高校?基因工程?課程建立與教學改革〔〕:

摘要：基因工程是高等院校生物科學、生物制藥和生物技術專業本科生的必修課程，該課程在科研工作和消費生活中發揮了重要作用。為促進基因工程課程的學習，可以通過①結合學科前沿，充實教學內容；②施行研討式學習，提升教學體驗；③利用多媒體技術，促進記憶和理解；④結合生活熱點，用提升學習興趣的手段來幫助學生理解和掌握這一學科的最新進展，深化理解和掌握知識要點、提升學習熱情和學習動力，為學生將來開展科研工作提供便利，為培養時代需要的復合型人才奠定根底。

關鍵詞：基因工程；前沿進展；結合熱點

本文引用格式：孫地，劉聰，朱靜榕，等.高校?基因工程?課程建立與教學改革[J].教育現代化,2022,7(104):86-88.

CourseConstructionandEducationalDevelopmentofGeneticEngineeringinUniversity

SUNDi,LIUCong,ZHUJingrong,LIUJiawen,LIUWeijie

(SchoolofLifeScience,JiangsuNormalUniversity,XuzhouJiangsu)

Abstract:Geneticengineeringisanobligatorycourseforundergraduatestudentsbelongingtothemajorsofbiologicalscience,biologicalpharmacyandbiologicaltechnology.Geneticengineeingplaysanimportantroleinscientificresearch,productionandlifeofpeople.Inthisarticle,weproposedfourmethodstopromotethestudyofgeneticengineering,including①promisingtherecentadvanceswithtraditionaltextbooktoenrichthecontentofthecourses;②Usingsenimartoenhancestudyactivity;③Applicationofmulti-mediatomaketheknowledgepointseasiertoberememberedand;④bininghottopicsandnormallifewithstudy,thuselevatingthestudyenthusiasm.Thesemethodscanhelpstudentstounderstandtherecentadvancesofgeneticengineeringandtomasterthistechnology,aswellaspromotingthestudyenthusiasmandactivity.Thiswillbenefittheirfuturescientificresearchandestablishthefoundationoftraingcross-disciplinarybiologicalpersonnel.

Keywords:geneticengineering;recentadvances;bininghottopics

一引言

基因工程是一項將來源于某種生物的目的基因通過基因載體運送到另一種生物的活性細胞中，使之無性繁殖并行使其正常功能，從而創造生物新品種或新物種的遺傳學技術【1】。該技術興起于20世紀70年代，隨著近年來的迅猛開展，基因工程不僅在生物科研中廣泛應用，而且在工業、農業、醫療衛生行業等多個國民經濟的關鍵部門中發揮了重要的作用。因此，許多高等院校都在生物科學、生物制藥和生物技術專業本科生教學體系中開設了基因工程課程，作為專業進階課程。基因工程課程以生物化學、遺傳學和分子生物學等作為先導課程，根據遺傳信息傳遞和表達的"中心法那么";，圍繞目的基因的獲取、重組載體的構建、重組轉化子轉入受體細胞，正確重組子的挑選與鑒定和目的基因在受體細胞中異源表達等內容展開。

傳統基因工程課程教學過程中，講授重點在于基因工程操作中使用的技術和基因工程的應用，考核方式多以卷面考試的形式為主[2,3]。然而這種教學方式存在著相當的弊端：1.課程內容更新較慢，與本學科在當今社會的高速開展嚴重脫節；2.教學過程多為教師講授教學大綱規定的內容，缺乏與學生的互動和學生的自學；3.基因工程中所涉及技術的講解不夠深化，過于抽象，使得本科生難于理解和記憶；4.課程講授容易和消費生活實際脫節，導致學生學習興趣不高。以上是基因工程課程教學中的常見問題，針對這些問題，本文提出以下課程改革方案。

二改革方案

〔一〕結合學科前沿開展，充實教學內容

目前的基因工程課程中，授課教師除選用某一專業教材外，往往向學生指定假設干參考書目。這些參考書目雖然可以對教學內容的擴大起到一定的作用，但是由于書籍〔特別是教材類書籍〕的刊印發行時間較長，使得學科最新開展情況難以被充實到教學內容中去。例如，目前大局部基因工程課程教學過程中，對于"重組載體的構建";的方法介紹仍為傳統的"使用可以產生一樣粘性末端或平末端的限制性內切酶切割外源基因片段和載體，回收核酸片段后，通過DNA連接酶的作用，將載體和片段連接構建重組載體，轉化到感受態細胞中";的方式。但實際上，科研工作中已經大量引入了將具有長度為幾十個乃至十幾個堿基的一樣末端的線性化載體與外源基因片段，通過同源重組的方式一步法構建重組載體的手段。該技術已經非常成熟，在市面上已有大量的相關產品和成熟的試劑盒，并廣泛應用于科研理論中。這些基因工程前沿技術的開展對于加快科研進程、進步工作效率有著極大的幫助，已經成為現代基因工程操作的重要手段。然而該方案卻少見于各類基因工程教科書中，導致學生在學習過程中產生了知識的盲點，使得教學過程和科研理論產生了脫節。因此教師應當在備課過程中廣泛閱讀相關文獻，特別是反映了基因工程學科開展最前沿的科技文獻，結合教學大綱，適當擴大教學內容【4】。在講授主干課程內容的同時，對新的技術方法和基因工程的應用進展進展介紹。假設教師可以在備課時廣泛閱讀文獻資料，及時補充新的知識點，將大大彌補教科書內容更新較慢的缺點。同時，將前沿知識引入到課堂教學過程中，還有助于促進學生對基因工程技術和開展的理解。這對于將來選擇進入實驗室進展科研工作的學生來說，可以大大縮短適應科研工作的時間，促進他們使用更加新穎高效的實驗技術，推動科研工作的快速進展。

除可以彌補教科書知識更新慢的缺點外，引入前沿科學開展還有助于增加學生的新穎感，特別是給基因工程實驗課程帶來了更多項選擇擇。筆者曾對多所學校的?基因工程實驗?教學大綱進展比擬研究，發現其內容大同小異，與?分子生物學實驗?的內容相似度極高。由于分子生物學是基因工程的先導課程，因此學生和教師在相關課程中往往面臨反復操作一樣實驗的為難境地。假設能利用新的基因工程技術來充實課堂，那么可增強學生的新穎感，進步其學習的體驗感。例如，學生在分子生物學實驗中學習了傳統的"酶切-連接";法構建重組載體后，假設能在基因工程課程中學習同源重組法構建載體的方法，教師就可以在基因工程實驗中安排相關的實驗課程，并組織學生討論比擬不同方法構建重組載體的一樣與不同之處，有助于推動學生進展考慮，加深印象。

〔二〕推動研討式學習，提升教學體驗

針對以往基因工程課程中講授式教學占比過多，學生自學比例偏低的問題，教師可結合教學大綱，設置假設干課題供學生分組研討，以小組報告的形式匯報研討結果【5】。在課題選取上，針對本科生知識根底相對薄弱，科研經歷較為缺乏的客觀事實，應中選取小而精的題材，便于學生查閱文獻自主學習和分組討論互助互學。例如，在課堂授課過程中講授基因編輯技術時，可以設置課題，令學生查閱文獻，分組討論，闡述常見的基因編輯技術手段，如同源重組、CRISPR/Cas、RNAi、Cre-LoxP、TALEN、ZFN等方法的技術原理、操作過程、適用范圍、優勢優勢等。每個組僅對某一種技術進展深化研討，最后由教師進展總結升華。教師也可以采用"翻轉課堂";的教育手段，安排學生進展10-20分鐘的微課講授，簡單明了地完成某個知識點的介紹【6】。筆者曾就"重組轉化子的挑選與鑒定";為題，安排學生分組進展翻轉課堂講授，發現學生的學習積極性和學習效果普遍有所進步，對幾種容易混淆的挑選鑒定方法之間的相似與差異之處有了明晰的認識。通過以上的研討式學習，學生可以充分接觸到學科前沿知識，開展文獻的查詢與閱讀，展開小組內部和小組之間的討論，從而有效地提升學習的參與感和體驗感，加深對知識點的理解和記憶。此外，還可以提升學生的文獻閱讀才能和制作PPT、電子課件進展闡述講解的程度。但是，采用研討式教學時，考核手段和教學時間應予以相應的調整[7,8]。考核時應適當增加分組研討成績在總成績中的權重，以激發學生參加討論，做好報告的積極性；考核過程中應考核組內所有成員對于該課題的掌握情況，防止小組內某一個或某幾個成員承當了絕大局部工作量，而其它成員無所事事的現象。教學時間上，應預留足夠的準備時間〔應提早一至兩周安排選題〕，確保學生可以進展充分的準備工作，同時還應當安排適宜的場地和多媒體設備，便于學生進展匯報[9]。

〔三〕利用多媒體技術，加深記憶理解

基因工程課程的重點是各種實驗技術。相比專業根底課，如分子生物學和遺傳學的實驗技術，基因工程課程中涉及到的技術更加復雜。假設僅介紹某一技術的作用原理和應用情況，學生學習時往往浮于外表，一知半解。例如在"核酸雜交與基因芯片";一節中，教師介紹基因芯片的原理和應用時，假設只用語言、文字，甚至是輔助以靜態圖片的教學手段，都難以使學生快速理解常見基因芯片的特點和細節特征。而當教師深化講解這些實驗技術時，由于基因工程技術往往步驟繁瑣，因此需要深化理解每一步驟的目的和作用。單純講授難以幫助學生建立直觀印象，從而導致學生難以深化理解和記憶。結果導致學生在傳統基因工程課程教學時，對實驗技術方法知其然而不知其所以然；或者只能對實驗步驟死記硬背，一旦在實驗課或自身科研理論中出現問題時缺乏解決才能。為解決學生難以理解和記憶基因工程技術的問題，可以引入多媒體技術，通過預先錄制好的實驗視頻，從實驗準備、實驗步驟、結果分析、常見問題等角度進展系統性的學習。教師在教學時可以在實驗過程的關鍵位置上進展深化講解，闡述某一操作的原理和原因，以加深學生的認知[8,10,11]。另外，由于基因工程范圍廣闊，因此許多教師對全部的技術也不能做到完全掌握。但如今網絡上高質量的基因工程教學視頻內容非常豐富，涵蓋了這一學科的各個方面，足以彌補教師自身的缺點。在備課過程中提早學習相關視頻也是教師對自己不熟悉的領域加強認知的有效方法。除此之外，由于電腦和智能在學生群體中非常普及，因此教師可以安排學生在課后進展實驗視頻的學習，甚至自己錄制視頻和相關課程內容，上傳到視頻網站上與學生互動，大幅拓展教學空間和時間。筆者在課程教學過程中，在講解完知識要點后，一般都會用視頻進展輔助教學，并且在實驗要點處暫停，結合視頻中的操作情況，對相關知識要點進展詳細講解。通過這種方法進展教學，學生對基因工程技術的掌握情況有明顯進步。

〔四〕結合生活熱點，提升學習興趣

基因工程是一門與消費生活親密相關的學科，但在教學過程中，這門學科與消費生活實際的聯絡往往流于外表。教學過程中的例子往往集中于緒論階段，而在課程的主干內容中例子較少，舉例也大多與科研工作相關，因此導致學生因存在疏離感、陌生感而缺乏興趣和學習的動力。為了提升學生的學習興趣，激發學習熱情，教師應當從生活熱點中積極挖掘切入點，建立生活與學習的聯絡【4】。例如，在2022年爆發的新型冠狀病毒肺炎疫情中，早期診斷、疫苗和藥物開發中均有大量基因工程的用武之地。在診斷過程中，基于實時熒光定量PCR技術的檢測試劑盒可以對患者進展快速診斷，因此可以在講解實時熒光定量PCR技術的教學中引入這一案例，以激發學生的學習熱情和興趣；在疫苗開發過程中，傳統的滅活疫苗和減毒活疫苗需要經過別離病毒-滅活〔弱化〕病毒-制備疫苗的流程，導致其耗時較長，難以滿足快速遏制疫情的需要。因此教師可以結合相關領域研究進展，向學生們介紹腺病毒載體疫苗、重組亞單位疫苗、DNA疫苗和RNA疫苗的原理、制造方法和優點等。在向學生介紹康復期血漿療法時，可以介紹如何通過基因工程技術消費特異性重組抗體。通過將這些教學內容與生活熱點相聯絡，可以大幅進步學生的學習熱情和積極性。如結合前文提到的研討式學習和多媒體學習等手段，以小專題形式開展學習討論，可以大幅進步學生的學習參與度，進步學生的學習信心。筆者曾結合對抗疫情過程中的相關基因工程技術，借助線上教學手段，進展了一次"基因工程在對抗新型冠狀病毒肺炎疫情中的應用";的專題課程，從新型冠狀病毒的生理活動特點、現有的針對病毒的藥物作用機制、基因工程手段在消費疫苗、抗體和檢測病毒中的應用等方面進展了專題報告。該專題課程得到了學生的積極反響，學生們普遍表示通過這一堂專題課程，讓自己更加明晰地認識到了基因工程的重要作用，提升了學習的動力和信心。

三結語

基因工程是現代生物科學技術中的一個重要分支，在科研工作和消費生活應用中均扮演了重要的角色。通過對課程進展優化和改革，不斷輸入該學科最新研究的新穎血液，采用多種手段從不同維度上優化教學方式，提升學生在課堂上的參與度和沉浸感，提醒基因工程與日常生活的嚴密聯絡，將有助于幫助學生理解和掌握這一學科的最新進展、深化理解和掌握知識要點、提升學習熱情和學習動力,為學生將來開展科研工作提供便利，為培養時代需要的復合型人才奠定根底。

參考文獻

【1】龍敏南,樓士林,楊勝昌，等.基因工程[M].北京:科學出版社,2022.

【2】魏麟,黎曉英,付明,等.分子生物學與基因工程實驗教學中學生創新創業才能的培養[J].安徽農業科學,2022,47(24):267-268,272.

【3】李盛文."基因工程及其應用