[医药]独立学院基因工程实验教学体系的优化与实施.doc

独立学院基因工程实验教学体系的优化与实施摘要：根据独立学院的特点，针对传统基因工程实验教学中存在的问题，在教学中确立注重基础知识、实践能力、素质结构全面发展的教育观，对基因工程的实验教学体系加以优化，在设置课程实验的基础上，开设出连续性的综合实验，结合教学方法及教学组织形式上的改革，使基因工程实验教学更有利于核心技能的学习和掌握，并着力培养学生的实践性学习能力，极大地调动了学生的学习兴趣，提高了基因工程实验教学的质量。关键词：独立学院； 基因工程； 实验教学改革； 综合设计性实验the optimization and practice of the experimental teaching system about the genetic engineering of the independent collegezhaoyanhuang li-hua1zhang xue-wen( college of orient science & technology and college of bioscience and biotechnology, hunan agricultural university,changsha 410128, china )abstract: in accordance with characteristics of the independent college, aiming at the issue of the traditional genetic engineering in experimental teaching,we should attach importance to establish the education perspective about elementary knowledge、practical ability and integrated development in quality structure,we optimize the experimental teaching content about the genetic engineering, and set up the continuity comprehensive experiment, on the basis of the course experiment. we also combine the reform of the method of teaching and the form of teaching organization. the experimental teaching is beneficial to study and contral the key skill, and train the students research ability. it mobilizes the students learning interesting, and improve the quality of the experimental teaching about the genetic engineering.key words: independent college, genetic engineering, reform of experimental teaching, comprehensive engineering experiment独立学院是我国高等教育创新的产物，是高等教育由精英教育向大众化教育转变的重要承担载体1。作为高等学校生命科学主干课程之一的基因工程实验，不仅内容丰富，涉及面广，上课的学生也多。为了能在有限的课时内，形象生动地将主要的内容介绍给学生，让他们在理论与实验技能方面有一个全面的提升，优化实践教学体系, 整合实践教学内容, 按照专业能力培养的总体要求， 系统、科学地构建实践教学体系，才能实现独立学院“宽口径、高素质、应用型”的人才培养目标2。我们基于多年来的教学实践，在独立学院本科教学改革项目的支持下，在基因工程实验教学方面进行了一些有益的尝试。一、制定独立学院实验教学的总体目标独立学院的学生入学时的水平参差不齐，个体差异性较大。学习基础相对较弱，没有形成良好的学习习惯和稳定的学习风格，主动性和自信心不足， 但他们在人际交往、组织与协调、实践与创新等方面往往表现出突出的才能。根据独立学院学生的特点，在“注重基础、强化能力、突出专长、提高素质”的基本原则的前提下3，一方面加强理论基础知识的学习，另一方面更强调学生能力的培养， 加强对学生实践的实际训练，在实践能力的培养上，突出专业针对性，使学生成为“基础实、能力强、有专长”的实用人才，是本实验课程教学改革的总体目标。二、组建一支实力精干的实验教学团队教学团队建设是保证课程教学水平提高和教育教学持续稳定发展的关键4。为了实验教学的顺利开展，每个实验班均配备双线教师，即由主讲教师全面负责组织教学，辅导教师密切配合共同参与整个实验过程的管理和答疑工作，使每轮学生实验前老师先进行实验预做，对学生实验的全部内容包括所需的实验材料、各种试剂及实验的全过程进行论证，确保其可行性与可操作性。教师队伍中教授1人，副教授1人，讲师3人，都具有博士或硕士学位。既有教学经验和实践经验丰富的中年教师，又有年富力强勤奋钻研的年轻教师，实验教师与学生的比例为1:50左右，是一支在学历结构、年龄结构、学缘结构、师资配置上合理，工作上精诚合作奋发向上的教学团队。三、编写实验指导、进行课程数字化建设教学大纲是实现教学目标而制定的教学内容要求，是实现人才培养目标的重要保证。根据独立学院专业培养计划，结合学科发展现状和趋势，我们编写了基因工程实验技术教学大纲。在实验教学体系的优化与实施中，我们为独立学院的生物技术和生物工程专业开设了基因工程实验及综合实验课程，实验课程主要涉及基因工程基本的核心技术进行训练，当学生通过基因工程实验课掌握这些基本技术后，即进入综合实验。通过自主设计的综合性实验来全面学习和掌握基因工程的核心实验技术。我们基于多年来对教学内容与教学方法的探索，以及科研实践的经验体会，吸取了国内外成熟的经验和信息资料5，自己动手编写了一本通俗、易懂、实用性较强的实验指导。同时在实验教学过程中引入多媒体教学，利用多媒体课件容量大、展示时间灵活，集声频、图像、视频于一体的特点，将基因工程操作中，比较抽象，难以理解和掌握的一些原理、技术、方法用“flash”动画等深入浅出、生动形象展现出来，使学生对实验的每一个细节有更加直观、深刻的印象。将这些课程数字化资料上传到学校校园网上，使学生在实验期间，随时查阅，随时学习，学生进实验室后明确自己要做什么，怎么做。经过教学团队的辛勤努力与工作，已建立了较为完善的课程体系，具有完整的实验及实践教学大纲、考试大纲、课程教案、讲稿、多媒体课件、自编实验指导书等，为进一步提高教学质量提供了良好的保障，为培养能力型、应用型人才创造了条件。四、优化实验教学体系，着力培养实践能力独立学院可充分利用母体学院的教学资源和人才优势。构建培养专业能力为主线的实践教学体系。我校生物科学技术学院实验中心是省重点实验室，通过省级普通高校基础课示范实验室建设和中央与地方共建高校基础课实验室建设，根据教学内容进一步对仪器设备进行配套，添置了先进、实用的新设备，提高了仪器档次和自动化程度，真正达到了仪器设备的优化组合，资源的合理配置。为基因工程实验技术课程的开设和实践教学搭建了一个坚实的平台。为了使学生对基因工程实验有一个清晰的轮廓，我们对基因工程的实验内容进行精心选择与安排，利用20学时的基因工程实验技术课程安排5-6个单元性小实验，我们从最基本的仪器如微量移液器、高速离心机的使用以及实验低耗品的灭菌、玻璃器皿的准备和试剂配制等基本要点开始，到连续性实验中应特别注意的事项，包括样品的标记与保存、实验的组织、公用仪器的使用等，对学生进行全方位的基本培训。当学生掌握这些核心的基本实验技能后，通过提问、讲解与讨论的方式，考核学生掌握这些技术的情况，为下一轮综合实验的设计做准备。综合实验必须充分体现实验的综合性、设计性特点6，7，在1-1.5周的综合实验期间将每个实验班的学生分成几个学习小组，通过查阅文献， 并进行学术前沿内容的调查，自己设计实验方案，确定实验实施路线，然后集中起来对各自的实施方案进行论证，对于设计不够合理，不可行的技术路线，老师给予一定的启发，通过学生再整理相关资料、再查阅文献，最后设计出科学的实验技术路线。通过实验设计这个环节使学生在学习中能够把知识进行有序的梳理，使实验教学能够自成体系，而不是零零散散的片断。将实验内容精心设计成两大板块：上游操作包括目的基因的获得、载体的制备、重组分子的构建、筛选及检测等。通过与科研项目联系起来，综合为系统的、连贯的系列型大实验。如我们选用克隆到t载体上的大小比较合适的epsp基因(约1.5kb)进行实验，即从细菌中提取质粒dna，并以它为模板，通过pcr法扩增基因、准备载体质粒、对目的基因及载体进行限制性内切酶的切割、基因片段与载体质粒的体外连接、感受态细胞的制备、重组质粒的转化、转化子的筛选以及鉴定。在这一板块里，着力做了几项工作。强调了实验内容的新设计，如强碱法小量制备质粒dna实验中进行综合性规划，以质粒dna提取为主线，比较当前多种质粒分离的方法，如柱式吸附离心法、碱裂解法、煮沸法等。限制性内切酶切割dna实验中目的基因与载体酶切位点的设计，尝试采用多种切割方式和连接方式进行实验，以对多种方法加以综合比较，让学生通过实验了解实验设计的严谨性、巧妙性对实验结果的重要性。尝试实验预作的可行性。在当前实验室管理体制内开放实验室，提供学生实验预作与参与实验准备。在实验教学组织形式上突出设计性、应用型的特点，注重学生动手能力的培养。如围绕克隆载体和表达载体的重组构建，引导学生进行综合性实验的设计，制定设计性实验的具体实施方式。实验中包含了基因工程操作的核心技术内容，既加深了学生对理论知识的理解，又加强了动手能力的训练。针对基因工程实验步骤多，连续性强的特点，同时为把培养学生的创新、应用能力放在首位，实验中，准备的材料是人手1份，即各自动手，完成细菌的培养、质粒的提取、pcr扩增获得目的基因，载体的制备，酶切、dna的过柱纯化、连接、重组质粒转化，到阳性克隆的获得及重组质粒鉴定的整个过程。2人一组分别进行重组克隆质粒的构建与重组表达质粒的构建。这样每组2人在1-1.5周的时间里就可以有效地协同完成基因工程实验中将目的基因重组克隆到表达质粒的全过程。实验安排中，要求学生自行设计pcr反应的引物、目的基因与载体的酶切位点，我们还采用了经典的方法(如基因组dna与质粒的提取)，并结合使用一些试剂盒(如dna分离试剂盒、dna过柱纯化试剂盒、检测试剂盒)，使学生不仅知晓常用试剂的功能以及每一步实验的作用原理，也了解了最新的分子生物学技术的研究动态。总结基因工程实验课程建设在课程总体规划的作用，分析基因工程实验教学改革效果和质量。在下游板块中又分为2个分支，一个方向是植物的遗传转化与鉴定方面的实验，这一板块的内容涉及到植物组织培养技术，正好又与细胞工程实验联系起来。另一个方向为外源基因的诱导表达、表达产物的检出、表达产物的分离纯化实验，这些内容又与蛋白质工程实验紧密相连，实现了课程学习的连贯性和有机的结合，也为即将进入大四学生的毕业论文的研究工作打下基础，实验做得好的学生甚至就可将其作为毕业论文的选题。整个实验，上下内容紧密衔接，环环相扣，每个实验环节都可能直接影响到最后的实验结果，比如，能否获得重组子，取决于连接体系是否正确建立；酶切是否成功，取决于能否提取适量的纯度高的质粒；而能否成功提取质粒，又取决于试剂配制是否正确等等。这就要求学生每一项实验都必须做好，任何一个环节都要极为认真细致地去对待，丝毫马虎不得，从而培养了学生认真细致、严谨的科学态度。这样学生对每个实验的结果都更加关注、具有很深的印象。通过这种优化后的实验体系的教学使学生对整个植物基因工程的基本研究方法和操作程序有了全面系统的认识，激发了学生的实验兴趣和学习热情，增强了学生的团队意识和工作的责任感。学生在写课程总结的时候，几乎都提到：实验期间，加深了我们之间的深厚友谊，我们之间团结协作，互相帮助，互相补充，增强了班级的凝聚力。四、建立一套切实可行的实验考核体系制定了一套切实可行的考核办法，考核内容包括以下几项：(1)综合实验前的实验设计方案和技术路线报告的撰写，占考核总成绩的30%。通过这个环节的训练，充分调动了学生的学习积极性，为了设计出自己满意的实验方案，他们查阅了大量的专业文献资料，如有的学生设计了多条实验技术路线，拿不准哪一条是最优化的，通过课堂陈述实验设计思路，老师点评、同学共同分析论证后确定了技术路线，看到自己的实验方案能实施，学生的成就感油然而生，这种成就感增强了学生做实验的兴趣和信心，激发了学生的学习主动性。(2) 实验完成后，要求学生独立完成规范化的实验报告。参加实验的学生都是即将进入大四的高年级学生，他们面临着毕业论文的设计和撰写。所以对于基因工程综合实验的实验报告，我们提出了新的要求，包括前言，实验材料与方法，实验结果，讨论这几个部分都必须表达出来，做到实事求是，数据可靠、书写格式规范，分析得当，结论正确。要求实验报告的重点要放在实验结果的讨论部分。对于阐述清楚、思路清晰、论述充分、结果可靠、讨论详实的论文给予高分及鼓励，这部分占考核的50%。(3) 实验技能考核，我们采取了实际操作结合当场提问的方式进行，包含一些基本的实验操作、仪器的使用、实验中的注意事项以及一些课堂讲解过的理论知识。除了以上考核内容外，我们还把学生平时的表现