基因工程实验教学的改革与实践

裔传灯　周勇　张昌泉　李钱峰　梁国华

摘 要 随着基因工程的不断发展，传统的基因工程实验教学内容、方法和课程安排已经不适应当前学生能力的培养。结合近几年来在实践教学和科学研究中积累的经验，提出了完善教学内容、改进教学方法、以论文的形式书写实验报告、改进成绩评定方法等改革措施，提高了学生实验兴趣，收到了良好的教学效果。

关键词 基因工程 实验教学 教学改革

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2015.03.050

Reform and Practice of Genetic Engineering Experimental Teaching

YI Chuandeng， ZHOU Yong， ZHANG Changquan， LI Qianfeng， LIANG Guohua

（College of Agriculture，Yangzhou University， Yangzhou， Jiangsu 225009）

Abstract With the development of genetic engineering， Conventional instruction of genetic engineering experimental teaching， including teaching contents， methods and course arrangement， is not suitable for the development of modern student's abilities and qualifications. Based on the accumulated experience from succession teaching and scientific research in recent years， some creative reform measures attract the student's learning interest， such as the establishment of course content， improvement of teaching method， analysis on innovation of experimental report and improvement of evaluation system.

Key words genetic engineering; experiment teaching; teaching reform

基因工程自上个世纪70年代初期诞生以來，已经取得了许多震憾人心的成就，其方法与技术已经应用到现代生命科学的各个领域，并且正以迅猛的势头向前发展，成为当今生物科学研究诸领域中最具有生命力、最引人注目的前沿学科之一。①基因工程是一门理论和实践并重的基础必修课程，通过实验课的教学激发学生的学习兴趣，帮助学生对基础理论和概念的理解和掌握;同时帮助学生对相关实验的设计分析和实验技能的训练，提高学生的基因工程知识水平，有助于培养学生的创新精神和实践能力。②基因工程是在分子生物学和分子遗传学等学科综合发展的基础上，诞生的一门崭新的生物技术科学，其实验技术是生物技术和生物工程领域的主导性技术，熟练掌握该技术已成为是当前生物、农林、医学等专业的现代生物科学工作者的首要任务之一。

1 基因工程实验教学中存在的不足

1.1 教学内容的欠缺

受制于实验经费和仪器设备的局限性，传统的基因工程实验教学内容主要包括生物（动植物和微生物）DNA的分离提取，琼脂糖凝胶电泳，核酸聚丙烯酰胺凝胶电泳，PCR技术等，这些实验内容并没有完全覆盖基因工程所涉及的提、切、接、转、检等基本实验环节，表现出实验教学内容的不完整。

1.2 课程安排的不科学性

在教学时间的安排上，实验课紧跟理论课的教学安排似乎有利于巩固学生对基因工程相关原理的理解和掌握，进而提高学生的基因工程实验操作技能。但是基因工程实验具有内容连续性强、实验步骤多、实验时间长的特性，所以传统的教学安排将连贯的实验过程变成了一个个独立的小实验，割断了实验过程的内在联系，学生获得的只是一些零星的理论和实验技能，难以形成对基因工程实验过程的整体印象，不利于培养学生对基因工程实验整体的操作技术能力。

1.3 实验报告过分强调一致性

传统的实验教学是让全班学生采用同样的实验仪器，在相同的时间内完成相同的实验内容、撰写一份相同的实验报告，且实验报告只包括实验原理和目的、实验仪器设备与材料、实验步骤等相关实验内容。这种实验报告对于许多没有相关性或连续性的实验是比较适用的，能够帮助学生掌握常规实验要求和方法、巩固相关的理论知识。在这样实验报告要求的影响下，学生在实验操作中严格按照实验步骤的要求，完全处于被动的状态，思维完全被束缚在指定的项目要求上，无法让学生创造性地提出问题和分析问题，更不用说创造性地解决问题，这与当前基因工程的教学精神是不相符的，因而很难激发学生主动获取知识的热情，也严重制约了学生创造性思维能力的发展。这样的实验教学模式，不利于创新型人才的培养。③

1.4 教学方式缺乏活力

自初中以来，实验课一直沿用的传统的实验教学方式，即教师首先介绍实验原理和目的，讲述实验材料、实验步骤方法，提出实验要求并对实验结果进行分析及讨论。这种教学方式多数是教师演示为主，学生实验大多数是重复演示实验的内容，学生只需按实验指导书的要求一步步地完成相关操作实验， 不需要多动脑筋，整个实验过程非常机械，学生完全处于被动学习的状况，学生思维能力受到压抑，④无法激发学生的求知欲，也不利于适应当今社会发展的复合性创新人才的培养。

2 基因工程实验教学改革的具体举措

2.1 完善实验教学内容

结合当前分子生物学、分子遗传学发展的现状和学生所在学科的特点，适当补充部分新实验，进一步加强和完善实验内容的系统性和完整性，打破实验项目自身的封闭性和不连续性。我们将实验内容分为必修和选修两部分，必修部分为基础性实验，涵盖了基因工程的基本实验技术（提、切、接、转、检等），即包括质粒DNA的提取、PCR扩增目的基因、DNA的回收与纯化、DNA重组、重组子筛选与鉴定等内容;选修部分为开放性实验，强调设计方案与设计思路，突出专业能力培养。学生可根据自己的学习兴趣，选择一个与学校教师在研科研课题紧密相关的实验项目，通过自行设计实验方案，独立完成相关实验过程，培养学生开拓创新的能力。

2.2 针对性地改革教学方法

在基础性实验教学中，强调教师的主导性和学生的主体性有机结合，即在实验教学中，教师主要讲解和示范实验室仪器操作规范、药品和试剂的安全使用等，具体实验由学生自己安排时间，根据实验方案独立完成相关实验过程。在实验过程中，教师要及时纠正学生错误操作，查看学生的实验结果，分类指导分析实验结果。在开放性实验教学中，学生的自主性更大。在选择实验课题后，学生在老师的指导下查阅相关的文献资料，獨立设计实验方案，经相关指导教师批阅后即可在开放实验室中独立完成全部实验操作。由于基因工程实验是一个连续性的过程，涉及的实验步骤较多，每一个操作步骤都会影响后面的结果，因此要求学生实验设计正确，及时检测和评估后续实验的可行性;实验过程中操作要力求规范、减少误差。这样的教学方法可以充分调动学生学习积极性和主动性，很好地培养了学生的实验操作能力，让学生逐步养成严谨的治学态度和良好的研究习惯。

2.3 实验报告强调主观分析的比重

学生的实验报告包括4个部分，即实验原理和目的、实验材料与试剂、实验步骤、实验结果的分析与讨论，这是对每个学生有着相同的要求。为了体现实验报告的突出性和独创性的特征，给不同的学生安排不同的实验材料，学生各自独立完成相关实验，教师通过重点考查学生对实验结果的分析与讨论，就可以知道学生是否真正掌握了相关的知识和技能。这样的实验报告能够充分反映学生思维的活跃程度，有利于挖掘学生的潜能，进一步强调专业基础，逐步培养学生形成科学研究的思维能力，为今后他们从事科研或相关专业的工作打下了良好的基础。

2.4 改革成绩的评定体系

学生的学习态度与课程成绩评定方式有着很大的相关性，一个好的评价体系会引导学生形成良好的学习习惯。为了鼓励学生自主探索的积极性，强调学生综合素质和能力的培养，目前课程成绩一般由平时成绩和期末考试的卷面成绩按照不同的比重进行综合评定。基因工程实验课具有很强的实践性，更应该注重实验过程的考核，加强学生分析问题与解决问题能力的锻炼和培养。这些能力都在综合实验报告中有着很好地体现，因此一份好的实验报告，就是一份很好的实验课的答卷。

3 结语

教育部《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》（教高[2005]1号文件）中明确提出：“积极推进研究性教学，提高大学生的创新能力”。在这一精神指导下，近年来，各高校开始积极探索和推行研究性教学的新模式、新方法，以真正提高教学质量，培养学生的学习能力、实践能力和创新精神。抓住这个契机，我们以基因工程为试点，通过改革让学生真正参与课堂、主导课堂，完善了学习过程，增加了课堂的吸引力，拓展了课堂教学宽度，学习积极性大大提高，学习效果也较以往大幅度提高。

项目来源：扬州大学2014年度研究生教育教学改革研究与实践课题

注释

① 吴乃虎.基因工程原理（第二版）.科学出版社，1998.

② 贾桂康，苏仕林.基因工程实验教学改革探析[J].现代农业科技，2009（21）：300-301.

③ 魏麟，刘胜贵，付明等.基因工程实验教学改革的实践探析[J].怀化学院学报，2012.31（2）：94-96.

④ 刘银萍，彭端，蒋力立.创新实验教学与传统实验教学的比较[J].广东工业大学学报（社会科学版），2010.10（5）：27-30.