基因工程課程三階段案例教學(xué)法探索

1、 基因工程課程三階段案例教學(xué)法探索 摘要：基因工程課程是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，掌握并能熟練運(yùn)用各種基本的基因操作方法是對學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的首要的和最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，案例教學(xué)在此環(huán)節(jié)中具有極其重要的作用，根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)，三階段案例教學(xué)法可以循序漸進(jìn)，由淺入深地培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基因操作方法的能力。本文介紹了基因工程的三階段案例教學(xué)法并對開展案例教學(xué)應(yīng)注意的問題進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：案例教學(xué)三階段基因工程課程一、案例教學(xué)在基因工程課程教學(xué)中的地位生物技術(shù)是21世紀(jì)的核心研究領(lǐng)域之一，而基因工程在生物技術(shù)中處于核心地位，為了適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，培養(yǎng)適應(yīng)21世紀(jì)發(fā)展的科技人才，“基因工程”在高等教育中被列為

2、一門重要的課程。由于基因工程是從分子水平上對生命復(fù)雜現(xiàn)象的認(rèn)識和操作, 其內(nèi)容豐富, 理論性和實(shí)踐性強(qiáng)，并且理論和實(shí)踐緊密聯(lián)系,因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中, 普遍反映該課程難學(xué)、難理解、難掌握。1針對該課程的特點(diǎn),筆者在多年的該門課程的教學(xué)實(shí)踐中，逐漸把案例教學(xué)法引進(jìn)該門課程的教學(xué)當(dāng)中，并取得了很好的教學(xué)效果。案例教學(xué)法是指在教師的精心策劃和指導(dǎo)下，根據(jù)教學(xué)目的和教學(xué)內(nèi)容的需要以及學(xué)生身心發(fā)展的特點(diǎn)，運(yùn)用典型案例，將學(xué)生帶入特定事件的“現(xiàn)場”，深人角色，分析案例，引導(dǎo)學(xué)生自主探究性學(xué)習(xí)，以提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問題能力的一種教學(xué)方法。2案例教學(xué)在基因工程課程的教學(xué)過程中具有及其重要的作用。首先對基

3、因工程課程而言掌握并熟練運(yùn)用各種基本的基因工程原理和一些常用方法是對學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的首要的和最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。恰當(dāng)?shù)陌咐箤W(xué)生更易于和更深刻的領(lǐng)會基因工程的基本理論和方法，調(diào)動學(xué)生積極性，活躍課堂氣氛。通過案例教學(xué)，學(xué)生第一次從單純的理論接觸到實(shí)際的基因工程案例，因此學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性比較高，興趣比較濃。如果在案例教學(xué)階段能充分利用學(xué)生的新鮮感和求知欲選擇科學(xué)合理的案例對基因工程的基本理論和方法進(jìn)行實(shí)踐，就能使課堂教學(xué)起到事半功倍的效果。其次為了全面培養(yǎng)學(xué)生的基因工程實(shí)踐能力，在基因工程的教學(xué)中應(yīng)設(shè)置案例教學(xué)，課程設(shè)計(jì)和實(shí)習(xí)等實(shí)踐環(huán)節(jié)。案例教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生基因工程操作能力的第一個實(shí)踐環(huán)節(jié)，案例教學(xué)效

4、果的好壞直接影響到以后的實(shí)踐環(huán)節(jié)如課程設(shè)計(jì)和實(shí)習(xí)等。假如不通過案例教學(xué)直接讓學(xué)生單憑課堂上學(xué)習(xí)的理論知識進(jìn)行基因工程的課程設(shè)計(jì)和實(shí)習(xí)，就會使其感到無從下手。二、基因工程課程的三階段案例教學(xué)法基于基因工程課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，為了使學(xué)生更好的掌握各種基因操作方法，為其他實(shí)踐環(huán)節(jié)打下良好的基礎(chǔ)，案例教學(xué)應(yīng)貫穿基因工程教學(xué)的全過程中，即實(shí)行全過程案例教學(xué)。所謂全過程案例教學(xué)，是將案例教學(xué)的思想、觀點(diǎn)、方法和手段綜合應(yīng)用于教學(xué)過程中的各個環(huán)節(jié)和階段，使之聯(lián)結(jié)為一個有機(jī)而完整的教學(xué)過程體系。實(shí)施全過程案例教學(xué)，應(yīng)在課堂學(xué)習(xí)、課外作業(yè)、課內(nèi)討論、考試考核等各個教學(xué)環(huán)節(jié)中改變過去固有的教學(xué)方法，以具體案例分析

5、來加深學(xué)生對課程內(nèi)容的認(rèn)識和理解，并多角度，多層次鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生形成一種學(xué)習(xí)的內(nèi)在動力機(jī)制，拓寬對實(shí)際基因工程操作的分析思路，增強(qiáng)其隨機(jī)應(yīng)變，判斷解決問題的綜合能力。全過程案例教學(xué)法包括課前案例準(zhǔn)備，課堂案例分析，課外案例作業(yè)，組織案例討論，進(jìn)行案例考核，布置案例編寫等一系列教學(xué)環(huán)節(jié)3根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在基因工程課程的教學(xué)過程中，三階段案例教學(xué)法可以循序漸進(jìn)，由淺入深地培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用基因工程方法的能力。第一階段：設(shè)計(jì)簡單案例，培養(yǎng)學(xué)生對常用的基因工程方法進(jìn)行運(yùn)用的實(shí)踐能力，也稱之為方法運(yùn)用階段。熟練運(yùn)用常用的基因工程方法是基因工程實(shí)踐能力的基本要求，在本階段的案例教學(xué)中，主要是通過大量的案

6、例教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用各種基因工程方法的能力，讓學(xué)生克服只看不練而眼高手低的毛病。本階段的案例教學(xué)時間是在學(xué)完每章的基因工程方法后，主要是針對單個基因工程方法設(shè)計(jì)簡單案例，讓學(xué)生運(yùn)用常用的基因工程方法進(jìn)行具體分析。在學(xué)完常用的PCR，雜交，電泳，載體構(gòu)建，感受態(tài)制備等后，應(yīng)針對這些方法進(jìn)行專門的案例教學(xué)，讓學(xué)生在分析案例的過程中，掌握這些方法的基本原理和主要技術(shù)要點(diǎn)。例如在進(jìn)行基因克隆的教學(xué)時，其中關(guān)于PCR原理的這部分教學(xué)內(nèi)容，可以根據(jù)以往在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)生的具體案例展開教學(xué)。如2004年10月，某大學(xué)研究生趙某，在本科期間曾學(xué)習(xí)過分子生物學(xué)、基因工程等課程。該同學(xué)欲采用同源基因克隆法，通過PCR技

7、術(shù)克隆楊樹磷酸果糖激酶基因。首先對GenBank公布的植物磷酸果糖激酶同源基因進(jìn)行了搜索，進(jìn)一步應(yīng)用分子生物學(xué)軟件進(jìn)行分析，根據(jù)該同源基因保守區(qū)序列分別設(shè)計(jì)一對PCR引物，上游引物和下游引物分別與保守區(qū)相應(yīng)位點(diǎn)序列保持完全一致，即在同一條DNA鏈的5和3直接拷貝了兩段序列作為上下游引物，委托博亞公司合成。該同學(xué)用自己所設(shè)計(jì)的引物進(jìn)行PCR反應(yīng)，在Taq酶、Buffer、DNA模板質(zhì)量保證的前提下，反復(fù)調(diào)試退火溫度，經(jīng)過近一個月時間的試驗(yàn)仍舊沒有獲得預(yù)期PCR產(chǎn)物，試驗(yàn)以失敗而告終。試分析失敗原因？我們并沒有要求學(xué)生馬上討論分析，而是讓學(xué)生帶著問題，觀看利用多媒體技術(shù)制作的PCR反應(yīng)動畫演示，在

8、觀看的同時進(jìn)行思考。通過直觀、形象的動態(tài)模擬，使學(xué)生對于較為抽象的PCR原理有了清晰的理解和認(rèn)識。在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生結(jié)合上述案例對PCR反應(yīng)中各成分進(jìn)行分析討論，得出的結(jié)論是趙某在設(shè)計(jì)PCR引物時違背了PCR原理，下游引物應(yīng)該與所給的序列鏈互補(bǔ)，而不應(yīng)該是某段序列鏈的直接拷貝。趙某在設(shè)計(jì)PCR引物時所犯的錯誤，筆者所見所發(fā)生過多次，具有一定的普遍性。利用這樣的典型案例進(jìn)行教學(xué)，取得了令人滿意的教學(xué)效果。第二階段：設(shè)計(jì)復(fù)雜案例，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用基因工程方法的能力，也稱之為能力訓(xùn)練階段。在基因工程的實(shí)際操作過程中，僅僅依靠一種方法往往難以達(dá)到目的，比如在用雙酶切構(gòu)建載體時，需要掌握好感受態(tài)的制備方

9、法，還要掌握去除小片段的方法，以及設(shè)計(jì)合適的酶切方案等。在學(xué)完這些方法后，可以設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用兩個以上基因操作方法的案例，培養(yǎng)學(xué)生在掌握單個基因操作方法的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用兩種以上基因操作方法的能力。第三階段：設(shè)計(jì)綜合案例，全面提升學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的所有基因工程方法和知識進(jìn)行處理實(shí)際問題的能力，為其以后從事相關(guān)的職業(yè)打下基礎(chǔ)，也可稱之為能力提升階段。在本階段學(xué)生已經(jīng)學(xué)完所有的基因工程方法，已經(jīng)掌握了各種方法的特點(diǎn)、基本原理、適用范圍等，且通過前面兩個階段的案例教學(xué)已經(jīng)具備了實(shí)際運(yùn)用基因工程方法的能力。因此教師可以在本階段設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的案例，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用知識和方法的能力以及解決實(shí)際問題的能力，逐漸

10、和實(shí)際的基因工程操作接軌。在本階段可以把每年的研究生考試的綜合試題作為案例，或者結(jié)合具體的科研實(shí)例設(shè)計(jì)具有一定難度和綜合性的案例，以達(dá)到對學(xué)生基因工程方法綜合運(yùn)用能力提升的目的。教學(xué)經(jīng)驗(yàn)證明，通過上述三階段環(huán)環(huán)相扣的案例教學(xué)和專業(yè)化訓(xùn)練，學(xué)生綜合運(yùn)用基本的基因工程方法解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新能力得到提升，為本課程以后的實(shí)踐環(huán)節(jié)打下了良好基礎(chǔ)，迎合了社會對生物技術(shù)人才的需求。三、開展案例教學(xué)應(yīng)注意的問題（一）正確理解案例教學(xué)正確理解案例教學(xué)是實(shí)施案例教學(xué)的前提。案例教學(xué)的目的不僅局限于對所提供案例的分析與解決,而重在通過對典型事例的分析以及解決問題思路、方法等的了解和掌握,使學(xué)生進(jìn)一步理解非典型

11、事物與事理,進(jìn)而用以解決尤為普遍的特殊問題。對案例教學(xué)理念理解的偏頗必須引起重視。案例教學(xué)不是舉例教學(xué),以往所習(xí)慣的“案例教學(xué)”實(shí)際上是舉例子,往往是就事論事,缺乏深層次的理論思考,所舉例子也只是虛構(gòu)的或真實(shí)案例片斷或者干脆是教師即興所得,其功能僅限于解釋和補(bǔ)充說明所講授的理論內(nèi)容,是對所宣講理論的簡單重復(fù)。（二）精心組織案例案例的選擇,首先應(yīng)該充分考慮到課程本身的理論體系特征,要將所有的教學(xué)案例作一個整體規(guī)劃,使其與體系化的教學(xué)內(nèi)容大體對應(yīng)和貼近,并考慮到各個部分的承接和過渡;其次,案例要真實(shí),盡量避免假設(shè)和虛構(gòu)。事實(shí)要反映充分,有時間、人物、背景和事件,有起因、情節(jié)、過程和結(jié)局。當(dāng)然教師可

12、以根據(jù)教學(xué)需要,有針對性地剔除某些無效信息或者隱瞞某些要素,以便更有利于實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。第三,案例難易程度適中。案例不能過于繁雜,案例事實(shí)也不能過于淺露和直白,而應(yīng)當(dāng)針對學(xué)生的程度選擇一些具有一定啟發(fā)性和疑難性的案例,避免由于案例的事實(shí)和意圖過于明顯導(dǎo)致學(xué)生的思維惰性。4（三）案例難易度要和教學(xué)階段相適應(yīng)案例難易度的設(shè)計(jì)直接影響各階段教學(xué)目的的實(shí)現(xiàn)，只有難易度和教學(xué)階段相適應(yīng)的案例才能分期逐步實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的，才能循序漸進(jìn)，由易及難地培養(yǎng)學(xué)生的能力?；蚬こ倘A段的案例教學(xué)環(huán)環(huán)相扣，第一階段的案例教學(xué)是第二階段案例教學(xué)的基礎(chǔ)，前兩階段的案例教學(xué)又是第三階段案例教學(xué)的基礎(chǔ)。各個階段對學(xué)生能力培養(yǎng)的側(cè)重點(diǎn)不同，教學(xué)時間也不同。在案例教學(xué)過程中，應(yīng)注意所設(shè)計(jì)案例的難易度和教學(xué)階段相適應(yīng)。第一階段的案例側(cè)重對基因工程方法的運(yùn)用訓(xùn)練，因此本階段的案例設(shè)計(jì)的不易過難。第二階段的案例側(cè)重學(xué)生對兩種以上的基因操作方法進(jìn)行綜合運(yùn)用的能力，因此應(yīng)設(shè)計(jì)側(cè)重基因操作方法綜合案例，應(yīng)比第一階段復(fù)雜，難度較大。第三階段的案例教學(xué)是在前兩階段的基礎(chǔ)上對學(xué)生運(yùn)用基因操作方法能力的綜合提升，因此本階段設(shè)計(jì)的案例應(yīng)有一定的廣度和深度。