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一、教材使用和建设
本课程的理论课教材分为课程讲义、课程教材和参考资料三种形式,在课程的建设和发展过程中,发挥了重要的作用。实验课编辑了多个版本的试验指导。
(一) 课程讲义
早在1999年,本课程组就率先采用胶片放映、幻灯片放映等当时相对比较先进的教学手段,复印“Molecular Cloning”第二版翻译版的部分章节作为学生的讲义。2001年课程组老师参考国外原版书籍、知名公司分子生物学产品目录、学术期刊杂志三方面的内容,利用网络资源和电脑技术,制作了一套课程内容完整、表现形式丰富的PPT课件。同时,根据课件内容印刷了“基因操作原理”课程讲义第一版《基因操作原理PPT讲稿》。经逐年补充和完善,现已更新至第六版《基因操作原理》,幻灯片改以文字的形式呈现,方便学生理解。
(二) 课程教材
上述参考书籍虽然相对比较全面地阐述了分子生物学的操作原理及操作流程,同时国内也有类似的书籍如“基因及其操作原理”和“基因工程原理”,但这些书籍未能全面反映基因工程和基因操作的总体原理。2002年,教育部立项编写国家“十五”规划教材《基因工程》,“基因操作原理”课程负责人孙明教授承担主编任务。目前已经完成了《基因工程》教材的编写和所有轮次的校稿,2006年7月正式出版。
《基因工程》主要由两部分组成,分为两篇(第一篇 基因操作原理;第二篇基因工程应用),包括以讲述基因分子克隆技术为主体的基因操作原理和以生物技术为主体的基因工程。该教材是适应生命科学的发展需要而编写的一门具有特色的教材,历经10多年的教学和应用凝炼而成,是分子生物学系列教材中的重要环节,是一门直接利用分子生物学基础知识指导分子生物学实验操作的理论与实践相结合的产物。本教材以基因工程的操作技术,即基因操作原理为主线,重点介绍在核酸水平上进行各种操作的基本原理和技术步骤,希望通过对基础原理的认识,能够理解和掌握实践中具体操作的原理和步骤,并能自主选择或设计相关的实验方法;掌握通过基因工程的方法实现物种改种和生物制药的途径和工作原理。该教材将全面、系统、全新反映国内外基因工程方面的研究原理、策略、技术方法和发展趋势,可供从事基因工程、生物技术和生物制药等分子生物学学习和研究的本科生和研究生选用。
(三) 参考教材
在基因操作原理课程的教学实践中,教材一直处于不断发展和完善中。除了上面所述的讲义和教材外,还引用了3种主要的参考教材,引导学生使用。这三种参考教材在促进学生主动学习方面发挥了重要作用。
1.《Molecular Cloning》(《分子克隆实验指南》) ???《分子克隆实验指南》由冷泉港实验室出版,中译本由科学出版社出版,这部著作是指导生命科学前沿科研工作的"圣经"。2001年,《分子克隆实验指南》第三版出版,2002年9月科学出版社出版第三版中译本。该书的主要篇幅用于描述基因操作的工作程序(protocol)。在该书每一章的开始,都有一个导言,介绍一些历史背景,特别是相关内容的操作原理;以章节的形式(第二版)或"信息栏"专题形式(第三版)介绍基因操作的各种工具;书后辅以大量的附表,数据齐全,信息丰富,全面展示了基因操作的原理。鉴于该书的重要性和使用价值,约有三分之一的学生购买了翻译版,用作参考教材。
2. 《Principles of Gene Manipulation(6ed)》(基因操作原理第六版)
该书由Sandy B Primrose,Richard M Twyman 和Robert W Old三位英国教授和研究人员共同编写。2002年我国出版了第六版的影印版,2003年出版了翻译版(瞿礼嘉和顾红雅译)。它以通俗易懂的形式介绍了对基因进行操作的基本原理和基因重组技术的应用,在国际上具有重要影响。
3.分子生物学产品目录
很多分子生物学产品目录产品对产品所涉及的基因操作原理作出论述,也对产品的技术参数作出详细的比较介绍。其工作原理、操作步骤深入浅出,图文并茂,帮助初学者对操作原理和实验步骤的理解。其附件、附表等参考信息栏目对研究工作者也有很强的借鉴意义。
(四) 实验指导
根据华中农业大学丰富的生命科学研究素材,以及生物学理科基地优良的教学条件,以《Molecular cloning》(第2版和第3版)为蓝本,课程组制定了“基因操作原理”课程实验教学大纲,编写了《分子克隆技术实验指导》,并根据课堂实际教学效果,追踪修课学生进入研究工作后的具体表现,逐年对实验指导的内容作了补充和调整。
实验指导详细介绍了“基因克隆技术”、“分子杂交技术”、“表达检测技术”三个系列共十四个实验的实验原理、实验材料、实验步骤等方面的内容。
二、促进学生主动学习的扩充性资料使用情况
上述《Molecular Cloning》(《分子克隆实验指南》)、《Principles of Gene Manipulation(6ed)》(基因操作原理第六版)和分子生物学产品目录等三种参考教材,作为课外学习的主要资料,大大促进了促进学生主动学习的积极性。“基因操作原理”是一门新兴的前沿性课程,理论深入,实践性强。为激发学生对生命科学的求知热情,拉进分子生物学前沿与学生的距离,本课程组开辟了 “基因操作原理”课程学习园地专栏,包括一系列扩充性学习资料,包括:
经典文献?? 近年来生物学研究中一些热门领域的国内外研究论文和综述性文章,如:RNAi技术、人类基因组计划、SARS专题、干细胞技术、生物芯片技术、文库技术、克隆技术、PCR技术等。这些知识基于课程大纲,但高于课堂要求。详细信息可参阅网站:http://nhjy.hzau.edu.cn/kech/jycz/xxyd/yjjz.htm
FLASH演示? 收集并制作了大量FLASH,形象、准确地演示了DNA电泳检测过程、PCR原理、文库构建过程、DNA测序原理等“基因操作原理”课程中的重点和难点。详细信息可参阅网站:http://nhjy.hzau.edu.cn/kech/jycz/xxyd/dhys.htm
试题库? 编辑整理了“基因操作原理”课程学习配套的试题库,包括试题500道以上,题型丰富,考察方式灵活,覆盖知识点全面。详细信息可参阅网站:http://nhjy.hzau.edu.cn/kech/jycz/test/index.asp
所有这些资源都已经网络化,校内外的学生都可以不受时间不受地点限制,自由使用。
三、实验和实践性教学环境
1.? 实验教材
课程的实验部分一直是突出成一门独立的课程--“分子克隆技术”--而开设,具有完整的教学体系,编有成熟的实验指导讲义《分子克隆技术实验指导》以及“分子克隆”参考资料(见“教材使用和建设”)。
2.? 实验基地
实验课教学中在“国家理科基础科学研究和教学人才培养基地生物学专业点”理科基地大楼建有“分子克隆技术”教学专用实验室,保证实验课上一人一个台面,每人都可动手操作。经过近十年的努力,实验课堂不仅能够锻炼学生的实际动手能力,而且起到了培养学生实验自主设计能力,提高学生科研素养的作用。同时依托华中农业大学分子生物学雄厚的研究背景以及“作物遗传改良国家重点实验室”和“农业微生物学国家重点实验室”先进的科研条件、丰富的科研素材,以“实战”的标准设计试验路线。
3.? 创新课题实践
华中农业大学大学生科技创新基金为鼓励理论学习与实践相结合建立了一个平台,“基因操作原理”课堂学生每年都有利用该基金在课余时间进行课程实践活动。还有部分学生在课余时间直接进入两个国家重点实验室参与科技活动。通过实践活动,每年都有学生在国内外发表学术论文,如:Molecular Genetics and Genomics,微生物学报,中国农业科学等杂志。
四、网络教学环境
华中农业大学一直以来都十分重视创建先进的教学条件,开辟优良的教学环境。早在2000年我校就建成了覆盖全校教学区,学生公寓,教职工住宅区的校园宽带网。在华中农业大学校园网开辟有“南湖教苑”专栏,展示我校所有的教学资源,并连通其它高校的优秀教学资源,建立了我校的教学信息平台。
课程组所在的生命科学技术学院的因特网页面上还有分子生物学系列课程的介绍,学生不仅可以了解本课程的授课内容,也可以了解上游课程和下游课程的相关知识,学到心中有数。学校教学楼、图书馆等所有的教学场所教室都安装有多媒体教学系统,使得知识的传播速度与传播量得到极大提高。图书馆还购买大量电子图书的版权和生命科学相关数据库的使用权,师生可以方便地利用网络资源辅助教与学,提高教学效果和学习效率。 ??? 2003年,课程组在校园网的框架下建立了“基因操作原理”课程的教学网站,华中农业大学为了使精品课程网站顺利、安全和方便的使用,专门为精品课程设置了网络服务器。同时现代教育技术中心为精品课程的硬件、软件提供技术支持。网站经过三年以来的运行,反应良好,方便了学习,促进了教学。现在已经建立了完整的课程网站。网址: http://nhjy.hzau.edu.cn/kech/jycz/
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