地方性應用型大學基因工程課程教學改革探索與實踐

武廣珩，傅仙玉

（1.武夷學院 生態與資源工程學院，福建 武夷山 354300；2.福建省生態產業綠色技術重點實驗室，福建 武夷山 354300；3.武夷學院 茶與食品學院，福建 武夷山 354300）

生物技術、信息技術和納米技術，并稱為本世紀三大高新技術，正在以驚人的速度改變著我們的生活方式和國民經濟的發展。[1-3]進入本世紀，隨著測序技術的快速發展，如何解析所獲的基因組信息進而明確每個基因的功能，為日后構建完整的基因功能圖譜提供有用信息成為重中之重。因此，功能基因組學的研究日益重要和增多，而作為主要手段的基因重組技術即基因工程技術愈發體現其價值所在。[4]基因工程的概念最初誕生于上世紀的70年代，是利用DNA體外重組或PCR擴增技術從某種生物基因組中分離感興趣的基因，然后經過一系列加工修飾形成重組DNA并將其轉入適當的受體細胞，以期使受體細胞能夠表達重組DNA獲得新遺傳性狀的技術。近些年隨著科技的不斷進步，基因工程的新概念、新理論、新技術和新應用層出不窮，逐步滲透到了生命科學領域的每一個角落[5]。

由于生物產業的逐步壯大，出現了大量的專業人才的需求，高校為了滿足社會需求相繼開設了生物工程、生物技術等專業，并且都把基因工程設立為本專業最重要的專業必修課程之一。該課程質量直接關系到學生專業知識體系的構建、專業素質和創新能力的培養。我國《中共中央“十三五”規劃》對生物產業等新興產業的發展提出要求，[6]基因工程課程必須適應當今我國國民經濟發展培養具有以創新精神和實踐能力為核心的人才。作為一個地方性應用型本科院校，開設基因工程課程，既要滿足國家專業建設需要同時還要能夠發揮特色服務地方生物產業發展的需求。[7]鑒于此，我們結合基因工程課程教學大綱重新修訂，對課程體系、教學內容、教學方法和教學手段等方面進行了探索式的教學改革，以期使人才的培養能夠適應國家、省市和地區的發展要求。

1 建立合理的專業知識認知體系

1.1 精簡內容

基因工程作為一門進階性課程，專業技術性很強，需要學生掌握一定的生物學知識的基礎。在武夷學院本課程安排在大三的上學期開設，之前已經修習了與之相關的分子生物學、遺傳學、細胞學、微生物學和生物化學等多門基礎課程，具備了較為完整的理論知識體系。同時其與發酵工程、蛋白質工程和細胞工程等學科有著緊密的聯系，存在著一定內容的重復。課前針對學生已經具備課程相關的理論和實踐基礎，合理精簡基因工程教學內容，避免重復。

1.2 突出重點

基因工程核心知識主要內容包括兩部分。第一部分就是基因工程的基本原理與技術，包括基因工程的基本概念、分析手段、克隆所需的工具酶和載體、目的基因的獲得以及與載體的重組、重組體的轉化和篩選、外源基因的表達。第二部分就是基因工程技術在國民經濟生產中的應用，包括生產用微生物和轉基因動植物的制備、動植物品種的改良、功能基因組學研究、生物藥物的生產和基因診斷治療等方向。

1.3 強化實用

武夷學院作為一所福建閩北地區的本科院校肩負著服務地方經濟發展的責任，需要為本地區企事業單位，尤其是閩北特色和新興產業，及時輸送合格人才。通過引入本地區企事業單位的實用案例不僅能夠有效吸引學生的注意力和調動積極性，還能夠提高學生就業之后的上手能力。例如，在講解分子標記章節時，我們結合本地實際介紹了兩個案例，分別是福建省農科院利用分子標記輔助育種技術選育抗稻瘟病水稻和福建省某市刑事偵查科針對一名強奸案犯罪嫌疑人的DNA比對所做的STR分型分析。[8,9]通過對兩個現實案例的剖析和講解，學生能夠很快了解和掌握不同分子標記的概念、原理和作用范圍，同時對于畢業之后可從事行業及崗位職責有了更加直觀和明確的認識。

1.4 了解前沿

基因工程作為一門前沿實用學科，內容和內涵更新迅速。目前我們所選用教材大多偏重原理和基礎，且更新速度始終會落后于技術本身的發展速度。故而，為了滿足學生們日益增長的知識需求，我們在教學過程中添加了發表在高層次學術論文的成果，將生物工程領域新的科研成果、科學理論和新穎技術的介紹給學生。例如將 Nature biotechnology、Cell、Protein&cell等期刊雜志對基因編輯技術CRISPR在植物、動物以及人類胚胎方面的應用進行條理性的講解和介紹，既具備新穎性同時還具備可借鑒和可操作性，讓學生明白新技術并不是離我們非常遙遠和不可接觸，只要具備一定的基礎條件結合本地特色同樣可以開展創新性的研究和應用。[10-12]同時由于移動終端和無線網絡的普及，鼓勵學生利用碎片時間多瀏覽生命科學及產業類的網站和論壇，使學生對于本專業的研究領域和就業需求趨勢有一個切實認識，如生物谷、丁香園、生物經濟產業大會以及QQ群等。

2 改進教學方法，提高教學效果

2.1 板書與多媒體結合

由于染色體和基因并不能直觀的被學生感知，如果僅僅依賴板書，基因工程的教學內容就會顯得過于抽象和繁瑣。目前大多數的高校都已經廣泛采用了多媒體教學且電子設備功能日益豐富，通過錄制教學視頻和制作Flash動畫可以使課堂圖文并茂、有聲有色，煥發知識的魅力。例如講解聚合酶鏈式反應技術（PCR）的時候，錄制PCR混合體系在三個不同溫度水浴鍋之間的轉換視頻，讓學生直觀而真切的了解每一循環的三階段的目的和原理；Flash動畫演示PCR體系內部的微觀過程，讓學生能夠更加容易的理解和掌握；同時通過二者的結合又講述了PCR技術最初的歷史淵源，進而突出了PCR儀的發明為何如此重要以至于可以獲得諾貝爾獎。但多媒體教學存在課件內每一頁的內容相對獨立，不能很好的表達內容間的連續性和關聯性，失去了原先板書整體架構的闡釋能力。所以在講授過程中必須要將傳統的板書與多媒體教學融合，做到既自主、生動又整體、連貫。

2.2 提倡“啟發式”“研討式”教學方法

目前，很多高校都存在學生學習相對被動的問題。其中很重要的一點原因就是90后的學生自我意識很強，之前無往而不利的被動的講授式教學方法已經不能適應現階段的學生要求。因此我們需要反思現階段的教學實際，推行“啟發式”“研討式”的教學方法，轉變思維變注入為啟發，變被動為主動，提高學生的積極主動性。例如我們以2015年11月美國FDA批準轉基因三文魚上市為例，要求學生6人分組討論該決定的合理性，在討論過程中學生們學習分析了轉基因魚的制備過程所采用的原理技術和技術風險，同時還討論了這種魚苗的如何控制轉基因擴散的問題。同時老師在此類討論過程中必須適時的對學生的提問加以糾偏和范圍控制，否則很容易出現主題偏移。

2.3 教師的科研與教學結合

由于福建閩北地區含有豐富的植物資源，并且筆者主要從事植物的轉基因工程的研究，所以經常會把科研工作的研究技術和結果融入到教學當中。這樣能夠以閩北特色植物為例，將主流的工程技術流程介紹給學生，貼近當地的科研和生產實踐。例如，福建農林大學關于基因工程技術在水稻花發育基因MADS6研究和轉基因水稻材料創制中的應用。[13]通過該案例的可以使得學生將之前所學的分子標記的使用、基因獲得、載體構建和植物細胞工程等學習的內容進行一個有機的整合，打通教材章節間的壁壘，實現融會貫通。

3 展望

基因工程這門課程由于其發展迅速，很多的技術進步信息多來自外文的學術期刊和會議紀要，這樣要求從事本行業的學生，要有堅實的專業英語學習基礎。盡管武夷學院作為一個地方性應用型大學，生物工程專業多面向地區服務；但隨著“一帶一路”戰略的實施，本地企事業單位同樣需求專業雙語人才，所以希望在隨后的教學中能夠引入雙語教學，提升學生的專業背景，能更好的開拓視野。

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