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发布时间:2023-11-05 10:46:23

211衡水学院学报Vol.21,No.120192JournalofHengshuiUniversity
Feb.2019基因工程慕课建设探讨
——以昆明理工大学为例

李晓然,柳陈坚,杨恩,罗义勇,冯阳,潘
(昆明理工大学生命科学与技术学院,云南昆明650500


要:基因工程是生命科学相关专业重要的专业课程,具有内容多、理论性强、概念抽象、技术性强等特点。传统的教学对于学生掌握相关理论知识和实验操作具有一定的难度,采用基于“互联网+”的慕课平台辅助日常教学极为必要。昆明理工大学在基因工程慕课建设中组建起优秀的教学团队,重新编写教学大纲,对教学内容进行梳理和模块划分,用幻灯片突出重点和核心内容,并且拍摄和制作出高质量的慕课教学视频。这些宝贵的经验可以为其他相关课程的慕课制作提供参考。关键词:基因工程;慕课;教学改革DOI10.3969/j.issn.1673-2065.2019.01.021作者简介:李晓然(1984),女,河北衡水人,副教授,理学博士;

柳陈坚(1968),男,浙江宁波人,教授,理学博士。

基金项目:昆明理工大学慕课建设项目(201704
中图分类号:G434文献标识码:A文章编号:1673-2065(201901-0090-04收稿日期:2018-10-02

随着网络的快速发展,移动设备可以任意地访问网络,同时“互联网+”概念的提出,给传统教育带来了巨大的冲击,开创了“互联网+教育”的新时代。慕课,即大规模开放在线课程(MassiveOpenonlineCourse,MOOC),是“互联网+”时代的产物。2012年,在美国产生了三大慕课平台,联合了美国的著名高校,推出上千门课程,吸引了上千万人的注册学习[1]。随后,国内各家高校也构建了自主的慕课平台,推出优质课程资源。201310月,清华大学发起建立精品中文慕课平台“学堂在线”,有清华大学、北京大学、复旦大学、麻省理工学院、斯坦福大学等国内外一流大学加入该平台,推出的课程全面覆盖12大学科门类。慕课所采用的教学模式具有诸多优势,因此被广泛运用于各大高校课程教学改革之中。
基因工程是生物工程和生物技术等专业重要的专业课之一,是生命科学的重要学科,内容涉及生物化学、微生物学、分子生物学等学科理论和实验知识。课程的主要目的在于使学生掌握基因工程的意义、基因工程操作的基本理论、技术和应用,为今后开展基因工程研究打下理论基础。基因工程课程具有内容多、理论性强、概念抽象、技术性强等特点,对于学生而言是学习的难点[2]
如何提高基因工程教学质量,培养适应生命科学专业需求的高素质人才,成为各大高校的重要研究课题。高校基因工程教学研究和改革主要体现在以下几点:构建完整的知识理论学习体系,使其层次分明、重点突出;加强实验教学;关注生命科学理论进展;加强生产实践。通过上述教学内容促使教学模式多样化,因此开展基因工程慕课建设,组建灵活有效的教学方式,正是实现高水平复合型人才培养目标的有效途径[3]1教学设计
通过基因工程慕课建设,丰富和完善了基因工程理论课程的教学内容。根据学科发展,更新课程教


1李晓然,等基因工程慕课建设探讨91学方面的最新研究进展,淘汰较为陈旧的、与当前基因工程主流技术相悖的教学内容,优化教学大纲和教案设计,完善专业课程的教学体系。在实验教学方面,将基因克隆过程形成4个实验内容,全方位展示基因工程主要的基础实验操作,重点加强对学生自主学习能力和实践操作能力的教学,在注重学生个性化发展的同时,注重慕课共性建设。1.1重新编写教学大纲
在基因工程的慕课建设中,团队成员对教学知识点进行了重新梳理,将全部理论知识内容整理为7章,分别是:第一章绪论和基础知识;第二章目的基因制备;第三章质粒;第四章目的基因导入受体细胞;第五章外源基因的表达;第六章基因工程应用;第七章基因工程的争论和生物安全。其中,摒弃了常规教材中经常使用的较为零散的章节划分,我们按照基因工程“切、接、转、增、检”的流程将基础知识内容划分为目的基因制备、质粒、目的基因导入受体细胞、外源基因的表达5章的内容,将基因组学、转录组学等最新研究均放入目的基因制备内容。修订的教学大纲中除了常规的基因工程理论教学内容外,还添加了基因工程在生活中各方面应用的例子以及社会较为关注的生物安全和伦理的相关内容。1.2重新编排教学内容
结合新修订的教学大纲要求,对教学内容进行了梳理和模块划分,使教学目标更加清晰。慕课视频多为10-15分钟,要求教学内容短小精悍,因此需要将知识模块化、碎片化,使其成为相对独立的单元,但又保持关联性。根据新修订的基因工程课程教学大纲,将相关知识体系碎片化,见表1

第一章绪论和基础知识
发展历史
分子生物学1(复制)分子生物学2(转录)分子生物学3(翻译)
第二章目的基因制备
核酸提取核酸检测PCR原理PCR影响因素
反转录PCR及转录组学全基因组扩增及基因组学工具酶
第三章质粒第四章
蓝白斑筛选质粒载体病毒载体受体细胞


重组子的筛选和鉴定DNA测序技术
目的基因导入受体细胞转化
第七章
基因工程的争论和生物安全第八章基因工程实验
实验一:核酸提取实验二:目的基因扩增实验三:基因克隆实验四:阳性克隆检测

基因工程应用——医学

绪论和基本概念
1基因工程慕课制作章节要点

第五章
外源基因的表达第六章
基因工程应用——工业基因工程应用——农业
原核表达系统真核表达系统
改造后的大肠杆菌生产半胱氨酸重组基因技术大量生产维生素C含有维A的黄金大米苏云金杆菌和bt毒蛋白转基因植物和除草剂抗性基因工程重组疫苗乙肝疫苗基因工程药物赫赛汀
基因治疗交界型大疱性表皮松解症基因编辑
基因工程的争论和生物安全

在第一章绪论和基础知识中,将分子生物学的知识体系精简后,制作了30分钟左右的视频,作为学习基因工程课程的知识基础。在第二章目的基因制备中,除了常规的核酸提取和检测、PCR技术等知识要点,还将现今的研究热点转录组学和基因组学与反转录PCR和全基因组扩增结合起来,放入本章内容,将传统独立成章的工具酶部分放在本章最后,作为与下一章的过渡。第三章质粒部分,将大部分质粒设计的理论基础蓝白斑筛选作为首要讲解,便于学生对本章节的学习。第四章目的基因导入受体细胞部分,除了常规的对受体细胞、转化、检测重组子等部分,还将对DNA测序技术的内容进行讲解。在基

92衡水学院学报投稿平台:http://hssz.cbpt.cnki.net/21
因工程应用的部分,将基因工程的应用分为工业、农业和医学三个方面,选择各个行业有代表性的和前沿进展的例子进行讲解,通俗易懂,便于学生理解,有利于激发学生的学习兴趣。最后,将基因工程实验分为4个实验,分别是:核酸提取、目的基因扩增、基因克隆和阳性克隆检测。这4个实验是基因工程最核心的实验,掌握这些实验原理和相关操作,就能把握基因工程的核心内涵,并将基因工程原理应用到其他领域中。1.3科学设计幻灯片
幻灯片对于教师和学生来说非常熟悉,日常教学中经常用到幻灯片来展示教学内容,幻灯片的制作水平直接影响教学效果。幻灯片应具有逻辑性和条理性,突出重点和核心内容,以便于学生迅速抓住学习重心。在幻灯片的制作中,经常运用表格、示意图、流程图等进行归纳总结,减少文字堆积。在讲解新内容前,有相应的目录提示,使学生学习思路清晰明了。除此之外,还需要团队中各位教师的幻灯片风格统一、排版科学、布局合理、大方美观。1.4组建优秀教学团队
基因工程教学团队包含6位教师,其中教授1名、副教授3名、讲师2名,全部具有博士学位,研究方向分别为:微生物学、植物学、动物学、农学和遗传学等,涵盖了基因工程及其应用的各个方面。每个章节均有擅长该领域研究的教师作为主讲教师,其他教师负责审核和提出建设意见。绪论和基础知识、目的基因制备、质粒、目的基因导入受体细胞、外源基因的表达部分由基因工程主要任课教师担任,基因工程应用部分由其他研究方向教师担任,实验部分教学由基因工程和微生物学实验教学经验丰富的教师担任。1.5设计多种学习方式
在慕课中设计多种学习方式,如观看视频、完成习题、讨论区讨论。通过这些学习方式,提高学生的学习兴趣,便于学生学习和交流。2慕课拍摄及制作
为了提高慕课质量,课题组聘请了高水平的专业团队,按照慕课视频制作要求,拍摄和制作高质量的慕课教学视频。视频制作人员要对慕课较为了解,在视频制作过程中插入必要的素材,使得基因工程的慕课教学视频更加生动,吸引学生学习和观看。2.1宣传片拍摄和制作
宣传片采取团队教师轮流发言出镜的方式。为了激发学生兴趣,宣传片中并没有直接提及基因工程,而是从信息技术入手,将现在人人都有的手机作为引子,由手机带给人们生活翻天覆地的变化说起,继而引出基因工程也将极大改变人类生活的话题,接着梳理基因工程的发展简史,对人类生活已经做出哪些改变,最后带领大家对基因工程的未来进行展望。
在拍摄过程中,主要选取两个背景:一是实验设备和书籍,意为基因工程的理论和实验室操作;二是发酵仿真实验室,背景为发酵中试设备,意为基因工程的工厂化。最后所有教师拍摄合影,分别以发酵实验室和学院标志为背景。拍摄团队将所拍摄的内容加上相应的视频、图片和动画资料进行包装和制作,最后加上字幕,形成完整的230秒的宣传片视频。基因工程(含实验)课程宣传片的制作,极大地引起了学生以及社会人士的兴趣,使得更多人关注基因工程这一既深奥又与日常生活息息相关的重要学科。
2.2理论课拍摄
根据碎片化的教学内容,每位教师将自己所讲授的内容制作成拍摄脚本,其中包含讲稿、对应的幻灯片文字和图片、字幕。在视频拍摄过程中,由拍摄团队选取合适的背景,调试灯光、录音和摄像设备,授课教师对着提词器讲述教学内容。2.3实验课拍摄
由于视频拍摄对于场地和拍摄角度的要求,现有实验台面并不适合直接进行拍摄,台面上方的试剂


1李晓然,等基因工程慕课建设探讨93架会遮挡镜头,影响拍摄效果,因此拍摄团队在实验室过道安排了一张没有试剂架的临时实验桌作为实验拍摄的主要操作平台。在实验室后部使用灯带进行布景,美化拍摄效果。很多实验操作需要展示手部操作细节,因此在实验拍摄过程中,采用多机位多角度拍摄,涉及操作动作的地方则展示手部特写。2.4后期制作
后期制作部分主要由拍摄团队完成。将所拍摄的教学视频进行剪辑,去掉说错或停顿的部分,根据讲授内容将视频与教师提供的幻灯片、图片和动画等素材有机结合,并加上片头、片尾和字幕,制作成完整的视频。经过授课教师对视频的反复校对及制作团队的反复修改,最后形成用于上线的视频文件。3上线及运行
本团队制作完成的基因工程慕课于20181029日在“学堂在线”上线,课程网址为http://www.xuetangx.com/courses/course-v1:KMUSTX+1803168+2018_T2/about。在上线过程中,除了按照教学大纲提交视频文件外,还需要为每个章节提供习题和期末试题供学生检查学习情况。教师需要在讨论区针对基因工程相关时事和科研进展发起话题,并引导学生进行讨论。4结语
基因工程是具有理科和工科特色的生命科学重要课程之一,是建立在生物化学、微生物学、细胞生物学、分子生物学等多学科基础上的新兴学科,与生物学诸多科研进展密切相关,采用慕课这样的新兴的“互联网+”的教学手段,有利于加强与学生互动,增强学生自主学习能力,提高学生对课程的兴趣,有利于培养更优秀的人才。参考文献:
[1]刘翔.“互联网+”背景下开放大学通识类课程慕课建设研究[J].山东广播电视大学学报,2018(4:22-24.[2]许崇波.《基因工程》课程教学改革初探[J].大连大学学报,2005(6:41-43.[3]郑燕,何培新,胡晓龙.信息技术下《基因工程》教学改革探索与实践[J].轻工科技,2017(2:181-182.MassiveOpenonlineCourseConstructionofGeneEngineering

LIXiaoran,LIUChenjian,YANGEn,LUOYiyong,FENGYang,PANHui

(FacultyofLifeScienceandTechnology,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming,Yunnan650500,China

Abstract:Geneengineeringisanimportantprofessionalcourserelatedtolifescience.Itisacoursewithrichcontents,strongtheories,abstractconceptsandstrongtechnology.Intraditionalteaching,itisdifficultforstudentstomasteritsrelevanttheoriesandexperimentaloperations,soitisextremelynecessarytoapplymassiveopenonlinecourse(MOOConthe“Internet+”platformtoassistteaching.InKunmingUniversityofScienceandTechnology,anexcellentteamhasbeensetupintheMOOCconstructionofgeneticengineering;theyhaverewrittenthesyllabus,sortedoutthecoursecontentsanddividedthemintodifferentmodules,highlightedthekeypointsandcorecontentswithslides,andproducedMOOCvideoswithhigh-quality.TheirvaluableexperiencescanprovidereferencefortheMOOCconstructionofotherrelatedcourses.Keywords:geneengineering;massiveopenonlinecourse;teachingreform(责任编校:曹迎春英文校对:吴秀兰


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