医学生物化学综合性大实验课程的改进与成效

　ＢａｓｉｃＭｅｄｉｃａｌＥｄｕｃａｔｉｏｎꎬＳｅｐ.２０１８ꎬＶｏｌ.２０Ｎｏ.９　

医学生物化学综合性大实验课程的改进与成效

张　艳ꎬ王丽影△ꎬ李增霞ꎬ汤其群　(复旦大学基础医学院生物化学与分子生物学系ꎬ　上海　２０００３２ꎻ　

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通讯作者)

摘要:　生物化学实验课程是医学院校本科生的专业基础课程ꎮ为了提高医学类本科生综合创新实践能力ꎬ在传统生化实验的基础上改革和创新了课程内容ꎬ引入了综合性大实验ꎬ即人乙醛脱氢酶２的多态性分析ꎮ率先在八年制临床医学ꎬ而后五年制临床医学、基础医学等专业ꎬ最后ＭＢＢＳ留学生班的渐进模式进行实施ꎬ并在实践、探索的过程中不断调整和改进ꎮ虽然综合性实验设置多个环节和多个层次ꎬ但学生的实验成功率仍能够达到１００％ꎮ这不仅充分调动了学生的主动性和积极性ꎬ增加了学生的自信心ꎬ同时提高了学生的实践能力ꎬ极大地扩展了学生的科学视野ꎮ关键词:　生物化学ꎻ　课程改革ꎻ　综合性实验

中图分类号:　Ｒ３４　文献标志码:　Ａ　文章编号:　２０９５－１４５０(２０１８)０９－０７６２－０３　ＤＯＩ:１０.１３７５４/ｊ.ｉｓｓｎ２０９５－１４５０.２０１８.０９.１７

　　对于医学生来说ꎬ生物化学是本科阶段一门非常重要的基础课程ꎬ它的理论及实验技术与各门医学基础和专业课程紧密相关ꎬ相互补充而形成一个整体ꎮ众所周知ꎬ生物化学实验课程与理论课程在内容上相辅相成、相互促进ꎬ并且实验课程也是培养学生的科研兴趣和实践能力的重要环节ꎬ是学生进入专业课程学习和科研工作的敲门砖ꎬ是医学等专业本科教学过程中不可或缺的重要组成部分ꎬ它的重要性毋庸置疑[１]ꎮ

１　生物化学实验课程存在的问题和改革策略１.１　生化实验的不足之处　相比其他医学专业课程而言ꎬ生物化学的一些理论知识更加抽象和生涩难懂ꎬ尽管学生通过生化实验课程的学习加深了对于部分理论知识的理解和掌握ꎬ但传统的生物化学

实验课程也存在一些问题ꎮ如:一个实验内容只针对一个知识点ꎬ不能系统、完整地体现所学理论内容ꎻ学习和实验过程略显枯燥无味ꎬ实验步骤固定僵化ꎬ实验过程中只与试管试剂打交道ꎬ使学生失去对实验的探索和兴趣ꎻ近年来ꎬ生物化学与分子生物学等生命科学研究的新技术和新方法层出不穷ꎬ使原有的生化实验课程体系与现有的科研技术手段严重脱节ꎮ

１.２　综合性和设计性实验的引入与设置　为了在一定程度上弥补生化实验所存在的问题ꎬ同时对医学本科生进行一些早期科研训练ꎬ提高他们的实践能力ꎬ培养和拓宽他们的科研思维ꎬ我们打破了传统生化实验课程模式ꎬ在传统生化实验的基础上增加了分子生物学方面综合性与设计性实验的比重ꎬ引入了综合性大实验ꎮ对于综合实验的选择ꎬ经过大量的筛选和实验方法的前期摸索ꎬ我们最终确定了

参考文献:

[１]　曾明ꎬ周建波ꎬ胡小建ꎬ等.全科医生培养模式下的化学实验教

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[２]　孙立平ꎬ王腾.ＰＢＬ教学法在基础化学实验教学中的探索[Ｊ].

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[３]　申欣ꎬ李明ꎬ张书圣.论高校基础化学实验教学的改革[Ｊ].实

　　基金项目:　复旦大学基础医学院本科教学研究课题(２０１７－０８)ꎻ复旦大学教学研究与改革实践项目(２０１８Ｂ００４)

作者简介:　张艳ꎬ女ꎬ１９８１－０１生ꎬ博士ꎬ实验师ꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｚｈａｎｇｙａｎ０８＠ｆｕｄａｎ.ｅｄｕ.ｃｎ收稿日期:　２０１８－０５－０２

　基础医学教育ꎬ２０１８年９月ꎬ第２０卷第９期　

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人新鲜脱落的口腔黏膜细胞作为基因组ＤＮＡ提取的样本ꎮ这个实验设计取材方法简便、无创ꎬ既让每个学生都能够完整参与实验过程ꎬ也为后面的ＰＣＲ实验提供了不同的样本ꎬ避免了传统的统一提供实验样本并得到相同实验结果的单一性ꎮ这样的实验设计不仅提高了学生的参与性ꎬ同时也让他们对自己乙醛脱氢酶的基因型结果充满了期待ꎬ让他们在“口腔拭子法提取基因组并确定人乙醛脱氢酶２的基因型”的实验设计[１]ꎮ在实验课程的设置上ꎬ综合实验共１２学时ꎬ分两次实验进行ꎬ第一次实验为基因组的抽提ꎬ第二次实验为ＰＣＲ及ＰＣＲ产物的电泳鉴定和结果分析ꎮ２　综合性实验的教学效果

通过近几年在临床八年制、五年制临床医学、基础医学和ＭＢＢＳ等本科生生物化学实验课程中的实践ꎬ我们进一步确定了加入此综合性实验的优势和成效ꎮ

２.理论内容上将基因与基因组１　知识点和实验方法有机整合、基因表达与调控　综合性实验在、基因多态性、个性化基因诊断等多个相关的知识点进行有机整合ꎬ实验操作上是对基因组抽提、ＰＣＲ扩增目的基因片段和ＰＣＲ产物的电泳等多个实验技术进行了有机的整合ꎮ连贯一体的综合性设计不仅使学生对所学理论知识如核酸、ＤＮＡ的复制和基因的多态性等增加理解和感性认识ꎬ也使学生能够循序渐进地、系统地掌握先进的实验方法和技术手段ꎬ进而让他们能够充分理解和分析实验本身与其背后的知识点ꎬ并拓展相关的基础和临床概念ꎮ

２.我们选取了人乙醛脱氢酶２　提高了学生的兴趣和主动性２(ＡＬＤＨ２)　综合性实验中作为基因多态ꎬ性研究的靶基因ꎮＡＬＤＨ２是人体酒精代谢过程的

关键酶之一ꎬ能够代谢包括乙醛在内的多种醛类物质ꎬ它具有高度的遗传多态性并决定了人对酒精的耐受程度ꎮ突变型ＡＬＤＨ２活性丧失ꎬ能够抑制乙醛转化为乙酸ꎬ饮酒后可出现酒精不耐受的现象如面红、心动过速、呼吸困难等ꎮ因而ꎬＡＬＤＨ２基因不仅与疾病相关ꎬ也与我们的日常生活息息相关ꎬ并且中国人群ＡＬＤＨ２的突变率较高ꎬ选择它作为靶基因极大激发了学生对生化实验的兴趣ꎬ增强了他们的主动性和积极性ꎮ

２.取基因组样本的方法为口腔拭子法提取不同个体基３　取材方便和个性化实验结果　综合性实验获因组的方法ꎮ我们在课堂上直接让学生自行采集个综合性实验过程中的态度更严谨ꎬ实验操作也更加认真ꎮ

２.乙醛脱氢酶４　促进学生科研思路和实践能力的形成２的多态性分析”实验的整体设计巧妙　“人紧凑ꎬ着重培养学生的科研思维和创新意识ꎮ基因组抽提、ＰＣＲ扩增目的基因片段和ＰＣＲ产物的电泳三部分实验都涉及不同的实验思路和实验方法技巧ꎬ渗透了对学生科研素养和实践能力的训练ꎬ同时引导他们将理论和实践结合ꎬ促使他们查阅文献和资料ꎬ形成用先进的实验技术解决实际问题的科研思路ꎬ让他们通过生化实验课形成初步的科研思维ꎬ促进现代科学思维方法的形成ꎮ

３　综合性实验实施过程中的不足与改进

综合性实验涉及基因组提取、ＰＣＲ及ＰＣＲ产物电泳三部分实验ꎬ各个部分环环相扣、相互影响ꎬ每一部分实验都关系着最终的实验结果ꎮ为了让学生获得满意的实验结果ꎬ实验备课时针对可能出现的问题以及以往实验课上遇到的一些问题ꎬ教师会对每一个实验细节认真讨论ꎬ仔细推敲ꎬ确保实验的成功ꎮ在将综合性实验加入生物化学实验课程的几年实践过程中ꎬ道路也并非一帆风顺ꎬ也曾遇到一些问题ꎬ为此我们进行了持续不断的探索和改进ꎮ

其中困扰我们最大的问题是由于最初实验引物设计上的一些缺陷ꎬ导致电泳后往往不能得到清晰的条带和满意的实验结果ꎬ实验成功率极大下降ꎮ最初设计的引物得到的ＰＣＲ产物片段大小分别为７８ｂｐ和７３ｂｐ[２ꎬ３]小ꎬ对ＰＣＲ条件和电泳的要求很高ꎬ由于目的基因片段太ꎬ需要使用高浓度的琼脂糖凝胶和带有剧毒的ＥＢ来进行电泳ꎮ

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尽管我们优化了实验条件并严格控制所有实验步骤ꎬ但是得到的实验结果仍不尽如人意ꎬ授课老师和学生都备受打击ꎮ尤其对于学生来说ꎬ经历了基因组提取、ＰＣＲ和电泳的复杂而漫长的实验过程ꎬ当大家急于知晓自己的基因型时ꎬ却发现出现不确定的结果ꎬ这种感受可想而知ꎮ出现这种情况后ꎬ往往需要我们的带教老师在课后重复ＰＣＲ和电泳的实验过程ꎬ找到问题的原因ꎮ这样不仅耗费了更多的实验材料、时间和精力ꎬ也让学生们　ＢａｓｉｃＭｅｄｉｃａｌＥｄｕｃａｔｉｏｎꎬＳｅｐ.２０１８ꎬＶｏｌ.２０Ｎｏ.９　

表１　　实验方法改进前后所需电泳条件及实验成功率等

的比较

改进前

目的条带大小电泳凝胶染料电泳凝胶浓度电泳条带清晰度实验成功率

７３ｂｐꎬ７８ｂｐ剧毒３％

条带较淡、不明亮７０％－８０％

改进后１３３ｂｐꎬ１３８ｂｐ安全、低毒１％－２％清晰、明亮１００％

　　我们在坚守传统的生物化学经典实验的同时ꎬ满头雾水ꎬ极大地打击了他们对实验的兴趣和积极性ꎮ

　实验条件和实验方法进行了多次改进和尝试　为解决这个问题ꎬ通过进一步查阅文献ꎬ我们对ꎬ如更换ＰＣＲ引物或采用ＰＣＲ产物酶切后电泳等方法ꎬ最后我们选择了一个新的共同引物来代替原共同引物的方法[４]变ꎮ调整后ꎬＰＣＲ而等位基因特异性引物产物片段大小分别为ＡＬ１１３８和ＡＬ２ｂｐ不和１３３以选用绿色无毒的ｂｐꎬ电泳的目的条带清晰ＥＢ替代物来代替剧毒的ꎬ并且改进后电泳时可ＥＢꎬ减轻了学生的心理负担ꎬ并且降低了对环境的污染ꎮ通过课程实践过程中的不断改进ꎬ目前综合实验的成功率极大提高ꎬ达到了１００％(见表１)ꎮ这极大地提高了学生的实验兴趣和对实验结果的满意度ꎬ也在无形中培养了他们日后进行科研的信心和积极性ꎮ

紧跟生命科学及先进生物技术发展步伐ꎬ在本科生的实验中加入综合性实验ꎮ它不仅在设计和实验方

法上层层递进ꎬ形成一个整体ꎬ并且实验结果个性化ꎬ并在近年的实践过程中不断改进和总结ꎬ成功率达到最高ꎬ使其完全符合学生实验的要求ꎬ非常适合作为医学本科生的生物化学实验课程ꎮ

参考文献:

[１]　汪燕芳２０１７ꎬ２０(１):９１.生物化－学９３.

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