地方性應(yīng)用型大學(xué)基因工程課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐

武廣珩，傅仙玉

（1.武夷學(xué)院 生態(tài)與資源工程學(xué)院，福建 武夷山 354300；2.福建省生態(tài)產(chǎn)業(yè)綠色技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 武夷山 354300；3.武夷學(xué)院 茶與食品學(xué)院，福建 武夷山 354300）

生物技術(shù)、信息技術(shù)和納米技術(shù)，并稱為本世紀(jì)三大高新技術(shù)，正在以驚人的速度改變著我們的生活方式和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。[1-3]進(jìn)入本世紀(jì)，隨著測(cè)序技術(shù)的快速發(fā)展，如何解析所獲的基因組信息進(jìn)而明確每個(gè)基因的功能，為日后構(gòu)建完整的基因功能圖譜提供有用信息成為重中之重。因此，功能基因組學(xué)的研究日益重要和增多，而作為主要手段的基因重組技術(shù)即基因工程技術(shù)愈發(fā)體現(xiàn)其價(jià)值所在。[4]基因工程的概念最初誕生于上世紀(jì)的70年代，是利用DNA體外重組或PCR擴(kuò)增技術(shù)從某種生物基因組中分離感興趣的基因，然后經(jīng)過一系列加工修飾形成重組DNA并將其轉(zhuǎn)入適當(dāng)?shù)氖荏w細(xì)胞，以期使受體細(xì)胞能夠表達(dá)重組DNA獲得新遺傳性狀的技術(shù)。近些年隨著科技的不斷進(jìn)步，基因工程的新概念、新理論、新技術(shù)和新應(yīng)用層出不窮，逐步滲透到了生命科學(xué)領(lǐng)域的每一個(gè)角落[5]。

由于生物產(chǎn)業(yè)的逐步壯大，出現(xiàn)了大量的專業(yè)人才的需求，高校為了滿足社會(huì)需求相繼開設(shè)了生物工程、生物技術(shù)等專業(yè)，并且都把基因工程設(shè)立為本專業(yè)最重要的專業(yè)必修課程之一。該課程質(zhì)量直接關(guān)系到學(xué)生專業(yè)知識(shí)體系的構(gòu)建、專業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。我國(guó)《中共中央“十三五”規(guī)劃》對(duì)生物產(chǎn)業(yè)等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出要求，[6]基因工程課程必須適應(yīng)當(dāng)今我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展培養(yǎng)具有以創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為核心的人才。作為一個(gè)地方性應(yīng)用型本科院校，開設(shè)基因工程課程，既要滿足國(guó)家專業(yè)建設(shè)需要同時(shí)還要能夠發(fā)揮特色服務(wù)地方生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。[7]鑒于此，我們結(jié)合基因工程課程教學(xué)大綱重新修訂，對(duì)課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面進(jìn)行了探索式的教學(xué)改革，以期使人才的培養(yǎng)能夠適應(yīng)國(guó)家、省市和地區(qū)的發(fā)展要求。

1 建立合理的專業(yè)知識(shí)認(rèn)知體系

1.1 精簡(jiǎn)內(nèi)容

基因工程作為一門進(jìn)階性課程，專業(yè)技術(shù)性很強(qiáng)，需要學(xué)生掌握一定的生物學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)。在武夷學(xué)院本課程安排在大三的上學(xué)期開設(shè)，之前已經(jīng)修習(xí)了與之相關(guān)的分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞學(xué)、微生物學(xué)和生物化學(xué)等多門基礎(chǔ)課程，具備了較為完整的理論知識(shí)體系。同時(shí)其與發(fā)酵工程、蛋白質(zhì)工程和細(xì)胞工程等學(xué)科有著緊密的聯(lián)系，存在著一定內(nèi)容的重復(fù)。課前針對(duì)學(xué)生已經(jīng)具備課程相關(guān)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)，合理精簡(jiǎn)基因工程教學(xué)內(nèi)容，避免重復(fù)。

1.2 突出重點(diǎn)

基因工程核心知識(shí)主要內(nèi)容包括兩部分。第一部分就是基因工程的基本原理與技術(shù)，包括基因工程的基本概念、分析手段、克隆所需的工具酶和載體、目的基因的獲得以及與載體的重組、重組體的轉(zhuǎn)化和篩選、外源基因的表達(dá)。第二部分就是基因工程技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中的應(yīng)用，包括生產(chǎn)用微生物和轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物的制備、動(dòng)植物品種的改良、功能基因組學(xué)研究、生物藥物的生產(chǎn)和基因診斷治療等方向。

1.3 強(qiáng)化實(shí)用

武夷學(xué)院作為一所福建閩北地區(qū)的本科院校肩負(fù)著服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的責(zé)任，需要為本地區(qū)企事業(yè)單位，尤其是閩北特色和新興產(chǎn)業(yè)，及時(shí)輸送合格人才。通過引入本地區(qū)企事業(yè)單位的實(shí)用案例不僅能夠有效吸引學(xué)生的注意力和調(diào)動(dòng)積極性，還能夠提高學(xué)生就業(yè)之后的上手能力。例如，在講解分子標(biāo)記章節(jié)時(shí)，我們結(jié)合本地實(shí)際介紹了兩個(gè)案例，分別是福建省農(nóng)科院利用分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)選育抗稻瘟病水稻和福建省某市刑事偵查科針對(duì)一名強(qiáng)奸案犯罪嫌疑人的DNA比對(duì)所做的STR分型分析。[8,9]通過對(duì)兩個(gè)現(xiàn)實(shí)案例的剖析和講解，學(xué)生能夠很快了解和掌握不同分子標(biāo)記的概念、原理和作用范圍，同時(shí)對(duì)于畢業(yè)之后可從事行業(yè)及崗位職責(zé)有了更加直觀和明確的認(rèn)識(shí)。

1.4 了解前沿

基因工程作為一門前沿實(shí)用學(xué)科，內(nèi)容和內(nèi)涵更新迅速。目前我們所選用教材大多偏重原理和基礎(chǔ)，且更新速度始終會(huì)落后于技術(shù)本身的發(fā)展速度。故而，為了滿足學(xué)生們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的知識(shí)需求，我們?cè)诮虒W(xué)過程中添加了發(fā)表在高層次學(xué)術(shù)論文的成果，將生物工程領(lǐng)域新的科研成果、科學(xué)理論和新穎技術(shù)的介紹給學(xué)生。例如將 Nature biotechnology、Cell、Protein&cell等期刊雜志對(duì)基因編輯技術(shù)CRISPR在植物、動(dòng)物以及人類胚胎方面的應(yīng)用進(jìn)行條理性的講解和介紹，既具備新穎性同時(shí)還具備可借鑒和可操作性，讓學(xué)生明白新技術(shù)并不是離我們非常遙遠(yuǎn)和不可接觸，只要具備一定的基礎(chǔ)條件結(jié)合本地特色同樣可以開展創(chuàng)新性的研究和應(yīng)用。[10-12]同時(shí)由于移動(dòng)終端和無線網(wǎng)絡(luò)的普及，鼓勵(lì)學(xué)生利用碎片時(shí)間多瀏覽生命科學(xué)及產(chǎn)業(yè)類的網(wǎng)站和論壇，使學(xué)生對(duì)于本專業(yè)的研究領(lǐng)域和就業(yè)需求趨勢(shì)有一個(gè)切實(shí)認(rèn)識(shí)，如生物谷、丁香園、生物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)大會(huì)以及QQ群等。

2 改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)效果

2.1 板書與多媒體結(jié)合

由于染色體和基因并不能直觀的被學(xué)生感知，如果僅僅依賴板書，基因工程的教學(xué)內(nèi)容就會(huì)顯得過于抽象和繁瑣。目前大多數(shù)的高校都已經(jīng)廣泛采用了多媒體教學(xué)且電子設(shè)備功能日益豐富，通過錄制教學(xué)視頻和制作Flash動(dòng)畫可以使課堂圖文并茂、有聲有色，煥發(fā)知識(shí)的魅力。例如講解聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)（PCR）的時(shí)候，錄制PCR混合體系在三個(gè)不同溫度水浴鍋之間的轉(zhuǎn)換視頻，讓學(xué)生直觀而真切的了解每一循環(huán)的三階段的目的和原理；Flash動(dòng)畫演示PCR體系內(nèi)部的微觀過程，讓學(xué)生能夠更加容易的理解和掌握；同時(shí)通過二者的結(jié)合又講述了PCR技術(shù)最初的歷史淵源，進(jìn)而突出了PCR儀的發(fā)明為何如此重要以至于可以獲得諾貝爾獎(jiǎng)。但多媒體教學(xué)存在課件內(nèi)每一頁的內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立，不能很好的表達(dá)內(nèi)容間的連續(xù)性和關(guān)聯(lián)性，失去了原先板書整體架構(gòu)的闡釋能力。所以在講授過程中必須要將傳統(tǒng)的板書與多媒體教學(xué)融合，做到既自主、生動(dòng)又整體、連貫。

2.2 提倡“啟發(fā)式”“研討式”教學(xué)方法

目前，很多高校都存在學(xué)生學(xué)習(xí)相對(duì)被動(dòng)的問題。其中很重要的一點(diǎn)原因就是90后的學(xué)生自我意識(shí)很強(qiáng)，之前無往而不利的被動(dòng)的講授式教學(xué)方法已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)階段的學(xué)生要求。因此我們需要反思現(xiàn)階段的教學(xué)實(shí)際，推行“啟發(fā)式”“研討式”的教學(xué)方法，轉(zhuǎn)變思維變注入為啟發(fā)，變被動(dòng)為主動(dòng)，提高學(xué)生的積極主動(dòng)性。例如我們以2015年11月美國(guó)FDA批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因三文魚上市為例，要求學(xué)生6人分組討論該決定的合理性，在討論過程中學(xué)生們學(xué)習(xí)分析了轉(zhuǎn)基因魚的制備過程所采用的原理技術(shù)和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還討論了這種魚苗的如何控制轉(zhuǎn)基因擴(kuò)散的問題。同時(shí)老師在此類討論過程中必須適時(shí)的對(duì)學(xué)生的提問加以糾偏和范圍控制，否則很容易出現(xiàn)主題偏移。

2.3 教師的科研與教學(xué)結(jié)合

由于福建閩北地區(qū)含有豐富的植物資源，并且筆者主要從事植物的轉(zhuǎn)基因工程的研究，所以經(jīng)常會(huì)把科研工作的研究技術(shù)和結(jié)果融入到教學(xué)當(dāng)中。這樣能夠以閩北特色植物為例，將主流的工程技術(shù)流程介紹給學(xué)生，貼近當(dāng)?shù)氐目蒲泻蜕a(chǎn)實(shí)踐。例如，福建農(nóng)林大學(xué)關(guān)于基因工程技術(shù)在水稻花發(fā)育基因MADS6研究和轉(zhuǎn)基因水稻材料創(chuàng)制中的應(yīng)用。[13]通過該案例的可以使得學(xué)生將之前所學(xué)的分子標(biāo)記的使用、基因獲得、載體構(gòu)建和植物細(xì)胞工程等學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行一個(gè)有機(jī)的整合，打通教材章節(jié)間的壁壘，實(shí)現(xiàn)融會(huì)貫通。

3 展望

基因工程這門課程由于其發(fā)展迅速，很多的技術(shù)進(jìn)步信息多來自外文的學(xué)術(shù)期刊和會(huì)議紀(jì)要，這樣要求從事本行業(yè)的學(xué)生，要有堅(jiān)實(shí)的專業(yè)英語學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。盡管武夷學(xué)院作為一個(gè)地方性應(yīng)用型大學(xué)，生物工程專業(yè)多面向地區(qū)服務(wù)；但隨著“一帶一路”戰(zhàn)略的實(shí)施，本地企事業(yè)單位同樣需求專業(yè)雙語人才，所以希望在隨后的教學(xué)中能夠引入雙語教學(xué)，提升學(xué)生的專業(yè)背景，能更好的開拓視野。

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