董平 杜亞楠 王富龍 鞠磊 孟祥紅

摘 要：為加強(qiáng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程在學(xué)生綜合實(shí)踐能力和專業(yè)素養(yǎng)提升中的支撐作用，針對(duì)基因工程學(xué)科前沿性強(qiáng)、研究對(duì)象抽象的特點(diǎn)，在本科《基因工程實(shí)驗(yàn)》課中展開(kāi)啟發(fā)式教學(xué)的探索和實(shí)踐。在課程設(shè)計(jì)、課堂打造、授課形式、考核模式、課后延伸各個(gè)環(huán)節(jié)采用具有“啟發(fā)性、開(kāi)放式、趣味性”特征的教學(xué)改革和創(chuàng)新，包括“層進(jìn)式”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、“開(kāi)放式”課堂、“生動(dòng)化”教學(xué)資源、“三位一體式”實(shí)驗(yàn)課程考察方式、國(guó)際化授課、與課外科研活動(dòng)對(duì)接、熱點(diǎn)科學(xué)問(wèn)題引入等。從多角度、多層面切實(shí)提升學(xué)生科學(xué)思維、綜合實(shí)踐和創(chuàng)新能力，在實(shí)際教學(xué)中獲得師生認(rèn)可。

關(guān)鍵詞：基因工程；實(shí)驗(yàn)課程；啟發(fā)式教學(xué)；本科

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2018）01-0062-03

Abstract： The specialized experimental course is the supporter to enhance students' comprehensive practice ability and professional attainment. Genetic engineering is a frontier discipline who has abstract study objects. Based on these features， this paper explores the application and practice of heuristic education in course of gene engineering experiment. Heuristic， open and interesting teaching reform and innovation adopted in curriculum design， lecture form， assessment mode and after-class extension are discussed in this paper. The teaching reform and innovation includes clearly arranged experimental content， open classroom， vivified teaching resources， trinity course examining method， internationalization teaching， teaching and scientific integration， popular scientific topic lead-in and other respects. The aim of this paper is to improve students' scientific thinking， comprehensive practice and innovative ability from various perspectives and levels so as to earn approbation of teachers and students.

Keywords： genetic engineering； experimental course； heuristic method of teaching； undergraduate course

隨著國(guó)家對(duì)人才素質(zhì)要求的提高和教育理念的發(fā)展，啟發(fā)式教學(xué)作為一種科學(xué)、先進(jìn)的方式在多學(xué)科、各層次人才的培養(yǎng)中獲得推廣和應(yīng)用[1-3]。啟發(fā)式教學(xué)“以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”，教師的主要任務(wù)是喚起學(xué)生的積極思維和主動(dòng)學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題、解決問(wèn)題，學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中始終興趣十足，處于一種對(duì)知識(shí)的追求狀態(tài)，學(xué)習(xí)特別強(qiáng)調(diào)理解、運(yùn)用、發(fā)揮、創(chuàng)造，學(xué)生在其中能夠有效的提高獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力[3，4]。新形勢(shì)下，“基礎(chǔ)扎實(shí)、能力突出、素質(zhì)綜合、主動(dòng)創(chuàng)新”成為對(duì)各個(gè)高校對(duì)人才培養(yǎng)的普遍共識(shí)[5]，因此，啟發(fā)式教學(xué)成為復(fù)合型人才培養(yǎng)應(yīng)該進(jìn)行的教學(xué)改革有益嘗試。特別是對(duì)學(xué)生參與度高、綜合實(shí)踐性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)課程，啟發(fā)式教學(xué)將有更大的發(fā)揮空間并產(chǎn)生更為顯著的效果。

《基因工程實(shí)驗(yàn)》在引導(dǎo)學(xué)生鞏固和深化基礎(chǔ)知識(shí)理解的基礎(chǔ)上，向?qū)W生傳授DNA重組涉及的各項(xiàng)技術(shù)、方法，使學(xué)生形成基因工程系統(tǒng)操作的概念?；蚬こ陶Q生于上世紀(jì)70年代，是當(dāng)今生物科學(xué)研究諸領(lǐng)域中最具有生命力、最引人注目的前沿學(xué)科之一[6]，廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、農(nóng)業(yè)、食品、農(nóng)業(yè)、生物、軍事等各個(gè)領(lǐng)域，是生物技術(shù)、生物工程等專業(yè)的主干專業(yè)課程[7，8]?；诨蚬こ虒W(xué)科前沿性強(qiáng)、發(fā)展迅速、知識(shí)更新快、技術(shù)設(shè)備先進(jìn)、研究對(duì)象抽象等顯著特征，如何使學(xué)生系統(tǒng)掌握相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，如何將書(shū)本上的抽象知識(shí)活現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)中，如何使學(xué)生切實(shí)融匯各理論和實(shí)踐知識(shí)點(diǎn)，并真正能夠在實(shí)際科研和工作中活學(xué)活用，如何使實(shí)驗(yàn)課程緊隨學(xué)科發(fā)展的前沿，使學(xué)生感知“基因”科學(xué)的魅力和潛力，成為我們?cè)诮虒W(xué)中一直努力探索和不斷改進(jìn)的方向。經(jīng)過(guò)多年的探索，梳理教學(xué)思路，改進(jìn)和多樣化教學(xué)方式，逐漸形成了一些針對(duì)基因工程實(shí)驗(yàn)課的啟發(fā)式教學(xué)的實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際運(yùn)用中獲得師生的認(rèn)可。

一、精心課程設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生形成系統(tǒng)科學(xué)思維

基因工程是一門(mén)邏輯性、系統(tǒng)性較強(qiáng)的前沿學(xué)科，涵蓋“切、接、轉(zhuǎn)、檢、增”幾個(gè)緊密聯(lián)系的典型過(guò)程，切實(shí)提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力、使其形成科學(xué)思維和系統(tǒng)操作概念是課程的基本目標(biāo)，因此一直以來(lái)我們著力于系統(tǒng)、科學(xué)的“啟發(fā)式”課程內(nèi)容設(shè)計(jì)。

（一）對(duì)接相關(guān)課程

深入理解先導(dǎo)和后續(xù)相關(guān)課程設(shè)置，努力做到課程間的相互補(bǔ)充和配合，在課程中穿插其它相關(guān)課程的知識(shí)點(diǎn)，如“核酸結(jié)構(gòu)與其表征方式的關(guān)系”、“核酸與其它生物分子電泳比較”等，使學(xué)生融會(huì)貫通，深化理論知識(shí)的理解，以此支持實(shí)踐技能和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的提高。

（二）“層進(jìn)式”課程內(nèi)容

設(shè)置“層層推進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣”的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以某一特征基因的重組全過(guò)程為主線，涵蓋感受態(tài)細(xì)胞制備、DNA重組→轉(zhuǎn)化、陽(yáng)性克隆篩選→濃度、純度測(cè)定→酶切→產(chǎn)物PAGE電泳檢測(cè)→PCR擴(kuò)增→RT-PCR定量→Agarose電泳檢測(cè)，典型的32學(xué)時(shí)課程內(nèi)容設(shè)置如圖1所示。學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中能夠循序漸進(jìn)的掌握各項(xiàng)關(guān)鍵技能，并且綜合思考，自覺(jué)的掌握基因工程系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

（三）啟發(fā)式思考題

結(jié)合課程內(nèi)容設(shè)計(jì)啟發(fā)性強(qiáng)的思考題，如“轉(zhuǎn)化后如去掉大腸桿菌在37oC的復(fù)蘇過(guò)程將會(huì)發(fā)生何種現(xiàn)象”、“結(jié)合不同核酸分子結(jié)構(gòu)分析紫外分光光度法測(cè)定其濃度時(shí)系數(shù)不同的原因”等，引發(fā)了學(xué)生課后的更深層次的思考，促進(jìn)了學(xué)生獨(dú)立思考和自主學(xué)習(xí)能力的提高。

（四）追蹤學(xué)科前沿

密切追蹤基因工程發(fā)展前沿，注重教師的專業(yè)知識(shí)持續(xù)提高，并將科研與教學(xué)進(jìn)行結(jié)合，每年調(diào)整更新實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，避免實(shí)驗(yàn)課程與學(xué)科發(fā)展脫節(jié)。采用應(yīng)用性和前沿性強(qiáng)的技術(shù)和實(shí)驗(yàn)材料，如引入廣泛使用的專門(mén)針對(duì)PCR擴(kuò)增產(chǎn)物的T載體、使用實(shí)際中更多使用的Nanodrop作為核酸濃度和純度測(cè)定的先進(jìn)儀器，使學(xué)生親身接觸課程前沿，切實(shí)掌握先進(jìn)的新技術(shù)。

二、打造“開(kāi)放式”課堂，凸顯學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，提高學(xué)生自主持續(xù)學(xué)習(xí)能力

從課程效果和安全的角度實(shí)驗(yàn)課程需要學(xué)生更高的參與度和專注力，因此，遵循“啟發(fā)式”教學(xué)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，我們嘗試打造“開(kāi)放式”課堂，以此拉近教與學(xué)的關(guān)系，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人，從而自覺(jué)提高自身綜合實(shí)踐素質(zhì)和自主學(xué)習(xí)能力。

采取有效措施，為“開(kāi)放式”課堂作保障。采用小班授課，每次上課人數(shù)<20人，每組實(shí)驗(yàn)人數(shù)1-2人，保證教師對(duì)所有學(xué)生的關(guān)注覆蓋，每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果不打折扣；完善實(shí)驗(yàn)卡片、預(yù)習(xí)資料等，在其中為每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組有條理的列出材料、儀器、試劑、耗材等信息，為學(xué)生獨(dú)立開(kāi)展實(shí)驗(yàn)提供支持。

著力于課堂的“開(kāi)放性”，主張實(shí)驗(yàn)課堂“手腦齊動(dòng)，想到說(shuō)到”，鼓勵(lì)學(xué)生參與授課討論，學(xué)習(xí)過(guò)程中隨時(shí)提問(wèn)、質(zhì)疑、討論，使老師及時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)效果或糾正錯(cuò)誤，打造熱烈、高效的課堂學(xué)習(xí)氣氛，形成人人都是課堂主人的良好氛圍，成為學(xué)生們一致推崇的課堂形式。

以課外學(xué)習(xí)延伸教學(xué)課堂，豐富“開(kāi)放式”課堂的形式和內(nèi)涵。鼓勵(lì)學(xué)生將課外延伸學(xué)習(xí)帶入課堂，如部分學(xué)生在參與本科生研究發(fā)展項(xiàng)目（SRDP）、科學(xué)競(jìng)賽等課外科研活動(dòng)中遇到的問(wèn)題，查閱文獻(xiàn)遇到的新技術(shù)新發(fā)現(xiàn)等皆被鼓勵(lì)帶入課堂，在實(shí)驗(yàn)間隙與老師和同學(xué)進(jìn)行討論。這種做法延伸了課堂學(xué)習(xí)到實(shí)際科研中，增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)效果。

三、豐富授課形式，穿插趣味化細(xì)節(jié)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和求知欲

實(shí)驗(yàn)課程往往具有操作時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，學(xué)生容易產(chǎn)生疲倦，影響課堂學(xué)習(xí)效果。因此，我們采用多種授課形式、著力于細(xì)微環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的求知欲。

（一）“生動(dòng)化”教學(xué)資源

制作簡(jiǎn)潔明快的ppt，不忽視實(shí)驗(yàn)課程的“講解”，注重講解的易懂和生動(dòng)。務(wù)必使學(xué)生在操作前明確理解原理、各試劑作用、各步驟如此操作的原因等。學(xué)生“理解了”自然操作起來(lái)有的放矢，邊做邊思考，最大化的吸收課程內(nèi)容。

制作生動(dòng)的教學(xué)視頻，提升演示和學(xué)習(xí)效果?；蚬こ讨猩婕耙恍┯幸欢夹g(shù)難度的操作，而且實(shí)驗(yàn)的器械往往很小，如果僅僅在實(shí)驗(yàn)室中為學(xué)生演示，學(xué)生容易看不清楚，學(xué)習(xí)的效果差、效率低。因此，我們針對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)制作了關(guān)鍵操作的教學(xué)視頻，配以字幕、講解，不僅提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，而且視頻的播放更容易引起學(xué)生的興趣，在學(xué)生中反響強(qiáng)烈。

（二）“趣味化”教學(xué)環(huán)節(jié)

穿插實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽、互問(wèn)互答、操作接龍等教學(xué)環(huán)節(jié)，活躍課堂氣氛。如在堿法提取重組質(zhì)粒環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)粒純度和濃度競(jìng)賽，果然，同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中積極性倍增，學(xué)習(xí)更加用心，操作過(guò)程人人主動(dòng)，為了保證自己的測(cè)定結(jié)果無(wú)誤，甚至反復(fù)進(jìn)行測(cè)試，在此過(guò)程中實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)自動(dòng)被同學(xué)們銘記于心。

四、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程考核模式，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，深化學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的理解

創(chuàng)新的設(shè)置“課程總結(jié)回顧→知識(shí)實(shí)際應(yīng)用→隨機(jī)考核”的“三位一體式”實(shí)驗(yàn)課程考察方式。其中“課程總結(jié)回顧”每組總結(jié)課程的一部分，總結(jié)形式任選（操作演示、ppt、板書(shū)等），題目以抽簽?zāi)Ｊ竭x定；“實(shí)際應(yīng)用”環(huán)節(jié)將實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容與某一熱點(diǎn)基因工程問(wèn)題（轉(zhuǎn)基因食品等）相聯(lián)系，學(xué)生進(jìn)行問(wèn)題的提出和解決方案的設(shè)計(jì)；“隨機(jī)考核”由老師、其他同學(xué)針對(duì)前兩部分的講解和操作提出1-2個(gè)有針對(duì)性的問(wèn)題，受試組進(jìn)行口頭或操作解答。通過(guò)該綜合考核，一方面可以較為系統(tǒng)全面的考察學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，為教學(xué)評(píng)價(jià)和以后的改進(jìn)提供依據(jù)，另一方面以實(shí)際熱點(diǎn)問(wèn)題為依托，對(duì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力進(jìn)行進(jìn)一步的深化。

五、授人以漁，在課程中展現(xiàn)學(xué)科魅力，培養(yǎng)學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)能力

實(shí)驗(yàn)課程往往與學(xué)生未來(lái)工作相關(guān)性高，在引導(dǎo)學(xué)生加深專業(yè)理解、感染專業(yè)魅力方面有不可替代的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，基因工程實(shí)驗(yàn)具有持續(xù)發(fā)展勢(shì)頭迅猛、技術(shù)更新快的突出特點(diǎn)，因此，教學(xué)中要注重培養(yǎng)學(xué)生追蹤學(xué)科前沿發(fā)展和持續(xù)學(xué)習(xí)的能力。

首先，注重實(shí)驗(yàn)思想的傳授，而非孤立實(shí)驗(yàn)技術(shù)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生觸類旁通，能夠在未來(lái)的學(xué)習(xí)、研究和工作中運(yùn)用今日所學(xué)，延伸到更深遠(yuǎn)的未來(lái)。

其次，注重教學(xué)與國(guó)際接軌。作為前沿性學(xué)科，基因工程相關(guān)文獻(xiàn)和交流很多以英文形式呈現(xiàn)，在課堂中我們特別加入英文教學(xué)小視頻，課后布置學(xué)生查閱英文學(xué)習(xí)材料（如內(nèi)切酶的英文使用說(shuō)明書(shū)），切實(shí)提高學(xué)生國(guó)際交流能力。學(xué)生普遍認(rèn)同這種專業(yè)外語(yǔ)的學(xué)習(xí)方式，有的同學(xué)在期終考試的“課程總結(jié)回顧”中甚至主動(dòng)要求使用英文。

另外，與教學(xué)內(nèi)容結(jié)合，展現(xiàn)“基因”魅力。如在實(shí)驗(yàn)中將DNA與計(jì)算機(jī)類比，計(jì)算機(jī)僅用0和1兩個(gè)字符即可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的功能，而DNA具有4個(gè)字符（AGCT），學(xué)生瞬間感受到了“基因”功能的強(qiáng)大，感染于基因工程學(xué)科的強(qiáng)大魅力，對(duì)學(xué)科深入探索的欲望倍增。

同時(shí)，通過(guò)熱點(diǎn)爭(zhēng)議問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生從專業(yè)角度在未來(lái)持續(xù)的學(xué)習(xí)和思考。如“轉(zhuǎn)基因食品”，這既是目前街頭巷尾熱議的話題，也是典型的基因工程科學(xué)問(wèn)題。在期末促成學(xué)生從專業(yè)角度審視這個(gè)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生在未來(lái)的學(xué)習(xí)、工作、生活中具備從專業(yè)角度對(duì)其進(jìn)行持續(xù)關(guān)注和思考的能力，樹(shù)立不盲從、不瞎猜、科學(xué)解決問(wèn)題的正確態(tài)度。

六、結(jié)束語(yǔ)

我們對(duì)《基因工程實(shí)驗(yàn)》進(jìn)行了一些啟發(fā)式教學(xué)的有益嘗試，收獲了來(lái)自專家、教師和學(xué)生的多方認(rèn)可，獲得我校本科教育教學(xué)研究項(xiàng)目支持，在本科教學(xué)評(píng)估中獲得優(yōu)秀等級(jí)，是當(dāng)年唯一獲得優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)課程。

然而，在持續(xù)的教學(xué)改革中我們也發(fā)現(xiàn)仍有一些問(wèn)題需要認(rèn)真思考，進(jìn)一步完善。如學(xué)生參加課外科研活動(dòng)的情況不同，造成學(xué)生實(shí)驗(yàn)水平參差不齊，如何更好地滿足各個(gè)層面學(xué)生學(xué)習(xí)的要求，需采用有一定區(qū)分度的改革措施；目前一次課程的時(shí)間較長(zhǎng)（4課時(shí)），容易讓學(xué)生疲勞，如何合理劃分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，盡量將一次實(shí)驗(yàn)壓縮至2-3課時(shí)，需要在今后進(jìn)一步改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]禹長(zhǎng)仁.高中生物教學(xué)中啟發(fā)式教學(xué)方法的應(yīng)用[J].廣西教育， 2016，10：148-149.

[2]王前進(jìn).化學(xué)課堂上的有效啟發(fā)式教學(xué)法[J].教育現(xiàn)代化（電子版），2016，18：152-153.

[3]錢(qián)龍霞，王正新，張韌，等.基于問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的啟發(fā)式教學(xué)方法在研究生評(píng)估類課程中的應(yīng)用研究[J].教育教學(xué)論壇，2016，11：172-173.

[4]尤娟.啟發(fā)式教學(xué)在食品專業(yè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用-以“創(chuàng)意魚(yú)豆腐的制備及品質(zhì)評(píng)價(jià)”為例[J].科技文匯，2016，20：55-56.

[5]王嚴(yán)淞.論我國(guó)一流大學(xué)本科人才培養(yǎng)目標(biāo)[J].中國(guó)高教研究， 2016，8：13-19.

[6]裔傳燈，周勇，張昌泉，等.基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐[J]. 科教導(dǎo)刊，2015，3：103-104.

[7]沐萬(wàn)孟，張濤，繆銘，等.食品基因工程綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015，18：158-159.

[8]李斐.綜合性實(shí)驗(yàn)在基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇，2014，40：232-233.