生物技术专业基因工程课程教学改革探析

随着20世纪70年代生物科学相关理论和技术的重大突破,诞生了基因工程学.经过30多年的发展,基因工程在理论研究和生产实际应用方面都取得了显著的成绩,对医药、食品、农牧、化工、环保、能源等传统产品的改造和新产品的形成产生直接影响[1-2].

随着基因工程的迅速发展,许多高校为满足社会需求新增生物技术专业,均开设了基因工程课程,希望能为国家培养和输送人才.甘肃农业大学于1998年开设生物技术专业,基因工程课程是该专业的必修课,讲授课时48学时,实验课时16学时,为了能在有限的课时内将主要的内容教给学生,全面提升学生的理论知识与实验技巧,培养学生综合素质,为学生今后走上工作岗位或继续深造奠定坚实的基础,笔者在基因工程课程教学方面进行了一些探索,现总结如下.

1合理安排教学内容,突出课程重点

1.1精选教学内容,提高教学效率

基因工程主要研究在生物体外将核酸分子插入病毒、质粒或其他载体分子,构成遗传物质的新组合,并使之参入到原先没有这类分子的寄主细胞内,而能持续稳定的繁殖.其作为生物技术专业的必修课,是在一些专业基础课基础上开设的,如生物化学、遗传学、分子生物学及细胞工程等.

基因工程课程部分内容和这些课程的内容存在重复,为了留出充足的时间详细讲解新知识点,防止学生产生厌烦情绪,笔者将基因工程教学内容精简,在授课过程中进行了内容优化,突出重点.例如,“基因的表达调控”内容在分子生物学中已讲授,在基因工程中将不再讲解,“工具酶”、“目的基因的克隆”、“载体的构建”、“外源基因整合、表达及检测”等重要概念、原理、新技术、新方法较为抽象难懂,应详细讲述,对于有些重复性内容如核酸电泳、质粒提取等常见的核酸基本操作技术是基因工程操作的基础技术,可采取提问及讨论方式进行回顾式学习,将节省出的课时放在抽象性较强的内容上,以提高教学效果.

1.2更新教学内容,紧跟学科发展前沿

生命科学的发展日新月异,基因工程技术作为生命科学研究的基本操作技术,与之相关的进展性内容很多,教材内容相对滞后于知识的发展.经调查,甘肃农业大学生物技术专业80%以上的学生准备考研深造.因此,在教学中不能局限于书本上的知识,而要以教材为依托,向课外延伸,插入与之相关联的国际上该领域的最新进展,如肿瘤的基因治疗、转基因食品的安全性、人类基因组计划、后基因组时代等,使学生及时了解世界的前沿知识.同时鼓励学生阅读多种课外资料,选取了一些优秀的国外学术期刊如《NucleicAcidsResearch》《Geics》《MolecularBiology》等供学生课外阅读,并要求学生总结阅读过程中的专业词汇、撰写阅读心得,在增加知识积累的同时,给学生提供尽快掌握学科专业知识及其相对应外语词汇的机会.

1.3重视实验教学,培养科研理念

基因工程是一门操作性、技术性较强的课程,其实验教学是教学环节的重要内容之一.合理的实验教学方法有利于学生对课堂理论知识的消化吸收,并培养学生具备扎实的实验操作技能,为今后的深造和就业奠定了基础[3].以前基因工程实验教学仅仅是学生学习了解某种实验技术方法或对某个理论进行实验验证,各个实验孤立,学生积极性不高,普遍反映效果较差.

为了解决以上问题,笔者将实验教学安排成综合性大实验,内容设计上已经完全抛弃传统实验教学的单一思路,而是设计为从“目的基因的获得”、“转化”至最终“转基因植物的检测与鉴定”整个过程的综合性设计性实验,各实验之间具有很强的逻辑性和连贯性,前一个实验的结果就是下一个实验的原料,让学生在独立实践操作中应用所学的理论知识设计实验方法、学习基本技术、体会基因工程研究的严密逻辑和培养科研理念.

2改革教学手段与方法,增强教学效果

2.1加强课堂交流与互动

基因工程的传统教学模式基本上是老师讲、学生听,学生的学习状况也是上课抄笔记、考前背笔记、考后全忘光,在整个授课过程中学生只是被动的接受知识,不主动思考,教学效果差.长期下来学生思维迟钝,无学习的积极性.为避免这种现象的发生,笔者改革了教学方法.

在教学方法上,课堂讨论式教学法是对传统讲授教学的有效补充,教师对本节课的重点和难点设计一定的问题,引导学生思考和交流,学生首先独立思考问题,再进行小组讨论、大组汇报交流,学生在思考、分析、实践和交流这一过程中自觉地接受新知、探索疑难、总结规律,获得了学习的主动权,充分调动了课堂中教师与学生、学生与学生以及学生自我反思等多向信息交流方式,在交流中完成教学目标的同时,使学生的思维能力得到提升,创新精神得到体现.这种教学方法彻底改变“灌输式”教学中学生完全处于被动受教的地位,教学效果良好,大大提高了学生学习的兴趣.

2.2现代教学与传统教学相结合

基因工程知识信息量大,直观性强,传统的教学手段无法让学生直接体会某些原理及具体实验操作,从而加大了学习和理解的难度.使用多媒体、影像资料等现代化教学手段,可以在有限的时间内提供给学生较大的知识信息量,同时还能激发学生兴趣、加深学生对知识点的理解.因此,笔者制作了适合甘肃农业大学生物技术专业学生学习的多媒体课件,该课件图片、动画、影像较多,直观地表现出基因工程的原理、技术等.在授课过程中将传统的教师讲授、学生讨论及现代多媒体课件教学手段相结合,大大提高了学生学习的积极性,教学效果显著.

3以科研促教学,提高授课质量

教学和科研是高校工作不可分割的重要组成部分,对于教师而言,教学是科研的基础,科研是教学的发展与提高的依托[4].科研是提高大学教师自身素质、丰富教学内容、提高授课质量的重要途径.

3.1科研融入课堂教学,增强学生学习兴趣

授课教师在授课过程中,应立足生命学科发展的特点,充分发挥自身科研优势,结合授课内容将科研工作内容融入到课堂教学,促进教学内容更新、教学方法改进,增强学生学习兴趣,让学生真正感受到学以致用.例如在给学生讲述“目的基因的转化”、“转基因植物表达检测”等章节内容时结合自己的研究课题“应用拟南芥K+转运蛋白基因（AtHKT1）提高马铃薯耐盐性的研究”讲述具体的方法、操作过程中遇见的问题及解决方法,使学生认识到现代农业的发展与基因工程密切相关,将枯燥、抽象的理论融于实践,扩大了学生的视野,收到较好的学习效果.另外,还可以介绍以往学生的研究课题,增强学生对科研工作的信心,使其认识到自己完全有能力、有条件进行科学研究,也应该在研究中做出自己的贡献,大大激发其学习的热情.

3.2学生直接参与科研活动,培养自主创新能力

学生参与科研活动可促成创新型人才的培养.科研有利于培养学生敏锐的发现问题与解决问题的能力[5].学校设有资助本科生的“大学生科研训练（SRTP）”项目,这给科研与教学相结合提供了新的途径,另外还在引导学生适应科研工作要求、学习实验设计、分析和评价实验结果的能力等方面发挥了积极作用.因此,在基因工程教学过程中,教师根据专业培养目标设计课题方向,要求学生自由组合成课题小组,查阅文献资料后自主设计实验题目、撰写课题申请书.

通过实验方案的可行性分析,评出优秀方案推荐申请学校“大学生科研训练（SRTP）”项目.获得学校资助的项目按照学校要求完成项目,未获得资助的项目由本教研室教师结合自己的科研工作安排学生进行科研训练,使每位学生都参与其中,使其在参加科研活动的过程中,通过搜集分析资料、相互协作完成科研工作等一系列具有自主性的活动,从而学会如何解决问题.这不仅对学生学习基因工程是极为有利的训练,特别在“自主学习、沟通、协作、创新”等方面有明显的效果.学生通过参加科研活动,不仅提高了其研究能力,而且还增强了成就感,激发出浓厚的学习兴趣.因此,建立科研与教学良好的互动,使学生在参与科研活动的过程中掌握、运用课程知识,是学生学好基因工程课程的有效方法.

4结语

基因工程是生物技术专业的专业必修课,为了使学生能够及时了解快速发展的基因工程理论和技术的相关知识,授课教师必须与时俱进,通过学习进一步掌握学科研究的前沿和方向,认真组织教案,在授课过程中不断总结教学经验；针对不同的教学内容,采用不同的教学手段和方法,借鉴先进的教学模式,形成适合基因工程教学的教学方法体系,提高教学质量,培养更多高素质的新世纪合格人才[6-14].

5参考文献

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[2]范桂枝,李晓灿,詹亚光.“基因工程”教学改革的思考[J].中国农业教育,2006（6）：55-56.

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[5]曾瑾,吴晓玲.以科研促进基因工程的教学[J].生物学杂志,2009（3）：93-94.

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[7]张涛,路宏朝.“基因工程”教学改革的实践与思考[J].科教导刊,2011（18）：92-93.

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[13]刘亮伟,张文彦.《基因工程》"四步教学法"研究[J].教育教学论坛,2012（8）：158-160.

[14]李莉,曹锦艳,李根,等.基因工程综合性实验项目的开展与探索[J].中国科教创新导刊,2012（2）：74.