基于PBL模式的生物化學實驗教材編寫的探索與實踐

李志紅，肖方祥，肖 莉，李自成

(三峽大學醫學院生物化學教研室，湖北宜昌 443002)

基于PBL模式的生物化學實驗教材編寫的探索與實踐

李志紅，肖方祥，肖 莉，李自成

(三峽大學醫學院生物化學教研室，湖北宜昌 443002)

針對傳統生物化學實驗教材注重對學生進行系統性和規范化的實驗操作訓練，但引導學生思考不足的問題，作者在多年生物化學實驗教學改革的基礎上，編寫了基于PBL模式的生物化學實驗教材。該教材以問題為中心，每章和相關實驗項目都以問題的方式展開，引導學生帶著問題學習，通過探尋解決問題的方法，加深學生對生物化學實驗理論和技術的認識。實踐證明，該教材能有效激發學生的學習興趣，啟發學生積極思維，受到學生們的普遍歡迎。

PBL;生物化學;實驗教材;探索

醫學是實驗性科學，實驗教學是醫學教育的重要組成部分，它對培養學生的知識獲取能力、實踐能力、綜合分析問題和解決問題的能力、創新能力等，發揮著其他教學環節不可替代的作用。實驗教材是實驗教學內容的載體，是教師進行實驗教學的主要依據，高質量的實驗教材能有效激發學生的學習興趣，啟發學生積極思維、努力探索、勇于創新[1]。

生物化學是一門用化學的理論和方法來研究生命現象，并在分子水平闡明生命現象的化學本質的科學。作為一門實踐性很強的學科，生物化學實驗教學應該與理論教學齊頭并進。目前，我國多數高校對生物化學理論教材建設比較重視，而對實驗教材建設的重要性認識不足。各出版社出版的生物化學實驗教材沒有擺脫傳統教育的束縛，教材多注重對學生進行系統性和規范化的訓練，忽視了學生的主觀能動性，引導學生思考不足，素質教育和創新教育的思想沒能在教材中體現出來，不利于創新人才的培養。

PBL(problem-base learning)是基于問題的學習模式，于1969年由美國神經病學教授Borrows在加拿大的麥克瑪斯特大學醫學院首創，目前已成為國際上公認的、最受歡迎的學習模式之一[2]。該模式重在啟發，強調以學生主動學習為主，注重培養學生科學思維、邏輯推理和解決問題的能力。我國一些醫學院校已開始嘗試使用PBL模式進行教學改革，但目前尚無基于PBL模式的生物化學理論和實驗教材。自2005年開始，我們開展了“以問題為中心”的生物化學實驗教學改革，受到學生的普遍歡迎。在多年教學經驗的基礎上，我們編寫了基于PBL模式的生物化學實驗教材，該教材在醫學各專業使用后取得了一定的成效。

1 教材編寫的指導思想

以問題為中心，將實驗技術理論與實驗方法相結合，將基本技能訓練實驗與綜合性實驗相結合，每章和相關實驗項目都以問題的方式展開，引導學生帶著問題學習，通過探尋解決問題的方法，加深學生對生物化學實驗理論和技術的認識。

2 教材編寫體系

該教材共分五部分。第一部分為生物化學實驗的基本理論與基本技能，包括緒論、量器的使用、校正與實驗數據的處理、分光光度技術、層析技術、電泳技術、離心技術、酶活力測定與酶法分析等，每章后面都附有與之對應的基本技能訓練實驗。第二部分為臨床常用生物化學檢驗，包括血清蛋白質、葡萄糖、脂類物質含量的測定、肝功能與腎功能的檢測等。第三部分為分子生物學基本技術。第四部分為綜合性實驗，包括血清白蛋白的純化與鑒定、重組DNA的構建及其在大腸桿菌中的誘導表達等。第五部分為附錄，介紹了常用的生物化學儀器使用方法。

3 基于PBL模式的教材編寫方式

為突出問題的引導和啟發作用，在每章和每個實驗項目的開始都以文本框的形式精心設置相關問題，在每個實驗項目的最后也設置了一些思考題。對問題的設計采用“由粗到細”的原則。

如每章開始設置的問題主要從大的方面來啟發學生思考相關的實驗理論。以“電泳技術”一章為例，我們首先提出了以下問題:“①在電場中，帶電粒子會向著與其電性相反的電極移動。如何利用這一性質來分離蛋白質或核酸?影響混合物中各組分遷移速度的因素有哪些?為獲得更好的分離效果，在實驗條件選擇上應注意哪些問題?②電泳分辨率的提高得益于新的電泳支持介質的不斷發現和運用，作為電泳支持介質應具備哪些條件?常用的電泳支持介質有哪些?各有何優缺點?”這些問題旨在引導學生思考電泳技術的相關理論及其不斷發展的原因，以激發學生的探究欲望。

針對每個基本技能實驗設計的問題則從細節著手，啟發學生將具體的實驗設計與實驗理論相結合，并在預習實驗時關注實驗操作中的一些關鍵問題，提高實驗的成功率。如“血清蛋白質聚丙烯酰胺凝膠園盤電泳”，提出了以下問題:①本實驗中需用到多種緩沖液，為何濃縮膠緩沖液、分離膠緩沖液和電極緩沖液的濃度和pH值各不相同?②本實驗中需用到哪些實驗器材與試劑?要得到好的分離效果在實驗操作中需注意哪些問題?

在學生完成了相關實驗，對實驗有了一定的感性認識之后，為引導學生深入思索該實驗技術及實驗中可能存在的問題，做好實驗總結，在每個實驗項目的最后，設置了一些思考題。如“血清蛋白質聚丙烯酰胺凝膠園盤電泳”，設置了以下思考題:①聚丙烯酰胺凝膠不聚合的主要原因是什么?如何克服?②濃縮膠為何能濃縮樣品?不加濃縮膠是否能分離樣品?③為什么要在樣品中加少許溴酚蘭和一定濃度的甘油?④為何血清聚丙烯酰胺凝膠電泳比醋酸纖維素薄膜電泳可分離得到更多譜帶?

經過基本技能訓練之后，學生進入到綜合性實驗階段。為培養學生的科研素質，促使學生從實驗的總體目標、實驗設計思路、實驗各環節之間的相互關聯進行總體思考和把握，按照科研的初步要求，設計了綜合性更強的問題。如綜合性實驗“重組DNA的構建及其在大腸桿菌中的誘導表達”，提出以下問題:①大腸桿菌表達系統是高效表達外源蛋白最常用的原核表達系統，目前市面上可供選擇的原核表達載體和菌株很多，如何根據實驗需要進行選擇?如何使目的基因在該系統中獲得高效表達?如何對表達產物進行檢測和分析?②基因克隆和表達的一般步驟為“分、切、接、轉、篩、表”，其中每一步都有很多種方法可供選擇，具體實施時究竟該選擇哪種方法?選擇該方法的依據是什么?在這一系列的序貫實驗中，前一項實驗對后續實驗可能造成怎樣的影響?在實驗操作上應該注意哪些問題?

4 教材的使用效果

該教材從2008年開始以內部版的形式在學校醫學各專業使用。為配合該教材的使用，在醫學各專業開展“自主-合作型”生物化學實驗教學改革。該教學改革的實施方案是:學生自由組合形成合作小組，每組4-5人，確定小組長;教師布置實驗項目，學生結合教材中的問題利用課余時間查閱文獻資料，以小組為單位研討實驗方案、制作ppt;實驗課上各組選派代表講演;講演結束后各組學生接受同學和教師的提問并討論;教師點評和補充;2人一組完成實驗;各組匯總實驗結果，討論課后或各組提出的問題，完成實驗報告。

該教材和教學改革方式有效激發了學生的學習興趣，受到學生們的普遍歡迎。在教學信息反饋中，學生們評價到:“教材中的每章和每個實驗都以問題的方式展開，這種方式很新穎。過去做實驗多是被動地完成，很少主動去思考。通過自己做ppt，查閱課外資料，主動地去發現問題，并與學生探討問題。通過這種提問和解答，學習成了一種小規模的探索過程，這是過去很少體驗過的，也從中嘗到了解決問題的樂趣。有過這樣的一次經歷，以后其他課程也會嘗試以此方式進行，定會收到事半功倍的效果。”

結合內部使用情況和學生們的反映，作者對該教材進行了修訂，并交由華中科技大學出版社于2011年秋季正式出版。在今后的使用過程中，還將不斷修訂和完善該教材，使它更好地服務于生物化學實驗教學改革。

[1]湯中圣，王家金，姜衛東，等.加強醫學實驗教材建設與管理，提高實驗教學水平[J].安徽醫藥，2006，10(5):399-400.

[2]張麗萍，夏 宇，武貴臻.PBL模式在醫學生物化學實驗教學中的應用[J].山西醫科大學學報(基礎醫學教育版)，2008，10(3):309 -311.

Exploration and Practice of Compilation of Biochemistry Biochemical Experiment Textbooks Based on PBL Model

LI Zhi-hong，XIAO Fang-xiang，XIAO Li，LI Zi-cheng
(Department of Biochemistry，College of Medical Science of China Three Gorges University，Yichang 443002，China)

Traditional textbooks of biochemistry experiments emphasized the systematic and standard training，but ignored leading students’thinking.Aiming at these problems and combining a few years of teaching reform of biochemistry experiments，we compiled a biochemical experiment textbook based on PBL model.Centered on problems，the textbook has each chapter and experiments starting with problems to guide students in learning with the problems.By looking for solutions to the problems，students have a deepened knowledge of biochemical experiment theories and technology.Our practice proves that the textbook can greatly stimulate learning in interest，inspire active thinking and is widely welcomed by the students.

PBL;biochemistry;experiment textbook;exploration

G642.0

A

1006-2769(2011)05-0994-03

2011-07-14

三峽大學教育教學研究項目(J200826)

李志紅(1968-)，女，副教授，博士，碩士生導師，從事生物化學教學與研究工作。