“基因工程”本科課程線下教學(xué)改革與探索

羅冬艷，劉曉玲

煙臺(tái)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院（煙臺(tái) 264005）

“基因工程”課程是以基因工程技術(shù)為核心授課內(nèi)容的學(xué)科，是本科院校生物和食品類專業(yè)課程體系中的重要學(xué)科，是以生物化學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ)的專業(yè)前沿學(xué)科，具有應(yīng)用性強(qiáng)、發(fā)展迅速等特點(diǎn)。隨著相關(guān)技術(shù)和學(xué)科的發(fā)展，尤其是伴隨功能基因組學(xué)的發(fā)展，基因工程技術(shù)在生物和食品類專業(yè)中得到越來越廣泛的運(yùn)用[1]。為了更好地培養(yǎng)專業(yè)型和應(yīng)用型人才，“基因工程”課程越來越得到眾多國(guó)內(nèi)外綜合性、農(nóng)林類大學(xué)中生物技術(shù)、生物工程、食品科學(xué)等相關(guān)本科專業(yè)的重視[2]。

然而，“基因工程”課程具有高新技術(shù)多、內(nèi)容更新快、原理抽象復(fù)雜、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，而對(duì)于實(shí)踐與科研基礎(chǔ)相對(duì)薄弱的本科生而言，相對(duì)難以理解掌握，針對(duì)上述課程特點(diǎn)，各大高校在授課過程中也較為重視該課程的改革，以便提升授課效果，如：湖南師范大學(xué)采用多媒體課件教學(xué)、討論式教學(xué)、歸納式教學(xué)、彩色卡片式教學(xué)、學(xué)生課堂及課程網(wǎng)站遠(yuǎn)程交互式教學(xué)多種方法促進(jìn)教學(xué)，取得了較好的成效[3]；浙江工業(yè)大學(xué)采用基于OBE的教學(xué)模式對(duì)“基因工程”課程進(jìn)行相關(guān)改革，從教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)和評(píng)價(jià)方式等多維度進(jìn)行改進(jìn)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)[4]；東北林業(yè)大學(xué)采用“基礎(chǔ)—綜合—系統(tǒng)—?jiǎng)?chuàng)新”多元化教學(xué)方法進(jìn)行改革，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的鞏固[5]；山西師范大學(xué)則從優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件入手，加大實(shí)驗(yàn)投入，增加學(xué)生的實(shí)踐機(jī)會(huì)，將枯燥的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)中，培養(yǎng)學(xué)生手腦結(jié)合的能力[6]。在改革過程中，研究者和教師發(fā)現(xiàn)單純地改變授課模式仍不足以達(dá)到大幅度提升教學(xué)效果的最終目的，如多媒體的應(yīng)用可以起到輔助教學(xué)的作用，幫助吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)生的專注力，但具體到技術(shù)性與實(shí)踐性強(qiáng)的基因工程學(xué)科，若只改變教學(xué)內(nèi)容傳輸方式、增加多媒體授課，并不能更多地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，難以達(dá)成教學(xué)目標(biāo)?！盎蚬こ獭闭n程仍需要結(jié)合課程特點(diǎn)，進(jìn)行深入的綜合改革。

文章結(jié)合煙臺(tái)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)，經(jīng)過不斷摸索，從教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)方式、過程性評(píng)價(jià)和結(jié)果性評(píng)價(jià)幾方面對(duì)“基因工程”本科授課進(jìn)行了改革，旨在提高學(xué)生的思辨能力、創(chuàng)新能力、自主學(xué)習(xí)能力，為培養(yǎng)高水平應(yīng)用型本科人才奠定基礎(chǔ)。

1 教學(xué)設(shè)計(jì)

1.1 教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)

結(jié)合煙臺(tái)大學(xué)生物科學(xué)、生物工程專業(yè)本科生培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)教學(xué)進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)，在教學(xué)內(nèi)容上采用何水林主編的教材，其知識(shí)點(diǎn)相對(duì)完整，基礎(chǔ)性和實(shí)用性強(qiáng)，突顯了生物學(xué)專業(yè)偏向應(yīng)用的特點(diǎn)，內(nèi)容包括兩大部分：第一部分講述基因工程的基本概念、發(fā)展簡(jiǎn)史和研究意義，基因克隆的工具酶和載體、目的基因的制備與鑒定等基本理論知識(shí)；第二部分講述基因工程在轉(zhuǎn)基因植物、基因治療和基因工程藥物等方面的應(yīng)用及最新研究進(jìn)展和動(dòng)態(tài)。這兩部分內(nèi)容既有理論知識(shí)，也有應(yīng)用性及實(shí)踐性知識(shí)，在進(jìn)行教學(xué)改革時(shí)，教學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在以上述教材內(nèi)容為基礎(chǔ)的前體下，突出和強(qiáng)調(diào)基因工程與分子生物技術(shù)最新研究進(jìn)展，將它們作為補(bǔ)充和拓展，以求學(xué)生能全方位地掌握課程縱深發(fā)展內(nèi)容，達(dá)到對(duì)應(yīng)用型新時(shí)代本科人才培養(yǎng)的課程教學(xué)目標(biāo)。

結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，教學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在基因工程授課內(nèi)容上對(duì)32個(gè)授課學(xué)時(shí)進(jìn)行了規(guī)劃與劃分，設(shè)置引言、基礎(chǔ)理論內(nèi)容教學(xué)、高級(jí)理論內(nèi)容教學(xué)、專題討論四個(gè)內(nèi)容模塊。引言部分以基因工程的概念及發(fā)展歷程等為內(nèi)容，讓學(xué)生對(duì)該課程有初步的了解，并在授課過程中與前期所學(xué)的生物化學(xué)、分子生物學(xué)等課程進(jìn)行聯(lián)系，引領(lǐng)學(xué)生構(gòu)建專業(yè)知識(shí)框架?；A(chǔ)理論部分以基因工程所用到的各種酶、載體、相關(guān)技術(shù)為內(nèi)容，讓學(xué)生對(duì)基本理論進(jìn)行學(xué)習(xí)，掌握基因工程的大概技術(shù)流程。高級(jí)理論部分則以基因工程技術(shù)在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等方面的應(yīng)用為內(nèi)容，結(jié)合專業(yè)領(lǐng)域最新前沿進(jìn)展的分析，引導(dǎo)學(xué)生把握學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)，關(guān)注學(xué)科尖端技術(shù)，了解該應(yīng)用型學(xué)科的實(shí)際實(shí)踐。專題討論模塊多以學(xué)生為主導(dǎo)，針對(duì)學(xué)科熱點(diǎn)或思政觀點(diǎn)進(jìn)行專題研討，以小組為單位，結(jié)合作業(yè)或課堂討論、辯論等多種形式，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、整合信息、表達(dá)信息的綜合能力。

1.2 教學(xué)分段設(shè)計(jì)

在教學(xué)設(shè)計(jì)上，分為課前、課中、課后三個(gè)部分。課前體現(xiàn)在教師和學(xué)生準(zhǔn)備兩個(gè)層面，以教學(xué)團(tuán)隊(duì)為備課單位，教師們集體進(jìn)行教學(xué)研討，針對(duì)教學(xué)方法的使用、拓展知識(shí)的深度和廣度、教學(xué)大綱與教學(xué)內(nèi)容的契合度等多方面進(jìn)行協(xié)調(diào)與交流；學(xué)生層面則結(jié)合優(yōu)慕課等網(wǎng)絡(luò)與多媒體平臺(tái)，對(duì)知識(shí)進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)在優(yōu)慕課平臺(tái)上提前設(shè)置問題，學(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí)帶著問題預(yù)習(xí)，也能先自行思考并嘗試解決。課中，改變以往單向教學(xué)、滿堂灌的教學(xué)方式，改為互動(dòng)式教學(xué)，更強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，補(bǔ)充多種方式和模式進(jìn)行授課，主要方式為：多利用現(xiàn)代教學(xué)手段增加課題趣味性與形象性，授課時(shí)在一些抽象內(nèi)容的講解中，適當(dāng)增加動(dòng)畫及視頻等多種形式，以便促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的形象理解，幫助對(duì)重難點(diǎn)知識(shí)的掌握，并緩解課堂倦怠，促進(jìn)教學(xué)效率的提高；還可根據(jù)基因工程課程的內(nèi)容特點(diǎn)，準(zhǔn)備簡(jiǎn)短的辯論賽，比如在基因工程的生物安全性知識(shí)內(nèi)容的授課中，讓學(xué)生結(jié)合課堂所學(xué)及課后小組查閱資料、總結(jié)匯總、提出論點(diǎn)進(jìn)行小組辯論，這種方式不僅可以提高學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣，還可通過學(xué)生課后自主查閱文獻(xiàn)與總結(jié)這一手段，幫助學(xué)生更好了解前沿知識(shí)，同時(shí)消化課堂內(nèi)容，并可提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。課后階段，則是在每個(gè)知識(shí)點(diǎn)給學(xué)生留一個(gè)小問題，讓學(xué)生結(jié)合預(yù)習(xí)階段與復(fù)習(xí)階段的問題，將知識(shí)融會(huì)，增強(qiáng)和固化學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握度。

2 教學(xué)方式

在教學(xué)方式和方法上進(jìn)行改進(jìn)，以學(xué)生自主學(xué)習(xí)、任務(wù)型教學(xué)等教學(xué)理念為指導(dǎo)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，運(yùn)用問題導(dǎo)向式、啟發(fā)式、討論式、案例式等教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)習(xí)慣，促進(jìn)對(duì)基因工程基礎(chǔ)知識(shí)的掌握。在高級(jí)理論知識(shí)部分，由于內(nèi)容難度加深，抽象性增強(qiáng)，因此這一個(gè)部分更多是由老師主導(dǎo)與引領(lǐng)，教師可以適當(dāng)加入案例分析，更可行的是結(jié)合自身的科研，對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)教學(xué)，從教學(xué)效果看，這種引領(lǐng)已發(fā)揮很好的作用，很多學(xué)生通過“基因工程”課程的學(xué)習(xí)，在課后進(jìn)入相關(guān)教師的實(shí)驗(yàn)室，有的同學(xué)甚至以此為起點(diǎn)，組建了自己的科研小組，申請(qǐng)、主持并完成煙臺(tái)大學(xué)本科生開放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目，也有的同學(xué)以此為起點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)室中結(jié)合老師的科研方向，提出自己的實(shí)踐題目，參加各種省級(jí)甚至全國(guó)級(jí)別的實(shí)驗(yàn)類競(jìng)賽。在專題討論模塊，建立“以學(xué)生為主體，自主學(xué)習(xí)”的模式，讓學(xué)生以小組形式自選一個(gè)感興趣的專題進(jìn)行資料收集與展示，不僅讓學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力得到鍛煉，也促進(jìn)對(duì)知識(shí)的進(jìn)一步掌握，對(duì)各知識(shí)點(diǎn)的融會(huì)貫通能力得到大幅提升。

作為一門實(shí)踐型學(xué)科，該課程還配有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程，一方面通過掌握基因工程基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)及操作方法、儀器設(shè)備的正確使用、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確處理和描述，促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論與實(shí)踐知識(shí)的結(jié)合掌握，另一方面綜合性較強(qiáng)的基因工程實(shí)驗(yàn)課也可以提升學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際研究難題的能力。

3 過程性評(píng)價(jià)和結(jié)果性評(píng)價(jià)

采用過程性和結(jié)果性評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式對(duì)課程進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)，削減了傳統(tǒng)以期末一張?jiān)嚲矶ǔ煽?jī)的弊端（這種考試方式學(xué)生往往考前突擊，沒有真正掌握知識(shí)，在考完后很快就忘記，形成高分低能的局面）。教學(xué)團(tuán)隊(duì)在過程性評(píng)價(jià)上設(shè)計(jì)了課程出勤率、學(xué)生回答問題加分制、翻轉(zhuǎn)課堂加分制、小型辯論賽加分制、完成課后作業(yè)加分制等來考察學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，過程性評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)占到總成績(jī)的30%，這一種方法有效提高了學(xué)生的課堂積極性，讓學(xué)生在課堂上有參與感，也大大提高了課堂效率。

在結(jié)果性評(píng)價(jià)中，注重試題設(shè)計(jì)的形式，主觀題占到一定的分值，以便更合理地評(píng)估學(xué)生對(duì)知識(shí)的靈活應(yīng)用，更為真實(shí)地評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)這門課程的掌握，考試后教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)每一道大題進(jìn)行學(xué)生得分分析、試題分析，進(jìn)而對(duì)教學(xué)團(tuán)隊(duì)后續(xù)授課提供針對(duì)性指導(dǎo)，起到“教”“學(xué)”相長(zhǎng)的作用。

4 教學(xué)效果分析

通過對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)方式以及綜合評(píng)價(jià)的改革，相關(guān)專業(yè)學(xué)生對(duì)“基因工程”課程的掌握度有了明顯的提升，將學(xué)生沉悶、呆板、被動(dòng)的學(xué)習(xí)變?yōu)樯鷦?dòng)、活潑、主動(dòng)的學(xué)習(xí)，激發(fā)了學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新意識(shí)，提高了教學(xué)質(zhì)量，學(xué)生成績(jī)得到提高，而教學(xué)團(tuán)隊(duì)老師的“學(xué)生評(píng)價(jià)”也得到學(xué)生的一致好評(píng)。學(xué)生在學(xué)習(xí)好理論課之后，對(duì)實(shí)驗(yàn)室科研的熱情也得到大幅提升，學(xué)生通過在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行項(xiàng)目研究、參加實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽等多種形式，近三年獲得校級(jí)開放式實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目以及獲得省級(jí)以上實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)人次超過30余人次，同時(shí)據(jù)畢業(yè)學(xué)生反饋，對(duì)該課程的學(xué)習(xí)不僅增加了他們的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，也促進(jìn)了學(xué)生對(duì)考研知識(shí)點(diǎn)的掌握。

5 結(jié)語(yǔ)與展望

通過對(duì)“基因工程”的改革，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的獨(dú)創(chuàng)意識(shí)。但與此同時(shí)對(duì)教師提出了更高的要求，主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：（1）需要教師沖破傳統(tǒng)“老師講，學(xué)生聽”的教學(xué)觀念，學(xué)習(xí)新型教學(xué)方式和技巧；（2）“基因工程”是一門發(fā)展迅速的課程，更多前沿知識(shí)和技能不在教材上，需要教師緊跟最新科技前沿，花更多的時(shí)間備課；（3）需要教師更多立足于自身實(shí)踐，為學(xué)生傳授理論知識(shí)的同時(shí)，更多地傳授實(shí)際應(yīng)用；（4）學(xué)生的積極性與教學(xué)效果密切相關(guān)，讓學(xué)生在課堂上有參與感是提高積極性的良好方式。因此，“基因工程”課程教學(xué)改革是一個(gè)長(zhǎng)期的教學(xué)質(zhì)量工程，它需要教師著眼于未來發(fā)展，不斷更新內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，保持可持續(xù)的高水平發(fā)展，以便達(dá)成社會(huì)對(duì)相關(guān)專業(yè)應(yīng)用型人才需求標(biāo)準(zhǔn)，為社會(huì)培養(yǎng)更多具有良好專業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新能力的高級(jí)專業(yè)人才。