潘賢　袁軍　林玲

摘 要：蛋白質(zhì)工程實踐課是《蛋白質(zhì)工程》課程的重要組成部分，是訓(xùn)練學(xué)生綜合實踐能力的重要平臺。本文對我院《蛋白質(zhì)工程》實踐課的教學(xué)模式進行探討，就培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)生物技術(shù)人才提出了自己的看法。

關(guān)鍵詞：蛋白質(zhì)工程；實驗教學(xué)模式；創(chuàng)新性實驗

20世紀(jì)80年代，美國GENE公司的Ulmer博士在Science上發(fā)表了以“Protein Engineering”為題的專論，首次明確提出了蛋白質(zhì)工程的概念，標(biāo)志著蛋白質(zhì)工程的誕生。蛋白質(zhì)工程又被稱為“第二代基因工程”。蛋白質(zhì)工程是生物工程領(lǐng)域嶄露出的一片特富魅力的新芽，它不僅可以帶動生物工程進一步發(fā)展，還可以推動與人類生產(chǎn)、生活關(guān)系密切的相關(guān)科學(xué)的發(fā)展，如抗蛋白質(zhì)變性延緩衰老，遺傳病的防治，農(nóng)牧業(yè)遺傳育種等。自蛋白質(zhì)工程誕生至今，已經(jīng)改造了上百種的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)，這些成果有的已經(jīng)轉(zhuǎn)化成了生產(chǎn)力。在國外，很多國家投入了大量的資金和精力研究蛋白質(zhì)工程，許多新的技術(shù)也孕育而生。2001年，由中國科學(xué)家領(lǐng)頭執(zhí)行的“人類肝臟蛋白質(zhì)組計劃”正式啟動。2002年中科院生物物理研究所王大成院士編寫了第一本《蛋白質(zhì)工程》，后來隨著學(xué)科的發(fā)展，蛋白質(zhì)工程慢慢變成為一門獨立和新興的學(xué)科，許多高校都把它作為一門獨立的課程來開設(shè)。

而我校由于《蛋白質(zhì)工程》學(xué)科成立的時間和其本身的原因，發(fā)展較為緩慢。2004年生命科學(xué)學(xué)院開始大幅度地進行教學(xué)改革?！兜鞍踪|(zhì)工程》成為了改革的重點之一。近幾年來，我院《蛋白質(zhì)工程》課程已經(jīng)取得了長足的發(fā)展。然而，蛋白質(zhì)工程實踐課作為《蛋白質(zhì)工程》重要的一環(huán)，似乎開展得并不順利。原因之一是蛋白質(zhì)工程涉及許多新的儀器和技術(shù)，一些儀器較為昂貴，例如質(zhì)譜儀。以往的理論課上涉及質(zhì)譜的技術(shù)只能是紙上談兵，學(xué)生沒有機會對質(zhì)譜儀進行感官的了解。

根據(jù)目前我?！兜鞍踪|(zhì)工程》課程教學(xué)情況，我認(rèn)為應(yīng)從幾個方面對《蛋白質(zhì)工程》實踐課程進行改革。

一、明確實踐教學(xué)改革思想，建立獨特的教學(xué)模式。

實踐課程設(shè)計的基本思想是讓學(xué)生全面掌握蛋白質(zhì)工程的研究方法和研究內(nèi)容，擬達到的效果和目標(biāo)是：

1.通過該課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生全面、系統(tǒng)的了解蛋白質(zhì)工程的相關(guān)實驗原理，掌握蛋白質(zhì)的提取與純化、蛋白質(zhì)的分離與鑒定、蛋白質(zhì)的表達和蛋白質(zhì)的修飾、改造等技術(shù)的實驗流程和操作技能。

2.通過該實驗課教學(xué)，不僅使學(xué)生鞏固和加強課堂所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力、分析問題和解決問題的能力，養(yǎng)成嚴(yán)肅認(rèn)真、實事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

過去很多課程都是把理論和實驗放在一起，多位驗證行實驗。但現(xiàn)在的改革都是把實驗單獨開課，開設(shè)綜合性、設(shè)計性實驗，我們考慮到蛋白質(zhì)工程與酶工程的相關(guān)性，以及現(xiàn)在對綜合性設(shè)計性實驗的要求，我們的實驗課課程是另外設(shè)立一門綜合性的《蛋白質(zhì)工程與酶工程研究法》，時間為2周，緊跟在理論課之后。

該實驗以小組為單位，3人一組，在教師的指導(dǎo)下查閱文獻，確定課題、制定實驗方案、進行實驗、分析歸納、總結(jié)，撰寫小型科研論文。

時間安排如下：

一周時間查閱文獻、相關(guān)資料，指定出實驗方案并將所需要的相關(guān)儀器藥品列出清單交給指導(dǎo)教師。指導(dǎo)教師根據(jù)方案準(zhǔn)備實驗材料和儀器藥品。

4天時間進行實驗操作。實驗過程中，學(xué)生可在教師的指導(dǎo)下針對實驗過程中出現(xiàn)的問題，對實驗的方法和步驟進行修訂。

3周時間完成個人的分工內(nèi)容報告（1000字）；再經(jīng)教師批改后組內(nèi)討論形成組論文（3000字）；再經(jīng)教師批改后1周內(nèi)修訂定稿，完成PPT課件制作，最后一次課程組織分組交流分享。

二、實驗方案多樣，更新率高

蛋白質(zhì)工程匯集了當(dāng)代分子生物學(xué)等學(xué)科的一些前沿領(lǐng)域的最新成就，它把核酸與蛋白質(zhì)結(jié)合、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與生物功能結(jié)合起來研究。如何將這些新技術(shù)融合到學(xué)生的實驗中是我們一直在思考的問題。我認(rèn)為這個課程的特殊性決定了該實驗的更新率比一般的基礎(chǔ)性實驗高。每學(xué)期我們都提供給學(xué)生2～3個的實驗方案，讓他們自行選擇。這些實驗方案不僅包括了一些基礎(chǔ)性的實驗，例如PCR、質(zhì)粒的提取、酶切等，還包括了一些提高性的實驗內(nèi)容，如Western blot，ELISA、雙向電泳等。學(xué)生通過這些方案可以獲得較好的實驗結(jié)果的同時進行接近正規(guī)科學(xué)研究的綜合實驗技能訓(xùn)練，從而培養(yǎng)學(xué)生的科研能力、創(chuàng)新能力、分析問題與解決問題等的綜合實踐能力。

三、建立外延型教學(xué)框架，培養(yǎng)專業(yè)性人才

隨著高校的不斷擴招，我國的高等教育已經(jīng)從“精英教育”轉(zhuǎn)向了“大眾化教育”。各個高校不斷地調(diào)整教學(xué)改革方向。然而生物是一門較為年輕的專業(yè)，學(xué)科的發(fā)展十分的迅速。如何保持實驗教學(xué)的時效性，提高學(xué)生對新鮮知識的了解就變得尤為重要。建立外延型的教學(xué)模式可以滿足不同層次的學(xué)生對該課程的求知欲，是現(xiàn)行模式的重要補充。具體的措施如下：

1.利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和現(xiàn)代計算機技術(shù)，豐富教學(xué)手段。蛋白質(zhì)工程是一門交叉學(xué)科，涉及的知識面很廣，如生物化學(xué)、分子生物學(xué)、基因工程、酶工程、生物信息學(xué)、微生物學(xué)等。生物信息學(xué)是非常重要的一個環(huán)節(jié)。無論是引物的設(shè)計、基因的搜索，到蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)預(yù)測等，都需要用到生物信息學(xué)的知識。所以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計算機技術(shù)是實驗課中必不可少的。在我們的實驗室配有電腦和網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生可以自行查閱文獻和數(shù)據(jù)庫。另外，我們還在課后提供一些專題性的課件和資料，如DNA shuffling、酵母雙雜交等，并介紹了一些專業(yè)的論壇如生物谷、丁香園等滿足一些學(xué)生的需要。

2.布置實驗綜合論文，讓學(xué)生對論文的撰寫有個基本的了解。本實驗教學(xué)是一門綜合性實驗，除了訓(xùn)練學(xué)生的一些基本的實驗技能外，主要的目的是訓(xùn)練學(xué)生綜合思維能力和創(chuàng)新能力。過去的實驗教學(xué)模式存在條塊分割的狀況，學(xué)生無法從整體上了解實驗的思路和方法，忽略了培養(yǎng)學(xué)生正確的科研思維能力和綜合素質(zhì)。而撰寫綜合性論文可以很好地提高學(xué)生各方面的能力。從查閱資料、設(shè)計實驗方案到實驗數(shù)據(jù)的分析和討論都需要學(xué)生自己的參與，不斷提高他們遇到問題解決問題的能力。以其中一個實驗方案為例。

實驗方案：HrpA抗體的鑒定

（1）HrpA抗體的提?。?學(xué)時）。

實驗?zāi)康模簭墓こ叹曛刑崛rpA抗體，掌握蛋白質(zhì)提取的方法。

（2）HrpA抗體效價的測定—ELISA法（6學(xué)時）。

實驗?zāi)康模簩@得的HrpA抗體進行效價的測定，掌握間接ELISA技術(shù)。

（3）鑒定HrpA抗體—Western blot（8學(xué)時）。

實驗?zāi)康模赫莆誛estern blot技術(shù)。

四、考核方式多樣化，兼顧對基礎(chǔ)知識的考核和應(yīng)用能力的評估

以出勤、資料查閱參與課堂主題討論、課程論文系列過程等構(gòu)建“考核內(nèi)容多樣化”的學(xué)習(xí)效果評價制度的改革，改變目前大多大學(xué)課程“一考定終身”的單一評價制度帶來的學(xué)生被動參與學(xué)習(xí)的弊端，促進學(xué)生自始至終參與全課程的學(xué)習(xí)。以實現(xiàn)本課程教學(xué)團隊堅持的“教師有所教、學(xué)生有所學(xué)、學(xué)分有所值”現(xiàn)代大學(xué)教學(xué)理念。學(xué)生最終課程成績的構(gòu)成見表1。

《蛋白質(zhì)工程》是實踐性很強的學(xué)科，學(xué)生必需通過實驗才能加深對理論課的理解，并為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。在實驗課及教學(xué)實習(xí)中，我們重視培養(yǎng)學(xué)生的實際操作技能，不片面追求實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度；不是一味強調(diào)創(chuàng)新，而是要求在掌握基本知識、操作技能的基礎(chǔ)上開展創(chuàng)新性而不是驗證性的實驗。在教學(xué)中，我們根據(jù)情況選做了一些開放創(chuàng)新性的實驗，學(xué)生們在研究活動中積極查閱資料，設(shè)計研究方案，調(diào)動了學(xué)生的求知欲望，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

實驗教學(xué)的設(shè)計充分體現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。在實驗設(shè)計上減少驗證性實驗，增強綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性的實驗。在創(chuàng)新性實驗上中充分融入了我系的科研成果和特色，目的是提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

就目前而言，蛋白質(zhì)工程的發(fā)展僅僅處于初級階段，人們對于蛋白質(zhì)工程的認(rèn)知和研究都還有很大發(fā)展空間。在生物類高校開展蛋白質(zhì)工程課程和實踐課能夠為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才積累經(jīng)驗。

參考文獻：

[1]張海銀，葉言山.蛋白質(zhì)工程[J].生物學(xué)通報，1995（1）：21-22.

[2]孫毅.蛋白質(zhì)工程的研究進展和前景展望[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2006，16（9）：162-163.

[3]薄惠，張利娟.蛋白質(zhì)發(fā)展的現(xiàn)實意義[J].信息化建設(shè)，2016（3）：406.

[4]汪世華，黃碧芳，謝苗.《蛋白質(zhì)工程》理論課與實踐課改革，2008.

作者簡介：

作者：潘賢，助理實驗員，碩士，panxian218@163.com。

通訊作者：林玲，講師，博士，linling0033@163.com。

基金項目：福建農(nóng)林大學(xué)2016年本科教育教學(xué)改革研究（編號111416091）。