趙曉菊　任國領　曲麗娜

摘 要 為適應地方高校應用型本科人才培養(yǎng)的需要，改革傳統(tǒng)的實驗教學模式，以大慶師范學院基因工程實驗課為例，探討新的教學體系設置和考核方式，提出以行業(yè)選題、科研引導和虛擬教學等開展實驗教學改革的方法，在教學內容設置和評價體系方面提出適于應用型人才培養(yǎng)模式的教學改革具體措施。

關鍵詞 應用型人才 基因工程 實驗課 教學改革

目前，各高校充分認識實踐教學的作用，注重實際技能的培養(yǎng)，為提高學生的實踐應用能力，紛紛加大綜合、設計實驗比例，開展研究性、開放式實驗教學形式，走產學研合作之路，共同培養(yǎng)行業(yè)需要的應用型人才等等，但也存在受限于傳統(tǒng)的 “課程+實驗”的模式，將實驗作為課堂教學的輔助過程，實踐課時過少或不集中，無法設置一些主動性和創(chuàng)新性的實驗內容，導致內容陳舊、重復多等情況，如這些問題不加以解決，難以培養(yǎng)出適應地方產業(yè)發(fā)展需要的高素質創(chuàng)新人才。①本文以大慶師范學院基因工程實驗課教學改革為例，針對這種理論性強，實驗操作技術專業(yè)化，儀器精密度高的課程，通過開展行業(yè)選題、以科研項目引導、結合實驗室開放和虛擬教學等幾種措施，培養(yǎng)學生實踐動手和分析解決問題能力，切實提高學生的綜合素質，對高校應用型人才培養(yǎng)實驗課程設置具有一定的借鑒價值。

1 基因工程實驗課教學存在的問題

基因工程課程目前是國內外綜合性大學、師范類高校以及農林醫(yī)院校生物科學、生物技術、生物工程以及生物制藥等相關專業(yè)本科生的一門重要的專業(yè)主干課與專業(yè)必修課。②基因工程技術本身是從實踐操作中抽提出的一門科學，有很強的實踐性，從培養(yǎng)應用型人才的角度出發(fā)，實驗課堂教學是學生掌握專業(yè)知識和培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力不可缺少的環(huán)節(jié)，然而，基因工程實驗教學面臨諸多問題。

基因工程實驗所需儀器設備精密，所用試劑昂貴，需要投入大量的經費，且儀器持有量和更新率，一般不能保障多人同時進行操作，受經費限制，導致實驗項目更新率低，實驗質量下降，學生能夠完成的實驗項目減少、具體實施難度增大等情況。另外，基因工程操作對技術要求較高，涉及遺傳、分子、生化、微生物、細胞等課程的理論知識和操作技術，要完成相關實驗需要有前期多種操作技術為基礎，實驗難度大、周期長，這對學生提出了很高的要求，學生自主實驗的積極性不高。還有一些在實驗課程設置上存在的共性問題，如：課程安排的間斷性和教學內容的片面性；實驗報告的局限性和不適應性；教學方式的單一性和機械性等，這些都限制了以培養(yǎng)應用型人才為目標的實踐教學的開展。

傳統(tǒng)的基因工程實驗主要包括核酸提取技術、引物設計及PCR 擴增、感受態(tài)細胞制備與轉化、DNA酶切和載體構建、基因及表達產物檢測等與基因克隆技術相關的基礎實驗。盡管這些實驗項目注重理論知識和基本技能訓練，然而實驗教學內容跟不上日新月異的科技發(fā)展速度，由于基因工程技術的前沿性和操作的精密性，一般生產企業(yè)都不提供基因工程相關技術崗位的實習實踐鍛煉，加之教師不具備雙師型教師資格或不了解行業(yè)發(fā)展需求，缺乏貼近行業(yè)的創(chuàng)新性實驗項目，與行業(yè)結合不夠，不能適應生物技術類相關產業(yè)的發(fā)展，不能滿足行業(yè)對應用型人才的需求，因此有必要在實驗內容設置上增加一些與行業(yè)相關的研究性項目，這樣才利于培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新精神，這也是培養(yǎng)應用型人才的出路之一。

2 基因工程實驗課教學改革方法探索

2.1 開展行業(yè)選題，提高訂單班崗位職業(yè)能力

開展行業(yè)選題的前提是教師必須具備雙師資歷或者有一定時間在企業(yè)中培訓和指導學生實習實訓的經歷，通過選取行業(yè)中適合基因工程實驗的項目，在課上進行分析并實踐操作，讓學生理解理論知識的實際應用，助力應用型技術人才的培養(yǎng)，提高訂單班崗位職業(yè)能力。③根據不同的行業(yè)班，先擬定一些行業(yè)應用廣泛和有生產前景的目標蛋白，讓學生自行查閱相關文獻并設計實驗方案，教師指導、審核后在進行試驗操作。以我院生物技術和生物制藥兩個專業(yè)為例，生物技術專業(yè)與呼倫貝爾東北阜豐生物科技有限公司、生物制藥專業(yè)與福瑞邦生物科技基團股份有限公司開展訂單培養(yǎng)合作，建立相應的行業(yè)班。給生物技術專業(yè)行業(yè)班同學選擇在企業(yè)應用廣泛的 “%Z-淀粉酶”基因工程菌的構建與表達的項目，學生在指導下完成：質粒的提取、目的基因的克隆、酶切連接和轉化、轉化子篩選和驗證、工程菌培養(yǎng)等一系列訓練。通過這樣的訓練，不僅讓學生學會基因工程基本操作技術，還鍛煉用這些技術去解決行業(yè)問題的能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和行業(yè)應用能力。

2.2 以科研項目為引導，探索開放式實驗課堂

教師除了承擔課程教學任務外，又承擔著一定的科研項目。以科研項目為引導，鼓勵教師積極將從自己的科研成果中抽提凝練出適應應用型本科人才培養(yǎng)的綜合性、設計性、研究性實驗項目開設基因工程實驗課，還可以從學生以往進行和正在進行的各類項目中進行歸納，尋找符合基因工程實驗設計的內容，把精優(yōu)的設計項目搬入課堂教學，同時把課堂教學沒有完成的項目轉入實驗室開放和創(chuàng)新項目中繼續(xù)操作。

基因工程實驗一般在大三或大四開設，此時學生已具備一定的課程理論知識和實驗技能儲備，這時再通過科研項目引導，可使學生進入相對前沿的研究領域，研究過程中突出以學生為主體，在教師指導下，學生獨立完成項目的各個環(huán)節(jié)，對于培養(yǎng)學生實驗操作能力，組織協(xié)調能力及科研思維訓練都起到了良好的效果。

利用教師科研項目的實驗材料，可以讓學生們嘗試了更多的實驗技術和方法，例如基礎的核酸提取試驗，以往課堂全部學生都用一種方法，在實驗開放和創(chuàng)新項目中針對不同的實驗材料可以讓學生采用酸、堿、SDS、CTAB法等進行操作，同種方法還可以進行不同的提取條件試驗，結果在課上進行分析和比較，利于激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的分析問題能力和創(chuàng)新精神。

2.3 充分利用虛擬教學手段，拓展強化理論知識

開設虛擬實驗教學是指由于受實驗儀器、藥劑的限制不能開設的實驗內容，借助網絡查找分析，通過軟件虛擬演示和操作讓學生對知識有系統(tǒng)全面的了解。例如，教學過程中可以利用分子生物學軟件對目的基因進行分析，設計PCR的上、下游引物，計算相應Tm值，一方面讓學生更加理解PCR引物設計的原則和反應原理，鞏固理論知識；另一方面，學生用自己設計出的引物進行PCR操作，更能夠增強學生的參與感，從而提高學習興趣。

基因工程實驗課程實踐性很強，且實驗的流程長，受課時限制明顯，所用試劑較貴，加之教學經費投入不足等因素，嚴重制約了基因工程實驗教學內容設置， “ 虛擬實驗教學” 可解決這一問題。虛擬實驗是借助計算機仿真技術實現(xiàn)實驗操作的計算機應用系統(tǒng)，學生根據提供的模擬軟件，用電腦自行設計與完成實驗操作。突破時間和空間的約束，克服儀器和試劑缺乏的局限性，互動性強的教學軟件讓學生體會到實際實驗操作帶來的樂趣，具有趣味性和仿真性的特點，對于實驗條件欠缺的地方高校本科生實驗課堂具有重要的作用，值得我們去開發(fā)和探索。

3 基因工程實驗課程考核問題及解決方案

實驗課程考核是衡量學生掌握具體操作技能和理解所學理論知識的重要手段。以往考核分為操作和筆試兩部分，把平時實驗動手能力和綜合分析能力作為考試內容，實驗操作讓每個學生抽簽，按抽簽內容獨立完成一項操作，反映學生的操作技能水平，避免高分低能情況。筆試主要以主觀題為主，考查學生對整個實驗的設計能力和對實驗原理的理解。

針對不能所有學生同一時間在實驗室的項目，如科研引導項目、不同行業(yè)選題、開放課堂等不拘泥于課堂的情況，必須建立一套既重視過程又重結果的，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為重心的實驗課程考核新模式。此類項目考核時，主要是從查閱文獻、實驗實際、動手操作、實驗結果和總結等方面進行考核。這種全程性評價成績的方法，既能反映學生的實際水平和能力，又能調動學生學習的主動性和積極性，為學生開展創(chuàng)新性活動奠定了堅實的專業(yè)基礎。

教學評價是實踐教學活動過程中的一個重要環(huán)節(jié)，完善的評價體系，可以客觀考核學生實踐技能，分析學生知識掌握的程度和能力缺陷，還可以讓學生建立自信心、增強主動性和積極性，為改進和完善實驗教學目標提供依據。實驗教學的評價也可以針對不同選題進行不同評價，考評方法可以由分數制轉成等級制度，完善開放式的管理制度與全程式參與的評價方式有待進一步提升。

4 結語

地方高校要培養(yǎng)應用型人才就必須重視實踐教學作用，進一步實踐教學改革，構建以應用型人才培養(yǎng)為目標的實踐教學體系，更新觀念，不斷改進教學方法和考評方式，全面提高學生的綜合素質，只有這樣才能培養(yǎng)出適應時代發(fā)展的高等技術應用型人才。通過以上幾點改革措施，我?；蚬こ虒嶒炚n的教學效果提高明顯，從應用性人才培養(yǎng)的角度出發(fā)，將基因工程實驗課進一步延伸成為校企合作的課程，對于學生未來就業(yè)競爭力將會有更大的促進作用。

注釋

① 郜剛，李卉，智艷平，薛珍. 基因工程實驗課程改革探析與實踐[J].實驗科學與技術，2015.1：56-59.

② 袁婺洲.“基因工程”課程多種教學方法改革的探索與實踐[J].高校生物學教學研究，2015.2：38-41.

③ 蔡晶晶，宋小平，王雅潔，王薔.提高訂單班崗位職業(yè)能力的基因工程實驗教學[J].微生物學通報，2014.7：1439-1442.