生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索與實(shí)踐

李自青，邢雁霞，任美艷

（山西大同大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)教研室，山西 大同 037009）

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，生命科學(xué)的技術(shù)已滲透到醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、食品、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等各個領(lǐng)域，與人們的生產(chǎn)和生活息息相關(guān)，而生物化學(xué)與分子生物學(xué)既是生命科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科，也是前沿學(xué)科[1]。在醫(yī)學(xué)高等院校，生物化學(xué)與分子生物學(xué)是各個醫(yī)學(xué)專業(yè)的必修基礎(chǔ)課程，而生物化學(xué)與分子生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，因此實(shí)驗(yàn)課在教學(xué)中具有舉足輕重的作用。通過實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，學(xué)生不僅能夠驗(yàn)證基本理論、掌握基本技術(shù)，還能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新精神，為學(xué)生今后從事臨床工作和科學(xué)研究打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。但在傳統(tǒng)教學(xué)中，一直存在重理論輕實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)課教學(xué)沒有受到教師和學(xué)生足夠的重視，實(shí)驗(yàn)課教學(xué)存在很多問題。因此，我校醫(yī)學(xué)院對生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)進(jìn)行了一系列改革，取得良好的教學(xué)效果。

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革與實(shí)踐

目前生物化學(xué)與分子生物學(xué)理論課程體系已經(jīng)由以傳統(tǒng)的生物化學(xué)物質(zhì)代謝為中心轉(zhuǎn)向以基因信息傳遞為中心的分子生物學(xué)的知識框架體系[2]。而我校生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)項目一直都是傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容包括8個實(shí)驗(yàn)項目，分別是血清蛋白醋酸纖維素薄膜電泳、幾種理化因素對酶活性的影響、硫酸銨含氮量標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制、激素對血糖濃度的影響、肝組織氨基移換作用、血清尿素氮含量測定、動物組織核酸的提取與鑒定、血清丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶活性測定。8個實(shí)驗(yàn)涵蓋了生物化學(xué)的電泳、比色、層析、離心四大基本技術(shù)，其中4個實(shí)驗(yàn)項目涉及比色分析，內(nèi)容嚴(yán)重重復(fù)。因此為了適應(yīng)學(xué)科發(fā)展，我們對21級臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了更新，將原有的“血清尿素氮含量測定”和“動物組織核酸的提取與鑒定”兩個實(shí)驗(yàn)更換為“PCR基因擴(kuò)增及其瓊脂糖凝膠電泳檢測”一個實(shí)驗(yàn)項目，增加了PCR基本技術(shù)。目前PCR技術(shù)是分子生物學(xué)基本技術(shù)，廣泛運(yùn)用于生物、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)、食品等各個領(lǐng)域，學(xué)生通過PCR基本實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)一步理解DNA復(fù)制，加深理論課所學(xué)內(nèi)容，同時熟悉生物化學(xué)與分子生物學(xué)的基本操作。由于學(xué)時限制，我們將后期的質(zhì)粒構(gòu)建、蛋白表達(dá)設(shè)置為開放性實(shí)驗(yàn)項目，學(xué)生通過學(xué)習(xí)通線上預(yù)習(xí)，并預(yù)約實(shí)驗(yàn)室，課后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。使學(xué)生熟悉基因工程的基本操作，綜合性實(shí)驗(yàn)涉及“DNA提取”“引物設(shè)計”“PCR擴(kuò)增”“載體選擇和構(gòu)建”“蛋白表達(dá)”“數(shù)據(jù)分析”多個知識點(diǎn)、多種實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)，對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)具有重要作用。整體的實(shí)驗(yàn)安排由驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)到綜合性實(shí)驗(yàn)，由易到難，既有利于學(xué)生掌握，又能保證學(xué)生對基本知識、基本技能的掌握，同時教師會選擇一部分學(xué)生加入科研團(tuán)隊，將科研和教學(xué)緊密結(jié)合，對學(xué)生科研素養(yǎng)的培養(yǎng)具有重要作用，從而滿足醫(yī)學(xué)院校本科人才培養(yǎng)目標(biāo)。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革與實(shí)踐

2.1 線上線下混合式教學(xué)方法的實(shí)施

混合式教學(xué)就是利用互聯(lián)網(wǎng)資源將在線教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合在一起的線上線下教學(xué)模式，充分利用兩種教學(xué)方法的優(yōu)勢，拓寬教與學(xué)的時間與空間，從而提升學(xué)習(xí)效果[3]。目前生物化學(xué)教研室混合式教學(xué)法主要用于理論課的教學(xué)，并建設(shè)了精品課程，在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方面應(yīng)用還不多。2019年我們借助學(xué)習(xí)通平臺，將“3-磷酸甘油醛脫氫酶基因克隆及其表達(dá)”這個實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了線上線下混合式教學(xué)改革嘗試，課前通過學(xué)習(xí)通布置作業(yè)，讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)講解視頻，上課時再進(jìn)行針對性的講解和討論，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，課后完成作業(yè)和討論并提交實(shí)驗(yàn)報告。而通過線上線下教學(xué)流程的實(shí)施，改變了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，構(gòu)建了新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，使學(xué)生在線上就能了解實(shí)驗(yàn)的目的和任務(wù)，線上看實(shí)驗(yàn)講解視頻，突破了學(xué)時的限制，大大節(jié)約了時間。更重要的是依托學(xué)習(xí)通，我們將“3-磷酸甘油醛基因克隆及其表達(dá)”實(shí)驗(yàn)設(shè)置成開放性實(shí)驗(yàn)，可以克服學(xué)時限制，使學(xué)生有機(jī)會參與綜合性實(shí)驗(yàn)，不僅能調(diào)動學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性，而且提高了實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果，從而推動了生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的改革實(shí)施，增加了實(shí)驗(yàn)課程的廣度和深度，提高了實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量。

2.2 課程思政教學(xué)的實(shí)施

在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)體系中，思想政治教育嚴(yán)重不足，為此我們將思想政治教育貫穿于實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的始終。充分挖掘生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中的科學(xué)和人文精神，通過展示科學(xué)家通過實(shí)驗(yàn)探索科學(xué)的過程，激發(fā)學(xué)生對生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣，提升實(shí)驗(yàn)課在學(xué)生心中的重要性，糾正重理論輕實(shí)驗(yàn)的思維模式[4]。比如實(shí)驗(yàn)課“激素對血糖濃度的影響”，提出我國在1965年在世界領(lǐng)域首次人工合成結(jié)晶牛胰島素，給廣大糖尿病人帶來福音。通過這些相關(guān)知識來激發(fā)學(xué)生的愛國情懷，增強(qiáng)學(xué)生的政治自信和文化自信。通過講述目前通過基因工程大量生產(chǎn)胰島素，使胰島素的生產(chǎn)成本大大降低，為廣大糖尿病人帶來福音，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)研究和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和造福人類的高尚情懷。實(shí)驗(yàn)課上通過實(shí)驗(yàn)確實(shí)驗(yàn)證了胰島素的降血糖效果，課后通過學(xué)習(xí)通發(fā)布作業(yè)“糖尿病的發(fā)病機(jī)制，如何通過飲食和運(yùn)動預(yù)防糖尿病”，強(qiáng)化預(yù)防重于治療的意識，醫(yī)生的職責(zé)和使命是提高人們的生活質(zhì)量，延長生命，讓每個人都有大健康意識。在實(shí)驗(yàn)課課程思政探索中，利用學(xué)習(xí)通的輔助作用，充分地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，在實(shí)驗(yàn)課的全過程中將課程思政內(nèi)化于心、外化于行。

2.3 自主設(shè)計實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的實(shí)施

實(shí)驗(yàn)課不僅僅是驗(yàn)證理論課所學(xué)內(nèi)容，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和分析、解決問題的能力，逐步培養(yǎng)學(xué)生的科研思維和創(chuàng)新能力。但是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，學(xué)生被動的參與實(shí)驗(yàn)，主觀能動性不高、科研意識薄弱。為此，我們在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中加入了自主設(shè)計實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)課時，教師講授設(shè)計性實(shí)驗(yàn)的總體思路，具體的實(shí)驗(yàn)項目以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。要求學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)、圖書、期刊、文獻(xiàn)等查閱相關(guān)資料，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的初步設(shè)計，并進(jìn)行分組討論，每個小組都要認(rèn)真負(fù)責(zé)的寫出實(shí)驗(yàn)方案報告，教師對學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評估指導(dǎo)并確定最終實(shí)驗(yàn)方案。例如“3-磷酸甘油醛脫氫酶基因克隆及其表達(dá)”這個綜合設(shè)計性實(shí)驗(yàn)，課前要求學(xué)生在基因庫中查閱“3-磷酸甘油醛脫氫酶”的基因序列，自行引用在線引物設(shè)計軟件進(jìn)行引物設(shè)計，小組間討論引物設(shè)計方法和注意事項，自行選擇合適的載體進(jìn)行基因克隆，這些過程都要通過學(xué)習(xí)通發(fā)布并計入平時成績。課中，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作，包括試劑配制和儀器的使用，在教師示范操作后，學(xué)生自行進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。課后，學(xué)生需要對每次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，并為下次實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。整個實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生分析討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果并撰寫實(shí)驗(yàn)報告。整個實(shí)驗(yàn)以學(xué)生為主導(dǎo)，教師起引導(dǎo)作用，這樣不僅能夠調(diào)動學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的思考問題、分析問題和解決問題的能力[5]。

3 實(shí)驗(yàn)成績評定的改革與實(shí)踐

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課評價方式主要是實(shí)驗(yàn)報告的成績，導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課期間主要著重于實(shí)驗(yàn)報告的書寫和提交，對實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)過程并不重視，有很多學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課時應(yīng)付交差，不能發(fā)揮實(shí)驗(yàn)課真正的作用。為此，我們首先在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)評價中引入了過程性評價，而且加大過程性評價的比重。充分利用學(xué)習(xí)通，實(shí)驗(yàn)課前發(fā)布任務(wù)，讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)，熟悉實(shí)驗(yàn)的目的和原理，學(xué)生需要通過查閱資料，自行設(shè)計實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)課上進(jìn)行現(xiàn)場討論，課后通過學(xué)習(xí)通提交課后交作業(yè)。教師可設(shè)置權(quán)重，由系統(tǒng)自動導(dǎo)出平時成績。平時成績占期末實(shí)驗(yàn)成績的60%，包括簽到占平時成績的10%，課前預(yù)習(xí)占30%，課上討論占30%，課后作業(yè)占30%，實(shí)驗(yàn)報告成績占期末實(shí)驗(yàn)成績的40%。通過評價方式的改革，使學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)過程，對每一次實(shí)驗(yàn)都能認(rèn)真對待，提高學(xué)習(xí)的主動性和積極性，克服實(shí)驗(yàn)課就是交實(shí)驗(yàn)報告的應(yīng)付心理，真正提高實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量。

4 結(jié)語

生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程主要是培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)操作和技能，掌握基本的實(shí)驗(yàn)方法，將理論和實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，塑造學(xué)生的科學(xué)思維能力和探究精神，為創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。我們通過對生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和成績評價方式的改革，極大地調(diào)動了學(xué)生實(shí)驗(yàn)課地積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。首先通過對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行更新，增加了綜合性實(shí)驗(yàn)項目，對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)具有重要作用。其次，對實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了改革，采用多種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法有機(jī)結(jié)合，以線上線下的混合式教學(xué)作為主要手段，將課程思政貫穿于實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的始終，在實(shí)驗(yàn)過程中引入自主設(shè)計實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，極大拓寬了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的廣度和深度，豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維和人文精神，增強(qiáng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊協(xié)作精神。最后，通過對成績評定的改革，提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課的重視程度，從以前的應(yīng)付交差變?yōu)橹鲃臃e極地上好實(shí)驗(yàn)課，做好實(shí)驗(yàn)，有些學(xué)生在實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想時甚至要求重新做實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)目的真正落到實(shí)處。

綜上所述，通過實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革，不僅提高實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量，更是從實(shí)際出發(fā)，培養(yǎng)一批具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識、較強(qiáng)的專業(yè)能力和良好的職業(yè)素養(yǎng)的高層次的醫(yī)學(xué)專業(yè)人才。