王永澤 唐梅 楊東成 趙筱 王金華 劉棗

摘 要：留學(xué)生生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)的教學(xué)是新時(shí)期教學(xué)的一個(gè)新課題。針對(duì)留學(xué)生教學(xué)特點(diǎn)，提出新穎性、實(shí)用性、綜合性的三性原則來積極提升留學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。采取SLiCE無縫克隆技術(shù)替代傳統(tǒng)基因克隆方法來貫徹三個(gè)原則，從教學(xué)實(shí)踐來看，取得較好的效果。

關(guān)鍵詞：留學(xué)生;生物技術(shù);實(shí)驗(yàn)教學(xué)

隨著中國(guó)對(duì)外交流的發(fā)展，我國(guó)和180多個(gè)國(guó)家簽訂了政府間教育交流協(xié)議。2018以來，教育部提倡對(duì)來華留學(xué)生的管理和服務(wù)趨同化，但在各學(xué)科更具體的教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容上仍未做出更詳實(shí)的規(guī)定。來華留學(xué)生不但存在風(fēng)俗習(xí)慣和語言、文化的差異，不過國(guó)家高中教育水平也有差異，這也為課程教學(xué)改革提出了新的挑戰(zhàn)[1]。

生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)是生物技術(shù)專業(yè)的一門綜合性實(shí)驗(yàn)課程，屬于學(xué)生培養(yǎng)大綱中的能力強(qiáng)化階段。從綜合的水平，融合各學(xué)科的知識(shí)，是大實(shí)驗(yàn)相對(duì)于其它實(shí)驗(yàn)課程的區(qū)別[2， 3]。結(jié)合針對(duì)留學(xué)生的基礎(chǔ)課程教學(xué)和掌握情況，我們提出新穎性、實(shí)用性、綜合性的三性原則來建設(shè)和改革相關(guān)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方式。

1.生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)的實(shí)用性

傳統(tǒng)分子克隆實(shí)驗(yàn)是各個(gè)生物大類高校必須開設(shè)的一類實(shí)驗(yàn)，通過一系列的基因工程或分子生物學(xué)操作，使學(xué)生獲得基因克隆和表達(dá)的技能，這項(xiàng)技能具有較強(qiáng)的實(shí)用性。這個(gè)實(shí)用性有兩個(gè)維度進(jìn)行評(píng)價(jià)。一方面，從教師角度，留學(xué)生可以根據(jù)所掌握實(shí)驗(yàn)技能，進(jìn)行基因克隆表達(dá)，表達(dá)出一些簡(jiǎn)單的酶或蛋白制品直接用于生產(chǎn)實(shí)踐，另外一方面，從學(xué)生角度進(jìn)行評(píng)價(jià)。據(jù)我們的教學(xué)實(shí)踐，留學(xué)生判斷實(shí)驗(yàn)技術(shù)是否有實(shí)用性的標(biāo)準(zhǔn)，最主要的標(biāo)準(zhǔn)是否能直接生產(chǎn)生活用品，如在以前的留學(xué)生發(fā)酵類實(shí)驗(yàn)中，我們引入了酸奶發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，留學(xué)生熱情極高;還有一個(gè)實(shí)用性標(biāo)準(zhǔn)是，所做實(shí)驗(yàn)每一步能否有預(yù)期結(jié)果可觀察。而克隆實(shí)驗(yàn)相對(duì)于一些發(fā)酵或者動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，這點(diǎn)更符合學(xué)生要求。

2.生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)的新穎性

傳統(tǒng)克隆實(shí)驗(yàn)不少學(xué)校已經(jīng)開設(shè)，但隨著分子生物學(xué)和基因工程的不但發(fā)展，現(xiàn)在的克隆技術(shù)已出現(xiàn)了很大的變化，無縫克隆以無需特定酶切位點(diǎn)，克隆時(shí)間較短等優(yōu)點(diǎn)正被越來越多的科研實(shí)驗(yàn)室所采用。但如果直接采用各種各樣的無縫克隆試劑盒，NEB公司的NEBuilder試劑盒、Thermo公司的GeneArt試劑盒、CloneTech公司的In-Fusion試劑盒等。其采用的無縫克隆技術(shù)和原理各有不同，共同的特點(diǎn)是成本相對(duì)較高，每次反應(yīng)大約需要18～36美元，這對(duì)要求人人有動(dòng)手機(jī)會(huì)本科教學(xué)來說，成本不得不是一個(gè)要重點(diǎn)考慮的因素。結(jié)合科研上的克隆實(shí)踐，我們提出使用SLiCE無縫克隆技術(shù)。SLiCE（Seamless Ligation cloning extract）方法是一種利用大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)同源重組相關(guān)酶進(jìn)行DNA克隆的新方法[4]，經(jīng)過優(yōu)化SLiCE技術(shù)的反應(yīng)折合人民幣僅僅0.4元一次。相比較于市面上的無縫克隆技術(shù)，SLiCE技術(shù)為目前最便宜的無縫克隆技術(shù)[5]。這種新技術(shù)在科研上已經(jīng)有10多年了，相對(duì)成熟，但在本科教學(xué)上基本沒有任何實(shí)施的例子，對(duì)于留學(xué)生掌握學(xué)科最新技術(shù)來說，無疑時(shí)一種不錯(cuò)的選擇。

3.生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)的綜合性

很多克隆方面的技術(shù)如PCR、切膠和電泳等，包括留學(xué)生的在類的生物類本科生基本都能掌握，但目前很多基礎(chǔ)型的分子生物學(xué)和基因工程實(shí)驗(yàn)，很多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分隔嚴(yán)重。例如提取質(zhì)粒實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目完成后，進(jìn)行質(zhì)粒酶切或者PCR線性化的并不是上一步所得到的質(zhì)粒。這對(duì)學(xué)生了解整個(gè)克隆的思路和流程無疑制造了障礙。為了防止綜合性實(shí)驗(yàn)與基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)的重復(fù)，我們制作了整個(gè)無縫克隆實(shí)驗(yàn)的流程圖，在實(shí)驗(yàn)課堂上反復(fù)向留學(xué)生展示實(shí)驗(yàn)思路和實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，是留學(xué)生形成整體的實(shí)驗(yàn)印象，知道自己完成的步驟在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中的作用。當(dāng)然，盡管大實(shí)驗(yàn)課程時(shí)間安排較為寬松，還是有些實(shí)驗(yàn)需要研究生輔助完成，但整個(gè)實(shí)驗(yàn)都是確保留學(xué)生每一步實(shí)驗(yàn)技能已掌握的前體下進(jìn)行的。

生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)課程改革以來，已完成生物技術(shù)和生命科學(xué)兩個(gè)專業(yè)共計(jì)12人的課程教學(xué)工作，從學(xué)生的反饋來看，除了2名同學(xué)因?yàn)椴僮魇д`沒有完成全部流程外，其它同學(xué)都獲得了完整的數(shù)據(jù)，獲得了克隆菌株，完成率較高，大多同學(xué)對(duì)綜合性實(shí)驗(yàn)有積極性評(píng)價(jià)。

此外，本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革還有一些意外的收獲。一些中國(guó)研究生參與了綜合大實(shí)驗(yàn)的教學(xué)輔助工作，在完成自己的教學(xué)輔助任務(wù)的同時(shí)，大大增強(qiáng)了英語交流能力，對(duì)于研究生培養(yǎng)幫助很大。其中一名研究生通過大實(shí)驗(yàn)的已成熟技術(shù)進(jìn)行了深入思考，提出了該技術(shù)的改良技術(shù)，目前已成功被《生物技術(shù)通報(bào)》雜志收錄。這表明，留學(xué)生相關(guān)課程的教學(xué)改革，可有效的和學(xué)校的碩士研究生培養(yǎng)融合到一起。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 馬應(yīng)心， 李寧. 地方院校落實(shí)《推進(jìn)共建"一帶一路"教育行動(dòng)》的探索[J]. 中國(guó)成人教育. 2018.No.444（11）：22-26.

[2] 包英華， 陳燕飛， 劉靜華， 等 生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)課教學(xué)體系改革探討[J]. 微生物學(xué)通報(bào). 2007.34（3）：598-599.

[3] 韋日明， 蔣林彬， 吳群英， 等. 醫(yī)學(xué)院校生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革探討[J]. 高教學(xué)刊. 2015（18）：131-132.

[4] ZHANG Y， WERLING U， EDELMANN W. SLiCE： a novel bacterial cell extract-based DNA cloning method[J]. Nucleic Acids Research. 2012.40（8）：e55.

[5] OKEGAWA Y， MOTOHASHI K. A simple and ultra-low cost homemade seamless ligation cloning extract （SLiCE） as an alternative to a commercially available seamless DNA cloning kit[J]. Biochemistry & Biophysics Reports. 2015.4：148-151.

（作者單位：湖北工業(yè)大學(xué)生物工程與食品學(xué)院，湖北 武漢 430068）