基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探析

賈桂康 蘇仕林

摘要基因工程是生物技術(shù)專業(yè)的主干課程,而基因工程實(shí)驗(yàn)課是基因工程的重要內(nèi)容之一。針對當(dāng)前基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀,結(jié)合作者多年在基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的體會,就基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革問題進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞基因工程實(shí)驗(yàn);教學(xué)現(xiàn)狀;存在問題;教學(xué)改革;指導(dǎo)思想;基本原則

中圖分類號G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號 1007-5739(2009)21-0300-02

20世紀(jì)70年代誕生的基因工程是生命科學(xué)的前沿,基因工程技術(shù)是一種新興的現(xiàn)代生物技術(shù)。基因工程是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、實(shí)踐性很強(qiáng)的基礎(chǔ)必修課程,通過實(shí)驗(yàn)?zāi)芗ぐl(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,幫助學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究形成概念、理解基礎(chǔ)理論、掌握知識和技能,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和價值觀;幫助學(xué)生發(fā)展思維能力和訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)技能,有助于學(xué)生更深刻地認(rèn)識實(shí)驗(yàn)在學(xué)科中的地位,提高學(xué)生的基因工程知識水平和實(shí)驗(yàn)技能,掌握基本的實(shí)驗(yàn)方法和技能,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展緊密結(jié)合的面向21世紀(jì)的教育和改革,要求高等院校轉(zhuǎn)變教育思想和觀念,改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)模式,大力提倡啟發(fā)式、討論式教育,推行研究性、探索性學(xué)習(xí),重視培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力,努力培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才[1]。為加強(qiáng)百色學(xué)院本科生物技術(shù)專業(yè)的建設(shè),在迎接本科教學(xué)水平評估的推動下,嘗試對基因工程實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行了教學(xué)改革,在原有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,增設(shè)了綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),希望通過該實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的探索,使該課程的教學(xué)水平上到一個新的臺階,對生物技術(shù)專業(yè)本科生的創(chuàng)新思維和獨(dú)立實(shí)踐能力的培養(yǎng)起到添磚加瓦的作用。筆者結(jié)合當(dāng)前基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀以及多年在基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的體會,對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革問題作一探討。

1基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀及存在的問題

在基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)上,許多教育工作者教學(xué)觀念落后,對實(shí)驗(yàn)課只抓開出率,不問質(zhì)量,實(shí)驗(yàn)教學(xué)處于從屬于理論教學(xué)的位置,少數(shù)教師不具備熟練的實(shí)驗(yàn)技能?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目陳舊,演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目偏多,綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)很少,且實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容、目的與當(dāng)今高新科技相距較遠(yuǎn),造成實(shí)驗(yàn)教學(xué)與社會服務(wù)、科研、生產(chǎn)第一線脫節(jié)[2]。實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)嚴(yán)重不足,無法購置新的儀器,舊的設(shè)備也不能及時更新,因此有許多新的實(shí)驗(yàn)不能開設(shè),儀器配套數(shù)量不足,學(xué)生多人共用一套,得不到動手操作的機(jī)會,極大地影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。

2基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革的必要性

2006年起基因工程實(shí)驗(yàn)課成為生物技術(shù)及應(yīng)用專業(yè)?？粕谋匦拚n。筆者承擔(dān)的基因工程實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)模式,主要是以實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員課前準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料、試劑和儀器;任課教師在課堂上講述實(shí)驗(yàn)原理、步驟、注意事項(xiàng)后,學(xué)生按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書進(jìn)行操作,教師巡視指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn);學(xué)生課后寫出實(shí)驗(yàn)報告。具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括細(xì)菌DNA的分離提取、動物全血樣品DNA的分離提取、植物組織中DNA的分離提取、植物葉綠體DNA的分離提取、植物組織樣品總RNA的分離提取、DNA濃度的分光光度計(jì)測定、DNA質(zhì)量與濃度的凝膠電泳法測定、核酸的瓊脂糖凝膠電泳、核酸聚丙烯酰胺凝膠電泳、蛋白質(zhì)電泳、PCR技術(shù)與分析[3],這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容使學(xué)生在DNA抽提與純化、DNA定量分析、電泳技術(shù)、細(xì)菌轉(zhuǎn)化和PCR技術(shù)等基因工程最基本的實(shí)驗(yàn)技能上得到了訓(xùn)練,同時對基因工程DNA體外重組的理論和原理有了更具體和深入的認(rèn)識。但是這只是一些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn),從學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報告及后續(xù)畢業(yè)論文等具體實(shí)踐中學(xué)生所表現(xiàn)出的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰^低的現(xiàn)象,顯示了這種傳統(tǒng)的“保姆式”教學(xué)模式明顯不足。在這樣的教學(xué)模式下,學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性得不到充分發(fā)揮,學(xué)生分析問題和解決實(shí)際問題的能力得不到充分的鍛煉與提高,學(xué)習(xí)完基因工程實(shí)驗(yàn)課還是不能獨(dú)立開展相關(guān)的實(shí)驗(yàn),更談不上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方法和思路的創(chuàng)新。上述傳統(tǒng)的教學(xué)模式雖然在培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)操作技能及加深對相關(guān)理論知識的理解上有不可忽視的作用,但是它明顯不適應(yīng)新形勢下培養(yǎng)具有創(chuàng)新和獨(dú)立實(shí)踐能力的高素質(zhì)人才的需要。

3教學(xué)改革的基本指導(dǎo)思想與原則

面對21世紀(jì)社會政治、經(jīng)濟(jì)、科技、文化的深刻變化和迅猛發(fā)展,高等教育正面臨重大的變革,必須培養(yǎng)應(yīng)用型的科技人才。結(jié)合我國高等生物學(xué)教育存在的問題,明確全面貫徹黨的教育方針,教書育人,勇于探索,突出個性,學(xué)會學(xué)習(xí),并借鑒國內(nèi)外優(yōu)秀教學(xué)成果,優(yōu)化課程內(nèi)容,改進(jìn)教學(xué)方法和手段的基本指導(dǎo)思想。及時更新課程內(nèi)容,拓寬知識范圍,注重理論聯(lián)系實(shí)際,改進(jìn)教學(xué)方法和手段,重啟發(fā)思考,更重視運(yùn)用理論知識解決現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)實(shí)際的能力培養(yǎng)作為課程教學(xué)改革的基本原則。

3.1制定好教學(xué)大綱,選擇好教材

教學(xué)大綱是實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)而進(jìn)行的教育內(nèi)容要求,規(guī)定學(xué)生必須掌握的基礎(chǔ)知識和基本技能等實(shí)質(zhì)性內(nèi)容,是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要保證。結(jié)合學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢以及我國人才市場需求,根據(jù)制定的生物技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃和教育部生物工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會制定的生物技術(shù)專業(yè)規(guī)范,重新修訂了基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱。此次修訂的教學(xué)大綱體現(xiàn)了如下特點(diǎn):增加了部分內(nèi)容,使教學(xué)大綱的內(nèi)容更加完整,如增加了制定教學(xué)大綱的依據(jù)、選擇課程內(nèi)容的基本原則、教學(xué)方法與手段、考核方式與成績評定。目前,國內(nèi)外出版社出版的《基因工程實(shí)驗(yàn)》教材版本較多,其編排體系各有特色,所編寫的內(nèi)容也各自有所側(cè)重。根據(jù)生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生應(yīng)該掌握的知識體系和要使用21世紀(jì)或國家十五規(guī)劃教材的規(guī)定,選用由陳宏主編、中國農(nóng)業(yè)出版社出版的《基因工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)》一書。

3.2轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念,改進(jìn)教學(xué)方法

要建立一個由校、系領(lǐng)導(dǎo)專項(xiàng)負(fù)責(zé)的管理體制,在實(shí)驗(yàn)人員的配置和資金使用上給予積極支持,對實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、開出率、教學(xué)質(zhì)量和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等問題有明確的要求和檢查。同時,要鼓勵和支持教師更多地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,與實(shí)驗(yàn)員相互配合,參與并指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備[3]。

改革教學(xué)方法是教育教學(xué)改革的重要內(nèi)容,在實(shí)踐中,越來越體會到教學(xué)方法的重要性,將以往的“填鴨式”教學(xué)轉(zhuǎn)向“提問式、啟發(fā)式、討論式”教學(xué)是非常必要的;而且在傳授學(xué)生知識的同時,更注重教會學(xué)生學(xué)習(xí)的方法,即學(xué)會“學(xué)習(xí)”,這些都是提高教學(xué)效果的有效措施。

3.3引入綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)及自選性實(shí)驗(yàn)

基因工程實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)模式需要進(jìn)行改革,通過增加綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),給學(xué)生提供更多提高綜合和創(chuàng)新能力的實(shí)踐平臺。綜合性實(shí)驗(yàn)是指實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及本課程的綜合知識或與本課程相關(guān)課程知識的實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是指給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊蠛蛯?shí)驗(yàn)條件,由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并加以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)。根據(jù)上述要求,將基因工程實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容分為基本實(shí)驗(yàn)、提高和設(shè)計(jì)研究3個階段,綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在提高和設(shè)計(jì)研究階段完成。引入設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生對基因工程知識的融會貫通的能力、查尋文獻(xiàn)的能力、實(shí)驗(yàn)方案的制定能力、動手能力及實(shí)驗(yàn)技能、獨(dú)立解決問題的能力、組織協(xié)調(diào)能力和合作精神。2007年在2006級生物技術(shù)及應(yīng)用專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行了上述綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的首次改革實(shí)踐后,搜集了學(xué)生們的意見和建議。教師在審閱設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)方案后,在小組內(nèi)分別進(jìn)行點(diǎn)評,再根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件和可行性,建議小組討論后具體實(shí)施其中一個方案。實(shí)驗(yàn)完成后,每個同學(xué)寫一份實(shí)驗(yàn)總結(jié)報告,實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)點(diǎn)和不足及最后實(shí)施方案的實(shí)驗(yàn)結(jié)果在班上進(jìn)行匯報和交流,班上其他同學(xué)和指導(dǎo)老師分別對其進(jìn)行評分。

3.4加大實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和投入

實(shí)驗(yàn)室是基因工程研究及應(yīng)用中必備的基本設(shè)施,它在基因工程研究或應(yīng)用中具有非常重要的作用,因?yàn)楸姸嗟幕蚬こ虜?shù)據(jù)在實(shí)驗(yàn)中獲得,眾多的基因工程理論在實(shí)驗(yàn)中得以證實(shí),從而產(chǎn)生新的理論推動基因工程的發(fā)展。可以說,實(shí)驗(yàn)室的設(shè)施完善與否,將直接影響到基因工程研究與發(fā)展,因而熟練地掌握一套基因工程實(shí)驗(yàn)操作技能是初學(xué)者的首要任務(wù)。此外,還需加大對實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的投入,更新舊的設(shè)備,購買新儀器,配足、配夠?qū)嶒?yàn)儀器和藥品,確保每一個小組有一套實(shí)驗(yàn)儀器,如果條件允許,最好是每個人有一套實(shí)驗(yàn)儀器。

4改革實(shí)踐后的思考

經(jīng)過2年綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐,這種介于基本教學(xué)實(shí)驗(yàn)與實(shí)際科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)之間的新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式深受學(xué)生歡迎。通過綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐鍛煉,學(xué)生對科研有了實(shí)際的感覺,實(shí)驗(yàn)思維和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Χ加辛瞬煌潭鹊奶岣?這對學(xué)生在大學(xué)四年級完成畢業(yè)論文,提高畢業(yè)論文的水平是頗有好處的。同時,綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是一種教師啟發(fā)引導(dǎo)、學(xué)生主動參與的教學(xué)過程,師生間的互動較強(qiáng)對教師的知識面和實(shí)際科研能力要求比較高,需要教師和學(xué)生雙方共同努力才可以獲得“教學(xué)相長”的雙贏結(jié)果。但是在實(shí)踐中仍存在一些問題,如在實(shí)驗(yàn)時間的安排上,基因工程的實(shí)驗(yàn)課程與基因工程理論課安排在同一個學(xué)期,理論課上完才開始上實(shí)驗(yàn)課。由于受學(xué)時和課程銜接的限制,綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)階段的時間只能安排在接近期末考試的時間進(jìn)行,有不少學(xué)生為了準(zhǔn)備其他課程的考試,而不能花更多的時間和精力更好地完成綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。盡管由于時間關(guān)系,最后沒有完全獲得預(yù)期結(jié)果,但是目的基本達(dá)到。此外,1周的時間不夠充裕,缺乏時間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)條件的改進(jìn),以獲得更理想的預(yù)期結(jié)果。因此,在課程安排和設(shè)置上還需做些調(diào)整,在設(shè)計(jì)性選題上也需進(jìn)一步改良。

另外,進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)室必須全天開放,增加了實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的支出,在藥品、水電的使用和儀器的正確操作等方面,學(xué)生還表現(xiàn)出節(jié)約意識薄弱,缺乏主人翁的態(tài)度和責(zé)任心。如有些實(shí)驗(yàn)需要10h以上,雖然有助于培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)忍不拔的精神,但是在操作上不好管理。因此,教師在指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的同時,還需培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任心及自我管理的能力,以保障實(shí)驗(yàn)室有限的資源能夠得到更好更充分的利用。

順應(yīng)教學(xué)改革形勢的需要,不同院校都在根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式的改革,北京師范大學(xué)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)國家精品課程是國內(nèi)率先進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)改革的,還有其他院校的同類實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的做法和經(jīng)驗(yàn)[4-7],都是值得在今后的基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中進(jìn)一步學(xué)習(xí)和借鑒的。

5結(jié)語

總之,教學(xué)改革是一項(xiàng)系統(tǒng)的改革,目前還處于摸索和實(shí)踐階段,教師的責(zé)任任重而道遠(yuǎn),教師自身要不斷地提高業(yè)務(wù)素質(zhì),不斷探索、實(shí)踐、總結(jié),把教學(xué)工作開展得更有生氣、更有效果,為國家培養(yǎng)適應(yīng)新時代要求、基礎(chǔ)扎實(shí)、知識面寬、能力強(qiáng)、素質(zhì)高、具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的復(fù)合型、高素質(zhì)的21世紀(jì)合格人才。

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