趙曉菊　任國(guó)領(lǐng)　曲麗娜

摘 要 為適應(yīng)地方高校應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的需要，改革傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，以大慶師范學(xué)院基因工程實(shí)驗(yàn)課為例，探討新的教學(xué)體系設(shè)置和考核方式，提出以行業(yè)選題、科研引導(dǎo)和虛擬教學(xué)等開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的方法，在教學(xué)內(nèi)容設(shè)置和評(píng)價(jià)體系方面提出適于應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的教學(xué)改革具體措施。

關(guān)鍵詞 應(yīng)用型人才 基因工程 實(shí)驗(yàn)課 教學(xué)改革

目前，各高校充分認(rèn)識(shí)實(shí)踐教學(xué)的作用，注重實(shí)際技能的培養(yǎng)，為提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力，紛紛加大綜合、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比例，開(kāi)展研究性、開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式，走產(chǎn)學(xué)研合作之路，共同培養(yǎng)行業(yè)需要的應(yīng)用型人才等等，但也存在受限于傳統(tǒng)的 “課程+實(shí)驗(yàn)”的模式，將實(shí)驗(yàn)作為課堂教學(xué)的輔助過(guò)程，實(shí)踐課時(shí)過(guò)少或不集中，無(wú)法設(shè)置一些主動(dòng)性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，導(dǎo)致內(nèi)容陳舊、重復(fù)多等情況，如這些問(wèn)題不加以解決，難以培養(yǎng)出適應(yīng)地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的高素質(zhì)創(chuàng)新人才。①本文以大慶師范學(xué)院基因工程實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革為例，針對(duì)這種理論性強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)專業(yè)化，儀器精密度高的課程，通過(guò)開(kāi)展行業(yè)選題、以科研項(xiàng)目引導(dǎo)、結(jié)合實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放和虛擬教學(xué)等幾種措施，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手和分析解決問(wèn)題能力，切實(shí)提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，對(duì)高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置具有一定的借鑒價(jià)值。

1 基因工程實(shí)驗(yàn)課教學(xué)存在的問(wèn)題

基因工程課程目前是國(guó)內(nèi)外綜合性大學(xué)、師范類高校以及農(nóng)林醫(yī)院校生物科學(xué)、生物技術(shù)、生物工程以及生物制藥等相關(guān)專業(yè)本科生的一門(mén)重要的專業(yè)主干課與專業(yè)必修課。②基因工程技術(shù)本身是從實(shí)踐操作中抽提出的一門(mén)科學(xué)，有很強(qiáng)的實(shí)踐性，從培養(yǎng)應(yīng)用型人才的角度出發(fā)，實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)是學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力不可缺少的環(huán)節(jié)，然而，基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨諸多問(wèn)題。

基因工程實(shí)驗(yàn)所需儀器設(shè)備精密，所用試劑昂貴，需要投入大量的經(jīng)費(fèi)，且儀器持有量和更新率，一般不能保障多人同時(shí)進(jìn)行操作，受經(jīng)費(fèi)限制，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目更新率低，實(shí)驗(yàn)質(zhì)量下降，學(xué)生能夠完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目減少、具體實(shí)施難度增大等情況。另外，基因工程操作對(duì)技術(shù)要求較高，涉及遺傳、分子、生化、微生物、細(xì)胞等課程的理論知識(shí)和操作技術(shù)，要完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)需要有前期多種操作技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)難度大、周期長(zhǎng)，這對(duì)學(xué)生提出了很高的要求，學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)的積極性不高。還有一些在實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置上存在的共性問(wèn)題，如：課程安排的間斷性和教學(xué)內(nèi)容的片面性；實(shí)驗(yàn)報(bào)告的局限性和不適應(yīng)性；教學(xué)方式的單一性和機(jī)械性等，這些都限制了以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的實(shí)踐教學(xué)的開(kāi)展。

傳統(tǒng)的基因工程實(shí)驗(yàn)主要包括核酸提取技術(shù)、引物設(shè)計(jì)及PCR 擴(kuò)增、感受態(tài)細(xì)胞制備與轉(zhuǎn)化、DNA酶切和載體構(gòu)建、基因及表達(dá)產(chǎn)物檢測(cè)等與基因克隆技術(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。盡管這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目注重理論知識(shí)和基本技能訓(xùn)練，然而實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容跟不上日新月異的科技發(fā)展速度，由于基因工程技術(shù)的前沿性和操作的精密性，一般生產(chǎn)企業(yè)都不提供基因工程相關(guān)技術(shù)崗位的實(shí)習(xí)實(shí)踐鍛煉，加之教師不具備雙師型教師資格或不了解行業(yè)發(fā)展需求，缺乏貼近行業(yè)的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，與行業(yè)結(jié)合不夠，不能適應(yīng)生物技術(shù)類相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不能滿足行業(yè)對(duì)應(yīng)用型人才的需求，因此有必要在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置上增加一些與行業(yè)相關(guān)的研究性項(xiàng)目，這樣才利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，這也是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的出路之一。

2 基因工程實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革方法探索

2.1 開(kāi)展行業(yè)選題，提高訂單班崗位職業(yè)能力

開(kāi)展行業(yè)選題的前提是教師必須具備雙師資歷或者有一定時(shí)間在企業(yè)中培訓(xùn)和指導(dǎo)學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的經(jīng)歷，通過(guò)選取行業(yè)中適合基因工程實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目，在課上進(jìn)行分析并實(shí)踐操作，讓學(xué)生理解理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，助力應(yīng)用型技術(shù)人才的培養(yǎng)，提高訂單班崗位職業(yè)能力。③根據(jù)不同的行業(yè)班，先擬定一些行業(yè)應(yīng)用廣泛和有生產(chǎn)前景的目標(biāo)蛋白，讓學(xué)生自行查閱相關(guān)文獻(xiàn)并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，教師指導(dǎo)、審核后在進(jìn)行試驗(yàn)操作。以我院生物技術(shù)和生物制藥兩個(gè)專業(yè)為例，生物技術(shù)專業(yè)與呼倫貝爾東北阜豐生物科技有限公司、生物制藥專業(yè)與福瑞邦生物科技基團(tuán)股份有限公司開(kāi)展訂單培養(yǎng)合作，建立相應(yīng)的行業(yè)班。給生物技術(shù)專業(yè)行業(yè)班同學(xué)選擇在企業(yè)應(yīng)用廣泛的 “%Z-淀粉酶”基因工程菌的構(gòu)建與表達(dá)的項(xiàng)目，學(xué)生在指導(dǎo)下完成：質(zhì)粒的提取、目的基因的克隆、酶切連接和轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)化子篩選和驗(yàn)證、工程菌培養(yǎng)等一系列訓(xùn)練。通過(guò)這樣的訓(xùn)練，不僅讓學(xué)生學(xué)會(huì)基因工程基本操作技術(shù)，還鍛煉用這些技術(shù)去解決行業(yè)問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和行業(yè)應(yīng)用能力。

2.2 以科研項(xiàng)目為引導(dǎo)，探索開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)課堂

教師除了承擔(dān)課程教學(xué)任務(wù)外，又承擔(dān)著一定的科研項(xiàng)目。以科研項(xiàng)目為引導(dǎo)，鼓勵(lì)教師積極將從自己的科研成果中抽提凝練出適應(yīng)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的綜合性、設(shè)計(jì)性、研究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)設(shè)基因工程實(shí)驗(yàn)課，還可以從學(xué)生以往進(jìn)行和正在進(jìn)行的各類項(xiàng)目中進(jìn)行歸納，尋找符合基因工程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，把精優(yōu)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目搬入課堂教學(xué)，同時(shí)把課堂教學(xué)沒(méi)有完成的項(xiàng)目轉(zhuǎn)入實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放和創(chuàng)新項(xiàng)目中繼續(xù)操作。

基因工程實(shí)驗(yàn)一般在大三或大四開(kāi)設(shè)，此時(shí)學(xué)生已具備一定的課程理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能儲(chǔ)備，這時(shí)再通過(guò)科研項(xiàng)目引導(dǎo)，可使學(xué)生進(jìn)入相對(duì)前沿的研究領(lǐng)域，研究過(guò)程中突出以學(xué)生為主體，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生獨(dú)立完成項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力，組織協(xié)調(diào)能力及科研思維訓(xùn)練都起到了良好的效果。

利用教師科研項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)材料，可以讓學(xué)生們嘗試了更多的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法，例如基礎(chǔ)的核酸提取試驗(yàn)，以往課堂全部學(xué)生都用一種方法，在實(shí)驗(yàn)開(kāi)放和創(chuàng)新項(xiàng)目中針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)材料可以讓學(xué)生采用酸、堿、SDS、CTAB法等進(jìn)行操作，同種方法還可以進(jìn)行不同的提取條件試驗(yàn)，結(jié)果在課上進(jìn)行分析和比較，利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的分析問(wèn)題能力和創(chuàng)新精神。

2.3 充分利用虛擬教學(xué)手段，拓展強(qiáng)化理論知識(shí)

開(kāi)設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指由于受實(shí)驗(yàn)儀器、藥劑的限制不能開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，借助網(wǎng)絡(luò)查找分析，通過(guò)軟件虛擬演示和操作讓學(xué)生對(duì)知識(shí)有系統(tǒng)全面的了解。例如，教學(xué)過(guò)程中可以利用分子生物學(xué)軟件對(duì)目的基因進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)PCR的上、下游引物，計(jì)算相應(yīng)Tm值，一方面讓學(xué)生更加理解PCR引物設(shè)計(jì)的原則和反應(yīng)原理，鞏固理論知識(shí)；另一方面，學(xué)生用自己設(shè)計(jì)出的引物進(jìn)行PCR操作，更能夠增強(qiáng)學(xué)生的參與感，從而提高學(xué)習(xí)興趣。

基因工程實(shí)驗(yàn)課程實(shí)踐性很強(qiáng)，且實(shí)驗(yàn)的流程長(zhǎng)，受課時(shí)限制明顯，所用試劑較貴，加之教學(xué)經(jīng)費(fèi)投入不足等因素，嚴(yán)重制約了基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)置， “ 虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)” 可解決這一問(wèn)題。虛擬實(shí)驗(yàn)是借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)操作的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，學(xué)生根據(jù)提供的模擬軟件，用電腦自行設(shè)計(jì)與完成實(shí)驗(yàn)操作。突破時(shí)間和空間的約束，克服儀器和試劑缺乏的局限性，互動(dòng)性強(qiáng)的教學(xué)軟件讓學(xué)生體會(huì)到實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作帶來(lái)的樂(lè)趣，具有趣味性和仿真性的特點(diǎn)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)條件欠缺的地方高校本科生實(shí)驗(yàn)課堂具有重要的作用，值得我們?nèi)ラ_(kāi)發(fā)和探索。

3 基因工程實(shí)驗(yàn)課程考核問(wèn)題及解決方案

實(shí)驗(yàn)課程考核是衡量學(xué)生掌握具體操作技能和理解所學(xué)理論知識(shí)的重要手段。以往考核分為操作和筆試兩部分，把平時(shí)實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和綜合分析能力作為考試內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)操作讓每個(gè)學(xué)生抽簽，按抽簽內(nèi)容獨(dú)立完成一項(xiàng)操作，反映學(xué)生的操作技能水平，避免高分低能情況。筆試主要以主觀題為主，考查學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)能力和對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解。

針對(duì)不能所有學(xué)生同一時(shí)間在實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目，如科研引導(dǎo)項(xiàng)目、不同行業(yè)選題、開(kāi)放課堂等不拘泥于課堂的情況，必須建立一套既重視過(guò)程又重結(jié)果的，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為重心的實(shí)驗(yàn)課程考核新模式。此類項(xiàng)目考核時(shí)，主要是從查閱文獻(xiàn)、實(shí)驗(yàn)實(shí)際、動(dòng)手操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和總結(jié)等方面進(jìn)行考核。這種全程性評(píng)價(jià)成績(jī)的方法，既能反映學(xué)生的實(shí)際水平和能力，又能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，為學(xué)生開(kāi)展創(chuàng)新性活動(dòng)奠定了堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)。

教學(xué)評(píng)價(jià)是實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，完善的評(píng)價(jià)體系，可以客觀考核學(xué)生實(shí)踐技能，分析學(xué)生知識(shí)掌握的程度和能力缺陷，還可以讓學(xué)生建立自信心、增強(qiáng)主動(dòng)性和積極性，為改進(jìn)和完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)提供依據(jù)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評(píng)價(jià)也可以針對(duì)不同選題進(jìn)行不同評(píng)價(jià)，考評(píng)方法可以由分?jǐn)?shù)制轉(zhuǎn)成等級(jí)制度，完善開(kāi)放式的管理制度與全程式參與的評(píng)價(jià)方式有待進(jìn)一步提升。

4 結(jié)語(yǔ)

地方高校要培養(yǎng)應(yīng)用型人才就必須重視實(shí)踐教學(xué)作用，進(jìn)一步實(shí)踐教學(xué)改革，構(gòu)建以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)的實(shí)踐教學(xué)體系，更新觀念，不斷改進(jìn)教學(xué)方法和考評(píng)方式，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，只有這樣才能培養(yǎng)出適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的高等技術(shù)應(yīng)用型人才。通過(guò)以上幾點(diǎn)改革措施，我校基因工程實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果提高明顯，從應(yīng)用性人才培養(yǎng)的角度出發(fā)，將基因工程實(shí)驗(yàn)課進(jìn)一步延伸成為校企合作的課程，對(duì)于學(xué)生未來(lái)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力將會(huì)有更大的促進(jìn)作用。

注釋

① 郜剛，李卉，智艷平，薛珍. 基因工程實(shí)驗(yàn)課程改革探析與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2015.1：56-59.

② 袁婺洲.“基因工程”課程多種教學(xué)方法改革的探索與實(shí)踐[J].高校生物學(xué)教學(xué)研究，2015.2：38-41.

③ 蔡晶晶，宋小平，王雅潔，王薔.提高訂單班崗位職業(yè)能力的基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].微生物學(xué)通報(bào)，2014.7：1439-1442.