基因工程的核心工作精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇基因工程的核心工作范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

關鍵詞基因工程;教學改革;獨立學院

基因工程是通過人為的方法將所需要的某一供體生物的遺傳物質提取出來，在離體條件下用適當的工具酶進行切割后，與載體DNA分子連接重組，再導入受體細胞內，使其在受體細胞內復制、轉錄和翻譯表達，創造出人們所需要的新品種的一種技術體系[1]。由于基因工程可以突破物種間的遺傳障礙，大跨度的超越物種間的不親和性，具有無限光明的應用前景。因此，吸引人們進行了廣泛的研究與探索，其結果迅速地應用于農業、醫藥、輕工、化工、環境等各個領域[2-5]。目前，隨著基因工程的發展，急需大批的專業人才。因此，許多高校為滿足社會需求，新增了生物技術和生物工程專業，開設了基因工程課程，希望能為國家培養和輸送人才。基因工程面向獨立學院生物技術和生物工程專業本科生已開設多年。在教學過程中，課程組教師針對該課程及獨立學院學生的特點，對這門課程的教學進行了探索，獲得了許多經驗。

1基因工程教學改革的必要性

基因工程是在分子水平上對基因進行操作的復雜技術，其內容涉及分子遺傳學、生物化學、細胞生物學、微生物學及分子生物學等學科相關理論基礎及其實驗技術手段。課程內容繁多、概念抽象、理論性和技術性強。同時基因工程發展非常迅速，相關知識可以說是日新月異。然而高等學校教學時間有限，獨立學院學生基礎知識相對薄弱學生雖思維敏捷，但強調個人喜好，并且學習的自主能力也較弱。因此，在有限的課時內，讓他們理解和掌握基因工程相關的內容確實有難度。而正處于農業高等院校的生物技術和生物工程專業的大學生們，即將投身于生命科學社會實踐，展現他們的才能，如果他們對基因工程的基本理論和技術知之甚少，這種狀況與培養現今的人才培養目標極不相稱，這些大學生在21世紀的生命科學時代中也難以勝任社會重負于他們的工作，更難以挑起生物高科技研究和開發的重擔。雖然在基因工程教學過程中，教師采取了許多辦法，如采用多媒體教學，使用Flash動畫等將教學內容直觀化，或通過討論、課程論文等激發學生對基因工程的學習自主性，但效果還是不理想。經過多年的獨立學院基因工程教學，筆者發現目前的基因工程教學內容體系和教學方法沒有充分體現獨立學院學生的特點，即沒有補償他們存在的某些缺陷，也沒有充分發揮獨立學院學生的優勢。為了使這些發展潛力大的學生的綜合素質進一步提高，能夠跟上學科的發展進程，對現行基因工程課程教學內容和方法進行改革勢在必行。

2構筑合理的教學內容體系

2.1精簡內容，突出重點

基因工程與分子遺傳學、生物化學、分子生物學、微生物學及細胞工程等課程有著緊密的聯系，所以學生在修完了這些課程后才開設基因工程課程。由于學生已具備這些課程相關的理論和實踐基礎，所以基因工程教學內容可精簡，避免與這些課程重復，留出充裕的時間詳細講解新的知識點，如細菌轉化實驗在微生物中講授過;基因表達與調控在分子遺傳學中涉及到;轉基因植物的培養再生與細胞工程內容相關。這些重復的內容可以在課前提醒學生復習，教學時通過提問的形式回顧，或以課外作業的形式進行。對于獨立學院中那些基礎較薄弱的學生，可通過基因工程網絡課程進行知識的答疑。

2.2組織合理的教學內容體系

基因工程課程教學內容包括基因操作的基本原理、基本研究方法及應用，內容廣泛抽象。為使學生在短時間理解相關知識，教學內容應具備較強的系統性和條理性，同時又能反映學科的科學性和先進性。因此，構建以基因工程操作技術為主線，以基因工程原理基礎知識及基因工程應用基礎知識為基礎的理論教學體系十分重要。

基因工程原理基礎知識包括基因工程基本概念、基因的各種分析手段(包括PCR技術、分子雜交技術等)、分子克隆工具酶、克隆載體、目的基因與分子克隆載體的重組、重組體的轉化與篩選鑒定、外源基因的表達等內容。這些是基因工程的核心內容，因此每部分內容的有關原理、實驗技術及應用等需詳細加以闡述。另外，針對一些抽象內容，教師應該使用多種教學方法，使其直觀生動，讓學生易于理解、接受和掌握。同時，要發揮獨立學院學生綜合素質高的特點，可要求學生個人或以班為單位制作Flash動畫和視頻等，充分調動學生主動學習的積極性，挖掘潛能，激發學生的學習興趣，使學生在學習過程中感悟到對事業成功的向往，達到教學目的。

基因工程技術幾乎滲透至生命科學的各個方面，大大的推動了生命科學理論研究的發展，且擴展到人類生產實踐的各個行業，例如植物、動物、微生物、醫藥、環境保護、能源等。這部分內容主要以學生為主體，通過討論、專題報告、實際案例和生產實習的形式進行。通過這些內容的學習讓學生感受科學發展與生產實踐息息相關，增強學生的科技意識及求知欲望。

2.3引進新知識、新動態

基因工程自誕生以來，發展迅猛，新成果層出不窮。在教學過程中引進生命科學的最新科研成果及國內外研究動態，使學生在有限的課時中盡量接受基因工程相關的新觀念、新技術和新成果。同時促使他們以發展的觀點看待科學研究問題，喚起他們探索未知領域的欲望，增強專業自信心。

2.4理論教學和實驗教學相配套

基因工程是一門理論與實踐相結合的課程，其教學內容除了理論知識外，還配套有基因工程實驗技術和教學實習。基因工程實驗技術主要是對學生實驗基本技能的操練，以班為單位進行教學。在教學過程中，要求學生在每次實驗前預習好實驗指導中的相關內容、掌握實驗目的和實驗設計原理、了解實驗操作的基本過程及注意事項。學生在實驗過程中，嚴格執行操作程序，仔細觀察實驗中出現的現象，如實記錄實驗結果和數據，培養學生的動手能力和敢于發現問題、解決問題的能力。實驗課后，要求學生根據實驗過程，寫出實驗總結報告，提高他們的歸納總結能力。基因工程教學實習是以重組體的構建、轉化、篩選及檢測為主線的系統性的實驗體系。其內容包括質粒DNA的提取、目的基因及載體進行限制性內切酶的切割、目的片段與載體的體外連接、感受態細胞的制備、重組質粒的轉化、重組子的篩選以及鑒定。整個實驗內容緊密銜接，較為完備地將基因工程學的上游技術綜合為一體。實施教學時，學生在教師指導下，了解實驗的整體設計思路和流程，查閱相關文獻，書寫實驗方案，再進行實驗實施。通過這樣的過程培養學生應用知識的能力，加強學生對生物學文獻資料的查詢與消化能力，拓寬學生的知識面，并且實驗的每個環節都可能直接影響最終結果，所以學生必須關注每個環節，才能順利完成在此過程中有助于學生樹立完整的科學研究概念，具備嚴謹的科學研究態度。

3改進教學方法

3.1傳統板書教學與多媒體教學相結合

在基因工程教學中，傳統的板書教學必不可少。這是由于學生雖具備一定的生物學基礎，但知識比較凌亂，更無法很好的應用于基因工程學習中。板書教學能夠很好的將這些知識系統而又精煉的展示出來，并且有助于老師控制講課的進度，學生也可以詳細的記好筆記，增強對知識的記憶。但是傳統的板書教學呆板，所提供的信息量非常有限。對于基因工程這門課程，完全采取板書教學無法直觀生動的將所有內容演示。另外，板書教學中老師是主體，學生認為學習的好壞只與老師有關而與自身毫無關聯，學習的積極性不高，無法達到教學目的。多媒體教學能綜合應用影視、圖形、圖像、聲音、動畫和文字等信息，可以使抽象的概念直觀化、復雜的問題簡明化、整體的過程動態化。它可以使學習內容圖文并茂、有聲有色、栩栩如生，便于學生理解記憶。但是課件是一頁頁地進行顯示，單獨使用課件會降低課堂授課內容的連續性及關聯性，使學生不易掌握每一次授課的線索及整體內容。因此，在講課過程中很有必要將傳統板書教學與多媒體教學結合、教師傳授知識與學生自主學習結合，采取多種教學方法使課程教學更為生動、豐富，促使學生自主學習和對基礎知識的消化、理解和升華。

3.2“研討式”教學

獨立學院學生感應新事物的能力較高，他們查閱相關資料后，能夠就某些問題提出見解。因此，筆者設計一些討論題，供學生思考與討論，充分調動學生的能動性、自主性和創造性，讓學生真正成為課堂的主體。例如關于基因工程安全性的問題，是以討論課的形式進行教學。學生不但對現存的一些安全問題進行了全面的闡述，而且還提出了自己的一些見解。針對一些不一致的觀點，可以進行辯論，不僅使課堂氣氛非常活躍，而且鍛煉了學生的表達能力，使他們樹立了看待科學問題的批判意識。

課程組的老師都從事了與基因工程相關的研究工作，經常將科學研究結果融入教學，增強學生對知識的感性認識。鼓勵學生申請一些研究性課題和進入實驗室參與研究工作。通過對科學研究的探索，培養學生將理論知識應用于實踐的能力，有助于他們樹立艱苦奮斗的精神。

3.3“總結歸納”式教學

每一章內容結束后，要求學生對教學內容進行總結和歸納，系統地梳理知識體系。另外，組織學生聽取一些專題報告會，以提高學生對學科前沿知識的了解。

基因工程是現代生物技術的核心，教學效果的好壞直接影響高校生物技術專業學生的素質，進而影響高校人才培養目標的實現。嘗試通過對基因工程教學內容和教學方法的改革，提高教學質量，促進學生綜合素質的提高，使他們適應21世紀生命科學時代的工作需求。

4參考文獻

[1] 吳乃虎.基因工程[M].北京:科學出版社，2000.

[2] 孫毅.現代生物技術與生態環境保護[J].科技情報開發與經濟，2008， 18(21):113-114.

[3] 劉嬋嬋，時全義，劉均洪.植物基因工程對生物燃料生物質特征的改進[J].化學工業與工程技術，2008，29(3):4-7.

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【關鍵詞】美育教育；基因工程美育是審美教育的簡稱，美育教育是借助多種傳授知識的方式，使受教育者感受和鑒賞自然美、社會美和藝術美，使人具有正確的審美觀點，高尚的道德情操和創造美的能力。美育教育通過人們審美視察和審美實踐提高人們對于美的感受，使人們自愿地遵循美的藝術原則，發揮其創造能力，在審視美和創造美的過程陶冶人的情操，凈化人的心靈，豐富其精神生活[1]。

專業知識的應用必須立足于社會，而生物工程人才要立足于社會必須具有一定的人文知識，一定的人文情操。美育教育是豐富精神生活，提升思想情操，凈化心靈的最有效的方式之一。美育教育以“隨風潛入夜，潤物細無聲”的方式潛移默化的方式提升人們從更高的層面把握知識的內在本質的聯系，激發創造的靈感，升華受教育者的精神境界。

1基因工程專業對人才培養實施美育教育的必要性

1.1基因工程專業人才創新性素質的培養需要美育教育

創新素質是當今素質教育的核心內容[2]，創新素質培養的成敗直接決定了整個民族將來科技的成敗。

美育教育在讓學生感知美，審視美和創造美的過程中，提升學生的創造力。美的藝術的創作過程的核心是創造美的過程。美育教育通過潛移默化的熏陶能提升學生的創新素質。

1.2基因工程專業人才思維能力的培養需要美育教育

邏輯思維和形象思維密切相關，從思維的發生學來說，形象思維是基礎，沒有形象思維也就沒有邏輯思維。有些人書讀得很多，人品也不錯，可就是不會運用，成為書呆子，這和平常缺乏美育教育，形象思維能力低，缺乏想象力有著直接的關系[3]。

1.3美育教育能促使基因工程專業的人才進行創新性的學習

美育由于沖破了狹隘的功利主義，并且是一種自由形態的教育，所以比較容易與其他教育相結合，并滲透到其他教育之中去?？鬃诱f：“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”。美育教育不僅讓受教育者掌握一定知識，而且從情感上產生愛好，從而心悅誠服地在行動中發揮出最大的積極性與創造性。美育具有全方位的作用，能夠把其他教育帶動起來形成一個有機體，讓學生掌握不同領域知識的精髓，積極主動進行創新性的學習。

1.4生物工程工科人才立足社會需要美育教育

在現代社會中，一個人不管干哪一行，如果不懂得美學和審美，就不可能真正做好工作，成為優秀人才。1978年度諾貝爾獎金獲得者、美國哈佛大學教授格拉索在回答“如何才能造就好的科學家”的問題時說過：“往往許多物理問題的解決并不在物理范圍之內，涉及多方面的學問可以提供廣闊的思路，如多看看小說，有空去看看動物園也有好處，可以幫助提高想象力......”。生物工程人才在社會生產中要立于不敗之地，必須具有一定的美學情操，進而激發創新精神。

2基因工程專業美育教育的目標

2.1美育教育的目標之一是提升學生的創造力

創造力對整個生物工程領域的發展非常重要。在當今知識快速增長的時代，創造力成為科研領域的核心素質。

2.2基因工程專業美育教育的目的是培養學生的人文素質

基因工程專業人才在社會中的發展，必須要以較好的人文素質為基礎。 美育是人文素質培養的重要途徑和目標。通過美育教育，讓基因工程專業的人才既具有專業知識，有具有人文知識背景是生物工程美育教育的目標之一。曾說：“美育者，應用美學之理論于教育，以陶養感情為目的者也?！盵4]

3基因工程專業美育教育的途徑

3.1開設美育的公選課程

生物工程的專業教育往往主僅僅注重核心專業課程，對美育類的課程較少重視?；蚬こ虒I的美育教育的拓展首先學校應當給選擇美育教育課程的學生一定的學分，鼓勵學生選擇美育教育的課程，例如音樂、美術、影視賞析等公選課程[5]。

3.2搭建美育教學和實踐的平臺

美育教育的有效開展必須要有一定的平臺。學校為開展美育教育可以建立校外美育教育的實習基地，比如在革命老區建立定點參觀基地。通過多種多樣的方式，陶冶學生的情操，建立審美意識，從而引導學生追尋美，創造美。

3.3在基因工程專業知識傳授中穿插美育教育

生物工程的專業知識為美育教育提供了很多很好的案例。例如DNA雙螺旋的結構，其一對稱和優美的線條展現了曲線美和對稱美。在海洋中發現了許多外形獨特，顏色多樣的微生物，這些微生物的菌落形態都體現了美。食用菌的形態也體現了美，羊肚菌、猴頭菌、靈芝等多姿的形態和絢麗的色澤都現了生物界的美。

生物知識也體現了神奇美?？股氐陌l現來自偶然，然而神奇的抗生素的發現拯救了無數的生命。嗜鐵或嗜硫細菌的發現從側面驗證了生命的多樣性。參考文獻

[1]劉穎. 論美育教育在現代教育中的地位。教育研究，2011，2：78-79

[2]鐘義信.實施創新教育.中國教育報，2006，7：8-6

[3]呂建秋. 美育在素質教育中的地位與作用.民營科技，2010，4：67

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關鍵詞：微課；翻轉課堂；《基因工程》

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）04-0189-02

基因工程已占據科學發展的核心位置，涉及面比較廣泛，包括基礎醫學、臨床醫學、生物化學等的各個領域，為科研工作的研究奠定了良好的基礎。其中不乏學生對基因工程的疑惑，在《基因工程》教學中學生很難進入深層次的思考，對一些抽象的問題捉摸不透或難以理解，其中最主要的原因在于《基因工程》課程較為枯燥、難度較高，涉及面比較廣泛。

2008年，美國教學設計師David Penrose首創了“微課（Micro- Lecture）”的概念。微課程簡稱微課，以微型教學題材為主要的教學方案，教師針對各個學科的重點、難點、疑點、考點和教學主題、實驗、任務等而設計開發的一種新型的網絡教學視頻，具有一定的情景化模式。[1]。翻轉教學（Flipped classroom）模式是近年來一種新型的教學模式，是以網絡技術和多媒體技術為一體的結合性網絡教學模式。翻轉課堂改變了傳統教學中的師生角色，以現代教育技術為依托，對教學的規劃和模式形式進行了重新規劃，把知識傳授和知識內化進行相互轉化，實現了對傳統教學模式的突破[2]。課外接觸課程是學生對學習的新材料的補充（通常是閱讀文獻或觀看視頻講座），然后充分利用課堂時間把關鍵性問題解決掉，討論知識的內化。翻轉課堂的主導性意義是從被動學習轉向主動學習。主動學習是激發學生的專注性和統一性，強調學習過程中學生的手腦并用，而不僅僅是“聽”，重點發揮學生在課堂教學過程中的學生角色。

高等教育翻轉課堂研究始于20世紀90年代，哈佛大學教授把學習分為知識內化性教育和知識傳遞化教育兩個步驟，可通過課堂上的互助教學方法來進行[3]。由Salmankha創立的可罕學院（Khan Academy）是實施翻轉課堂的成功案例。現在教師可以充分利用免費的可汗學院平臺教育實施，在翻轉課堂進行實踐性的教學模式。翻轉課堂的學習模式已經被各個院校、各個學堂所應用。翻轉課堂正改變著傳統教育教學模式。

1.微課和翻轉課堂應用于《基因工程》教學的總體思路：根據總體教學目標把課程分解成相應的微單元。在微單元內選取20個微課點（橢圓形內為微課點）。以這些微課學習框架為基礎，設計翻轉課堂教學模式流程。

2.微課和翻轉課堂應用于《基因工程》教學的具體方案：根據基因工程各項類別數據研究表明，通過20個視頻輔助教學使學生確立基因工程概念和翻轉課堂進行輔助教學，了解基因工程的基本原理和基本步驟。微課內容涵蓋基因工程的主要知識點。知識點的選擇注重前沿性、綜合性、實踐性、聯系性，內容具有內在邏輯聯系，提綱舉目，便于學生把握基因工程的知識精華，深刻理解基因工程的基本原理，把握重點，攻克難點。采用“微課”方式進行“三位一體”翻轉教學，進行知識全方面的普及。將“翻轉課堂”帶入到《基因工程》課程當中，讓實際教學與翻轉教學進行有效的結合，做到課前準備、課上內化和課后練習三位一體的關聯教學?！痘蚬こ獭肥菍⒔虒W研究和科研相結合的一門理論性較強的課程，領悟基因工程內在的含義，掌握基本技術指導，是學習這門課程的必然要求。根據“翻轉課堂”的教學理念，“三位一體”教學的具體實施方案如下。

（1）課前準備階段。教師應該把《基因工程》教學課程中的重點和難點突現出來，以確定微課的相關內容和教育方式，完成微課設計。要充分考慮基因工程的相關問題和指導，采集“微課”資源并錄制。將重點理論知識采用微模式進行展現，內容簡單、清晰，盡量將抽象問題簡單化。

（2）課上內化階段。課前準備階段學生將疑難雜問標記出來，課上進行解決方案。解決問題的方式可以通過小組討論、教師提問等。通過這種方式可以讓學生積極參與其中，鍛煉了學生主動思考問題和自我解決問題的能力，讓學生由被動學習轉為主動學習。

3.微課和翻轉課堂應用于《基因工程》教學的意義。隨著網絡技術的迅速發展和互聯網的知識普及，加上最近幾年來分子生物學的知識傳播，基因工程的研究已顯得十分重要。傳統的模式已不適應基因工程最主要的教學需要了，因此需要尋找一種新的《基因工程》教學模式來填充傳統模式的不足，研究出適應新形勢下的教學方案是非常必要的。

（1）有教學資源的共享化。有效的利用網絡資源可以讓翻轉課堂備有足夠的教學材料，這是翻轉課堂的優勢之一，讓學生能夠主動去了解最新的信息，可以開拓學生的視野，緊跟學科的前沿動態。當前，網絡上已經具備了足夠豐富的教學資源和方案，如各個大學的公開課等教學機構的教學視頻等。教師可以將這些網絡資源進行整理，為學生所用。

（2）培養學生自主學習的能力。在傳統課程中，教學方式還是以教師講解為教育主體，學生的核心地位不明顯。翻轉課堂是利用課余時間讓學生進行操作，學生利用教師提供的資料進行自主的學習和提問、問題的解決、任務的完成。這不僅提高了學生的自主學習能力，也為學生全方面發展奠定了良好基礎，并且以多角度、多方式進行考核。

（3）教師進行個性化教學。在微課群構建《基因工程》整體框架的基礎上，將不同學生反映的難點、學科進展、新知識點、科研應用等內容逐步擴充和更新，及時反映于每個微課群中。這樣既能有機整合必備知識，又能避免零散知識點的碎片化。在翻轉課堂實施過程中，學生可以根據自己的情況合理地觀看視頻；在課堂上，教師有義務對學生進行具體項目的指導。這些都有利于學生的個性化發展。

（4）增強學習互動性。在翻轉課堂上，師生之間、生生之間有更多面對面的溝通活動，這樣教師與學生共享彼此的見解、知識和思路，達到教學效果，也為學生培養良好的人際交往關系提供了機會。學生在課前要學習基礎知識，即完成知識傳遞運輸的部分。因此，課堂上的核心教學教師把課余時間的知識系統進行知識內化，把對知識點中易混淆、易誤解的部分進行進一步的討論和學習。采用“微課”方式進行“三位一體”翻轉教學的宗旨在教學實踐活動中實現了信息技術與課程的深度融合，促進師生學習的互動與配合，促進教學質量的提升。

（5）學生拓展提高實踐能力。將制作好的“微課”學習資源上傳到網絡教學平臺，可進行在線討論和疑難的解決等信息化學習環境，有利于進行學生的交流和互動?？赏ㄟ^學生觀看微視頻，組織學生參與在線答疑、討論等環節完成教師所布置的教學任務，實現知識或技能的相結合。這個過程是將傳統教學體系中教師把教學內容放到課前學習并讓學生自主完成。相比傳統課堂，在翻轉課堂上學生有更多的時間自己動手解決問題，自作能力得到訓練。在教師、同學的共同配合下，學生可以多做練習，完成更多實際操作問題從而提高實踐能力。

參考文獻：

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[2]Prince，M. Does active learning work？ A review of the research [J]. Journal of Engineering Education，2004，93（3）：223.

[3]Mazur，E，Farewell，lecture[J]. Science，2009，323（1）：50-51.

Study on Micro-Lecture and Flipped Classroom in Teaching of "Genetic Engineering"

ZHUANG Wen-zhuo

（Department of Cell Biology，School of Biology & Basic of Medical Science，Soochow University，Suzhou，Jiangsu 215123，China）

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關鍵詞：生物工程專業；綜合實驗課程；教學實踐

一、開設生物工程本科專業綜合實驗課程的意義

學院根據教育部2012年出版的《普通高等學校本科專業目錄和專業介紹》，以及教育部高等學校生物科學與工程教學指導委員會的《生物工程專業規范》，將基因工程、生物分離工程、酶工程、微生物學、分子生物學、發酵工程和生物工程設備等課程作為專業核心課程［3-4］。這些專業核心課程以理論教學為主，部分課程也開設了相應的實驗課。由于生物工程專業開設的課程較多，涉及領域較廣，致使核心課程的授課學時受到限制，相關實驗課程以基礎性或者驗證性的實驗內容為主，涉及綜合性實驗項目較少［5-6］。實驗課程采用常規教學模式，即學生課前預習實驗原理、步驟方法等，實驗員將實驗所有藥品和試劑準備好，授課過程中，學生按照實驗教材的實驗步驟“照單抓藥”式地完成實驗內容［7］。這種教學模式有利于學生掌握基本操作技能與方法，突出單一知識點，但是調動學生的積極性和主動性較差，不利于學生對所學內容的全面理解與應用，較難將所學知識全面融會貫通。為了達到培養應用型人才的培養目標，根據學院目前專業課程實驗課程的開設現狀，針對生物工程專業開設了“生物工程綜合實驗”課程。該課程符合廣東省部分生物工程類企業對基因工程、生物反應器、分離純化等基本的操作技能要求，該課程將多門專業核心課程的基礎理論和操作技能有機地融為一體，促進了學生對現代生物技術技能的理解和掌握，同時使學生具有了團隊合作精神，獨立思考完成實驗的能力，具備初步的科學研究思維意識和科研能力。

二、米曲霉蛋白酶基因的克隆表達、發酵、純化及其應用的綜合實驗課程設計模式

綜合性實驗是將基礎理論知識點與實驗操作基本技能進行有機的結合，由多個具有內在關聯的小實驗組成，學生在實驗過程中必須認真做好每個小實驗，然后將所有小實驗結果有機串聯在一起，達到生產出具體產品或者解決具體問題的目的［8-9］。為了讓生物工程綜合實驗課程達到人才培養目標，盡量做到將專業核心課程的基本理論和基本操作技能有機融合，因此，選取了米曲霉蛋白酶基因的克隆表達、發酵、純化及其應用作為綜合實驗的教學內容。由于蛋白酶是一類非常重要的工業用酶，占有全世界工業用酶至少60%以上份額，堿性蛋白酶又占總蛋白酶的一半以上，被廣泛應用于醫藥、食品、化工和皮革等行業；而當前商品化的堿性蛋白酶主要來源于細菌，來源于真菌的較少，從真菌中開發蛋白酶也就引起了國內外學者的關注。米曲霉是我國傳統發酵食品中重要微生物菌種，該菌產生的蛋白酶對大豆蛋白具有較強的水解作用，對大豆水解物中脫苦味和獨特風味具有非常重要的作用［10］。

（一）生物信息學實驗模塊

生物信息學實驗模塊主要由表1中2.1的“米曲霉堿性蛋白酶基因的序列分析及表達引物的設計”實驗內容組成，該實驗要求學生利用BioEdit7.0序列軟件查看米曲霉堿性蛋白酶的基因序列及其編碼的氨基酸序列，利用GenBank數據庫的Blast程序對蛋白酶基因的序列分析，預測其信號肽、前導肽和成熟肽序列，利用Oligo7.0軟件對表達引物的設計，學會在引物上添加限制性內切酶位點及保護堿基，以便在下一步實驗中獲得的PCR產物并順利酶切。

（二）基因工程實驗模塊

基因工程實驗模塊是整個綜合實驗的重要組成部分，主要由實驗2、實驗3和實驗4的內容組成，該部分主要是對目的基因的PCR擴增、純化和酶切，然后將目的基因連接至提取出的質粒上，獲得重組表達載體，通過電轉化將該載體整合到畢赤酵母基因組上，對畢赤酵母轉化子基因組的提取，采用基因組PCR技術鑒定目的基因整合結果，通過一系列的基因工程實驗技術，讓學生加深對基因工程基本理論的理解，以及對基因工程常規操作技術具有熟練的掌握。

（三）發酵工程實驗模塊

發酵工程實驗模塊主要是由實驗5組成，利用基因工程實驗模塊構建的工程菌株，分別在三角瓶和發酵罐中進行誘導表達。在三角瓶中發酵采用500mL三角瓶裝液量為100mL；而在發酵罐中，采用逐步擴大培養方式，即用多個500mL三角瓶活化菌株后，接種到10L發酵罐中擴大培養，再接種至100L發酵罐中進行誘導表達。本實驗模塊讓學生認識到，采用不同的生物反應器培養，菌株的生長、產酶能力等都具有顯著的差異，通過理解發酵曲線（pH曲線、溶氧曲線、溫度曲線、補料曲線和攪拌速率曲線等）來判斷發酵罐中菌體的生長情況。

（四）生物分離工程實驗模塊

生物分離工程實驗模塊主要由實驗6和實驗8組成。本實驗模塊利用板框過濾技術或離心技術將菌體與發酵液進行分離，對發酵液中的重組蛋白酶采用膜分離技術進行濃縮，對濃縮后的發酵液采用硫酸銨鹽析、溶解透析獲得粗酶液。對大豆肽飲料采取等電點沉淀法去除未溶解的大豆分離蛋白，采用膜分離技術對其濃縮，提高大豆肽飲料中活性肽的含量。通過該實驗模塊讓學生理解生物產品分離中發酵液的預處理、沉淀分離、膜分離、生物產品的濃縮等原理及基本技能。

（五）酶工程實驗模塊

酶工程實驗模塊由實驗7和實驗8組成。該實驗模塊使學生認識到采用基因工程技術和發酵技術獲得蛋白酶，是目前制備酶制劑的重要方式之一。通過對重組酶的基本酶學性質的測定，獲得的最適合溫度、最適合pH等實驗結果，指導對大豆分離蛋白的水解，并制備出活性肽飲料。讓學生從實驗中理解酶學性質測定的重要性，以及了解蛋白酶在實際生產中的應用。

三、綜合實驗課程的教學實踐

（一）課程安排

開設綜合實驗課程要求學生已完成微生物學、分子生物、生物化學、生物工程設備、基因工程等課程的學習，因此，該課程安排在大學三年級的第二學期，采用集中授課的方式，共計80學時，全天候進行實驗，以確保實驗的連貫性和完整性。

（二）實驗分組情況

在實驗課程中，常常由于學生分工不明確，試劑、藥品和設備等數量的不足導致整個實驗課程嘈雜、教學秩序混亂，因此，本課程將3~4名學生分為一個小組，將常規的設備、試劑和藥品（如移液槍、三角瓶、燒杯、瓊脂粉等）分配到每個小組，由小組支配使用管理，直到本課程實驗全部完成后再歸還實驗室。

（三）課堂的組織教學

本課程采用學院的自編教材《生物工程綜合大實驗》，要求學生課前認真預習，理解實驗原理、操作步驟、注意事項等各個方面。每次實驗之前，任課教師對本次實驗的小實驗組成、實驗原理、小實驗間的關聯，可能會出現的問題、實驗結果的預測等方面均要向學生詳細講授，使學生理解本次實驗內容。學生根據自己對實驗教材的預習情況，結合教師對實驗內容的講授，小組內學生之間相互討論，形成本小組的具體實驗方案后，才能動手做實驗。在實驗過程中，學生是實驗操作的主體，要求學生必須全程參與所有的實驗操作，即每個實驗環節都由學生自己完成，如培養基的制備、各種試劑溶液的配制等。指導教師主要是指導和監督學生動手操作，及時糾正學生的錯誤操作，對學生每一階段的實驗結果進行總結與分析，針對實驗中出現的異常數據和現象要進行重點講解分析，這對擴展學生知識、提高學生解決實際問題，加深對基本理論知識的理解具有巨大的幫助作用。

（四）考核方法

實驗成績是衡量評定學生學習情況的根本依據，合理的成績評定方式，對提高學生對課程的重視程度，增強學生的積極性和主動性，提高學生的動手操作技能具有重要的作用［11-12］。本課程的成績評定主要是由3部分組成（考勤和團隊協作占10%、實驗操作動手能力占20%、實驗報告占70%）?！翱记诤蛨F隊協作”部分由小組長牽頭，以及組員間相互監督來評定組員的分數?！皩嶒灢僮鲃邮帜芰Α庇芍笇Ы處煾鶕W生在整個實驗課程中的動手操作能力評定分數?！皩嶒瀳蟾妗辈糠钟蓪嶒瀳蟾娴母袷健⒖茖W術語表述、語句通順情況、實驗結果以及對結果的分析等組成，實驗報告格式參照學校學報論文的撰寫格式，讓學生初步掌握論文的寫作規范，實驗結果中的表格、圖片等均要求提供原始數據和圖片，對實驗中出現異常現象必須要有合理的解釋和說明。

篇(5)

戊肝疫苗研制

基因工程疫苗是用基因工程方法或分子克隆技術，分離出病原的保護性抗原基因，將其轉入原核或真核系統使表達出該病原的保護性抗原，制成疫苗，或者將病原的毒力相關基因刪除掉，使成為不帶毒力相關基因的基因缺失苗。包括多肽或亞單位疫苗、顆粒載體疫苗、病毒活載體疫苗、細菌活載體疫苗、基因重配疫苗以及基因缺失疫苗如乙肝疫苗等。

2012年1月11日——一個原本并不特殊的日子，卻因一份捷報而注定要被載入史冊。科技部在這一天宣布：由廈門大學和養生堂萬泰公司聯合研制的“重組戊型肝炎疫苗（大腸埃希菌）”已獲得國家一類新藥證書和生產文號，成為世界上第一個用于預防戊型肝炎的疫苗。

這是50年來，人類在經受了10余次萬人以上的戊肝重大疫情后等來的一份捷報。

14年“磨”出世界第一

戊肝疫苗的成功研發，標志著我國在生物制藥原始創新領域取得重大突破，它的面世讓中國在基因工程病毒疫苗的原始創新上實現了零的突破。11.3萬人、30余萬針次的研究顯示，該疫苗具有良好的安全性和保護性。

2月28日，疫苗研發團隊的核心成員——廈門大學國家傳染病診斷試劑與疫苗工程技術研究中心主任夏寧邵教授，在接受科技日報記者采訪時表示：“重組戊肝疫苗是迄今唯一使用大腸桿菌表達系統研制的病毒疫苗。它的成功研制扭轉了國際醫藥界中‘原核系統不能用于病毒疫苗研制’的傳統認識?！?/p>

“傳統的疫苗研制方法主要有兩種途徑。一種是將病毒放在細胞內進行大量培養、滅活，再輔以佐劑，用這種方法制成的疫苗叫滅活疫苗；第二種是將病原體在體外反復傳代，去除其致病性，但保留其免疫原性，用這種方法制成的疫苗叫減毒活疫苗。而我們這次是采用的基因工程技術?！?夏寧邵告訴記者，“與傳統滅活疫苗和減毒活疫苗比較，基因工程疫苗的研發不依賴于病原體的培養，因此對于大量尚未建立成熟體外培養技術的病原體也能進行疫苗的研制。在生產過程中，基因工程疫苗完全不涉及病原體，消除了由于病原體滅活不徹底或減毒不完全導致的安全性問題。不僅如此，基因工程疫苗的研發還可通過精心設計的純化過程實現對生產過程中伴隨的各類雜質的高效清除和殘余成分的高度可控，降低了由于雜質導致的各類接種副反應的風險，提高了疫苗的安全性和耐受性，同時還能提高不同疫苗生產批次間的均一性?！?/p>

從1998年開始，時任國家試劑與疫苗中心主任、廈門大學公共衛生學院院長的夏寧邵便帶領著他的團隊，著手進行戊肝疫苗的研發。與所有的新藥研發一樣，重組戊肝疫苗的研發并非一路坦途。

歷經14年艱苦研發，由廈門大學國家傳染病診斷試劑與疫苗工程技術研究中心和企業的200余名科研人員組成的課題組，在基礎研究領域、應用基礎研究領域和應用研究領域，取得了保護性抗原識別及結構表征、病毒顆粒組裝機制等多項發現成果，并突破了原核表達類病毒顆粒、高效純化及體外自組裝等一系列關鍵技術障礙，創建出具有多項全球自主知識產權的核心技術體系。

夏寧邵告訴記者，該體系的關鍵技術已在14個主要國家申請了12項發明專利，對我國發展具有自主知識產權的創新疫苗并高起點地參與國際競爭具有深遠意義。基于該體系關鍵技術，團隊研制的另一個疫苗“人瘤病毒16/18型二價疫苗”（宮頸癌疫苗）已經打破了美英技術封鎖成為全球第3個、國內第1個獲準進行臨床試驗的宮頸癌疫苗，目前已基本完成Ⅱ期臨床試驗，初步結果顯示該疫苗安全并能刺激人體產生高滴度抗體。

夏寧邵說：“戊肝疫苗是國家工程的成果，也是產學研協同創新的成果?！边@份30微克的戊肝疫苗，不僅見證著研發人員的辛勞，同時也記錄著我國重大科技專項自主創新的步伐：自2005年起，國家863計劃開始對戊肝疫苗項目進行支持，有效地帶動了地方、企業投入研發資金近5億元，其臨床研究也被列入“十一五”863計劃重大項目中，這為課題組在國內外率先研制成功戊型肝炎疫苗提供了重要支撐。

談及疫苗研發的前景，夏寧邵顯得信心滿懷。他的信心來自于國家對這個產業的大力支持：2007年，國家將生物醫藥確定為“十二五”期間重點發展的戰略性新興產業，尤其是用于應對突發生物事件的疫苗及免疫佐劑等還被列入了公共安全領域生物安全保障方面的優先發展主題。

現階段疫苗研發應以集成創新為主

作為全國政協委員，中國食品藥品檢定研究院菌種室主任王國治一直關注著疫苗領域的發展。對夏寧邵團隊所取得的成功，他難掩心中的喜悅和激動：“我國能在世界上第一個研發出戊肝疫苗確實非常令人振奮！”

但就國內疫苗研發的整體水平，王國治直言不諱：“我國在疫苗研發領域的基礎研究力量還比較薄弱，十個研發有九個都出不了結果。而國家又太過于強調疫苗研發的完全自主知識產權，這與我國目前的疫苗研發水平不相符合。”

“中國的疫苗研發，前期工作幾乎都是由大專院校的研究生在做，其可信度和創新性都不夠，后期工作也往往跟不上。多數人的研究都以仿制為主，盡管拿了專利，出了蛋白，但真正要作出成果卻很難，常常是實驗完了，出來一大堆報廢產品?！蓖鯂握J為，針對我國在疫苗領域現有的研發水平，“在引進國外成熟技術的基礎上進行整合創新、集成創新才是這個階段的重點?！?/p>

王國治在考察了發達國家的疫苗生產企業后發現：在疫苗研發上，中國缺的不是硬件，也不是錢，缺的是技術和管理規范。中國對疫苗生產企業的硬件要求比國外更嚴格，可在軟件方面比如管理規范上卻放得比較寬。而事實上，疫苗生產過程中，后期主要是規范性管理的問題。

在王國治看來，目前整個疫苗產業還缺少一種系統的協作。他認為，“這與國家在疫苗研發領域和產業規劃上缺乏一種整體的頂層設計有關?！?/p>

王國治告訴記者，受多種因素制約，國家免疫規劃疫苗政府定價總體水平偏低，利潤空間較小，以一支重組蛋白類的乙肝疫苗為例，國家定價只有3塊多錢每人次，這在一定程度上影響了企業提高產品質量和進行產品升級換代的積極性。而第二類疫苗為市場調節價格產品，流通環節較多，市場價格偏高。

“疫苗產業是關系國計民生的朝陽產業?！睂Υ?，王國治建議，國家在制定產業發展策略時，應當充分考慮產業自身的特點和不同的發展背景。在投入上，對與老百姓生命利益息息相關的和研發成本高、失敗風險大的一類疫苗，以及共患病的疫苗，國家應當加大扶持力度，而對具有良好發展前景和自主知識產權的二類疫苗，則應當以引導企業生產為主。

加大投入優先發展疫苗產業

對疫苗產業的明天充滿同樣期待的，還有全球第一支甲流疫苗的生產企業——北京科興生物制品有限公司的總經理尹衛東。

在甲流肆虐的2009年，尹衛東帶領著自己的員工在短短的87天中成功生產出全世界第一支甲流疫苗。在他看來，接種疫苗不但是保護自己的一種措施，同時也是保護他人的一種手段。

“然而目前，人們對接種疫苗的社會認知度卻還遠遠不夠?！币l東舉例說，為了減少老年人群因流感并發癥帶來的死亡，北京市政府每年都為60歲以上的老人免費接種流感疫苗，然而卻只有約50%的老年人進行了自愿接種。

“如果能讓老年人接種流感疫苗的百分比從現在的50%提高到80%，老年人因老年病和流感造成的死亡率就會有所降低，這樣，實現‘十二五’期間將我國人均壽命提高1歲的目標就會立竿見影?！币l東說，“但如果沒有疫苗產業的發展就提供不了這樣的服務。疫苗產業不僅具有技術高附加值的特性，而且還能節省資源和能源，對整個經濟社會的發展具有保駕護航的作用，應該得到優先發展。”

篇(6)

生物育種方法的運用是體現高考生物試題難度、區分度的良好命題素材。近年來高考對該知識點的考查發生了較大的變化。從命題的理念看，由傳統的雜交育種轉向太空育種（誘變育種）和生物工程（基因工程和細胞工程）育種；從命題素材看，由對某種方法的單一考查轉向對多種育種方法的綜合考查；從能力要求看，由理解能力轉向綜合運用和實驗探究能力的考查?，F就如何根據育種的目的，選擇不同需求的育種方法及規范作答等作一探討。

一、根據目的，選擇育種方法

育種的根本目的是培育具有優良性狀（抗逆性好、生命力強、產量高、品質優良）的新品種，以便更好地為人類服務。從基因組成上看，目標基因型可能是純合體，可防止后生性狀分離，便于制種和推廣；也可能是雜合體，即利用雜種優勢的原理，如雜交水稻的培育、玉米的制種等。

例1 糧食是人類生存的基本條件，提高單位面積糧食的產量、質量是解決糧食問題的主要途徑之一。

（1）為提高農作物的產量，得到抗倒伏、抗銹病等優良性狀，科學家往往采取多種育種方法來培育符合農業生產要求的新品種。根據下面提供的材料，設計育種方案，以便最快得到所需品種。非生物材料：可自選。生物材料有：

A.水稻的高稈（顯性）抗銹?。@性）純種

B.水稻的矮稈（隱性）不抗銹?。[性）純種

C.水稻的高稈（顯性）不抗銹?。[性）純種

①要得到能直接應用于生產的具有抗倒伏、抗銹病等優良性狀的品種，該品種應是 。

②所選擇的生物材料： （填寫代表生物材料的字母）。

③育種過程中運用的最常見的方法是 。

④預期產生這種結果（所需性狀類型）的概率是 。如果從播種到獲得種子需要一年，則獲得該品種植株至少需要 年。

（2）隨著科技的發展，許多新的育種方法已經出現并投入使用。

①用普通小麥和黑麥培育的八倍體小黑麥的原理是 。

②航天育種是目前的一個熱門話題，如“神七”就搭載了萌發著的植物種子。那么利用這種方法是否一定能獲得人們所期望的理想性狀？為什么？ 。

③螟蟲是危害水稻的主要害蟲之一?？茖W家為了減少農藥的使用，希望培育出具有抗螟蟲性狀的水稻新品種，最適合的育種方法是 ，其原理是 。

【解析】（1）①能直接應用于生產的品種要保持優良性狀，其自交后代不發生性狀分離，一般為純合子。②雜交育種的原理是基因重組，將兩個品種的優良性狀（抗倒伏、抗銹病）組合到一起，選擇A、B兩個親本可以達到這一目的。③最快的育種方法是單倍體育種，常用技術有雜交、花藥離體培養、人工誘導染色體加倍等。④親本雜交后的子代花藥離體培養、人工誘導染色體加倍后得到4種純合子，比例相同，因此抗倒伏抗銹病性狀的概率為1/4。親本雜交得到種子（子代）需要1年，子代花藥離體培養、人工誘導染色體加倍后，得到純合子需要1年。

（2） ①普通小麥為六倍體，黑麥為二倍體，兩者雜交得到的個體有4個染色體組，人工誘導染色體加倍后為八倍體，屬于染色體變異。②“神七”搭載萌發著的植物種子的主要目的是借助太空的紫外線誘導基因突變，由于基因突變是不定向的，所以不一定能獲得人們所期望的理想性狀。③抗蟲性狀的基因一般來自原核生物，運用轉基因技術將抗蟲基因移接到植物體，屬于基因重組。

【答案】（1）①純合子（純種） ②A、B ③單倍體育種 ④1/4 2

（2）①染色體變異 ②不一定；因為基因突變是不定向的 ③基因工程育種 基因重組

【方法規律】在解答“育種”類試題時，需要根據提供的材料選擇合適的親本及育種方法，分析育種過程中出現的問題，推測育種結果，并得出相關結論。

育種方法的選用要求：一般作物育種可以選用雜交育種和單倍體育種。如果檢測純合子，則用測交或自交；若既要檢測純合子又要分離純合子時，如果優良性狀是顯性性狀則用連續自交，如果優良性狀是隱性性狀則直接分離；已知多對性狀要獲得純合子，首選單倍體育種，然后才是自交。為了得到特殊性狀，可以選擇誘變育種或多倍體育種，如果將不同物種的性狀組合在一起，可以選用基因工程等。方法小結：

（1）若要培育隱性性狀個體，則可用自交或雜交，只要出現該性狀即可。

（2）有些植物如小麥、水稻等，雜交實驗較難操作，則選擇自交方法最簡便。

（3）若要快速獲得純種，則用單倍體育種方法。

（4）若實驗植物為營養繁殖類如土豆、地瓜等，則只要出現所需性狀即可，不需要培育出純種。

（5）若要培育之前沒有的性狀，則可用誘變育種。

（6）提高營養物質含量可運用多倍體育種。

（7）將兩個親本的不同優良性狀集中在一起，可利用雜交育種（含植物細胞的雜交）。

（8）若要定向地改造生物性狀，則可用基因工程育種。

（9）在實際育種過程中，并非單一地運用某種育種方式，而是根據需要選擇多種育種方式綜合運用。

二、掌握策略，設計育種實驗

例2 如圖所示，科研小組用60Co照射棉花種子，誘變當代獲得棕色（纖維顏色）新性狀，誘變1代獲得低酚（棉酚含量）新性狀。已知棉花的纖維顏色由一對基因（A、a）控制，棉酚含量由另一對基因（B、b）控制，兩對基因獨立遺傳。

（1）兩個新性狀中，棕色是 性狀，低酚是 性狀。

（2）誘變當代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是 ，白色、高酚的棉花植株基因型是 。

（3）棕色棉抗蟲能力強，低酚棉產量高。為獲得抗蟲高產棉花新品種，研究人員將誘變1代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代種植在一個單獨的區域，從 的區域中得到純合棕色、高酚植株。請你利用該純合體作為一個親本，再從誘變1代中選擇另一個親本，設計一方案，盡快選育出抗蟲高產（棕色、低酚）的純合棉花新品種（用遺傳圖解和必要的文字表示）。

【解析】棕色、高酚自交后代是棕色、高酚和白色、高酚，因此棕色是顯性，親代白色、高酚自交后代是白色、低酚和白色、高酚，因此低酚是隱性。誘變當代中，棕色、高酚的棉花植株的基因型是AaBB，白色高酚的棉花植株基因型是aaBb，純合體后代不發生性狀分離，因此應從不發生性狀分離（或全為棕色棉或沒有出現白色棉）的區域中選擇出純合棕色、高酚植株。育種時間短應選擇單倍體育種方案。

【答案】（1）顯性 隱性 （2）AaBB aaBb （3）不發生性狀分離或全為棕色棉或沒有出現白色棉

【思維拓展】設計育種方案時，應該注意是“動物育種”還是“植物育種”。植物育種時，可以用連續自交的方法獲得純合子，這是由于植物中雌雄同體的物種較多。動物只能選相同性狀的個體相互，待性狀分離后篩選，然后用測交方法檢測純合子，這是由于動物大多是雌雄異體，不能“自交”。

育種年限的要求及計算方法：若需要獲得植株，則比獲得種子多一年，因為獲得種子后，第二年才能獲得植株。若需要獲得跨年度的植物（如小麥），則比不跨年度的植物（如豌豆）要多一年。

生物工程技術育種的組合及其遺傳性：

（1）轉基因植物培育：基因工程+植物組織培養，具有兩親本的遺傳性。

（2）轉基因動物培育：基因工程+動物細胞培養+胚胎移植，具有兩親本的遺傳性。

（3）核移植（克?。﹦游锱嘤汉艘浦?動物細胞培養+胚胎移植，具有兩親本的遺傳性。

（4）胚胎移植：有性生殖+動物細胞培養+胚胎移植，具有兩親本的遺傳性。

（5）植物體細胞雜交：酶工程+體細胞融合+植物組織培養，具有兩親本的遺傳性。

（6）試管嬰兒：體外受精+動物細胞培養+胚胎移植，具有兩親本的遺傳性。

注：異源多倍體具有兩親本的遺傳性；胚胎分割產生的后代遺傳性相同，相當于無性繁殖。

例3 家蠶是二倍體生物，含56條染色體，ZZ為雄性，ZW為雌性。幼蠶體色中的有斑紋和無斑紋性狀分別由Ⅱ號染色體上的A和a基因控制。雄蠶由于吐絲多，絲的質量好，更受蠶農青睞，但在幼蠶階段，雌雄不易區分。于是，科學家采用下圖所示的方法培育出了“限性斑紋雌蠶”來解決這個問題。請回答：

（1）家蠶的一個染色體組含有 條染色體。

（2）圖中變異家蠶的“變異類型”屬于染色體變異中的 。由變異家蠶培育出限性斑紋雌蠶所采用的育種方法是 。圖中的限性斑紋雌蠶的基因型為 。

（3）在生產中，可利用限性斑紋雌蠶和無斑紋雄蠶培育出根據體色辨別幼蠶性別的后代。請用遺傳圖解和適當的文字，描述選育雄蠶的過程。

【解析】（1）家蠶是二倍體生物，其體細胞含56條染色體的二倍體生物，其生殖細胞含有28條染色體，因此一個染色體組有28條染色體。（2）由圖可知，該家蠶的變異屬于非同源染色體之間的易位，應屬于染色體結構變異。由變異家蠶培育出限性斑紋雌蠶所采用的育種方法為雜交育種。限性斑紋雌蠶的Ⅱ號染色體有2個a基因，W性染色體上有1個A基因，故基因型為aaZWA。（3）用限性斑紋雌蠶和無斑紋雄蠶雜交，其后代中無斑紋的都是雄蠶，有斑紋的都是雌蠶。

【答案】（1）28 （2）結構變異 雜交育種 aaZWA （3）如圖所示

（文字說明：后代中有斑紋的均為雌蠶，應淘汰；無斑紋的均為雄蠶，應該保留）

【應對策略】不同的育種方法所依據的原理不同，其適用的條件會有一定的差別。解答此類試題時，一定要認真審題，明確試題要求，結合各種育種方法的特點及其適用條件進行合理選擇。如：

（1）集中不同親本的優良性狀選用雜交育種，集中優良性狀且縮短育種年限選用單倍體育種。

（2）獲得較大果實或大型植株或提高營養物質含量選用多倍體育種。

（3）提高變異頻率，改良或直接改變現有性狀，獲得當前不存在的基因（性狀）選擇誘變育種。

（4）實現定向改變現有性狀選用基因工程育種。

三、規范審題，精準解答育種類試題

例4 假設A、b代表玉米的優良基因，這兩種基因是自由組合的?，F有AABB，aabb兩個品種，為培育出優良品種Aabb，可采用的方法如圖所示。有關敘述不正確的是（ ）

A.由品種AABB、aabb經過①、②、③過程培育出新品種的育種方式稱為雜交育種

B.基因型為Aabb的植株經過過程③，子代中AAbb與aabb的數量比是1：1

C.與過程“①②③”的育種方法相比，過程⑤⑥的優勢是明顯縮短了育種年限

D.過程④在完成目的基因和運載體結合時，必須用到的工具酶是限制性核酸內切酶、DNA連接酶和運載體

【解析】首先規范審題，審出關鍵詞或關鍵語句。如本題題干中包含如下信息：兩種基因遺傳遵循自由組合定律；將不同品種優良性狀集中到一個個體上，應用雜交手段，育種方式為雜交育種（①②③過程）；⑤⑥利用花粉培育新品種，為單倍體育種；利用物理因素獲取新品種（⑦過程）為誘變育種；利用轉基因技術獲取新品種（④過程）為基因工程育種。

依據審出的信息，作出精準判斷。選項A，對雜交育種本質不理解會錯選A項。選項B，題干確定親本基因型為Aabb，其自交（③過程）的后代基因型及比例為AAbb∶Aabb∶aabb=1∶2∶1，即AAbb∶aabb=1∶1。選項C，該選項是“⑤⑥”單倍體育種與“①②③”雜交育種相比較，單倍體育種大大縮短了育種年限，若不了解單倍體育種的優勢會錯選C項。選項D，運載體不是酶，而是一種運輸工具，所以D選項敘述錯誤。

篇(7)

關鍵詞：生物技術；課程建設；教學改革；學分制

學分制既是一種教學管理制度，也是建立在學生學習自由基礎上的一種教育理念。學分制有完全學分制和學年學分制之分。目前，我國普通高等院校多數實行的并非完全意義上的學分制，而是學年學分制。隨著我國高校不斷推進的教育體制改革，許多高等院校的教學管理模式由以往學年制向學分制轉變。與學年制相比，學分制下學生可根據自己的專業興趣自主選擇所修課程，因而較學年制有較大進步。為此，臨沂大學自2008年開始全面實施學分制改革，推進課程的小型化建設，并制訂相應的本科培養方案。

一、生物技術系列課程組成及課程開設簡介

生物技術系列課程是臨沂大學生命科學學院在生物技術專業開設的專業方向課程，其系列課程主要包括《基因工程》、《發酵工程》、《細胞工程》、《酶工程與蛋白質工程》及《生物技術大實驗》等。通過系列課程的學習，使學生掌握基因工程的基本原理和實驗方法，掌握生物技術各項技術和成果在發酵菌種選育改良、細胞培養、酶制劑研發、蛋白質改造等領域的應用；熟悉現代生物技術在農作物改良、新品種培育、疾病診斷和治療、新藥研發等領域的重大作用。通過綜合性的生物技術大實驗的設置，培養學生的自主學習、自主設計和創新能力及實驗操作技能，拓寬學生的知識面及專業技能，為以后的專業實踐學習及畢業后走向生命科學相關專業的工作崗位打下基礎。2004年，《生物技術導論》作為一門綜合性課程首先面向生物科學和生物技術兩個專業開設。后來隨著學科的發展、師資力量的壯大以及實驗室建設的日益完善，2006年，生物技術專業的《生物技術導論》擴展為《基因工程》、《細胞工程》、《發酵工程》和《酶工程與蛋白質工程》四門課程，并開設相應的實驗，充分體現生物技術及其下游應用特性。而生物科學專業繼續以《生物技術導論》的綜合形式開課，作為本專業的方向選修課。

二、學分制下生物技術導論系列課程的教學改革

1.教學內容改革實踐。

①教學大綱的制定及授課學期的安排。由于生物技術系列課程具有涉及學科多、實用性較強、與實踐結合緊密的特點，其基本理論和應用研究一直是非常活躍的領域。學分制下，教學大綱的制定應結合專業特色，將課程小型化、精致化。因此在課程內容選擇上，我們精益求精，在制定教學大綱前，生物技術系列課程教學團隊共同討論，集體擬定教學大綱，充分結合專業的特點和定位，結合培養方案，既能體現學科特色，達到培養目標，又避免內容重復。生物技術專業的《基因工程》、《細胞工程》、《發酵工程》和《酶工程與蛋白質工程》的理論教學大綱和實驗教學大綱分別制定，為了突出實驗技能訓練，各門課程理論教學和實驗教學實行1∶1的學時設置，各32個學時（共3學分）。生物科學專業制定《生物技術導論》教學大綱，實行模塊化教學，實驗方面開設綜合性的“生物技術大實驗”，根據教學內容，理論學時為48學時，實驗學時32學時。在學期安排上，生物技術專業在第四學期開設必修課《基因工程》及其實驗，第五學期開設《細胞工程》、《發酵工程》和《酶工程與蛋白質工程》等系列選修課程，學生可以根據自己的興趣和學分情況進行選課。對于生物科學專業，在第五學期開設《生物技術導論》和《生物技術大實驗》，既能與前面學科銜接，又能為后面的考研、就業提供理論知識和實驗技能訓練。②教材建設。教材建設必須以服務人才培養為目標，以提高教材質量為核心。學分制的實施和教學計劃的調整，教材建設需走在前列。本課程在選擇教材時優先使用近5年內出版的“面向21世紀課程教材”和“國家‘十一五’規劃教材”。以這些教材為基礎，設計教學內容，編制教學講義，實現立體化授課，同時指定幾本相關教材作為參考書，并利用專業網站進行課外學習資源。

2.教學方式的改革實踐。

①采用多元的課堂教學形式，提高課堂教學效果。教學方法的選擇和組合，要同教學內容、學生的特點及教師自身運用教學的能力聯系在一起。傳統的課堂教學形式主要是以教師單向授課為主，學生多為被動聽課。為啟發和調動學生的學習積極性，應根據生物技術系列課程的特點，選擇不同的教學方法。對于理論性強、內容抽象的知識采用講解—教授式，如《基因工程》中基因工程操作的基本過程、目的基因的克隆和篩選等內容，通過教師的精心編排，盡量使抽象問題具體化、繁雜內容簡明化、同類問題規律化，便于學生理解和接受。而在講基因治療時，采用問題—探究式的教學方法，教師在課堂教學中穿插啟發性問題，運用引趣、設疑、類比、聯想等方法能刺激引發學生的學習興趣與思考，也加強了師生之間的互動。例如，在講基因治療的作用時，先舉一個乙肝病毒的例子，提示例子關鍵性，提出怎么辦，讓學生在教師的啟發誘導下，主動積極獨立地思考，使學生分析問題和解決問題的能力得到較快提高。翻轉課堂是學生學習自主性和師生角色轉換的重要體現。在教學過程中，讓學生自由組合成學習小組，結合本組成員的興趣，自主選擇一個主題，調查研究，查閱文獻，在課堂教學期間走上講臺為大家講課，以此進一步培養學生的自主學習能力及表達溝通能力，增加師生之間的理解互信。對于一些較容易理解的內容，采用自學—輔導式教學方法，對于學生認知前提較好的內容，先由學生自己看教材，總結筆記，針對普遍問題和教學大綱要求講解，然后歸納總結，使學生閱讀教材的能力、邏輯思維能力、歸納總結能力等方面受到實際鍛煉，掌握自學方法，讓學生自主學習。②充分利用現代化教學手段。生物技術系列課程內容具有信息量大、抽象、應用性強的特點，如果使用傳統教學手段，學生很難深刻理解這些內容。而使用媒體、影像資料等現代化教學手段，可以在有限時間內提供給學生最大的知識信息量。如基因工程中限制性內切酶、載體、重組DNA構建、PCR的原理等內容，比較抽象，學生理解比較困難，在講授的基礎上配以動畫演示，把這些要素的應用展示給大家，生動直觀形象地加深學生的理解程度。③改革實驗教學，強化學生動手能力。如科學安排實驗內容，根據學生反饋信息，調整實驗指導方法、改革試驗考查方式，促進教學質量的提高，著重考核學生分析解決問題的能力。在實驗安排上主要分為3個層次：基礎型實驗、設計與綜合型實驗和研究型實驗。通過基本實驗技能訓練，掌握基因工程最基本的實驗技術及操作方法；掌握常規儀器設備原理及應用，培養數據處理和表達實驗結果的能力。通過綜合實驗培養學生多實驗方法手段綜合、多途徑信息獲取，以及科學分析推理的綜合實驗能力和獨立操作、解決實際問題的能力。通過設計實驗，使學生能在教師指導下正確的進行實驗設計，按自定實驗方案操作、觀察，獲得實驗數據，正確分析結論及解決實際問題。研究型實驗是將最新研究成果引入到實驗教學中。引入科研、教改成果，使實驗內容與科研應用項目密切聯系，充分體現基礎與前沿、經典與現代相結合。如綜合型實驗“大腸桿菌感受態細胞的制備、轉化與篩選”中，將以前單一分散的三個實驗，按照其內在聯系組合為綜合性實驗，不但使學生學到了感受態細胞制備方法、LB培養基的制備、質粒DNA的轉化與篩選等3種基本實驗技術，更重要的是使學生在掌握基本技術的同時，培養學生對基本技術和方法綜合運用的能力。發酵工程實驗中帶領學生親自操作發酵罐生產酸奶、米酒等產品，既掌握了發酵罐的結構，還體驗了生產產品的樂趣。細胞工程實驗中讓學生自己取材，進行植物組織培養，觀察植物是如何從一個愈傷發展成為一個完整的植株，體會植物細胞全能性的概念。

三、教學改革所取得的成效

在學分制指導下，通過對生物技術系列課程的教學改革，提高了學生選課的自主性，大大激發了學生對生物技術相關課程的學習興趣。在酸奶發酵和米酒發酵實驗中，學生體會到生物技術并不是深不可測，在蛋白質改造和基因工程藥物設計中，在顯微注射和動物克隆原理和技術的學習中，學生認識到現代生物技術的博大精深。在實驗課中，學生根據自己掌握的專業知識積極設計自己組內的實驗方案，并順利完成一種植物的組織培養、完成酸奶制作和米酒釀制，實驗結束后，學生們在實驗報告的結尾都寫出了自己的實驗心得，體會收獲的快樂。在教學互動環節，鼓勵學生走上講臺，講授自己所撰寫的課程論文，通過此環節的鍛煉，學生的總結及自我表達能力得到了提高。在教學過程中我們還注重學生科研能力的訓練，先后申請了如“創新實驗設計探究鹽脅迫下納離子對小麥種子萌發和幼苗離子毒害效應”、“低糖保健型石榴汁酸奶加工工藝的研究”、“玉米等主要農作物的抗逆性研究”等多個國家級和校級大學生創新基金，實驗“葉用芥菜和白菜型油菜之間體細胞雜交體的RAPD鑒定”參加第十二屆“挑戰杯”山東省大學生課外學術科技作品競賽并獲得三等獎。目前生物技術導論申報校級特色課程，正在建設中。近幾年的教學實踐顯示，教學改革效果良好，并符合新世紀高等教育培養高素質現代生物技術人才的需要。

參考文獻：

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