生物工程上游技術(shù)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革與實(shí)踐

李 馨, 劉吉升, 周玉萍, 劉順枝, 覃 希, 田長(zhǎng)恩

(廣州大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院, 廣東 廣州 510006)

分子生物學(xué)以遺傳學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)等為基礎(chǔ),從分子水平揭示生命現(xiàn)象,是生命科學(xué)的核心,已成為當(dāng)今世界的一個(gè)主干學(xué)科?；蚬こ淌欠肿由飳W(xué)的工程應(yīng)用,是以分子生物學(xué)為基礎(chǔ),對(duì)生命現(xiàn)象進(jìn)行工程改造的新興技術(shù)學(xué)科。分子生物學(xué)和基因工程是生命科學(xué)最重要、發(fā)展最快的領(lǐng)域,在醫(yī)療、制藥、食品、農(nóng)業(yè)、化工、環(huán)境保護(hù)和能源等行業(yè),已經(jīng)、正在并將繼續(xù)產(chǎn)生巨大的效益。例如：基因工程已經(jīng)廣泛應(yīng)用于制藥產(chǎn)業(yè),用于藥物和疫苗等的研發(fā)、改造和生產(chǎn),在人類健康領(lǐng)域發(fā)揮巨大推動(dòng)力；植物基因工程在作物育種中,對(duì)提高作物產(chǎn)量、品質(zhì)和抗逆性等方面有重要作用[1]。以基因工程為核心的生物技術(shù)是當(dāng)代高新技術(shù),生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)正在成為許多國(guó)家的戰(zhàn)略性新興支柱產(chǎn)業(yè)。生物工程專業(yè)在這些領(lǐng)域有廣闊的發(fā)展和就業(yè)前景,相應(yīng)地也需要以基因工程為主干內(nèi)容的生物工程上游技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)不斷改革發(fā)展,從而更加注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力,以適應(yīng)不斷創(chuàng)新發(fā)展的生物工程和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)需求[2]。

1 改革的必要性

1.1 生物工程上游技術(shù)實(shí)驗(yàn)概述

生物工程是以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ),綜合基因工程、 細(xì)胞工程、 酶工程、 發(fā)酵工程和蛋白質(zhì)工程等新技術(shù)手段而成的,實(shí)驗(yàn)性和應(yīng)用性極強(qiáng), 因此必須加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué), 以提高教學(xué)質(zhì)量[3-4]。教育部高等學(xué)校生物科學(xué)與工程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)分別在《生物工程專業(yè)規(guī)范》(2006年)[5]和《生物工程專業(yè)介紹》(2011年)中將“分子生物學(xué)與基因工程實(shí)驗(yàn)”列為核心實(shí)驗(yàn)課程,在生命科學(xué)另外2個(gè)本科專業(yè)(生物科學(xué)專業(yè)、生物技術(shù)專業(yè))也被列為核心實(shí)驗(yàn)課程。國(guó)內(nèi)外不同大學(xué)的生物類學(xué)科都開(kāi)設(shè)了分子生物學(xué)與基因工程實(shí)驗(yàn)課程。

分子生物學(xué)和基因工程作為生命科學(xué)發(fā)展的最前沿,研究技術(shù)和研究成果日新月異,國(guó)內(nèi)很多高校都在對(duì)相應(yīng)的課程實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和方法進(jìn)行改革。復(fù)旦大學(xué)的基因工程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不但包括原核生物,也包括哺乳動(dòng)物細(xì)胞系,并加入基因可變剪接、功能分析和表達(dá)水平定量分析等內(nèi)容,不但將較新的技術(shù)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué),同時(shí)也讓學(xué)生對(duì)于基因工程過(guò)程有更全面的理解,并激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和科研興趣[6]。湖南師范大學(xué)的袁婺洲等利用自身科研平臺(tái),將制作轉(zhuǎn)基因斑馬魚(yú)引入基因工程實(shí)驗(yàn)課,從通過(guò)進(jìn)行動(dòng)物表達(dá)載體構(gòu)建和通過(guò)顯微注射進(jìn)行轉(zhuǎn)基因,到篩選和鑒定轉(zhuǎn)基因或嵌合體后代,讓學(xué)生系統(tǒng)理解完整的動(dòng)物基因工程流程[7]。內(nèi)蒙古的林曉飛等,在基因工程實(shí)驗(yàn)中加入制作轉(zhuǎn)基因擬南芥的內(nèi)容[8]。這些教學(xué)改革注重綜合性和創(chuàng)新性,結(jié)合科技發(fā)展前沿研究成果,教學(xué)成效較好。

廣州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院自2003年起,開(kāi)始在生物工程專業(yè)開(kāi)設(shè)基因工程實(shí)驗(yàn)。為了對(duì)接生物技術(shù)產(chǎn)業(yè),廣州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院首創(chuàng)性地提出了生物工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)改革方案,設(shè)置了生物工程上游技術(shù)實(shí)驗(yàn)、生物工程中游技術(shù)實(shí)驗(yàn)和生物工程下游技術(shù)實(shí)驗(yàn),整合取代原有的實(shí)驗(yàn)。該方案于2005年4月通過(guò)了廣州大學(xué)教務(wù)處組織的“生物工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)體系改革”論證,2名全國(guó)高校生物科學(xué)與工程教指委成員參加了論證。隨后,陸續(xù)為生物類不同專業(yè)開(kāi)設(shè)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程,包括生物工程上游技術(shù)實(shí)驗(yàn)(生物工程專業(yè),64學(xué)時(shí))、現(xiàn)代生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)(生物技術(shù)專業(yè),48學(xué)時(shí))、分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)(生物科學(xué)專業(yè)32學(xué)時(shí))。其中,后2門(mén)實(shí)驗(yàn)課程是從生物工程上游技術(shù)實(shí)驗(yàn)中精選的與專業(yè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

生物工程上游技術(shù)實(shí)驗(yàn)將“分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”“基因工程實(shí)驗(yàn)”及“微生物遺傳育種實(shí)驗(yàn)”等多門(mén)實(shí)驗(yàn)課程,有機(jī)地統(tǒng)一成一體[9]。將這些實(shí)驗(yàn)課程整合成若干項(xiàng)基礎(chǔ)性、設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn),形成一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,既能節(jié)約成本,又能使學(xué)生更加系統(tǒng)地掌握實(shí)驗(yàn)的基本技術(shù)。實(shí)驗(yàn)技術(shù)也更加接近本學(xué)科的前沿,包括：感受態(tài)細(xì)胞的制備和轉(zhuǎn)化；轉(zhuǎn)化子的篩選；DNA和RNA的提取；基因表達(dá)的RT-PCR分析；質(zhì)粒的提取、酶切和凝膠電泳；多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)；PCR產(chǎn)物的純化、克隆和轉(zhuǎn)化；轉(zhuǎn)化子的鑒定等。實(shí)驗(yàn)上一環(huán)扣一環(huán),前一次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是后一次實(shí)驗(yàn)的材料。所以學(xué)生對(duì)待每次實(shí)驗(yàn),都必須小心謹(jǐn)慎,課前需認(rèn)真預(yù)習(xí),實(shí)驗(yàn)需嚴(yán)格操作,學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和科研態(tài)度明顯改善。

通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生可系統(tǒng)掌握很多分子生物學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù),包括：DNA、RNA提取和質(zhì)量分析；DNA的限制性酶切和目的片段的分離；質(zhì)粒的擴(kuò)增和提取等。這些基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)將為后續(xù)的基因工程等實(shí)驗(yàn)課程奠定良好基礎(chǔ)。在基因工程和微生物遺傳育種實(shí)驗(yàn)技術(shù)方面,始終圍繞本實(shí)驗(yàn)室研究較多的蛋白質(zhì)(如擬南芥生長(zhǎng)素反應(yīng)因子8或鈣調(diào)素5的生物工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)而展開(kāi),從蛋白質(zhì)的編碼基因著手,利用PCR擴(kuò)增該基因,將該基因克隆于適合在受體菌中表達(dá)的載體,并將表達(dá)載體導(dǎo)入到受體菌,然后利用表型、選擇標(biāo)記或者分子標(biāo)記進(jìn)行轉(zhuǎn)基因后代的篩選和鑒定。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn),可清晰掌握上游技術(shù)實(shí)驗(yàn)的精髓。以此為基礎(chǔ),田長(zhǎng)恩主編的《生物工程上游技術(shù)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)》,作為“十一五”國(guó)家重點(diǎn)圖書(shū)出版規(guī)劃項(xiàng)目——應(yīng)用生物技術(shù)大系系列圖書(shū)在科學(xué)出版社出版[10]。

1.2 目前生物工程上游技術(shù)實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題及改革設(shè)想

盡管如此,目前的生物工程上游技術(shù)實(shí)驗(yàn)尚存在一些問(wèn)題。

首先,在初步建立的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目體系中,使用擬南芥生長(zhǎng)素反應(yīng)因子8基因的片段作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,盡管可方便基因克隆和鑒定,但卻無(wú)法通過(guò)方便的RT-PCR和表型觀察分析其表達(dá)情況。在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目體系中,用擬南芥鈣調(diào)素5基因作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,既可方便基因克隆和鑒定,也可用RT-PCR分析其表達(dá),但卻無(wú)法方便地進(jìn)行表型觀察。因此,找到一個(gè)方便觀察表型的基因十分重要。綠色熒光蛋白基因分子不大,其編碼蛋白在藍(lán)光下具有綠色熒光,觀察十分方便,設(shè)備要求簡(jiǎn)單。故本研究在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?yōu)化中首先構(gòu)建方便遺傳操作和轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物觀察的、載有綠色熒光蛋白基因的表達(dá)載體,轉(zhuǎn)化、鑒定獲得轉(zhuǎn)綠色熒光蛋白基因的大腸桿菌,用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

其次,原實(shí)驗(yàn)課程主要內(nèi)容包括原核表達(dá)質(zhì)粒的構(gòu)建、大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞的制備和轉(zhuǎn)化,以及對(duì)受體菌的篩選和鑒定,均是原核生物基因工程的內(nèi)容,而沒(méi)有包括真核生物基因工程的內(nèi)容。因此,在對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化過(guò)程中,加入高等植物的基因工程,利用原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化,將綠色熒光蛋白基因轉(zhuǎn)入水稻,構(gòu)建外源目的基因的瞬時(shí)表達(dá)體系,并對(duì)目的基因的表達(dá)產(chǎn)物進(jìn)行鑒定,利用熒光顯微鏡表型直觀觀察綠色熒光。

再次,實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方式也可進(jìn)一步優(yōu)化。目前除最后一次為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)外,本課程大部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式較為傳統(tǒng),學(xué)生參與文獻(xiàn)查閱、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、預(yù)實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備不夠,造成部分學(xué)生學(xué)習(xí)被動(dòng),機(jī)械重復(fù)實(shí)驗(yàn)方案,求知欲不強(qiáng),學(xué)習(xí)主動(dòng)性未能充分發(fā)揮,影響學(xué)生對(duì)分子生物學(xué)和基因工程相關(guān)學(xué)科理論知識(shí)的掌握和對(duì)實(shí)驗(yàn)整體技術(shù)路線和原理的理解,造成學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的可靠性和科學(xué)性理解不夠,解決問(wèn)題能力和數(shù)據(jù)分析能力較差。

2 改革內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題,對(duì)生物工程上游技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué),進(jìn)行了從內(nèi)容到教學(xué)方式、考核方式的改革。

2.1 結(jié)合科研優(yōu)勢(shì)改革課程內(nèi)容

在新工科背景下,高校工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式正在經(jīng)歷改革[11],其中一個(gè)熱點(diǎn)就是將科研實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為教學(xué)實(shí)驗(yàn)[12]。我?！吧锕こ躺嫌渭夹g(shù)實(shí)驗(yàn)”面向生物工程專業(yè)大三學(xué)生,開(kāi)設(shè)在第六學(xué)期下半學(xué)期。在本課程之前,學(xué)生已經(jīng)完成細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)和部分基因工程等專業(yè)基礎(chǔ)課程及其相關(guān)實(shí)驗(yàn),掌握了大分子DNA提取、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、限制性內(nèi)切酶實(shí)驗(yàn)等分子生物學(xué)基礎(chǔ)技術(shù),具備了較為全面的生物工程相關(guān)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，在此基礎(chǔ)上開(kāi)設(shè)了這門(mén)更具連貫性、系統(tǒng)性和設(shè)計(jì)性的綜合性實(shí)驗(yàn),提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

本課程教研組成員的主要研究領(lǐng)域?yàn)橹参镞z傳學(xué),具體方向?yàn)橹参锟鼓婊虻陌l(fā)現(xiàn)和功能研究。結(jié)合教師的研究方向,發(fā)揮自身領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)和專長(zhǎng),將研究工作中常用的高等植物基因工程引入實(shí)驗(yàn)課程中,依托較為完備的科學(xué)研究平臺(tái),把教師在研究工作中積累的成熟研究方法、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃腕w系,以及科學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用到教學(xué)工作中。

本實(shí)驗(yàn)課程一方面保留了原課程中的質(zhì)粒DNA提取、質(zhì)粒構(gòu)建、原核生物轉(zhuǎn)化和重組驗(yàn)證等經(jīng)典內(nèi)容,同時(shí)結(jié)合生物科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展前沿,增加了真核生物轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)基因植物瞬時(shí)表達(dá)體系的構(gòu)建和鑒定等內(nèi)容。本課程的主要設(shè)計(jì)流程是：提取包含綠色熒光蛋白(Green fluorescent protein, GFP)基因的質(zhì)粒；使用PCR技術(shù)擴(kuò)增所需目的基因GFP；將目的基因與細(xì)菌植物雙元瞬時(shí)表達(dá)載體進(jìn)行重組；使用化學(xué)法制備和轉(zhuǎn)化大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞；篩選陽(yáng)性重組子等。通過(guò)熒光顯微鏡觀察綠色熒光、提取mRNA逆轉(zhuǎn)錄cDNA,進(jìn)行PCR檢測(cè)或者提取目的基因表達(dá)產(chǎn)物GFP,并進(jìn)行Western蛋白質(zhì)印跡分析,來(lái)檢測(cè)外源目的基因是否轉(zhuǎn)入大腸桿菌中,并表達(dá)成功,從而篩選轉(zhuǎn)入GFP基因的轉(zhuǎn)基因受體菌。經(jīng)鑒定后,從成功轉(zhuǎn)入目的基因的大腸桿菌重組子種提取質(zhì)粒,制備水稻的原生質(zhì)體,利用原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化法將目的基因GFP轉(zhuǎn)入水稻原生質(zhì)體,通過(guò)熒光顯微鏡觀察瞬時(shí)表達(dá)的GFP的綠色熒光。

與改革前課程的實(shí)驗(yàn)流程相比,做了如下創(chuàng)新。

首先,實(shí)驗(yàn)不但包括原核生物的基因克隆,還包括真核生物水稻原生質(zhì)體的轉(zhuǎn)化。從包含目的基因的大腸桿菌中提取質(zhì)粒,然后以質(zhì)粒為模板,使用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因,將目的基因插入細(xì)菌和植物雙元質(zhì)粒,構(gòu)建重組表達(dá)質(zhì)粒,通過(guò)化學(xué)方法制備和轉(zhuǎn)化大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞,進(jìn)而將質(zhì)粒轉(zhuǎn)化水稻原生質(zhì)體。

其次,傳統(tǒng)生物工程實(shí)驗(yàn)一般利用PCR來(lái)篩選和驗(yàn)證外源基因的導(dǎo)入和正確表達(dá),而改革后的課程,學(xué)生在前期學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,通過(guò)查找文獻(xiàn)自行確定和撰寫(xiě)篩選轉(zhuǎn)化子以及轉(zhuǎn)化植物細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生設(shè)計(jì)的鑒定方法,不但包括傳統(tǒng)DNA層面的檢測(cè),也包括轉(zhuǎn)錄水平和蛋白質(zhì)水平的檢測(cè),具體包括：從轉(zhuǎn)化的細(xì)胞中提取總RNA,通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄獲取cDNA,使用GFP特異性引物進(jìn)行PCR或定量PCR,對(duì)外源基因的表達(dá)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄層面的檢測(cè)；從細(xì)胞中提取蛋白質(zhì),利用抗GFP特異性抗體進(jìn)行Western蛋白質(zhì)印跡檢測(cè)目的蛋白；利用熒光顯微鏡觀察活體水稻細(xì)胞,檢測(cè)GFP的熒光。

在新實(shí)驗(yàn)課程中,學(xué)生可以學(xué)習(xí)和操作更多方面的分子生物學(xué)和基因工程技術(shù),與理論知識(shí)有效結(jié)合,加強(qiáng)與其他課程內(nèi)容(如植物學(xué))的聯(lián)系,對(duì)生物工程上游技術(shù)的理解更加完整和連貫。

2.2 建立自主研究型教學(xué)模式

為了提高學(xué)生獨(dú)立創(chuàng)新和解決問(wèn)題的能力,提升他們對(duì)科學(xué)研究的興趣,培養(yǎng)創(chuàng)新型人才,也對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行了改革。本課程具有連貫性特點(diǎn),只有完成前面的實(shí)驗(yàn)后才能進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn),而且部分實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間較長(zhǎng),實(shí)驗(yàn)進(jìn)度較難統(tǒng)一,為此,采取了前期實(shí)驗(yàn)統(tǒng)一講解統(tǒng)一操作,后期實(shí)驗(yàn)則由學(xué)生自主設(shè)計(jì)、獨(dú)立實(shí)驗(yàn)并撰寫(xiě)課程論文的教學(xué)模式。

在前期的提取質(zhì)粒、PCR、PCR產(chǎn)物的純化和克隆、大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞的制備和轉(zhuǎn)化、篩選目的轉(zhuǎn)化子和細(xì)菌培養(yǎng)(見(jiàn)圖1)等實(shí)驗(yàn)中,由教師制訂實(shí)驗(yàn)方案,統(tǒng)一講解實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路、相關(guān)技術(shù)的目的和要點(diǎn)及常用實(shí)驗(yàn)設(shè)備操作規(guī)范等,幫助學(xué)生理解各項(xiàng)技術(shù)原理,熟悉實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)室規(guī)范,掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,使他們?cè)趯?shí)踐中融會(huì)貫通理論知識(shí),為后期的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)打好基礎(chǔ)。在后期利用不同方法篩選和鑒定轉(zhuǎn)化大腸桿菌細(xì)胞,以及原生質(zhì)的制備、轉(zhuǎn)化和鑒定實(shí)驗(yàn)中,采用研究型實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法。

在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前,要求學(xué)生閱讀大量文獻(xiàn),了解現(xiàn)代基因工程實(shí)驗(yàn)的主流常用技術(shù),結(jié)合植物學(xué)、分子生物學(xué)等相關(guān)課程,以及前期的實(shí)驗(yàn),自主制定實(shí)驗(yàn)方案,包括自主選擇鑒定導(dǎo)入外源基因并表達(dá)目的蛋白的大腸桿菌細(xì)胞的方法、從篩選獲得的目的轉(zhuǎn)化子中提取質(zhì)粒的方法、制備水稻原生質(zhì)體的方法、將質(zhì)粒轉(zhuǎn)入原生質(zhì)體的方法等。在開(kāi)始實(shí)驗(yàn)前,學(xué)生需提交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和技術(shù)路線方案,再經(jīng)過(guò)課堂討論,并在教師指導(dǎo)下,修改完善實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生按照修改完善后的方案,獨(dú)立操作完成后續(xù)實(shí)驗(yàn)?？紤]到每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案不同,實(shí)驗(yàn)進(jìn)度和所需時(shí)間有差異,在實(shí)驗(yàn)課程期間,全面開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,由學(xué)生自行安排。同時(shí),教師和實(shí)驗(yàn)室人員對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行監(jiān)督,保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程安全規(guī)范,并解答學(xué)生在操作中的疑問(wèn)。

圖1 改革后生物工程上游技術(shù)實(shí)驗(yàn)流程

在實(shí)驗(yàn)完成后,學(xué)生將提交學(xué)術(shù)論文形式的課程論文,包括摘要、前言、材料和方法、結(jié)果和討論,以及結(jié)論等。在此過(guò)程中,學(xué)生不只完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告,而是要將整個(gè)生物工程上游技術(shù)實(shí)驗(yàn)視為一個(gè)科研項(xiàng)目,要提取目的基因,將其轉(zhuǎn)入大腸桿菌和植物,并予以正確表達(dá)；要綜述中外研究進(jìn)展,闡述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路；要利用適宜的統(tǒng)計(jì)方法處理數(shù)據(jù),分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并討論實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在的問(wèn)題。

這項(xiàng)課程論文及自主實(shí)驗(yàn)前的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告占實(shí)驗(yàn)課程總成績(jī)的50%,前期實(shí)驗(yàn)的報(bào)告占總成績(jī)的另外50%。

這樣的教學(xué)方式使學(xué)生不是機(jī)械地完成重復(fù)性實(shí)驗(yàn),單純學(xué)習(xí)生物工程技術(shù)操作,而是能更深刻地理解技術(shù)的原理,并將技術(shù)作為手段用于一項(xiàng)連貫完整的科學(xué)研究。更重要的是,通過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)課程,使學(xué)生既可學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路,理解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的可行性和可靠性,又可在此過(guò)程中培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維,提高綜合處理問(wèn)題能力和創(chuàng)新能力。同時(shí),通過(guò)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和獨(dú)立操作,完成一個(gè)完整的轉(zhuǎn)基因過(guò)程,并得到明確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,特別是直觀地觀測(cè)到綠色熒光蛋白的熒光,能夠提高學(xué)生的成就感,增強(qiáng)他們對(duì)科學(xué)研究的興趣。

3 結(jié)語(yǔ)

本次生物工程上游技術(shù)實(shí)驗(yàn)的改革,結(jié)合課程教研組教師的科研方向,以細(xì)菌和植物基因工程為中心,將課程內(nèi)容從傳統(tǒng)的原核生物擴(kuò)展到高等植物,加入更多較新的、科研實(shí)踐中應(yīng)用性強(qiáng)的生物技術(shù),通過(guò)連貫性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)流程和獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),著重培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考、獨(dú)立實(shí)踐和綜合創(chuàng)新能力,提升了他們對(duì)科研工作的興趣。