基因工程實驗課教學改革探索

盧彥欣 岳續朋

摘要：基因工程是生物學專業一門重要的課程，而基因工程實驗是基因工程的一個重要組成部分，對基因工程課程授課效果起著非常關鍵的作用。然而隨著生物技術的飛速發展，以及越來越多的高科技手段融入到生物技術領域，原有的教學模式、教學方法和實驗方案培養出來的學生已不能很好地跟上生物技術發展的腳步，各個教學環節都需要進一步完善和改進。針對普通高校基因工程實驗課程存在的普遍問題，本文通過開放式教學、提高學生能力和素質、加強科研促進教學、實驗教學服務于科研等方面進行實驗教學改革，進而提高了實驗教學水平和質量，調動了學生的主觀能動性和創造性，提高學生的綜合能力，進而培養出高素質的基因工程專業技術人才。

關鍵詞：基因工程；實驗教學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）45-0103-02

基因工程又稱基因拼接技術和DNA重組技術，是以分子遺傳學為理論基礎，以分子生物學和微生物學的現代方法為手段，將不同來源的基因按預先設計的藍圖，在體外構建雜種DNA分子，然后導入活細胞，以改變生物原有的遺傳特性、獲得新品種、生產新產品。基因工程是以分子生物學、微生物學和遺傳學等學科為基礎而誕生出來的一門學科[1]，其技術手段越來越多的為其他學科借鑒和運用，國內外高校生物學專業幾乎都開設此課程，因此更能體現出基因工程在生物學中的重要地位[2]。基因工程技術為基因的結構和功能的研究提供了有力的手段，它與細胞工程、發酵工程和酶工程一起代表著現代生物工程的發展趨勢，在生物、農業、醫藥等領域起著主導的作用。隨著教學資金投入力度的不斷加大，硬件設施的不斷改進升級，更多的高校能夠順利完成實驗教學，本科生已經能夠參與到實驗操作之中。實驗教學已經成為培養本科生創新思維和意識的重要途徑[3]。然而，隨著高科技手段不斷融入到生物技術領域，各學科之間的交叉范圍越來越大，原有的課程體系、教學方法和實驗方案等培養出來的學生已不能很好地跟進生物技術發展的腳步，傳統的基因工程技術已經不能滿足生物技術領域的需要。因此，通過構建科學的實驗教學體系，建立多層次實驗教學模式，采用開放式教學方法，培養出新型的基因工程技術人才是重中之重。

一、教學內容的改革

基因工程實驗是現代生物技術領域的重要技術之一，有很強的應用性，在基礎研究和生物產業中起著主導作用。傳統實驗教學內容偏重于驗證性實驗，綜合性、設計性實驗較少。實驗課程設置過于獨立、機械，各個實驗項目之間不能有機結的結合起來，缺乏連貫性。題目的選擇以及實驗步驟都是由老師設定好，學生缺少自主選擇實驗材料與參與實驗設計的空間，使學生的主觀能動性受到限制。實驗結果僅以實驗報告的形式體現，只要學生獲得驗證性實驗的合理實驗數據、完成實驗報告，教師和學生即完成預定的教學任務。更重要的是，實驗結果只是一堆驗證性的數據和圖片，學生僅僅學到了基本的實驗技能，同時，高額的實驗經費沒有充分的發揮其價值。因此我們針對上述教學內容的不足之處進行了改革。

1.自主完成實驗準備。實驗準備是學生實驗很重要的一部分，常常被學生忽略，認為是沒必要做的。以往基因工程實驗準備工作都是由實驗老師或研究生協助完成的，學生用到什么就拿什么，根本沒有體會到實驗準備的重要性。因此我們改變以往由實驗教師提前做好實驗準備工作的方式，讓學生自己完成全部實驗過程，從實驗準備到正式實驗以及后期的實驗數據處理，包括培養皿、培養皿、各種離心管、燒杯、錐形瓶等的清洗及高壓滅菌，培養基、各種母液的配制及高壓滅菌，無菌水的準備等。通過上述工作，學生充分了解了藥品的用途及配制方法，鍛煉了動手操作能力，學生的主人翁意識得以充分調動，培養了良好的科研習慣，為成功完成實驗課打下了良好的基礎。

2.實驗內容的優化調整。鑒于時間和空間上的限制，又要考慮到讓學生更大程度上掌握實驗技能，我們將課程分為兩個部分，第一是必修部分，即為基礎技能的學習，包括引物的設計、質粒DNA的提取、PCR擴增目的基因、DNA的回收與純化、DNA重組、感受態的制備、質粒轉化、重組子篩選與鑒定等內容，包括每一步的原理、關鍵點以及操作手法；第二是選修部分，是針對一些感興趣的同學設立的。在掌握基本技能以后，如何應用到實際是非常關鍵的，選修部分的設立為這些學生提供了很好的平臺，學生可根據自己的興趣，按照開放實驗要求，選擇教師科研課題中的一項或一部分，查閱文獻，設計實驗，獨立完成實驗過程。

二、教學模式的改革

1.開放式教學。由于基因工程實驗課實驗項目繁多，連續性強，實驗周期相對較長，因此正常的工作或上課時間都無法滿足學生要求，這就需要實驗室盡可能開放，尤其是實驗課程的選修部分，這也給實驗室的管理工作增大了難度。鑒于多年的實驗室管理的經驗，我們從以下幾點對實驗室進行管理，第一，培養實驗室全體師生的安全意識，對學生進行實驗室規章制度的強化培訓，讓他們學習實驗室的各種安全知識和技術操作規范，增強他們的主人翁意識，愛護實驗室的儀器設備，正確使用儀器，提出獎懲制度；第二，通過上課前考核，選擇一些責任感強，認真心細的學生擔任實驗小組的組長，參與管理工作，同時可以讓在讀的研究生參與到實驗室的管理；第三，建立有毒有害藥品專人負責制度，一些易燃易爆有毒的藥品，放入專柜，由專人保管，使用都要做詳細登記；第四，定期對每個實驗小組進行考核，包括實驗室的整潔程度、儀器的操作以及實驗結果的檢查。通過這幾年的實驗改革，學生不但技能有所提高，而且拓展了科研思路，能夠自己獨立完成課題的設計和實驗的操作。

2.實驗報告的撰寫。實驗報告的撰寫往往被學生忽視，認為實驗結果出來就算完成實驗了，恰恰相反，寫好實驗報告，能讓學生對整個實驗過程有個整體的認識。而傳統的實驗報告內容包括實驗目的、實驗原理、主要試劑與儀器、實驗材料、實驗步驟和數據處理、結果與討論，適用于驗證性實驗，學生往往只是機械式的照搬實驗手冊上的內容，再將數據羅列在上面，不加思考，分析和討論也只是象征性的，嚴重阻礙了學生的邏輯思維和分析問題解決問題的能力。為了培養出高素質的專業技術人才，傳統的教學模式急需改進，因此一種新的實驗報告形式出現，即論文式實驗報告，學生在寫實驗報告前，要像寫畢業論文一樣，查文獻，設計方案，進行實驗操作，然后進行結果分析與討論。通過這樣的訓練，能讓學生活躍思維方式，提高學生獨立進行科研的能力，為培養高新的生物技術人才打下了良好的基礎。

3.成績評定方式的改革。實驗課成績的評定方式很大程度上決定了學生的積極性，合理的評價方式能夠調動學生的積極性，提高他們的自信心，培養他們的主動性。因此構建一個合理的成績評價體系尤為重要。傳統的實驗課成績都是實驗結果成績和實驗報告成績相結合，通過幾年的改革試驗我們發現，學生的獨立操作能力、分析問題解決問題的能力、創新思維能力以及實驗報告的撰寫能力應該作為評定實驗成績很重要的一個指標，這更能體現一個學生的綜合實驗能力，也是我們培養高素質的生物技術人才的主要目標。

三、教學改改效果觀察

基因工程實驗課的教學改革經過幾年的實踐以及調查結果發現，實驗教學服務于科研，科研輔助教學，將科研成果轉化為教學內容，使得實驗課的內容既覆蓋了基因工程實驗技術的內容，又能使前后融會貫通，學生不僅僅熟練掌握了基本實驗操作，而且研究思路得到了鍛煉，調動了學生的主觀能動性，培養了學生發現問題解決問題的能力，為將來成為高新的生物技術人才打下了良好的基礎。

參考文獻：

[1]陳啟明，王金忠，耿運琪.基因工程[M].天津：南開大學出版社，2003.

[2]韋宇拓，杜麗琴，陸堅，等.標準模塊化設計在基因工程實驗課程教學中的應用[J].安徽農業科學，2012，40（18）：9959–9960.

[3]張學軍，王鎖萍.全面改革實驗教學培養學生創新能力[J].實驗室研究與探索，2005，24（1）：4-6.