地方性应用型大学基因工程课程教学改革探索与实践

武广珩，傅仙玉

（1.武夷学院 生态与资源工程学院，福建 武夷山 354300；2.福建省生态产业绿色技术重点实验室，福建 武夷山 354300；3.武夷学院 茶与食品学院，福建 武夷山 354300）

生物技术、信息技术和纳米技术，并称为本世纪三大高新技术，正在以惊人的速度改变着我们的生活方式和国民经济的发展。[1-3]进入本世纪，随着测序技术的快速发展，如何解析所获的基因组信息进而明确每个基因的功能，为日后构建完整的基因功能图谱提供有用信息成为重中之重。因此，功能基因组学的研究日益重要和增多，而作为主要手段的基因重组技术即基因工程技术愈发体现其价值所在。[4]基因工程的概念最初诞生于上世纪的70年代，是利用DNA体外重组或PCR扩增技术从某种生物基因组中分离感兴趣的基因，然后经过一系列加工修饰形成重组DNA并将其转入适当的受体细胞，以期使受体细胞能够表达重组DNA获得新遗传性状的技术。近些年随着科技的不断进步，基因工程的新概念、新理论、新技术和新应用层出不穷，逐步渗透到了生命科学领域的每一个角落[5]。

由于生物产业的逐步壮大，出现了大量的专业人才的需求，高校为了满足社会需求相继开设了生物工程、生物技术等专业，并且都把基因工程设立为本专业最重要的专业必修课程之一。该课程质量直接关系到学生专业知识体系的构建、专业素质和创新能力的培养。我国《中共中央“十三五”规划》对生物产业等新兴产业的发展提出要求，[6]基因工程课程必须适应当今我国国民经济发展培养具有以创新精神和实践能力为核心的人才。作为一个地方性应用型本科院校，开设基因工程课程，既要满足国家专业建设需要同时还要能够发挥特色服务地方生物产业发展的需求。[7]鉴于此，我们结合基因工程课程教学大纲重新修订，对课程体系、教学内容、教学方法和教学手段等方面进行了探索式的教学改革，以期使人才的培养能够适应国家、省市和地区的发展要求。

1 建立合理的专业知识认知体系

1.1 精简内容

基因工程作为一门进阶性课程，专业技术性很强，需要学生掌握一定的生物学知识的基础。在武夷学院本课程安排在大三的上学期开设，之前已经修习了与之相关的分子生物学、遗传学、细胞学、微生物学和生物化学等多门基础课程，具备了较为完整的理论知识体系。同时其与发酵工程、蛋白质工程和细胞工程等学科有着紧密的联系，存在着一定内容的重复。课前针对学生已经具备课程相关的理论和实践基础，合理精简基因工程教学内容，避免重复。

1.2 突出重点

基因工程核心知识主要内容包括两部分。第一部分就是基因工程的基本原理与技术，包括基因工程的基本概念、分析手段、克隆所需的工具酶和载体、目的基因的获得以及与载体的重组、重组体的转化和筛选、外源基因的表达。第二部分就是基因工程技术在国民经济生产中的应用，包括生产用微生物和转基因动植物的制备、动植物品种的改良、功能基因组学研究、生物药物的生产和基因诊断治疗等方向。

1.3 强化实用

武夷学院作为一所福建闽北地区的本科院校肩负着服务地方经济发展的责任，需要为本地区企事业单位，尤其是闽北特色和新兴产业，及时输送合格人才。通过引入本地区企事业单位的实用案例不仅能够有效吸引学生的注意力和调动积极性，还能够提高学生就业之后的上手能力。例如，在讲解分子标记章节时，我们结合本地实际介绍了两个案例，分别是福建省农科院利用分子标记辅助育种技术选育抗稻瘟病水稻和福建省某市刑事侦查科针对一名强奸案犯罪嫌疑人的DNA比对所做的STR分型分析。[8,9]通过对两个现实案例的剖析和讲解，学生能够很快了解和掌握不同分子标记的概念、原理和作用范围，同时对于毕业之后可从事行业及岗位职责有了更加直观和明确的认识。

1.4 了解前沿

基因工程作为一门前沿实用学科，内容和内涵更新迅速。目前我们所选用教材大多偏重原理和基础，且更新速度始终会落后于技术本身的发展速度。故而，为了满足学生们日益增长的知识需求，我们在教学过程中添加了发表在高层次学术论文的成果，将生物工程领域新的科研成果、科学理论和新颖技术的介绍给学生。例如将 Nature biotechnology、Cell、Protein&cell等期刊杂志对基因编辑技术CRISPR在植物、动物以及人类胚胎方面的应用进行条理性的讲解和介绍，既具备新颖性同时还具备可借鉴和可操作性，让学生明白新技术并不是离我们非常遥远和不可接触，只要具备一定的基础条件结合本地特色同样可以开展创新性的研究和应用。[10-12]同时由于移动终端和无线网络的普及，鼓励学生利用碎片时间多浏览生命科学及产业类的网站和论坛，使学生对于本专业的研究领域和就业需求趋势有一个切实认识，如生物谷、丁香园、生物经济产业大会以及QQ群等。

2 改进教学方法，提高教学效果

2.1 板书与多媒体结合

由于染色体和基因并不能直观的被学生感知，如果仅仅依赖板书，基因工程的教学内容就会显得过于抽象和繁琐。目前大多数的高校都已经广泛采用了多媒体教学且电子设备功能日益丰富，通过录制教学视频和制作Flash动画可以使课堂图文并茂、有声有色，焕发知识的魅力。例如讲解聚合酶链式反应技术（PCR）的时候，录制PCR混合体系在三个不同温度水浴锅之间的转换视频，让学生直观而真切的了解每一循环的三阶段的目的和原理；Flash动画演示PCR体系内部的微观过程，让学生能够更加容易的理解和掌握；同时通过二者的结合又讲述了PCR技术最初的历史渊源，进而突出了PCR仪的发明为何如此重要以至于可以获得诺贝尔奖。但多媒体教学存在课件内每一页的内容相对独立，不能很好的表达内容间的连续性和关联性，失去了原先板书整体架构的阐释能力。所以在讲授过程中必须要将传统的板书与多媒体教学融合，做到既自主、生动又整体、连贯。

2.2 提倡“启发式”“研讨式”教学方法

目前，很多高校都存在学生学习相对被动的问题。其中很重要的一点原因就是90后的学生自我意识很强，之前无往而不利的被动的讲授式教学方法已经不能适应现阶段的学生要求。因此我们需要反思现阶段的教学实际，推行“启发式”“研讨式”的教学方法，转变思维变注入为启发，变被动为主动，提高学生的积极主动性。例如我们以2015年11月美国FDA批准转基因三文鱼上市为例，要求学生6人分组讨论该决定的合理性，在讨论过程中学生们学习分析了转基因鱼的制备过程所采用的原理技术和技术风险，同时还讨论了这种鱼苗的如何控制转基因扩散的问题。同时老师在此类讨论过程中必须适时的对学生的提问加以纠偏和范围控制，否则很容易出现主题偏移。

2.3 教师的科研与教学结合

由于福建闽北地区含有丰富的植物资源，并且笔者主要从事植物的转基因工程的研究，所以经常会把科研工作的研究技术和结果融入到教学当中。这样能够以闽北特色植物为例，将主流的工程技术流程介绍给学生，贴近当地的科研和生产实践。例如，福建农林大学关于基因工程技术在水稻花发育基因MADS6研究和转基因水稻材料创制中的应用。[13]通过该案例的可以使得学生将之前所学的分子标记的使用、基因获得、载体构建和植物细胞工程等学习的内容进行一个有机的整合，打通教材章节间的壁垒，实现融会贯通。

3 展望

基因工程这门课程由于其发展迅速，很多的技术进步信息多来自外文的学术期刊和会议纪要，这样要求从事本行业的学生，要有坚实的专业英语学习基础。尽管武夷学院作为一个地方性应用型大学，生物工程专业多面向地区服务；但随着“一带一路”战略的实施，本地企事业单位同样需求专业双语人才，所以希望在随后的教学中能够引入双语教学，提升学生的专业背景，能更好的开拓视野。

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