综合性实验在基因工程实验教学中的应用

王小敏，叶晓霞

（玉林师范学院，广西玉林537000）

综合性实验在基因工程实验教学中的应用

王小敏，叶晓霞

（玉林师范学院，广西玉林537000）

基因工程实验课是生物技术专业的主干课程，目前开设的实验课侧重于验证性实验，课时分散，体系不连贯。在基础实验课程基础上，开设综合性实验，是实验课教学改革的一项内容。针对目前基因工程实验教学中存在的一些问题，本文对开展基因工程综合性实验进行了探索和实践，从而提高学生基因工程实验教学的质量，满足新世纪人才培养的需要。

基因工程；综合性实验；教学研一体化

基因工程是在分子生物学和分子遗传学等学科综合发展的基础上诞生的一门生物技术科学，自上世纪70年代诞生以来，取得了质的飞跃，并正以良好的势头迅猛发展，已成为21世纪生命科学的核心学科[1]。基因工程也是一门实验性学科，它不仅是生物技术专业本科教学计划中的一个重要组成部分，也是培养学生科研、实践能力和综合素质的重要途径。

一、基因工程实验教学存在的问题及分析

1.实验教学内容陈旧。目前基因工程实验教材内容仍然以验证型实验为主，如DNA的提取、质粒的提取等，其优点是能够及时巩固课堂知识，缺点是教学内容重复，而且实验不连贯，不能活跃学生的思维。因此，学生在实验中很难学到应有的知识，也无法正确分析实验结果或实验失败的原因，缺乏培养学生的兴趣及创新意识。

2.实验教学方法单调。教学方法单调主要表现在两个方面：一是课程安排方面有实验时间短、课时分散的特点。基因工程实验一般要求一气呵成，所以一周只有几个课时，多周上课存在实验不连贯的情况，这样学生对整个实验缺乏系统性，尤其是在有些实验材料保存不够好的情况下，很容易造成下次实验的失败。二是实验教学以教师为主，学生只是简单的模仿。由于课时少的原因，一些实验，如培养基的配置、电泳凝胶的配置等都是由教师上课前准备好。在整个的实验教学过程中，学生处于被动学习的地位，思考空间较小，只是被动地“依葫芦画瓢”完成实验流程，既不利于提高学生实验操作技能，也不利于提高学生分析问题和解决问题的能力。

3.客观条件的限制。目前，一些高校教学实验条件仍然需要改善。很多实验仪器尤其是常规实验仪器缺乏或损坏未能及时得到修复，造成实验仪器少。现在也有很多高校实验试剂采用招标方式采购，有可能一些药品试剂最终由于种种原因导致不能到位，实验过程就很被动甚至导致一些实验开不了课。

二、综合性实验课在基因工程实验教学中的必要性

综合性实验是在基础实验和验证性实验的基础上，根据专业学习的需要而增加了相关的综合性知识[2]。与验证性实验相比，综合性实验涉及的内容多、知识面广，具有实验过程长、使用仪器较多等特点，给学生留有充分的发挥余地，更有利于培养学生的动手能力和创新意识。综合性实验要求学生实验课前做好充分的预习，教师在课前可就相关难点、重点进行讲解，在实验过程中起到引导和启发的作用，调动学生积极性，让他们独立的思考和研究，这种教学方式提高了学生的主动性与创造性。

三、基因工程综合性实验教学的实施

1.精选实验教学内容。根据实验大纲要求，结合多年的实验教学经验，我们精选了实验教材以及实验内容。在教材上，选择了由冯乐平教授主编的、笔者参编的《基因工程实验教材》以及里面的综合性实验十九《植物基因转化与转基因植株鉴定》[3]。该实验主要涉及到植物基因的克隆、质粒的构建和植物转化的全过程，分子克隆技术中的“切、接、转、增、检”五大单元操作都已包括。整个综合性实验包括：（1）植物RNA的提取；（2）RNA反转录为cDNA；（3）PCR扩增目的基因；（4）目的片段的回收；（5）目的片段连接到载体；（6）大肠杆菌、农杆菌感受态细胞的制备；（7）载体的转化到感受态细胞；（8）农杆菌转化烟草叶片；（9）转基因烟草的鉴定。实验内容前后衔接紧密，不可分割，前一个实验的结果是下一个实验的材料。这样对学生掌握基因工程有一个整体的认识。

2.实验设计。尽管教材中有一个参考基因的克隆，但教学过程中可根据实际需要克隆不同的基因并构建相应的载体。因此，在教学前要求学生先进行预习，要求对基因克隆的整体把握已经进行的程序要了解。在教学中，可将引物设计方法、不同质粒的特点、质粒图谱以及酶切位点的分析等进行讲解，让学生在把握方向性的同时又将具体的实验细节掌握清楚，让学生知道为什么做、怎么去做。

3.实验过程中错误的修正。在实验过程中有些过程可能会出现失误导致失败，为了使实验完整性，实验分小组进行，保证每个实验有3组重复。在目标基因选择上也选取2~3个基因进行克隆。这样即使某个小组实验失败，另一小组的结果可以作为下一次实验的材料，保证实验的完整性。

4.教师在实验过程中的作用。在实验过程中，教师的作用不仅是指导，还应对整个实验进行把关，尤其是容易失败或导致整个过程无法进行的环节要严格要求甚至亲自示范。例如在整个环节中，第1~2个实验要求严格，否则下一步实验无法进行。另外对于实验过程中有安全隐患的地方也要注意，必要时实验员协助操作，如RNA提取过程中需要使用液氮、电泳过程中使用的溴化乙锭（EB）核酸染料等，教师和实验员都要亲自监督，防止意外发生。

5.教学科研结合。基因工程技术作为生命科学研究的基本操作技术，与之相关的进展性内容很多，教材内容相对滞后于知识的发展。另外，目前很大一部分学生本科毕业后都希望通过考研进一步深造。因此，在教学中不能局限于书本上的知识，而要以教材为依托，向课外延伸。将教师的科研和教学结合，有利于拓展学生的知识背景。因为目前高校很多的实验药品需要进行招标采购，往往会出现某些试剂不到位的情况，这时候可利用教师科研课题中的一些试剂进行实验，保证实验的完整性，同时，在教学中可加入教师的某些科研课题，为科研服务。笔者在进行基因克隆的过程中，将科研所做的基因作为教学的实验过程，在实验中某些药品的欠缺利用科研课题的试剂进行实验，保证了教学的进行，同时，实验结果也是科研所需要的材料，这样就使教学与科研相辅相成，取得了良好的效果。

综合性实验可为学生提供一个发挥其创造性的天地。通过实验的策划、课程的协作，有效地把学生所学的一些理论知识很好地联系在一起，使学生学有所用，有效地提高了学生的实验技能和综合素质。综合性实验突破了一般传统的验证性实验模式，在实验教学中学生迈出了进行科学研究的第一步，培养和提高了学生分析问题和解决问题的能力，加强了团队协作的能力，对学生的动手能力以及对理论知识的巩固都起到了良好的促进作用。

[1]宫强，秦翠丽，侯玉泽，等.基因工程教学方法改革初探[J].科技信息，2010，（14）：6，14.

[2]宋佰芬，马金柱，等.生物工程专业综合性实验教学改革初探[J].黑龙江畜牧兽医，2010，（23）：8，166.

[3]冯乐平，刘志国.基因工程实验教程[M].北京：科学出版社，2013.

G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2014）25-0252-02

【快乐课堂】