原標題:基因工程實驗技術教學改革與實踐
摘要:基因工程實驗課是動物生物技術、動物醫學等專業學生必修的基礎課,對相關專業的專業課學習具有重要的指導意義。在該課程的教學實踐中,筆者通過對實驗教學設備更新、實驗教學理念轉變、實驗考核方法改革、師資隊伍強化、教學與科研實驗、畢業設計相結合等手段,豐富了基因工程實驗課的教學形式。實行課程改革后,全面提升了學生對基因工程實驗技術的認識程度,增加了學生的學習興趣,培養了學生實驗設計、分析及解決問題的能力,為學生畢業設計和申請大學生開放性、創新性實驗提供了良好的實驗技術保障。
關鍵詞:基因工程; 實驗技術; 教學; 改革; 儀器管理; 考核體系; 教學效果; 實踐
基因工程(genetic engineering) 也稱遺傳工程,是現代生物技術的核心技術,也是理論與技術并進的新興學科?;蚬こ逃址Q基因拼接技術或DNA重組技術,是在分子水平上對基因進行操作的復雜技術,是將外源基因通過體外重組后導入受體細胞內,使這個基因能在受體細胞內復制、轉錄、翻譯、表達的復雜操作。它是生物工程的一個重要分支,與酶工程、細胞工程、蛋白質工程和微生物工程共同組成了生物工程。
我國教學改革研究的著眼點和重要任務是在實驗課的教學中進一步吸引學生主動學習,激發學生獨立思考的興趣,培養創新意識[1].傳統的實驗教學方法存在知識結構老化、課堂教學內容更新較少以及學生學習被動等問題,已不能滿足培養學生綜合素質能力的要求; 因此,有必要針對這些不足進行改革,推動基因工程實驗技術的實驗教學質量的提高。筆者充分利用了教育部高校設備建設專項資金的投入,進行儀器設備的更新,同時改革實驗教學內容、完善考核體系、加強師資隊伍的培訓、基因工程實驗技術教學與科研實踐及畢業設計相結合等措施,充分調動了學生的學習熱情,培養了學生的創新能力和分析問題及解決問題的能力。
1更新儀器設備配置,強化儀器管理水平
基因工程實驗是本校動物生物技術、動物科學、實驗動物及動物醫學專業必修的基礎課,為了使基因工程實驗更好地順利開展,達到培養學生實驗技能的目的,加強實驗室建設,加大實驗資金投入是極其必要的。為此,在學校和學院領導的大力支持下,利用教育部高校設備建設專項資金和學校實驗建設經費,購置了ABI實時定量PCR、BIO - RAD凝膠成像系統、Tiangen DNA定量儀、博日PCR儀、DYCP - 35型電泳儀、Finnpipette移液器、Biofuge型低溫高速離心機、SW - CJ - 1A型超凈工作臺、DYCP - 31型水平電泳槽、HSZ - Q型恒溫振蕩器等儀器設備,為實驗的順利開展提供了必要的硬件保障。
鑒于儀器設備價格昂貴,操作復雜,實驗開始前制訂了儀器簡明操作手冊,組織學生進行觀摩學習,重點講解儀器原理、相關理論知識、操作方法、注意事項、儀器維護與保養等,并利用提前準備好的樣品進行儀器模擬操作演示,使學生充分掌握儀器的操作方法; 同時指定實驗組長做好儀器使用記錄的登記,確保儀器的正常運轉。
2打好實驗基礎,樹立“先入為主”的理念
大學生的特點是好奇心很強,思維活躍,甚至是“異想天開”,但基本實驗技能訓練相對欠缺[2].而基因工程實驗具有取樣操作嚴格、試劑需要量少、各組分加入量要精確等特點; 因此,在開展實驗之前需要對學生進行基本技能的培訓,包括如何選取組織樣品、移液器的正確使用方法、實驗試劑的配制及實驗材料的高壓滅菌、試劑的正確加入方法和順序、樣品的振蕩方法及混勻程度等。通過反復訓練,使學生更好地掌握藥品的性能與用途、操作注意事項,也鍛煉了學生分析問題、解決問題的能力,確保學生在后續的正式實驗中,能夠準確無誤地開展相關的實驗內容。
3優化實驗教學內容,完善實驗考核體系
3. 1實驗教材的編寫
目前,在售的基因工程實驗指導用書很多,但真正適合本科生基因工程實驗的卻很少。大部分存在實驗內容過多,可操作性不強,實驗內容過于陳舊,相對于先進的基因工程理論存在滯后現象,無法滿足培養學生現代化生物學實驗技能的需求; 因此,編寫一本切實可行的實驗教材是極為重要的。為此,學院組織經驗豐富的教授、講師及相關實驗技術人員,緊貼科學發展前沿,結合學院教學、科研實際,共同編寫了《基因工程實驗技術》指導用書,并由吉林大學出版社公開出版發行。新的實驗教材,將基因工程新理論、新技術、新方法引入到具體的實驗中,加大了設計性、綜合性實驗的比例,體現了學院的專業特點及辦學特色,是一本內容豐富、適合本科實驗教學的優秀教材,得到了學生們的一致認可。
3. 2改革教學內容,突出專業特色
基因工程是建立在遺傳學、微生物學、生物化學、細胞生物學及分子生物學的基本原理和知識的基礎之上的應用性科學。開設基因工程實驗要求學生有扎實的上述課程實驗基礎。通過對基因工程實驗的學習,使本科生熟練掌握DNA重組的方法,并能進行自主設計實驗,完成對特定基因進行克隆及分析。由于實驗具有連續性、周期長的特點,筆者采取實習周的方式授課,計劃學時數為48學時。具體實驗內容見表1.
學生通過學習基因工程實驗各環節相關的理論知識及實驗方法,掌握了常用DNA操作及基因重組技術方法,而且對基因工程原理有更深入的理解,提高了科學研究和實驗操作能力。