生物化學實驗教學項目的設置與探索

裴業春* 韋雙雙 韓 謙

（海南大學生命科學與藥學院 海南·海口 570228）

1 生命科學類專業開設生物化學實驗的重要性

生物化學是一門非常重要的學科基礎課程，也是一門有特色的交叉學科。生物化學融合了數學、物理、化學學科的理論和方法研究生命現象，從化學分子水平認識生命活動的本質。生物化學是從分子水平探究生命現象化學本質的科學，是生命科學類專業（如生命科學、生物科學、生物技術、生物工程等）以及與之相關的藥學類、醫學類、農林類、畜牧獸醫類、食品、化工等各專業的必修基礎課。由于生物化學的重要性和課程性質，生物化學課程一般都設置有生物化學實驗。在高校中，生命科學類專業的《生物化學實驗》學時多，一般獨立開設，而與生命科學類專業相關的專業，比如農林類、食品化工類等，學時相對較少，可以選擇獨立開設或者課內實驗開設兩種形式。

《生物化學實驗》是生物學各分支學科研究的重要基礎和手段，是生物化學課程教學的重要組成部分。由于生物化學理論是在科學研究實驗基礎上高度總結的結論性觀點，所以，生物化學實驗課一方面使學生在實驗中驗證理論的來源與正確性、加深對理論的理解；另一方面，生物化學實驗手段又是生命科學發展的必用手段，生物化學實驗課是培養學生科研能力和素質的必要的、重要的過程。通過學習生物化學實驗力求幫助學生盡可能的掌握一些生物化學實驗技術的基本原理和操作方法，培養學生嚴謹的科學態度、培養學生分析問題和解決問題的能力，為今后參加科學研究工作打下堅實的基礎。

生命科學類專業的《生物化學實驗》是一門獨立設立的實驗課程，是生物化學理論教學的深化和補充，有較強的實踐性，是一門重要的技術基礎課，可作為生物科學、生物技術、生物工程等專業學生的必修課。通過本課程實驗教學使學生學會如何設計實驗，掌握生物化學實驗的基本原理和基本研究方法。學會熟練地使用生物化學實驗儀器，提高學生的動手能力，訓練學生分析問題和解決問題的能力，培養學生對生命科學探索的興趣和愛好，養成實事求是的科學態度和嚴謹的工作作風，為后續的專業課和實驗課打下良好基礎，為今后參加科學研究工作打下堅實的基礎。學生應在課前預習，在實驗過程中親手操作，仔細觀察，認真記錄，課后作實驗報告，對所做實驗的結果進行書面討論，養成實事求是的科學態度和嚴謹的工作作風。

實驗教學是大學教學中的重要組成部分，是通過實驗結合理論的教學實踐，實驗教學改革的有效開展，有助于提升本科生實踐能力培養的水平。

2 生物化學實驗教學體系與教學要求

以海南大學的生物化學、生物化學實驗為例，海南大學開設生物化學課程的專業很多，根據不同專業的培養目標和定位不同，我們將生物化學的教學為4類：分別為生物化學A、生物化學B、生物化學C、生物化學D。其中，生物化學A為96學時，6學分，適用的專業為生物科學專業、生物技術專業，與之對應的是生物化學實驗A，48學時，1.5學分，獨立開設。生物化學B為48學時，3學分，適用的專業為藥學、制藥工程、水產養殖、海洋科學、海洋資源與環境、動物科學、動物醫學等專業，與之對應的是生物化學實驗B，32學時，1學分，獨立開設。生物化學C為48學時，3學分，適用的專業為設施農業科學與工程、農學、園藝、農業資源與環境、植物保護、園林、風景園林等專業，與之對應的是生物化學實驗C，16學時，0.5學分，課內實驗；生物化學D為32學時，2.5學分，適用的專業為化學化工類、材料類、食品類、環境類等專業，與之對應的是生物化學實驗D，16學時，0.5學分，課內實驗；

由此可以看出，因為不同專業的培養要求不同，生物化學和生物化學實驗課程的學時和開設方式都有所不同。其中，對于生命科學類專業（生物科學、生物技術），生物化學的課時為96學時，分上下兩學期完成。生物化學實驗的學時為48學時，獨立開設。那么通過生物化學實驗課程的開展，要求學生達到以下目標：通過本實驗課程的學習，學生應達到下列要求：

（1）進一步鞏固和加深生物化學基本知識的理解，提高綜合應用所學知識，獨立設計實驗的能力。

（2）能根據需要查閱參考書和文獻，通過獨立思考，深入鉆研有關問題，學會自己獨立分析問題、解決問題，具有一定的創新能力。

（3）掌握生物化學實驗的基本操作技能，能正確應用儀器設備，掌握生物化學實驗的基本原理和方法。

（4）掌握生物大分子的分離純化、定性、定量、理化學性質、生物活性的鑒定，代謝調節過程中的代謝產物和中間產物的鑒定。

（5）掌握光譜技術(可見光、紫外光等)，色譜技術（離子交換層析、親和層析等），酶動力學參數分析等，離心技術，蛋白質的提取，蛋白質電泳和western blot技術。

（6）能獨立撰寫生物化學實驗原理和操作步驟，準確分析實驗結果，正確繪圖。

（7）初步掌握綜合性實驗的實驗設計原理、步驟、實施等過程。

3 生物化學實驗項目的設置

以海南大學生命科學類專業（生物科學、生物技術）的生物化學A和生物化學實驗A為例，生物化學A分上下兩學期，共96學時，基本理論依據為糖類、脂類、蛋白質、酶、維生素等生物大分子的結構與功能及物質代謝與生物氧化等。根據生物化學理論課的內容，生物化學實驗A采用了滴定、分光光度及比色分析法、離心技術、鹽析技術、顏色反應、沉淀反應、蛋白質電泳技術、western blot技術、生物分子的提取、酶學分析、色譜（層析）技術等相關技術。生物化學實驗A總學時為48學時，共設置了11個實驗，如表1所示。11個實驗項目，有4個驗證型實驗，4個綜合型實驗，3個探索型實驗。

表1：生物化學實驗A

其中，探索型實驗，在實驗內容和課堂教學的設計上，鼓勵學生積極思考，參與實驗的設計。例如實驗9--層析技術分離純化蛋白質，在這個實驗中，學生可以自己選擇需要純化的蛋白質，根據蛋白質的特性，再選擇相應的層析柱。比如有些同學選擇純化植物的凝集素，那就是從選擇哪種植物，哪個部位，如何粗提蛋白，選擇哪種層析柱等，整個實驗過程都需要學生參與設計。比如有些同學選擇利用鎳柱親和層析法，那就需要純化帶有His-tag標簽的蛋白質，我們可以提供表達有帶His-tag標簽蛋白質的大腸桿菌，學生需要考慮原核誘導表達的條件，菌體破碎方法，上樣量與柱體積等。選擇不同的層析柱，學生都需要考慮層析柱的平衡、上樣量、流出液的速度、洗脫條件、層析柱的再生等。這樣的探索型實驗充分發揮學生的主觀能動性，讓學生有機會參與實驗的設計，從而在實驗設計中掌握實驗技術的原理，培養了養對科學問題的探索精神，有助于學生形成初步的科研工作能力。

在實驗報告的撰寫上，重點要求學生以下幾點：實驗原理的描述、實驗設計的設想與過程、實驗結果的分析與總結。通過“實驗原理的描述”可以了解學生對實驗的掌握情況；“實驗設計的設想與過程”可以反映出學生在實驗過程中是否認真思考，參與實驗設計；“實驗結果的分析與總結”主要考察學生實驗效果及分析問題和表達能力。通過實驗報告的撰寫，培養學生嚴謹的科學態度。

4 結語

為認真貫徹習近平總書記關于支持海南大學創建世界一流學科重要指示精神，“以本為本，促進四個回歸”，切實落實學校領導“固本強基”海南大學雙一流大學建設總體思路，以“全面推進素質教育，培養學生創新精神，提高學生實踐能力”為指導思想，完善實驗課程體系、實驗教學設施和實驗室管理等方面的建設目標，切實提高本科生的實驗技能和“動手”“動腦”能力培養，海南大學的生物化學實驗教學進行了全新探索。在實驗項目的設置上，增加了綜合型實驗和探索型實驗的數量，目的是對學生進行系統的現代生物科學實驗方法和技能的訓練，促進學生知識、技能、素質協調發展，使學生掌握科學實驗技術和科學思維方式，并通過實驗培養學生理論聯系實際的作風、嚴謹的科學態度和發現問題、分析問題、解決問題的創新能力。