陳 川， 殷嫦嫦， 張義平， 周許峰， 曹 俊， 王麗麗， 吳 偉， 余文敏， 鄔亞華， 柯秀梅

(九江學(xué)院 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院， 九江 332000)

分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和生物化學(xué)是現(xiàn)代基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育中的必修課，已成為生命科學(xué)的前沿學(xué)科和帶頭學(xué)科。此外，它們的基本理論都建立在實(shí)驗(yàn)觀察上，是實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科[1-3]。因其理論和技術(shù)已滲透到基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域[4]，故其實(shí)驗(yàn)教學(xué)在當(dāng)前基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教學(xué)的重要地位日益顯著[1]。

當(dāng)前，以上3門學(xué)科的實(shí)驗(yàn)課程依然存在許多弊端，主要問題如下：1)附屬于理論教學(xué)，側(cè)重于演示現(xiàn)象，驗(yàn)證課堂理論[5-6]。2)以單個(gè)獨(dú)立的、內(nèi)容簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)形式開展，缺乏綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。導(dǎo)致當(dāng)前難以鍛煉學(xué)生獨(dú)立承擔(dān)實(shí)際工作的能力，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維[7]。3)教學(xué)模式上基本是“填鴨式”，學(xué)生僅限于被動(dòng)學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程興趣不強(qiáng)，完全是“為做實(shí)驗(yàn)而做實(shí)驗(yàn)”[8]。4)花費(fèi)大量時(shí)間與精力，卻與預(yù)想的實(shí)驗(yàn)效果有較大差距。為圍繞高素質(zhì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)[9]，轉(zhuǎn)變舊的傳統(tǒng)教育觀念，打破現(xiàn)行課程框架，重新構(gòu)建新型基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系等改革勢(shì)在必行[10]。

鑒于上述問題，結(jié)合當(dāng)前我校學(xué)生的特點(diǎn)，綜合分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和生物化學(xué)3門學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。本教研室設(shè)計(jì)了“雙氧水誘導(dǎo)人正常肝細(xì)胞LO2凋亡的檢測(cè)”的綜合性實(shí)驗(yàn)(具體流程見圖1)，并取得較好的教學(xué)效果。

1 綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路

1.1 以臨床問題為中心是本綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的主線

臨床上有多種原因可導(dǎo)致過氧化物產(chǎn)生引起細(xì)胞凋亡導(dǎo)致的器官功能障礙，從而引起退行性病變等疾病，使得細(xì)胞凋亡一直是醫(yī)學(xué)界的研究熱點(diǎn)。鑒于此，我們用過氧化物的典型代表H2O2誘導(dǎo)人正常肝細(xì)胞LO2凋亡，在細(xì)胞及分子水平檢測(cè)人正常肝細(xì)胞LO2的凋亡，將目前開設(shè)的以“細(xì)胞凋亡”為主線的生物化學(xué)、分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)相關(guān)聯(lián)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綜合。

1.2 結(jié)合實(shí)際，采用虛實(shí)結(jié)合的方式

在該綜合性實(shí)驗(yàn)中，部分實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)耗時(shí)過長(zhǎng)且不適合群體實(shí)驗(yàn)，如誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡過程、熒光顯微鏡觀察、流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)、RT-PCR及抗體的孵育等。針對(duì)上述實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，其必要的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由實(shí)驗(yàn)人員和指導(dǎo)老師共同完成，而對(duì)于其復(fù)雜的變化過程和原理應(yīng)用虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)，讓學(xué)生能充分而熟練地掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于可提高學(xué)生動(dòng)手能力且適合群體實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)，必須要求學(xué)生動(dòng)手參與，讓學(xué)生動(dòng)手能力得到提高。整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)做到虛實(shí)結(jié)合。

1.3 注重經(jīng)典，結(jié)合實(shí)踐

本綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)置既保留了經(jīng)典操作技術(shù)，又使學(xué)生多接觸當(dāng)前科研常用的技術(shù)手段。例如，采用經(jīng)典DNA提取方法，有利于學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)過程充分了解原理[11]。避免使用市面上操作簡(jiǎn)單試劑盒，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對(duì)實(shí)驗(yàn)原理一知半解。在檢測(cè)細(xì)胞凋亡的形態(tài)特征和RNA水平變化時(shí)，采用當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的流式細(xì)胞術(shù)和RT-PCR，雖然這部分內(nèi)容為示教內(nèi)容，但是能夠讓學(xué)生了解當(dāng)前科研中常用的檢測(cè)方法，并在今后能學(xué)以致用。

1.4 強(qiáng)調(diào)教學(xué)，結(jié)合科研

在設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)的過程中，充分結(jié)合指導(dǎo)老師的科研課題，運(yùn)用老師科研課題中常用的技術(shù)和方法[12]。使得學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能得到培養(yǎng)，其科研能力也得到了較大地提升。并且能將所學(xué)的基本技能應(yīng)用到科研工作當(dāng)中，可顯著提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

圖1雙氧水誘導(dǎo)人正常肝細(xì)胞LO2凋亡檢測(cè)的具體流程

Figure 1 The exact process of comprehensive experiment on the detection of apoptosis of cancer cells induced by hydrogen peroxide

2 綜合性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容

本綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇是以臨床問題為導(dǎo)向，結(jié)合科研課題展開教學(xué)。將教師科研中常用且操作簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)技術(shù)開發(fā)為供學(xué)生操作的實(shí)驗(yàn)，對(duì)于不適合群體操作的步驟可采用示教和虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)材料和內(nèi)容均來源于教師的科研課題。本綜合性實(shí)驗(yàn)(具體流程如圖1所示)選取人正常肝細(xì)胞LO2，應(yīng)用H2O2誘導(dǎo)該細(xì)胞發(fā)生凋亡。首先，通過熒光顯微鏡和流式細(xì)胞儀觀察人正常肝細(xì)胞LO2發(fā)生調(diào)亡的細(xì)胞形態(tài)和生化特征變化(示教內(nèi)容)；其次，應(yīng)用經(jīng)典的方法提取DNA和RNA(學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目)，通過PCR(學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目)和RT-PCR(示教內(nèi)容)檢測(cè)人正常肝細(xì)胞LO2中DNA和RNA的變化情況；最后，通過Western Blot檢測(cè)人正常肝細(xì)胞LO2中凋亡相關(guān)蛋白的變化(其中SDS-PAGE電泳為學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，轉(zhuǎn)膜、抗體的孵育和條帶顯影應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué))。本綜合性實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)連貫性和整體性，讓學(xué)生對(duì)細(xì)胞凋亡研究的整體過程有清晰的認(rèn)識(shí)。

3 綜合性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果

3.1 提高了學(xué)生的科研興趣

本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目綜合了生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)等實(shí)驗(yàn)操作技能，運(yùn)用H2O2誘導(dǎo)人正常肝細(xì)胞LO2發(fā)生凋亡，通過不同水平檢測(cè)凋亡的LO2細(xì)胞中生化特征變化。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程強(qiáng)調(diào)多門學(xué)科的相互交叉，融合了多門學(xué)科的常規(guī)操作，系統(tǒng)完整地培訓(xùn)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)操作技能和科研思路。與此同時(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，為今后從事相關(guān)科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。更為重要的是提高了學(xué)生的科研興趣，學(xué)生積極主動(dòng)地參與教師的課題研究和各種科研技能大賽，因此還獲得多項(xiàng)國(guó)家級(jí)和省級(jí)科研技能大賽獎(jiǎng)項(xiàng)。

3.2 充分培養(yǎng)了學(xué)生的科研思維

通過本綜合性實(shí)驗(yàn)的培訓(xùn)，學(xué)生對(duì)細(xì)胞凋亡相關(guān)研究思路有較清晰地認(rèn)識(shí)，其相關(guān)實(shí)驗(yàn)技能已基本掌握，避免了學(xué)生僅掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)技能的理論知識(shí)，而不能在實(shí)際過程中運(yùn)用。為此，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后學(xué)生解決相關(guān)科研問題的能力得到明顯地提升，科研思維得到了培養(yǎng)，具有急于應(yīng)用到科研中的迫切心理，大大提高了學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料的積極性，不斷地提出科研假設(shè)和制定相關(guān)問題的解決方案。例如，本校許多科研競(jìng)賽項(xiàng)目都是學(xué)生的科研思路，并能給出自己解決問題的方案。

3.3 實(shí)現(xiàn)了教學(xué)與科研的資源共享

為進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量和效率，提高科研資源的利用率，本教研室充分利用科研平臺(tái)的優(yōu)越資源，將許多大型精密儀器應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中。例如，本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中應(yīng)用了熒光顯微鏡、流式細(xì)胞儀、熒光定量PCR、轉(zhuǎn)膜儀和凝膠成像系統(tǒng)等大型科研儀器。為此，通過本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開展，既可以提高科研設(shè)備的利用率，也大幅度提高教學(xué)的質(zhì)量和效率。與此同時(shí)，讓學(xué)生能夠熟練地掌握科學(xué)研究中常用的儀器設(shè)備，為日后的學(xué)習(xí)和工作奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。

3.4 培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)

隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，任何職業(yè)都需要團(tuán)隊(duì)意識(shí)，強(qiáng)調(diào)集體的智慧，科學(xué)研究更是如此。因此，本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目每2個(gè)學(xué)生一組，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程需要同學(xué)們密切配合，分工合作，共同制定實(shí)驗(yàn)步驟。通過共同完成實(shí)驗(yàn)，逐步培養(yǎng)了學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)意識(shí)，讓學(xué)生相互交流、相互幫助、相互學(xué)習(xí)、共同進(jìn)步，相互指出各自的缺點(diǎn)，并學(xué)習(xí)他人的優(yōu)點(diǎn)。避免了單打獨(dú)斗，故步自封。

4 結(jié)語

近年來，隨著生命學(xué)科的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)手段不斷地豐富。然而各個(gè)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)課程相對(duì)獨(dú)立，實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置也有待更新[13-14]，且迫切需要培養(yǎng)學(xué)生的科研思維和綜合技能。以臨床問題為中心，綜合生物化學(xué)、分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)等3門學(xué)科的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，采用學(xué)生動(dòng)手、教師示教和虛擬實(shí)驗(yàn)等多種教學(xué)模式，教學(xué)效果得到明顯提升。此外，充分培養(yǎng)了學(xué)生的科研思維，實(shí)驗(yàn)操作技能、團(tuán)隊(duì)合作和解決實(shí)際問題的能力都得到了充分的提高，從而培養(yǎng)出具有綜合技能的創(chuàng)新型應(yīng)用人才，為今后的學(xué)習(xí)和科研工作奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。