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食品基因工程綜合實(shí)驗教學(xué)改革
摘要：食品基因工程在現代食品生物技術(shù)領(lǐng)域中占有舉足輕重的地位。研究食品科學(xué)專(zhuān)業(yè)背景本科生的基因工程綜合實(shí)驗教學(xué)方法，設計與構建適用于食品專(zhuān)業(yè)本科生的基因工程綜合實(shí)驗體系，是迫在眉睫的事情。通過(guò)對食品基因工程實(shí)驗教學(xué)中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，可以從五個(gè)方面對教學(xué)進(jìn)行改革，即優(yōu)化實(shí)驗教學(xué)內容、引進(jìn)開(kāi)放式實(shí)驗或教學(xué)與科研相結合、轉變學(xué)生參與教學(xué)方式、革新實(shí)驗報告、改進(jìn)學(xué)生成績(jì)考核方式。這種創(chuàng )新性實(shí)踐教學(xué)改革措施的實(shí)施可以達到培養創(chuàng )新性人才的目標。
關(guān)鍵詞：食品基因工程 創(chuàng )新性 教學(xué)改革 綜合實(shí)驗
基因工程作為一門(mén)獨立的學(xué)科誕生于20世紀70年代，經(jīng)過(guò)40年的發(fā)展已經(jīng)是現代生物技術(shù)中的核心學(xué)科和四大工程技術(shù)之一，其廣泛應用于食品、農業(yè)、工業(yè)、醫藥等領(lǐng)域[1]�；蚬こ淌且婚T(mén)集理論與實(shí)踐與一體的學(xué)科，其研究方法與技術(shù)貫穿現代生命科學(xué)的每個(gè)領(lǐng)域。食品科學(xué)是整合和應用多個(gè)學(xué)科(化學(xué)、物理、生物、機械等)的基礎知識來(lái)研究食品的理化、生化以及食品加工原理和工藝的一門(mén)交叉學(xué)科。食品生物技術(shù)是食品加工領(lǐng)域的前沿交叉學(xué)科技術(shù)，其包括四大工程技術(shù)[2]，即食品基因工程、食品細胞工程、食品發(fā)酵工程和食品酶工程。而食品基因工程作為食品生物技術(shù)上游的關(guān)鍵學(xué)科，對現代食品生物技術(shù)的發(fā)展具有舉足輕重的支撐作用。食品基因工程綜合實(shí)驗作為食品基因工程理論課的實(shí)踐課程，是一門(mén)非常重要的課程，根據食品專(zhuān)業(yè)的課程特點(diǎn)研究食品科學(xué)專(zhuān)業(yè)背景本科生的基因工程綜合實(shí)驗教學(xué)方法以及設計與構建適用于食品專(zhuān)業(yè)本科生的基因工程綜合實(shí)驗體系是值得研究的課題。
1、食品基因工程實(shí)驗教學(xué)中存在的問(wèn)題及改革的必要性分析
食品基因工程實(shí)驗教學(xué)內容不能緊跟學(xué)科發(fā)展的步伐，內容古板陳舊[3-5]。目前的實(shí)驗課大綱包含的實(shí)驗內容按授課順序為：目的基因的PCR擴增、核酸電泳檢測、大腸桿菌感受態(tài)細胞的制備、質(zhì)粒轉化、質(zhì)粒DNA的抽提、重組質(zhì)粒的酶譜鑒定、重組細胞的誘導表達、重組酶的親和層析純化、SDS-PAGE蛋白電泳鑒定，共9個(gè)實(shí)驗，即80個(gè)學(xué)時(shí)。實(shí)驗教學(xué)模式為基礎性的驗證性實(shí)驗，即用課題組里碩士或博士已經(jīng)成功的實(shí)驗中的主要實(shí)驗材料(例如目的基因或質(zhì)粒等)進(jìn)行實(shí)驗。做這種驗證性實(shí)驗，如果操作步驟不出大的問(wèn)題，基本上就能夠得到預期的實(shí)驗結果。這種實(shí)驗模式在一定程度上能夠使學(xué)生溫習在理論課堂上學(xué)的知識，且能夠鍛煉同學(xué)們的實(shí)驗動(dòng)手能力，可以從實(shí)驗中學(xué)到一定的實(shí)驗技能，但是對學(xué)生的創(chuàng )新性思維訓練不能起到明顯的作用，學(xué)生無(wú)法體驗實(shí)驗的失敗，也就不能分析失敗的原因，對實(shí)驗的理解也就有了局限性。
實(shí)驗教學(xué)存在的另一個(gè)突出問(wèn)題就是實(shí)驗教學(xué)方法單一[4，5]。實(shí)驗教學(xué)采用的是傳統的教學(xué)方式，老師在實(shí)驗前會(huì )先把講義上的內容(包括實(shí)驗目的、原理、步驟)講解一遍，然后就讓同學(xué)們照著(zhù)講義上的實(shí)驗步驟一步一步去做，學(xué)生只是參與了實(shí)驗結果的輸出，沒(méi)有深入思考實(shí)驗的機會(huì )。在整個(gè)實(shí)驗過(guò)程中，學(xué)生大部分時(shí)間都是處于被動(dòng)學(xué)習接受的狀態(tài)，獨立思考問(wèn)題的時(shí)間很少。學(xué)生只是在實(shí)驗操作技能上有些許提升，而比較重要的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力沒(méi)有任何鍛煉和提高。掌握的這些基礎的具有驗證性實(shí)驗性質(zhì)的食品基因工程實(shí)驗室還是不能獨立開(kāi)展創(chuàng )新型實(shí)驗研究。
還有一個(gè)問(wèn)題就是考核方式不合理[5，6]。學(xué)生成績(jì)考核的方式影響著(zhù)他們的學(xué)習態(tài)度，良好的評價(jià)方法能夠激發(fā)他們主動(dòng)學(xué)習和探索知識的欲望，如何突出學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力，成績(jì)考核方式顯得特別重要。傳統的實(shí)驗課成績(jì)評定方式是老師通過(guò)學(xué)生的實(shí)驗報告的書(shū)寫(xiě)情況來(lái)給定一個(gè)分數，這種評定方式只能反應學(xué)生課下寫(xiě)作業(yè)的認真程度，無(wú)法判斷學(xué)生在實(shí)驗課上的表現，而作為實(shí)驗課，要靠動(dòng)手去操作才能得出實(shí)驗結果，學(xué)生的動(dòng)手能力這個(gè)評判實(shí)驗課的重要因素給忽略掉了。從這里可以看出實(shí)驗課成績(jì)的傳統評定方式的局限性。
鑒于在實(shí)驗教學(xué)中出現的種種問(wèn)題，這種模式已經(jīng)不再適應我國培養創(chuàng )新性人才的需要，必須對這種教學(xué)方式進(jìn)行改革。改革的重點(diǎn)是向以“知識構建和問(wèn)題求解”為特點(diǎn)的“創(chuàng )新性實(shí)踐教學(xué)”模式發(fā)展。這種綜合型的教學(xué)模式與以往的那種“驗證性實(shí)驗教學(xué)”模式相比涉及的知識面和深度要高的多，更能夠激發(fā)同學(xué)們的創(chuàng )新思維。這種實(shí)驗模式以創(chuàng )新性實(shí)驗研究學(xué)習為主，不斷提高人的主動(dòng)求知的欲望，達到更好的學(xué)習效果。
2、食品基因工程實(shí)驗教學(xué)改革的具體實(shí)施
2.1 優(yōu)化實(shí)驗教學(xué)內容
對食品基因工程實(shí)驗課程大綱進(jìn)行優(yōu)化設計[2，6]。食品基因工程實(shí)驗是一門(mén)系統性和綜合性很強的課程，設計實(shí)驗教學(xué)內容時(shí)不僅應強調其基礎性也應該強調其綜合性�；蚬こ虒�(shí)驗是由不同的實(shí)驗模塊組成的一個(gè)系統性的綜合實(shí)驗，每個(gè)實(shí)驗模塊之間都存在著(zhù)緊密的聯(lián)系，是環(huán)環(huán)相扣的一個(gè)過(guò)程，前一個(gè)實(shí)驗的結果通常作為下一步實(shí)驗的原材料。因此，只有在上一個(gè)實(shí)驗取得可靠的實(shí)驗結果后才能進(jìn)入下一步實(shí)驗，使學(xué)生至始至終都樹(shù)立完整的科學(xué)研究概念。
基因工程實(shí)驗內容豐富多彩，考慮到食品學(xué)科的發(fā)展，結合實(shí)驗室在微生物酶研究方面的豐富經(jīng)驗，我們應選擇一個(gè)與食品生物技術(shù)密切相關(guān)的食品酶為研究對象，設立一個(gè)綜合性研究課題，如D-阿洛酮糖3-差向異構酶的克隆、表達及性質(zhì)鑒定，實(shí)驗應該包含上面提到的九個(gè)實(shí)驗的全部?jì)热��；蚬こ叹C合實(shí)驗中每個(gè)實(shí)驗模塊的連續性特點(diǎn)就要求該實(shí)驗課程應該在一個(gè)完整的時(shí)間段內有條不紊的全部做完，按照實(shí)驗大綱的安排，可以安排一兩周的整塊時(shí)間來(lái)做這個(gè)綜合性實(shí)驗。食品基因工程實(shí)驗的綜合性和復雜性對學(xué)生們來(lái)說(shuō)是最大的考驗，但是這也是培養學(xué)生良好的科研理念及思維方式的很好機遇。通過(guò)實(shí)驗不僅使學(xué)生能夠了解基本的實(shí)驗原理及熟練掌握實(shí)驗操作過(guò)程，而且還能幫助他們建立好的實(shí)驗素養及培養團隊協(xié)作能力。
2.2 引進(jìn)開(kāi)放式實(shí)驗或教學(xué)與科研相結合
食品基因工程實(shí)驗采用開(kāi)放性實(shí)驗或者與科研相結合的方式，可以給學(xué)生的創(chuàng )新思維訓練提供更廣闊的平臺[3，4，5，7]。開(kāi)放性實(shí)驗是指在老師規定的一個(gè)課題范圍內，同學(xué)們可以自由選題，從課題方案的設計到課題的操作實(shí)施整個(gè)過(guò)程都是同學(xué)們掌控的。當然在關(guān)系實(shí)驗失敗與否的實(shí)驗方案設計階段，老師會(huì )對學(xué)生的設計方案進(jìn)行最后的確定，如果有不妥的地方會(huì )讓學(xué)生進(jìn)行修改，這樣以來(lái)學(xué)生可以在接下來(lái)的實(shí)驗操作過(guò)程能夠順利進(jìn)行。把基因工程實(shí)驗課和指導老師的科研項目相結合，這是個(gè)大膽的嘗試。在同學(xué)們參與任課老師的科研項目過(guò)程中，可以激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習興趣，鍛煉學(xué)生把握課題研究方向的能力，有助于學(xué)生創(chuàng )新性思維的培養。
2.3 轉變學(xué)生參與教學(xué)方式
讓學(xué)生參與食品基因工程實(shí)驗教學(xué)的每個(gè)環(huán)節[8]。從實(shí)驗的準備階段開(kāi)始就讓學(xué)生參與進(jìn)來(lái)。以往的實(shí)驗課程，不管是有機實(shí)驗還是無(wú)機實(shí)驗，學(xué)生們在進(jìn)入實(shí)驗室前，所有實(shí)驗過(guò)程中要用到的試劑和原材料都已準備就緒。讓學(xué)生參與實(shí)驗的每個(gè)環(huán)節有助于加深他們對實(shí)驗的深刻理解�；蚬こ虒�(shí)驗一般都是按照一些成熟的操作步驟做的，操作起來(lái)不是很難，而實(shí)驗的大部分時(shí)間都花費在了實(shí)驗的準備工作上�；蚬こ虒�(shí)驗不同于以往實(shí)驗的特點(diǎn)之一就是一些原材料需要滅菌且部分操作要在無(wú)菌條件下進(jìn)行。通過(guò)參與實(shí)驗的準備學(xué)生們能夠了解哪些需要事先滅菌，哪些需要在無(wú)菌條件下操作。培養基及種類(lèi)繁多的試劑的配制也需要大量的人力參與。學(xué)生們也能熟悉實(shí)驗中用到的基本儀器的使用，包括高壓滅菌鍋、PCR儀、蛋白和核酸電泳系統、凝膠成像系統、色譜柱的使用等等。通過(guò)讓同學(xué)們參與實(shí)驗的各個(gè)環(huán)節，使同學(xué)們更好的理解整個(gè)實(shí)驗流程。整個(gè)實(shí)驗流程做下來(lái)，可以使每個(gè)學(xué)生都能夠單獨的完成整個(gè)實(shí)驗。在實(shí)驗過(guò)程中，要灌輸過(guò)程重于結果的思想，減輕學(xué)生們更看重結果的負重，使學(xué)生更有效地獲得知識和能力，從實(shí)驗中得到更多的收獲，進(jìn)一步提高學(xué)生的動(dòng)手能力。
積極推廣多種多樣的教學(xué)模式。所有的教學(xué)模式可以歸為兩類(lèi)，第一類(lèi)以老師為主導，第二類(lèi)是把學(xué)生作為主導。首先說(shuō)第一類(lèi)，老師起主導作用，即老師主講，但在傳統教學(xué)模式上做些變動(dòng)，即變成互動(dòng)式教學(xué)。這種互動(dòng)式教學(xué)方法需要學(xué)生的積極配合。作為學(xué)生，應該在實(shí)驗開(kāi)始之前通過(guò)預習全部的實(shí)驗講義掌握整個(gè)實(shí)驗的流程，實(shí)驗與實(shí)驗的銜接以及基礎的實(shí)驗知識，如實(shí)驗目的和原理、實(shí)驗操作步驟，通過(guò)查閱資料獲取實(shí)驗注意事項，做出預案以防實(shí)驗失敗，對整個(gè)實(shí)驗有一個(gè)整體的深入理解。老師可以隨機提出一些問(wèn)題讓同學(xué)們回答，學(xué)生們也可以就某些實(shí)驗疑點(diǎn)向老師請教，活躍課堂氛圍，那些表現好的學(xué)生在評定成績(jì)時(shí)可以獲得額外的加分機會(huì )。這種方式能夠更積極的調動(dòng)學(xué)生參與實(shí)驗的熱情。另外一種教學(xué)方法就是采取角色互換的教學(xué)方式，第一種是老師講學(xué)生聽(tīng)，而這一種是把老師和學(xué)生的角色互換，由學(xué)生在講臺上主講，然后大家補充和討論，最后由老師做出點(diǎn)評、總結。這是一種大膽的嘗試，對學(xué)生的要求很高，需要學(xué)生對實(shí)驗有透徹的理解。
2.4 實(shí)驗報告的創(chuàng )新
傳統的實(shí)驗報告由實(shí)驗目的原理、實(shí)驗步驟、實(shí)驗結果、討論及思考題這幾部分構成，這樣的寫(xiě)法幾乎是一個(gè)實(shí)驗報告的標準格式。由于傳統實(shí)驗課中的每個(gè)實(shí)驗是獨立的，是互不影響的，而每個(gè)實(shí)驗的內容相對較少，采用標準格式書(shū)寫(xiě)讓人對這個(gè)實(shí)驗一目了然。但是食品基因工程實(shí)驗是一個(gè)綜合性的大實(shí)驗，每個(gè)實(shí)驗都是相互有聯(lián)系的，完全可以作為一個(gè)本科生的畢業(yè)課題來(lái)對待。所以，可以嘗試讓學(xué)生們按照畢業(yè)論文的格式書(shū)寫(xiě)這個(gè)綜合實(shí)驗的內容，也就構成了一個(gè)小論文[6]。按照論文的格式來(lái)寫(xiě)，首先第一部分是緒論，寫(xiě)這種食品酶的研究背景及研究目的和意義，然后第二部分就寫(xiě)所做的實(shí)驗部分，包括前言、材料與方法、主要試劑和儀器，接下來(lái)就是實(shí)驗步驟，最后是實(shí)驗結果和討論部分。在小論文的最后部分可以做個(gè)小結。這種寫(xiě)法有助于開(kāi)闊學(xué)生的視野，不只是把目光局限在一個(gè)個(gè)獨立的實(shí)驗上面，而用開(kāi)放的思維去思考整個(gè)實(shí)驗。也可以讓學(xué)生們盡早接觸畢業(yè)論文的書(shū)寫(xiě)格式，為學(xué)生真正的畢業(yè)論文寫(xiě)作打下基礎。
2.5 改進(jìn)學(xué)生成績(jì)考核方式
以前的實(shí)驗課成績(jì)評定方式是通過(guò)實(shí)驗報告的分數給定的，這種評分方式過(guò)于單一化，有諸多弊端，所以我們要擯棄這種傳統的實(shí)驗課成績(jì)評定方式。學(xué)生的成績(jì)是由多種因素共同決定的，這些因素可以歸納如下：實(shí)驗小論文，實(shí)驗操作測評，平時(shí)表現與出勤[7，9，10，11]。這三個(gè)部分應該按照一定的比例分數構成一個(gè)學(xué)生的總成績(jì)。小論文的質(zhì)量應該是這個(gè)綜合實(shí)驗的最重要評判指標，反應學(xué)生實(shí)驗的結果及對待實(shí)驗的認真態(tài)度。實(shí)驗操作測評有老師在實(shí)驗課進(jìn)行期間的巡視觀(guān)察來(lái)判斷學(xué)生的操作實(shí)驗的動(dòng)手能力。平時(shí)表現與出勤則反應了學(xué)生課堂上的積極性及參與度。這幾種因素的疊加對以前單一評判標準起到很好的平衡作用，能夠更有效的促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習興趣。
3、結語(yǔ)
構建針對食品專(zhuān)業(yè)本科生的食品基因工程綜合實(shí)驗實(shí)踐教學(xué)體系需要強調基礎性、綜合性、設計性和實(shí)用性。隨著(zhù)教育體制的改革、教學(xué)手段的不斷豐富、教學(xué)受體的更替，食品專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗實(shí)踐教學(xué)也要跟上時(shí)代的步伐。隨著(zhù)教學(xué)改革的深入，以“知識構建和問(wèn)題求解”為特點(diǎn)的“創(chuàng )新性實(shí)踐教學(xué)”模式受到國內外很多高校的關(guān)注[12]。這種模式的教學(xué)方法能夠讓學(xué)生的創(chuàng )新意識得到激發(fā)，在學(xué)習的過(guò)程中，以研究型學(xué)習為主，不斷提高人的主動(dòng)求知的欲望，達到更好的學(xué)習效果。在食品基因工程綜合實(shí)驗教學(xué)環(huán)節設立一個(gè)與食品生物技術(shù)有緊密聯(lián)系的食品基因工程研究課題，結合學(xué)生們的課堂知識，組織學(xué)生們進(jìn)行創(chuàng )新性的自主綜合實(shí)驗設計或從事教師的科研項目，能夠實(shí)現多學(xué)科知識點(diǎn)的融合，在綜合實(shí)驗實(shí)踐教學(xué)中不斷改進(jìn)與提高，為學(xué)生們提供很好的綜合實(shí)驗教學(xué)的同時(shí)引導學(xué)生們從事學(xué)術(shù)科研活動(dòng)的研究思路和科學(xué)方法，為其今后的研究生深造或參加工作加深基礎理論創(chuàng )新思維。
參考文獻：
[1] 朱旭芬，趙小立，張銘.基因工程實(shí)驗課程的建設與實(shí)踐[J].中國大學(xué)教學(xué)，2006，3：44-45.
[2] 張麗娜，陳一資.基因工程技術(shù)及轉基因食品安全性評價(jià)[J].中國食物與營(yíng)養，2008，1：18-20.
[3] 賈桂康，蘇仕林.基因工程實(shí)驗教學(xué)改革探析[J].現代農業(yè)科技，2009，21：300-301.
[4] 王小敏，葉曉霞.綜合性實(shí)驗在基因工程實(shí)驗教學(xué)中的應用[J].教育教學(xué)論壇，2014，25：252-253.
[5] 秦紅霞，王萍蘭，徐玲玲，等.基因工程實(shí)驗教學(xué)改革與探索[J].安徽農業(yè)科學(xué)，2010，7：3813-3814，3816.
[6] 魏麟，劉勝貴，付明，等.基因工程實(shí)驗教學(xué)改革的實(shí)踐探析[J].懷化學(xué)院學(xué)報，2012，2：94-96.
[7] 斯越秀，王忠華.自主合作式基因工程實(shí)驗教學(xué)改革與實(shí)踐[J].高校實(shí)驗室工作研究，2011，1：30-32.
[8] 金勇豐，李霽，邵愛(ài)萍.本科生基因工程實(shí)驗技能培養的改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗技術(shù)與管理，2008，25(1)：16-18.
[9] 黃娟，劉友勛.基因工程實(shí)驗教學(xué)與考試改革探索[J].素質(zhì)教育論壇，2010， 6：39-40.
[10] 王桂華，唐彥君，余麗蕓，等.基因工程實(shí)驗的改革與實(shí)踐[J].安徽農學(xué)通報(上半月刊)，2009，9：230，234.
[11] 何燕，張婷，吳昌學(xué)，等.醫學(xué)生物技術(shù)本科生基因工程實(shí)驗教學(xué)改革與實(shí)踐[J]. 現代醫藥衛生，2013，11：1735-1736.
[12] 林建國，胡瑛，王常高，等.分子生物學(xué)與基因工程實(shí)驗教學(xué)改革的探索[J].中國科教創(chuàng )新導刊，2009，20：43，45.
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