研究性學(xué)習(xí)在基因工程課程中的應(yīng)用研究

李修平　邵紅　張麗敏　吳恒梅　張衛(wèi)東　趙雪　岳麗紅　李秀霞

摘要 從題目選擇、實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)、創(chuàng)造情境、實(shí)例列舉及科研進(jìn)展PPT匯報(bào)等角度探索研究性學(xué)習(xí)在基因工程教學(xué)中的應(yīng)用，以期更好地輔助課程教學(xué)，使學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，以類似科學(xué)研究的方式獲取知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)。

關(guān)鍵詞 基因工程課程； 研究性學(xué)習(xí)；應(yīng)用

中圖分類號(hào) S-01 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2015）19-376-02

基因工程課程理論覆蓋面廣，技術(shù)要求較高，對(duì)學(xué)生專業(yè)知識(shí)和動(dòng)手實(shí)踐要求較高[1]，是生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)遇見困難最多又必修的課程。教育部對(duì)研究性學(xué)習(xí)的定義是“研究性學(xué)習(xí)是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，從學(xué)習(xí)生活和社會(huì)生活中選擇和確定研究專題，用類似科學(xué)研究的方式，主動(dòng)地獲取知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)、解決問題的學(xué)習(xí)活動(dòng)”[2]。這種學(xué)習(xí)方式能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，通過自主探知的過程加深對(duì)問題的理解，對(duì)于基因工程這門抽象性強(qiáng)的課程，能作為傳統(tǒng)的教學(xué)方式有利的輔助形式，更好的提高教學(xué)效果。

1 題目選擇

目前，基因工程教學(xué)仍以傳統(tǒng)的教師講授的形式為主，但是在很多抽象性強(qiáng)，實(shí)踐性要求高的知識(shí)點(diǎn)上，雖運(yùn)用了多媒體等多種教學(xué)輔助手段，但效果仍不盡人意。引入研究性學(xué)習(xí)是提高教學(xué)效果的有效方式，但由于學(xué)時(shí)安排限制不能對(duì)所有知識(shí)點(diǎn)采用該教學(xué)方式，因此選擇適當(dāng)?shù)念}目開展研究性教學(xué)成為了首要問題。應(yīng)選擇抽象性強(qiáng)的概念，如基因組文庫等作為該教學(xué)的題目。基因組文庫的概念是某種生物基因組的全部遺傳信息通過克隆載體貯存在一個(gè)受體菌的群體之中，這個(gè)受體菌群就是該種生物的基因組文庫。如果僅是這樣介紹，學(xué)生大多采用死記硬背的方式記憶，但如果提前展示一張帶有受體菌群的培養(yǎng)皿照片，讓學(xué)生尋找該培養(yǎng)皿菌落的用途，經(jīng)過這一過程后，再講述這個(gè)概念，學(xué)生就會(huì)有形象又深刻的印象。選擇題目上還應(yīng)考慮技術(shù)應(yīng)用性強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn)，如目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的形式，學(xué)生在研究性學(xué)習(xí)的過程中，不僅能掌握該知識(shí)點(diǎn)，還能通過該過程了解該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展的趨勢(shì)，擴(kuò)充學(xué)生知識(shí)背景。

2 實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是基因工程課程教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，是將理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)過程。課時(shí)減少與加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的趨勢(shì)成為目前基因工程教學(xué)中的尖銳矛盾[3]。為提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，應(yīng)引入研究性學(xué)習(xí)方式，盡量開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。例如：講授載體基本組成的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，學(xué)生了解到載體要具備復(fù)制起始原點(diǎn)，篩選標(biāo)記，還要有酶切位點(diǎn)等?？梢允箤W(xué)生探究設(shè)計(jì)一個(gè)酶切實(shí)驗(yàn)，將準(zhǔn)備好的pBR322載體，利用Ecol RⅠ和BamHⅠ進(jìn)行雙酶切，再用T4連接酶進(jìn)行連接，然后用瓊脂糖檢測(cè)酶切和連接的產(chǎn)物。使學(xué)生通過一個(gè)酶切和連接實(shí)驗(yàn)，掌握載體的構(gòu)成，了解pBR322載體分子量較小，對(duì)于多種酶具有單一酶切位點(diǎn)；酶切反應(yīng)的體系要求；常用的DNA連接酶等多項(xiàng)知識(shí)點(diǎn)。學(xué)生通過電泳照片能夠更加形象地掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，又鍛煉了科研探究和動(dòng)手實(shí)踐的能力，大大提高綜合素質(zhì)。

3 創(chuàng)造情境

情景教學(xué)法能把抽象的情景生動(dòng)形象地展現(xiàn)出來[4]。利用通俗易懂的語言和實(shí)例創(chuàng)造情境，引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、積極探究原理，也是研究性學(xué)習(xí)在基因工程教學(xué)中的一個(gè)重要應(yīng)用。對(duì)于基因工程的基本操作步驟和組成，總結(jié)來說是目的基因獲取，將目的基因利用限制性內(nèi)切酶片段化，再利用載體將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。這是一個(gè)抽象過程，筆者在教學(xué)中會(huì)給學(xué)生播放一段動(dòng)畫，展現(xiàn)基因組DNA從細(xì)胞中分離出來，然后剪刀剪斷，裝在卡車上，開入另一個(gè)細(xì)胞中的過程。通過這樣的情景讓學(xué)生“對(duì)號(hào)入座”，復(fù)述基因工程的基本操作步驟，學(xué)生在有趣地描述過程中完成了知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。在介紹實(shí)驗(yàn)室常用儀器——高壓滅菌鍋時(shí)，由于該儀器是實(shí)驗(yàn)室常用儀器，教師可在課堂上請(qǐng)學(xué)生表演滅菌過程，再由同學(xué)指出錯(cuò)誤操作，最后教師總結(jié)操作注意事項(xiàng)，學(xué)生印象深刻，可有效調(diào)節(jié)課堂氣氛。

4 事例列舉

雖然運(yùn)用了圖片、動(dòng)畫等多種多媒體手段，很多知識(shí)點(diǎn)還是顯得生硬，又與生活有關(guān)，則可以采用事例列舉的方法，舉出例子，讓學(xué)生去研究，由學(xué)生講述，再由教師總結(jié)，經(jīng)過“一問，二找，三總結(jié)”的方式，學(xué)生對(duì)于需要知識(shí)背景、很難理解的知識(shí)點(diǎn)得到很好的掌握。例如，在介紹基因組DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)時(shí)，有關(guān)重復(fù)序列可用于基因定位、遺傳分析等相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生總是不容易掌握。如果在講述該知識(shí)點(diǎn)前一堂課，留下作業(yè)，讓學(xué)生去了解法醫(yī)根據(jù)嫌疑人和被害人血跡來判斷兇手的原理。學(xué)生通過研究發(fā)現(xiàn)，基因組中的重復(fù)序列可以開發(fā)成相應(yīng)的引物，作為個(gè)人鑒定的指紋圖譜，通過血跡提取DNA，通過瓊脂糖電泳的電泳條帶來判定個(gè)體間的差異，形象直觀。學(xué)生通過研究性學(xué)習(xí)的方法可以掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，并了解分子標(biāo)記技術(shù)的應(yīng)用。

5 科研進(jìn)展PPT匯報(bào)

基因工程是生命科學(xué)的前沿技術(shù)，其發(fā)展帶動(dòng)了生物技術(shù)體系的迅速發(fā)展[5]，已成為當(dāng)今生命科學(xué)研究諸領(lǐng)域中最具生命力、最引人注目的前沿學(xué)科之一[6]。學(xué)科信息量大、發(fā)現(xiàn)迅速，教材選擇和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開設(shè)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)滯后的現(xiàn)象。面對(duì)這樣的情況，采用研究性學(xué)習(xí)，讓學(xué)生分組查閱資料，做PPT匯報(bào)是有效補(bǔ)充教學(xué)的方式。在教學(xué)中可抽出小部分時(shí)間作為學(xué)生的匯報(bào)討論時(shí)間，在一章內(nèi)容結(jié)束前做與本章內(nèi)容相關(guān)科研進(jìn)展的匯報(bào)討論，學(xué)生在進(jìn)展介紹之后，對(duì)其中涉及的知識(shí)點(diǎn)再次提煉，講授給其他同學(xué)，再由教師總結(jié)補(bǔ)充。經(jīng)過實(shí)踐，學(xué)生反映效果良好。例如：在介紹目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的章節(jié)時(shí)，學(xué)生做了一則關(guān)于將抗凍基因?qū)胛骷t柿的報(bào)道匯報(bào)，并總結(jié)出其中涉及目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的農(nóng)桿菌介導(dǎo)法、載體構(gòu)建等相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。學(xué)生不僅在學(xué)習(xí)本章內(nèi)容的同時(shí)還復(fù)習(xí)了之前學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)，又了解到了該領(lǐng)域最新的研究進(jìn)展，擴(kuò)充了知識(shí)背景。

研究性學(xué)習(xí)方式正在佳木斯大學(xué)基因工程課程教學(xué)中應(yīng)用，并取得了良好的教學(xué)效果，但在實(shí)踐的過程中仍有一些問題，如實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)過少、由于條件限制很多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目無法開設(shè)、學(xué)生查詢資料的過程可能會(huì)需要查詢費(fèi)用等，還需進(jìn)一步完善和探索，以期更好地應(yīng)用于教學(xué)中。

參考文獻(xiàn)

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[3] 胡林峰，范春雷，竇曉兵.研究性學(xué)習(xí)在細(xì)胞生物學(xué)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用[J/OL].中國校外教育，http：//www.cnki.net/kcms/detail/11.3173.G4.20141017.1413.149.html.

[4] 房霞.研究型學(xué)習(xí)在解剖學(xué)與組織胚胎學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].吉林醫(yī)學(xué)，2009，30（23）：3066.

[5] 楊宜，趙睿.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)培養(yǎng)應(yīng)用性金融人才[J].北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005（12）：88-91.

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