分子生物学与基因工程实验课改革的探索与实践

任桂萍+王文飞+尹杰超+刘铭瑶+李德山

摘要：2015年东北农业大学生命科学学院实施了分子生物学与基因工程实验课教学改革。在实验教学方法上，建立“以学生为主体、以教师为主导”的实验教学模式，促进师生“互动”，提高实验教学效果。在实验教学内容上，以已进行产业化的基因工程药物的研发全过程为模式，将产业化前期基因工程药物设计方案、研究方法和技术融入实验教学中，使学生全面掌握基因工程药物研发的理念和技术。通过对分子生物学与基因工程实验课改革的探索与实践，提高了分子生物学与基因工程实验课的教学质量和效果，为培养国际型专业人才奠定了实践基础。

关键词：分子生物学;基因工程;实验教学;教学改革

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2015）42-0204-02

近年来，全球范围内生物技术和产业呈现加快发展的态势，主要发达国家和新兴经济体纷纷对发展生物产业做出部署，作为获取未来科技经济竞争优势的一个重要领域，我国推动生物技术研发和产业发展已有30多年的历史。

国务院印发的《生物产业发展“十二五”规划》中指出，生物产业是国家确定的一项战略性新兴产业，生物技术和生物产品得到广泛应用，生物产业对改善人口健康、保障粮食和能源安全、促进绿色增长、改善生态环境和增加就业机会等方面的作用明显提升。要推进我国生物产业持续快速健康发展，其保障措施之一即是重视人才培养，加大生物技术人才培养力度，充分发挥高等院校的作用，重点培养生物产业高端创新型人才、产业链关键环节专业人才等。在生物产业中，基因工程、分子生物学处于核心地位，培养全面掌握分子生物学与基因工程技术的专业人才成为重中之重。

在此形势之下，东北农业大学生命科学学院对分子生物学与基因工程实验课教学方法、教学内容、教学理念和实验课教材进行了改革和探索，通过该实验课程的改革培养全面掌握分子生物学与基因工程技术的国际型专业人才，为我国生物产业的发展输送高端人才。

一、优化实验教学模式

改进实验教学方法，建立“以学生为主体、以教师为主导”的实验教学模式，促进师生“互动”，提高实验教学效果。

传统意义上的实验，往往是实验讲解，然后学生自己做实验，最后写出实验报告。学生学习主动性不能够得到充分的发挥。我们制作了实验课程的多媒体课件，积极采用多媒体教学，具有画面直观性、内容丰富性、思路清晰性，是激发学生对实验教学产生兴趣的重要途径之一，也是开展实验教学的有效方法之一。同时积极加强与学生的交流，从单一的灌输到指导启发的转变，提高师生之间的“互动”效果，使实验教学从传统的“以教师为主”的模式转变为“以学生为主体、以教师为主导”的模式，要求学生查找出每个实验的相关文献，并与自己做出的结果进行比较，真正培养学生动脑与动手能力，达到提高教学效果和扩展学生创新思维的目的。

二、改革实验课内容

以已进行产业化的基因工程药物的研发全过程为模式，将产业化前期基因工程药物设计方案、研究方法和技术融入实验教学中，如表达载体的构建技术、工程菌构建、用Pilot系统纯化药物蛋白、糖尿病模型建立和药效学研究等。使学生能掌握基因工程操作、基因工程药物研发技术，并将学生训练成能为医药企业等相关行业服务的分子生物学与基因工程专业人才。

本实验课程为一个为期连续7天的综合性大实验（共64学时），实验内容有机整合，交叉进行，从一个药物基因的获得、鉴定，表达和纯化，以及药效学分析为主线，将核酸提取，RT-PCR，表达和蛋白纯化等基因工程实验技术有机整合，并展示了生物药物研发的全过程。完全按照生物药物的研发模式对学生进行基本训练，为分子生物学与基因工程培养实用型人才。

三、编写实用性较强的实验课教材

已经编写了校内立项的实验课教材《基因工程操作》，已经在生物学等专业本科生和微生物学等专业硕士、博士中适用5轮，得到同仁和学生的一致认可，获得了比较理想的教学效果。通过本次教学改革，加入药代动力学、疾病动物模型的建立等方面的实验内容，从而使实验课教材内容更丰富、更完善、更系统。

四、建立全新的实验教学理念

在观念上，强调“实验同理论课同等重要”的实验教学理念，彻底改变高等院校“重上课，轻实验”的观念;在具体实验上，建立一个简明扼要、切实可行的分子生物学与基因工程的系列实验体系，深入浅出，重视启发和讨论，教与学互动，使从被动、机械性实验教学转向自主性、研究性实验教学。

五、将“分子生物学与基因工程”实验课建设成其理论课的延伸

理论课所讲授的内容比较深奥、难以理解，通过实验课的教学使学生真正领悟其精髓，从实践中证实了其真实性和正确性。同时，学生将理论课中所学习的知识和理论再用于指导实验操作。

该实验课程以一个药物基因片段的获得、表达和纯化，以及药效分析为主线建立一个蛋白药物研发的实验课训练平台，抓住蛋白和核酸两大主题，建立一个综合型和研究性的大实验教学体系，重视各项技术的衔接，启迪学生的科学思维和创新意识，提高学生对实验方法和实验技术的综合运用能力。

六、建立一套切实可行的实验考核体系

制定一套切实可行的考核办法，考核内容包括：（1）综合实验前的实验设计方案和技术路线报告的撰写，占总成绩的30%。（2）实验后，要求学生独立完成规范化的实验报告，包括前言、实验材料与方法、实验结果和讨论，这部分占总成绩的50%。（3）实验技能考核，包含一些基本的实验操作、仪器的使用、实验中的注意事项以及一些课堂上讲解过的理论知识，这部分占总成绩的20%。（4）学生在实验中表现出较好的实验创新精神的，如设计方案独特、新颖，实验实施过程中给出合理化建议等要给予适当的鼓励和加分。

七、结束语endprint

综上所述，分子生物学与基因工程实验课的教学改革是一项系统教学改革，涉及教师、学生、教材等多种教学主体和客体。本次实验课改革以基因药物的研发为主体，融合基因工程各种操作技术，将任课教师的科研与教学相融合，将任课教师的科研渗透至实验课教学中，这样也使授课内容和素材得到科学研究的强力支撑，突出体现了课程教学与科学研究紧密结合的特点。从而搭建微生物学、生物学等专业人才培养平台，为我国分子生物学与基因工程领域输送专业人才。

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