生物技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)創(chuàng)新探討

胡曉清 王小元 徐美娟 饒志明

摘 ?要：針對生物技術(shù)基礎(chǔ)課程課堂教學(xué)中存在的問題，創(chuàng)新探討了多種教學(xué)模式，包括凝練、調(diào)整并優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，引入討論式、啟發(fā)式教學(xué)方法，采納多元化及前沿探索式教授方式、幫助拓展學(xué)生課外學(xué)習(xí)資源及能力等。使生物技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容更豐富、形式更生動，成為學(xué)生認(rèn)可與歡迎的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一。

關(guān)鍵詞：生物技術(shù)基礎(chǔ);教學(xué)內(nèi)容;啟發(fā)式教學(xué);前沿探索

中圖分類號：G642 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2020）18-0029-04

Abstract： In view of the problems existing in the class teaching of the course of Principles of Basic Biotechnology， the current study innovatively explored a variety of teaching modes， including focusing， adjusting and optimizing the teaching content， introducing discussion-based and heuristic teaching methods， adopting diversified and frontier exploratory teaching methods， and helping to expand students' extracurricular learning resources and abilities. These strategies enriched the teaching content and form of the basic course of biotechnology， thus this course has become one of the professional basic courses recognized and been welcomed by students.

Keywords： Biotechnology Foundation; teaching content; heuristic teaching; frontier exploration

生物技術(shù)基礎(chǔ)是一門具有基礎(chǔ)和通論性質(zhì)的專業(yè)核心課程，旨在幫助學(xué)生把握生物技術(shù)的全貌和普遍規(guī)律性的知識。生物技術(shù)基礎(chǔ)涉及把握眾多知識面，與后續(xù)“生物化學(xué)、分子生物學(xué)、基因工程、微生物學(xué)”等課程相互重疊。介紹深刻改變?nèi)祟愥t(yī)療衛(wèi)生，農(nóng)業(yè)、人口、環(huán)境和食品狀況的生物技術(shù)基礎(chǔ)理論，包括轉(zhuǎn)基因技術(shù)、克隆技術(shù)，生物信息技術(shù)、酶與發(fā)酵工程，干細(xì)胞組織工程技術(shù)、基因組和蛋白質(zhì)學(xué)技術(shù)，生物芯片技術(shù)、高通量篩選技術(shù)等尖端技術(shù)，此外還引入現(xiàn)代尖端和新興領(lǐng)域的生物技術(shù)應(yīng)用及引發(fā)的變革，并審慎地選擇了生物技術(shù)爭議性領(lǐng)域內(nèi)容熱門話題和實例剖析，引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生體會學(xué)習(xí)經(jīng)典與新潮生物技術(shù)的熱情。

本課程培養(yǎng)目標(biāo)在于，通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生具備以下素質(zhì)、技能、知識和能力：1. 生物技術(shù)研究領(lǐng)域的重大理論和基本原理;2. 生物技術(shù)研究領(lǐng)域的重要技術(shù)原理和方法;3. 生物技術(shù)研究領(lǐng)域的專業(yè)英語與外文閱讀。因此如何在有限課時內(nèi)做到高屋建瓴式講解，讓學(xué)生能提綱挈領(lǐng)領(lǐng)悟生物技術(shù)核心基礎(chǔ)知識點(diǎn)，為授課教師提出了較高要求。

本文作者大多為生物技術(shù)領(lǐng)域教學(xué)科研的一線工作者，通過多年教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)該課程教學(xué)存在著以下問題：1. 教授程度的深淺難以把握準(zhǔn)確，需要考量如何與高中知識有機(jī)銜接，同時避免與后續(xù)專業(yè)課程（分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)等）太多重疊;2. 由于課程延續(xù)傳統(tǒng)教學(xué)方法，以講授理論知識為主，對最新生物技術(shù)前沿的了解不足，導(dǎo)致學(xué)生參與度不高、學(xué)習(xí)積極性較弱;3. 課時數(shù)相對偏少，但內(nèi)容繁多瑣碎，需對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行選擇性精簡、凝練與優(yōu)化;4. 課堂教學(xué)存在教學(xué)方式單一、科研探索性知識較少、師生交流互動不足等一系列問題，忽視培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神培養(yǎng)，對生物技術(shù)基礎(chǔ)知識中如何發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的了解度不夠;5. 課程考核方式過于簡單，缺乏多元化的考核形式，導(dǎo)致學(xué)生一切為了考試，學(xué)習(xí)為了做題，影響了生物技術(shù)基礎(chǔ)（雙語）課程教學(xué)效果。

基于此，我們通過凝練、調(diào)整并優(yōu)化生物技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合重要知識點(diǎn)的提出、爭論、論證、完善歷程，引入討論式教學(xué)，啟發(fā)學(xué)生深刻領(lǐng)悟該知識點(diǎn)的內(nèi)涵和外延;此外，作者還采納多元化教授及前沿探索式的教改思路，創(chuàng)新生物技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)模式，提高學(xué)生的專業(yè)積極性和學(xué)習(xí)效果，為生物技術(shù)基礎(chǔ)的課程改革提供了寶貴經(jīng)驗。從以下幾方面做一下介紹。

一、凝練、調(diào)整并優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

（一）與高中階段已有生物知識有機(jī)銜接

學(xué)生在高中階段已經(jīng)學(xué)習(xí)過一些生物學(xué)的基礎(chǔ)知識，生物技術(shù)基礎(chǔ)是生物技術(shù)專業(yè)的入門課程，如何將中學(xué)知識和大學(xué)知識有機(jī)的銜接起來并循序漸進(jìn)非常重要。對于學(xué)生而言，如細(xì)胞結(jié)構(gòu)、核酸結(jié)構(gòu)、遺傳定律等基礎(chǔ)知識均已非常熟悉，所以在課程中對于這些已經(jīng)學(xué)習(xí)過的基礎(chǔ)知識不做過細(xì)講解，而僅對某些關(guān)鍵名詞（如生物技術(shù)的類型、基因和基因組、重組DNA技術(shù)、DNA指紋圖譜）內(nèi)涵和外延加以講述，然后讓學(xué)生結(jié)合教材進(jìn)行課后自學(xué)（如微生物產(chǎn)品、生物修復(fù)、生物技術(shù)監(jiān)管等），并在課后查閱相關(guān)資料及研究進(jìn)展（如CRISPR-CAS9基因編輯技術(shù)），在考試題目中適當(dāng)加入基礎(chǔ)知識的考點(diǎn)，以保證學(xué)生有較好的自學(xué)效果。

（二）與大學(xué)階段后續(xù)專業(yè)課程協(xié)調(diào)

生物技術(shù)基礎(chǔ)是一門具有基礎(chǔ)和通論性質(zhì)的課程，它的任務(wù)是幫助學(xué)生了解生物技術(shù)的全貌和獲得普遍規(guī)律性的知識。生物技術(shù)基礎(chǔ)涉及的知識面非常廣泛，與后續(xù)授課多門專業(yè)課如分子生物學(xué)、發(fā)酵工程等課程相互重疊、滲透、聯(lián)系。專業(yè)基礎(chǔ)課涉及面廣，很難做到面面俱到的講解，因而需要根據(jù)學(xué)科專業(yè)的設(shè)置、后續(xù)專業(yè)課程的重點(diǎn)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理濃縮和凝練，聚焦于基礎(chǔ)性、通識性知識點(diǎn)的闡釋（如PCR基本原理及步驟、基因組基本組分），避免不必要的細(xì)節(jié)講解（如PCR具體條件、基因組具體組件和功能）。盡量把詳盡的論述留給后續(xù)的課程。在確定生物技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容時，處理好學(xué)科課程整體與局部的關(guān)系，將各門課程放在一起全盤考慮，做到既不疏漏關(guān)鍵，也不過分重疊。

二、引入討論式、啟發(fā)式教學(xué)方法

（一）啟發(fā)式的關(guān)鍵技術(shù)教學(xué)

根據(jù)生物技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)大綱，教師在備課時首先設(shè)計成一系列啟發(fā)性問題，讓學(xué)生在課堂上帶著問題聽講（如遺傳學(xué)三大定律在什么背景下誕生？提出和發(fā)展經(jīng)歷了什么歷程？），通過引導(dǎo)學(xué)生思考、回答、點(diǎn)評，然后將這些問題由淺入深逐步地展開，將教學(xué)內(nèi)容融入到問答之中，使學(xué)生帶著問題思考、學(xué)習(xí)（如孟德爾遺傳學(xué)定律如何提出、修正、完善），從而有條理的、系統(tǒng)的理解吃透教學(xué)內(nèi)容（遺傳學(xué)三大定律的科學(xué)內(nèi)涵及劃時代意義）。

（二）討論式的核心理論探究

討論式教學(xué)注重師生互動，是學(xué)生在教師指導(dǎo)下就某個知識點(diǎn)交換看法、互相啟發(fā)從而獲取知識的一種教學(xué)方法。在生物技術(shù)基礎(chǔ)課堂中經(jīng)常穿插討論，尤其是針對最新的技術(shù)手段的原理和應(yīng)用（如基因指紋圖譜用于法醫(yī)學(xué)鑒定），學(xué)生們具有濃厚興趣，這對于活躍學(xué)生思維、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)積極主動性、提高學(xué)生的分析、思考、表達(dá)等各方面能力大有裨益，比如如何利用植物組織培養(yǎng)繁育名貴白茶和蘭花。在課堂上對一些存在質(zhì)疑的問題，引導(dǎo)學(xué)生討論，達(dá)到以疑解惑的目的，使學(xué)生對所學(xué)知識融會貫通。

三、采用學(xué)生專題展示、師生互動式授課方式

（一）學(xué)生專題展示及答辯

生物技術(shù)基礎(chǔ)既有經(jīng)典傳統(tǒng)知識，又有前沿技術(shù)介紹，在學(xué)習(xí)過程中需要引入生動活潑的教學(xué)形式。教師可以按不同的教學(xué)知識點(diǎn)，精心安排多個專題，設(shè)置演講主題（如耐藥性細(xì)菌的出現(xiàn)及機(jī)制、環(huán)境污染治理的生物技術(shù)），把學(xué)生的興趣迅速轉(zhuǎn)移到學(xué)習(xí)上來，使學(xué)生產(chǎn)生高昂興趣和精神振奮的心理狀態(tài)，情不自禁地進(jìn)入到教學(xué)之中。通過多媒體課件的展示， 用直觀動態(tài)的畫面、豐富逼真的色彩、加深了學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解，把枯燥抽象的問題具體化，把看不見摸不著的問題趣味化，通過演講活動激發(fā)大家對生物技術(shù)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)興趣。通過演講，學(xué)生們既能了解學(xué)科前沿、開闊眼界，又鍛煉了學(xué)生查閱文獻(xiàn)、分析綜合知識、制作PPT幻燈片，以及臨場講演的能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。

以“微生物細(xì)胞”知識點(diǎn)為例，由于同學(xué)們幾乎沒有接觸微生物實驗，對這種細(xì)胞尺度在微米的生物體活動缺乏直觀認(rèn)識，為此我們制作了“細(xì)胞內(nèi)正在發(fā)生的故事”的教輔材料，結(jié)合哈佛大學(xué)的3D圖片，以及“細(xì)胞內(nèi)正在發(fā)生什么”的小視頻，為同學(xué)們進(jìn)行了導(dǎo)論性質(zhì)的微生物細(xì)胞介紹，加深了同學(xué)們對細(xì)胞組成、細(xì)胞外壁成分、真核細(xì)胞器、能量代謝、新陳代謝等生命事件的領(lǐng)悟，為后續(xù)知識點(diǎn)如“微生物基因工程”“微生物育種”“微生物代謝工程”“微生物發(fā)酵工程”等奠定了堅實基礎(chǔ)。

（二）師生課堂內(nèi)外互動

當(dāng)前的大學(xué)生都是95后青年，標(biāo)新立異，思維活躍，如何在課堂上讓他們對講授內(nèi)容產(chǎn)生興趣需要技巧和耐心。如我們在課間引入 “你細(xì)胞內(nèi)正在發(fā)生的事（哈佛3D動畫小視頻）”、“芝士就是力量！自制馬蘇里拉奶酪”、“有一種超級細(xì)菌，聽上去真的很可怕”來引發(fā)同學(xué)興趣。任課教師要和學(xué)生互動，除了要有和藹可親的教學(xué)態(tài)度，課下也將與學(xué)生多交流，我們在課后也與同學(xué)積極溝通，為他們對生物技術(shù)就業(yè)、考博出國等出謀劃策，構(gòu)建和諧的師生關(guān)系。教師應(yīng)從專業(yè)角度出發(fā)，為生物技術(shù)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)提供有效的指導(dǎo)和幫助。

四、拓展學(xué)生主動拓展及課外學(xué)習(xí)能力

生物學(xué)精品課程網(wǎng)站推介。生物技術(shù)基礎(chǔ)理論大多來源于實驗，因此為了更好捋清來龍去脈，僅僅靠有限的課堂講授是不夠的，需要在課外多實踐多思考。多個生物學(xué)精品課程網(wǎng)站是全開放式的，如open courses。教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行推薦，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)興趣選擇性地學(xué)習(xí)。另外和生物學(xué)相關(guān)的專業(yè)網(wǎng)站很多，比如NCBI、丁香園、小木蟲、生物通等網(wǎng)站，學(xué)生能找到自己感興趣的內(nèi)容。學(xué)生查找文獻(xiàn)的需求還不突出， 有時還有死摳教材的陋習(xí)， 為盡快轉(zhuǎn)變學(xué)生的思維方式和學(xué)習(xí)習(xí)慣， 開闊專業(yè)視野、跟蹤最新文獻(xiàn)、掌握查找專業(yè)文獻(xiàn)的能力顯得非常重要。我們在課間向?qū)W生們詳細(xì)介紹江南大學(xué)圖書館檢索系統(tǒng)（http：//lib.jiangnan.edu.cn/），包括圖書、期刊、報紙、專利、學(xué)位論文、標(biāo)準(zhǔn)、外文文章等;以及英文網(wǎng)站國立生物技術(shù)信息中心NCBI （https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/）的內(nèi)容，包括基因、基因組、蛋白、文獻(xiàn)等，針對當(dāng)時全球研究熱點(diǎn)，輸入不同檢索關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，尋找全世界范圍內(nèi)的研究論文和結(jié)果，激發(fā)了同學(xué)們探索生物技術(shù)未知領(lǐng)域的激情，也為他們以后查閱文章提供了便捷途徑。具體如下：

綜合型數(shù)據(jù)庫NCBI，這也是包括生物技術(shù)在內(nèi)的生物類及醫(yī)學(xué)類專業(yè)學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)和研究的重要數(shù)據(jù)庫，同時也是生物技術(shù)基礎(chǔ)課多個知識點(diǎn)的來源，里面囊括了全核苷酸數(shù)據(jù)庫、蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫、基因組數(shù)據(jù)庫、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫、三維結(jié)構(gòu)域數(shù)據(jù)庫、UniGene數(shù)據(jù)庫、PubChem Compound數(shù)據(jù)庫、癌癥染色體數(shù)據(jù)庫、探針數(shù)據(jù)庫等，更重要的是有各類期刊數(shù)據(jù)庫。課堂上我們會抽出五分鐘左右時間，對課堂知識點(diǎn)在PubMed做最新研究進(jìn)展的檢索，而且在期末歸納總結(jié)時，同樣會對該領(lǐng)域的最新發(fā)展做第二次檢索，對研究中涉及的關(guān)鍵生物技術(shù)做介紹，一方面將碎片化的知識點(diǎn)通過研究論文的形式串聯(lián)起來，讓還未接觸實驗的同學(xué)們有一個形象而具體的認(rèn)知，另外一方面，我們拓展了同學(xué)們主動學(xué)習(xí)能力。

五、開拓學(xué)生在生物技術(shù)領(lǐng)域的國際視野

生物技術(shù)領(lǐng)域是個全球研究者合作與互動頻繁的領(lǐng)域，這需要同學(xué)們放眼世界，了解國際上同行在做什么有助于本課程教學(xué)。首先我們強(qiáng)化雙語教學(xué)，聚焦生物技術(shù)領(lǐng)域中“基因克隆、細(xì)胞工程、酶技術(shù)、工業(yè)發(fā)酵”四大領(lǐng)域的近千個關(guān)鍵的專業(yè)英文詞匯，涉及生物技術(shù)基本理論和主要技術(shù)，使學(xué)生掌握具備深入閱讀外文文獻(xiàn)的能力。其次，我們邀請了國際著名專家，針對課程中重要知識點(diǎn)為同學(xué)們開展專題講座，以下以“醫(yī)學(xué)生物技術(shù)”章節(jié)為例加以介紹。

包括超級細(xì)菌在內(nèi)的耐藥性細(xì)菌的出現(xiàn)為人類健康帶來了巨大隱患，如果防控耐藥性細(xì)菌也是國際研究熱點(diǎn)，加深同學(xué)們對這一熱點(diǎn)的了解，我們邀請了哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬麻省總醫(yī)院光醫(yī)學(xué)中心助理教授戴天紅做了專題學(xué)術(shù)報告（http：//news.jiangnan.edu.cn/info/1133/54123.htm）。近年來戴教授先后主持了美國國家健康研究院，美國國防部（DoD）等基金課題10余項，發(fā)表科技期刊論文80余篇，研究成果先后在美國國防部五角大樓頻道、美國科技日報、美國微生物現(xiàn)狀、麻省總醫(yī)院《先驅(qū)雜志》等媒體上專題報道。戴教授結(jié)合他在光醫(yī)學(xué)治療感染性疾病領(lǐng)域開展的多年系統(tǒng)深入研究，特別是在運(yùn)用藍(lán)光治療感染性疾病方面的研究經(jīng)歷，對耐藥性細(xì)菌的來龍去脈（包括產(chǎn)生、進(jìn)化、傳播、控制）做了深入淺出的介紹，受到了廣大同學(xué)們的熱烈歡迎。同學(xué)們踴躍提問，對醫(yī)學(xué)生物技術(shù)產(chǎn)生了濃厚興趣。

六、積極在課堂外檢驗并強(qiáng)化課堂上知識點(diǎn)

室外教學(xué)是讓學(xué)生走出課堂，走出校園，到自然界觀察學(xué)習(xí)生物學(xué)知識。我校位于長廣溪濕地公園附近，校內(nèi)也有生機(jī)盎然的小蠡湖，各類動植物及微生物資源豐富，對于學(xué)習(xí)生物技術(shù)基礎(chǔ)課程的環(huán)境保護(hù)和生態(tài)學(xué)這兩部分內(nèi)容得天獨(dú)厚。引導(dǎo)學(xué)生深入小蠡湖湖邊和長廣溪濕地公園，邊觀察、邊學(xué)習(xí)、邊記錄，達(dá)到對環(huán)境保護(hù)和生態(tài)學(xué)的了解，在大腦中形成對生物多樣性的感性認(rèn)識，增強(qiáng)學(xué)生記憶效果，拓展學(xué)生的知識視野。為加深對“發(fā)酵工程”（我校的傳統(tǒng)優(yōu)勢學(xué)科）知識點(diǎn)的理解，我們在課后也積極組織同學(xué)參觀糧食發(fā)酵工藝與技術(shù)國家工程實驗室的發(fā)酵中試車間，對啤酒及黃酒釀造中的微生物及大致工藝做了現(xiàn)場介紹;為增強(qiáng)同學(xué)們對“微生物的應(yīng)用”知識點(diǎn)的認(rèn)識，還組織同學(xué)們參觀食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實驗室、教育部食品安全國際合作聯(lián)合實驗室。此外，我們還積極解答同學(xué)們在課外碰到的生物技術(shù)方面的疑問，如有同學(xué)在學(xué)校附近濕地公園發(fā)現(xiàn)葉片上類似“痘痘”的東西，不清楚是果實還是病害，我們引導(dǎo)他利用課堂上講授的知識點(diǎn)進(jìn)行探究，通過文獻(xiàn)查閱、表型比對、環(huán)境分析，最終判斷為一種植物病毒，并對后續(xù)通過病毒培養(yǎng)、特異性基因鑒定給予了建議，這也是同學(xué)們第一次運(yùn)用諸多生物學(xué)知識點(diǎn)進(jìn)行學(xué)術(shù)探究，也是首次把所學(xué)付諸于實踐的嘗試，同學(xué)們興致盎然。在探索的過程中，同學(xué)們強(qiáng)化了對“植物培養(yǎng)”“植物病毒”“植物抗病”“脅迫與應(yīng)激”多個知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用。這些多姿多彩的現(xiàn)場學(xué)習(xí)活動大大激發(fā)了同學(xué)們對生物技術(shù)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)熱情。

總之，我們通過一系列生物技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)方式創(chuàng)新和探索，著力于激發(fā)學(xué)生對生物技術(shù)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)能力和專業(yè)英語能力，達(dá)到全面提高學(xué)生綜合素質(zhì)的課程目的。并力圖通過大量調(diào)研并結(jié)合實際，嘗試引入多種教學(xué)方法，包括室外教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等。通過本教學(xué)改革實踐，使生物技術(shù)基礎(chǔ)課堂的教學(xué)內(nèi)容更豐富、形式更生動，成為學(xué)生認(rèn)可與歡迎的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，努力提升生物技術(shù)基礎(chǔ)課教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]王武.生物技術(shù)概論（雙語教材）[M].北京科學(xué)出版社，2012.

[2]高瑋瑋.試論生物技術(shù)課程教學(xué)改革[J].生物技術(shù)世界，2012， 54（5）：86-88.

[3]陳敏，王利琳，王慧中，等.面向21世紀(jì)生物技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案研究[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2011，08：34-35.

[4]William J. Thieman， and Michael A. Palladino. Introduction to Biotechnology （Third Edition） [M]. Benjamin Cummings， Printed in， 2012.

[5]蒂曼，等.生物技術(shù)導(dǎo)論：第二版（國外生物專業(yè)經(jīng)典教材）[M].劉美鳳，譯.中國輕工業(yè)出版社，2014.