)和DNA重組技術(shù)，是以分子遺傳學(xué)為理論基礎(chǔ)，以分子生物學(xué)和微生物學(xué)的現(xiàn)代方法為手段，將不同來(lái)源的基因按預(yù)先設(shè)計(jì)的藍(lán)圖，在體外構(gòu)建雜種DNA分子，然后導(dǎo)入活細(xì)胞，以改變生物原有的遺傳特性、獲得新品種、生產(chǎn)新產(chǎn)品?；蚬こ淌且苑肿由飳W(xué)、微生物學(xué)和遺傳學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ)而誕生出來(lái)的一門學(xué)科[1]，其技術(shù)手段越來(lái)越多的為其他學(xué)科借鑒和運(yùn)用，國(guó)內(nèi)外高校生物學(xué)專業(yè)幾乎都開設(shè)此課程，因此更能體現(xiàn)出基因工程在生物學(xué)中的重要地位[2]。基因工程技術(shù)為基因的結(jié)構(gòu)和功能的研究提供了有力的手段，它與細(xì)胞工程、發(fā)酵工程和酶工程一起代表著現(xiàn)代生物工程的發(fā)展趨勢(shì)，在生物、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域起著主導(dǎo)的作用。隨著教學(xué)資金投入力度的不斷加大，硬件設(shè)施的不斷改進(jìn)升級(jí)，更多的高校能夠順利完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)，本科生已經(jīng)能夠參與到實(shí)驗(yàn)操作之中。實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)成為培養(yǎng)本科生創(chuàng)新思維和意識(shí)的重要途徑[3]。然而，隨著高科技手段不斷融入到生物技術(shù)領(lǐng)域，各學(xué)科之間的交叉范圍越來(lái)越大，原有的課程體系、教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)方案等培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生已不能很好地跟進(jìn)生物技術(shù)發(fā)展的腳步，傳統(tǒng)的基因工程技術(shù)已經(jīng)不能滿足生物技術(shù)領(lǐng)域的需要。因此，通過構(gòu)建科學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，建立多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，采用開放式教學(xué)方法，培養(yǎng)出新型的基因工程技術(shù)人才是重中之重。

一、教學(xué)內(nèi)容的改革

基因工程實(shí)驗(yàn)是現(xiàn)代生物技術(shù)領(lǐng)域的重要技術(shù)之一，有很強(qiáng)的應(yīng)用性，在基礎(chǔ)研究和生物產(chǎn)業(yè)中起著主導(dǎo)作用。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容偏重于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)較少。實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置過于獨(dú)立、機(jī)械，各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間不能有機(jī)結(jié)的結(jié)合起來(lái)，缺乏連貫性。題目的選擇以及實(shí)驗(yàn)步驟都是由老師設(shè)定好，學(xué)生缺少自主選擇實(shí)驗(yàn)材料與參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的空間，使學(xué)生的主觀能動(dòng)性受到限制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果僅以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式體現(xiàn)，只要學(xué)生獲得驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的合理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師和學(xué)生即完成預(yù)定的教學(xué)任務(wù)。更重要的是，實(shí)驗(yàn)結(jié)果只是一堆驗(yàn)證性的數(shù)據(jù)和圖片，學(xué)生僅僅學(xué)到了基本的實(shí)驗(yàn)技能，同時(shí)，高額的實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)沒有充分的發(fā)揮其價(jià)值。因此我們針對(duì)上述教學(xué)內(nèi)容的不足之處進(jìn)行了改革。

1.自主完成實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備是學(xué)生實(shí)驗(yàn)很重要的一部分，常常被學(xué)生忽略，認(rèn)為是沒必要做的。以往基因工程實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作都是由實(shí)驗(yàn)老師或研究生協(xié)助完成的，學(xué)生用到什么就拿什么，根本沒有體會(huì)到實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的重要性。因此我們改變以往由實(shí)驗(yàn)教師提前做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作的方式，讓學(xué)生自己完成全部實(shí)驗(yàn)過程，從實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備到正式實(shí)驗(yàn)以及后期的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，包括培養(yǎng)皿、培養(yǎng)皿、各種離心管、燒杯、錐形瓶等的清洗及高壓滅菌，培養(yǎng)基、各種母液的配制及高壓滅菌，無(wú)菌水的準(zhǔn)備等。通過上述工作，學(xué)生充分了解了藥品的用途及配制方法，鍛煉了動(dòng)手操作能力，學(xué)生的主人翁意識(shí)得以充分調(diào)動(dòng)，培養(yǎng)了良好的科研習(xí)慣，為成功完成實(shí)驗(yàn)課打下了良好的基礎(chǔ)。

2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的優(yōu)化調(diào)整。鑒于時(shí)間和空間上的限制，又要考慮到讓學(xué)生更大程度上掌握實(shí)驗(yàn)技能，我們將課程分為兩個(gè)部分，第一是必修部分，即為基礎(chǔ)技能的學(xué)習(xí)，包括引物的設(shè)計(jì)、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、感受態(tài)的制備、質(zhì)粒轉(zhuǎn)化、重組子篩選與鑒定等內(nèi)容，包括每一步的原理、關(guān)鍵點(diǎn)以及操作手法；第二是選修部分，是針對(duì)一些感興趣的同學(xué)設(shè)立的。在掌握基本技能以后，如何應(yīng)用到實(shí)際是非常關(guān)鍵的，選修部分的設(shè)立為這些學(xué)生提供了很好的平臺(tái)，學(xué)生可根據(jù)自己的興趣，按照開放實(shí)驗(yàn)要求，選擇教師科研課題中的一項(xiàng)或一部分，查閱文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)過程。

二、教學(xué)模式的改革

1.開放式教學(xué)。由于基因工程實(shí)驗(yàn)課實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目繁多，連續(xù)性強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)周期相對(duì)較長(zhǎng)，因此正常的工作或上課時(shí)間都無(wú)法滿足學(xué)生要求，這就需要實(shí)驗(yàn)室盡可能開放，尤其是實(shí)驗(yàn)課程的選修部分，這也給實(shí)驗(yàn)室的管理工作增大了難度。鑒于多年的實(shí)驗(yàn)室管理的經(jīng)驗(yàn)，我們從以下幾點(diǎn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行管理，第一，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室全體師生的安全意識(shí)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度的強(qiáng)化培訓(xùn)，讓他們學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室的各種安全知識(shí)和技術(shù)操作規(guī)范，增強(qiáng)他們的主人翁意識(shí)，愛護(hù)實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備，正確使用儀器，提出獎(jiǎng)懲制度；第二，通過上課前考核，選擇一些責(zé)任感強(qiáng)，認(rèn)真心細(xì)的學(xué)生擔(dān)任實(shí)驗(yàn)小組的組長(zhǎng)，參與管理工作，同時(shí)可以讓在讀的研究生參與到實(shí)驗(yàn)室的管理；第三，建立有毒有害藥品專人負(fù)責(zé)制度，一些易燃易爆有毒的藥品，放入專柜，由專人保管，使用都要做詳細(xì)登記；第四，定期對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行考核，包括實(shí)驗(yàn)室的整潔程度、儀器的操作以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的檢查。通過這幾年的實(shí)驗(yàn)改革，學(xué)生不但技能有所提高，而且拓展了科研思路，能夠自己獨(dú)立完成課題的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)的操作。

2.實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫往往被學(xué)生忽視，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)結(jié)果出來(lái)就算完成實(shí)驗(yàn)了，恰恰相反，寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告，能讓學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程有個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。而傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、主要試劑與儀器、實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)處理、結(jié)果與討論，適用于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生往往只是機(jī)械式的照搬實(shí)驗(yàn)手冊(cè)上的內(nèi)容，再將數(shù)據(jù)羅列在上面，不加思考，分析和討論也只是象征性的，嚴(yán)重阻礙了學(xué)生的邏輯思維和分析問題解決問題的能力。為了培養(yǎng)出高素質(zhì)的專業(yè)技術(shù)人才，傳統(tǒng)的教學(xué)模式急需改進(jìn)，因此一種新的實(shí)驗(yàn)報(bào)告形式出現(xiàn)，即論文式實(shí)驗(yàn)報(bào)告，學(xué)生在寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告前，要像寫畢業(yè)論文一樣，查文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，然后進(jìn)行結(jié)果分析與討論。通過這樣的訓(xùn)練，能讓學(xué)生活躍思維方式，提高學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行科研的能力，為培養(yǎng)高新的生物技術(shù)人才打下了良好的基礎(chǔ)。

3.成績(jī)?cè)u(píng)定方式的改革。實(shí)驗(yàn)課成績(jī)的評(píng)定方式很大程度上決定了學(xué)生的積極性，合理的評(píng)價(jià)方式能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，提高他們的自信心，培養(yǎng)他們的主動(dòng)性。因此構(gòu)建一個(gè)合理的成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系尤為重要。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課成績(jī)都是實(shí)驗(yàn)結(jié)果成績(jī)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)相結(jié)合，通過幾年的改革試驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的獨(dú)立操作能力、分析問題解決問題的能力、創(chuàng)新思維能力以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫能力應(yīng)該作為評(píng)定實(shí)驗(yàn)成績(jī)很重要的一個(gè)指標(biāo)，這更能體現(xiàn)一個(gè)學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，也是我們培養(yǎng)高素質(zhì)的生物技術(shù)人才的主要目標(biāo)。

三、教學(xué)改改效果觀察

基因工程實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)改革經(jīng)過幾年的實(shí)踐以及調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)于科研，科研輔助教學(xué)，將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，使得實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容既覆蓋了基因工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)的內(nèi)容，又能使前后融會(huì)貫通，學(xué)生不僅僅熟練掌握了基本實(shí)驗(yàn)操作，而且研究思路得到了鍛煉，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力，為將來(lái)成為高新的生物技術(shù)人才打下了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳啟明，王金忠，耿運(yùn)琪.基因工程[M].天津：南開大學(xué)出版社，2003.

[2]韋宇拓，杜麗琴，陸堅(jiān)，等.標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計(jì)在基因工程實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（18）：9959–9960.

[3]張學(xué)軍，王鎖萍.全面改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2005，24（1）：4-6.