借助科研平臺開展基因工程實驗課教學(xué)改革探索與實踐

楚海嬌?徐亞維?王霞?劉曉丹

摘 要：為了適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)需要，對生物技術(shù)專業(yè)相關(guān)實踐課內(nèi)容整合，設(shè)置模塊化大實驗，并對教學(xué)方法和評價體系進(jìn)行改革，將教師科研項目和企業(yè)生產(chǎn)線引入實踐教學(xué)，實現(xiàn)學(xué)生專業(yè)知識的融合，提升學(xué)生創(chuàng)新能力，效果顯著。

關(guān)鍵詞： 基因工程; 改革; 實踐

基因工程作為一門實踐性和技術(shù)操作性都很強的課程，已經(jīng)成為國內(nèi)外高校生物技術(shù)和生物工程等生物科學(xué)類本科生的核心主干課程。而基因工程實驗教學(xué)是基因工程課程教學(xué)的重要內(nèi)容，課程教學(xué)的目標(biāo)更著重于培養(yǎng)學(xué)生掌握基因操作的技術(shù)，具備基因操作的能力。傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式已嚴(yán)重脫離當(dāng)今社會對高素質(zhì)人才培養(yǎng)的要求，而且也不利于學(xué)生綜合實踐能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。因此，急需對基因工程實驗教學(xué)進(jìn)行大膽改革和探索。我校的基因工程實驗課程是面應(yīng)用生物科學(xué)、生物技術(shù)和生物工程3個本科專業(yè)開設(shè)的課程，經(jīng)過幾年的實踐教學(xué)改革，目前已經(jīng)形成一套獨特的人才培養(yǎng)模式。

一、以往基因工程實驗教學(xué)的弊端

以往基因工程實驗課的安排比較分散，每兩周上一兩次課，存在實驗時間短且分散的弊病，因此，多以演示性、驗證性實驗為主，綜合性、設(shè)計性實驗較少，學(xué)生缺乏對整個實驗的系統(tǒng)認(rèn)識，且學(xué)生是被動狀態(tài)學(xué)習(xí)，不利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動性，也不利于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式中，過于流于形式，不能有效激發(fā)學(xué)生的新奇感、求知欲和科學(xué)思維。綜合型基因工程大實驗圍繞一個既定的目標(biāo)設(shè)計完成整個教學(xué)過程，綜合訓(xùn)練基因工程操作的一系列實驗技能。而且實驗內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣，前一個實驗結(jié)果會成為下一個實驗所需的材料，不但使學(xué)生對整個實驗過程充滿懸念和期望，而且學(xué)生會更加認(rèn)真的開展實驗。

二、教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

在教學(xué)改革過程中，我們把實驗學(xué)時提高到40學(xué)時，設(shè)置11個大實驗，實驗內(nèi)容間環(huán)環(huán)相扣，上一個實驗結(jié)果為下一步實驗提供材料，主要有玉米總

RNA的提取;PCR引物的設(shè)計;RT-PCR擴(kuò)增玉米ZmCKI基因的cDNA;瓊脂糖凝膠電泳分析cDNA;載體質(zhì)粒DNA的小量制備及紫外分光光度計鑒定;載體和目的基因的酶切及鑒定;載體和目的基因的連接;大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞的制備;重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞;重組質(zhì)粒的篩選及鑒定;目的基因的誘導(dǎo)表達(dá)及SDS-PAGE鑒定。

三、教學(xué)方法和手段的改革與實踐

1.自主設(shè)計的實驗教學(xué)方法

為了讓學(xué)生主動參與教學(xué)，多個實驗設(shè)置自主設(shè)計實驗，以便學(xué)生對實驗的目的和精髓深刻理解，有效理解實驗教學(xué)的真實意圖和真正功能，提高實驗教學(xué)改革的質(zhì)量。

2.引入多媒體和微課輔助實驗教學(xué)

通過多媒體手段和網(wǎng)絡(luò)視頻教學(xué)資源，幫助學(xué)生直觀、形象地掌握規(guī)范化操作要領(lǐng)及注意事項。在實驗過程中鼓勵各小組錄制操作視頻，再由學(xué)生及任課教師指出操作中存在的問題以便及時改正。通過多媒體輔助教學(xué)增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時使實驗操作更加規(guī)范。

3.預(yù)習(xí)和討論結(jié)合

在教學(xué)過程中，堅持提前一周將預(yù)習(xí)輔助材料發(fā)給學(xué)生，包括擴(kuò)增的基因序列和相關(guān)生物信息學(xué)資料，并將學(xué)時分配和實驗內(nèi)容統(tǒng)一給學(xué)生。學(xué)生根據(jù)資料進(jìn)行預(yù)習(xí)，撰寫預(yù)習(xí)報告，帶著問題開展“小組討論式”教學(xué)，組長帶領(lǐng)成員一一自主解決問題，做好實驗分工。對于無法解決的問題，提出疑惑，再由教師給予解答，活躍課堂氣氛，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和積極性。

4.以科研帶動和引導(dǎo)基因工程實驗教學(xué)體系

《基因工程》的教學(xué)團(tuán)隊也是一支科研團(tuán)隊，每位專業(yè)教師既承擔(dān)專業(yè)課程教學(xué)任務(wù)，又承擔(dān)各類科研項目，擁有特色的科研方向。將教師科研課題分解為若干子課題，作為《基因工程》課程的實驗技能儲備，能引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入生物學(xué)研究的前沿領(lǐng)域，對于實驗出現(xiàn)的問題，能夠認(rèn)真思考提出解決方案。

四、實踐教學(xué)評價體系的多元化

一般實驗課的考核包括課堂表現(xiàn)、實驗報告以及結(jié)果三部分，此考核方式不能綜合考評學(xué)生的能力，實驗報告寫得工整規(guī)范印象分就容易偏高。因此，本課程實施時從5個方面考核學(xué)生的表現(xiàn)，力求從實驗實施的每個環(huán)節(jié)考核學(xué)生的表現(xiàn)，給出綜合性評判。包括出勤、提問、預(yù)習(xí)報告、課堂操作表現(xiàn)和實驗報告。

五、教學(xué)改革的體會與成效

通過對該實驗課程進(jìn)行了長達(dá)5年多的有益改革和探索，并有針對性地對其中的某些薄弱環(huán)節(jié)，結(jié)合自己的科研項目對該教學(xué)體系和內(nèi)容在觀念上和方法上進(jìn)行了大膽創(chuàng)新和有益改進(jìn)，通過改革，學(xué)生對老師的滿意率達(dá)97.0%，改革初見成效。

六、結(jié)語

改革后的教學(xué)過程以及各個模塊教學(xué)內(nèi)容間均實行循序漸進(jìn)的進(jìn)階式教學(xué)，避免理論教學(xué)和實驗教學(xué)脫節(jié)與重復(fù)現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生具有扎實的基本操作技能和較強的實際動手能力，逐步實現(xiàn)理論課與實驗課開設(shè)的合理銜接。

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