【关键词】基因工程；任务驱动；教学目标；设计任务
【基金项目】本文系浙江工业大学2015年课堂教学改革项目（编号：KG201513）的研究成果。
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2017）26-0055-02
基因工程是现代生物技术的核心技术，在基因的分离克隆、表达调控机制的诠释，基因编码产物的产业化，生物遗传性状的改良乃至基因治疗等方面正日益显示出愈来愈高的实用价值。“基因工程”课程是针对生物专业的本科生开设的专业基础课程，主要介绍基因工程技术的基本流程与常用操作、大肠杆菌和酵母菌的基因工程、蛋白质工程，以及基因工程的前沿技术等。随着基因工程技术不断发展，在其基础上发展出的代谢途径工程、合成生物学等领域，已经成为目前生物工程和现代生物技术的热门领域。系统学习该课程可为众多相关专业课程的学习打下良好的基础。
目前本院生物工程专业的“基因工程”课程开设在第五学期，学生已系统学习了“微生物学”和“生物化学”等专业课程，对相关的生物学知识和学习方法已有所了解。但是本科生缺乏科研经历，没有相关分子生物学的操作经验，而基因工程课程内容繁多，原理复杂，涉及的高新技术也比较多，导致学生较难理解掌握。因此在基因工程课堂中，如何做到讲解清楚、深入浅出地引导学生理解课程的精髓，把复杂的教学内容简易化，把枯燥的教学内容趣味化，把高深的教学内容形象化，对主讲教师来说是一个挑战。我们在基因工程课程中，结合课程大纲，尝试使用了“任务驱动教学法”，对教学方法、教学手段和考核方式进行改革，以期取得良好的教学效果。
一、任务驱动教学法简介
任务驱动教学法，是指教师将教学内容设计成一个或多个具体的任务，力求以任务驱动，以某个实例为先导，进而提出问题引导学生思考，让学生通过学和做掌握教学内容，达到教学目标，培养学生分析问题和解决问题的能力。在教学过程中，它要求将所要学的新知识融入具体的任务中，让学生通过对任务进行分析、讨论，由简到繁，由易到难，从而循序渐进地完成一系列任务。它是一种以学生主动学习与教师加以引导相结合的教学方法，既符合探究式的学习模式，又符合教学的层次性和实用性。它可以让学生在完成“任务”的过程中，培养分析问题、解决问题的能力以及独立探索的学习精神和团队合作能力。
二、任务驱动教学法的实施过程
根据课程教学的主要内容，结合团队科研课题，设计适合本科生的“科研项目”，将基因工程的研究思路和技术方法融入其中，变“单项交流”的灌输式课堂教学，为“师生互动”的课堂学习。在“基因工程”的课堂上，学生不能仅按照书本内容进行学习，而是需要带着完成“科研任务”的目的，学习各个知识点，融会贯通，最终树立基本的研究思路，掌握重要的基因工程技术方法和理论知识。“任务驱动”教学方法的实施过程主要包括明确教学目标、设计任务、任务执行、任务反馈等部分。下面通过我们在“基因工程”的课堂上的应用情况，进行说明。
1. 明确课程目标
本课程将DNA重组技术归纳为切、接、转、增、检五大基本操作单元，进而按照受体细胞的生物学分类，逐一展开各系统基因工程的原理和应用。其中，大肠杆菌的基因工程是整个基因工程基础和重点。我们通过向学生布置关于进行大肠杆菌基因工程的实验设计的任务，将上述课程大部分教学内容有机地整合起来，使得学生在完成本任务的过程中，能够较全面和深入地理解基因工程原理，并了解生命科学研究的设计思路和基因操作技术平台的应用策略，以求为以后的学习和科研工作打下良好和扎实的理论基础。
2. 设计任务
我们把“基因工程”课程的培养目标分解为知识、技能项目、素质要求等。结合本专业特色，选取生物催化领域经常用到的脂肪酶作为要表达的酶，据此设计任务书，并在第一节课就布置给学生。该任务要求学生2~3人一组，结合本学院本专业的特色研究方向，在教师提供的一些不同来源的候选脂肪酶中，选择一种酶在大肠杆菌中高效表达，并进行生物催化反应。根据前些年及其他课程的经验，如果直接将该任务布置给学生，完成情况并不好，也难以取得预期效果。我们将该任务分解为若干小任务，包括酶蛋白的信息、基因序列的查找、实验试剂的准备、引物设计、载体构建与菌株转化、生物催化反应条件优化等。每个小任务均要求学生给出详细的实验设计方案和实验步骤。通过完成任务，调动学生自主学习的积极性，同时培养学生的团队协作能力。
3. 任务执行
学生2~3人一组，独立完成任务。因为本专业目前未开设生物信息学课程，因此在教学内容上，我们增加了一节生物信息的查找课。在讲授完该课程之后，要求学生查找想要表达的酶的蛋白和核酸序列等相关生物信息，了解酶学性质，在下次上课时以作业的形式交给教师评阅。同样，按照教学授课计划，在讲授完“切、接、转、增、检”五大基本操作后，要求学生写出实验所需的试剂和设备，完成引物设计。其他的小任务内容如表1所示。学生查阅相关文献资料，完成每个小任务，以作业的方式提交给教师，教师评阅后，在课堂上就作业中反映出的问题进行讲解，也可让学生当堂参与讨论。这样的教学方式既可以活跃课堂气氛，也可以锻炼学生的表达能力。
4. 任务反馈
学生按具体要求完成每一项任务后，教师对学生的表现进行评定，发现学生容易出错的问题，并及时进行分析、讲解和指导，保证后续任务的顺利完成。学生成绩的取得不再仅仅依据一张试卷。教师综合出勤、课堂参与程度、作业、PPT展示等因素给出成绩。按照教学大纲要求，该成绩占期末总成绩的50%。以考核为杠杆，促进学生科学思维方式的养成。
5. 归纳总结
任务驱动教学思想，是将新知识分解到任务中，但在一些学生的头脑中仍然是零散的知识点。因此，教师在学生任务完成后，有必要对酶蛋白的信息、基因序列的查找、实验试剂的准备、引物设计、载体构建与菌株转化、生物催化反应条件优化等各个小任务的完成过程及注意事项进行详细讲解，引导学生对知识进行归纳总结，并有效建立知识间的联系。
三、任务驱动教学法实施中的注意事项
在任务驱动教学法的实施过程中，我们认为应该注意以下几点：①要选择合适的可以贯穿大部分课程知识点的任务，学生可以在完成任务的过程中学习相对完整的本课程的理论知识。②任务驱动教学法的教学目标清楚明确，能更好地指导教学过程；任务难度要适中，能提高学生学习的主动参与意识，激发学生的学习兴趣。③尽可能将大的任务分解为一项项小任务，以作业和课堂讨论等方式不断督促学生分阶段完成，并且每完成一个小任务，进行成绩评定，最终完成整个任务。④教师要在学生完成每个小任务的过程中，以提问等方式进行引导，引发学生思考，提高学生分析问题和解决问题的能力。通过学生主体、教师主导的任务的完成，可以极大提高学生学习主动性、积极性，实现学生从“要我学”向“我要学”的转变，从而提升“基因工程”课程的教学效果。
四、结语
生物技术及基因工程技术飞速发展，教师必须紧跟基因工程学科发展方向，同时也结合自身研究方向，不断更新教学内容，改革教学方法，采用先进的教学手段，提高学生的学习效率，培养具有扎实理论知识和良好科研素养的高级专业人才。在“基因工程”的课程学习过程中，我们尝试引入任务驱动教学法，变被动听课为主动参与，有利于调动同学的积极性和主动性。经过理论课的学习，学生能够系统掌握基因工程重要技术原理，并认真思考、学以致用，设计出合理的任务解决方案，提高了学生“科学研究”的基本素养。
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