李斐

（濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院 生物科學(xué)系，山東 日照 276826）

綜合性實(shí)驗(yàn)在基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

李斐

（濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院 生物科學(xué)系，山東 日照 276826）

基因工程實(shí)驗(yàn)是高校生命科學(xué)的重要實(shí)驗(yàn)課程之一。本文在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課程安排、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)組織形式等方面作了系列的教學(xué)改革，建立了合理的成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)系統(tǒng)。教學(xué)效果證明，綜合性實(shí)驗(yàn)在基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用提高了基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，有利于學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和掌握，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

基因工程；綜合性實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革

基因工程，或稱(chēng)分子克隆技術(shù)、DNA重組技術(shù)，是在分子生物學(xué)、微生物學(xué)、遺傳學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，以改變生物原有的遺傳特性為目的的學(xué)科。以分子生物學(xué)為基礎(chǔ)的基因工程技術(shù)是生物技術(shù)中非常重要的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、農(nóng)業(yè)、軍事等各個(gè)領(lǐng)域。為適應(yīng)現(xiàn)代生物學(xué)的發(fā)展和社會(huì)需要，許多高校相繼開(kāi)設(shè)了基因工程課程，作為生物技術(shù)、生物工程等專(zhuān)業(yè)的主干課程。為了培養(yǎng)21世紀(jì)社會(huì)需要的合格人才，高等院校必須轉(zhuǎn)變教育思想和觀念，改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)模式，大力提倡啟發(fā)式、討論式教育，推行研究性、探索性學(xué)習(xí)，重視培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，努力培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新人才[1]。

在教學(xué)中，普通院校的基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往存在種種困難，如實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)短缺、實(shí)驗(yàn)時(shí)間不足、學(xué)生動(dòng)手時(shí)間少、因?qū)W生畢業(yè)去向不同對(duì)實(shí)驗(yàn)技能要求有差異等[2]。針對(duì)上述問(wèn)題，本文結(jié)合本校實(shí)際，對(duì)現(xiàn)有基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行革新，有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新的能力。

一、實(shí)驗(yàn)室設(shè)置

1.實(shí)驗(yàn)室安全。實(shí)驗(yàn)室在建設(shè)和管理中，應(yīng)首先考慮到師生的健康和生命安全問(wèn)題，推行實(shí)驗(yàn)室安全保障制度。基因工程實(shí)驗(yàn)接觸到的試劑有腐蝕性、劇毒性、致畸性、刺激性或易燃易爆的特點(diǎn)，這類(lèi)試劑及其廢液需要特殊處理。推行實(shí)驗(yàn)室安全規(guī)則，在于防止實(shí)驗(yàn)室事故的發(fā)生。實(shí)驗(yàn)室事故往往導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室人員的傷亡、設(shè)備損毀，甚至?xí)o社會(huì)和國(guó)家?guī)?lái)不可估量的損失。各研究機(jī)構(gòu)為保障教師和學(xué)生的安全及健康、減少?lài)?guó)家財(cái)產(chǎn)損失，應(yīng)該推動(dòng)、執(zhí)行以政府制定的安全生產(chǎn)法規(guī)為基礎(chǔ)的安全條例，建立安全舒適的實(shí)驗(yàn)、研究環(huán)境；并且加強(qiáng)其安全管理及設(shè)備的安全檢查，以確保教師和學(xué)生的生命安全[3]。

2.儀器設(shè)備配置和管理?；蚬こ叹C合性實(shí)驗(yàn)涉及到的儀器設(shè)備有超純水制備系統(tǒng)、低溫高速離心機(jī)、PCR儀、凝膠成像系統(tǒng)、恒溫水浴箱、振蕩培養(yǎng)箱、超凈工作臺(tái)等，這些儀器設(shè)備的安排需根據(jù)實(shí)驗(yàn)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)要求配置在不同的實(shí)驗(yàn)區(qū)域。如考慮到無(wú)菌要求，超凈工作臺(tái)應(yīng)安排在無(wú)菌操作室內(nèi)，實(shí)驗(yàn)人員的進(jìn)出都應(yīng)滿足無(wú)菌操作的要求。上述儀器一般是本科實(shí)驗(yàn)課程中所用到的比較昂貴的設(shè)備，考慮到學(xué)生的實(shí)際操作能力比較弱、對(duì)儀器設(shè)備使用的熟練程度比較低的實(shí)際情況，教師應(yīng)在正式開(kāi)始實(shí)驗(yàn)教學(xué)之前，對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行操作及注意事項(xiàng)說(shuō)明；同時(shí)應(yīng)在貴重儀器旁附上具體操作說(shuō)明以及常見(jiàn)的故障排除方法。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

1.教學(xué)目的。設(shè)置基因工程綜合性實(shí)驗(yàn)課程是為了培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣、培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、培養(yǎng)學(xué)生的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力、培養(yǎng)學(xué)生的耐力和毅力和提升抗挫折的能力[4]。

2.選題。綜合性實(shí)驗(yàn)課程的選題受到很多條件限制，如課時(shí)安排、實(shí)驗(yàn)室自身?xiàng)l件和經(jīng)費(fèi)、與其他實(shí)驗(yàn)課程的交叉、學(xué)生的理論知識(shí)和操作水平等。結(jié)合以上情況，我們將題目擬定為“小鼠Actb基因片段的克隆”。該題目涉及到幾乎所有基因工程相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，包括核酸提取，反轉(zhuǎn)錄PCR、瓊脂糖凝膠電泳、感受態(tài)細(xì)胞的制備及連接產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化、質(zhì)粒的小量制備、重組子的篩選與鑒定等。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生上一步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果將作為下一步實(shí)驗(yàn)的基本材料，整個(gè)過(guò)程環(huán)環(huán)相扣，充滿懸念，學(xué)生在整個(gè)過(guò)程中需要對(duì)每一步實(shí)驗(yàn)結(jié)果的成功或失敗的原因進(jìn)行分析并及時(shí)微調(diào)實(shí)驗(yàn)方案。這樣，有利于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)做到理論聯(lián)系實(shí)際，能夠幫助學(xué)生更好地將理論與實(shí)踐相結(jié)合，達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。

3.實(shí)驗(yàn)的組織和實(shí)施。教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中講解基本的操作方法和注意事項(xiàng)，具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程由學(xué)生討論后分組實(shí)施。在重組子篩選與鑒定這類(lèi)可以有多種備選方案的實(shí)驗(yàn)中，我們提供了2種以上的驗(yàn)證方案供學(xué)生選擇，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣、上一步實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及操作時(shí)間任選其中一種或多種。在實(shí)驗(yàn)的時(shí)間安排方面，由于基因工程實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)，每一步驟耗時(shí)長(zhǎng)，我們協(xié)調(diào)了實(shí)驗(yàn)室管理人員，將大部分實(shí)驗(yàn)課調(diào)整至周末進(jìn)行，耗時(shí)短的步驟則分散在不影響正常教學(xué)的晚上進(jìn)行。

4.成績(jī)考核評(píng)價(jià)制度。實(shí)驗(yàn)課和理論課不同，死記硬背的內(nèi)容不多，主要是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、科學(xué)態(tài)度、觀察能力等。因此，實(shí)驗(yàn)考核與理論課的考核是不同的?？疾斓膬?nèi)容不僅應(yīng)包含有所學(xué)的知識(shí)和技能，還有綜合運(yùn)用知識(shí)的能力、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度等[6]。

參考其他進(jìn)行了基因工程教學(xué)改革院校的成績(jī)?cè)u(píng)定制度，考慮到本校實(shí)際情況，我們擬定了以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為主要評(píng)價(jià)手段的成績(jī)考核評(píng)價(jià)制度。即實(shí)驗(yàn)全部結(jié)束后，每個(gè)同學(xué)提交一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告，作為評(píng)定該學(xué)生基因工程實(shí)驗(yàn)成績(jī)的依據(jù)之一。我們將基因工程實(shí)驗(yàn)課的考核分為平時(shí)成績(jī)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告兩部分。平時(shí)成績(jī)包括：實(shí)驗(yàn)操作、考勤情況、紀(jì)律衛(wèi)生等；實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求內(nèi)容翔實(shí)，著重實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和討論以及進(jìn)行綜合性實(shí)驗(yàn)的感受和建議[5]?？傊?，這種考核方式既考查了學(xué)的生理論知識(shí)水平，又考查了學(xué)生實(shí)際操作技能和分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，使考核盡量能體現(xiàn)學(xué)生的綜合水平。

三、教學(xué)效果

經(jīng)過(guò)2年的綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐，我們感到這種綜合性教學(xué)模式是深受學(xué)生歡迎的。通過(guò)綜合性實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐鍛煉，學(xué)生對(duì)科研有了實(shí)際的體驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰头治鰡?wèn)題的能力都有了不同程度的提高。

另外，在學(xué)生座談時(shí)，學(xué)生對(duì)于基因工程綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)置也有良好的評(píng)價(jià)，他們認(rèn)為綜合性實(shí)驗(yàn)提高了他們的實(shí)際操作能力、理論水平和獨(dú)立分析問(wèn)題的能力。

四、綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中比較新的教學(xué)模式，以周期長(zhǎng)、學(xué)生主動(dòng)性高和能夠聯(lián)系科研作為主要特征。這些特征在教學(xué)中伴隨著一些問(wèn)題，如實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放的時(shí)間安排難以固定化、儀器設(shè)備難以維護(hù)管理、有毒有害藥品不登記使用、高額試劑的浪費(fèi)等情況。對(duì)于以上問(wèn)題，學(xué)?？梢钥紤]進(jìn)一步協(xié)調(diào)實(shí)驗(yàn)室管理人員，并對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管，同時(shí)在學(xué)生中實(shí)行組長(zhǎng)責(zé)任制度。

實(shí)驗(yàn)成績(jī)除了參考實(shí)驗(yàn)報(bào)告外，還應(yīng)增設(shè)扣除失誤及增加創(chuàng)新等考核方式。對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)評(píng)分除了要以實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為考核標(biāo)準(zhǔn)外，還要參照學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄情況以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析是否合理、完整和科學(xué)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作的態(tài)度也應(yīng)記入評(píng)分系統(tǒng)。這樣一來(lái)，假如學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想，但如果他們有深刻的分析以及獨(dú)到的見(jiàn)解，也可以獲得合理的成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)。最后，如果學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方法和步驟發(fā)表不同的見(jiàn)解，實(shí)驗(yàn)成績(jī)可以從優(yōu)考慮，這樣可以鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新精神[7]。綜合性實(shí)驗(yàn)的評(píng)定成績(jī)作為基因工程理論課程總評(píng)定成績(jī)的一小部分，不能完整反映學(xué)生的實(shí)際水平，如果作為獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行考核，更能體現(xiàn)綜合性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)結(jié)果和學(xué)生實(shí)際操作技能以及分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。

綜合性實(shí)驗(yàn)是一種教師啟發(fā)引導(dǎo)、學(xué)生主動(dòng)參與的教學(xué)過(guò)程，師生間的互動(dòng)較強(qiáng)，對(duì)教師的知識(shí)面和實(shí)際科研能力要求比較高，需要教師和學(xué)生雙方共同努力才可以獲得教學(xué)相長(zhǎng)的雙贏結(jié)果[8]。

五、結(jié)語(yǔ)

基因工程的綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)還有待進(jìn)一步探索和實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容、方法需隨著科技和學(xué)?？蒲兴降倪M(jìn)步不斷革新。同時(shí)，學(xué)校還應(yīng)繼續(xù)提高教師及實(shí)驗(yàn)員的業(yè)務(wù)水平，改善實(shí)驗(yàn)條件，促使實(shí)驗(yàn)教學(xué)向更合理的方向發(fā)展。在教學(xué)過(guò)程中，我們要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，逐步完善教學(xué)過(guò)程，從而培養(yǎng)出高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才。

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