生物化学与分子生物学实验教学改革探索与实践

李自青，邢雁霞，任美艳

（山西大同大学医学院生物化学教研室，山西 大同 037009）

随着科学技术的迅速发展，生命科学的技术已渗透到医学、药学、食品、农业、林业等各个领域，与人们的生产和生活息息相关，而生物化学与分子生物学既是生命科学的基础学科，也是前沿学科[1]。在医学高等院校，生物化学与分子生物学是各个医学专业的必修基础课程，而生物化学与分子生物学是一门以实验为基础的科学，因此实验课在教学中具有举足轻重的作用。通过实验课教学，学生不仅能够验证基本理论、掌握基本技术，还能够培养学生的科学思维和创新精神，为学生今后从事临床工作和科学研究打下坚实的基础。但在传统教学中，一直存在重理论轻实验的现象，实验课教学没有受到教师和学生足够的重视，实验课教学存在很多问题。因此，我校医学院对生物化学与分子生物学实验课教学进行了一系列改革，取得良好的教学效果。

1 实验内容的改革与实践

目前生物化学与分子生物学理论课程体系已经由以传统的生物化学物质代谢为中心转向以基因信息传递为中心的分子生物学的知识框架体系[2]。而我校生物化学与分子生物学实验项目一直都是传统的验证性实验，内容包括8个实验项目，分别是血清蛋白醋酸纤维素薄膜电泳、几种理化因素对酶活性的影响、硫酸铵含氮量标准曲线绘制、激素对血糖浓度的影响、肝组织氨基移换作用、血清尿素氮含量测定、动物组织核酸的提取与鉴定、血清丙氨酸氨基转移酶活性测定。8个实验涵盖了生物化学的电泳、比色、层析、离心四大基本技术，其中4个实验项目涉及比色分析，内容严重重复。因此为了适应学科发展，我们对21级临床医学专业实验内容进行了更新，将原有的“血清尿素氮含量测定”和“动物组织核酸的提取与鉴定”两个实验更换为“PCR基因扩增及其琼脂糖凝胶电泳检测”一个实验项目，增加了PCR基本技术。目前PCR技术是分子生物学基本技术，广泛运用于生物、医学、农学、食品等各个领域，学生通过PCR基本实验操作进一步理解DNA复制，加深理论课所学内容，同时熟悉生物化学与分子生物学的基本操作。由于学时限制，我们将后期的质粒构建、蛋白表达设置为开放性实验项目，学生通过学习通线上预习，并预约实验室，课后进行实验操作。使学生熟悉基因工程的基本操作，综合性实验涉及“DNA提取”“引物设计”“PCR扩增”“载体选择和构建”“蛋白表达”“数据分析”多个知识点、多种实验方法和技术，对学生综合能力的培养具有重要作用。整体的实验安排由验证性实验到综合性实验，由易到难，既有利于学生掌握，又能保证学生对基本知识、基本技能的掌握，同时教师会选择一部分学生加入科研团队，将科研和教学紧密结合，对学生科研素养的培养具有重要作用，从而满足医学院校本科人才培养目标。

2 实验教学方法的改革与实践

2.1 线上线下混合式教学方法的实施

混合式教学就是利用互联网资源将在线教学和传统教学结合在一起的线上线下教学模式，充分利用两种教学方法的优势，拓宽教与学的时间与空间，从而提升学习效果[3]。目前生物化学教研室混合式教学法主要用于理论课的教学，并建设了精品课程，在实验课教学方面应用还不多。2019年我们借助学习通平台，将“3-磷酸甘油醛脱氢酶基因克隆及其表达”这个实验进行了线上线下混合式教学改革尝试，课前通过学习通布置作业，让学生提前预习实验讲解视频，上课时再进行针对性的讲解和讨论，然后进行实验操作，课后完成作业和讨论并提交实验报告。而通过线上线下教学流程的实施，改变了传统的实验教学模式，构建了新的实验教学体系，使学生在线上就能了解实验的目的和任务，线上看实验讲解视频，突破了学时的限制，大大节约了时间。更重要的是依托学习通，我们将“3-磷酸甘油醛基因克隆及其表达”实验设置成开放性实验，可以克服学时限制，使学生有机会参与综合性实验，不仅能调动学生参与实验的积极性，而且提高了实验课的教学效果，从而推动了生物化学与分子生物学实验课程的改革实施，增加了实验课程的广度和深度，提高了实验课的教学质量。

2.2 课程思政教学的实施

在实验课教学体系中，思想政治教育严重不足，为此我们将思想政治教育贯穿于实验课教学的始终。充分挖掘生物化学与分子生物学实验课程中的科学和人文精神，通过展示科学家通过实验探索科学的过程，激发学生对生物化学与分子生物学实验的兴趣，提升实验课在学生心中的重要性，纠正重理论轻实验的思维模式[4]。比如实验课“激素对血糖浓度的影响”，提出我国在1965年在世界领域首次人工合成结晶牛胰岛素，给广大糖尿病人带来福音。通过这些相关知识来激发学生的爱国情怀，增强学生的政治自信和文化自信。通过讲述目前通过基因工程大量生产胰岛素，使胰岛素的生产成本大大降低，为广大糖尿病人带来福音，激发学生对科学研究和科学实验的兴趣，培养学生的科学精神和造福人类的高尚情怀。实验课上通过实验确实验证了胰岛素的降血糖效果，课后通过学习通发布作业“糖尿病的发病机制，如何通过饮食和运动预防糖尿病”，强化预防重于治疗的意识，医生的职责和使命是提高人们的生活质量，延长生命，让每个人都有大健康意识。在实验课课程思政探索中，利用学习通的辅助作用，充分地调动学生学习的主观能动性，在实验课的全过程中将课程思政内化于心、外化于行。

2.3 自主设计实验教学方法的实施

实验课不仅仅是验证理论课所学内容，更重要的是培养学生的动手能力和分析、解决问题的能力，逐步培养学生的科研思维和创新能力。但是传统的实验教学模式，学生被动的参与实验，主观能动性不高、科研意识薄弱。为此，我们在实验教学中加入了自主设计实验内容。实验课时，教师讲授设计性实验的总体思路，具体的实验项目以及实验内容。要求学生通过网络、图书、期刊、文献等查阅相关资料，进行实验方案的初步设计，并进行分组讨论，每个小组都要认真负责的写出实验方案报告，教师对学生提交的实验方案进行评估指导并确定最终实验方案。例如“3-磷酸甘油醛脱氢酶基因克隆及其表达”这个综合设计性实验，课前要求学生在基因库中查阅“3-磷酸甘油醛脱氢酶”的基因序列，自行引用在线引物设计软件进行引物设计，小组间讨论引物设计方法和注意事项，自行选择合适的载体进行基因克隆，这些过程都要通过学习通发布并计入平时成绩。课中，在教师的指导下，学生自己进行实验的准备工作，包括试剂配制和仪器的使用，在教师示范操作后，学生自行进行实验操作。课后，学生需要对每次实验进行总结，并为下次实验做准备。整个实验结束后，学生分析讨论实验结果并撰写实验报告。整个实验以学生为主导，教师起引导作用，这样不仅能够调动学生参与实验的积极性，而且有利于培养学生独立的思考问题、分析问题和解决问题的能力[5]。

3 实验成绩评定的改革与实践

传统的实验课评价方式主要是实验报告的成绩，导致学生在实验课期间主要着重于实验报告的书写和提交，对实验课的学习过程并不重视，有很多学生上实验课时应付交差，不能发挥实验课真正的作用。为此，我们首先在实验课教学评价中引入了过程性评价，而且加大过程性评价的比重。充分利用学习通，实验课前发布任务，让学生提前预习，熟悉实验的目的和原理，学生需要通过查阅资料，自行设计实验，实验课上进行现场讨论，课后通过学习通提交课后交作业。教师可设置权重，由系统自动导出平时成绩。平时成绩占期末实验成绩的60%，包括签到占平时成绩的10%，课前预习占30%，课上讨论占30%，课后作业占30%，实验报告成绩占期末实验成绩的40%。通过评价方式的改革，使学生重视实验过程，对每一次实验都能认真对待，提高学习的主动性和积极性，克服实验课就是交实验报告的应付心理，真正提高实验课的教学质量。

4 结语

生物化学与分子生物学实验课程主要是培养学生基本实验操作和技能，掌握基本的实验方法，将理论和实践相结合，提高学生分析问题和解决问题的能力，塑造学生的科学思维能力和探究精神，为创新性人才的培养奠定基础。我们通过对生物化学与分子生物学实验课教学内容、教学方法和成绩评价方式的改革，极大地调动了学生实验课地积极性，激发学生的学习兴趣。首先通过对实验内容进行更新，增加了综合性实验项目，对学生综合能力的培养具有重要作用。其次，对实验方法进行了改革，采用多种实验教学方法有机结合，以线上线下的混合式教学作为主要手段，将课程思政贯穿于实验课教学的始终，在实验过程中引入自主设计实验教学方法，极大拓宽了实验教学的广度和深度，丰富了实验教学内容，培养了学生的科学思维和人文精神，增强了学生自主学习能力和团队协作精神。最后，通过对成绩评定的改革，提高学生对实验课的重视程度，从以前的应付交差变为主动积极地上好实验课，做好实验，有些学生在实验结果不理想时甚至要求重新做实验，将实验课的教学目的真正落到实处。

综上所述，通过实验课教学改革，不仅提高实验课教学质量，更是从实际出发，培养一批具有扎实的基础知识、较强的专业能力和良好的职业素养的高层次的医学专业人才。