以“知識好學(xué)，學(xué)生愿學(xué)”為導(dǎo)向的基因工程課程教學(xué)實踐與探索

黃秀梅 李鶴賓 王英 曾穎

摘 要：為了突破基因工程知識不好學(xué)、學(xué)生不愛學(xué)的難題，課程從“讓學(xué)生參與主導(dǎo)課堂”“讓基因工程知識動起來”和“讓基因工程知識用起來”三個維度進行教學(xué)改革與探索，旨在探索構(gòu)建基因工程“知識好學(xué)，學(xué)生愿學(xué)”的教學(xué)策略，以期提高本科教育中基因工程的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：基因工程；主動學(xué)習(xí)；教學(xué)改革

Abstract：The genetic engineering knowledge is not easy to learn.And the students dont like to learn it.In order to solve these problems，the teaching reform and exploration of the course are carried out by three ways.Let students participate in the leading classroom.Let the knowledge of genetic engineering move.Let the knowledge of genetic engineering put to work.The teaching strategy of "knowledge is easy to learn，students are willing to learn" is explored，which is hoped to improve the teaching quality of genetic engineering in undergraduate education.

Keywords：genetic engineering；active learning；teaching reform

近年來，隨著生物技術(shù)高端科技應(yīng)用價值的體現(xiàn)以及行業(yè)的蓬勃發(fā)展，生物技術(shù)成為推動時代科技創(chuàng)新與發(fā)展的強大力量，而這股力量中的主角之一基因工程技術(shù)已應(yīng)用到各個學(xué)科領(lǐng)域之中，成為生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)等學(xué)科站在新的高度和角度進行創(chuàng)新與發(fā)展的重要手段［1-3］。而所謂的基因工程是在分子水平上根據(jù)人們的預(yù)先設(shè)計，將外源基因與載體進行體外重組后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)，從而改變生物的遺傳性狀或者生產(chǎn)藥物的一門實踐性極強的學(xué)科［4］。人們可以利用基因工程技術(shù)培育出抗病蟲害、抗除草劑、抗逆、改善作物品質(zhì)等方面性能的轉(zhuǎn)基因植物［5］，可以利用基因工程技術(shù)進行基因工程藥物生產(chǎn)、人類疾病動物模型建立、基因診斷、基因治療、生物降解、生物燃料研發(fā)等方面的應(yīng)用［6-8］。基因工程課程是生物工程、生物技術(shù)、生物制藥專業(yè)等生命科學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)核心課，學(xué)好基因工程的知識與技術(shù)對學(xué)生的專業(yè)能力成長乃至畢業(yè)后的職業(yè)發(fā)展都極其重要［9-10］。

但是基因工程技術(shù)是在微觀層面里進行的一系列操作和改造，其操作的四大要素目的基因、載體、工具酶、受體細(xì)胞都是極其微小的物質(zhì)，是肉眼看不到，摸不著的東西，這樣微觀世界的技術(shù)，使得基因工程課程的知識難懂不好學(xué)，同時也造成了學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣不大，因此極大程度地影響了學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)效果［11-12］。面對基因工程知識的難學(xué)和學(xué)生不怎么愿學(xué)的局面，教師單向進行知識輸出的傳統(tǒng)滿堂灌教學(xué)方法，已經(jīng)很難讓學(xué)生系統(tǒng)且深入地掌握該課程的知識與技術(shù)［13-14］，因此課程的教學(xué)改革勢在必行。課程教學(xué)組以“知識好學(xué)，學(xué)生愿學(xué)”為導(dǎo)向，讓學(xué)生參與主導(dǎo)課堂，以激發(fā)學(xué)生的課堂主人翁精神，激發(fā)學(xué)生對基因工程知識學(xué)習(xí)的積極性和主動性，同時也鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和獨立思考的能力。讓基因工程知識動起來及用起來，以改變基因工程知識抽象、晦澀難懂的情況，激發(fā)學(xué)生對基因工程知識的求知和探索欲，促使學(xué)生從被動學(xué)習(xí)者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃忧笾摺１疚木突蚬こ陶n程的教學(xué)改革闡述一些教學(xué)組的教學(xué)實踐和體會。

1 讓學(xué)生參與主導(dǎo)課堂

基因工程的理論知識較難，且具有連貫性，學(xué)生如果前面的知識沒有掌握好，后面的知識就更難以理解。讓學(xué)生參與主導(dǎo)課堂，降低教師的課堂作用，提高學(xué)生的課堂主導(dǎo)性，營造學(xué)生主動學(xué)習(xí)的互動課堂氛圍，將能很大程度地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

課前，教師充分做好備課工作，對基因工程知識的整體系統(tǒng)邏輯進行歸納和梳理，對知識點進行細(xì)化和拓展，把知識點連同相關(guān)拓展資料發(fā)放到課程超星學(xué)習(xí)平臺上供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。教師布置學(xué)生通過略讀和精讀教材的方式，并結(jié)合拓展資料對知識點進行總結(jié)和分析，讓學(xué)生在課前做好知識提取和內(nèi)化的過程，形成掌握的知識和疑問的知識，并要求學(xué)生做好課上輸出的準(zhǔn)備。

課中，教師改變以往老師是課堂說話主體的傳統(tǒng)，采用學(xué)生自薦、學(xué)生互薦、老師點名、軟件隨機抽取等方式，邀請學(xué)生回答老師的提問，或是上臺匯報課前學(xué)習(xí)的基因工程知識點的內(nèi)涵與延展。學(xué)生回答或者上臺闡述完之后，教師請全體學(xué)生對此知識點進行自由討論，提出學(xué)生回答或者闡述的內(nèi)容正確和不正確的地方，并對該知識點的實際應(yīng)用表達自己的想法。在整個自由討論環(huán)節(jié)中，教師指出學(xué)生表達內(nèi)容中合理和不合理的地方，并補充相關(guān)知識內(nèi)容和解答學(xué)生的疑問。學(xué)生只有在課前充分做好知識輸入和輸出的準(zhǔn)備，自己理解了知識點內(nèi)容，才能把知識講明白、討論清楚。這種方式不僅促進了學(xué)生課前預(yù)習(xí)的落實和主動學(xué)習(xí)的實施，同時也提高了學(xué)生課堂的主導(dǎo)性和學(xué)生的綜合素質(zhì)。學(xué)生主動融入課堂，激發(fā)了學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動力，形成師生互動、生生互動的活躍氛圍，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效果都有顯著的提高。

課后，教師布置學(xué)生對課堂上的知識點進行總結(jié)和梳理，形成系統(tǒng)和全面的知識邏輯和知識拓展，并發(fā)布一些練習(xí)題讓學(xué)生去鞏固知識，一些待解決的實際問題讓學(xué)生去創(chuàng)新思考，鼓勵學(xué)生對一些不懂的問題進行生生之間、師生之間的課后討論。

學(xué)生上了這樣一堂課，經(jīng)歷了課前知識主動輸入、課上互動輸出、課后互動鞏固的過程，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)基因工程知識的興趣，促進了學(xué)生主動學(xué)習(xí)能力的形成，培養(yǎng)了學(xué)生知識收集整理能力、溝通表達能力、團隊合作能力等綜合素質(zhì)的形成。

2 讓基因工程知識動起來

“基因”是肉眼看不到的，摸不著的大分子物質(zhì)，理論抽象且深奧［15］，基因工程知識內(nèi)容如果是單純的文字描述，學(xué)生的大腦里很難形成可認(rèn)識的畫面，知識就不容易被理解掌握。而把基因工程知識顯微鏡式放大化、動態(tài)化、表演化、生活化能讓學(xué)生對知識有直觀的認(rèn)識，更好地幫助學(xué)生對基因工程知識的學(xué)習(xí)和掌握。

課前，教師在做課件的時候，注意把基因工程知識圖片化、動態(tài)化。如結(jié)構(gòu)基因、調(diào)節(jié)基因、啟動子等知識可以用圖片或模型來展示；如限制性內(nèi)切酶如何切割目的基因和載體，DNA連接酶如何連接目的基因和載體，重組載體如何進入受體細(xì)胞，目的基因在受體細(xì)胞里如何轉(zhuǎn)錄和翻譯出蛋白質(zhì)這一系列的過程用動態(tài)視頻展示出來，視頻形式使得知識簡明連貫，直觀易懂，學(xué)生肉眼看得到基因和基因克隆的過程，基因工程知識自然就容易懂了。

課中，對于一些較難、較枯燥的知識點要求學(xué)生課前準(zhǔn)備好“基因秀”，在課堂上表演展示出來，學(xué)生把自己當(dāng)成基因角色，以表演的形式展示基因工程知識，如“外源基因的乳糖操縱子調(diào)控模式”的知識既抽象又難懂，學(xué)生用“基因秀”的形式表演出來，既能促進學(xué)生對知識的深入掌握，又能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和青春激情，增加課堂的有趣性。

課后，為加強學(xué)生對基因工程知識的理解，教師布置學(xué)生動手做手工，通過剪刀、針線、紙、橡皮泥等生活化的道具，要求學(xué)生進行創(chuàng)意設(shè)計與制作，提交有關(guān)基因工程知識的手工制作。在整個手工制作過程，學(xué)生既要動腦想，還要動手做，還可以互相討論搞創(chuàng)意，知識不枯燥，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中備感樂趣。

在整個基因工程課程教學(xué)過程中，教師著力使基因工程知識可視化、動態(tài)化、表演化、生活化，讓基因工程知識“動”起來，從而使知識好學(xué)起來，學(xué)生愿學(xué)起來。

3 讓基因工程知識用起來

學(xué)生之所以覺得基因工程知識難學(xué)，是因為知識在他們那里變成了沒有活力的“貨物”，“貨物”屯在倉庫里面不能進入周轉(zhuǎn)，久了就會壞掉。而只有讓知識進入周轉(zhuǎn)應(yīng)用，知識才能有生命力。那要讓知識“活”起來，就必須堅持以學(xué)生為本，讓學(xué)生主動獲取知識，并應(yīng)用知識解決問題。

課上，教師改變滔滔不絕的灌輸式講解模式，采用互動討論的方式，讓學(xué)生利用已學(xué)知識去解決問題。比如教師提出問題：把抗凍蛋白基因?qū)胨炯?xì)胞中進行育種，把該轉(zhuǎn)基因水稻種子分別放在低溫和高溫地區(qū)種植，請問如何研究兩地區(qū)轉(zhuǎn)基因水稻的抗凍蛋白基因的轉(zhuǎn)錄水平？學(xué)生通過復(fù)盤已學(xué)的基因工程知識，結(jié)合討論、總結(jié)與分析，給出了研究不同地區(qū)抗凍蛋白基因轉(zhuǎn)錄水平的解決方案。這樣把學(xué)到的知識用于問題的解決，將大大提高學(xué)生對基因工程知識的興趣和內(nèi)化吸收率。而對于有些操作性比較強的基因工程內(nèi)容，則安排了相應(yīng)的實驗來強化知識的獲取，比如課程里的“基因表達調(diào)控的知識”，則安排了“目的基因的誘導(dǎo)表達與分析實驗”，通過未加誘導(dǎo)劑、有加誘導(dǎo)劑及不同的誘導(dǎo)條件的對照組，讓學(xué)生明白目的基因的表達是可以被調(diào)控的，且可以根據(jù)誘導(dǎo)條件的優(yōu)化獲得高表達量的目的蛋白。基因工程知識通過實實在在的實驗應(yīng)用起來，學(xué)生對知識的理解和掌握就會容易多了。

課后，教師布置學(xué)生準(zhǔn)備與課堂知識點相關(guān)的“基因克隆前沿應(yīng)用分享”的報告，這就需要學(xué)生在理解知識點之后，看明白知識點的前沿應(yīng)用原理，并內(nèi)化成自己的知識應(yīng)用，以PPT的形式闡述給大家聽。在這個過程中，學(xué)生不僅掌握了知識點的內(nèi)容，而且拓展了知識點關(guān)于前沿應(yīng)用認(rèn)識，并把以往學(xué)習(xí)的知識內(nèi)容綜合應(yīng)用出來，這將大大地增加了學(xué)生學(xué)習(xí)基因工程知識的寬度、深度和掌握度，全面提高了學(xué)生個人的綜合能力。

只要把基因工程的知識用起來，讓基因工程的知識成為滾動的海水而變得生機勃勃，學(xué)生就能在知識海洋里快樂地遨游。

結(jié)語

基因工程已成為現(xiàn)代生命科學(xué)及其相關(guān)交叉學(xué)科領(lǐng)域必學(xué)的課程之一，基因工程知識的掌握對學(xué)生的專業(yè)能力成長具有核心作用［16］。但基因工程的知識不好學(xué)，學(xué)生不愛學(xué)的情況很多，這大大影響了學(xué)生的課程學(xué)習(xí)效果。那如何讓基因工程好學(xué)起來，如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是所有基因工程教學(xué)工作者面臨的共同難題。課程教學(xué)組通過讓學(xué)生參與主導(dǎo)課堂的教學(xué)實踐，讓學(xué)生在課前、課上和課后都主動參與基因工程知識的學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效果。通過基因工程知識的顯微鏡式放大化、動態(tài)化、表演化、生活化和應(yīng)用化，讓基因工程知識好學(xué)起來，學(xué)生愿學(xué)起來，課程的教學(xué)效果有明顯提高，但隨著社會的不斷進步和大學(xué)生思維方式的不斷變化，課程的教學(xué)改革需持續(xù)進行。在后續(xù)的教學(xué)過程中，還需在基因工程課程教學(xué)模式和知識內(nèi)容的呈現(xiàn)方式等方面進行不斷的探索和改革，以適應(yīng)時代的發(fā)展，建立更高效的基因工程知識教學(xué)策略。

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基金項目：福建省本科高校教育教學(xué)改革研究項目（FBJG20210225）；廈門醫(yī)學(xué)院教育教學(xué)改革研究項目（XB JG2021014）；廈門醫(yī)學(xué)院校級“金課”項目（XBJK2020010）

作者簡介：黃秀梅（1982— ），女，漢族，福建漳州人，碩士研究生，副教授，研究方向：基因蛋白質(zhì)藥物和天然藥物的教學(xué)與研究。