引論:我們?yōu)槟砹?篇培養(yǎng)高級技能型人才的基因教學(xué)實踐范文,供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源,期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感,讓您的文章更具深度。
基因工程技術(shù)發(fā)展已逐步成熟,快速推動了細胞工程、發(fā)酵工程、蛋白質(zhì)工程等生物工程技術(shù)的發(fā)展,為我國“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”中相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了重要的支撐,也催生了生物技術(shù)企業(yè)對高職高專層次人才需求的大幅增加。尤其是從事基因工程相關(guān)工作的畢業(yè)生已是供不應(yīng)求,部分企業(yè)通過校企合作開設(shè)訂單班來解決供需矛盾,因此加強高職高專院?;蚬こ探逃蔀楝F(xiàn)在的重要需求。一直以來,高等院校在開展基因工程教學(xué)時較注重研究和創(chuàng)新思維的培訓(xùn),然而作為高等教育重要組成部分的高職高專類學(xué)校和部分應(yīng)用型本科院校,基因工程教學(xué)一味求新求全難以取得良好的教學(xué)效果。由于基因工程技術(shù)是建立在生物化學(xué)、分子生物學(xué)、微生物學(xué)等多門基礎(chǔ)學(xué)科之上,又與其他技術(shù)深度交叉融合,新技術(shù)層出不窮,原理晦澀難懂,使部分應(yīng)用型學(xué)校學(xué)生具有畏難情緒,這很大程度上導(dǎo)致開展基因工程教學(xué)的專科層次高校不多,或僅作為選修課程。我校生物制藥專業(yè)自2007年建立以來,明確人才定位和培養(yǎng)目標(biāo),并進行數(shù)次教學(xué)改革,逐步形成了相對合理的教學(xué)方案,受到了學(xué)生和用人單位的認(rèn)可,取得了積極的進展。其中,基因工程技術(shù)是本專業(yè)的特色課程,針對其知識體系及高職學(xué)生能力特點,我們在教學(xué)實踐中總結(jié)建立了“五化”教學(xué)模式,概述如下。
1.基因工程技術(shù)理念的普及化
在“21世紀(jì)是生物學(xué)世紀(jì)”的號召下,基因工程被打上了前沿與高端的烙印,高職高專學(xué)生往往缺少信心去學(xué)習(xí)。但事實上由于該技術(shù)已發(fā)展成熟,企業(yè)內(nèi)部培訓(xùn)和用人標(biāo)準(zhǔn)也日漸完善,對基因工程從業(yè)人員的技術(shù)水平要求逐步降低,普通應(yīng)用型本科和高職高專學(xué)生都可以勝任大部分工作。另一方面,由于工業(yè)化需要大量的技能型人才,從成本控制角度,也需要大幅降低生產(chǎn)相關(guān)的人工成本,因此高職高專學(xué)校的畢業(yè)生在人才市場的需求十分旺盛。我校生物制藥專業(yè)學(xué)生,在藥物生產(chǎn)、藥物外包和生物技術(shù)服務(wù)類企業(yè)廣受歡迎,并主要從事基因工程技術(shù)工作,因此基因工程可作為高職高專學(xué)生就業(yè)的首要方向,掌握一定的基因工程知識可以為后續(xù)的就業(yè)及個人發(fā)展提供更多的機會。因此,在基因工程教學(xué)中,要重視與實踐的結(jié)合,強化對基因工程已日趨普及這一特點的宣講,引導(dǎo)學(xué)生重視本課程學(xué)習(xí),并消除畏難情緒。首先,要從醫(yī)藥產(chǎn)品、農(nóng)業(yè)發(fā)展、環(huán)境保護、科學(xué)故事等方面提煉出其中的基因工程技術(shù)含量,讓學(xué)生從宏觀環(huán)境中感受到基因工程雖神奇強大,但并非高不可攀。從公眾熟知的產(chǎn)品、案例和社會熱點話題切入技術(shù)主題,闡述其技術(shù)原理,故事性強,也更能抓住學(xué)生的好奇心,從而學(xué)以致用。例如,通過“魏則西事件”引入細胞治療和嵌合抗原受體T細胞免疫療法(CAR-T),來介紹質(zhì)粒的細胞轉(zhuǎn)染常用方法和應(yīng)用場景。其次,在教學(xué)中要深入企業(yè)調(diào)研情況,分析省內(nèi)和本區(qū)域知名生物技術(shù)企業(yè)對人才的需求類型和需求量,以及基因工程技術(shù)對歷屆畢業(yè)生去向的影響等,從市場需求和差異化競爭的角度引導(dǎo)學(xué)生從思想上重視基因工程的學(xué)習(xí)。再次,與生物制藥企業(yè)和外包服務(wù)單位合作建立的實習(xí)基地和訂單班,讓學(xué)生能夠進入企業(yè)見習(xí)、實習(xí);以及請畢業(yè)生返校開設(shè)小講壇等方式讓學(xué)生產(chǎn)生“身臨其境”的效果,并獲得更多的社會化信息渠道。多渠道的“傳道授業(yè)解惑”,讓基因工程不再是象牙塔中、實驗室內(nèi)的高精尖,成為我們觸手可及的常用技術(shù)。
2.基因工程教學(xué)順序的流程化
基因工程的知識體系結(jié)構(gòu)龐雜,通常的教學(xué)順序是先介紹常用生物酶、實驗技術(shù)等知識點,然后再籠統(tǒng)介紹基因工程一般流程,而對蛋白質(zhì)表達調(diào)控和技術(shù)應(yīng)用分別單獨成章,內(nèi)容較為零散。由于高職高專院校學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)較薄弱,因此在學(xué)習(xí)中難以融會貫通。為此,我們在教學(xué)過程中優(yōu)先突出強調(diào)基因工程的常用流程主線,將各技術(shù)、原理、生物學(xué)特征融入其中,幫助學(xué)生刪繁就簡,提煉濃縮?;蚬こ痰暮诵募夹g(shù)流程是人工操控下的各類蛋白酶對DNA分子的作用,主要是DNA聚合酶合成DN段、限制性內(nèi)切酶切割DNA、DNA連接酶對基因片段與質(zhì)粒載體的重組連接、連接子轉(zhuǎn)化整合至宿主細胞,及后續(xù)的重組DNA驗證或其產(chǎn)物的獲取。在這個主要流程基礎(chǔ)上,就流程的不同階段進行拓展講解。比如,將限制性內(nèi)切酶、連接酶的教學(xué)與DNA的酶切和連接操作流程相結(jié)合;將外源基因的表達調(diào)控與質(zhì)粒載體的元件組成結(jié)合在一起,明確載體上不同元件與蛋白質(zhì)表達調(diào)控的關(guān)系;將目的基因的設(shè)計與載體構(gòu)建鏈接,講解融合蛋白、分泌型表達、多個蛋白質(zhì)共表達、整合表達等如何通過載體構(gòu)建來實現(xiàn)。在課程知識點講完后,再設(shè)置基因工程典型藥物模塊,介紹重組胰島素、重組干擾素類基因工程藥物的制備流程,和當(dāng)下的熱點抗體藥物、疫苗等藥物的開發(fā)方案,對基因工程原理與技術(shù)的內(nèi)容做整體回顧,幫助學(xué)生理論聯(lián)系實際,了解如何將相關(guān)技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。為突出強調(diào)核心技術(shù)流程,在基因工程緒論教學(xué)中,即開篇強調(diào)該流程,并厘清每個步驟的顯著特點和學(xué)習(xí)重點,同時也點明需要了解的難點。而對于零散的知識點,例如各種生物酶、DNA合成原理、測序原理等等,則作為對主要流程的技術(shù)實現(xiàn)方式來補充講解。這樣以基因工程主要操作流程為“主線”,把零散的知識點串聯(lián)起來,形成很清晰的學(xué)習(xí)思路,幫助學(xué)生建立一個系統(tǒng)的知識體系。
3.基因工程設(shè)計的可視化
基因工程的微觀抽象加大了學(xué)習(xí)難度,初學(xué)者容易陷于對概念和細節(jié)的區(qū)分,重視理解記憶卻很少去嘗試設(shè)計。但是借助生物信息軟件和多媒體技術(shù),基因工程也可以像建筑工程、機械設(shè)計一樣,采用可視化手段將工程設(shè)計模擬出來,例如載體構(gòu)建的設(shè)計,包括引物、探針、酶切位點的設(shè)計和工具酶的選擇、質(zhì)粒驗證方法等。基因工程技術(shù)的難點已不再是實驗操作,而是更高層面的設(shè)計,良好的設(shè)計可以提高工作效率降低工作量,并增加工作內(nèi)容的趣味性、靈活性,同時增強學(xué)生主導(dǎo)工作的能力?;蚬こ碳夹g(shù)一個非常顯著的特征就是操作對象相對單一,就是DNA分子,主要的生物信息載體和直接產(chǎn)品是質(zhì)粒。因此在整個教學(xué)過程中,我們緊扣基因工程主要操作對象和物質(zhì)基礎(chǔ)——質(zhì)粒,以其為中心,一方面通過生物信息學(xué)技術(shù)、已有在線工具和生物學(xué)軟件(如VectorNTI等)對質(zhì)粒各元件的位置、大小、方向等信息,以及酶切、連接等基因操作過程進行直觀化的展示。另一方面,通過對質(zhì)粒載體上各元件的物種來源、生物功能、生物特征等生物學(xué)知識的解讀,深入講解基因工程的原理、生物學(xué)調(diào)控知識。在此基礎(chǔ)上,還可以進一步擴展到對下游宿主細胞及蛋白質(zhì)表達方案選擇等知識的講解,以及在此基礎(chǔ)上派生的各種新興技術(shù)、研究動向的闡釋。甚至基因片段的限制性內(nèi)切酶酶切連接方案、PCR引物設(shè)計、DNA測序等相關(guān)知識,也都可以借助質(zhì)粒來演示,從而將核心知識體系借助質(zhì)粒載體圖譜的直觀可視化教學(xué)方式,有機地組織了起來,而不再是碎片化的知識點。這樣做的好處,是能夠?qū)⑦@些操作對象采用圖形和DNA一級結(jié)構(gòu)展示出來,使微觀結(jié)構(gòu)宏觀化呈現(xiàn),產(chǎn)生“所見即所得”的效果,易于理解;另外也能將基因工程的基礎(chǔ)知識通過若干個質(zhì)粒圖譜信息濃縮在一起,便于對比、記憶;再者,質(zhì)粒載體的設(shè)計是基因工程技術(shù)的核心基本功之一,也是相關(guān)知識的具體應(yīng)用場景之一。
4.專業(yè)拓展訓(xùn)練的可持續(xù)化
高等??平逃鎸芏嗵魬?zhàn)。由于基因工程技術(shù)發(fā)展快速,儀器設(shè)備的自動化和大數(shù)據(jù)分析也在蓬勃發(fā)展,甚至?xí)媾R剛畢業(yè)即落伍的窘境。另一方面,應(yīng)用技術(shù)類學(xué)歷教育在快速發(fā)展,??粕M一步深造也將常態(tài)化。專科教育的范圍過于專而窄,面向就業(yè)的目的性很強,而學(xué)生的自學(xué)能力、理解能力相對薄弱。高職高專學(xué)校的畢業(yè)生如何能夠適應(yīng)環(huán)境的變化是值得思考的問題。鑒于此,我校在基因工程教學(xué)過程中側(cè)重從以下幾個方面提高學(xué)生在不同工作環(huán)境的適應(yīng)能力:(1)體現(xiàn)基因工程在醫(yī)學(xué)診斷、藥物研發(fā)等不同應(yīng)用領(lǐng)域的特點,不同流程分工合作時容易出現(xiàn)的錯誤。引導(dǎo)學(xué)生注意同一個知識點在不同應(yīng)用場景的差異,而非千篇一律。例如用于DNA、RNA診斷的血液樣本預(yù)處理方式與生化分析用的血液樣本處理有顯著不同,舉一反三。(2)充分利用基因工程實驗產(chǎn)品說明書直觀地解讀相應(yīng)的生物學(xué)信息,具備學(xué)以致用的能力。例如通過說明書學(xué)習(xí)質(zhì)粒載體的提取純化、酶切、連接、轉(zhuǎn)化、驗證檢測等技術(shù)及所用到的各種工具酶。(3)在教學(xué)中設(shè)置應(yīng)用章節(jié),內(nèi)容包括常用的中英文文獻數(shù)據(jù)庫如中國知網(wǎng)、DNA在線分析比對工具,常用基因工程試劑產(chǎn)品的商業(yè)網(wǎng)站、基因工程試劑的技術(shù)文檔網(wǎng)站等供學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中去查找、拓展,同時也介紹部分常用的基因設(shè)計、質(zhì)粒載體分析軟件供學(xué)有余力的同學(xué)學(xué)習(xí)[3]。從而使課堂教學(xué)自然延伸到工作場景中。另外,拓展訓(xùn)練也包括團隊合作訓(xùn)練,突出分工合作和主動學(xué)習(xí)、分享意識。比如在教學(xué)過程中會適當(dāng)布置課外作業(yè),讓學(xué)生分小組就特定主題檢索資料模擬設(shè)計課堂實驗,弄清原理,合作交流后提交作業(yè),或者就相應(yīng)的主題開展課堂實驗,模擬研究或工作場景。讓學(xué)生查閱資料調(diào)研基因工程發(fā)展現(xiàn)狀或某種基因工程藥物的研究過程,可以以綜述或者調(diào)查報告的形式來展示,納入畢業(yè)論文,這樣將課堂延伸至課外,實現(xiàn)“大課堂”教學(xué)設(shè)計,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與積極性,使學(xué)生具有自主學(xué)習(xí)、獨立思考、自由發(fā)揮的空間,達到良好的教學(xué)效果。這些信息和習(xí)慣雖然短期內(nèi)不被全部同學(xué)充分利用,但盡早接觸會讓學(xué)生產(chǎn)生持續(xù)學(xué)習(xí)拓展的意識,引導(dǎo)大家形成主動學(xué)習(xí)、主動查詢、歸納總結(jié)、互幫互助的習(xí)慣。這樣隨著未來學(xué)習(xí)和工作時間的延長,其能力也將伴隨成長,與時俱進。
5.技能訓(xùn)練的職業(yè)化
高等職業(yè)學(xué)校和普通應(yīng)用型本科院校的基因工程教學(xué)緊扣技術(shù)應(yīng)用,以生產(chǎn)開發(fā)或輔助科研為主要目的來培養(yǎng)良好的職業(yè)素養(yǎng),并以任務(wù)驅(qū)動模式進行職業(yè)技能訓(xùn)練[2]。通過開設(shè)以開發(fā)基因工程產(chǎn)品(如重組α淀粉酶)為目的的模擬實驗,將基因工程與細胞工程、發(fā)酵工程、酶工程等多門課程實驗技術(shù)融匯到一起,形成系統(tǒng)的“生物制藥綜合應(yīng)用技術(shù)”獨立實踐課程,打破不同課程之間的界限,使學(xué)生對生物制藥乃至生物工程的上下游均有一個系統(tǒng)、直觀的認(rèn)識和全局思考能力,也被稱為“珠鏈?zhǔn)健苯虒W(xué)模式。
6.小結(jié)
基因工程技術(shù)作為一門前沿技術(shù),同時也是需求廣泛的基礎(chǔ)技術(shù),掌握本技術(shù)既可增強學(xué)生對生物技術(shù)的理解,又能增加擇業(yè)的競爭力,同時也降低了企業(yè)的用工成本,提高企業(yè)市場的競爭力,從而形成了良性循環(huán)。通過幾年的課程教學(xué)改革,用人單位反饋我校生物制藥專業(yè)學(xué)生基因工程理論知識扎實、與崗位需求切合度高、學(xué)習(xí)能力較強、就業(yè)穩(wěn)定性好。當(dāng)然,作為一項專業(yè)技術(shù),既要與市場需求保持同步,不片面強調(diào)課程的重點和難點,脫離實際,也需要提高學(xué)生學(xué)習(xí)意識和一定的創(chuàng)新意識,能與時俱進。