基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探

吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院生物工程學(xué)院 薛 健 徐亞維 王 霞 楚海嬌

在高等院校，基因工程是生物科學(xué)、生物技術(shù)、生物工程等生命科學(xué)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。與生命科學(xué)其他專業(yè)基礎(chǔ)課不同，學(xué)生不但要掌握抽象的理論知識(shí)，還需具有熟練的動(dòng)手能力?；蚬こ虒?shí)驗(yàn)可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、加強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)、培養(yǎng)理論與實(shí)踐相結(jié)合、提高學(xué)生動(dòng)手操作能力，因此基因工程實(shí)驗(yàn)在基因工程教學(xué)中具有重要作用。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目改革前，本校基因工程實(shí)驗(yàn)涉及的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有：質(zhì)粒DNA 提取、瓊脂糖凝膠電泳、PCR 技術(shù)等，上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涵蓋了基因工程的基本操作技能，但各實(shí)驗(yàn)的聯(lián)系松散，學(xué)生往往只能掌握各實(shí)驗(yàn)獨(dú)立的操作技能，不能很好地將理論和實(shí)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)，教學(xué)效果不理想。針對(duì)上述問(wèn)題，基因工程課程組成員進(jìn)行研究，重新制定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上開設(shè)綜合實(shí)驗(yàn)，以此打破各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目間的封閉性，提高了基因工程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革具體實(shí)施方法

1.預(yù)習(xí)報(bào)告與實(shí)驗(yàn)報(bào)告相結(jié)合。樹立以學(xué)生為實(shí)驗(yàn)主體的教學(xué)理念，打破傳統(tǒng)的“一張報(bào)告，一節(jié)課”的觀念。實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革后，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作前仔細(xì)預(yù)習(xí)，書寫預(yù)習(xí)報(bào)告，并在實(shí)驗(yàn)前上交給實(shí)驗(yàn)教師進(jìn)行審核，審核通過(guò)的學(xué)生方可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。綜合實(shí)驗(yàn)全部結(jié)束后，要求學(xué)生整理上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。該實(shí)驗(yàn)報(bào)告有別于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，不單是“目的、方法、實(shí)驗(yàn)步驟、結(jié)果”等羅列，要求學(xué)生按科技論文要求進(jìn)行書寫，將多次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果按條理寫明，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中的不足和改進(jìn)措施進(jìn)行闡明。

2.教師講解與學(xué)生操作相結(jié)合。每次實(shí)驗(yàn)課，在學(xué)生完成預(yù)習(xí)報(bào)告基礎(chǔ)上，教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)講解，并對(duì)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)進(jìn)行強(qiáng)調(diào)。在學(xué)生動(dòng)手操作前，教師對(duì)部分實(shí)驗(yàn)中所涉及的操作進(jìn)行演示，保證學(xué)生能規(guī)范使用儀器、正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在教師演示完成后，學(xué)生再按照實(shí)驗(yàn)報(bào)告，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行監(jiān)督，非特殊情況不再動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，以此提高學(xué)生獨(dú)立操作能力。

3.增加實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間，設(shè)置綜合實(shí)驗(yàn)?；蚬こ虒?shí)驗(yàn)難度大、連續(xù)性強(qiáng)，僅憑實(shí)驗(yàn)課有限學(xué)時(shí)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)操作很難使學(xué)生熟練掌握基因工程所涉及的實(shí)驗(yàn)技能。為了解決這一問(wèn)題，加大實(shí)驗(yàn)室開放率，實(shí)驗(yàn)室每天從8 點(diǎn)到21 點(diǎn)開放。在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師給定綜合性實(shí)驗(yàn)題目，學(xué)生選題后，根據(jù)所學(xué)理論和文獻(xiàn)檢索進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，撰寫實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告，交予任課教師審核，合格后，可進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行獨(dú)立操作。綜合性實(shí)驗(yàn)操作有別于課堂中基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，在綜合性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施中，學(xué)生需自行配置實(shí)驗(yàn)藥品，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

4.改革考核方式。改革前實(shí)驗(yàn)課成績(jī)主要根據(jù)隨堂實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)定，但隨堂報(bào)告并不能客觀真實(shí)地反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能掌握情況。為了解決上述問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)考核中，在保留基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)隨堂報(bào)告的基礎(chǔ)上，增加實(shí)驗(yàn)技能考試和綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)考核。在課程結(jié)束后，組織課程組成員對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作技能考試，根據(jù)學(xué)生的操作是否標(biāo)準(zhǔn)，給予實(shí)驗(yàn)技能成績(jī)。同時(shí)根據(jù)學(xué)生在綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、操作、結(jié)果、綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫等方面，給定綜合實(shí)驗(yàn)成績(jī)。改革后基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)、實(shí)驗(yàn)技能考核成績(jī)及綜合實(shí)驗(yàn)成績(jī)各占實(shí)驗(yàn)總成績(jī)的30%，學(xué)生課堂表現(xiàn)占10%。

二、實(shí)驗(yàn)改革效果

1.提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力。小組實(shí)驗(yàn)增加了學(xué)生動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，為學(xué)生提高實(shí)驗(yàn)操作能力提供了基礎(chǔ)。同時(shí)，在課程設(shè)置中，由于增加了實(shí)驗(yàn)技能考核和綜合實(shí)驗(yàn)部分，使學(xué)生提高了對(duì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課的重視，做到充分預(yù)習(xí)、認(rèn)真聽講、仔細(xì)操作，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能。在2013年、2014年和2015年的吉林省大學(xué)生生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技能競(jìng)賽中，我院參賽學(xué)生連續(xù)獲得一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)與三等獎(jiǎng)的好成績(jī)。

2.提高學(xué)生科技論文寫作能力。實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫方式的改革和綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)置，不但可以提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)性的了解，還能培養(yǎng)學(xué)生科技論文的寫作能力，這為其撰寫畢業(yè)論文提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.加強(qiáng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力。實(shí)驗(yàn)改革為學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力的培養(yǎng)提供了條件。學(xué)生在完成綜合性實(shí)驗(yàn)時(shí)，不能僅憑一個(gè)人的能力進(jìn)行，需要和組內(nèi)成員進(jìn)行討論，確定實(shí)驗(yàn)方案。同時(shí)，基因工程實(shí)驗(yàn)連續(xù)性強(qiáng)，對(duì)于初學(xué)者，時(shí)間安排較差，因此，學(xué)生需要團(tuán)隊(duì)內(nèi)成員的“輪崗”才能使實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，這進(jìn)一步提高了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力。

三、實(shí)驗(yàn)改革中存在的問(wèn)題及解決辦法

1.實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)不足?；蚬こ虒?shí)驗(yàn)所涉及的耗材、試劑價(jià)格較高，但學(xué)校撥款的總實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)有限，制約著實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開設(shè)，影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的進(jìn)一步提高。針對(duì)這一問(wèn)題，課題組成員以向?qū)W校申請(qǐng)加大實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)投入，并且課題組成員通過(guò)申請(qǐng)各類教研課題，彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的不足。

2.學(xué)生基礎(chǔ)年級(jí)實(shí)驗(yàn)技能不足。部分學(xué)生未能按要求掌握基礎(chǔ)年級(jí)的實(shí)驗(yàn)操作，導(dǎo)致教師在基因工程實(shí)驗(yàn)授課過(guò)程中，需要花費(fèi)時(shí)間復(fù)習(xí)學(xué)過(guò)的實(shí)驗(yàn)技能，浪費(fèi)課堂時(shí)間，影響基因工程實(shí)驗(yàn)的開展。為了解決這一問(wèn)題，課題組成員已經(jīng)和化學(xué)、物理等多門基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課教師進(jìn)行討論，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的認(rèn)識(shí)，在基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，掌握藥品稱量、配置等相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)技能，為基因工程實(shí)驗(yàn)課的順利開展提供基礎(chǔ)。

經(jīng)過(guò)多年的改革，基因工程實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果得以提高，學(xué)生及用人單位反饋良好，達(dá)到了預(yù)期的效果。但課題組成員還應(yīng)緊跟科研和應(yīng)用趨勢(shì)，提高教師自身業(yè)務(wù)能力，進(jìn)一步深入基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，為培養(yǎng)合格的生物技術(shù)人才而努力。

[1]吳乃虎.基因工程原理[M].北京: 科學(xué)出版社，1998

[2]劉曉燦，陳燕珍，林萬(wàn)華等.基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].教育探索與實(shí)踐，2005