蛋白質化學與蛋白質組學教學探索與實踐

楊貞　盧德趙

隨著人類基因組圖譜繪制的完成，生命科學進入了后基因組時代，因此，誕生了一門在蛋白質水平上的新學科“蛋白質組學”。隨著蛋白質組學技術的飛速發展，以及用于蛋白質鑒定和功能推測的生物信息學的不斷發展與完善，蛋白質組學已成為鑒定疾病相關標記和治療靶點的有效工具，并對生命科學產生了深遠的影響[1]。

為迎接更全面的生命科學的發展，提高生物科學專業學生適應學科發展的需要的能力，我們學院專門開設了針對生物科學專業的限選課程——蛋白質化學與蛋白質組學。本課程在介紹蛋白質化學基本內容的同時，兼顧學科發展動態，使學生掌握蛋白質組學的基本理論、基礎知識、主要研究方法和生物信息學在蛋白質組學及蛋白質工程方面的應用及典型的研究實例，力求增長生物科學專業學生的專業知識與技能，為完成畢業論文設計及今后從事生命科學相關工作打下堅實基礎。課程開課幾年來，筆者及同教研室課題組對蛋白質化學與蛋白質組學課程的教學理念、教學內容、教學方法，教學效果評價方式進行了積極的實踐與探索。

一 教師本身要努力提高教學質量

蛋白質化學與蛋白質組學的授課對象是生物科學專業本科三年級的學生。該階段的學生面臨畢業論文設計及準備考研兩大難題，對此，本課程的教學目標應該是養成學生的科研思維，提高實驗設計水平，培養其動手能力。這就要求教師必須更新教育理念，改變以往理論課單向授課的方式，要認識到此時的教學課程必須以學生為中心。因此，教師在精心準備教案講義，認真制作多媒體課件的同時，應當思索如何靈活地運用各種教學方法，引導學生的興趣，并使學生參與到教學過程中來。提高教師自身的理論水平和科研能力，改革教師課堂教學方法和教學結構，認真研究學生的認識規律和學習方式，培養學生的學習興趣，充分調動學生的主觀能動性是提高教學質量所必需的。在教學過程中，教師扎實的理論基礎、豐富的科研經驗、熟練的實驗操作水平是引導教學成功的先決條件。

二 教學理念要轉變，教學方式要靈活

“以學生為中心，以能力培養為導向”這一理念近年來備受教師關注和學生歡迎[2]。這一理念強調由教師引導，確定教學目標，學生為中心和主導，根據教學目標，主動收集整理資料，自主探究相關知識，發現問題，分析問題，解決問題，最后由教師總結，將學習的主動權真正交還給學生。這樣，教師與學生在發現分析解決問題的過程中，各自完成教學任務，效率和認知度遠超過以往單向的教授方式。

由于該門課程為限選課，選課學生維持在25～40人左右，因此，教師從備課開始就應以靈活的方式與學生去溝通。在課堂上，我們在進行多媒體教學的同時，增加與學生的互動，及時掌握學生的興趣點與理解程度，可以充分調動學生的積極性。實踐證明，教師更新教學理念，提高教學質量，對于端正學風，提高學生的積極性有著積極的作用。

生命科學是一門實踐性很強的科學，因此理論與實踐相結合是完成教學任務的必經之路。因此，筆者根據課程的教學內容和學生的理論水平及興趣點，經常開展各種課間討論，促進學生深刻并靈活地掌握知識。筆者常采用以下方式：首先，生命科學是一門發展迅速的科學，與醫學、社會學等學科有交叉，且與我們的生活生產密切相關。因此，靈活地舉例對于培養學生的學習興趣顯得十分重要。例如，北京蛋白質組學研究中心是我國蛋白質組學國家重點實驗室，作為國際人類肝臟蛋白質組計劃實行總部，目前該中心已成功鑒定人類肝臟蛋白質13000余種，并繪制了高可信度的肝臟蛋白質互作圖譜，發現了58種潛在的肝臟疾病候選基因等。像常見的脂肪肝、肝炎病毒感染、肝癌癌變及轉移等標志蛋白質陸續被發現，為今后肝臟相關疾病的預防及治療打下了堅實的基礎。通過這一舉例，既能夠增強學生對蛋白質組學的認可度，且因為該項目為我國自主研究項目，能夠為學生提供今后科研的方向，也能增強學生的科研信心。其次，安排學生參加教學實驗或科研實驗，引導學生有意識地學會科研思維，激發學生學習興趣，培養其分析問題和解決問題的能力。例如，通過讓學生參與筆者主持或參與的科研課題，了解科研實驗的實施過程，在此過程中理解并掌握所學知識。再次，指導學生進行實驗設計和科研設計，培養其科研能力。例如，讓學生根據需解決的科研問題和掌握的實驗方法等，指導其通過參考文獻等方法進行初步的實驗設計及課題研究報告的撰寫。近年來，筆者已指導學生撰寫科研課題研究報告多項，并獲學校及學院立項，極大地提高了學生的信心和興趣。此外，為了提高課程的實用性，提高學生的動手能力和解決問題的能力，筆者所在學院開設了開放實驗課程，我們鼓勵學生主動地進行實驗設計，習得相應的實驗技能。

三 考核方式和教學效果評價方法要改進

高校的選修課程普遍采用平時成績和期末成績綜合評價的方式進行考核。以往的課程其平時成績部分通常以出勤率或者答題的方式為參考，對于評價學生的學習效果并不適用，而期末成績僅憑一張理論考試試卷也難以評價學生的科研思維和能力。生命科學是一門實踐性很強的學科，而蛋白質組學的教學目的，是通過本課程培養學生的科研思維，培養學生的科研能力。因此，在考核方式上，也應當實施多種考核方式，綜合評價學生能力。考試方式主要由平時成績、綜述寫作及期末理論考試成績組成。以探究式教學方法教學，重點在于靈活地考查學生運用理論知識探究科學問題的能力。因此，在平時，我們讓學生以小組或個人形式，自由地進行發揮。如，進行課題設計，討論實驗思路，撰寫研究論文，演講PPT及答辯等方式進行評分，借此改變單獨理論考試的單一形式，建立更科學的多元化評價方式，引導學生進行探究式學習，注重對學生能力的培養。此外，綜述的寫作有助于學生形成對某一科研領域的綜合認識，期末理論考試主要考核蛋白質組學相關概念和理論的掌握程度，同時結合實驗分析題也可以一定程度上了解學生對某些重要蛋白質組學技術的掌握程度。

蛋白質化學與蛋白質組學這門課程作為生物科學專業學生的限選課程，在國內院校開得并不多，該課程在我校已開設多年，以探究式的教學方式為主要教學方法受到了學生的歡迎和肯定。對于需要進行畢業論文設計和今后即將進入醫院或科研機構的生命科學專業學生來講，這門課程在一定程度上讓他們初步形成了科研思維，并且得到了一定的訓練，對于今后進入實驗室有著較好的鋪墊作用。此外，畢業論文設計的指導老師也普遍認為學生具有一定的科研思維能力，知識較全面，因此也充分顯示了該課程教改的優勢和效果。endprint

四 教師應當以身作則，培養學生求真的科學態度

偉大的教育家陶行知曾說：“千教萬教教人求真，千學萬學學做真人”。科研探索是用于發現問題、分析問題和解決問題的，在此過程中，需要對每次的實驗結果進行多次論證，力求結果的真實及科學性。孔子云：“其身正，不令而行。其身不正，雖令不從。”因此，教師自身良好的教學態度和科研精神起到了楷模示范的作用。由于學生理論及實驗水平有限，在課外指導學生進行實驗設計或論文撰寫時，教師必須直接參與并監督實驗的實施與完成，在此過程中，教師需要一絲不茍，嚴謹求真，堅韌不拔，同時，也應嚴格要求學生在實驗前做好各項準備工作，實驗過程中規范操作，對實驗結果進行獨立思考和分析，杜絕造假及人為疏忽。

在處理與學生的關系時，一定要真誠平等，這一點十分重要。教師傳授知識，學生學習知識，師生關系融洽是完成教學任務的一項重要保證。教師如能自律，一絲不茍，真誠平等地對待每一位學生，那么學生也會以真誠的態度對待課程，如此才會有良性循環。

綜上所述，蛋白質化學與蛋白質組學的教學過程中應時刻把握“以人為本，以學生為中心”的教學理念。將探究式教學方式貫穿課程的教學過程，能夠提高學生的科研思維和創新能力，在此過程中，學生自主或相互合作，與教師共同參與教學過程，激發了學生的學習興趣，充分地調動了其主觀能動性，因而直接提升了教學質量，對于面對即將進行畢業論文設計，即將考研或即將實習的生物科學專業學生而言，受益匪淺。

當然，該門課程屬于新開課程，碰到許多難題。首先，在教材的選擇上，我們選擇很久，教育部沒有正式出版的專門針對蛋白質化學與蛋白質組學的規劃教材，因此，我們選擇何華勤主編的《簡明蛋白質組學》作為授課教材，該書內容全面且簡明扼要，并以利布萊爾主編的《蛋白質組學導論——生物學的新工具》、Wilkins主編的《蛋白質組學研究：概念、技術及應用》為參考書要求學生閱讀。第二，學生前兩年以修學分為主，理論課程較多，實踐時間較少，因此對本課程很多稍微復雜點的實驗內容，如親和柱層析、DIGE等缺乏深刻理解;此外，課程中講解到的各種實驗儀器，如雙向電泳系統、質譜儀等由于價值不菲，對本科生的開放程度有限，因此，學生即使掌握理論，但無法形成深刻認識;最后，生物信息學內容專業復雜，學生的認知度與課程要求有落差，限制了教學的效果。但是筆者與同課題組成員課余開放本研究所現有的雙向電泳平臺，力求為學生創造條件。

生命科學學科發展日新月異，高校人才培養觀念和體系也要不斷與時俱進，教師需要不斷修正教學方案，及時總結教學規律，才能提高教學質量，這樣才能真正做到以學生為中心，以能力培養為導向，努力而有效地培養出適應社會和經濟發展需求的生命科學學科專業人才。

參考文獻

[1]尹穩，伏旭，李平.蛋白質組學的應用研究進展[J].生物技術通報，2014（1）：32-38.

[2]谷巖，宋文，劉敏華.以能力培養為導向的大學計算機基礎課程教學改革與實踐[J].中國大學教學，2012（8）： 52-54.endprint