《基因工程》實驗教學(xué)改革初探

基因工程課程是高等院校生物技術(shù)專業(yè)開設(shè)的必修專業(yè)課程之一。自上世紀(jì)70年代初期基因工程誕生以來，在30多年的時間內(nèi)，已經(jīng)取得了許多激動人心的成就，給社會發(fā)展帶來了深遠(yuǎn)的影響，給工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)以及生物科學(xué)研究本身帶來了一場空前的變革。基因工程正以新的勢頭繼續(xù)向前迅猛發(fā)展，成為當(dāng)今生物科學(xué)研究諸領(lǐng)域中最具生命力、最引人注目的前沿學(xué)科之一。基因工程的發(fā)展對生命科學(xué)和生物工程技術(shù)的發(fā)展起著巨大的推動作用，因此，基因工程課程教學(xué)質(zhì)量對培養(yǎng)高素質(zhì)專業(yè)人才有著極為重要的影響。當(dāng)前，全國各大高校都相繼開設(shè)了基因工程理論課程和實驗教學(xué)，基因工程實驗教學(xué)可以加強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生更好理解和掌握基因工程理論。因此如何開展基因工程實驗教學(xué)，如何提高基因工程實驗教學(xué)質(zhì)量是搞好基因工程教學(xué)的關(guān)鍵。

一、基因工程學(xué)課程教學(xué)存在的主要問題

1．實驗課認(rèn)識不足。傳統(tǒng)的基因工程課程教學(xué)一般是把實驗課作為加深課堂理論知識理解的一種輔助性課程，由于各校開設(shè)實驗的差異和實驗條件的限制，致使學(xué)生忽視了基因工程技術(shù)本身的系統(tǒng)性和實驗性，對基因工程實驗技術(shù)難以形成正確而完整的認(rèn)識。

2．實驗課經(jīng)費(fèi)投入不足。實驗課內(nèi)容要求實驗設(shè)備條件高，加之試劑材料價格昂貴，一般高等院校由于受實驗經(jīng)費(fèi)的限制，對一些費(fèi)用較大的基礎(chǔ)實驗項目進(jìn)行了刪減，影響實驗教學(xué)效果。

3．實驗課缺乏配套教材。目前，各高校根據(jù)自身的特點出版了為數(shù)不多的基因工程實驗教程。由于各高校學(xué)生自身特點及實驗室實際條件不同，這給學(xué)生實驗的開展帶來很大困難。

二、基因工程學(xué)課程教學(xué)改革對策

基因工程學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域中一門實驗性和應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，向?qū)W生講授基因工程實驗技術(shù)原理，訓(xùn)練其熟練掌握基因工程實驗技術(shù)和操作規(guī)范是基因工程課程的重要任務(wù)。筆者對基因工程課程實驗課教學(xué)的改革進(jìn)行了初步探索，在此過程中，強(qiáng)調(diào)學(xué)生能力的培養(yǎng)，努力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、促進(jìn)學(xué)生實際動手能力的提高，使學(xué)生全面掌握生物工程實驗技術(shù)的流程與操作。

1．實驗安排與理論教學(xué)緊密聯(lián)系。基因工程的教學(xué)過程中實驗課占總課程課時的一半，因此對實驗課內(nèi)容的設(shè)置及實驗安排的要求很高，這需要我們增加實驗內(nèi)容，合理安排實驗項目。實驗課程的安排應(yīng)該和基本理論的教授緊密聯(lián)系起來。實驗和理論互相促進(jìn)，理論的講授幫助學(xué)生根據(jù)原理去思考解決實際操作中遇到的問題，而實驗操作同樣可以幫組學(xué)生更加深入對理論的理解。目前，本校的同一實驗課程和理論課程均安排一個老師講授，這就有助于教師根據(jù)理論課的進(jìn)度合理安排實驗教學(xué)。使學(xué)生在做實驗前，對實驗的相關(guān)知識有所了解，充分掌握實驗原理，以達(dá)到更好的實驗教學(xué)效果。

2．合理組織教學(xué)內(nèi)容，注意整體性和連續(xù)性。基因工程是在生物體外，通過對DNA分子進(jìn)行人工剪切和拼接，對生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物或定向地創(chuàng)造生物的新性狀。使之穩(wěn)定地遺傳給子代。一個完整的基因工程流程一般包括目的基因的獲得、載體的制備、重組體的制備、基因的轉(zhuǎn)移、基因的表達(dá)、基因工程產(chǎn)品的分離提純等過程。在基因工程研究中，在很大程度上，研究者要完成的是一個完整的流程，但是在實際教學(xué)中，教師往往會將一個完整的實驗體系拆分成若干個小的實驗項目，以方便進(jìn)行教學(xué)。但這樣的結(jié)果會使學(xué)生難以把各個小的實驗項目連貫起來，無法全面了解整個基因工程的操作流程。因此我們在進(jìn)行實驗教學(xué)時努力向?qū)W生強(qiáng)調(diào)各個實驗項目在整個基因工程流程中所處位置，以幫助學(xué)生加深理解。同時，我們也在努力嘗試著開設(shè)基因工程大實驗，即集中一至兩周，把學(xué)生兩人為一組，獨(dú)立完成一個研究性的綜合基因工實驗，通過這種方式幫助學(xué)生全面系統(tǒng)深入地理解基因工程操作，同時也是提高學(xué)生實際動手能力、獨(dú)立解決問題的一個嘗試。

3．結(jié)合教學(xué)內(nèi)容編寫實驗教材。鄧小平同志早在80年代就提出“科學(xué)教育工作關(guān)鍵是教材，教材要反映現(xiàn)代科學(xué)文化的先進(jìn)水平。同時要符合我國的實際情況”。基因工程發(fā)展日新月異，新知識新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。國內(nèi)的實驗教材有限，而好的教材是成功教學(xué)的基礎(chǔ)，因此，我們努力收集了最新的教材和資料，結(jié)合我院實際情況編寫了實驗講義。

實驗將以知識體系編排系統(tǒng)，敘述方法深入淺出，課外參考題靈活多樣，有很高的參考價值，可以彌補(bǔ)部分教材知識老化，內(nèi)容陳舊的不足，同時講義突出介紹了各實驗的原理，并且列出每個實驗在實際操作中需要注意的事項，可以作為理論教學(xué)的輔助讀物，加深學(xué)生對課程內(nèi)容的認(rèn)識和理解

4．注重實驗技能訓(xùn)練。實驗技能訓(xùn)練是培養(yǎng)學(xué)生動手能力的關(guān)鍵，直接影響著學(xué)生以后的科研能力。基因工程實驗是本科生學(xué)習(xí)過程中難度最大的實驗課之一。基因工程實驗研究的各種生物材料組成極其復(fù)雜，幾乎所有的變化都是分子水平的，肉眼很難觀察。且分離純化及鑒定的方法差別很大，許多生物大分子又是有活性的，實驗中必須防止其失活；基因工程實驗的步驟多，連續(xù)性強(qiáng)，實驗的時間都很長，每個實驗都要用一兩天，前面的實驗失誤了，后面的實驗就無法進(jìn)行；基因工程實驗對所用的試劑要求很嚴(yán)，配錯或加量有出入，都會對實驗結(jié)果產(chǎn)生很大的影響；基因工程實驗多數(shù)是在溶液中進(jìn)行，實驗條件復(fù)雜多變，重復(fù)性差，所研究的物質(zhì)含量極微，都是毫克、微克數(shù)量級，實驗的難度較大；基因工程實驗所用的儀器相當(dāng)精密，操作有一定的難度。

因此，在每次學(xué)生上實驗課前，都要求其提交實驗預(yù)習(xí)報告，要求其充分理解實驗的原理，并了解實驗需要注意的有關(guān)事項，同時，在每次實驗課的開始都要向?qū)W生講授實驗原理，詳細(xì)敘述實驗過程，強(qiáng)調(diào)實驗注意事項。而且，在學(xué)生實驗過程中嚴(yán)格要求每個操作，狠抓標(biāo)準(zhǔn)化操作。尤其對微量操作、無菌操作和高速離心等進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督。最后，對學(xué)生在基因工程實驗課的評定主要根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)報告，實驗記錄、實驗報告和實驗操作表現(xiàn)四個方面，把學(xué)生的實驗操作表出作為成績評定的主要項目。

5．培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和獨(dú)立工作的能力。在實驗開始前的講解中，強(qiáng)調(diào)每個單項實驗在基因工程基本技術(shù)路線中所處的位置及其要達(dá)到什么樣的目的。通過理論授課和靈活多樣的課堂討論分析實驗設(shè)計的原理、實驗操作的意義。讓學(xué)生在實驗中掌握基因工程實驗原理和基本技術(shù)理論，促進(jìn)其科學(xué)思維能力的發(fā)展。加強(qiáng)實際操作，訓(xùn)練其獨(dú)立進(jìn)行科研工作的能力。利用有限的教學(xué)時間選擇常見的基本的實驗，讓同學(xué)們自己配制試劑、準(zhǔn)備實驗材料，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，全過程獨(dú)立完成實驗操作，從中領(lǐng)會基因工程實驗的操作要點和注意事項，避免以往實驗中大部分準(zhǔn)備工作由實驗老師完成的弊端，確保在今后的科研中能獨(dú)立運(yùn)用。強(qiáng)調(diào)實驗結(jié)果的記錄、實驗報告的寫作和實驗中出現(xiàn)問題的分析。在實驗過程中要求學(xué)生一絲不茍地做好原始結(jié)果記錄，對實驗中出現(xiàn)的問題加以分析，要讓學(xué)生在實驗中學(xué)會思考。知道每一步實驗步驟后面的原理，會分析實驗現(xiàn)象。找出實驗做得不好或失敗的原因并加以討論，提出改進(jìn)措施再次驗證，提高其分析問題和解決問題的能力。

基因工程領(lǐng)域發(fā)展迅速，我們的教育也需要與時俱進(jìn)。目前我們還處于摸索和實踐階段。教師的責(zé)任任重而道遠(yuǎn)，教師要在以后的教學(xué)工作中不斷探索新方法，解決新問題，總結(jié)新經(jīng)驗，為提高基因工程實驗課教學(xué)水平作出自己的貢獻(xiàn)，為國家培養(yǎng)更多高素質(zhì)的21世紀(jì)合格人才。

基金項目：本文為北方民族大學(xué)教學(xué)科研資助項目

(作者單位：北方民族大學(xué))