《基因工程》“四步教学法”研究

摘要：通过研究《基因工程》学科特点，探索了与之对应的“四步教学法”。第一步、课堂讲授：给学生进行全面系统的理论知识的讲授；第二步、实验环节（或教学实习环节）：根据试验内容将主要内容再讲述一遍，使学生回顾课堂上所学理论知识，在实验中理解和消化理论知识；第三步、复习环节：点明知识点，让学生复习和掌握所学理论；第四步、考试环节：使学生将所学的知识在考试中进行系统性学习。并提出了提高学习效果的建设性建议：趣味教学、科研教学、实践教学、育人教学、学时安排等等。通过多年教学学习实践，取得了良好效果。

关键词：基因工程；四步教学法；建议

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）03-0158-03

一、《基因工程》的重要性

生物学已经进入到以《基因工程》操作为代表的分子操作的时代，所以《基因工程》知识是每个本科生所必须掌握的，是当代大学生的标志。同时，《基因工程》是对大学里面所学各种生物学知识的融会贯通和综合运用，如微生物学、生物化学、分子生物学、生理学……等相关知识。《基因工程》知识的学习，对于本科生进行研究生入学考试有重要作用。大学教育已经成为普及教育，而研究生教育发展为精英教育，所以研究生入学成为很多大学生选择的方向。研究生招生规模也在扩大。研究生学习基本上都采用分子操作手段进行研究，这使得大学生对于《基因工程》的知识必须掌握。对于本科生的就业也有重要作用。社会上有很多行业要求掌握《基因工程》知识。①医药工业，有大部分的药物通过《基因工程》手段生产，如干扰素、白介素、生长因子、肿瘤坏因子、人生长激素等等，运用基因工程手段生产是药物发展的一个方向。②酶制剂工业，现在有很多酶制剂工业，如无锡酶制剂厂（现被杰能科技公司收购），很多国外酶制剂公司入驻中国，酶试剂工业大部分应用《基因工程》方法生产。③高校产业，现在主要的科研力量在高校，所以科研中有大部分投入，大量的设备、试剂、耗材……，几乎现在所有的科研活动都深入到《基因工程》领域，所以相关知识的学习显得非常重要。我们在《基因工程》的教学过程中，建立了“四步教学法”，经过五届学生的实践教学实验，取得了良好效果，产生了很好的反响。在此对“四步教学法”作以介绍，希望对《基因工程》教学能够提供一些借鉴意义。

二、《基因工程》“四步教学法”

“四步教学法”过程：第一步、课堂讲授环节，先在课堂上讲授全面知识，使学生对于基本知识有个大概了解；第二步、实验环节，在上实验时将主要内容再讲述一遍，使学生加深对重点知识的了解，同时回顾课堂上所学知识、增加对知识的理解深度；加强学生在实验中的动手能力，使学生将课堂上所学知识运用到实践中去；第三步、复习阶段环节，在考试前，将全部知识点给学生写出来，让学生按照知识点将《基因工程》知识再复习一遍，学生为了考试，将所有知识进行通盘学习和掌握；对所学知识进行又一遍的理解，很类似“反刍”过程，可以增进对《基因工程》知识的消化吸收；第四步、考试环节，考试中将主要知识出在试卷中，使学生将所学的知识再系统学习一遍。学生在放假期间对掌握不全面的知识进行深入了解，有针对性地进行研究生入学考试的复习。

第一步，课堂讲解环节，这个环节重点在老师的讲解，其实也是教学过程的重要环节，采用下面几个方法增加学生对知识的理解和掌握。

1.增加课堂教学趣味性：①讲述《基因工程》中的发现故事，使学生了解PCR的发明过程：对PCR的发明过程作了绘声绘色的描述：Kerry Mullis开车飞驰在101国道上，窗外树影婆娑，橡树花的芬芳扑面而来。他思考着基因工程操作实验，在脑海中看到DNA分子双链缠绕在一起，又看到DNA聚合酶连接到双链上，开始复制……接着又有一对DNA分子合成……忽然间，想到面临着巨大的发现，他停下车把这个思想记录下来……经过推广应用，在1993年获得了诺贝尔奖金。②对操作中用到的物质性质进行夸张以加深学生印象：EB作为强诱变剂，对它的诱变性进行夸张，如“有可能产生巨大的突变，从而使人退化变成猴子”的故事。③让学生体会科学的魅力、认识科学的美妙，在讲解M13噬菌体时，它的特性是以+DNA链为模板复制得到-DNA，成为复制双链DNA；而到200个拷贝时，+DNA链被特异蛋白质所连接，只能以-DNA链为模板合成+DNA链，而后组装M13噬菌体，并释放到菌体外。可以用离心方法分离得到上清中的+DNA链，沉淀中的复制双链DNA。④在学习λ-DNA体外包装时，获取体外包装蛋白，选取D-、E-突变体时，用42℃筛选不能生长者为D-、E-突变体，是因为这些噬菌体不能生长，可以让学生认识科学的魅力和美丽。

2.将科研过程中遇到的问题加入课堂内容，以增加学生学习知识的兴趣，并加强所学知识的亲近感。学生们见到书本上的东西，觉得离他们太遥远，所以将科研中的内容结合课本知识讲解，使他们觉得所学知识就是他们工作中用到的知识：热激诱导过程、定点诱变问题。在PCR扩增时，从同事那里取来扩增基因的模板，人家说稀释200倍再作为模板，这样扩增了二周也没有扩增出来基因。后来发现，由于模板不足，而不能扩增出基因，到后来将所有模板加入进行PCR扩增，得到了基因。

3.加强知识与实际工作相结合，加强学生学习的真实性。在讲解Taq酶时，讲解它所产生的巨大的产值，与学校和企业的产值相比，让学生对此有深刻了解。利用实际生活中的例子，如两个酶制剂厂，所用酶菌种全部来自日本，说“生命”完全控制在别人手中，别人不给就不能生产，可以加强学生的责任感，加强学习的动力。另外，在广州一家工厂生产酱油，是我国科学家利用《基因工程》方法提高产量而占领市场，让学生增加自豪感，提高学习动力。讲解pUC18/19名称的来历是，plasmid of University of CaliforniaI（加利福尼亚大学），希望学生能够刻苦学习而有所成就，能够发明相同的东西而命名。

4.加强知识与考研相结合原则，这个时期学生最关心考研，所以将考研中可能遇到的知识点在课堂上指出来。同时将在考研中学生所面对的一些常识问题指出来，引起学生重视而不出现失误。考研是学生“迷茫”时期，让学生知道要根据自己的能力选择合适学校，有一些同学报考竞争很激烈的学校，因为没有考上而转回本校，成为自费学生，每年交好多学费，加大了学生的经济负担；有的学生则没有学校可上，白白浪费一年的时间。

第二步，实验环节，这个环节是学生加深理解书本知识的环节，对于学生来说，也是很有意思的动手操作环节。由于《基因工程》课程的特点和知识的系统性，以及实验的完整性。实验必须集中在课程学完之后统一进行，将课堂所学内容系统地实验一遍，这也是“四步教学法”得以实施的原因。也只有将所有有关知识学完之后，学生才能在实验中作好操作。增加学生对内容的理解，相当于对理论知识又学习了一遍。这时将实验原理进一步讲解，是对《基因工程》重点内容的又一次理解。实验之前先学好原理，所以在《基因工程》中要注重原理的讲授。《基因工程》实验每一步都要注意，“高手（好的棋手）下棋要看三步”，不能在用的时候没有了试剂或缓冲液、再不就是少了实验过程中所需要的工具酶，任何一个环节少了都做不好实验。如果学校条件允许，可以安排教学实习环节。安排一些较深的《基因工程》实验内容，进行实战性的实验。是课堂实验的延伸，是对学生《基因工程》知识的全面检验。将科研中的一些初级问题放入教学实习中，让学生对科学研究有感性认识。实验环节中所作的是一些常规性实验，学生往往不太专注。根据我们的经验，安排了这个教学实习环节后，学生对于《基因工程》知识掌握的深度和强度都有了很大提高，也增加了学生对科学研究的兴趣，加强了学习主动性和积极性。比如，我们让学生进行阳性转化子的筛选工作，提取出来的质粒双酶切之后没有见到电泳条带，学生就上网上查找生物学网站进行查询；后来发现DNA回收柱时，DNA回收率过低是原因。这样不仅加深了对知识的理解，同时进行了科研的训练。

第三步，复习环节，这个环节重点是让学生复习所学知识。考试不是目的，掌握知识才是目的，老师将知识点给学生写出来，让学生知道哪一部分是重点内容，避免学到了细枝末节东西，而没有掌握主要知识。让学生在较短时间内将课堂所学知识复习几篇，达到了然于胸的效果。在学生复习过程中，安排好答疑，老师天天在办公室，学生有问题随时可以解答。

第四步，考试环节，这个环节很重要。在2个小时的考试时间里是学生效率最高的时候，这2个小时是他们在课堂下学习一个星期、甚至比一个月学到的东西还要多，也是学生综合运用所学知识的时间。将他们在课堂上所学的零散、细碎的、不系统的知识，进行综合、系统、连贯的处理。其实相当于“反刍”、消化吸收、合成的一个全过程。大多有心的学生也会在考试完了之后，对一些不太了解的内容重新学习，从而进一步深入学习了知识。

三、考试后分析

在考试后，积极分析学生成绩，发现学习中的问题，让学生感觉到老师的关心。从成绩中可以看出，生物科学两个班学生学习效果不同。一个班的成绩出现两极分化现象，而另一个班的成绩则比较平均，这与两个班学生的学习氛围不同有关，前一个班学习气氛比较活跃、爱玩，所以爱学习的学生成绩更好，而不爱学习的学生见到别的学生玩，他们也跟着玩，所以成绩只会更差。后一个班的学生学习氛比较死，全班都在学，没有人玩，所以大家都在学，学习差的学生也跟着学好了，只是没有前一个班里的学习尖子多。前面那个班平均成绩只比后面班里学生的平均成绩少5分。总体上生物科学专业的学生成绩比较好，在上课过程中，常见到生物科学专业的学生到课率比较高，而生物技术专业学生的到课率则较低。在教学方式上，内容比较有针对性，不能面面俱到，因为在学习过程中要掌握重点知识，在教学中必须突出重点。

四、基因工程教学建议

1.上课时间的安排，首先，《基因工程》是21世纪大学生所必备的生物学知识，要学好这门课就必须安排好上课时间。根据多年教学实践，安排在大四已经不太合适，因为很多学生在大四考研、四、六级英语，造成学生到课率较低的情况。大四后一学期要进行毕业实习、研究生面试、找工作、毕业论文等等事情，更不可能安排在后一学期。将课程安排在前一学期，由于学生要准备研究生入学考试，对于非研究生入学考试课目不放在心上，虽然也知道这门课很重要，但是毕竟研究生入学更重要，上课时常常没有全神贯注学习，所以说并不能达到教学的目的。但是，这门课又需要很多基础课作为前备知识，所以安排在大三上比较合适；如果过早，学生又没有相应的知识基础。有几方面原因：①学生已经有了《基因工程》所需要的基础知识：如分子生物学、生物化学、微生物学；②方便学生考研或找工作，在大学四年级上学期，大部分学生要考研，学生大部分时间花费在考研课目里面，如果这门《基因工程》不是应试课目，学生到课率受到影响，学到知识也比较少。在三年级中，又有上学期和下学期之分，由于学好这门课必须有很多相关学科知识的积累，所以在大三下学期上《基因工程》会有较好的效果。同时，作为基因工程这门课要求所学知识很牢固，是很多知识的综合运用，在大脑疲惫时，思维能力受到影响，所以建议在非必须时，可以不用连三节的课时安排方法。

2.加强教书育人并重性，老师不仅仅是教书，同时还有育人的责任。在学生面对困难时给他们信心，比如学生在做感受态细胞制备的实验时，好多学生不能用肉眼看到所提取的感受态细胞，便失去了信心。可以给学生讲“有志者，事竞成，破釜沉舟，百二秦关终属楚；苦心人，天不负，卧心尝胆，三千越甲可吞吴”的故事，鼓励学生在任何情况下都不要失去信心，坚强意志。学生学到的不仅仅是自然科学知识，同时还有做人的道理。使他们在遇到挫折时有百折不回的意志，当然这也不是一朝一夕的工夫，但是作为教师，应该抓住所有的时机对学生进行教育。

3.关于多媒体教学问题，现在对于多媒体教学有一种不正常的认识，认为所有课程只要采用多媒体教学就先进、就好。对于这个问题不能一概而论，原则应该是：该用就用，不该用就不用，凡是能够达到提高教学质量，达到教学目的的就用，影响教学效果的就不用。对于《基因工程》这门必修课程来说，就不适合。学生常常反应说多媒体教学太快、无法记笔记；在课堂上看着好，下去后全部忘记了，学习效果并不好；老师们在课下准备好几个小时的幻灯片，学生不可能一下子就记录下来。相反，老师在黑板上板书过程，学生们有一个学习认识的过程；学生有时间记笔记。当然，对于课程中有一些图片，用多媒体展示还是要生动、形象，可以提高学生学习兴趣，而这些时候还是应该用多媒体教学的。

参考文献：

[1]张惠展，吴海珍，赵健，等.基因工程综合性教学实验系统的开发与应用[J].化工高等教育，2003，（4）：86-87.

[2]刘晓灿，陈燕珍，林万华，等.基因工程实验教学改革的探索与实践[J].当代教育论坛，2005，（8S）：45-46.

[3]许崇波，《基因工程》课程教学改革初探[J].大连大学学报，2005，26（6）：41-43.

[4]陈英，黄敏仁.“基因工程”教学改革初探[J].生物学杂志，2005，22（5）：48-50.

[5]安新民，张志毅，荆艳萍.“基因工程”教学方法和教学手段的探索[J].中国林业教育，2006，（3）：52-54.

[6]魏战勇，高晓平.基因工程多媒体双语教学的应用及教学实践[J].中国教育教学杂志，2006，12（5S）：54-56.

[7]高国辉.基因工程学实验教学的体会[J].检验医学教育，2006，13（2）：18-19.

[8]范桂枝，李晓灿，詹亚光.“基因工程”教学改革的思考[J].中国农业教育，2006，6：55-56.

基金项目：本文受河南农业大学精品课程《基因工程》专项资助

作者简介：刘亮伟，博士，副教授。

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