生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探討

方正　翁慶北

摘要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)是每門生物學(xué)課程的必要補(bǔ)充，生物化學(xué)及分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是各生物學(xué)實(shí)驗(yàn)門類的基礎(chǔ)，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)方案中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不太理想，且部分實(shí)驗(yàn)涉及危化品。為了在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)上優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案和教學(xué)內(nèi)容，通過增加學(xué)生自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，同時(shí)采用優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方式避免危化品，使生物化學(xué)及分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)更為安全和高效。

關(guān)鍵詞：生化;教改;整合優(yōu)化

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2020）16-0368-02

一、前言

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，是每一門生物學(xué)理論課程的必要補(bǔ)充，在培養(yǎng)和提高學(xué)生分析、解決問題及科研創(chuàng)新能力等方面有著不可替代的作用[1]。生物化學(xué)與分子生物學(xué)既是生物學(xué)的基礎(chǔ)，同時(shí)又是生命科學(xué)的前沿學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在生物化學(xué)與分子生物學(xué)專業(yè)教學(xué)中起著重要的作用[2]。

生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中的每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間相互獨(dú)立，使得部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重復(fù)，學(xué)生也是機(jī)械地操作一遍，未能很好地將多個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有效整合。此外，這樣也使實(shí)驗(yàn)中涉及的危險(xiǎn)化學(xué)藥品（危化品）數(shù)量增加，不能有效地提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，不利于培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力和創(chuàng)新能力[3]。

近年來，推進(jìn)教學(xué)改革和學(xué)科融合一直是熱門話題。但很多實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革只限于孤立事件，未能很好地將實(shí)驗(yàn)之間進(jìn)行銜接。為了使實(shí)驗(yàn)教學(xué)能高效安全地運(yùn)轉(zhuǎn)，以及提高學(xué)生的自主創(chuàng)新能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，高校教師應(yīng)科學(xué)地優(yōu)化和整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程具有連貫性，這是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果以及培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的有效途徑[4]。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生在學(xué)完該門實(shí)驗(yàn)課程后，通過查閱文獻(xiàn)資料自行設(shè)計(jì)的綜合性實(shí)驗(yàn)，有助于學(xué)生更好地理解和消化本門實(shí)驗(yàn)，是現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)中重要的補(bǔ)充環(huán)節(jié)。指導(dǎo)老師通過指導(dǎo)學(xué)生查閱文獻(xiàn)，從宏觀上把關(guān)學(xué)生所設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的可行性。學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中，學(xué)會(huì)查閱文獻(xiàn)、了解學(xué)科發(fā)展前沿、鍛煉動(dòng)手能力及團(tuán)隊(duì)精神。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的完成，有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、自主創(chuàng)新意識(shí)和綜合分析能力[5]。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案整合或優(yōu)化

在某個(gè)生物化學(xué)及分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案中，可以進(jìn)行整合或優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目信息如下表。

其中，蒽酮比色定糖法和考馬斯亮藍(lán)測定蛋白質(zhì)含量兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都是通過繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，再用分光光度計(jì)測定待測液的吸光度值，通過吸光度值計(jì)算物質(zhì)含量。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的都涉及掌握分光光度計(jì)的使用，教師可以將這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整合，如只選取其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)作為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，另一個(gè)則通過設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的方式讓學(xué)生自己完成。在酪蛋白的制備中，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖亲寣W(xué)生掌握通過等電點(diǎn)方法制備并純化目標(biāo)蛋白，乙醚在該實(shí)驗(yàn)中的作用是去掉乳液中的油脂，而乙醚作為危化品，在實(shí)驗(yàn)藥品準(zhǔn)備過程中可能會(huì)帶來許多麻煩，甚至無法按時(shí)備齊，教師可以通過更換乳品原料，即換成脫脂乳制品，這樣可以避免由于危險(xiǎn)化學(xué)品乙醚短缺造成的實(shí)驗(yàn)中斷。

三、實(shí)驗(yàn)方案連貫性設(shè)計(jì)

在上表中，蒽酮比色定糖法和考馬斯亮藍(lán)測定蛋白質(zhì)含量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容相似，但這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中間突然插入了一個(gè)毫無連貫性的酪蛋白的制備實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容不連貫。在質(zhì)粒DNA的提取與鑒定和PCR擴(kuò)增目的基因?qū)嶒?yàn)中，是先通過提取大腸桿菌中質(zhì)粒DNA，做瓊脂糖凝膠電泳檢測;然后以質(zhì)粒DNA為模板，做PCR擴(kuò)增目的基因?qū)嶒?yàn)。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)涉及了PCR擴(kuò)增和質(zhì)粒DNA提取，實(shí)驗(yàn)先后有待優(yōu)化。如先通過PCR擴(kuò)增目的基因，然后克隆轉(zhuǎn)化，最后提取質(zhì)粒DNA并進(jìn)行酶切或PCR擴(kuò)增等鑒定方法鑒定。這樣可以使學(xué)生學(xué)會(huì)目的基因的獲取，目的基因與載體的連接、轉(zhuǎn)化、單克隆挑取及培養(yǎng)等目的基因克隆的連貫技術(shù)，使實(shí)驗(yàn)方案連貫，從而獲得更好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

四、增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)方案給出的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大多為驗(yàn)證類型的實(shí)驗(yàn)，即按照實(shí)驗(yàn)方案上的步驟進(jìn)行操作基本都能夠做出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。但這種驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不佳，很多學(xué)生并沒有自己動(dòng)手操作，實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的結(jié)果和分析絕大部分雷同，即使是親自動(dòng)手操作的學(xué)生也很少進(jìn)行獨(dú)立思考。如果不能讓學(xué)生更好地消化和利用這些實(shí)驗(yàn)技能，就只是相當(dāng)于讓學(xué)生機(jī)械地復(fù)制一遍實(shí)驗(yàn)操作，這樣不利于培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)、科研思維、分析和解決問題的能力。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生在學(xué)習(xí)并了解相關(guān)實(shí)驗(yàn)技能的基礎(chǔ)上，自主地探索科學(xué)問題而設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)。自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以學(xué)生為中心，學(xué)生自由組隊(duì)（小組），分工協(xié)作，完成從實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、研究材料獲取、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)藥品試劑、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)及撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。指導(dǎo)老師也可以為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)指定方向，在實(shí)驗(yàn)方案、研究動(dòng)態(tài)、實(shí)驗(yàn)器材等方面進(jìn)行協(xié)助，批閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告，同時(shí)就實(shí)驗(yàn)過程、結(jié)果及分析等進(jìn)行及時(shí)解析。

在上表中，教師通過蒽酮比色定糖法和酪蛋白的制備兩個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)蛋白制備和分光光度計(jì)使用方法，然后可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)并完成一個(gè)從樣品中制備蛋白和進(jìn)行蛋白定量分析的實(shí)驗(yàn)方案。在這個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的完成過程中，學(xué)生將學(xué)會(huì)考馬斯亮藍(lán)染色法測定蛋白含量技術(shù)，這樣既減少枯燥乏味的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生的自學(xué)能力。

五、展望與結(jié)論

總之，生物化學(xué)及分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革要順應(yīng)學(xué)科和當(dāng)前形勢的發(fā)展，學(xué)科的發(fā)展需要指導(dǎo)老師緊跟前沿，掌握該學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)，積極主動(dòng)地探索、改進(jìn)和嘗試，努力提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。當(dāng)前形勢對實(shí)驗(yàn)教學(xué)展開帶來了一定的困擾，如危化品的管制使原有的某些實(shí)驗(yàn)教學(xué)無法正常進(jìn)行，在不刪減實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)的前提下，指導(dǎo)老師可以嘗試通過優(yōu)化和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，能減少或避免學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中由于危化品使用不當(dāng)造成的傷害。此外，學(xué)生從實(shí)踐中學(xué)習(xí)知識(shí)是主動(dòng)的過程，只有學(xué)生自覺主動(dòng)地吸收新的知識(shí)，才是成功的教學(xué)，生物化學(xué)及分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)在適當(dāng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)前提下，增加自主性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。