姚飛虹，彭群龍，鄧勝軍，張 輝，譚 斌，黃紅英

(湘南學(xué)院，湖南 郴州 423000)

分子生物學(xué)主要研究內(nèi)容是生物體內(nèi)核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)組成、遺傳信息傳遞過程中各生物大分子之間如何相互作用，進而闡明生命現(xiàn)象的本質(zhì)。分子生物學(xué)的發(fā)展迅猛，至今諾貝爾化學(xué)、生理醫(yī)學(xué)獎獲得者在其研究中都離不開分子生物學(xué)理論與實驗技術(shù)。尤其是分子生物學(xué)實驗新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，結(jié)合化學(xué)、生物化學(xué)、藥學(xué)知識應(yīng)用于臨床檢驗、疾病治療方面，幫助人們了解自己的健康以及疾病相關(guān)機制等，有著分廠重要的意義。而對于藥學(xué)專業(yè)學(xué)生來說，藥學(xué)分子生物學(xué)作為專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，分子生物學(xué)的理論與實驗技術(shù)涉與藥理學(xué)、藥物毒理學(xué)、藥物化學(xué)、藥劑學(xué)、生物藥劑與藥代動力學(xué)等課程密切相關(guān)，針對分子生物學(xué)實驗課程的特點、我校實際情況，探索合適的分子生物學(xué)實驗教學(xué)方法，以提高學(xué)生的基礎(chǔ)實驗技能與綜合運用知識能力。

1 分子生物學(xué)實驗特點

根據(jù)我校藥學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)目標，藥學(xué)專業(yè)分子生物學(xué)課程主要開設(shè)基礎(chǔ)分子生物學(xué)實驗，適當(dāng)開設(shè)綜合、設(shè)計型實驗項目。分子生物學(xué)實驗過程中所用試劑、儀器設(shè)備等是實驗成敗的關(guān)鍵因素，具體來說實驗的特點如下：

1.1 分子生物學(xué)實驗所用溶液特殊

分子生物學(xué)實驗中涉及生物體內(nèi)細胞生物大分子的提取分離、純化，對實驗所用試劑有特殊要求，實驗前需要知道這些溶液組成、pH值、離子濃度、化學(xué)有效成分等；如幾種電泳緩沖溶液的母液、工作液、保存液之間的區(qū)別，除此之外，學(xué)生還需要學(xué)會溶液的配制，這些基礎(chǔ)知識與操作方法關(guān)系實驗的成敗、所獲得生物大分子的完整性、純度、濃度，因此對學(xué)生在無機、有機、物理化學(xué)的基本操作有一定要求，那么如何恰當(dāng)?shù)貦z驗、引導(dǎo)補充學(xué)生對這部分的實驗操作技能的掌握情況是筆者需要探索的。

1.2 分子生物學(xué)實驗儀器設(shè)備要求精密度高

分子生物學(xué)實驗中涉及的生物大分子的操作，操作程序復(fù)雜繁瑣，往往要求適宜溫度、時間短，因此要求儀器設(shè)備的精密度高，如離心分離物質(zhì)時往往是微量、快速、低溫，需用高速冷凍離心機并配備專用轉(zhuǎn)子；PCR反應(yīng)中模板高溫變性、退火、延伸三個不同階段溫度不同，需要PCR儀，這些儀器溫控精確、溫度升降時效準、準確度高，相對普通離心機、水浴鍋精密度高且價格更昂貴，同時需要一定面積的場地才能保證正常運轉(zhuǎn)，如這對于地方本科院校來說，投入成本相對高。

1.3 分子生物學(xué)實驗中涉及較多危險化學(xué)試劑

在提取核酸物質(zhì)時需要分離去除多糖、蛋白等，常用氯仿、苯酚、異丙醇等;此外電泳時核酸分子染料常用溴化乙錠，分離用試劑常有揮發(fā)性對呼吸道有刺激性、對皮膚有腐蝕性，溴化乙錠嵌合DNA，具有致突變性；因此實驗中如何保證人身安全、實驗后如何處理廢棄化學(xué)試劑，是實驗教學(xué)中不可缺少的重要部分之一。

1.4 分子生物學(xué)實驗操作時間長、過程繁雜

分子生物學(xué)實驗中涉及細胞培養(yǎng)、細胞破碎、樣品離心、沉淀、結(jié)晶等，操作繁瑣，需要時間長，因此一個實驗需要安排2～3個時間段開出，那么在有限的課時下如何縮短實驗時間并操作完實驗，是筆者需要探索的。

2 藥學(xué)分子生物學(xué)實驗教學(xué)探索實踐

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式是教師演示、板書、講解，學(xué)生按步驟操作、記錄、計算、撰寫實驗報告，存在著因為人數(shù)多、時間短、掌握關(guān)鍵操作不牢，實驗成功率低，學(xué)生易產(chǎn)生厭學(xué)情緒。針對這些現(xiàn)象結(jié)合分子生物學(xué)實驗特點，筆者嘗試優(yōu)化分子生物學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容、其他多種教學(xué)方式、改進實驗考核方式等，以增進學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高藥學(xué)分子生物學(xué)教學(xué)質(zhì)量[1]。

2.1 招募學(xué)生參與實驗準備[2]

實驗前招募5～6名同學(xué)參與實驗準備工作，配制實驗中所用試劑，要求實驗時，只能使用本組試劑進行操作，最后按照結(jié)果評分，這樣學(xué)生更愿意認真參與，也能真正體會到分子生物學(xué)所用試劑特殊性的原因，如質(zhì)粒提取試劑有Tris·Cl(三羥甲基)氨基甲烷緩沖液、1% SDS(十二烷基硫酸鈉)、0.5MEDTA(乙二胺四乙酸二鈉)等，在溶液配制中，使學(xué)生熟悉溶液配制和pH值測定，以及實驗用水的級別和如何對溶液進行滅菌。因此進一步夯實學(xué)生的基礎(chǔ)化學(xué)、生物實驗技能，利于后面的綜合性實驗操作和應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的自主能動性。

2.2 重視實驗室安全教育環(huán)節(jié)[3]

分子生物學(xué)實驗過程中涉及危險化學(xué)品、精密儀器較多，因此存在有三大類安全隱患：(1)對危險化學(xué)品使用不當(dāng)造成的危害認識不到位；(2)對實驗室設(shè)備、物品使用放置不當(dāng)造成的危害認識不到位；(3)實驗后的廢棄物處理不當(dāng)造成的危害認知不到位。為了保證實驗正常進行，減少實驗過程與實驗后實驗室的安全風(fēng)險。筆者試圖在學(xué)期開學(xué)后第一周，開展實驗室安全教育講座。主要內(nèi)容有如：稀硫酸配制、稀鹽酸的配置、離心機、超凈工作臺等使用，實驗室廢棄物的分類、收集、處理，有毒有害物質(zhì)的使用、處理方法，生物有害物質(zhì)的統(tǒng)一處理，如何做好個人防護等，通過講座中的實驗室安全測試，加強學(xué)生對實驗室安全知識的掌握，同時也輔助學(xué)生進入藥學(xué)實驗進行其他課程實驗。

2.3 優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容

實驗項目類型分為：驗證型、綜合型、設(shè)計型，驗證型實驗如：DNA/RNA濃度測定等；綜合型實驗如：感受態(tài)細胞制備、質(zhì)粒轉(zhuǎn)化、質(zhì)粒DNA的限制性酶切、質(zhì)粒提DNA取及鑒定、瓊脂糖凝膠電泳、PCR反應(yīng)及產(chǎn)物分析等。設(shè)計型實驗主要有：PCR法獲得目的基因、蛋白質(zhì)的SDS-PAGE電泳、western blot等。

根據(jù)實驗之間的聯(lián)系、藥學(xué)專業(yè)培養(yǎng)方向、在有限課內(nèi)學(xué)時數(shù)的情況下優(yōu)化課內(nèi)教學(xué)實驗項目。開設(shè)以下課內(nèi)實驗：DH5α感受態(tài)細胞制備、質(zhì)粒轉(zhuǎn)化篩選、質(zhì)粒提取鑒定。由于分子生物學(xué)與藥理學(xué)關(guān)系緊密，學(xué)校藥學(xué)專業(yè)方向之一就是分子藥理，開設(shè)選做的實驗設(shè)計型項目：PCR法獲得目的基因、蛋白質(zhì)的SDS-PAGE電泳、western blot等。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣選擇，逐步實現(xiàn)了常規(guī)實驗內(nèi)容的普及，設(shè)計型實驗內(nèi)容的個性化。

2.4 教學(xué)方式多樣化

由于分子生物學(xué)實驗原理涉及知識點較多，實驗時間有限，筆者適當(dāng)利用現(xiàn)代信息技術(shù)、虛擬仿真平臺等方式進行教學(xué)，介紹實驗原理、方法步驟、注意事項、演示儀器使用方法等。

2.4.1 利用現(xiàn)代信息技術(shù)進行實驗教學(xué)[4]

隨著現(xiàn)代教育信息的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)資源日益豐富，筆者嘗試拍攝實驗視頻、制作微課構(gòu)建實驗課程網(wǎng)絡(luò)資源進行教學(xué)實踐。

首先建立課程實驗網(wǎng)絡(luò)資源，進行線上線下結(jié)合教學(xué)，每個實驗小節(jié)內(nèi)，放有實驗教師講課微視頻、實驗原理、實驗步驟、儀器使用等，課前布置實驗預(yù)習(xí)任務(wù)內(nèi)設(shè)4～8個問題，要求實驗前完成。學(xué)生可以反復(fù)播放實驗操作視頻，理會實驗操作原理，領(lǐng)悟?qū)嶒灥年P(guān)鍵步驟。這樣讓學(xué)生在實驗課時主要精力與時間用于實驗操作的細節(jié)或關(guān)鍵步驟上，學(xué)生實驗成功率得以提高、更好地激發(fā)學(xué)生的實驗興趣，鞏固相關(guān)的分子生物學(xué)實驗原理的掌握，利于下次實驗的開展。

2.4.2 開設(shè)虛擬仿真實驗[5]

分子生物學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，基礎(chǔ)的分子生物學(xué)實驗技能是關(guān)鍵，由于教學(xué)課時的限制，分子生物學(xué)實驗與生物化學(xué)實驗、基礎(chǔ)化學(xué)實驗之間關(guān)系緊密，筆者利用我校醫(yī)學(xué)實驗虛擬仿真平臺，選擇相關(guān)實驗，要求學(xué)生完成實驗的學(xué)習(xí)任務(wù)、思考題后，再進行虛擬實驗。通過這種方式開設(shè)的內(nèi)容主要有：實驗室安全基本常識、分子生物學(xué)實驗安全及常用儀器設(shè)備、移液槍的使用、瓊脂糖凝膠電泳、PCR法獲得目的基因、蛋白質(zhì)的SDS-PAGE電泳等。通過學(xué)習(xí)和虛擬實驗同學(xué)們復(fù)習(xí)了生物化學(xué)、化學(xué)相關(guān)操作，能更好、更快地進入課內(nèi)實驗。

學(xué)生線上自學(xué)，教師線下答疑，課內(nèi)再實踐操做，使學(xué)生對實驗相關(guān)知識與操作要點的掌握更加牢固，同時縮短了實驗時間，解決了部分實驗設(shè)備昂貴，實驗成本高的問題。

2.4.3 學(xué)生講解實驗

傳統(tǒng)的實驗授課方式是：教師講解實驗原理、方法，演示實驗儀器使用，因為實驗內(nèi)容繁雜、學(xué)生人數(shù)多，學(xué)生容易開小差、產(chǎn)生厭學(xué)情緒。筆者嘗試在開設(shè)感受態(tài)細胞制備及轉(zhuǎn)化子篩選時，先招募學(xué)生參與實驗準備、參與預(yù)實驗，再由其中1位學(xué)生在正式開課時講解給其他的同學(xué)，其積極性迅速提高，許多實驗中可能發(fā)生的問題得以提前預(yù)控，學(xué)生實驗的質(zhì)粒轉(zhuǎn)化成功率高，學(xué)生參與度增加了、實驗成就感增強，同時也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果改善明顯[6]。

2.5 加強實驗考核

實驗考核主要檢驗學(xué)生掌握實驗原理和操作技能情況，傳統(tǒng)的考核成績主要由平時成績與實驗技能考核成績組成。筆者根據(jù)藥學(xué)專業(yè)培養(yǎng)目標調(diào)整實驗考核辦法，增加實驗考核項目，把實驗考核貫穿于實驗教學(xué)過程中[7]，在考查實驗前預(yù)習(xí)、實驗操作記錄、實驗結(jié)果及分析的同時，增加實驗教學(xué)活動加分項，學(xué)生授課加4分、學(xué)生參與準備加2分、虛擬實驗完成后加2分、完成開放性實驗加2分，這樣調(diào)動學(xué)生實驗的主動性，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，利于學(xué)生的實驗技能掌握。

2.6 鼓勵學(xué)生參與教師科研

分子生物學(xué)實驗技術(shù)作為醫(yī)藥領(lǐng)域的主要研究方法之一，發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛、不可缺少。我校藥學(xué)學(xué)科是省級“十三五”應(yīng)用特色學(xué)科，依托省級藥理學(xué)重點實驗室，任課教師指導(dǎo)下開展科學(xué)實驗項目研究，如天然產(chǎn)物活性成份篩選和藥理機制研究、體外生物活性成分的表達等，教師在課堂中布置任務(wù)，學(xué)生們課后自行查找資料結(jié)合藥學(xué)專業(yè)知識以及已有條件與老師交流，逐步做好實驗研究的主要內(nèi)容、設(shè)計方案等。培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用分子生物學(xué)知識與天然藥物化學(xué)、藥理學(xué)的相互結(jié)合應(yīng)用的能力，學(xué)生創(chuàng)新的能力，團隊意識，實現(xiàn)教學(xué)與科研相互促進共同發(fā)展[8]

3 結(jié) 語

藥學(xué)專業(yè)分子生物學(xué)實驗教學(xué)還處在初步探索和實踐中，在課程實驗教學(xué)中從實驗安全教育、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等方面進行了有益嘗試的，加深了學(xué)生對藥學(xué)分子生物學(xué)在藥學(xué)領(lǐng)域中重要地位的了解，夯實了學(xué)生的分子生物學(xué)理論知識，提高學(xué)生的實踐操作能力，在實驗教學(xué)的各個環(huán)節(jié)中，充分體現(xiàn)出對學(xué)生自主能動性、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題能力的培養(yǎng)。筆者還有待不斷提高教師自身教學(xué)、科研素養(yǎng)和能力，不斷提高學(xué)生綜合應(yīng)用知識能力、突出藥學(xué)專業(yè)特色，使得藥學(xué)分子生物學(xué)實驗教學(xué)在專業(yè)人才培養(yǎng)中發(fā)揮出更好的作用。