《基因工程》课程教学改革的几点体会

2022-09-10

基因工程 (gene engineering) , 又称基因操作 (gene manipulation) , 重组DNA (recombinant DNA) 。从狭义上讲, 基因工程是以分子遗传学为理论基础, 以分子生物学和微生物学的现代方法为手段, 将不同来源的基因 (DNA分子) , 按预先设计的蓝图, 在体外进行切割、拼接和重组, 从而构建杂种D N A分子, 然后导入某种宿主细胞或个体, 以改变生物原有的遗传特性, 获得新品种, 生产新产品, 或是研究基因的结构和功能。自20世纪70年代初诞生以来, 在短短30余年的时间内, 基因工程已经取得了许多举世注目的成就, 成为当今生命科学研究诸领域中最具生命力和最引人关注的前沿阵地。基因工程的发展带动了以其为核心的生物工程技术的发展, 也促进了整个生命科学的发展, 正在改变地球上的生物和人类的未来, 直接关系到医药、食品、农牧、化工、环保、能源等传统产品的改造和新产品的形成[1]。

基因工程是生物技术和生物工程领域的主导性技术平台, 理、工、农和医科院校都相继开设了基因工程理论课程和实验教学[2]。由于基因工程是在分子水平上对复杂生命现象的认识和操作, 内容丰富, 理论性强, 实验操作条件高, 本课程教学质量的好坏将直接关系到学生的专业素质和创新能力的培养。在基因工程的教学中, 笔者进行了一些探索和尝试, 并总结了一些教学经验, 希望能与各位同行进行有益的探讨和交流, 提高教学质量。

1 选择合适的教材, 合理组织教学内容

选择好教材是成功教学的基础。基因工程发展日新月异, 新知识新技术不断涌现, 国内外新版教材不断面世, 包括吴乃虎主编的《基因工程原理》 (科学出版社, 2 0 0 2版) 、Brown T.A.主编的《Gene Cloning and DNA Analysis:An Introduction) (高等教育出版社, 2 0 0 3) 、P r i m r o s e S.等主编的《Principles of Gene Manipulation) (高等教育出版社, 2003) 、李立家等主编的《基因工程》 (科学出版社, 2004版) 、楼士林等主编的《基因工程》 (科学出版社, 2002版) 等。这些知名教材结合学科发展的前沿和动态, 系统地讲述了相关的知识体系, 内容由浅入深, 文字通俗易懂, 有很高的参考价值, 可以弥补部分教材知识老化、内容陈旧的不足。在教学中, 我们主要参照吴乃虎主编的《基因工程原理》的编排体系, 有重点的尽量多采用原版教材内容和概念进行讲解, 选择内容紧跟学科发展, 反映学科新理论, 使教学内容与国际接轨, 开阔了学生的视野与思路, 激发学生对本门课程的兴趣。

选修基因工程课程的学生主要包括理、农、医类学科的学生, 尽管各自研究的目的、解决的问题和应用范围有所不同, 但是基因工程原理和实验技术是基本相同的, 因此该课程的内容均以基因工程原理和实验技术为基础, 然后结合各学科和专业的特点进行适当的调整和补充。本课程教学内容由三大部分, 9个章节有机地组成。第一部分 (即1~2章) 首先从所涉及的基础理论入手, 论述基因工程的创立和发展的理论及技术基础, 重点介绍基因的研究发展和基因的现代概念, 基因研究和基因工程的相互依赖关系;第二部分即 (3~5) 章主要包括常规基因工程操作的原理和方法, 各类分子克隆载体的结构、特点与应用, 基因文库的构建和目的基因的克隆与鉴定。这些是基因工程的核心内容, 也是学生所必须掌握的基础知识;第三部分包括 (6~9) 章, 主要论述基因工程实际应用方面的内容。着重叙述低等生物 (大肠杆菌和酵母菌) 、高等植物以及哺乳动物基因工程的研究目标、现状和进展, 以及重组D N A技术在临床医学、农业生产、食品工业、化学制剂等若干重要领域的实际应用情况。

2 改进教学方法, 提高教学效果

教学方法改革是当前高等教育教学改革的重要内容, 在实践中, 将以往“灌输式”和过分偏重讲授的教学转向启发式、讨论式、研究式的教学方法, 是非常必要的, 而且在传授学生知识的同时, 更注重教会学生学习的方法, 这些都是提高教学效果的有效措施, 与素质教育的精神实质相符。因此, 在本课程讲授时, 我们主要采用了如下的教学方法。

(1) 启发式教学, 即在学生学习的关键环节或遇到问题时不直接告诉他们答案, 而是予以点拨和诱导。在基因工程教学中, 把一些著名科学家的重大发现作为实例, 来一步步推导结果, 重点让学生掌握这些科学家的研究思路和实验设计, 如Avery用实验证明了基因的化学本质是DNA分子、Meselson和Stahle设计巧妙的实验证明了DNA半保留复制、Berg第一次完成DNA体外重组试验等, 进而启发学生如何去发现问题和解决问题, 发挥学生学习的主观能动性, 开发其分析思维能力。

(2) 讨论式教学, 是集思广益, 鼓励学生发表自己的见解, 通过相互间的讨论得出正确结果。在理论课的每章结束时, 都给学生留出一节课的时间来进行提问、讨论和交流, 激发学生活跃的思维, 提高看问题的全面性, 也有利于深刻理解相关章节的基本原理。

(3) 研究式教学, 是对问题不急于下结论, 而是充分利用已有的知识去分析、钻研、探究, 对于培养学生分析、解决实际问题的能力大有好处。研究式学习甚至能发现现有知识的某些不完善、不准确, 质疑其正确性, 有利于培养学生积极探索、勇于创新、敢于质疑的品质。比如在讲授基因工程的重组体的筛选和鉴定时, 事先让学生去查阅相关资料, 了解常见的筛选和鉴定的方法;在课堂上在讲授相关原理之后, 及时改变实验的某些环节, 让学生们每人独立设计实验方案, 最后来一起讨论实验方案的可行性。这样有助于学生在掌握基本原理的同时, 培养学生的独立思考能力和创新精神。

3 采用现代化的教学手段, 拓宽知识面

随着多媒体技术的发展及其设备的普及, 多媒体课件在教学中得到了越来越广泛的应用。多媒体课件信息量大, 展示时间灵活, 集声频、图像、视频于一体, 为教学创造了广阔的空间。《基因工程》课程涉及的一些原理、技术、方法比较抽象复杂、较难理解, 信息量大且更新速度快, 同时涉及大量难以用传统的教学手段进行描述的实验操作技术, 所以我们采用计算机多媒体和讲授相互结合的手段, 将基因工程的原理和方法加以演示或模拟, 化静为动、化虚为实、化抽象为直观, 可以充分调动和激发学生的学习积极性, 帮助学生在感性和理性方面加深对该课程理论知识和复杂的实验过程的理解, 调动学生的学习兴趣和激发他们的热情;同时任课老师要不断更新教学课件, 将基因工程最新的知识和实验方法引进课堂, 使学生第一时间内了解和掌握这门学科的最新进展, 增加教学的信息量, 拓宽学生的知识面。

4 加强实验课的教学

培养学生的综合素质是当前高校教学发展的趋势。综合素质指学生应具备扎实的理论基础和熟练的实验能力。实验能力是一种综合能力, 必须在平时的教学实践中有计划、按步骤地进行[3]。结合我们学校学生的实际情况, 实验课时与理论课时有着相同的比重。从具体实验安排上选用一个目的基因, 从基因克隆、质粒提取、酶切、重组、转化到基因表达全过程均由学生自己动手, 独立操作, 在老师指导下进行一次基因工程全套技术的程序性实验, 使学生既可获得一次单项技术训练, 又使学生加深对基因工程全过程的整体概念的认识, 只有这样才能培养学生的动手能力、操作技能和综合分析问题的能力。

总之, 基因工程是一门理论和实验并重的专业基础课, 其发展迅速, 要求我们老师与时俱进, 不断学习和掌握学科研究的前沿和动态, 精心组织教案, 改进教学方法和手段, 提高教学效果, 为国家培养更多高素质的2 1世纪合格人才。

摘要：基因工程是一门理论和实验并重的专业基础课, 必须适应当今教育要求, 重点培养学生综合素质和能力。为此本文在精选教材、优化教学内容、探讨不同的教学方法、运用多媒体教学手段, 加强实验课教学等方面进行了一些探索, 以期提高基因工程教学质量和效果。

关键词：基因工程,课程体系,教学改革