基因工程原理与技术课程建设和教改探索

徐笑宇　董陈文华　字淑慧　刘涛　李建宾

［摘 要］基因工程是现代高校生命科学技术类专业的重要课程之一。作为生物技术的“四大工程”之首，基因工程的教学引导对生物学人才的培养影响深远。进入21世纪以来，随着生物化学、分子生物学和基因组学等基础学科的快速发展以及国家对生物经济产业的持续大力支持，培养新农科、新工科背景下的高質量生命科学类青年人才愈发重要。文章以云南农业大学国家一流本科专业生物技术专业的核心课程——基因工程原理与技术为例，从高水平一流课程建设和教学改革的角度，探索促进教学模式创新和发展的措施，以期进一步提高教学质量，取得更佳的教学效果，进而更好地服务于国家和地方高等教育。

［关键词］基因工程；课程建设；教学改革

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）22-0022-04

引言

当前，生命科学已成为前沿科学研究最活跃的领域之一，生物技术是推进其发展的重要力量。云南农业大学生物技术专业开设于1998年，以培养具有扎实的生命科学理论知识基础和能够系统掌握现代生物技术实验技能的“厚基础、应用型、国际化”高级专门人才为目标。近年来，云南农业大学大力深化学分制改革，致力于建设一流的高原种业研究和转化应用平台，打造具有重要科教影响力的区域种业科技创新高地。在此背景下，生物技术专业的高质量发展愈发重要，不仅是现代生物产业创新的核心，还对涉农高等院校的学科建设、专业发展和就业保障具有重要意义[1]。

基因工程原理与技术课程是云南农业大学生物技术专业的核心课程之一。一直以来，基因工程技术都在生物技术领域中处于首要地位。进入21世纪以来，以基因工程为基础的代谢工程与合成生物学理论技术不断蓬勃发展，正逐步成为现代化生物农业、生物医药、绿色能源、食品消费、生物安全等领域的中坚力量[2]。因此，基因工程原理与技术课程是生物技术专业真正意义上的“第一课”，始终贯穿整个专业的教学实践和人才培养过程。可以说，基因工程作为生物技术的“四大工程”之首，学生对其掌握和理解程度直接决定了学生后续专业学习的质量。

党的二十大报告指出，必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势。如何在党的二十大精神指导下，进一步提升生物技术专业面向国内外的竞争力和影响力，培养出更加符合国家需求的高水平人才，解决一系列生命科学“卡脖子”难题，已成为推动新农科、新工科教育事业发展的主要挑战和动力。

云南素有“植物王国”和“动物王国”之誉，复杂的环境条件孕育了丰富的生物多样性，为生物技术科教产业的发展提供了有利的物质基础。云南农业大学作为一所省级重点高校，在为祖国边疆地区培养新农科、新工科专业人才上一直任重道远。借助云南省的区位和资源优势，以高原特色现代农业产业为依托，着力打造以高水平课程建设为切入点的优质一流品牌专业，是促进学科专业综合高质量发展的有效举措。本文以基因工程原理与技术课程的本科教学为出发点，对本门课程的一流课程建设和教学改革进行了探索，旨在为高素质、高水平生物技术类人才培养提供参考建议。

一、 基因工程原理与技术课程的SWOT分析

下面以云南农业大学为例，进行基因工程原理与技术课程的SWOT（Strength， Weakness， Opportun?

ity， Threat）分析。

（一） 优势（Strength）

本门课程经过2021年申报和2022年评审，现已被列入学校B级课程和校级一流建设课程类别中，目标是在学校“十四五”规划的框架下，在2025年以前建成线上线下混合的高阶性和创新性高水平省级一流课程。目前本门课程的授课由固定的5名教师共同承担，形成了一个稳定的课程团队。任课教师的职称构成合理，包含教授2名、副教授1名和讲师2名。5名教师在专业和学科背景上都属于生物技术范畴，研究方向也不同程度地与基因工程挂钩，因此与教学目标要求的吻合度总体较高。同时，本门课程设置在大三下学期，先导课程如细胞生物学、生物化学和分子生物学的教学已完成，在学习本门课程时学生已掌握了必要的基础知识点和实验技能。

（二）劣势（Weakness）

从学科发展和前沿科技的走向来看，随着物种全基因组测序和生物信息学数据库的不断丰富完善，物种间的界限开始变得越来越“模糊”，以往针对单个或多个基因开展的遗传操作现已趋向于针对生命体的综合代谢网络以及亚细胞甚至细胞器层面上的具体机制，因此促成了以基因组编辑、代谢工程和合成生物学为代表的生物改造技术的爆炸式发展[3]。这三者虽然皆起源于基因工程，但对学科背景的要求更高，而且相关技术日新月异。例如，传统的克隆技术主要依赖于限制性酶切和连接，但事实上目前大多数基因研究已通过以Golden Gate为代表的新一代克隆技术开展。然而在当前的教学中，课程配套教材以及授课内容都未涉及这类新近的主流技术。

（三）机遇（Opportunity）

自新冠疫情暴发以来，基因工程技术不仅在抗击疫情上发挥了重要的作用，还随着生物经济领域投入的不断加大而创下历史发展新高。在2021年全球生物科技IPO中，中国公司在全球领先的十四家企业中占据了5个席位，目前已成为全球生物技术市场规模（市场总值140亿美元）继美国之后最大的国家。习近平总书记在党的二十大报告中指出：“没有坚实的物质技术基础，就不可能全面建成社会主义现代化强国。”没有产业就没有专业，基因工程原理与技术课程需要抓住机遇，坚持与时代和产业对接、与前沿接轨，以更好地发挥课程在人才培养中的引导和启迪作用。

（四）挑战（Threat）

表1综合比较了云南农业大学与学校对标的国内某双一流农业高校基因工程原理与技术课程的差异。最明显的是，对标高校在课程建设上主要依托其科研和教学平台，对课程的独立发展有较大的支持。相比之下，云南农业大学更侧重于课程对学科和专业建设的支撑。尽管从某些具体设置上看，云南农业大学本门课程的教学体系要更为完善，但从生物技术整体行业的发展以及高水平课程建设的角度来看，本门课程应当更进一步有机整合宏观和微观的要素才能产生质变。

二、基因工程原理与技术课程高水平建设的思考

如今，现代生物技术已进入以基因组学为根基的时代，过去的经典理论知识体系正在被不断挑战和更新，这为基因工程原理与技术课程的高水平建设和改革带来了契机。课程建设是提高教學质量的有效途径，更是进一步落实《教育部关于深化本科教育教学改革 全面提高人才培养质量的意见》的核心体现。

图1展现了本门课程高水平建设的主体思路。首先，任课教师的自我提升至关重要，除要不断保持学习外，更应当积极贴近产业和政策。其次，对教学素材的选择要紧密结合实际发展，体现创新。再次，教学模式的改革推进应当更接地气。一方面，教学内容要和生活时事关联；另一方面，要更注重实效，使学生通过课程学习能够有效提升其在相关竞赛、科学探索、就业和深造等方面的综合竞争力，而非仅以应对考试为目的。最后，课程建设还必须将国际化作为重要的远景目标之一，通过“请进来”和“走出去”的有机结合，真正实现培养兼具国际视野和家国情怀的高素质应用型与研究型人才。

三、基因工程原理与技术教改途径探索

（一）加强青年教师培养

青年教师是高校教学科研型人才培养的主体，更是教学事业的主力军。目前本门课程的教学团队中，青年教师承担了70%以上的教学任务。在近两年的教学中，青年教师体现出的优势主要有教学热情高昂、授课方式多元化、师生沟通顺畅等；不足之处在于较依赖教材，对前沿知识技术以及学科专业的系统理解还有所欠缺等。因此，应当进一步加强对青年教师的培养，通过投入更多配套的资源，改革完善教学评价制度，不断提升青年教师的综合能力，充分发挥其才智，让青年教师能够更有信心、更加主动地投入课堂中。

（二）创新优化考核方式

现行的基因工程原理与技术课程考核方式以闭卷考试为主，主要采用“课堂平时表现（40%）+闭卷考试（60%）”的模式来开展成绩评定，但从最近两年的考核效果来看，考核方式仍然有许多需要改进的方面。作为一门以应用为主导的课程，基因工程原理与技术课程应当更注重实践表达，因此考核方式的改良需要更加多元化，既能够真实反映学生对知识要点的把握和构建相关知识网络的能力，又能够体现学生的实际应用和创新能力，例如根据所学知识独立设计科研课题、实地调查产业需求并提出相应策略等。

（三）丰富教学资源

课程团队现已建立起较为多元化的教学资源体系，同时还拥有专门的网络群，配有任课教师一对一的辅导机制，但仍然有较大的资源丰富空间。例如，以中英双语教学为代表的教学方式和资源扩展将具有重要意义，这是因为基因工程技术起源于西方国家，一些名词的中文解释较为生涩，不利于学生的直观理解，因此教师应结合学生的实际英语水平，逐步在课件制作和课程资源配套中引进更多的一手国际前沿资料，从而激发学生的求知欲，使学生树立远大志向、增强以所学专业为荣的自豪感。

（四）提升发展教学目标

目前基因工程原理与技术课程的教学较为重视基础知识的讲授，但结合课程建设的方向，进一步扩展授课内容的深度和广度十分有必要。本门课程将在原有基础上增加更为前沿的内容，同时要求学生必须掌握TBtools等常用的生物信息学分析和设计软件以及各类基因组数据库的使用。更重要的是，学生在完成课程学习后应当具备独立开展植物基因工程研究的能力，这将作为课程核心教学目标达成度的关键评判标准。

四、结语

自1973年基因工程正式问世至今，相关技术的快速发展已经深入影响社会的各个领域，有力地推动构建人类命运共同体。基因工程原理与技术课程的教学是传承基因工程知识和技术体系的重要途径，也是现代生命科学研究的重要启迪[4]。以培养高质量生物技术类人才为出发点，把建设高水平一流课程作为目标，多举措并行不断改良、优化、创新和丰富教学的模式和内容，探索更加多元且有效的教学渠道，并逐步加强与国际接轨，提高政治站位和眼光，是基因工程原理与技术课程发展的关键。

习近平总书记曾在多个场合指出，教育兴则国家兴，教育强则国家强。大学生是我国青年人才培养的主体，是国家和社会全面发展的重要人才储备力量，更是未来科技攻关、解决“卡脖子”难题的“潜力军”。基于此，对本科基因工程原理与技术课程的建设和教学改革不仅关乎如何培养出国家和社会真正需要的生命科学类人才，还关乎高校发展、学生就业深造、产业融合等具体现实问题[5]。基因工程原理与技术课程任课教师应始终坚持以辩证发展的态度不断提升教学水平，不断总结经验，大胆开拓创新，力争在教学实践中取得更大的成效。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 吴琼.高校生物技术专业主干课程整合和课程结构体系构建的研究[J].当代教育实践与教学研究，2019（22）：109-110.

[2] 刘小玲，雷蓉.从入选中国科学十大进展看合成生物学的发展[J].科技中国，2022（4）：36-41.

[3] 刘景芳，李维林，王莉，等.多组学技术及其在生命科学研究中应用概述[J].生物工程学报，2022，38（10）：3581-3593.

[4] 刘聪，孙地，朱静榕，等.基因工程教学改革的分析与思考[J].教育现代化，2020，7（32）：46-48.

[5] 李涛涛，杨丹丹，樊鑫，等.基于“新农科”背景下科研素质培养在基因工程课程教学改革中的实践[J].科技风，2022（12）：118-120.

［责任编辑：周侯辰］