生物技術(shù)專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)踐

　　摘要：生物技術(shù)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，合理設(shè)置生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程、改革教學(xué)效果評(píng)價(jià)體系，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新精神，提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提升以及創(chuàng)新應(yīng)用型人才的培養(yǎng)都會(huì)起到積極的促進(jìn)作用。
　　關(guān)鍵詞：生物技術(shù) 綜合實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)
　　作為一門新興學(xué)科，生物技術(shù)具有涉及領(lǐng)域?qū)�、涵蓋范圍廣、基礎(chǔ)性強(qiáng)的特點(diǎn)，也是現(xiàn)代生物學(xué)發(fā)展并與相關(guān)學(xué)科交叉融合的產(chǎn)物。包括了基因工程、蛋白質(zhì)工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程等領(lǐng)域。新時(shí)代的教學(xué)改革要求生物技術(shù)專業(yè)理論結(jié)合實(shí)際，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用，培養(yǎng)學(xué)生科研創(chuàng)新能力以及實(shí)踐操作能力[1]。目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)在不同程度上仍然是理論教學(xué)的輔助內(nèi)容和手段，實(shí)驗(yàn)方法多以驗(yàn)證已知結(jié)果作為主要目標(biāo)，這種教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)是與理論教學(xué)環(huán)環(huán)相扣，但同時(shí)具有以下缺點(diǎn)：第一，實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容缺乏學(xué)科間的互相聯(lián)系，無(wú)法達(dá)到實(shí)驗(yàn)技能的系統(tǒng)訓(xùn)練，而生物技術(shù)是一門交叉學(xué)科，通過(guò)單獨(dú)設(shè)置的實(shí)驗(yàn)課程很難形成系統(tǒng)的知識(shí)框架體系；第二，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在技術(shù)手段上容易出現(xiàn)重復(fù)，由于各門課程在實(shí)驗(yàn)課上自成體系，課程之間往往開(kāi)設(shè)性質(zhì)和內(nèi)容上有所雷同；第三，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)陳舊，多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，沒(méi)有隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而及時(shí)更新；第四，實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放不夠全面，教學(xué)資源無(wú)法得到充分利用，第五，學(xué)生的創(chuàng)造能力和學(xué)習(xí)熱情得不到充分的發(fā)揮。以上缺點(diǎn)嚴(yán)重制約著創(chuàng)新性人才的成長(zhǎng)與培養(yǎng)。針對(duì)上述不足，為了加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，通過(guò)以下幾個(gè)方面對(duì)生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法進(jìn)行了改革和實(shí)踐，并取得了理想效果。
　　一、合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
　　作為生命科學(xué)的核心，生物技術(shù)是與其他學(xué)科交叉融合而成的新興學(xué)科，在人才培養(yǎng)過(guò)程中，不僅要求學(xué)生掌握生物技術(shù)專業(yè)相關(guān)理論及實(shí)驗(yàn)知識(shí)，還要求學(xué)生有一定的創(chuàng)新實(shí)踐能力[2]。為此，在綜合實(shí)驗(yàn)的課程內(nèi)容設(shè)置過(guò)程中，對(duì)傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的課時(shí)數(shù)進(jìn)行壓縮，增加了學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓學(xué)生根據(jù)自身興趣及掌握的實(shí)驗(yàn)技能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，在此基礎(chǔ)上，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在設(shè)計(jì)上分為三個(gè)不同層次：基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)以及自主創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)[3]。例如：有的同學(xué)根據(jù)吉林市地處松花江上游的特殊地理環(huán)境，利用松花江沉積泥沙作為實(shí)驗(yàn)材料，篩選工業(yè)生產(chǎn)所用的發(fā)酵菌株，通過(guò)建立平行的預(yù)處理方法進(jìn)行菌株篩選，并對(duì)篩選結(jié)果進(jìn)行記錄，從而總結(jié)出了一套合理有效的發(fā)酵菌株篩選的預(yù)處理方法，這樣分離出的發(fā)酵菌株同時(shí)兼具陸生菌以及水生菌的特點(diǎn)，具有一定的實(shí)際應(yīng)用以及科學(xué)研究?jī)r(jià)值。進(jìn)一步深入實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，所篩選的菌株中有的菌株具有拮抗活性，可作為產(chǎn)生抑菌素的生防菌株另，另外有些菌株可以產(chǎn)生黑色素，或者產(chǎn)生淀粉水解酶，這又證實(shí)了菌株的工業(yè)生產(chǎn)價(jià)值。在上述學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，涉及了一整套微生物實(shí)驗(yàn)的基本操作流程，同時(shí)在對(duì)菌株發(fā)酵條件摸索的過(guò)程中，又整合了發(fā)酵工程的技術(shù)手段，可以說(shuō)是生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)中比較成功的一例。同時(shí)，我們根據(jù)醫(yī)學(xué)院校培養(yǎng)生物技術(shù)專業(yè)人才的具體要求，結(jié)合醫(yī)學(xué)免疫學(xué)、分子診斷學(xué)以及生物化學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)等學(xué)科內(nèi)容，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，例如：在目的基因的克隆的實(shí)驗(yàn)講解過(guò)程中，避開(kāi)理論課中的一些重復(fù)的實(shí)驗(yàn)原理，重點(diǎn)講解克隆技術(shù)目前常用的一些技術(shù)手段，并且突出這些技術(shù)手段在單克隆抗體制備、酶聯(lián)反應(yīng)以及臨床疾病診斷上的一些具體應(yīng)用，可以達(dá)到拓展綜合實(shí)驗(yàn)的覆蓋內(nèi)容，讓學(xué)生了解到生物技術(shù)在實(shí)際中具體應(yīng)用的作用。
　　二、整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程
　　傳統(tǒng)的生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要安排在理論教學(xué)內(nèi)容之后，其內(nèi)容大都為重復(fù)性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，并且課程之間的相互聯(lián)系不緊密。這導(dǎo)致許多學(xué)生只注重理論知識(shí)，對(duì)于實(shí)際動(dòng)手操作的重要性認(rèn)識(shí)不足，并且忽視了生物技術(shù)各門課程之間的內(nèi)在聯(lián)系[4]。為此我們嘗試將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，為了讓學(xué)生能更好地掌握生物技術(shù)的基本操作技能，對(duì)實(shí)驗(yàn)有一個(gè)完整的思路，我們緊緊圍繞分子生物學(xué)的幾個(gè)核心步驟，即：分、切、連、轉(zhuǎn)、篩、誘、檢，開(kāi)設(shè)一個(gè)大的綜合性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容共計(jì)60學(xué)時(shí)，包括：基因克隆與鑒定部分，主要包括：質(zhì)粒的提取、目的基因的克隆、酶切鑒定、目的基因與載體的連接、感受態(tài)制備和轉(zhuǎn)化、陽(yáng)性克隆的篩選以及重組蛋白表達(dá)條件的優(yōu)化等，例如：在上述自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用從松花江泥沙中分離篩選得到的大腸桿菌作為實(shí)驗(yàn)材料，進(jìn)行質(zhì)粒DNA的提取，將其中的目的基因片段通過(guò)雙酶切連接到PET28a質(zhì)粒，并轉(zhuǎn)化至DH5α擴(kuò)增菌株，培養(yǎng)后繼續(xù)提取質(zhì)粒DNA進(jìn)行PCR以及酶切鑒定，并將陽(yáng)性結(jié)果通過(guò)轉(zhuǎn)化至BL21表達(dá)菌株，進(jìn)行藍(lán)白斑篩選挑取陽(yáng)性克隆，進(jìn)行蛋白的誘導(dǎo)以及表達(dá)條件的優(yōu)化。通過(guò)這樣的實(shí)踐，將自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與綜合實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相互銜接，形成一個(gè)理論聯(lián)系實(shí)際的完整體系，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中讓學(xué)生自主準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)樣品，規(guī)劃實(shí)驗(yàn)具體進(jìn)程，最后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行集體討論與分析。這樣能夠進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)際操作能力，同時(shí)也確保了幾個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的連續(xù)性，對(duì)今后學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)或完成畢業(yè)論文也有很大幫助，大大激發(fā)了學(xué)生的求知欲望和探索精神，生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果得到了顯著提升。
　　三、改革教學(xué)效果評(píng)價(jià)方法
　　傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果基本體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的最終撰寫上，這種方式缺少靈活性以及全面性，對(duì)學(xué)生所學(xué)知識(shí)的考察相對(duì)片面，不利于培養(yǎng)學(xué)的自主創(chuàng)新意識(shí)[5]。鑒于上述原因，根據(jù)綜合實(shí)驗(yàn)的課程內(nèi)容和組織方式，將最終的總評(píng)成績(jī)具體劃分為四部分：實(shí)驗(yàn)報(bào)告，占總成績(jī)的30%，主要檢查實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫格式及結(jié)果與分析的具體情況；技能操作考試，占總成績(jī)的30%，包括實(shí)驗(yàn)過(guò)程的基本操作、實(shí)驗(yàn)室儀器的使用以及具體問(wèn)題的分析解答；基本操作以及常用實(shí)驗(yàn)儀器的使用都是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，由任課教師現(xiàn)場(chǎng)考察，具體問(wèn)題的處理以及分析通過(guò)抽簽的方式進(jìn)行，在限定時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生進(jìn)行筆試答題，由這兩部分匯總成技能操作考試的最終成績(jī)，同時(shí)對(duì)技能操作考試不合格的同學(xué)，限制其參加期末考試，通過(guò)這種考核方式，增加了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)的重視程度，并促使其在綜合實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不斷提升自身實(shí)驗(yàn)技能操作，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的積極性；課程論文成績(jī)，占30%，主要?jiǎng)?chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案的可行性以及實(shí)際實(shí)施情況，要求每個(gè)同學(xué)獨(dú)立完成論文撰寫，并對(duì)參考文獻(xiàn)的數(shù)量以及質(zhì)量提出具體要求，如：要求每篇課程論文至少選擇五篇以上內(nèi)容相關(guān)的中文核心文章作為參考，并對(duì)論文的格式、字?jǐn)?shù)提出嚴(yán)格要求，提升學(xué)生論文的撰寫能力，為期畢業(yè)課題的設(shè)計(jì)以及論文撰寫打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；平時(shí)學(xué)習(xí)成績(jī)，占10%，考查學(xué)生的課堂表現(xiàn)和課堂出勤率。對(duì)于平時(shí)表現(xiàn)突出的同學(xué)，如：對(duì)于實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備人員，操作中的組長(zhǎng)以及課代表等突出表現(xiàn)者酌情加分，對(duì)于三次無(wú)故曠課的同學(xué)，成績(jī)判定為不合格，給予重修處分。新的考核方法充分考慮了全面、客觀、公正的原則，在傳統(tǒng)考核的基礎(chǔ)上，也體現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、搜索文獻(xiàn)、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)等方面的能力，有助于拓寬學(xué)生知識(shí)面，激發(fā)學(xué)習(xí)積極性。

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