趙梅，齊向輝

（江蘇大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江 212013）

生物技術(shù)是基于生命科學(xué)的技術(shù)手段實現(xiàn)人類預(yù)想產(chǎn)品的技術(shù)，其專業(yè)旨在培養(yǎng)適應(yīng)時代發(fā)展，掌握分子生物學(xué)、微生物學(xué)、基因工程等基本知識，獲得應(yīng)用基礎(chǔ)研究和科技開發(fā)研究的實踐技能，具有良好的科學(xué)素質(zhì)、較強的創(chuàng)新意識的綜合型人才[1-2]。

生物技術(shù)的核心專業(yè)課基因工程是以分子生物學(xué)為基礎(chǔ)的復(fù)雜學(xué)科，具有較強的實踐性、技術(shù)性[3-6]?；蚬こ叹C合實驗技術(shù)是生物技術(shù)專業(yè)最重要的實驗技術(shù)之一，掌握基因工程綜合實驗技術(shù)是走向生物技術(shù)領(lǐng)域從業(yè)的關(guān)鍵[4]。因此，基因工程綜合實驗的教學(xué)至關(guān)重要，是銜接高校學(xué)生與社會的紐帶，在學(xué)習(xí)過程中將會不斷提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力[7-9]。

1 基因工程綜合實驗教學(xué)中存在的問題

隨著生物技術(shù)的快速發(fā)展，教學(xué)體制改革也隨之不斷完善，對于生物技術(shù)專業(yè)培育的人才有了更高的要求。但是目前的基因工程綜合實驗在教學(xué)的過程中仍存在以下問題。

1.1 實驗教學(xué)時間安排不科學(xué)

以往的基因工程綜合實驗課通常被安排在基因工程課程開展的過程中，且每周開設(shè)一次，存在開展實驗課時，部分理論課程內(nèi)容還沒有開展，學(xué)生不能及時將所學(xué)知識應(yīng)用到基因工程實驗中的問題。此外，基因工程綜合實驗是一個需要連貫操作的實驗過程，將連貫的基因工程實驗分割成若干獨立的小實驗，割裂了每個實驗之間的內(nèi)部邏輯關(guān)系，使學(xué)生難以對基因工程綜合實驗過程形成整體的印象。

1.2 實驗教學(xué)內(nèi)容缺乏創(chuàng)新

實驗教學(xué)不能緊跟時代發(fā)展的腳步，缺乏創(chuàng)新，且存在一定的重復(fù)。為節(jié)省實驗時間和實驗材料，教師提前準備了實驗所用試劑、引物、構(gòu)建成功的質(zhì)粒和基因工程菌等，導(dǎo)致學(xué)生無法體驗實驗的準備、設(shè)計等過程。實驗教學(xué)內(nèi)容均為基礎(chǔ)性驗證實驗，學(xué)生只要按照步驟實施最終均會成功，這會使學(xué)生在今后的實驗中缺乏面對失敗的勇氣，無法從失敗中汲取經(jīng)驗，對于學(xué)生的成長極其不利。此外，所有學(xué)生的實驗結(jié)果一致，很容易出現(xiàn)“抄襲”現(xiàn)象，不僅無法激發(fā)學(xué)生的積極性，還會導(dǎo)致學(xué)生無法充分融入實驗過程，對實驗的理解有著一定的局限性。

除此之外，基因工程綜合實驗課程是一門非常重要的、前沿性的專業(yè)基礎(chǔ)實驗課。該課程的設(shè)置是在大三的第2學(xué)期，繼分子生物學(xué)實驗、酶工程實驗之后進行，在實驗內(nèi)容的設(shè)計上與其他實驗課程存在一定的重復(fù)性，對于學(xué)生創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)有一定的局限性。

1.3 實驗教學(xué)方式單一

實驗教學(xué)方式大多采用講授法，老師在實驗課開始前一周會將所有的實驗安排、實驗講義發(fā)給學(xué)生預(yù)習(xí)。實驗前，教師利用黑板詳細向?qū)W生描述實驗?zāi)康摹嶒炘?、實驗步驟、注意事項等，然后學(xué)生按照黑板上的步驟去操作，最終獲得相應(yīng)的實驗結(jié)果。在這個過程中，學(xué)生只是機械的參與了實驗的過程，驗證了實驗的結(jié)果，對實驗的設(shè)計一知半解，更沒有深入思考過實驗成功與失敗的關(guān)鍵點，完全處于一種被動接受的狀態(tài)，學(xué)習(xí)的效率非常低。在這種方式的教學(xué)模式下，只能提高學(xué)生的實驗操作技能，但對實驗過程中最重要的設(shè)計實驗，遇到問題時分析問題、解決問題的能力沒有任何的提高，學(xué)生仍然無法獨立設(shè)計實驗，進行創(chuàng)新性的實驗研究。

1.4 實驗考核方式不合理

實驗的考核方式影響著學(xué)生的實驗成績，學(xué)生的實驗成績又會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，而學(xué)習(xí)態(tài)度主要表現(xiàn)在學(xué)生對于實驗課的積極性。以往的實驗考核主要是以學(xué)生最終提交的實驗報告為評分基礎(chǔ)，學(xué)生的實驗報告書完成的更加工整，內(nèi)容更加全面，結(jié)果分析更加合理，可能獲得的分數(shù)就會越高。這種評價方式會使學(xué)生更多的去關(guān)注實驗的結(jié)果、實驗報告的書寫，而忽略實驗課上實驗知識與操作技能的學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生做實驗的積極性不高。

上述基因工程綜合實驗教學(xué)中存在的“重報告，輕實驗”的現(xiàn)象，說明這種教學(xué)方式已無法滿足目前科技快速發(fā)展時代對綜合人才的培養(yǎng)需求，必須要對該實驗教學(xué)進行改革，改革的方向應(yīng)更加科學(xué)，還應(yīng)具有一定的創(chuàng)新性。

2 基因工程綜合實驗教學(xué)改革措施

2.1 實驗教學(xué)時間合理化

基因工程綜合實驗是一個有機的整體，每個模塊需要連續(xù)操作，才能達到預(yù)期的實驗效果。這就要求在實驗教學(xué)的過程中要設(shè)置一個連續(xù)、完整的時間段以便學(xué)生有充足的時間去實踐操作。本研究將基因工程綜合實驗安排在基因工程課程結(jié)束后的2個整周（如18～19周），整體、連續(xù)的實驗課程有助于培養(yǎng)學(xué)生的整體意識。

2.2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

基因工程綜合實驗教學(xué)內(nèi)容包括基因工程菌的復(fù)活培養(yǎng)、外源基因在大腸桿菌中誘導(dǎo)表達重組蛋白、SDS-PAGE檢測重組蛋白、重組蛋白的分離純化、重組蛋白的活性檢測、頭發(fā)中DNA的提取與檢測以及DNA分子標記技術(shù)7個實驗，即32個學(xué)時。其中實驗第1～5個實驗是一個整體實驗，實驗6～7需要提取學(xué)生自身的DNA進行實驗，得到的結(jié)果會有一定的差異性。

為消除基因工程綜合實驗內(nèi)容重復(fù)和脫節(jié)的現(xiàn)象，打破課程封閉、凌亂、僵化的狀態(tài)，給學(xué)生更多學(xué)習(xí)、接觸新技術(shù)的時間和空間，教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化至關(guān)重要。（1）本課題組在內(nèi)容設(shè)計上聯(lián)系分子生物學(xué)實驗、酶工程實驗老師商量同一類型實驗采用不同方法去操作。例如，酶工程實驗親和層析純化蛋白中利用重力法分離純化蛋白，而基因工程綜合實驗采用離心法分離純化蛋白；分子生物學(xué)實驗中已學(xué)會構(gòu)建質(zhì)粒，基因工程則可以直接從重組質(zhì)粒開始實驗，質(zhì)粒構(gòu)建部分可以作為實驗設(shè)計寫入學(xué)生的實驗報告中。（2）為開拓學(xué)生的創(chuàng)新思維，應(yīng)設(shè)計靈活、多變的探究性實驗，使學(xué)生發(fā)揮想象力，并根據(jù)實驗過程的現(xiàn)象、思考等增加其對實驗原理的理解。例如，純化蛋白時，設(shè)置不同的咪唑濃度，學(xué)生通過實驗探究找尋最佳咪唑洗脫濃度；不同的熒光蛋白混合時，通過不同的咪唑濃度分別洗脫出單一熒光蛋白；DNA分子標記實驗中每位同學(xué)實驗結(jié)果的差異性有助于培養(yǎng)其分析能力等。（3）基因工程綜合實驗材料的選擇上，可選擇一個既與生物技術(shù)密切相關(guān)又能使學(xué)生直接觀察到實驗結(jié)果的研究對象。例如，選擇不同熒光蛋白克隆、構(gòu)建，表達及活性測定，學(xué)生可以通過觀察熒光蛋白的顏色判斷重組質(zhì)粒的構(gòu)建是否成功、熒光蛋白在誘導(dǎo)后是否表達、熒光蛋白的純化是否成功等，給學(xué)生緊張的實驗增添了趣味性。

基因工程綜合實驗具有一定的復(fù)雜性，在實驗過程中每2位同學(xué)為一組，通過合作形式共同操作能夠有效提高實驗的成功率，遇到問題時可以相互討論解決，實驗設(shè)計時也會考慮的比較全面。

2.3 學(xué)生參與實驗教學(xué)與準備

轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)以老師為主導(dǎo)的教學(xué)方法，讓學(xué)生參與基因工程綜合實驗的教學(xué)中。（1）鼓勵學(xué)生分批進入實驗室參與實驗的前期準備，主要包括實驗過程中試劑的配制與分裝、材料的滅菌、引物設(shè)計等，這不僅有利于學(xué)生熟悉實驗流程，還可加強學(xué)生對pH計、PCR儀、DNA濃度檢測儀、凝膠成像儀以及高壓滅菌鍋等儀器的使用，對于后期畢業(yè)設(shè)計時的獨立實驗有著重要的作用。（2）由于基因工程綜合實驗具有周期長、步驟煩瑣等特點，為節(jié)省時間，可加強同學(xué)之間的交流、合作，在實驗過程中每2位學(xué)生一組，自主安排時間進行實驗，建議采用合理的穿插實驗。例如，在進行外源基因在大腸桿菌中誘導(dǎo)表達重組蛋白實驗時即可接種重組菌，為后續(xù)蛋白的分離純化做準備。實驗過程中，教師可在現(xiàn)場來回巡視檢查學(xué)生的操作規(guī)范情況。（3）每天安排1 h進行自由討論，由學(xué)生分享實驗現(xiàn)象，老師提出問題，學(xué)生解答，在討論中實現(xiàn)教學(xué)相長；此外教師還應(yīng)對操作技術(shù)難點進行講解，示范操作。

2.4 健全考核制度，提升教學(xué)效果

傳統(tǒng)實驗考核主要根據(jù)學(xué)生的實驗報告書寫情況進行打分，這種評定方式比較單一，嚴重影響學(xué)生實驗的積極性，容易出現(xiàn)“重報告輕實驗”的現(xiàn)象，有悖于實驗課鍛煉學(xué)生實踐能力的初衷。鑒于參加基因工程綜合實驗的學(xué)生即將步入大四，將面臨著畢業(yè)論文的設(shè)計、寫作等難題，本課程采用多樣化的考核方式，以期能為學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計打好基礎(chǔ)，與此同時培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考、動手操作能力等。

（1）實驗表現(xiàn)（40%）

實驗表現(xiàn)包括考勤（10%）、課堂表現(xiàn)（30%）?？记谑菍W(xué)生對基因工程綜合實驗課程的態(tài)度表現(xiàn)，包括實驗期間有無遲到、早退等現(xiàn)象。課堂表現(xiàn)主要由老師在巡察實驗過程中通過學(xué)生的實驗操作規(guī)范、技術(shù)的掌握程度、回答問題的表現(xiàn)等方面進行打分。如果學(xué)生缺勤或未做實驗但使用其他學(xué)生實驗結(jié)果者，實驗表現(xiàn)記為0分。

（2）實驗論文（50%）

實驗論文包括開題報告（10%）、學(xué)生的實驗設(shè)計（20%）以及實驗結(jié)果分析（20%）內(nèi)容。①實驗開始前，老師將整個實驗的最終目標告訴學(xué)生，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識查閱文獻、設(shè)計實驗，形成開題報告。老師針對每位學(xué)生的開題報告提出相應(yīng)的評閱意見，針對不合理的設(shè)計，積極引導(dǎo)學(xué)生修改。②學(xué)生在實驗過程中需做好實驗記錄，遇到問題先嘗試自己解決，解決不了再尋求同學(xué)或老師的幫助，培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)和團隊合作精神。老師來回檢查、指導(dǎo)學(xué)生的實驗操作，遇到個別問題，進行單獨指導(dǎo)；遇到共性問題，集中與學(xué)生討論、講解實驗要點，使學(xué)生將課堂上學(xué)習(xí)到的理論知識與實踐操作緊密結(jié)合，融會貫通。③實驗結(jié)果的分析需與實驗記錄保持一致，分析實驗過程中的現(xiàn)象、產(chǎn)生的原因等。經(jīng)過一系列的培訓(xùn)，學(xué)生的邏輯思維能力、實驗操作技能等均會有較大的進步。

（3）實驗總結(jié)與感想（10%）

實驗完成后，每個同學(xué)寫一份實驗總結(jié)與感想，作為實驗成績考核的一部分。學(xué)生可以從整個基因工程綜合實驗出發(fā)，論述自己的實驗總結(jié)與感想，對其中的注意事項或?qū)嶒灥年P(guān)鍵點進行分析，闡述自己的看法，也可以提出一些建設(shè)性的意見等。老師在批改這部分內(nèi)容時可以從側(cè)面了解學(xué)生的掌握和學(xué)習(xí)情況，從學(xué)生的意見反饋中找尋教學(xué)改革的建設(shè)點，實現(xiàn)教學(xué)相長。

2.5 利用科研平臺鞏固學(xué)習(xí)效果

在基因工程綜合實驗課程結(jié)束后，教師可鼓勵學(xué)生積極加入學(xué)業(yè)導(dǎo)師的科研項目，將實驗中學(xué)習(xí)的專業(yè)課知識及實驗技能應(yīng)用到真正的科研課題中，在新課題的沖擊下，激發(fā)學(xué)生對新知識、新技術(shù)、新方法學(xué)習(xí)的積極性，推動教學(xué)相長的良性循環(huán)，增強學(xué)生對科研的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科研邏輯思維，全面提高學(xué)生的科研能力。

3 結(jié)語

經(jīng)過2年的基因工程綜合實驗教學(xué)改革，學(xué)生獨立思考、設(shè)計實驗、分析及解決問題的能力有所提升，學(xué)生能夠主動參與到教學(xué)中，師生間互動增強，獲得學(xué)生的一致好評。為緊跟生物技術(shù)前沿發(fā)展的要求，在今后的綜合實驗教學(xué)中還可以設(shè)置一些熱點實驗，如CRISPR Cas9、Western雜交、RT-PCR等技術(shù)激發(fā)學(xué)生的興趣，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中體會學(xué)術(shù)前沿的專業(yè)知識，提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)，逐步擴充和更新綜合實驗內(nèi)容。