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基因工程综合性实验教学改革实践

时间:2019-03-14 来源:《才智》杂志 作者:admin 点击:

  摘要:综合基因工程实验课称重几个独立的实验内容为一个综合性实验,以充分利用实验教学时间,增加内容,改进试验方法,由学生毒理设计实验方案,独立完成实验内容,让学生在实验教学过程中处于主导地位,达到了培养学生独立思考,独立操作以及独立解决问题的综合能力的目的。

  关键词:基因工程论文

  基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术,是以分子遗传学为理论基础,以分子生物学和微生物学的现代方法为手段,将不同来源的基因按预先设计的蓝图,在体外构建杂种DNA分子,然后导入活细胞,以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。基因工程是以分子生物学、微生物学和遗传学等学科为基础而诞生出来的一门学科[1],其技术手段越来越多的为其他学科借鉴和运用,国内外高校生物学专业几乎都开设此课程,因此更能体现出基因工程在生物学中的重要地位[2]。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段,它与细胞工程、发酵工程和酶工程一起代表着现代生物工程的发展趋势,在生物、农业、医药等领域起着主导的作用。随着教学资金投入力度的不断加大,硬件设施的不断改进升级,更多的高校能够顺利完成实验教学,本科生已经能够参与到实验操作之中。实验教学已经成为培养本科生创新思维和意识的重要途径[3]。然而,随着高科技手段不断融入到生物技术领域,各学科之间的交叉范围越来越大,原有的课程体系、教学方法和实验方案等培养出来的学生已不能很好地跟进生物技术发展的脚步,传统的基因工程技术已经不能满足生物技术领域的需要。因此,通过构建科学的实验教学体系,建立多层次实验教学模式,采用开放式教学方法,培养出新型的基因工程技术人才是重中之重。

  一、教学内容的改革

  基因工程实验是现代生物技术领域的重要技术之一,有很强的应用性,在基础研究和生物产业中起着主导作用。传统实验教学内容偏重于验证性实验,综合性、设计性实验较少。实验课程设置过于独立、机械,各个实验项目之间不能有机结的结合起来,缺乏连贯性。题目的选择以及实验步骤都是由老师设定好,学生缺少自主选择实验材料与参与实验设计的空间,使学生的主观能动性受到限制。实验结果仅以实验报告的形式体现,只要学生获得验证性实验的合理实验数据、完成实验报告,教师和学生即完成预定的教学任务。更重要的是,实验结果只是一堆验证性的数据和图片,学生仅仅学到了基本的实验技能,同时,高额的实验经费没有充分的发挥其价值。因此我们针对上述教学内容的不足之处进行了改革。

  1.自主完成实验准备。实验准备是学生实验很重要的一部分,常常被学生忽略,认为是没必要做的。以往基因工程实验准备工作都是由实验老师或研究生协助完成的,学生用到什么就拿什么,根本没有体会到实验准备的重要性。因此我们改变以往由实验教师提前做好实验准备工作的方式,让学生自己完成全部实验过程,从实验准备到正式实验以及后期的实验数据处理,包括培养皿、培养皿、各种离心管、烧杯、锥形瓶等的清洗及高压灭菌,培养基、各种母液的配制及高压灭菌,无菌水的准备等。通过上述工作,学生充分了解了药品的用途及配制方法,锻炼了动手操作能力,学生的主人翁意识得以充分调动,培养了良好的科研习惯,为成功完成实验课打下了良好的基础。

  2.实验内容的优化调整。鉴于时间和空间上的限制,又要考虑到让学生更大程度上掌握实验技能,我们将课程分为两个部分,第一是必修部分,即为基础技能的学习,包括引物的设计、质粒DNA的提取、PCR扩增目的基因、DNA的回收与纯化、DNA重组、感受态的制备、质粒转化、重组子筛选与鉴定等内容,包括每一步的原理、关键点以及操作手法;第二是选修部分,是针对一些感兴趣的同学设立的。在掌握基本技能以后,如何应用到实际是非常关键的,选修部分的设立为这些学生提供了很好的平台,学生可根据自己的兴趣,按照开放实验要求,选择教师科研课题中的一项或一部分,查阅文献,设计实验,独立完成实验过程。

  二、教学模式的改革

  1.开放式教学。由于基因工程实验课实验项目繁多,连续性强,实验周期相对较长,因此正常的工作或上课时间都无法满足学生要求,这就需要实验室尽可能开放,尤其是实验课程的选修部分,这也给实验室的管理工作增大了难度。鉴于多年的实验室管理的经验,我们从以下几点对实验室进行管理,第一,培养实验室全体师生的安全意识,对学生进行实验室规章制度的强化培训,让他们学习实验室的各种安全知识和技术操作规范,增强他们的主人翁意识,爱护实验室的仪器设备,正确使用仪器,提出奖惩制度;第二,通过上课前考核,选择一些责任感强,认真心细的学生担任实验小组的组长,参与管理工作,同时可以让在读的研究生参与到实验室的管理;第三,建立有毒有害药品专人负责制度,一些易燃易爆有毒的药品,放入专柜,由专人保管,使用都要做详细登记;第四,定期对每个实验小组进行考核,包括实验室的整洁程度、仪器的操作以及实验结果的检查。通过这几年的实验改革,学生不但技能有所提高,而且拓展了科研思路,能够自己独立完成课题的设计和实验的操作。

  2.实验报告的撰写。实验报告的撰写往往被学生忽视,认为实验结果出来就算完成实验了,恰恰相反,写好实验报告,能让学生对整个实验过程有个整体的认识。而传统的实验报告内容包括实验目的、实验原理、主要试剂与仪器、实验材料、实验步骤和数据处理、结果与讨论,适用于验证性实验,学生往往只是机械式的照搬实验手册上的内容,再将数据罗列在上面,不加思考,分析和讨论也只是象征性的,严重阻碍了学生的逻辑思维和分析问题解决问题的能力。为了培养出高素质的专业技术人才,传统的教学模式急需改进,因此一种新的实验报告形式出现,即论文式实验报告,学生在写实验报告前,要像写毕业论文一样,查文献,设计方案,进行实验操作,然后进行结果分析与讨论。通过这样的训练,能让学生活跃思维方式,提高学生独立进行科研的能力,为培养高新的生物技术人才打下了良好的基础。

  3.成绩评定方式的改革。实验课成绩的评定方式很大程度上决定了学生的积极性,合理的评价方式能够调动学生的积极性,提高他们的自信心,培养他们的主动性。因此构建一个合理的成绩评价体系尤为重要。传统的实验课成绩都是实验结果成绩和实验报告成绩相结合,通过几年的改革试验我们发现,学生的独立操作能力、分析问题解决问题的能力、创新思维能力以及实验报告的撰写能力应该作为评定实验成绩很重要的一个指标,这更能体现一个学生的综合实验能力,也是我们培养高素质的生物技术人才的主要目标。

  三、教学改改效果观察

  基因工程实验课的教学改革经过几年的实践以及调查结果发现,实验教学服务于科研,科研辅助教学,将科研成果转化为教学内容,使得实验课的内容既覆盖了基因工程实验技术的内容,又能使前后融会贯通,学生不仅仅熟练掌握了基本实验操作,而且研究思路得到了锻炼,调动了学生的主观能动性,培养了学生发现问题解决问题的能力,为将来成为高新的生物技术人才打下了良好的基础。

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