醫(yī)學(xué)院校生物技術(shù)專業(yè)基因工程課程教學(xué)探索與體會

張磊 姜勇 王會巖 許會靜 李艷

摘 要：從課程設(shè)置、授課內(nèi)容、教學(xué)手段、實驗及實踐教學(xué)等方面，對醫(yī)學(xué)院校生物技術(shù)專業(yè)的基因工程教學(xué)存在的問題進(jìn)行探索和改革，合理制定課程規(guī)劃，恰當(dāng)運用多媒體教學(xué)方法，注重緒論講述、重視實驗教學(xué)和課外實踐，建立合理高效的教學(xué)模式，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和科研實踐能力，提高人才素質(zhì)教育水平。

關(guān)鍵詞：醫(yī)學(xué)院校；生物技術(shù)；基因工程；課程教學(xué)

中圖分類編號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

生物技術(shù)是現(xiàn)代生物科學(xué)發(fā)展及與其他相關(guān)學(xué)科相融和的產(chǎn)物，其核心技術(shù)即為基因工程?；蚬こ陶Q生于20世紀(jì)70年代，是在分子生物學(xué)及分子遺傳學(xué)基礎(chǔ)上綜合發(fā)展起來的一門新興的生物技術(shù)學(xué)科。它與細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、酶工程都是生物技術(shù)的重要組成部分。其理論與實驗技術(shù)已滲透到生命科學(xué)的各個領(lǐng)域，并極大促進(jìn)了工農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展，尤其是轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物、基因工程藥物等技術(shù)已創(chuàng)造了巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益[1]。因此，基因工程是生物技術(shù)專業(yè)的重要專業(yè)課程，在醫(yī)學(xué)類生物技術(shù)專業(yè)中也占有重要地位。

生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)是21世紀(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，發(fā)展迅速，科技成果日新月異，培養(yǎng)高素質(zhì)的生物技術(shù)人才是社會產(chǎn)業(yè)化的必然需求。生物技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是使學(xué)生掌握現(xiàn)代生物學(xué)和生物技術(shù)的基本知識、基本理論和基本實驗技能，獲得基礎(chǔ)應(yīng)用研究和科研開發(fā)研究的初步訓(xùn)練，具有較強(qiáng)的創(chuàng)新能力、良好的科學(xué)素質(zhì)的應(yīng)用型高級專門人才。自1997年教育部首次批準(zhǔn)成立生物技術(shù)專業(yè)以來，各大綜合性大學(xué)的生物系廣泛設(shè)立了生物技術(shù)專業(yè)，而隨著生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對醫(yī)學(xué)生物技術(shù)人才的需求日益增加，許多醫(yī)學(xué)院校也設(shè)立了生物技術(shù)專業(yè)。吉林省是生物大省，生物醫(yī)藥企業(yè)眾多，就業(yè)前景廣闊，我校于2011年在檢驗學(xué)院開設(shè)了生物技術(shù)專業(yè)，作為本專業(yè)主干課程的基因工程，我們對這門課程的教學(xué)進(jìn)行了一系列的探索和嘗試，獲得了諸多體會。

1.課程教學(xué)基本情況

基因工程涉及生物化學(xué)、分子遺傳學(xué)、微生物學(xué)、分子生物學(xué)及細(xì)胞生物學(xué)等諸多學(xué)科的知識，在課程安排上我們將其安排在以上基礎(chǔ)學(xué)科之后，在大三下半學(xué)期進(jìn)行授課。授課總學(xué)時80學(xué)時，基本按照理論：實驗=1：1的學(xué)時比例開設(shè)，注重對學(xué)生實驗技能和科研能力的培養(yǎng)。此外，基因工程課程具有抽象、復(fù)雜、新穎的特點，理論性和技術(shù)性強(qiáng)，且發(fā)展迅速、涉及很多科技前沿，相關(guān)知識日新月異，另外醫(yī)學(xué)院校學(xué)生的生物學(xué)基礎(chǔ)較差，大多學(xué)生感覺不好理解，處于似懂非懂的狀態(tài)，這對教師教學(xué)提出了挑戰(zhàn)和較高的要求。

2.課程探索與改革

2.1做好課程設(shè)置規(guī)劃

基因工程是分子克隆技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，包括上、下游技術(shù)。上游技術(shù)為目的基因的重組和克?。幌掠渭夹g(shù)則涉及目的基因在生物宿主細(xì)胞內(nèi)的大規(guī)模表達(dá)、分離及純化。本課程內(nèi)容涉及面廣，教學(xué)內(nèi)容包括基本原理、基本實驗方法和實驗技術(shù)，在教學(xué)時要充分考慮到其抽象性、復(fù)雜性和前沿性的特點，做好課程規(guī)劃[2]。此外，基因工程是一門交叉學(xué)科，與分子遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)，以及與之同學(xué)年開設(shè)的生物信息學(xué)、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、蛋白質(zhì)工程等課程均有交叉。首先，在安排這些課程的時候要注意先后順序，先講基礎(chǔ)課程，尤其生物信息學(xué)應(yīng)在基礎(chǔ)課之后專業(yè)課之前開設(shè)。而基因工程的教學(xué)內(nèi)容可適當(dāng)精簡，避免與其他課程的重復(fù)，留出充足時間多講解重點、難點和前沿進(jìn)展。例如，在講授真核表達(dá)載體時，可穿插介紹基因工程載體的研究進(jìn)展及其在基因治療中的應(yīng)用、在克隆中的應(yīng)用及由其引起的法律、倫理學(xué)問題等。我院選用教材為普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材《基因工程》（何水林主編），大綱設(shè)計包含九章內(nèi)容，分為四大部分，第一部分包括緒論、基因工程的酶學(xué)基礎(chǔ)及載體，論述基因工程的基礎(chǔ)知識和重要技術(shù)基礎(chǔ)。第二部分包括基因工程的基本技術(shù)與原理、目的基因的獲得方法等，這部分是學(xué)生要重點掌握的內(nèi)容，逐漸深入，方便學(xué)生理解和掌握。第三部分主要論述DNA重組操作的步驟、外源基因表達(dá)優(yōu)化及產(chǎn)物分離純化方法，這部分包含一些經(jīng)驗性的內(nèi)容，需要教師結(jié)合科研實際、多引入實例進(jìn)行介紹，例如可以以某種蛋白的基因工程獲得全過程作為主線，復(fù)習(xí)前幾章所學(xué)理論及技術(shù)內(nèi)容，同時著重介紹蛋白質(zhì)的高效表達(dá)及純化的方法，并與蛋白質(zhì)工程中的純化、發(fā)酵工程中的發(fā)酵內(nèi)容相結(jié)合，使學(xué)生掌握基因工程的總體科研思路和步驟；最后一個部分為基因工程的應(yīng)用，這部分著重講解各類生物基因工程技術(shù)在工農(nóng)業(yè)、臨床醫(yī)藥、化學(xué)制劑、食品工業(yè)等若干領(lǐng)域的應(yīng)用情況，涉及基因工程產(chǎn)品、轉(zhuǎn)基因生物安全等熱點問題，這部分應(yīng)結(jié)合實際，多舉例，多分析。

2.2認(rèn)真講好“緒論”，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

“緒論”是課程的開場白，它既是這門課程的縮影，也是入門向?qū)?，對初學(xué)者學(xué)習(xí)該課程、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣至關(guān)重要?；蚬こ痰木w論包括其發(fā)展簡史、主要內(nèi)容和應(yīng)用、技術(shù)流程及學(xué)習(xí)本課程的意義和方法。通過緒論的學(xué)習(xí)，學(xué)生將獲知：①基因工程在整個生命科學(xué)中的地位及發(fā)展中的重要事件、基因工程科學(xué)史上的重大事件和重要人物等；②基因工程的技術(shù)流程的概述，使學(xué)生對教材中所講內(nèi)容有個總體的印象；③如何能夠?qū)W好本課程，即在學(xué)習(xí)中的具體要求。教師可選取幾件重點時間講述激勵學(xué)生的科研興趣和拼搏精神；基因工程研究的主要內(nèi)容及在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用，這部分要多找些例子，尤其是和生產(chǎn)生活關(guān)系密切的，提升學(xué)生的興趣；同時應(yīng)強(qiáng)調(diào)基因工程是一門實踐性、應(yīng)用型較強(qiáng)的綜合學(xué)科，對于學(xué)生的考研及就業(yè)均十分重要，增加學(xué)生學(xué)好本門課的決心。我院選用本專業(yè)高職稱、經(jīng)驗豐富的老教師講授緒論內(nèi)容，深入淺出、與實際的考研、就業(yè)情況結(jié)合，獲得較好的教學(xué)效果。

2.3恰當(dāng)運用多媒體教學(xué)手段

隨著計算機(jī)技術(shù)的普及，多媒體教學(xué)在各高校教學(xué)中應(yīng)用日益廣泛。精心制作的PPT課件，包含了豐富的圖片、動畫等內(nèi)容，使教學(xué)內(nèi)容直觀生動，深入淺出，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了教學(xué)效果。特別對于一些比較抽象的內(nèi)容（如PCR的基本原理）和比較復(fù)雜的知識點（如基因文庫的構(gòu)建與篩選）等可用動畫清晰地詮釋出來。圖片和動畫可來源于網(wǎng)絡(luò)下載，也可由教師用相關(guān)軟件制作，原則是緊貼教學(xué)內(nèi)容，使授課內(nèi)容形象化。但不可在多媒體課件中濫用聲音、動畫、圖片內(nèi)容，過于花哨的課件會分散學(xué)生注意力，反而影響教學(xué)效果。多媒體只是教師課堂演示的工具，是一種輔助教學(xué)手段，教師應(yīng)發(fā)揮教學(xué)主導(dǎo)作用，將多媒體與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，消除多媒體的弊端 [3]。如果只是在PPT課件上羅列大量文字，上課時直接念出來，不寫板書，不加解釋，這不僅不利于教師對授課內(nèi)容的融會貫通，學(xué)生對冗長的文字也提不起興趣，抓不住重點，學(xué)習(xí)效果欠佳。因此，在應(yīng)用多媒體課件時不可忽視傳統(tǒng)板書和說課的積極作用，課件內(nèi)容簡潔明了，并在課件上標(biāo)記重點及難點內(nèi)容，使學(xué)生明確本節(jié)課的知識脈絡(luò)和授課思路，并有時間記筆記以供課后復(fù)習(xí)。此外，引導(dǎo)學(xué)生正確的使用多媒體課件，有部分學(xué)生上課不認(rèn)真聽，下課把課件拷貝回去，期末前突擊。首先教師盡量不要把課件全部復(fù)制給學(xué)生，讓學(xué)生仍然保留記筆記的良好習(xí)慣，上課時對于重點內(nèi)容留出時間給學(xué)生記筆記或在書上加以標(biāo)記，同時增加與學(xué)生的互動，使每個學(xué)生積極融入到教學(xué)過程中來。

2.4理論教學(xué)和實驗教學(xué)相結(jié)合

基因工程是一門實踐性很強(qiáng)的學(xué)科，實驗教學(xué)是本課程的重要環(huán)節(jié)，它是對理論教學(xué)的驗證和輔助，也是培養(yǎng)學(xué)生實踐技能、科研思維能力、創(chuàng)新能力及綜合素質(zhì)的重要手段，實驗?zāi)芰π枰谄綍r的教學(xué)過程中有計劃地進(jìn)行培養(yǎng)[4]。第一，實驗老師在課堂上要給予學(xué)生專業(yè)細(xì)致的指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生操作失誤及時糾正；第二，重點講解實驗?zāi)康?、實驗原理，實驗步驟中要充分強(qiáng)調(diào)注意事項；第三，在實驗內(nèi)容設(shè)計方面，除了傳統(tǒng)的驗證性試驗，還要開設(shè)自主設(shè)計實驗內(nèi)容，給定大體實驗題目，讓學(xué)生自己查文獻(xiàn)找出實驗材料、實驗方法，進(jìn)行簡單的開題報告，充分開放實驗室，鼓勵學(xué)生利用業(yè)余時間完成，并在完成試驗后認(rèn)真分析實驗結(jié)果，在班級中組織匯報教學(xué)，教師與學(xué)生共同討論實驗中存在的問題，培養(yǎng)學(xué)生科研思維和科研能力。第四，對于連貫性強(qiáng)的實驗，把幾次實驗內(nèi)容整合，以科研實驗?zāi)Ｊ?，在實驗教師的指?dǎo)下，學(xué)生半自主地完成實驗內(nèi)容；第五，在理論教學(xué)中提出一些簡單的實驗問題，引導(dǎo)學(xué)生用學(xué)過的實驗技術(shù)、方法加以分析和解決，例如，如何用學(xué)過的方法克隆蚊子的未知的胰蛋白酶基因并使之在酵母中表達(dá)，這里面涉及到學(xué)生學(xué)過的生物信息學(xué)的知識，并需要學(xué)生綜合運用課上講過的未知目的基因的獲得、簡并序列引物的設(shè)計、DNA重組、外源基因的表達(dá)等相關(guān)知識加以解決，不需要學(xué)生動手做實驗，但要形成一個完整的設(shè)計思路，并能對實驗中可能出現(xiàn)的問題加以分析解決，這樣的問題對于學(xué)生來講可能比較難，可將學(xué)生分組，合作查資料、整合信息、綜合分析并在理論課上進(jìn)行匯報，經(jīng)過這樣的過程，學(xué)生可以將基因工程的理論和實踐有機(jī)結(jié)合在一起，更深入地理解基因工程的基本流程。

2.5豐富課外實踐教學(xué)

由于實驗課的學(xué)時及條件限制，有些實驗內(nèi)容無法全面開展，且實驗授課內(nèi)容與實際科研生產(chǎn)有一定差異，實驗課中大多學(xué)生是被動學(xué)習(xí)，動手不動腦，不能系統(tǒng)掌握基因工程實驗技術(shù)的內(nèi)涵。因此，我們在教學(xué)中增加了課外實踐教學(xué)的內(nèi)容，聯(lián)系外校實驗室或生物公司，帶領(lǐng)學(xué)生去參觀、見習(xí)，并鼓勵個別基礎(chǔ)較好的同學(xué)參加教師科研項目，這使學(xué)生的理論、實驗技能與生產(chǎn)實踐充分結(jié)合，將抽象被動的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為直觀有趣的生產(chǎn)應(yīng)用，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時也培養(yǎng)了學(xué)生的科研思維，為學(xué)生將來考研、做科學(xué)研究奠定了扎實基礎(chǔ)。

4.小結(jié)

在近三年的基因工程課程教學(xué)中，我們在課程設(shè)置、授課內(nèi)容、教學(xué)方法等方面進(jìn)行了一些列的探索和實踐，已建立了較完善的教學(xué)體系，擁有優(yōu)良的實驗教學(xué)條件，教師制作了規(guī)范的多媒體課件并創(chuàng)建了教學(xué)網(wǎng)站，開展多元化教學(xué)，理論教學(xué)、實驗教學(xué)和課外實踐有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生掌握扎實的理論知識、實驗技術(shù)的同時，也培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維和科研能力，取得了較為滿意的教學(xué)效果，為培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生物技術(shù)專業(yè)高素質(zhì)人才堅定了良好基礎(chǔ)。但由于本專業(yè)創(chuàng)建時間尚短，在教學(xué)中仍存在很多問題，課程改革任重而道遠(yuǎn)，我們將不斷努力，深化教學(xué)改革以獲得更好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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課題：①2012年吉林省社會科學(xué)院課題“長吉圖的生物產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展與人才培養(yǎng)”研究成果（課題編號：1206-3）；②2012年吉林省社科聯(lián)學(xué)會部吉林市社科聯(lián)課題“醫(yī)學(xué)背景下應(yīng)用型生物技術(shù)人才培養(yǎng)模式探究”（課題編號：1225）；③吉林省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃，2014年度立項課題“基于FBLM教學(xué)模式提升生物技術(shù)應(yīng)用型人才綜合素質(zhì)的研究與實踐”課題編號：GH14347。

作者簡介：張磊（1981-），女，漢族，碩士，講師，吉林醫(yī)藥學(xué)院檢驗學(xué)院，主要從事生物技術(shù)專業(yè)教學(xué)工作。

通訊作者：李艷（1960-），女，漢族，碩士，教授，研究方向：醫(yī)學(xué)高等教育，郵箱：jlliyang2004@163.com。