留學生生物技術大實驗教學改革探討

王永澤 唐梅 楊東成 趙筱 王金華 劉棗

摘 要：留學生生物技術大實驗的教學是新時期教學的一個新課題。針對留學生教學特點，提出新穎性、實用性、綜合性的三性原則來積極提升留學生實驗動手能力。采取SLiCE無縫克隆技術替代傳統(tǒng)基因克隆方法來貫徹三個原則，從教學實踐來看，取得較好的效果。

關鍵詞：留學生;生物技術;實驗教學

隨著中國對外交流的發(fā)展，我國和180多個國家簽訂了政府間教育交流協(xié)議。2018以來，教育部提倡對來華留學生的管理和服務趨同化，但在各學科更具體的教學方式和教學內(nèi)容上仍未做出更詳實的規(guī)定。來華留學生不但存在風俗習慣和語言、文化的差異，不過國家高中教育水平也有差異，這也為課程教學改革提出了新的挑戰(zhàn)[1]。

生物技術大實驗是生物技術專業(yè)的一門綜合性實驗課程，屬于學生培養(yǎng)大綱中的能力強化階段。從綜合的水平，融合各學科的知識，是大實驗相對于其它實驗課程的區(qū)別[2， 3]。結(jié)合針對留學生的基礎課程教學和掌握情況，我們提出新穎性、實用性、綜合性的三性原則來建設和改革相關教學內(nèi)容及教學方式。

1.生物技術大實驗的實用性

傳統(tǒng)分子克隆實驗是各個生物大類高校必須開設的一類實驗，通過一系列的基因工程或分子生物學操作，使學生獲得基因克隆和表達的技能，這項技能具有較強的實用性。這個實用性有兩個維度進行評價。一方面，從教師角度，留學生可以根據(jù)所掌握實驗技能，進行基因克隆表達，表達出一些簡單的酶或蛋白制品直接用于生產(chǎn)實踐，另外一方面，從學生角度進行評價。據(jù)我們的教學實踐，留學生判斷實驗技術是否有實用性的標準，最主要的標準是否能直接生產(chǎn)生活用品，如在以前的留學生發(fā)酵類實驗中，我們引入了酸奶發(fā)酵實驗，留學生熱情極高;還有一個實用性標準是，所做實驗每一步能否有預期結(jié)果可觀察。而克隆實驗相對于一些發(fā)酵或者動物細胞培養(yǎng)實驗，這點更符合學生要求。

2.生物技術大實驗的新穎性

傳統(tǒng)克隆實驗不少學校已經(jīng)開設，但隨著分子生物學和基因工程的不但發(fā)展，現(xiàn)在的克隆技術已出現(xiàn)了很大的變化，無縫克隆以無需特定酶切位點，克隆時間較短等優(yōu)點正被越來越多的科研實驗室所采用。但如果直接采用各種各樣的無縫克隆試劑盒，NEB公司的NEBuilder試劑盒、Thermo公司的GeneArt試劑盒、CloneTech公司的In-Fusion試劑盒等。其采用的無縫克隆技術和原理各有不同，共同的特點是成本相對較高，每次反應大約需要18～36美元，這對要求人人有動手機會本科教學來說，成本不得不是一個要重點考慮的因素。結(jié)合科研上的克隆實踐，我們提出使用SLiCE無縫克隆技術。SLiCE（Seamless Ligation cloning extract）方法是一種利用大腸桿菌細胞內(nèi)同源重組相關酶進行DNA克隆的新方法[4]，經(jīng)過優(yōu)化SLiCE技術的反應折合人民幣僅僅0.4元一次。相比較于市面上的無縫克隆技術，SLiCE技術為目前最便宜的無縫克隆技術[5]。這種新技術在科研上已經(jīng)有10多年了，相對成熟，但在本科教學上基本沒有任何實施的例子，對于留學生掌握學科最新技術來說，無疑時一種不錯的選擇。

3.生物技術大實驗的綜合性

很多克隆方面的技術如PCR、切膠和電泳等，包括留學生的在類的生物類本科生基本都能掌握，但目前很多基礎型的分子生物學和基因工程實驗，很多實驗項目分隔嚴重。例如提取質(zhì)粒實驗項目完成后，進行質(zhì)粒酶切或者PCR線性化的并不是上一步所得到的質(zhì)粒。這對學生了解整個克隆的思路和流程無疑制造了障礙。為了防止綜合性實驗與基礎型實驗的重復，我們制作了整個無縫克隆實驗的流程圖，在實驗課堂上反復向留學生展示實驗思路和實驗進度，是留學生形成整體的實驗印象，知道自己完成的步驟在整個實驗中的作用。當然，盡管大實驗課程時間安排較為寬松，還是有些實驗需要研究生輔助完成，但整個實驗都是確保留學生每一步實驗技能已掌握的前體下進行的。

生物技術大實驗課程改革以來，已完成生物技術和生命科學兩個專業(yè)共計12人的課程教學工作，從學生的反饋來看，除了2名同學因為操作失誤沒有完成全部流程外，其它同學都獲得了完整的數(shù)據(jù)，獲得了克隆菌株，完成率較高，大多同學對綜合性實驗有積極性評價。

此外，本次實驗教學改革還有一些意外的收獲。一些中國研究生參與了綜合大實驗的教學輔助工作，在完成自己的教學輔助任務的同時，大大增強了英語交流能力，對于研究生培養(yǎng)幫助很大。其中一名研究生通過大實驗的已成熟技術進行了深入思考，提出了該技術的改良技術，目前已成功被《生物技術通報》雜志收錄。這表明，留學生相關課程的教學改革，可有效的和學校的碩士研究生培養(yǎng)融合到一起。

[參考文獻]

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[2] 包英華， 陳燕飛， 劉靜華， 等 生物技術大實驗課教學體系改革探討[J]. 微生物學通報. 2007.34（3）：598-599.

[3] 韋日明， 蔣林彬， 吳群英， 等. 醫(yī)學院校生物技術大實驗課程教學改革探討[J]. 高教學刊. 2015（18）：131-132.

[4] ZHANG Y， WERLING U， EDELMANN W. SLiCE： a novel bacterial cell extract-based DNA cloning method[J]. Nucleic Acids Research. 2012.40（8）：e55.

[5] OKEGAWA Y， MOTOHASHI K. A simple and ultra-low cost homemade seamless ligation cloning extract （SLiCE） as an alternative to a commercially available seamless DNA cloning kit[J]. Biochemistry & Biophysics Reports. 2015.4：148-151.

（作者單位：湖北工業(yè)大學生物工程與食品學院，湖北 武漢 430068）