基因工程課程在樂山師范學院的改革探索與實踐*

范晶（樂山師范學院 生命科學學院，四川 樂山 614000）

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基因工程課程在樂山師范學院的改革探索與實踐*

范晶
（樂山師范學院 生命科學學院，四川 樂山 614000）

摘要：基因工程已成為當今社會迅速發展的高新技術之一，基因工程課程是高校為了培養現代生物人才而開設的一門重要專業課程。然而，地方本科師范院校的資源和平臺不具有優勢，在這種情況下如何因地制宜地開展相應的課程改革，做到提高基因工程課程教學質量和增強課程特色是地方本科師范院?；蚬こ探逃ぷ髡邞撍伎嫉膯栴}。近年來，作者在教學內容和教學方法上對基因工程課程進行了改革探索，對于切實地方本科師范院?；蚬こ陶n程的教學效果有一定的借鑒作用。

關鍵詞：地方本科師范院校；基因工程；教學改革

戰略性新興產業指的是出現時間短、發展速度快、市場前景好的高新技術主導和支柱產業，可推動其它產業興起并對國民經濟和社會的發展具有戰略支撐作用［1］。生物產業已被我國國家發改委確定為七大戰略性新興產業之一?；蚬こ炭筛淖兩镞z傳物質，賦予生物新的表型特征，在生物技術產品的開發利用及服務人類社會方面具有重要的應用價值?；蚬こ陶歉叩葘W校為培養高素質現代生物技術人才而開設的專業主干課程，其教學目標是讓本科生初步了解基因工程的有關理論知識和掌握基因工程實驗的基本操作，為今后從事基因工程相關工作奠定基礎。為提高基因工程課程的教學效果，培養適合社會需求的創新性應用人才，國內生命科學領域教育工作者對基因工程課程的教學做了許多有意義的改革并取得了良好成效［2，3］。然而，不同層次高校對學生的培養條件和培養目標存在差異，因此一所高校摸索出來的基因工程課程教學改革方法不一定能較好地適用于另一所高校。樂山師范學院是一所四川省屬普通二本師范性院校，基因工程是該校生物技術專業學生必修的一門專業課程，為提高該門課程的教學質量，近年來作者根據自身特點對基因工程課程的教學嘗試進行了改革并取得了一些成效，現總結如下。

一、深化教學內容改革

（一）教材理論內容的優化

基因工程課程知識面廣，包含較多的基因工程原理和實驗方法，合理規劃安排課程的教學內容可使課程教學更為科學和規范。課程教學內容的總體規劃應當建立在先進的教學理念、合理的教學計劃和充實的教學內容基礎上［4］?；蚬こ炭煞譃樯嫌渭夹g和下游技術兩部分，上游技術主要是基因克隆、重組和表達的設計與執行，下游技術主要是裝載有重組質粒的細胞培養和基因工程產物的分離純化［5］。作者單位近2年來所選用的基因工程教材是孫明主編的基因工程（北京：高等教育出版社，2011年重印版），本教材內容分為上下2篇，第一篇內容為以基因工程上游技術所涉及的基因克隆、序列分析、DNA重組和轉化等相關知識為主線，包含分子工具酶、克隆和表達載體、DNA和RNA的分離和檢測、分子雜交技術、大腸桿菌轉化、基因芯片、PCR技術、DNA序列分析、DNA誘變、DNA文庫的構建、目的基因的篩選和基因組研究技術等內容。第二篇內容以基因工程下游技術所涉及的外源基因的表達和產物的分離純化為主線，包含植物基因工程、動物基因工程、酵母基因工程、細菌基因工程、病毒基因工程、醫藥基因工程等內容。該教材內容覆蓋面廣，知識點多，作者在授課時注重對章節內容背景知識、基本概念和原理的講解，課時的分配適當向實用性強的知識和重點知識傾斜。如在講解分子克隆工具酶章節時，該部分內容涉及的酶種類繁多，作者在教學時重點選取限制性內切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、反轉錄酶、核苷酸激酶和堿性磷酸酶等本科生接觸機率相對較大的幾種酶進行重點講解，而其它種類酶的講解課時則相對縮短。在講解限制性內切酶章節時，作者還針對性地向學生介紹一些目前世界上生產規模較大、產品質量信譽較高的限制性內切酶生產廠家信息，如瑞士Roche公司、日本Takara公司，加拿大Fermentas公司和美國NEB公司和Promega公司，這些課外知識的引入，加深了學生對限制性內切酶了解的印象。另外在基因工程課程教學時，作者還注重將自身科研成果作為教學案列引入課堂。如在講授植物基因工程章節時，作者將科研項目成果轉基因水稻在課堂上向學生展示，詳細介紹當初為什么要進行水稻轉基因，水稻轉基因的過程如何，并讓同學區別所展示的轉基因和非轉基因水稻材料在哪些性狀上出現區別。上述教學改革，對提高基因工程課程教學效果起到了較好的作用。

（二）重視綜合設計性實驗教學

基因工程是實踐性較強的課程，通過實驗學生可以對課堂中學到的理論知識進行印證，還能鍛煉自身實驗操作技能，提高解決問題和分析問題的能力。因此，選擇開設合理的實驗內容是基因工程實驗課程教學的關鍵環節，作者在實驗教學過程中，注重綜合設計性實驗的開設。如在課程教學計劃中，作者設立了水稻晚期胚胎富余蛋白OsEm基因啟動子的擴增及克隆綜合性實驗。該項目主要考察了水稻基因組DNA的提取、基因啟動子特異擴增引物的設計、PCR擴增、DNA的瓊脂糖凝膠電泳、DNA片段的回收與純化、外源DNA片段與T載體連接、大腸桿菌感受態細胞的制備與遺傳轉化、陽性重組子的菌落PCR快速鑒定以及質粒的提取與檢測等知識點，實驗路線基本覆蓋了基因工程的分（離）、（酶）切、連（接）、轉（化）、選（擇）等基本操作技術。本實驗在開展過程中，每下個操作環節所需要的產物均來自上次實驗，因此，在任何一個環節出現失誤都將導致實驗的最終失敗。本次綜合性實驗使學生充分意識到基因工程操作技術的系統性和嚴謹性，對于養成他們良好的科學素養具有重要的意義，非常適合本科教學。

二、加強課程資源建設

基因工程發展迅速、各種技術不斷涌現，但教材內容往往存在篇幅的局限性和內容的滯后性，對某些知識點缺少闡述或者闡述的不是足夠詳細。當今時代，網絡資源已成為我們獲取有用教育資源的重要平臺，通過網絡獲取課程資源最大的好處就是可以突破時空界限，快速實現信息傳遞和資源共享［6］。為了改善地方本科師范院校課程資源供給不足的矛盾，我們在教學改革過程中充分利用網絡博采眾長，搜索并借鑒使用網絡基因工程課程有關的專題視頻、教學錄像、多媒體課件和其它課程資源，有效地改善了課程資源的供給。如基因工程教材中包含有cDNA文庫的構建、Northern雜交、Western雜交、RNA干擾、植物基因工程農桿菌介導的遺傳轉化機制和基因工程抗體的制備等內容，對于普通師范性院校學生而言，很少有機會親身參與實施上述實驗內容，對于相關知識點的獲取，主要來源于老師課堂上傳遞的信息，但上述內容抽象且復雜，導致學生對相關知識點的內涵理解不深刻。作者在課程教學改革過程中，播放所搜集到的課程視頻資源，通過相關的文字、聲像和動畫，幫助學生在感性和理性上對相應知識點的理解，激發了學生的學習興趣，提高了基因工程課程的教學質量。

三、教學方法改革

（一）增加社會調研實踐

基因工程課程教學的主要任務之一是要教會學生能將所學的基因工程知識與社會生產生活聯系起來。植物基因工程的發展，一方面加深了人類對植物的認識，另一方面又可幫助人類更好地對植物進行改良。作為現代生物技術產品，轉基因食品已經進入了我們的生活。為了讓學生了解轉基因技術服務于人類社會的狀況，作者在植物基因工程章節的教學時，組織授課班級學生深入樂山市各大型超市，對市場上存在的轉基因食用油狀況進行調研。作者發現，學生對此類形式的社會調研實踐活動具有很高的熱情，經過調查，學生了解到市場銷售的部分純香菜籽油、精煉一級菜籽油、食用調和油和大豆油中含有轉基因產品原料的加工成份。通過此類課程改革活動，學生更深刻地認識到植物基因工程技術已經與人類生活密切相關，并進一步增強了他們理論聯系實際的學習意識。

（二）增加文獻閱讀和撰寫讀后感環節

傳統的教學方式主要是教師在課堂上對知識點進行單向講授，學生在課堂上被動接收，缺少對所學知識點進行消化和吸收的環節。作者在教學過程中鼓勵學生在課后就相關章節知識點進行國內外學術文獻查閱并撰寫讀后感，作者曾要求授課學生閱讀文獻《鯉魚（Cyprinus carpio）生長激素基因克隆及原核表達》，該論文主要采用反轉錄（RT-PCR）方法從鯉魚腦垂體中提取總RNA并擴增生長激素成熟肽基因，然后進行DNA序列的測定、原核表達載體的構建、基因表達、重組蛋白的SDS-PAGE檢測與純化［7］。在文獻閱讀起始過程中，有部分同學表示該文獻雖然篇幅精煉，但讀起來還是有點吃力，其原因主要是自己雖然在課堂上對相關知識點已有所了解，但相關細節及其在實際案例中的應用并沒有較好地掌握，經過繼續查閱相關資料后終于對引物設計、RT-PCR、限制性內切酶、質粒構建和基因表達等知識點有了全新的認識。此類教學環節的增設，提高了學生閱讀和分析文獻信息的能力，為其今后獨立進行實驗研究打下扎實的理論基礎。

（三）嘗試個性化教育培養方式

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》提出創新教育教學方法和人才培養模式，對不同個體的學生應該因材施教，把人才培養的全面發展與個性發展統一起來。個性化教育培養就是避免采用千遍一律的人才培養方式對不同學生進行培養，充分挖掘學生個體的潛能。作者在授課時發現有少數學生對基因工程課程具有較高的學習熱情，于是吸納他們參加教師的科研項目研究。通過個性化教育培養，他們的科研能力和綜合素質普遍得到一定程度的提高，如在2014至2015年期間，我們個性化培養出來的學生已連續2年獲得過四川省大學生生物學科競賽省級獎項。

四、改革考核方式

考試的主要目的是檢驗學生對所學知識的掌握程度，科學合理的考試方式和成績評定方法能夠較為真實和全面地考察學生學習課程的效果。作者對基因工程課程的考核及成績評定方式進行了改革，將基因工程課程的考核設立理論考試和實驗考試兩大模塊，均采用百分制進行成績評定。理論模塊的考核規則為期末卷面成績占70%，考勤、課堂提問和平時作業占30%。鑒于基因工程屬于實踐操作性質的課程，為了避免部分學生純粹通過死記硬背拿到高分，我們在試卷命題時注意添加適量的實驗設計主觀題。如針對植物轉基因技術已被廣泛應用、全世界農業轉基因作物的比例日益增多的狀況，我們假定某種轉基因植物在遺傳轉化過程中使用了序列已知的花椰菜花葉病毒CaMV 35S啟動子，我們要求學生根據這一前提設計一種快速靈敏的檢測轉基因植物的實驗程序。作者在閱卷時發現學生在答題時出現了PCR鑒定、Southern雜交和Northern雜交等多種答案。實際上，我們在本題中主要考察學生能否靈活運用已學的聚合酶鏈式反應PCR知識，通過PCR擴增35S啟動子的基因片段來快速進行轉基因植物的鑒定，檢驗了學生分析問題和解決問題的能力，充分體現了素質教育的要求。實驗考試模塊中，我們設立了實驗理論面試和實驗操作2個模塊（各占50%成績），實驗理論模塊考核時由學生在試題庫中隨機抽取一道題，再口述其實驗目的、原理和大致技術路線。實驗操作模塊考核時，重點考察學生實驗操作時的動作規范和熟練程度。通過上述考核方式，我們能夠較全面地判斷學生對基因課程的掌握程度。

五、結束語

課程改革是一個涉及課程教學內容、教學方法和教學目標的系統工程。基因工程實踐性強、技術含量高，同時兼有發展迅速的特點，在地方本科師范院?；蚬こ陶n程的授課過程中如何進行教育改革以激發學生學習本門課程的興趣，培養理論基礎扎實、創新和應用能力強的基因工程人才是值得廣大生命科學領域教育工作者永恒探索的主題。近年來，作者在不斷提高自身專業水平的同時，從深化教學內容改革、加強課程資源建設、嘗試教學方法和考核方式改革等角度入手探索基因工程課程教學的改革，雖然取得了一些成效，但仍然有更多的其它工作值得進一步探索。

參考文獻

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中圖分類號：G642

文獻標志碼：A

文章編號：2096-000X（2016）13-0059-03

*基金項目：樂山師范學院2014年校級教育教學改革研究項目（編號：JG14-YB14）和2015年校級教育教學改革研究項目（編號：JG2015-YB23）資助

作者簡介：范晶（1977-），男，江西豐城人，博士，樂山師范學院副教授，研究方向：分子遺傳學。

Abstract：Genetic Engineering has become a fast-growing high-technology in today's society，and is an important professional course for cultivating modern talents in universities.However，the local undergraduate normal university has no advantage because of the absence of resources and platforms，in such a case，how to carry out teaching reform，improve the teaching quality and enhance course features of the genetic engineering course in local undergraduate normal university is worth considering for the education workers engaged in genetic engineering.In recent years，some reforms have been explored in the areas of teaching contents and methods for the genetic engineering course，having a certain reference value for the improving of teaching effect for the course.

Keywords：local undergraduate normal university；Genetic Engineering；teaching reform