李西波, 張 會, 梁俊玉, 李 媛, 張 繼

(西北師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,蘭州 730070)

現(xiàn)代生物技術(shù)是21世紀(jì)三大高新技術(shù)之一[1]，世界各國紛紛出臺政策鼓勵其發(fā)展。我國政府也非常重視生物技術(shù)的發(fā)展，將其排在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的首位，而現(xiàn)代生物技術(shù)的核心就是基因工程?；蚬こ淌俏倚Ｉ茖W(xué)學(xué)院本科專業(yè)的重要專業(yè)課，教學(xué)質(zhì)量直接影響到學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新能力與專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。

創(chuàng)新型人才是建設(shè)創(chuàng)新型國家、提升綜合國力的重要保證。作為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要載體和途徑，基因工程教學(xué)改革成為當(dāng)前高等學(xué)校教學(xué)改革的研究熱點(diǎn)[2]。本人根據(jù)多年的教學(xué)實(shí)踐，運(yùn)用探究性教學(xué)策略對基因工程進(jìn)行了教學(xué)改革，建立了以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為目標(biāo)的現(xiàn)代教學(xué)體系，提高了教學(xué)質(zhì)量。

1 更新基因工程教學(xué)理念

隨著生物技術(shù)的飛速發(fā)展及高新技術(shù)手段的融合，舊的教學(xué)理念已跟不上時代的發(fā)展[3]。通過探究性教學(xué)策略的運(yùn)用，結(jié)合學(xué)生自身的特質(zhì)，在教學(xué)理念上實(shí)現(xiàn)兩個轉(zhuǎn)型，即“以教為主”向“以學(xué)為主”“以知識傳授為主”向“以能力培養(yǎng)為主”的轉(zhuǎn)型[4]，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力和科學(xué)思維。

2 探究性教學(xué)策略在基因工程教學(xué)改革中的運(yùn)用

2.1 精選教學(xué)內(nèi)容，突出課程特色

新的生物技術(shù)研究成果不斷涌現(xiàn)，需要我們在教學(xué)中以教材為依托并與時俱進(jìn)，將其引入教學(xué)中，增加授課內(nèi)容的先進(jìn)性[5]。基因工程與其他許多學(xué)科互相融合，該課程安排在第六學(xué)期，此時部分專業(yè)課已經(jīng)或者正在開設(shè)，交叉重疊的課程內(nèi)容容易使學(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣，為了使這門課程與其他課程的知識銜接并避免交叉，需要合理選擇教學(xué)內(nèi)容， 使其成為連接生物學(xué)課程的樞紐[6]。我們通過發(fā)放調(diào)查表、修改教學(xué)大綱、開展“教學(xué)相長”主題班會等方式去除和其他課程重復(fù)的內(nèi)容，篩選合適教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)的時效性。

在授課過程中通過引入和生活趣味性較強(qiáng)且息息相關(guān)的典型案例，不僅能使學(xué)生留下深刻印象，而且能學(xué)到專業(yè)知識。如介紹外源基因的表達(dá)和調(diào)控時，可引入研發(fā)基因工程產(chǎn)品以及由它引起的倫理、法律和社會影響；講授 PCR技術(shù)時通過將該技術(shù)在親子鑒定和法醫(yī)學(xué)鑒定中的應(yīng)用激勵他們的創(chuàng)造性思維。這種利用典型案例的教學(xué)方式，激發(fā)了學(xué)生對基因工程的興趣。

2.2 運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段進(jìn)行教學(xué)改革，拓寬學(xué)生知識面

現(xiàn)代大學(xué)生是伴隨“本土網(wǎng)絡(luò)”成長起來的一代，他們的生活離不開網(wǎng)絡(luò)和手機(jī)[7]，充分利用網(wǎng)絡(luò)信息可以為我們的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)提供豐富的資源和便捷的途徑。為此，我們采取了如下措施：首先，通過獲得國內(nèi)外著名高校的網(wǎng)絡(luò)課堂、課件供學(xué)生學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在課堂上就可以掌握基因工程發(fā)展的前沿科學(xué)；其次，給學(xué)生提供一些微信公眾號(如 Medsci、生物勘探、解旋酶等)和生命科學(xué)論壇(如生物谷、丁香園、小木蟲等)；第三，教師通過在微信群推送并參與有益資源的討論、答疑解惑，以時尚的方式給學(xué)生傳遞最新的知識[8]。

隨著多媒體教學(xué)的發(fā)展，傳統(tǒng)的教學(xué)手段已不能適應(yīng)現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，采用現(xiàn)代化的教學(xué)方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)教學(xué)手段成為教學(xué)發(fā)展的必然[9]?，F(xiàn)代化的多媒體教學(xué)具有圖文聲像靈活多變并隨意組合的特質(zhì)，把教學(xué)內(nèi)容“化難為易”“化靜為動”，克服難以將基因工程抽象內(nèi)容講解透徹的弊端。我們采用 Powerpoint等軟件制作課件，并結(jié)合動畫、影像等網(wǎng)絡(luò)資源實(shí)現(xiàn)可視化教學(xué)，使基因工程的教學(xué)更加直觀。例如利用可視化教學(xué)使DNA的半保留復(fù)制、DNA轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)的合成與運(yùn)輸?shù)茸兊猛ㄋ滓锥粍勇菔舅{(lán)白斑篩選的α-互補(bǔ)現(xiàn)象、視頻播放酵母的雙雜交等使基因工程抽象的技術(shù)變得生動活潑，提高教學(xué)的時效性。

2.3 獨(dú)立設(shè)置實(shí)驗課程，開設(shè)學(xué)生感興趣的實(shí)驗項目

作為實(shí)踐性特別強(qiáng)的課程，基因工程整條教學(xué)主線屬于“沒有實(shí)物”的教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)起來比較吃力[10-11]。我們嘗試獨(dú)立設(shè)置實(shí)驗課程，將其變成理論課的延伸。以本科培養(yǎng)目標(biāo)為依據(jù)選擇實(shí)驗項目，還原科研原貌，強(qiáng)化入門教育[12]，加大自主設(shè)計性及綜合性實(shí)驗的比重。

自主設(shè)計性實(shí)驗是學(xué)生經(jīng)過長期的學(xué)習(xí)積累，對基因工程學(xué)科某些科學(xué)問題產(chǎn)生興趣，渴望利用具體的實(shí)驗來驗證[13-14]。這類實(shí)驗是在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下自主設(shè)計實(shí)驗時間和方案，相對于時空和內(nèi)容固定的傳統(tǒng)實(shí)驗可以更好地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。學(xué)院每年投入5萬元專項基金，開設(shè)10～15項完全由學(xué)生自主設(shè)計的實(shí)驗。要求過程短、耗資少、具有一定技術(shù)含量，并將其列為評定獎學(xué)金的一個條件，這些措施顯著提高了學(xué)生參與的積極性。

綜合性實(shí)驗不僅要體現(xiàn)出學(xué)科內(nèi)小實(shí)驗的綜合，同時也要體現(xiàn)跨學(xué)科的大綜合，反映學(xué)科發(fā)展的趨勢及學(xué)科之間的聯(lián)系[15]。我們設(shè)計了綜合實(shí)驗“豬血清蛋白基因的克隆與表達(dá)”“細(xì)菌轉(zhuǎn)化方法的比較及條件優(yōu)化”等。第1個實(shí)驗包括引物設(shè)計及目的基因PCR擴(kuò)增、載體構(gòu)建、克隆基因的測序、工程菌轉(zhuǎn)化及重組子菌落鑒定、重組質(zhì)粒提取制備、SDS-PAGE驗證蛋白表達(dá)等內(nèi)容；第2個實(shí)驗中有關(guān)細(xì)菌轉(zhuǎn)化的方法在理論課中都學(xué)過，學(xué)生可以根據(jù)理論課所學(xué)內(nèi)容，設(shè)計新的方法并完成實(shí)驗，將不同方法所得到的結(jié)果進(jìn)行比較，分析其優(yōu)缺點(diǎn)。獨(dú)立設(shè)置的基因工程實(shí)驗課程訓(xùn)練了學(xué)生的科學(xué)思維方式和實(shí)驗技能，為培養(yǎng)創(chuàng)新型科研人才打下了基礎(chǔ)。

2.4 科學(xué)合理地安排雙語教學(xué)，使授課內(nèi)容和國際前沿科技成果接軌

隨著我國科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展與國際聯(lián)系越來越密切，迫切需要培養(yǎng)一批具有國際視野和競爭力的人才，雙語教學(xué)是培養(yǎng)具有國際高素質(zhì)創(chuàng)新人才的重要途徑[16]。我們在基因工程教學(xué)中采用雙語教學(xué)，既提高學(xué)生閱讀英語專業(yè)文獻(xiàn)的能力，又使他們更好地掌握教學(xué)內(nèi)容。我校生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生都是第一批次招收，入學(xué)成績較好，對雙語教學(xué)的熱情比較高。部分學(xué)生比較畏懼雙語教學(xué)，一方面因為專業(yè)基礎(chǔ)比較薄弱，另一方面學(xué)生英語聽說能力較弱而有所顧慮。針對這些實(shí)際情況，我們在教學(xué)伊始就加強(qiáng)對本門課程開展雙語教學(xué)意義的教育，并提前將用到的專業(yè)詞匯發(fā)放給學(xué)生，便于他們課前預(yù)習(xí)，提高教學(xué)質(zhì)量。

在授課過程中，如果學(xué)生不能很好地跟上雙語教學(xué)的進(jìn)度，就適當(dāng)降低難度[17]。在實(shí)際教學(xué)中，以英語課件為主，采用先英語講述、再中文定期小結(jié)的教學(xué)模式。對于較難理解的內(nèi)容，采用先中文傳授，再英語闡述，遵循由淺入深、由慢到適中的原則。授課開始時充分調(diào)研，授課進(jìn)行中利用發(fā)放調(diào)查表調(diào)查和學(xué)生單獨(dú)會談等方式，了解并確定合適的雙語教學(xué)難度。對于英語程度不同的班級，教學(xué)的難度依據(jù)學(xué)生的英語情況和專業(yè)課靈活調(diào)整。對于英語程度比較好且從入學(xué)初就堅定立志從事科學(xué)研究的學(xué)生，傳統(tǒng)簡單地雙語教學(xué)難以滿足他們的學(xué)習(xí)要求，我們就傳授他們利用PubMed、Highwire等數(shù)據(jù)庫檢索文獻(xiàn)的方法[18]，篩選代表專業(yè)領(lǐng)域高水平的英語文獻(xiàn)，讓他們仔細(xì)閱讀并在課堂上詳細(xì)的講授，一方面提高他們的英語聽說能力，另一方面也是對基礎(chǔ)薄弱學(xué)生的激勵。通過課程的改革和建設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生用英語思維思考、解決問題，使之成為與國際接軌的創(chuàng)新人才。

2.5 教學(xué)與科研相結(jié)合，強(qiáng)化科研啟蒙，提升教學(xué)活力

教學(xué)是科學(xué)研究的基礎(chǔ)，科學(xué)研究是教學(xué)的提高和發(fā)展[19]。具體的實(shí)施過程中，我們調(diào)查發(fā)現(xiàn)學(xué)生對老師從事的科研項目特別感興趣，在教學(xué)中引入這些內(nèi)容，讓學(xué)生感覺基因工程更加“接地氣”。比如在講授構(gòu)建設(shè)計載體模塊的時候，我們以本實(shí)驗室構(gòu)建的連接有紅色熒光蛋白或者綠色熒光蛋白表達(dá)載體的熒光顯微照片為例，展示以熒光蛋白作為報告基因的指示功能，使學(xué)生領(lǐng)略多學(xué)科交叉研究的魅力。

大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目為教學(xué)和科研相結(jié)合提供了很好的途徑，以大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目為契機(jī)，提升教學(xué)活力[20]。在具體的教學(xué)實(shí)施中，組織有興趣參與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目的學(xué)生組成科研團(tuán)隊，自己查閱資料并自主設(shè)計題目，撰寫申請書。教師通過評價方案的創(chuàng)新性和可行性，推薦優(yōu)秀方案參加校級、省級甚至國家級的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃，讓學(xué)生真正體會到學(xué)以致用。

2.6 舉辦課程辯論賽，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

運(yùn)用基因工程技術(shù)的利弊兩面性，組織學(xué)生課程辯論賽，使教學(xué)方法與手段多元化[21]。我們嘗試組織了“轉(zhuǎn)基因食品是否安全”“轉(zhuǎn)基因生物是否安全”“人類能否研究克隆人”等辯題的課堂辯論賽，學(xué)生在實(shí)施過程中更加深入地掌握所學(xué)知識，增加小組成員間的協(xié)作能力和快速反應(yīng)能力。另外教師通過有效、客觀的評價來保證課堂秩序活躍有序，激發(fā)學(xué)生參與的積極性，引導(dǎo)他們用客觀辯證的眼光評判問題。開展課程辯論賽是基因工程授課方式的全新嘗試，學(xué)生反映這種教學(xué)模式收獲很大，我們準(zhǔn)備在以后增加更多的辯題以便于更多的學(xué)生參與其中。

2.7 革新課程評價標(biāo)準(zhǔn)，建立完善的過程考核體系

除了與教學(xué)內(nèi)容與方法的改革有關(guān)，教學(xué)效果的提高更離不開考核內(nèi)容與方式的革新[22]。 我們遵循結(jié)果評價與過程考核相結(jié)合的原則，將課程辯論賽、理論課堂表現(xiàn)、實(shí)驗操作等相融合，納入最終的考核成績。將出勤、參與課堂主題討論、資料查閱等相融合，構(gòu)建過程“考核多樣化”的效果評價體系。在閉卷筆試環(huán)節(jié)中，增加設(shè)計型考題，并適當(dāng)引進(jìn)國內(nèi)著名院校的考研真題，注重學(xué)生基礎(chǔ)知識應(yīng)用能力、思辨能力、創(chuàng)新能力的考察和檢測。該課程的成績評定采用百分制，平時成績占50%～70%，期末考試占30%～50%，全面考查學(xué)生對知識的學(xué)習(xí)程度。實(shí)踐表明，這種考核方式可以使自學(xué)能力強(qiáng)的學(xué)生脫穎而出。

3 探究性教學(xué)策略在基因工程教學(xué)改革中的效果評價

我們通過學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、互動參與度、教學(xué)滿意度、總評成績進(jìn)行調(diào)查與統(tǒng)計，來掌握探究性教學(xué)策略在基因工程教學(xué)改革中的效果。共調(diào)查了120名生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生(表1)。通過問卷調(diào)查，反饋結(jié)果表明，學(xué)生非常喜歡這種探究性教學(xué)策略，促使他們的思想從被動接受知識到主動獲取養(yǎng)分的轉(zhuǎn)變。

表1 教學(xué)改革效果分析

4 結(jié)語

為了提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，教學(xué)工作者應(yīng)該從學(xué)生為主體的特點(diǎn)和需求出發(fā)，不斷創(chuàng)新和改革基因工程教學(xué)模式。探究性教學(xué)策略的應(yīng)用為學(xué)生提供了積極、開放且多樣化的學(xué)習(xí)氛圍，促使學(xué)生培養(yǎng)學(xué)習(xí)的主動性[23]?；蚬こ探虒W(xué)改革是一個系統(tǒng)工程，通過4年的教學(xué)實(shí)踐，改革效果良好。但目前還處于探索階段，還需要在實(shí)踐中不斷適應(yīng)新形勢，獲得適合生物專業(yè)的一套教學(xué)模式。