基因工程实验教学的改革与实践

第一篇：基因工程实验教学的改革与实践

基因工程实验教学的改革与实践

摘 要 随着基因工程的不断发展，传统的基因工程实验教学内容、方法和课程安排已经不适应当前学生能力的培养。结合近几年来在实践教学和科学研究中积累的经验，提出了完善教学内容、改进教学方法、以论文的形式书写实验报告、改进成绩评定方法等改革措施，提高了学生实验兴趣，收到了良好的教学效果。

关键词 基因工程 实验教学 教学改革

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2015.03.050

Reform and Practice of Genetic Engineering Experimental Teaching

YI Chuandeng，ZHOU Yong，ZHANG Changquan，LI Qianfeng，LIANG Guohua

（College of Agriculture，Yangzhou University，Yangzhou，Jiangsu 225009）

Abstract With the development of genetic engineering，Conventional instruction of genetic engineering experimental teaching，including teaching contents，methods and course arrangement，is not suitable for the development of modern student's abilities and qualifications.Based on the accumulated experience from succession teaching and scientific research in recent years，some creative reform measures attract the student's learning interest，such as the establishment of course content，improvement of teaching method，analysis on innovation of experimental report and improvement of evaluation system.Key words genetic engineering;experiment teaching;teaching reform

基因工程自上个世纪70年代初期诞生以来，已经取得了许多震憾人心的成就，其方法与技术已经应用到现代生命科学的各个领域，并且正以迅猛的势头向前发展，成为当今生物科学研究诸领域中最具有生命力、最引人注目的前沿学科之一。①基因工程是一门理论和实践并重的基础必修课程，通过实验课的教学激发学生的学习兴趣，帮助学生对基础理论和概念的理解和掌握;同时帮助学生对相关实验的设计分析和实验技能的训练，提高学生的基因工程知识水平，有助于培养学生的创新精神和实践能力。②基因工程是在分子生物学和分子遗传学等学科综合发展的基础上，诞生的一门崭新的生物技术科学，其实验技术是生物技术和生物工程领域的主导性技术，熟练掌握该技术已成为是当前生物、农林、医学等专业的现代生物科学工作者的首要任务之一。基因工程实验教学中存在的不足

1.1 教学内容的欠缺

受制于实验经费和仪器设备的局限性，传统的基因工程实验教学内容主要包括生物（动植物和微生物）DNA的分离提取，琼脂糖凝胶电泳，核酸聚丙烯酰胺凝胶电泳，PCR技术等，这些实验内容并没有完全覆盖基因工程所涉及的提、切、接、转、检等基本实验环节，表现出实验教学内容的不完整。

1.2 课程安排的不科学性

在教学时间的安排上，实验课紧跟理论课的教学安排似乎有利于巩固学生对基因工程相关原理的理解和掌握，进而提高学生的基因工程实验操作技能。但是基因工程实验具有内容连续性强、实验步骤多、实验时间长的特性，所以传统的教学安排将连贯的实验过程变成了一个个独立的小实验，割断了实验过程的内在联系，学生获得的只是一些零星的理论和实验技能，难以形成对基因工程实验过程的整体印象，不利于培养学生对基因工程实验整体的操作技术能力。

1.3 实验报告过分强调一致性

传统的实验教学是让全班学生采用同样的实验仪器，在相同的时间内完成相同的实验内容、撰写一份相同的实验报告，且实验报告只包括实验原理和目的、实验仪器设备与材料、实验步骤等相关实验内容。这种实验报告对于许多没有相关性或连续性的实验是比较适用的，能够帮助学生掌握常规实验要求和方法、巩固相关的理论知识。在这样实验报告要求的影响下，学生在实验操作中严格按照实验步骤的要求，完全处于被动的状态，思维完全被束缚在指定的项目要求上，无法让学生创造性地提出问题和分析问题，更不用说创造性地解决问题，这与当前基因工程的教学精神是不相符的，因而很难激发学生主动获取知识的热情，也严重制约了学生创造性思维能力的发展。这样的实验教学模式，不利于创新型人才的培养。③

1.4 教学方式缺乏活力

自初中以来，实验课一直沿用的传统的实验教学方式，即教师首先介绍实验原理和目的，讲述实验材料、实验步骤方法，提出实验要求并对实验结果进行分析及讨论。这种教学方式多数是教师演示为主，学生实验大多数是重复演示实验的内容，学生只需按实验指导书的要求一步步地完成相关操作实验，不需要多动脑筋，整个实验过程非常机械，学生完全处于被动学习的状况，学生思维能力受到压抑，④无法激发学生的求知欲，也不利于适应当今社会发展的复合性创新人才的培养。

基因工程实验教学改革的具体举措

2.1 完善实验教学内容

结合当前分子生物学、分子遗传学发展的现状和学生所在学科的特点，适当补充部分新实验，进一步加强和完善实验内容的系统性和完整性，打破实验项目自身的封闭性和不连续性。我们将实验内容分为必修和选修两部分，必修部分为基础性实验，涵盖了基因工程的基本实验技术（提、切、接、转、检等），即包括质粒DNA的提取、PCR扩增目的基因、DNA的回收与纯化、DNA重组、重组子筛选与鉴定等内容;选修部分为开放性实验，强调设计方案与设计思路，突出专业能力培养。学生可根据自己的学习兴趣，选择一个与学校教师在研科研课题紧密相关的实验项目，通过自行设计实验方案，独立完成相关实验过程，培养学生开拓创新的能力。

2.2 针对性地改革教学方法

在基础性实验教学中，强调教师的主导性和学生的主体性有机结合，即在实验教学中，教师主要讲解和示范实验室仪器操作规范、药品和试剂的安全使用等，具体实验由学生自己安排时间，根据实验方案独立完成相关实验过程。在实验过程中，教师要及时纠正学生错误操作，查看学生的实验结果，分类指导分析实验结果。在开放性实验教学中，学生的自主性更大。在选择实验课题后，学生在老师的指导下查阅相关的文献资料，独立设计实验方案，经相关指导教师批阅后即可在开放实验室中独立完成全部实验操作。由于基因工程实验是一个连续性的过程，涉及的实验步骤较多，每一个操作步骤都会影响后面的结果，因此要求学生实验设计正确，及时检测和评估后续实验的可行性;实验过程中操作要力求规范、减少误差。这样的教学方法可以充分调动学生学习积极性和主动性，很好地培养了学生的实验操作能力，让学生逐步养成严谨的治学态度和良好的研究习惯。

2.3 实验报告强调主观分析的比重

学生的实验报告包括4个部分，即实验原理和目的、实验材料与试剂、实验步骤、实验结果的分析与讨论，这是对每个学生有着相同的要求。为了体现实验报告的突出性和独创性的特征，给不同的学生安排不同的实验材料，学生各自独立完成相关实验，教师通过重点考查学生对实验结果的分析与讨论，就可以知道学生是否真正掌握了相关的知识和技能。这样的实验报告能够充分反映学生思维的活跃程度，有利于挖掘学生的潜能，进一步强调专业基础，逐步培养学生形成科学研究的思维能力，为今后他们从事科研或相关专业的工作打下了良好的基础。

2.4 改革成绩的评定体系

学生的学习态度与课程成绩评定方式有着很大的相关性，一个好的评价体系会引导学生形成良好的学习习惯。为了鼓励学生自主探索的积极性，强调学生综合素质和能力的培养，目前课程成绩一般由平时成绩和期末考试的卷面成绩按照不同的比重进行综合评定。基因工程实验课具有很强的实践性，更应该注重实验过程的考核，加强学生分析问题与解决问题能力的锻炼和培养。这些能力都在综合实验报告中有着很好地体现，因此一份好的实验报告，就是一份很好的实验课的答卷。结语

教育部《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》（教高[2005]1号文件）中明确提出：“积极推进研究性教学，提高大学生的创新能力”。在这一精神指导下，近年来，各高校开始积极探索和推行研究性教学的新模式、新方法，以真正提高教学质量，培养学生的学习能力、实践能力和创新精神。抓住这个契机，我们以基因工程为试点，通过改革让学生真正参与课堂、主导课堂，完善了学习过程，增加了课堂的吸引力，拓展了课堂教学宽度，学习积极性大大提高，学习效果也较以往大幅度提高。

项目来源：扬州大学2014年度研究生教育教学改革研究与实践课题

注释

① 吴乃虎.基因工程原理（第二版）.科学出版社，1998.② 贾桂康，苏仕林.基因工程实验教学改革探析[J].现代农业科技，2009（21）：300-301.③ 魏麟，刘胜贵，付明等.基因工程实验教学改革的实践探析[J].怀化学院学报，2012.31（2）：94-96.④ 刘银萍，彭端，蒋力立.创新实验教学与传统实验教学的比较[J].广东工业大学学报（社会科学版），2010.10（5）：27-30.

第二篇：基因工程实验方案

实验

一、大肠杆菌质粒的提取与电泳检测

一、实验目的

学习质粒DNA提取的基本原理，理解各种试剂的作用，掌握质粒最常用的提取方法，为基因工程提供载体原料。

二、实验原理

将一个有用的目的DNA片段通过重组DNA技术，送进受体细胞中去进行繁殖或表达的工具较载体。细菌质粒是重组DNA技术中最常用的载体。质粒是一种独立于染色体外的稳定的遗传因子，为双链、闭环的DNA分子，并以超螺旋状态存在于宿主细胞总，大小从1—200kb不等。质粒主要发现于细菌、放线菌和真菌细胞中，它具有自主复制和转录能力，能在子代细胞中保持恒定的拷贝数，并表达所携带的遗传信息。质粒的复制和转录依赖于宿主细胞编码的某些酶和蛋白质，如离开宿主细胞则不能复制，而宿主即使没有质粒也可以正常存活。但质粒的存在使得宿主细胞具有一些额外的特性，如对抗生素的抗性等。常用的质粒载体大小在2.7—10kb之间。如pBR32、pUC系列、pGEM系列和pBluescript(简称pBS)等。

细菌质粒的提取是根据环状质粒DNA分子具有相对分子质量小，易于复性的特点进行的。在热或碱性条件下DNA分子双链解开，若此时将溶液置于复性条件，由于变性的质粒分子能在较短时间内复性而染色体DNA不能复性。用碱变性方法提取质粒就是利用离子型表明活性剂SDS溶解细胞膜上的脂肪及蛋白，在pH高达12.6的碱性条件下染色体DNA氢键断裂，双螺旋结构解开而变性，成了杂乱无章的片段。而相对分子质量较小的质粒 DNA的大部分氢键也断裂，但超螺旋共价闭合环状结构的两条互补链不完全分离，当pH4.8的NaAc或KAc高盐缓冲液调节pH至中性时，变性的质粒DNA可以完全形成互补链，又恢复到原来的构型。而染色体DNA不能恢复而形成缠连的网状结构，变性DNA与菌体的蛋白质凝聚成块。经过离心，出去的沉淀是变性的染色体DNA和蛋白质杂质，而上清液中的质粒DNA分子，则利用无水乙醇与盐凝聚形成沉淀。由于乙醇沉淀的时候，不光DNA还有性质相似的RNA也一起被沉淀下来。为了除去RNA，可以利用RNA酶进行处理，其后采用苯酚使RNA酶失活。出去RNA酶活性往往会采用一些复合物如苯酚、氯仿等，并且苯酚不仅使RNA酶失活，还能有效去除菌体的蛋白质等物质。因为只用无水乙醇沉淀，样品中还是混有蛋白质。所以为了获得高纯度质粒，应在无水乙醇沉淀前，先用苯酚进行处理，以便除去其中的蛋白质。

三、实验试剂

1.含质粒的大肠杆菌菌株

LB培养基：1%蛋白胨、0.5%酵母粉、1%Nacl、调pH7.2 抗生素：氨苄青霉素：母液100mg/mL，工作浓度100ug/mL 溶液I：50 mmol.L-1Tris-HCl，pH7.5，10 mmol.L-1 EDTA，pH8.0，高压灭菌后室温保存。

溶液II：0.2 M/LNaOH，1% SDS（以2M NaOH和10% SDS母液现用现配）溶液III：1.32 M KAc（pH4.8），(3mol/L NaAc)高压灭菌后室温保存。TE缓冲液（pH=8.0）：10mmol/LTris-Hcl/1mmol/LEDTA 2mg/mLRNase A溶解于10mmol/LTris-Hcl(pH7.5)、15mmol/LNacl 3mol/LNaAc(pH5.2 苯酚/氯仿/异戊醇（PCI）、冰冷无水乙醇、冰冷70%乙醇 碱裂解法小量提取质粒DNA步骤如下：

（a）挑单菌落接种于含相应抗生素的LB培养基中，37℃摇菌过夜。（b）每管取1ml菌液然后12,000 g离心30 秒，集菌。（c）加200 l溶液I，用振荡器剧烈振荡悬浮菌体。（d）加300 l新配制的溶液II，温和颠倒混匀5次以上。

（e）溶液澄清后立即加入300 l预冷的溶液III，混匀后冰上放置5分钟。（f）4℃、12000 g离心10（或5）分钟。

（g）取上清，加入等体积的氯仿，颠倒混匀后，4℃、12000 g离心10 分钟沉淀蛋白。

（h）吸取上清，加等体积异丙醇，混匀。室温放置10分钟。

（i）12000 g离心10 分钟，弃上清，再用75%(v/v)乙醇洗涤沉淀，12000 g离心5分钟。

(k)沉淀在37 ℃干燥后后溶于适量水或TE（50ul），（-20°C）保存备用。质粒DNA的检测:取5ul的质粒与2ul的6×上样缓冲液混合后，在0.7%凝胶上电泳检测。

溶液I：50 mmol.L-1Tris-HCl，pH7.5，10 mmol.L-1 EDTA，pH8.0，高压灭菌后室温保存。溶液I的作用：

１、任何生物化学反应，首先要控制好溶液的pH，因此可用适当浓度和适当pH值的Tris-HCl溶液。

２、大家知道EDTA是Ca2+和Mg2+等二价金属离子的螯合剂，配在分子生物学试剂中的主要作用是：抑制DNase的活性，和抑制微生物生长。在溶液I中加入高达10 mM的EDTA，无非就是要把大肠杆菌细胞中的所有二价金属离子都螯合掉。

溶液II：0.2 M/LNaOH，1% SDS（以2M NaOH和10% SDS母液现用现配）用新鲜的0.4 N的NaOH和2％的SDS等体积混合后使用的。要新从浓NaOH稀释制备0.4N的NaOH，无非是为了保证NaOH没有吸收空气中的CO2而减弱了碱性。其实破细胞的主要是碱，而不是SDS，所以才叫碱法抽提。事实上NaOH是最佳的溶解细胞的试剂，不管是大肠杆菌还是哺乳动物细胞，碰到了碱都会几乎在瞬间就溶解，这是由于细胞膜发生了从bilayer（双层膜）结构向micelle（微囊）结构的相变化所导致。

既然是NaOH溶解的细胞，那为什么要加SDS呢？那是为下一步操作做的铺垫。这一步要记住两点：第一，时间不能过长，千万不要这时候去接电话，因为在这样的碱性条件下基因组DNA片断会慢慢断裂；第二，必须温柔混合不然基因组DNA也会断裂。基因组DNA的断裂会带来麻烦，溶液III：1.32 M KAc（pH4.8），(3mol/L NaAc)高压灭菌后室温保存。加入溶液III后出现大量沉淀，这与SDS的加入有关系。这其实是十二烷基硫酸钠遇到钾离子后变成了十二烷基硫酸钾（potassium dodecylsulfate, PDS），而PDS是水不溶的，因此发生了沉淀。如此看来，溶液III加入后的沉淀实际上是钾离子置换了SDS中的钠离子形成了不溶性的PDS，而高浓度的盐，使得沉淀更完全。大家知道SDS专门喜欢和蛋白质结合，平均两个氨基酸上结合一个SDS分子，钾钠离子置换所产生的大量沉淀自然就将绝大部分蛋白质沉淀了，让人高兴的是大肠杆菌的基因组DNA也一起被共沉淀了。这个过程不难想象，因为基因组DNA太长了，长长的DNA自然容易被PDS给共沉淀了，尽管SDS并不与DNA分子结合。

琼脂糖电泳进行鉴定质粒DNA时，多数情况下你能看到三条带。其实这三条带以电泳速度的快慢排序，分别是超螺旋、开环和复制中间体（即没有复制完全的两个质粒连在了一起）。如果你不小心在溶液II加入后过度振荡，会有第四条带，这条带泳动得较慢，远离这三条带，是20-100kb的大肠杆菌基因组DNA的片断。

实验

二、DNA片段（PCR或者酶切）的体外连接感受态细胞的制备重组质粒的转化阳性克隆的筛选（抗性筛选、蓝白斑筛选）

大肠杆菌质粒DNA的提取（碱裂解法）

此方法适用于小量质粒DNA的提取提取的质粒DNA可直接用于酶切PCR扩增。1.取1.5ml细菌培养物于EP管中，4000rpm离心1分钟，弃上清液，使细菌沉 淀尽量干燥；

2.将细菌沉淀重悬于用冰预冷的100µl 溶液I(50mmol/L葡萄糖，10mmol/L EDTApH8.0，25mmol/LTris-HClpH8.0)中，剧烈振荡；

3.加入200µl 新配制的溶液II(0.2mol/LNaOH，1％SDS（m/v）)，盖紧EP管 口，快速颠倒离心管5次，以混合混合物，确保离心管的整个内表面与溶液 II接触，不要涡旋，置于冰浴中；

4.加入150µl预冷溶液III(每100ml的溶液III中含60ml5mol/L乙酸钾，11.5 ml冰乙酸，28.5mlH2O)，盖紧EP管口，反复颠倒数次，使溶液III在粘稠 的细菌裂解物中分散均匀，之后将管置于冰上3~5分钟； 5.在最大转速下离心5min，取上清液于另一新EP管；

6.用两倍体积的乙醇室温沉淀双链DNA，振荡混合于室温放置2分钟，最大转 速离心5分钟；

7.小心吸去上清液，将离心管倒置于滤纸上，以使所有液体都流出，在将附于管壁的液滴除尽；

8.加1ml70％乙醇洗涤沉淀，振荡混合，用12,000g离心2分钟，弃上清，将 开口的EP管置于室温使乙醇挥发，直至EP管中内没有可见的液体存在（5～ 10分钟），用适量的ddH2O溶解；

9.用0.5µl的RNase37℃温育5~10分钟； 10.电泳鉴定。

乙醇沉淀DNA 1.加入1/10体积的乙酸钠（3mol⁄L，PH=5.2）于DNA溶液中充分混匀，使其 最终浓度为0.3mol⁄L；

2.加入2倍体积用冰预冷的乙醇混合后再次充分混匀置于-20℃中15~30分钟； 3.12,000g离心10分钟，小心移出上清液，吸去管壁上所有的液滴；

4.加入1/2离心管容量的70％乙醇，12000g离心2分钟，小心移出上清液，吸 去管壁上所有的液滴；

5.于室温下将开盖的EP管的置于实验桌上以使残留的液体挥发至干； 6.加适量的ddH2O溶解DNA沉淀。

酶切

1.酶切前确定待切样品的浓度, 并选择合适的限制性内切酶和配套Buffer。2.在离心管中加入如下成分： 10×Buffer 1μl 待切样品xμl 酶 0.5-1μl 加水补足10μl 3.混匀样品并短暂离心使样品沉于管底。

4.将离心管置于37℃中温育1-3hr，若待切样品为PCR产物，则可将反应时间 适当延长。

5.用未酶切的质粒作为对照，琼脂糖电泳鉴定酶切结果。注：当酶切样品用于回收而不是鉴定时，可按比例适当加大反应体积。双酶 切可选用二者活性都较高的Buffer或者通用Buffer，但要注意不能有星反应。）

连接

1.连接前先电泳确定待连接载体与片段的浓度。2.在离心管中加入如下成分： 10×连接Buffer1μl 待连接的样品（胶回收产物或PCR产物，载体与片段的mol比为1∶3-5）连接酶0.5-1μl 加水补足10μl 3.混匀样品并短暂离心使样品全部沉于管底。

4.将离心管置于连接酶要求的温度孵育适当的时间（根据不同公司的酶的要求 而定，一般为22℃1-3hr或16℃连接过夜）。

连接完的样品可直接用于转化，也可放4℃冰箱短期保存。

感受态细胞的制备

1.挑取适当菌株的E.coli单菌落接种于2mlSOB培养液中，37℃摇床过夜。2.取0.5-1ml过夜培养的菌液转种到50mlSOB中，18℃剧烈震荡，直到A600 达到0.6。

3.将培养物转移到50ml离心管中，4℃4,000rpm/min 离心10min。同时在冰浴 上配置TB溶液。

4.弃上清，将离心管倒置于滤纸上，使培养液被吸干。

5.取1ml刚配的TB溶液打散菌体沉淀，再加入15mlTB（1/3体积的起始培养 液），冰浴10-15min，4℃4,000rpm/min 离心10min。

6.弃上清，沉淀重悬于4mlTB（1/12.5体积的起始培养液），冰浴10min。

7.加入280μl DMSO，缓缓滴入并轻轻摇晃，使其充分混合均匀，冰浴10min。8.将菌液分装于EP管中，-80℃或液氮冻存。

9.取两管感受态细胞分别加入1μl无菌ddH2O（阴性对照）和1μl纯质粒（阳性对照）进行转化（见后），以检测感受态的质量。阴性对照平板上应该无菌落 生长，阳性对照平板上菌落数目的多少显示感受态效率的高低。

注：上述溶液均需高压蒸汽灭菌处理 0.1MK-Pipes(pH=6.7)的配制：

称取3.02gPipes粉末溶于80mlddH2O中，此时粉末不能完全溶解，用10N KOH或KOH固体调节PH值，只有当PH接近6.7时粉末才能完全溶解，此时 当小心少量地加入KOH直至达到所需PH值。

转化

1.取100μl感受态细胞于冰浴上融化。

2.加入1μl纯质粒或连接产物，轻轻吹打混匀，冰浴30min。3.将菌液放入42℃水浴中热激90秒，立即放入冰浴中2min。4.加入0.9mlSOC，于37℃恒温摇床上200rpm×1hr温育。

5.将菌液4000rpm/min离心3min，留200μl上清将菌体打散，均匀涂布于含适当

抗生素的琼脂平板表面，平板于37℃倒置培养过夜。

i.注：新倒的平板可于37℃培养箱中预先放置数小时至过夜干燥。ii.当转化的是TA克隆连接产物时可在菌液中加入8μl 1MIPTG 和40μl 20mg/mlX-gal以进行蓝白斑筛选。

重组子的筛选和鉴定

重组子可通过酶切进行鉴定，也可以利用扩增引物通过PCR进行鉴定，阳 性重组子能切出所需要的片段或得到相应片段的PCR产物。

1.用牙签挑取平板上的菌落接种于2ml含适当抗生素的LB培养基中，37℃摇 床培养过夜。

2.次日取菌液0.2-0.5ml，13,000rpm×3min离心，弃上清，加入20μl ddH2O和 20μl 酚/氯仿，震荡混匀，13,000rpm×5min离心。

3.取上清进行琼脂糖电泳，加入载体质粒DNA作为阴性对照，根据质粒大小 初步筛选重组子，重组子的泳动速度应该慢于载体质粒。4.用碱法小量制备可能是重组子的质粒DNA。

5.选取适当的酶，对重组子进行酶切分析，酶切体积均为10μl体系。酶切样品 进行琼脂糖电泳鉴定是否有所需片段。

6.酶切分析正确的重组子分成两份，一份进行测序反应，另外一份保种。7.若用PCR法鉴定，则在第2步时每个样本取0.5-1.0μl 菌液为模板进行PCR 反应，每管反应体系最低可少至10μl，PCR产物电泳，能得到所需条带的样 本进一步提取质粒酶切鉴定或送样品测序。

第三篇：基因工程实验小结

基因工程实验小结

基因工程实验同以前的实验有所不同，它有很明显的特点。首先是微量操作，所有的实验药品和试剂都是在1.5ml和0.5ml的离心管中进行，转移、加样都是使用移液器进行操作。其次是反应条件要求比较严格。冰浴是实验的关键操作步骤，对于DNA等具有生物活性的物质均需冰浴低温保证其不失活；实验中所用试剂均需较高的纯度，实验中的痕量污染、空气污染等都会影响实验结果，尤其是PCR反应，它对DNA浓度和纯度均有严格的要求。另外，此次的实验是综合实验，每个基础实验联系在一起才有意义，每个实验的结果好坏直接影响下一个实验的结果。而且有些实验的结果并不能直接观察，需要在下一个实验中体现证实。实验所用部分仪器也是以前从未接触过的，如电泳仪，PCR扩增仪，高速冷冻离心机，恒温摇床等。

此次实验主要完成的实验有：大肠杆菌DNA提取，PCR扩增，质粒的连接，感受态细胞制备与转化和α-互补筛选细菌克隆。其中前一个实验的结果均为下一个实验的材料，前两个实验通过琼脂糖凝胶电泳鉴定产物，后三个实验通过特定平板培养的菌落形态鉴定实验结果。由于实验起初对各种仪器和操作不熟悉，导致DNA的SDS法分离纯化结果不佳，PCR产物凝胶成像不是很清楚，经过进一步的分析和操作熟悉，后面的实验结果均良好。由于影响实验结果的因素很多，所以实验中必须每一步都应仔细认真完成。

通过此次实验，完成了基因工程中的基本操作，使我们在学习完《基因工程》理论知识后对抽象的概念、仪器、步骤等有了具体的认识，加深了记忆和理解。

第四篇：生物化学实验教学改革的实践与体会

生物化学实验教学改革的实践与体会

摘要：为了改进生物化学实验课教学方法，找到更好的实验教学模式，我们进行了生物化学实验课教学的改革与探索，对生物化学实验课教学的各个环节进行了适当的调整，主要改革内容包括实验课的教学内容、教学模式、课堂教学组织、实验考核方法等，同时将实验教学与科研教学相结合，鼓励学生创新和参与科研活动，改革结果显示在教师教学与学生学习两方面都有所进步，真正意义上增强了学生分析问题和解决问题的能力，提升了学生的实验技能和科研能力。

关键词：生物化学实验教学改革实验技能科研能力

中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）02（B）-0227-02

The Study and Experience of Biochemistry Experiment Teaching Reformation

Li Ning Chen Minghong

（Biochemistry department of Liaoning medical university basic science college，Jinzhou Liaoning，121000，China）

Abstract：To improve the biochemistry experiment teaching method，find a better mode of experimental teaching，we carried on the biochemical experiment teaching reform and exploration，adjusted the experiment teaching procedure.Mainly includes the experiment teaching content，teaching mode，organization of classroom teaching，experiment examination methods，etc.At the same time we combine experimental teaching and scientific research，encourage students to innovate and take part in the scientific research activities.The results indicate there are improvement in both teaching and learning，enhancement of students’ability to analyze and solve problems，improvement of their experimental skills and scientific research ability.Key Words：Biochemistry Experiment Teaching；Teaching Reform；Experimental Skills；Scientific Research Ability

21世纪是生命科学的世纪，生物化学是生命科学的基础和前沿，也是一门实验性较强的基础医学学科。在医学a本科教学的过程中，生物化学实验课教学占有非常重要的地位，教学大纲要求较高，且教学学时数也相对较多。随着生物化学与分子生物学的迅速发展，人才培养模式也从“知识型”向“能力型”转变，而现行生物化学实验教学还停留在传统教学模式的条框中，这不仅跟不上学科的发展和变化，也不利于培养具有较高综合素养的创新型人才。因此我们要面临的一个重要课题就是如何正确的对现行实验教学进行改革，在教学过程中不仅使学生熟悉和掌握理论知识，同时也加强培养学生创新能力、实践能力和科研能力。该文主要阐述了生化实验教学在教学内容、教学模式、课堂教学组织、实验考核方法等方面的改革，以期达到培养具有较强实验能力和较高科学素养的创新型人才的目的。改革实验内容及教学模式，培养学生的实验技能

1.1 保留基础实验，培养学生基本实验技能

实验科学仅仅掌握书本上的理论知识是不够的，培养学生的实验技能是实验课的主要任务。不管是多么先进的实验技术，多么复杂的操作过程，都离不开基础操作，忽略任何看似简单的操作细节，都可能影响实验结果的准确可靠[1]。所以整个实验教学过程中都必须注重基本实验技能的训练，例如洗刷实验仪器、配制溶液、各种基本生物化学仪器的使用等都是必须训练的基本实验技能。以移液器为例，移液器的使用是现代生物学实验必不可少的基本操作之一，从微升到毫升体积的溶液吸取都离不开移液器，因此，实验过程中实验成功与否、取样的准确度、移液器使用寿命都取决于移液器的正确规范使用。所以在实验课上首先给学生详细讲解移液器的使用操作规范和注意事项，在老师亲自示范后，学生动手练习时注意观察其操作是否规范，并在以后的每次操作工程中随时检查，同学们之间也互相监督彼此操作的规范性并加以提醒。课堂上学生认真练习实验基本技能还可以不断提高动手能力，合理安排时间，动手的同时勤动脑，总结实验成功的技巧，掌握这些基本的实验操作技能对学生以后实验过程中迅速的取得准确可靠预期实验效果很重要。

1.2 适当增加综合性实验、设计性实验，培养学生的综合实验技能

综合性实验和设计性实验是现代实验教学的主要模式。综合性实验知识点涵盖范围广，实验内容具有复合性，通过实验内容、方法、讨论的综合性，能更好地培养学生的思维能力、实践能力、创新意识和深入学习的能力[2]。例如：“脲酶的凝胶过滤分离纯化实验”，该实验是一种蛋白分离纯化及活性测定的综合实验，内容包括分子筛层析纯化、测定蛋白质浓度、测定酶活力、绘制酶活性曲线等。设计性实验操作过程中，首先明确实验目的，实验方案可以有多种选择，学生可以通过不同的方法和途径达到实验目的。在生化实验教学中，在保证学生掌握基本理论知识的前提下适当增加综合性和设计性实验比重，有利于创新人才素质和能力的培养。通过综合性实验和设计性实验可以加强学生的综合技能，锻炼学生查阅文献、收集信息、整理分析数据、归纳总结写作和分析解决问题的能力，培养学生的创新思维和综合素质[3]。

1.3 改革传统教学模式，提升学生的实验技能

长期以来，生物化学实验课所采用的教学模式多为传统的教学模式，即以教师传授知识为主、学生被动接受的单向传递模式，在课堂上学生只要按照实验讲义中的实验步骤进行实验，就连一些前期准备工作也是实验指导老师为学生提前准备好，学生只是按照实验步骤做一些简单的实验操作，根本无从谈起实验技能和创新能力的培养。这种传统教学模式，在较大程度上养成学生依赖老师、被动学习的不良习惯，严重影响了学生实验技能的提高和创新能力的培养。我们采用的教学方法改革主要是：一方面采用提问式讲解，老师课堂讲授后，学生可提出问题，老师再对问题进行解答。这种方式可以使学生对问题有全面、深刻、透彻的理解；另一方面以学生为主讲解，适当安排几次以学生为主要讲解者的实验，课堂上要求学生展示并讲解自己制作的部分幻灯，激发学生学习的兴趣，调动了学习积极性。同时学生开拓了思维、大胆尝试创新，这有利于培养学生分析及解决实际问题的能力和创新能力。改革课堂教学组织与管理，调动学生的科研积极性

随着综合性和设计性实验的比例上升，实验本身难度也增加，实验过程往往需要多人合作才能完成。教师根据需要选择几个可行的实验项目，要求学生自主设计实验，学生可以根据查阅的相关文献和搜集的数据资料，设计实验步骤，经过讨论确定可行的实验方案并予以实施。无论学生取得的实验结果如何，只要学生动脑动手完成实验就是一种成功，这也有利于引导学生勤动脑多思考，培养学生的科研创新思维，调动学生的科研积极性，激发学生的探索欲望。对于一相对简单的实验内容，我们采用“学生主体式引导教学法”，分小组实验的组织管理模式，学生自由组合，每组3～4人，选1名组长发挥“小老师”的作用，讲解实验相关内容，在其他同学的相互帮助协调下完成整个实验，这样使实验积极性较强的同学，带动了相对较差的同学，实验成功率较高，而且可以培养他们的团队合作精神，他们也能在和谐愉快的学习氛围中互相学习共同完成实验，达到事半功倍的效果。实验结束后，学生到讲台上做出总结，与老师和同学共同探讨实验过程中遇到的难点和疑问。课后根据各小组的不同表现给予评分，培养了学生的集体荣誉感。改革实验考核方式，培养学生的科研基本功

教学和考试是整个课程体系中缺一不可的重要组成部分，实验教学的考核对提高实验教学质量及发现教学过程中存在的问题至关重要。以往，生物化学实验课程的考核，主要依据学生提交的实验报告，这样会使学生只重视实验报告的书写，不重视实验过程及操作，不利于培养学生发现及解决问题的能力、创新能力。因此，改革生物化学实验的考核办法，引起学生对实验整体过程的重视显得相当重要，我们尝试将生物化学实验的考核办法改为综合评定。实验考核方式的改革，也主要是考虑学生的个体因素，杜绝以往学生间胡乱抄袭报告的现象，建立综合的考核方式，具体考核内容以下几个方面：（1）平时成绩占20%，包括实验课出勤率、实验操作、仪器使用、实验态度、科学作风等。（2）实验课考试成绩占60%，包括实验理论考试、实验操作考试和实验报告成绩。（3）实验论文成绩占20%，根据一次综合性实验或设计性实验撰写一篇3000字左右的论文。撰写论文要求虽然有点高，但是可反映学生独立完成课题的科研能力，也能锻炼学生各方面的能力，如在理解实验理论的基础上查阅文献资料、设计实验、正确应用各种实验技术、分析和讨论存在的问题以及论文写作等能力等，从而可以综合全面地评定学生的实验能力。新的考核办法主要是注重学生的实际操作能力，及对实验结果的分析判断能力，这也是科研型人才所必备的能力，为大学生今后参加科研工作奠定一定的基础。

实验教学与科学研究相结合，鼓励学生创新和参与科研活动

我们在教学中借鉴了美国大学教学与科研相结合的实例，鼓励学生参与教师的科研课题和教研室的学术活动，这样学生就可以接触早期的科研训练[4]。在生物化学实验课教学中，任课教师可将本人的科研项目选择性的应用于实验教学中，比如说科研上常用的基因克隆，可将其中的质粒NDA提取这部分操作应用到教学中，使学生即掌握了该项技术，又领悟了其在科研中的真正应用。实验课教学任务完成后，教师可以选择几名实验基础较好，对科研具有浓厚兴趣的同学，加入到本课题组的科研中，使同学能真正的感受到科学研究的学术氛围。同时，通过这种方式还可以促进教师和学生之间的交流，使教师了解学生的想法和需求，使学生拓宽视野、接触学科前沿领域，更好的把握学科方向并加深对专业的了解。学生在参与科研实验的过程中也接受了科学思维的熏陶和相关实验技能的训练，提高了动手能力和逻辑思考能力，也加深了对理论知识的掌握[3]。

结语

生物化学实验教学是生物化学教学过程中的重要组成部分，我们教学过程中经过不断改革实践，取得了显著的效果。教学内容的增添和新教学模式的尝试，使我们建立了完整的实验教学系统，使学生更容易掌握生物化学实验的基本技能，同时提高了学生实践和创新能力。通过改进课堂教学组织和管理，调动了学生的学习积极性。把实验教学与科学研究紧密联系起来，增加了学生的科研兴趣，培养了学生开拓思维、分析问题、团结协作、解决问题的综合科研素养。我们争取与时俱进，不断深化生化实验教学的改革，努力为国家培育出具有较高科研素养的创新型人才。

参考文献

[1] 王青松，胡晓倩.生物化学实验教学改革探索与实践[J].高校生物学教学研究：电子版，2013，3（4）：50-53.[2] 李建平，吴秀珍，陶建华，等.综合与设计性实验在微生物检验教学中的实践[J].中国高等医学教育，2007，11（21）：21-22.[3] 章金勇，张晓丽，毛旭虎，等.生物技术制药科研式实验教学的实践与体会[J].重庆医学，2013，42（34）：4224-4225.[4] 陈传锋，阙云艳.大学生参与科研活动与创新人才培养[J].大庆师范学院报，2009，29（5）：145-148.

第五篇：电工电子实验教学改革实践

电工电子实验教学改革实践

【摘要】根据西南石油大学电工电子实验教学的实际情况,对电工电子实验教学改革进行了研究,提出了实验教学改革的措施与方法。教学实践证明这些改革与措施是有效的。

【关键词】电工电子实验 实验教学 教学改革

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2009)01(a)-0035-02

引言

教育的目标是培养和造就大批高质量的人才,实施创新教育是当前采取的重要举措。江泽民曾经讲到:“创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力。”党的十六届六中全会明确指出:“要保证高校招生规模合理增长,注重增加学生的实践能力、创造能力、就业能力和创业能力。”周济部长在2004教育工作会议上强调“创新是发展的动力,管理也是生产力,并且要进一步提高对加强资产管理、加大实验室开放力度和资源共享水平的重要性和必要性的认识,要充分重视资源占有和设备资源使用效率、效益。”

我国高校长期以来重理论轻实践,重课堂教学轻实践教学,实践教学被看成理论教学的附属,造成实践教学环节薄弱,学生的动手能力、创新意识与国外相比相差太大的现状。作为学校基础实验室之一的电工电子实验室,其涉及到学生最基本、最重要的实验项目,实验量大,覆盖面广,是引导学生理论联系实际,加强学生理解和掌握所学理论,培养学生的创新精神和实践能力的重要保障。电工电子实验教学内容、教学方法和教学手段的改革,对全面提高本科学生的培养质量,多出高水平的人才无疑具有非常重要的意义。传统电工电子实验教学中存在的问题

2.1 实验内容较为陈旧

在科学、经济飞速发展的今天,传统的实验教学内容往往跟不上新知识和新技术的产生,不能让学生及时了解前沿的知识和技术,学生的思维得不到拓宽。

2.2 实验教学形式单一,教学手段落后

电工电子实验教学依附于理论教学,一般都是老师讲、学生听的传统灌输式的教学模式,且验证性实验和孤立的单元性操作实验多,设计性、综合性、创新性实验少,大大抑制了学生的创新思维,使学生的创造能力得不到培养,个性得不到发展。

2.3 实验学时少

实验学时与总学时的比例不到20%,甚至有些专业的不到13%,远远不满足实验教学的要求。再加上教师除了上实验课外很少进实验室,教师和学生对实验的重视不够,学生的动手机会大大减少,动手能力、独立分析问题以及解决问题的能力得不到很好的培养。

2.4 不能实行因材施教

随着高校规模的不断扩大,学生数量的不断增加,学生层次多样化更加显著。以往的教学模式都将学生同等对待,使得动手能力强的学生“吃不饱”,能力较差者又感到吃力,实验教学目的很难达到。改革思路与具体实践

3.1 建立实验教学新体系

2002年西南石油大学因发展的需要实行两地办学,电工电子实验室改变了接待对象,主要负责一、二年级学生的多门技术基础课程的实验以及部分专业实习、实训、课程设计等。为加强学生工程实践能力和创新能力的培养,我们建立了新的实验教学体系与相应的实验室设置如图1所示。根据学校的现状,针对低年级学生,科学地设置实验项目,从学科专业实践教学和工程训练需求出发,建立覆盖各学科电类基础课和专业基础课的多层次开放式模块化实践教学体系,包括:“基础训练、工程实践能力训练、创新能力培养”3个教学环节。它们依次深入,由易到难,循序渐进地提高学生的动手能力。

(1)基础训练。验证性实验主要使学生掌握和加深理论知识,培养基本实验操作技能,它是必不可少的。在课程内精选部分与课程内容密切相关的一些经典实验作为必做实验,并适当增加一些综合性、设计性实验,为培养学生的综合设计能力打下基础。

(2)工程实践能力训练。工程实践主要是训练学生的认知能力、实际操作能力和知识应用能力,在电工电子实验新体系中占有很大的分量。通过各种电子产品的制作,使学生的手工焊接、布线、元器件认识和应用、通用仪器使用、电子产品组装和调试等工程实践能力得到系统的培训。

(3)创新能力培养。针对低年级中部分优秀的学生,开设“设计性实验”、“综合性实验”、申请开放实验项目等,提高学生的综合创新能力。

3.2 建设高素质实验队伍

提高实验教学质量,教师是关键。在校、系领导的支持下,不断引进新人才,改变了师资队伍梯队结构不均衡的情况。同时,我们实验教师也不满足已掌握的实验技能,积极选择学习方向,进行在岗自学、听课或短期培训进修,拓宽了知识面,增强了综合知识的应用能力,业务素质都有较大的提高。近年来,在教研室的支持下,经常组织任课教师和实验教师交流实验教学体会,集中解决实验教学中存在的问题,讨论实验教学的发展方向,研究实验教学的方法。

3.3 改革教学方法

(1)改变过去单一的教学模式,采用多层次、开放式教学,统筹安排实验教学和理论教学,合理分配课时,多给学生认真思考的时间。

(2)实验分组采用人少为宜的原则,使学生在预习准备、实验操作、实验报告等方面都完成,学生增加了独立操作的机会,减少了依赖性,有利于学生能力的提高。

(3)电路原理、电工、电子实验进行操作技能测试,成绩记入本门课的总成绩,使教师与学生对实验课重视程度大大增加。

(4)实验室对学生预约开放。学生不能按时完成或选做的实验,实验室将安排其他时间对学生实行开放,学生可到实验室补做、复习实验,进一步巩固理论知识,增强实验动手能力。

(5)独立开设“电子实训”和“趣味电子制作”, 采用理论教学集中授课和实验开放式教学的办法。学生通过自行安排时间进入实验室制作电子作品和个性化作品,使手工焊接、布线、元器件认识和应用、通用仪器使用、电子产品组装和调试等工程实践能力得到系统的培训。

(6)推行了开放实验。学生申请开放实验项目,根据所学的专业理论知识及查阅文献的方法自行设计实验方案、方法和步骤,经教师加以辅导修改后再进行实验测试,最后由学生独立完成。学生在实验中发现的问题,指导教师积极引导学生进行思考、解决,组织学生开展讨论,充分确立学生在教学活动中的主体地位,调动学生学习积极性、主动性和创造性,激发学生的进取心和创造欲望。

(7)尽可能多使用现代化的教学仪器设备,以使学生掌握先进仪器设备的使用,同时设备的效益得到充分的发挥。

(8)结合实验室的建设积极开展第二课堂活动与课外科技活动,激发学生学习的积极性,提高学生课外电子制作的热情。

3.4 建立科学的实验考核体系

实验教学考核的目的:检查学生实验能力的提高程度;检验学生对所学知识的应用能力。新的实验考核体系改变传统的以实验数据为依据的考核方法,将笔试、口试和操作性考核有机地结合起来,加大口试和操作性考核的比重,考核任务必须由学生单独完成。实验考核根据实验所用时间、有无错误操作、实验线路的正确性、实验步骤的完整性等进行综合的评分,真实反映了学生排除疑难问题和故障、实际操作及综合运用知识的能力。结语

实践证明,我校电工电子实验教学的改革在提高学生实验动手能力,改变学生对待实验教学的态度,及在培养学生良好的科学作风等方面取得了显著的成效。从2003年开始至2007年,低年级学生参加学校组织的开放实验共80余项,获校级一、二、三等奖40余项。学生从中学到了很多工艺方面的知识,并对电工电子产生了浓厚的兴趣,动手能力和创新能力也得到了很大提高。教无止境,电工电子实验教学的改革仍在不断地摸索中,我们将在实践中不断总结完善,提高实验教学效率,为“高素质应用型人才培养”奠定坚实的基础。

参考文献

[1] 李玲.电工电子实验教学中心的建设与实践[J].实验科学与技术,2008,(2):133-135．

[2] 秦晓静.开放实验教学培养创新人才[J].实验技术与管理,2005(7):87-89．

[3] 谭进怀,汪维君.电子技术,实验课的改革设想与实践[J].实验科学与技术,2007,(12):119-121．

[4] 陈伟文.开放实验室 培养学生创新能力[J].实验室研究与探索,2007,(5):130-132．