“基因工程”本科课程线下教学改革与探索

罗冬艳，刘晓玲

烟台大学生命科学学院（烟台 264005）

“基因工程”课程是以基因工程技术为核心授课内容的学科，是本科院校生物和食品类专业课程体系中的重要学科，是以生物化学、遗传学、分子生物学等学科为基础的专业前沿学科，具有应用性强、发展迅速等特点。随着相关技术和学科的发展，尤其是伴随功能基因组学的发展，基因工程技术在生物和食品类专业中得到越来越广泛的运用[1]。为了更好地培养专业型和应用型人才，“基因工程”课程越来越得到众多国内外综合性、农林类大学中生物技术、生物工程、食品科学等相关本科专业的重视[2]。

然而，“基因工程”课程具有高新技术多、内容更新快、原理抽象复杂、实践性强等特点，而对于实践与科研基础相对薄弱的本科生而言，相对难以理解掌握，针对上述课程特点，各大高校在授课过程中也较为重视该课程的改革，以便提升授课效果，如：湖南师范大学采用多媒体课件教学、讨论式教学、归纳式教学、彩色卡片式教学、学生课堂及课程网站远程交互式教学多种方法促进教学，取得了较好的成效[3]；浙江工业大学采用基于OBE的教学模式对“基因工程”课程进行相关改革，从教学设计、教学和评价方式等多维度进行改进，促进学生对该课程的学习[4]；东北林业大学采用“基础—综合—系统—创新”多元化教学方法进行改革，促进了学生对知识的巩固[5]；山西师范大学则从优化实验条件入手，加大实验投入，增加学生的实践机会，将枯燥的理论知识运用到实验中，培养学生手脑结合的能力[6]。在改革过程中，研究者和教师发现单纯地改变授课模式仍不足以达到大幅度提升教学效果的最终目的，如多媒体的应用可以起到辅助教学的作用，帮助吸引学生的注意力，提高学生的专注力，但具体到技术性与实践性强的基因工程学科，若只改变教学内容传输方式、增加多媒体授课，并不能更多地激发学生学习兴趣，难以达成教学目标。“基因工程”课程仍需要结合课程特点，进行深入的综合改革。

文章结合烟台大学生命科学学院学生的专业特点，经过不断摸索，从教学设计、教学方式、过程性评价和结果性评价几方面对“基因工程”本科授课进行了改革，旨在提高学生的思辨能力、创新能力、自主学习能力，为培养高水平应用型本科人才奠定基础。

1 教学设计

1.1 教学内容的设计

结合烟台大学生物科学、生物工程专业本科生培养目标对教学进行针对性设计，在教学内容上采用何水林主编的教材，其知识点相对完整，基础性和实用性强，突显了生物学专业偏向应用的特点，内容包括两大部分：第一部分讲述基因工程的基本概念、发展简史和研究意义，基因克隆的工具酶和载体、目的基因的制备与鉴定等基本理论知识；第二部分讲述基因工程在转基因植物、基因治疗和基因工程药物等方面的应用及最新研究进展和动态。这两部分内容既有理论知识，也有应用性及实践性知识，在进行教学改革时，教学研究团队在以上述教材内容为基础的前体下，突出和强调基因工程与分子生物技术最新研究进展，将它们作为补充和拓展，以求学生能全方位地掌握课程纵深发展内容，达到对应用型新时代本科人才培养的课程教学目标。

结合专业特点，教学研究团队在基因工程授课内容上对32个授课学时进行了规划与划分，设置引言、基础理论内容教学、高级理论内容教学、专题讨论四个内容模块。引言部分以基因工程的概念及发展历程等为内容，让学生对该课程有初步的了解，并在授课过程中与前期所学的生物化学、分子生物学等课程进行联系，引领学生构建专业知识框架。基础理论部分以基因工程所用到的各种酶、载体、相关技术为内容，让学生对基本理论进行学习，掌握基因工程的大概技术流程。高级理论部分则以基因工程技术在医药、农业等方面的应用为内容，结合专业领域最新前沿进展的分析，引导学生把握学科发展动态，关注学科尖端技术，了解该应用型学科的实际实践。专题讨论模块多以学生为主导，针对学科热点或思政观点进行专题研讨，以小组为单位，结合作业或课堂讨论、辩论等多种形式，培养学生获取信息、整合信息、表达信息的综合能力。

1.2 教学分段设计

在教学设计上，分为课前、课中、课后三个部分。课前体现在教师和学生准备两个层面，以教学团队为备课单位，教师们集体进行教学研讨，针对教学方法的使用、拓展知识的深度和广度、教学大纲与教学内容的契合度等多方面进行协调与交流；学生层面则结合优慕课等网络与多媒体平台，对知识进行课前预习，教学团队在优慕课平台上提前设置问题，学生在预习时带着问题预习，也能先自行思考并尝试解决。课中，改变以往单向教学、满堂灌的教学方式，改为互动式教学，更强调以学生为主体，补充多种方式和模式进行授课，主要方式为：多利用现代教学手段增加课题趣味性与形象性，授课时在一些抽象内容的讲解中，适当增加动画及视频等多种形式，以便促进学生对知识的形象理解，帮助对重难点知识的掌握，并缓解课堂倦怠，促进教学效率的提高；还可根据基因工程课程的内容特点，准备简短的辩论赛，比如在基因工程的生物安全性知识内容的授课中，让学生结合课堂所学及课后小组查阅资料、总结汇总、提出论点进行小组辩论，这种方式不仅可以提高学生对该课程的学习兴趣，还可通过学生课后自主查阅文献与总结这一手段，帮助学生更好了解前沿知识，同时消化课堂内容，并可提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。课后阶段，则是在每个知识点给学生留一个小问题，让学生结合预习阶段与复习阶段的问题，将知识融会，增强和固化学生对知识的掌握度。

2 教学方式

在教学方式和方法上进行改进，以学生自主学习、任务型教学等教学理念为指导进行教学内容设计，运用问题导向式、启发式、讨论式、案例式等教学方法，激发学生的学习热情，养成自主学习的学习习惯，促进对基因工程基础知识的掌握。在高级理论知识部分，由于内容难度加深，抽象性增强，因此这一个部分更多是由老师主导与引领，教师可以适当加入案例分析，更可行的是结合自身的科研，对学生进行启发教学，从教学效果看，这种引领已发挥很好的作用，很多学生通过“基因工程”课程的学习，在课后进入相关教师的实验室，有的同学甚至以此为起点，组建了自己的科研小组，申请、主持并完成烟台大学本科生开放实验室项目，也有的同学以此为起点，在实验室中结合老师的科研方向，提出自己的实践题目，参加各种省级甚至全国级别的实验类竞赛。在专题讨论模块，建立“以学生为主体，自主学习”的模式，让学生以小组形式自选一个感兴趣的专题进行资料收集与展示，不仅让学生团队合作能力得到锻炼，也促进对知识的进一步掌握，对各知识点的融会贯通能力得到大幅提升。

作为一门实践型学科，该课程还配有相应的实验课程，一方面通过掌握基因工程基本实验技术及操作方法、仪器设备的正确使用、实验数据的准确处理和描述，促进学生对理论与实践知识的结合掌握，另一方面综合性较强的基因工程实验课也可以提升学生的创新思维，培养学生解决实际研究难题的能力。

3 过程性评价和结果性评价

采用过程性和结果性评价相结合的方式对课程进行教学评价，削减了传统以期末一张试卷定成绩的弊端（这种考试方式学生往往考前突击，没有真正掌握知识，在考完后很快就忘记，形成高分低能的局面）。教学团队在过程性评价上设计了课程出勤率、学生回答问题加分制、翻转课堂加分制、小型辩论赛加分制、完成课后作业加分制等来考察学生对知识的掌握程度，过程性评价分数占到总成绩的30%，这一种方法有效提高了学生的课堂积极性，让学生在课堂上有参与感，也大大提高了课堂效率。

在结果性评价中，注重试题设计的形式，主观题占到一定的分值，以便更合理地评估学生对知识的灵活应用，更为真实地评价学生对这门课程的掌握，考试后教学团队对每一道大题进行学生得分分析、试题分析，进而对教学团队后续授课提供针对性指导，起到“教”“学”相长的作用。

4 教学效果分析

通过对教学设计、教学方式以及综合评价的改革，相关专业学生对“基因工程”课程的掌握度有了明显的提升，将学生沉闷、呆板、被动的学习变为生动、活泼、主动的学习，激发了学生独立思考和创新意识，提高了教学质量，学生成绩得到提高，而教学团队老师的“学生评价”也得到学生的一致好评。学生在学习好理论课之后，对实验室科研的热情也得到大幅提升，学生通过在实验室进行项目研究、参加实验竞赛等多种形式，近三年获得校级开放式实验室项目以及获得省级以上实验竞赛奖项人次超过30余人次，同时据毕业学生反馈，对该课程的学习不仅增加了他们的就业竞争力，也促进了学生对考研知识点的掌握。

5 结语与展望

通过对“基因工程”的改革，充分调动了学生的积极性，培养了学生的独创意识。但与此同时对教师提出了更高的要求，主要体现在如下几个方面：（1）需要教师冲破传统“老师讲，学生听”的教学观念，学习新型教学方式和技巧；（2）“基因工程”是一门发展迅速的课程，更多前沿知识和技能不在教材上，需要教师紧跟最新科技前沿，花更多的时间备课；（3）需要教师更多立足于自身实践，为学生传授理论知识的同时，更多地传授实际应用；（4）学生的积极性与教学效果密切相关，让学生在课堂上有参与感是提高积极性的良好方式。因此，“基因工程”课程教学改革是一个长期的教学质量工程，它需要教师着眼于未来发展，不断更新内容，改进教学方法，保持可持续的高水平发展，以便达成社会对相关专业应用型人才需求标准，为社会培养更多具有良好专业素质和创新能力的高级专业人才。