食品基因工程綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

食品基因工程綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革食品基因項(xiàng)目綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X〔2022〕06〔c〕-0158-03

TheReformofComprehensiveExperimentTeachingoftheGeneticEngineeringofFood

MuWanmengZhangTaomiaoMingGuangCuiEJiangbo

〔StateKeyLaboratoryofFoodScienceandTechnology，JiangnanUniversity，WuxiJiangsu，214122，China〕

Abstract：Thegeneticengineeringoffoodplaysadecisiveroleinthefieldofmodernfoodbiotechnology.Researchthegeneticengineeringcomprehensiveexperimentteachingmethodofundergraduateoffoodscienceprofessionalbackgroundanddesignthecomprehensiveexperimentsystemofgeneengineeringformajorinfoodareurgentthings.Thepresentarticleanalyzedtheproblemsexistingintheexperimentteachingofgeneticengineeringoffood，andtheteachingreformationcancarryonfromthefollowingfiveaspects，namely，optimizingexperimentteachingcontents，introducingtheopenexperimentorcombiningtheteachingandscientificresearch，transformingthewaystudentsparticipateinteaching，innovatingtheexperimentreport，improvingstudentperformanceevaluationmethods.Theimplementationoftheteachingreformoftheinnovativepracticecanachievethegoaloftraininginnovativetalent.

Keywords：Food；Geneticengineering；Comprehensiveexperiment；Innovativeness；Teachingreform

基因項(xiàng)目作為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科誕生于20世紀(jì)70年代，經(jīng)過(guò)40年的開(kāi)展已經(jīng)是現(xiàn)代生物技術(shù)中的核心學(xué)科和四大項(xiàng)目技術(shù)之一，其廣泛應(yīng)用于食品、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域[1]。基因項(xiàng)目是一門(mén)集理論與實(shí)踐與一體的學(xué)科，其研究辦法與技術(shù)貫通現(xiàn)代生命科學(xué)的每個(gè)領(lǐng)域。食品科學(xué)是整合和應(yīng)用多個(gè)學(xué)科〔化學(xué)、物理、生物、機(jī)械等〕的根底知識(shí)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)，其包括四大項(xiàng)目技術(shù)[2]，即食品基因項(xiàng)目、食品細(xì)胞項(xiàng)目、食品發(fā)酵項(xiàng)目和食品酶項(xiàng)目。而食品基因項(xiàng)目作為食品生物技術(shù)上游的關(guān)鍵學(xué)科，對(duì)現(xiàn)代食品生物技術(shù)的開(kāi)展具有舉足輕重的撐持作用。食品基因項(xiàng)目綜合實(shí)驗(yàn)作為食品基因項(xiàng)目理論課的實(shí)踐課程，是一門(mén)非常重要的課程，根據(jù)食品專業(yè)的課程特點(diǎn)研究食品科學(xué)專業(yè)背景本科生的基因項(xiàng)目綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)辦法以及設(shè)計(jì)與構(gòu)建適用于食品專業(yè)本科生的基因項(xiàng)目綜合實(shí)驗(yàn)體系是值得研究的課題。

1食品基因項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題及改革的必要性分析

食品基因項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容不能緊跟學(xué)科開(kāi)展的步伐，內(nèi)容古板陳舊[3-5]。目前的實(shí)驗(yàn)課大綱包含的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按授課順序?yàn)椋耗康幕虻腜CR擴(kuò)增、核酸電泳檢測(cè)、大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞的制備、質(zhì)粒轉(zhuǎn)化、質(zhì)粒DNA的抽提、重組質(zhì)粒的酶譜鑒定、重組細(xì)胞的誘導(dǎo)敘述、重組酶的親和層析純化、SDS蛋白電泳鑒定，共9個(gè)實(shí)驗(yàn)，即80個(gè)學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式為根底性的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，即用課題組里碩士或博士已經(jīng)成功的實(shí)驗(yàn)中的主要實(shí)驗(yàn)材料〔示例目的基因或質(zhì)粒等〕進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。做這種驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，如果操作步驟不出大的問(wèn)題，根本上就能夠得到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ皆谝欢ǔ潭壬夏軌蚴箤W(xué)生溫習(xí)在理論課堂上學(xué)的知識(shí)，且能夠鍛煉同學(xué)們的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，可以從實(shí)驗(yàn)中學(xué)到一定的實(shí)驗(yàn)技能，但是對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新性思維訓(xùn)練不能起到明顯的作用，學(xué)生無(wú)法體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的失敗，也就不能分析失敗的原因，對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解也就有了局限性。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的另一個(gè)突出問(wèn)題就是實(shí)驗(yàn)教學(xué)辦法單一[4，5]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用的是傳統(tǒng)的教學(xué)方式，老師在實(shí)驗(yàn)前會(huì)先把講義上的內(nèi)容〔包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、步驟〕講解一遍，然后就讓同學(xué)們照著講義上的實(shí)驗(yàn)步驟一步一步去做，學(xué)生只是參與了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的輸出，沒(méi)有深入思考實(shí)驗(yàn)的時(shí)機(jī)。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生大局部時(shí)間都是處于被動(dòng)學(xué)習(xí)接受的狀態(tài)，獨(dú)立思考問(wèn)題的時(shí)間很少。學(xué)生只是在實(shí)驗(yàn)操作技能上有些許提升，而比擬重要的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力沒(méi)有任何鍛煉和提高。掌握的這些根底的具有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的食品基因項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室還是不能獨(dú)立發(fā)展創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)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(jī)考核的方式影響著他們的學(xué)習(xí)態(tài)度，良好的評(píng)價(jià)辦法能夠激發(fā)他們主動(dòng)學(xué)習(xí)和探索知識(shí)的欲望，如何突出學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力，成績(jī)考核方式顯得特別重要。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課成績(jī)?cè)u(píng)定方式是老師通過(guò)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書(shū)寫(xiě)情況來(lái)給定一個(gè)分?jǐn)?shù)，這種評(píng)定方式只能反饋學(xué)生課下寫(xiě)作業(yè)的認(rèn)真程度，無(wú)法判斷學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上的表現(xiàn)，而作為實(shí)驗(yàn)課，要靠動(dòng)手去操作才能得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生的動(dòng)手能力這個(gè)評(píng)判實(shí)驗(yàn)課的重要因素給忽略掉了。從這里可以看出實(shí)驗(yàn)課成績(jī)的傳統(tǒng)評(píng)定方式的局限性。

鑒于在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中出現(xiàn)的種種問(wèn)題，這種模式已經(jīng)不再適應(yīng)我國(guó)培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的需要，必須對(duì)這種教學(xué)方式進(jìn)行改革。改革的重點(diǎn)是向以“知識(shí)構(gòu)建和問(wèn)題求解〞為特點(diǎn)的“創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)〞模式開(kāi)展。這種綜合型的教學(xué)模式與以往的那種“驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)〞模式相比波及的知識(shí)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(yàn)?zāi)Ｊ揭詣?chuàng)新性實(shí)驗(yàn)研究學(xué)習(xí)為主，不斷提高人的主動(dòng)求知的欲望，到達(dá)更好的學(xué)習(xí)效果。

2食品基因項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的具體實(shí)施

2.1優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

對(duì)食品基因項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)課程大綱進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)[2，6]。食品基因項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)是一門(mén)系統(tǒng)性和綜合性很強(qiáng)的課程，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容時(shí)不僅應(yīng)強(qiáng)調(diào)其根底性也應(yīng)該強(qiáng)調(diào)其綜合性。基因項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)是由不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)K組成的一個(gè)系統(tǒng)性的綜合實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K之間都存在著緊密的聯(lián)系，是環(huán)環(huán)相扣的一個(gè)過(guò)程，前一個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果通常作為下一步實(shí)驗(yàn)的原材料。因此，只有在上一個(gè)實(shí)驗(yàn)取得可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果后才能進(jìn)入下一步實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生至始至終都樹(shù)立完整的科學(xué)研究概念。

基因項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐盛多彩，考慮到食品學(xué)科的開(kāi)展，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室在微生物酶研究方面的豐盛經(jīng)驗(yàn)，我們故選擇一個(gè)與食品生物技術(shù)密切相關(guān)的食品酶為研究對(duì)象，設(shè)立一個(gè)綜合性研究課題，如D-阿洛酮糖3-差向異構(gòu)酶的克隆、敘述及性質(zhì)鑒定，實(shí)驗(yàn)應(yīng)該包含上面提到的九個(gè)實(shí)驗(yàn)的全部?jī)?nèi)容?；蝽?xiàng)目綜合實(shí)驗(yàn)中每個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K的連續(xù)性特點(diǎn)就要求該實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)該在一個(gè)完整的時(shí)間段內(nèi)有條不紊的全部做完，按照實(shí)驗(yàn)大綱的安頓，可以安頓一兩周的整塊時(shí)間來(lái)做這個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)。食品基因項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)的綜合性和復(fù)雜性對(duì)學(xué)生們來(lái)說(shuō)是最大的考驗(yàn)，但是這也是培養(yǎng)學(xué)生良好的科研理念及思維方式的很好機(jī)遇。通過(guò)實(shí)驗(yàn)不僅使學(xué)生能夠了解根本的實(shí)驗(yàn)原理及熟練掌握實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，而且還能幫忙他們建立好的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)及培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

2.2引進(jìn)開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)或教學(xué)與科研相結(jié)合

食品基因項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)采用開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)或者與科研相結(jié)合的方式，可以給學(xué)生的創(chuàng)新思維訓(xùn)練提供更廣大的平臺(tái)[3，4，5，7]。開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)是指在老師規(guī)定的一個(gè)課題范圍內(nèi)，同學(xué)們可以自由選題，從課題計(jì)劃的設(shè)計(jì)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(dāng)然在關(guān)系實(shí)驗(yàn)失敗與否的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃設(shè)計(jì)階段，老師會(huì)對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)計(jì)劃進(jìn)行最后確實(shí)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(yàn)操作過(guò)程能夠順利進(jìn)行。把基因項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)課和指導(dǎo)老師的科研工程相結(jié)合，這是個(gè)大膽的嘗試。在同學(xué)們參與任課老師的科研工程過(guò)程中，可以激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)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(yǎng)。

2.3轉(zhuǎn)變學(xué)生參與教學(xué)方式

讓學(xué)生參與食品基因項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)教學(xué)的每個(gè)環(huán)節(jié)[8]。從實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備階段開(kāi)始就讓學(xué)生參與進(jìn)來(lái)。以往的實(shí)驗(yàn)課程，不論是有機(jī)實(shí)驗(yàn)還是無(wú)機(jī)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們?cè)谶M(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前，所有實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要用到的試劑和原材料都已準(zhǔn)備就緒。讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的每個(gè)環(huán)節(jié)有助于加深他們對(duì)實(shí)驗(yàn)的深刻理解。基因項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)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(yàn)的大局部時(shí)間都花費(fèi)在了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作上?；蝽?xiàng)目實(shí)驗(yàn)不同于以往實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)之一就是一些原材料需要滅菌且局部操作要在無(wú)菌條件下進(jìn)行。通過(guò)參與實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)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(yǎng)基及種類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(yàn)中用到的根本儀器的使用，包括高壓滅菌鍋、PCR儀、蛋白和核酸電泳系統(tǒng)、凝膠成像系統(tǒng)、色譜柱的使用等等。通過(guò)讓同學(xué)們參與實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，使同學(xué)們更好的理解整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程。整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程做下來(lái)，可以使每個(gè)學(xué)生都能夠獨(dú)自的完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要灌輸過(guò)程重于結(jié)果的思想，減輕學(xué)生們更看重結(jié)果的負(fù)重，使學(xué)生更有效地獲得知識(shí)和能力，從實(shí)驗(yàn)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，第一類以老師為主導(dǎo)，第二類是把學(xué)生作為主導(dǎo)。首先說(shuō)第一類，老師起主導(dǎo)作用，即老師主講，但在傳統(tǒng)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)辦法需要學(xué)生的積極配合。作為學(xué)生，應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前通過(guò)預(yù)習(xí)全部的實(shí)驗(yàn)講義掌握整個(gè)實(shí)驗(yàn)的流程，實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)的銜接以及根底的實(shí)驗(yàn)知識(shí)，如實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮怼?shí)驗(yàn)操作步驟，通過(guò)查閱資料獲取實(shí)驗(yàn)考前須知，做出預(yù)案以防實(shí)驗(yàn)失敗，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)有一個(gè)整體的深入理解。老師可以隨機(jī)提出一些問(wèn)題讓同學(xué)們答復(fù)，學(xué)生們也可以就某些實(shí)驗(yàn)疑點(diǎn)向老師請(qǐng)教，活潑課堂氣氛，那些表現(xiàn)好的學(xué)生在評(píng)定成績(jī)時(shí)可以獲得額外的加分時(shí)機(jī)。這種方式能夠更積極的調(diào)動(dòng)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的熱情。另外一種教學(xué)辦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(tái)上主講，然后大家補(bǔ)充和討論，最后由老師做出點(diǎn)評(píng)、總結(jié)。這是一種大膽的嘗試，對(duì)學(xué)生的要求很高，需要學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)有透徹的理解。

2.4實(shí)驗(yàn)報(bào)告的創(chuàng)新

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告由實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑?、?shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、討論及思考題這幾局部構(gòu)成，這樣的寫(xiě)法幾乎是一個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的規(guī)范格式。由于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課中的每個(gè)實(shí)驗(yàn)是獨(dú)立的，是互不影響的，而每個(gè)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容相對(duì)較少，采用規(guī)范格式書(shū)寫(xiě)讓人對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)一目了然。但是食品基因項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)是一個(gè)綜合性的大實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)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(duì)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(yàn)的內(nèi)容，也就構(gòu)成了一個(gè)小論文[6]。按照論文的格式來(lái)寫(xiě)，首先第一局部是緒論，寫(xiě)這種食品酶的研究背景及研究目的和意義，然后第二局部就寫(xiě)所做的實(shí)驗(yàn)局部，包括前言、材料與辦法、主要試劑和儀器，接下來(lái)就是實(shí)驗(yàn)步驟，最后是實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論局部。在小論文的最后局部可以做個(gè)小結(jié)。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(dú)立的實(shí)驗(yàn)上面，而用開(kāi)放的思維去思考整個(gè)實(shí)驗(yàn)。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)作打下根底。2.5改良學(xué)生成績(jī)考核方式

以前的實(shí)驗(yàn)課成績(jī)?cè)u(píng)定方式是通過(guò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的分?jǐn)?shù)給定的，這種評(píng)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(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課成績(jī)?cè)u(píng)定方式。學(xué)生的成績(jī)是由多種因素共同決定的，這些因素可以歸納如下：實(shí)驗(yàn)小論文，實(shí)驗(yàn)操作測(cè)評(píng)，平時(shí)表現(xiàn)與出勤[7，9，10，11]。這三個(gè)局部應(yīng)該按照一定的比例分?jǐn)?shù)構(gòu)成一個(gè)學(xué)生的總成績(jī)。小論文的質(zhì)量應(yīng)該是這個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)的最重要評(píng)判指標(biāo)，反饋學(xué)生實(shí)驗(yàn)的結(jié)果及對(duì)待實(shí)驗(yàn)的認(rèn)真態(tài)度。實(shí)驗(yàn)操作測(cè)評(píng)有老師在實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行期間的巡視察看來(lái)判斷學(xué)生的操作實(shí)驗(yàn)的動(dòng)手能力。平時(shí)表現(xiàn)與出勤那么反饋了學(xué)生課堂上的積極性及參與度。這幾種因素的疊加對(duì)以前單一評(píng)判規(guī)范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(xí)興趣。

3結(jié)語(yǔ)

構(gòu)建針對(duì)食品專業(yè)本科生的食品基因項(xiàng)目綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系需要強(qiáng)調(diào)根底性、綜合性、設(shè)計(jì)性和實(shí)用性。隨著教育體制的改革、教學(xué)伎倆的不斷豐盛、教學(xué)受體的更替，食品專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)也要跟上時(shí)代的步伐。隨著教學(xué)改革的深入，以“知