普通高校基因工程教学与科研相结合初探

刘廷武，徐建明，罗玉明，杨立明

普通高校基因工程教学与科研相结合初探

刘廷武，徐建明，罗玉明，杨立明

(淮阴师范学院 生命科学学院，江苏 淮安 223300)

基因工程是一门理论和实验并重的专业基础课，重点培养学生综合素质和科研能力。为此本文在课堂教学思路、实验教学与课堂教学相结合、及将科研融入课堂等几个方面进行了探索，以期在基因工程教学中加深对学生思维的启发、优化教学手段、提高学生创新及科研能力，在此基础上进一步提高基因工程的课堂教学质量。

基因工程;教学改革;科研;实验教学

基因工程是20世纪70年代发展起来的一项新技术，开创了人类按照自己意愿在体外操纵生命过程的新纪元，同时是21世纪最具生命力和最引人注目的前沿学科之一。基因工程技术体系以分子生物学、遗传学及细胞生物学等学科的理论基础为指导，通过将外源基因片段与载体连接导入宿主细胞克隆或者表达翻译，彻底打破了物种间的生殖隔离。使得基因可以跨越物种间实现目的基因的克隆表达及基因产物的产业化应用，体现出来巨大的应用价值。本文就结合个人在教学过程中的实践体会，介绍我们在基因工程教学中的经验体会。

一、教材与科学前沿相结合，优化课程设计

1.以教材为基础，结合学科前沿最新进展开展教学

基因工程目前作为生物工程的核心组成部分，在大多高校的生物学教学中均被列为生物工程、生物技术、甚至生物科学等专业的主干课程。基因工程的教学内容则主要围绕基因工程的基本条件和操作流程等内容，包括基因工程技术的出现及发展历史、构成基因工程基本条件的工具酶、载体及受体细胞、目的基因的获得、基因文库构建及筛选基因扩增、基因重组与重组子和转化子的检测，以及基因的克隆表达及表达产物的分离纯化等几个部分。目前，科学技术正处于突飞猛进的阶段，而生物科学更是如此，在国际国内等生物专家及科技工作者的不断努力下，每天都有新的理论、新的成果涌现出来，而作为生物学科发展最为迅速的基因工程技术来说，知识的更新速度非常快。因此，如何设计、安排好这门课程的教学，使学生深刻理解基因工程的基本知识、掌握基因工程实验部分的相关技术，在学习的同时，进一步提高创新能力和科研能力，是基因工程课程教学的预期目标。

目前高校教学中使用的基因工程各类教材版本很多，国内各类高校依据自身的学生素质及学科特点和专业培养目标在选择教材上也有不同的需求。在教材选择上，我们特别注重所选的教材是否包括了近年来在本学科领域内所取得的系列成果。在实际教学过程中，教学内容以教材知识点为基础，将教材的内容与学科前沿结合起来形成新的教案，课堂讲解以教案为依托，边分析教材知识点，边介绍学科前沿发现。在教学过程中，我们不断扩充教案体系，吸收新的知识和理论到课件中来。

2.引导学生积极参与教学过程，拓展学生视野

基因工程作为生物技术等专业的核心必修课，是在学生系统学习了分子生物学、细胞生物学等课程的基础上，作为一门综合性较高的课程开设的。这样课程内容难免会重复。为防止学生因为重复知识点反复学习产生厌烦的心理，我们采取多媒体教学，完善的多媒体课件，多采用图片、动画等效果，将基因工程的原理、技术等直观的表现出来。授课过程中，我们采用了多种授课模式相结合的方式进行。比如在利用讨论式教学中我们将学生分组讨论，让学生各抒己见，最后再由老师进行归纳。让学生自己收集资料做成PPT，并由组长讲解论述，完毕后再由教师针对讲解内容评价，如果内容讲解不充分，老师再做适当的补充。多种教学手段结合使用，避免了课堂永远是老师的一言堂，有效改善了课堂气氛;另一方面，让学生参与课堂教学还充分激发了学生们的热情，在收集资料的同时培养了学生文献检索、内容归纳总结、课堂表述等多方面的能力，达到了十分良好的教学效果。

基因工程课程内容具有较强综合性，常常一个知识点包含多个学科的知识内容，直接讲解常常使学生短时间内难以彻底理解。如各类核酸酶的性质、用途及在细胞转化中依据不同细胞类型所采用的转化方式等内容，在讲解中，我们常常将最前沿的科学进展中最新发表的高水平的论文图片拿来给学生展示，或者将一些重大新发现的新闻报道拿来给学生读，有效激发了学生学习兴趣。为了进一步拓宽学生视野，给一些立志于在本学科内从事研究工作的学生打下必要的科研基础，我们在每堂课结束时留下1-2个与具有学科前沿问题背景的题目让学生查阅资料，如:基因组测序、基因芯片等内容，在下节课做专题讨论。这样就有效培养了学生针对特定问题开展资料收集、分析研究方法、拓展研究思路，为以后从事相关科学研究打下良好基础。

二、教学与实验相结合，及时应用所学知识

实验技能训练是培养学生动手能力的关键一环，基因工程是一门操作性较强的课程。实验教学要求学生除了掌握必要的理论知识外，还必须掌握与之相关的实验操作技能，将课堂上所学到的理论知识尽快应用到具体的实验操作中去，让学生对基因工程理论与实际操作完美的结合起来。有效的实验教学方法及实验内容，在培养学生扎实的实验操作技能的同时，还有利于学生对课堂理论知识的消化吸收。

目前高校采用的实验教学方式较单一，基本上都是老师讲一遍原理及操作步骤，然后让学生按实验步骤重复一遍操作。常常是实验做完了还不知道自己做了什么，机械式的内容完全没有进入到学生的脑子里。为了弥补常规实验教学的不足，我们将理论教学和实验教学结合起来。在课堂上讲授理论的时候，在课件中引入很多的实验结果，举一些实际实验操作过程中的图片及案例，为实验课的进行打下基础。同时，在实验教学中结合实验步骤告诉实验原理及注意事项，使学生在操作过程中不仅知道怎么做，还要明白为什么这么做。基因工程每个单个实验之间均具有很强的连贯性。为此，我们在实验课程的安排上做了改进，将以往的每周进行一次的小实验，改为把小实验集中在一起专门做一周的大实验，实验内容则囊括了基因工程基本操作步骤的各个环节。结果表明，同学们对这种大实验所表现出的兴趣很高，参与度明显上升。

我们还特别注重实验的完整性与独立性，彻底改变了以往老师把试剂材料准备好，学生直接拿来用的模式。让学生利用有限的时间，指定每组学生代表在老师的指导下自己配制试剂、准备实验材料。实验的全过程均要求学生在老师的监督下独立完成，让学生注意细节的掌握，明确实验操作过程中的要点和注意事项，确保在今后的科研中能独立运用。在实验结果方面，我们要求学生必须有最原始的实验结果记录，针对实验结果要学会发现问题并分析成败的原因，让学生学会独立思考的能力，如果实验失败了，我们首先让学生自己找出原因，并做适当引导，给学生指出改进的方向，条件允许情况下，让其根据总结的经验重复部分实验步骤，并验证，充分提高了学生针对问题的解决能力和思考能力。

三、实验教学与科研项目相结合，启发学生创新能力

科学研究注重研究者的创新思维能力及问题分析能力，任何科学研究归根结底都是要解决好以下几个基本问题:即做什么?怎样做?为什么做?而学生创新能力的培养则更应该注重引导学生去思考以上所提的几个基本问题。科学研究要求研究者针对所研究的内容思考，要解决某个问题不许预先掌握哪些知识?怎么去获得这些必要的知识储备?在操作过程中又必须依据什么样的原理来完成?如果提升自己的研究?我们常常在课堂教学中提出类似的思考，启发学生。让学生养成了在面对问题时的思考方法，并鼓励他们敢于面对问题和解决问题，学会思考问题解决问题不光在学习中有用，在以后的工作甚至整个人生都是颇为有益的。

基因工程是一门理论和学科前沿紧密联系的课程。几乎从事分子生物学相关研究的实验室均会应用其方法。这为基因工程教学与科研相结合提供了良好的契机。为此，我们在实验教学模式上也做了较为大胆的探索，将实验教学与老师的科研结合，将在学生实验室开展的实验与学院老师的研究室结合起来。在课堂教学中，我们围绕课堂教学的内容，将之与学院老师开展的相关实验项目引入到教学中。结合所讲章节和学院相关老师的科研开展论述，并鼓励学生去自己最感兴趣的实验室参观并适当进行实验操作。在研究性实验过程中，我们预先与相关老师沟通，允许对某些领域感兴趣的同学实实在在的参与到科学探究中。在学生在掌握书本上所学的知识点的同时，提高对知识的应用能力，进一步巩固了所学知识。利用传统的课堂教学将先进的科研课题合理的结合到课堂教学中，非常有利于培养出符合时代要求的创新型人才，培养起学生的发现问题、提出问题以及解决问题的能力，以基因工程的教学来鼓励学生的创新是一个有效的模式。

另一方面，在教学与科研相结合的过程中，教师可以以身作则，在让学生参与科研课题的同时，加强学生科研基本素养的形成，端正科研品德。利用科研课题经费所购置的仪器设备来开展实验教学的工作可以有效弥补由于教学经费的不足，而使学生在实验训练中总是重复一些极为基本及常规的实验项目。提升了本科学生的实践教学层次。具体操作过程中，为了避免很多学生一股脑涌入实验室，给正常的科研工作带来困扰，我们鼓励相关教师可以将所涉及的相关的科研课题进行分解，针对学生的兴趣，让学生自我选择实验内容来进行实验设计和操作，必要时根据实验进展更换实验课题。有效的培养了学生的科学思维能力及实践能力，为在相关领域培养出一些素质较高的科研工作者打好基础。

总之，基因工程课程是一门兼具理论、实验、科研创新等多方面内容的专业核心课程，要求授课老师能将理论、实验与科研实践紧密结合起来。对学生创新能力培养有很大提升价值的同时，也对老师提供出了更高的要求。这就需要授课教师能够与时俱进，不能抱着一个课件重复讲内容，要善于查阅并掌握本课程相关的科研动态，认真备课，用心组织教案及课件，拓展教学方法，将课堂讲解与实验、与教师科研关联起来，让学生在学习基因工程基本知识的同时，指导学生如何应用知识，启发学生如何思考，培养更多的高素质的生物学人才。

［1］何水林.基因工程［M］.北京:科学出版社，2006.

［2］李洪涛.基因工程原理与应用实验教学的改进与实践［J］.科技资讯，2008，(10):107.

［3］杨吉成.面向21世纪尽快开设基因工程高等教育课［J］.生物学杂志，1999，(16):36～37.

［4］张瑛.论本科生科研与教学之融合［J］.当代教育论坛，2012，(2):87～90.

［5］任如意，魏继承.基因工程实验教学改革初探［J］.高等理科教育，2008，(6):112～114.

［6］王桂华，唐彦君，余丽芸.基因工程实验的改革与实践［J］.安徽农学通报，2009，(15):230.

G642

A

2095-4654(2014)08-0018-02

2014-04-10