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基因工程技術發展已逐步成熟，快速推動了細胞工程、發酵工程、蛋白質工程等生物工程技術的發展，為我國“大眾創業、萬眾創新”中相關產業的發展提供了重要的支撐，也催生了生物技術企業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工作的畢業生已是供不應求，部分企業通過校企合作開設訂單班來解決供需矛盾，因此加強高職高專院校基因工程教育成為現在的重要需求。一直以來，高等院校在開展基因工程教學時較注重研究和創新思維的培訓，然而作為高等教育重要組成部分的高職高專類學校和部分應用型本科院校，基因工程教學一味求新求全難以取得良好的教學效果。由于基因工程技術是建立在生物化學、分子生物學、微生物學等多門基礎學科之上，又與其他技術深度交叉融合，新技術層出不窮，原理晦澀難懂，使部分應用型學校學生具有畏難情緒，這很大程度上導致開展基因工程教學的專科層次高校不多，或僅作為選修課程。我校生物制藥專業自2007年建立以來，明確人才定位和培養目標，并進行數次教學改革，逐步形成了相對合理的教學方案，受到了學生和用人單位的認可，取得了積極的進展。其中，基因工程技術是本專業的特色課程，針對其知識體系及高職學生能力特點，我們在教學實踐中總結建立了“五化”教學模式，概述如下。
1.基因工程技術理念的普及化
在“21世紀是生物學世紀”的號召下，基因工程被打上了前沿與高端的烙印，高職高專學生往往缺少信心去學習。但事實上由于該技術已發展成熟，企業內部培訓和用人標準也日漸完善，對基因工程從業人員的技術水平要求逐步降低，普通應用型本科和高職高專學生都可以勝任大部分工作。另一方面，由于工業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相關的人工成本，因此高職高專學校的畢業生在人才市場的需求十分旺盛。我校生物制藥專業學生，在藥物生產、藥物外包和生物技術服務類企業廣受歡迎，并主要從事基因工程技術工作，因此基因工程可作為高職高專學生就業的首要方向，掌握一定的基因工程知識可以為后續的就業及個人發展提供更多的機會。因此，在基因工程教學中，要重視與實踐的結合，強化對基因工程已日趨普及這一特點的宣講，引導學生重視本課程學習，并消除畏難情緒。首先，要從醫藥產品、農業發展、環境保護、科學故事等方面提煉出其中的基因工程技術含量，讓學生從宏觀環境中感受到基因工程雖神奇強大，但并非高不可攀。從公眾熟知的產品、案例和社會熱點話題切入技術主題，闡述其技術原理，故事性強，也更能抓住學生的好奇心，從而學以致用。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)，來介紹質粒的細胞轉染常用方法和應用場景。其次，在教學中要深入企業調研情況，分析省內和本區域知名生物技術企業對人才的需求類型和需求量，以及基因工程技術對歷屆畢業生去向的影響等，從市場需求和差異化競爭的角度引導學生從思想上重視基因工程的學習。再次，與生物制藥企業和外包服務單位合作建立的實習基地和訂單班，讓學生能夠進入企業見習、實習；以及請畢業生返校開設小講壇等方式讓學生產生“身臨其境”的效果，并獲得更多的社會化信息渠道。多渠道的“傳道授業解惑”，讓基因工程不再是象牙塔中、實驗室內的高精尖，成為我們觸手可及的常用技術。
2.基因工程教學順序的流程化
基因工程的知識體系結構龐雜，通常的教學順序是先介紹常用生物酶、實驗技術等知識點，然后再籠統介紹基因工程一般流程，而對蛋白質表達調控和技術應用分別單獨成章，內容較為零散。由于高職高專院校學生專業基礎較薄弱，因此在學習中難以融會貫通。為此，我們在教學過程中優先突出強調基因工程的常用流程主線，將各技術、原理、生物學特征融入其中，幫助學生刪繁就簡，提煉濃縮。基因工程的核心技術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、限制性內切酶切割DNA、DNA連接酶對基因片段與質粒載體的重組連接、連接子轉化整合至宿主細胞，及后續的重組DNA驗證或其產物的獲取。在這個主要流程基礎上，就流程的不同階段進行拓展講解。比如，將限制性內切酶、連接酶的教學與DNA的酶切和連接操作流程相結合；將外源基因的表達調控與質粒載體的元件組成結合在一起，明確載體上不同元件與蛋白質表達調控的關系；將目的基因的設計與載體構建鏈接，講解融合蛋白、分泌型表達、多個蛋白質共表達、整合表達等如何通過載體構建來實現。在課程知識點講完后，再設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，和當下的熱點抗體藥物、疫苗等藥物的開發方案，對基因工程原理與技術的內容做整體回顧，幫助學生理論聯系實際，了解如何將相關技術轉化為產品。為突出強調核心技術流程，在基因工程緒論教學中，即開篇強調該流程，并厘清每個步驟的顯著特點和學習重點，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實現方式來補充講解。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起來，形成很清晰的學習思路，幫助學生建立一個系統的知識體系。
3.基因工程設計的可視化
基因工程的微觀抽象加大了學習難度，初學者容易陷于對概念和細節的區分，重視理解記憶卻很少去嘗試設計。但是借助生物信息軟件和多媒體技術，基因工程也可以像建筑工程、機械設計一樣，采用可視化手段將工程設計模擬出來，例如載體構建的設計，包括引物、探針、酶切位點的設計和工具酶的選擇、質粒驗證方法等。基因工程技術的難點已不再是實驗操作，而是更高層面的設計，良好的設計可以提高工作效率降低工作量，并增加工作內容的趣味性、靈活性，同時增強學生主導工作的能力。基因工程技術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品是質粒。因此在整個教學過程中，我們緊扣基因工程主要操作對象和物質基礎——質粒，以其為中心，一方面通過生物信息學技術、已有在線工具和生物學軟件(如VectorNTI等)對質粒各元件的位置、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，通過對質粒載體上各元件的物種來源、生物功能、生物特征等生物學知識的解讀，深入講解基因工程的原理、生物學調控知識。在此基礎上，還可以進一步擴展到對下游宿主細胞及蛋白質表達方案選擇等知識的講解，以及在此基礎上派生的各種新興技術、研究動向的闡釋。甚至基因片段的限制性內切酶酶切連接方案、PCR引物設計、DNA測序等相關知識，也都可以借助質粒來演示，從而將核心知識體系借助質粒載體圖譜的直觀可視化教學方式，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，是能夠將這些操作對象采用圖形和DNA一級結構展示出來，使微觀結構宏觀化呈現，產生“所見即所得”的效果，易于理解；另外也能將基因工程的基礎知識通過若干個質粒圖譜信息濃縮在一起，便于對比、記憶；再者，質粒載體的設計是基因工程技術的核心基本功之一，也是相關知識的具體應用場景之一。
4.專業拓展訓練的可持續化
高等專科教育面對很多挑戰。由于基因工程技術發展快速，儀器設備的自動化和大數據分析也在蓬勃發展，甚至會面臨剛畢業即落伍的窘境。另一方面，應用技術類學歷教育在快速發展，專科生進一步深造也將常態化。專科教育的范圍過于專而窄，面向就業的目的性很強，而學生的自學能力、理解能力相對薄弱。高職高專學校的畢業生如何能夠適應環境的變化是值得思考的問題。鑒于此，我校在基因工程教學過程中側重從以下幾個方面提高學生在不同工作環境的適應能力：(1)體現基因工程在醫學診斷、藥物研發等不同應用領域的特點，不同流程分工合作時容易出現的錯誤。引導學生注意同一個知識點在不同應用場景的差異，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品說明書直觀地解讀相應的生物學信息，具備學以致用的能力。例如通過說明書學習質粒載體的提取純化、酶切、連接、轉化、驗證檢測等技術及所用到的各種工具酶。(3)在教學中設置應用章節，內容包括常用的中英文文獻數據庫如中國知網、DNA在線分析比對工具，常用基因工程試劑產品的商業網站、基因工程試劑的技術文檔網站等供學生在學習過程中去查找、拓展，同時也介紹部分常用的基因設計、質粒載體分析軟件供學有余力的同學學習[3]。從而使課堂教學自然延伸到工作場景中。另外，拓展訓練也包括團隊合作訓練，突出分工合作和主動學習、分享意識。比如在教學過程中會適當布置課外作業，讓學生分小組就特定主題檢索資料模擬設計課堂實驗，弄清原理，合作交流后提交作業，或者就相應的主題開展課堂實驗，模擬研究或工作場景。讓學生查閱資料調研基因工程發展現狀或某種基因工程藥物的研究過程，可以以綜述或者調查報告的形式來展示，納入畢業論文，這樣將課堂延伸至課外，實現“大課堂”教學設計，調動學生學習的主動性與積極性，使學生具有自主學習、獨立思考、自由發揮的空間，達到良好的教學效果。這些信息和習慣雖然短期內不被全部同學充分利用，但盡早接觸會讓學生產生持續學習拓展的意識，引導大家形成主動學習、主動查詢、歸納總結、互幫互助的習慣。這樣隨著未來學習和工作時間的延長，其能力也將伴隨成長，與時俱進。
5.技能訓練的職業化
高等職業學校和普通應用型本科院校的基因工程教學緊扣技術應用，以生產開發或輔助科研為主要目的來培養良好的職業素養，并以任務驅動模式進行職業技能訓練[2]。通過開設以開發基因工程產品(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、發酵工程、酶工程等多門課程實驗技術融匯到一起，形成系統的“生物制藥綜合應用技術”獨立實踐課程，打破不同課程之間的界限，使學生對生物制藥乃至生物工程的上下游均有一個系統、直觀的認識和全局思考能力，也被稱為“珠鏈式”教學模式。
6.小結
基因工程技術作為一門前沿技術，同時也是需求廣泛的基礎技術，掌握本技術既可增強學生對生物技術的理解，又能增加擇業的競爭力，同時也降低了企業的用工成本，提高企業市場的競爭力，從而形成了良性循環。通過幾年的課程教學改革，用人單位反饋我校生物制藥專業學生基因工程理論知識扎實、與崗位需求切合度高、學習能力較強、就業穩定性好。當然，作為一項專業技術，既要與市場需求保持同步，不片面強調課程的重點和難點，脫離實際，也需要提高學生學習意識和一定的創新意識，能與時俱進。