張夏楠，趙 歡，馬 晗，吳曉毅，高 偉

（1.首都醫(yī)科大學(xué)中醫(yī)藥學(xué)院，北京 100069；2.首都醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，北京 100069）

分子生藥學(xué)是一門極富前瞻性的交叉學(xué)科，具有分子生物學(xué)與中藥學(xué)相結(jié)合、基礎(chǔ)與應(yīng)用相結(jié)合、方法先進性與實用性相結(jié)合的特點[1-2]。與分子生物學(xué)最顯著的區(qū)別在于，分子生藥學(xué)是應(yīng)用分子生物學(xué)手段解決中藥真?zhèn)蝺?yōu)劣的問題，具有很強的實踐性和應(yīng)用性[3]。因此，實驗教學(xué)是分子生藥學(xué)教學(xué)中必不可少的一個環(huán)節(jié)。受教學(xué)課時、實驗條件、教師專業(yè)背景等限制，大多數(shù)院校開展的分子生藥學(xué)實驗教學(xué)多為驗證性實驗。鑒于近些年分子生藥學(xué)得到飛速發(fā)展，研究內(nèi)容和涉及的領(lǐng)域越來越廣，迫切需要培養(yǎng)分子生藥學(xué)專門人才，進行深入研究和探索分子生藥學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)課題，因此，進一步培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)性和創(chuàng)新性是分子生藥學(xué)教師應(yīng)著力探索的內(nèi)容。在已有實驗條件和教學(xué)積累的基礎(chǔ)上，開展綜合性、探究性實驗是適應(yīng)高等教育改革發(fā)展的需要，是分子生藥學(xué)實驗教學(xué)走向深入的體現(xiàn)。我校在開設(shè)分子生藥學(xué)課程以來，在實驗教學(xué)方面做了很多嘗試，現(xiàn)將我校在分子生藥學(xué)實驗教學(xué)體系建立方面所做的探索與實踐介紹如下。

1 實驗教學(xué)體系的構(gòu)建

實驗教學(xué)的目標是以分子生藥學(xué)學(xué)科需求為基礎(chǔ)，在開設(shè)基本分子生物學(xué)實驗的基礎(chǔ)上，鍛煉學(xué)生實際應(yīng)用所學(xué)知識和技術(shù)解決中藥研究中的問題的能力。我校分子生藥學(xué)課程教學(xué)主要分為兩個層次，一方面作為我校中藥學(xué)及相關(guān)專業(yè)研究生的必修課程，開展理論知識、學(xué)科研究進展講授，進行經(jīng)典實驗操作，共計36學(xué)時，其中理論課18學(xué)時，實驗課18學(xué)時；另一方面，依托學(xué)校開設(shè)的綜合實驗課程以解決問題為目標，綜合應(yīng)用各種所學(xué)知識和手段解決中藥研究中的問題。此外，依托學(xué)校開展的第二課堂和學(xué)生科研項目，帶動具有科研熱情學(xué)有余力的學(xué)生，以課題形式綜合安排實驗內(nèi)容，匯報實驗進展，撰寫總結(jié)報告。

2 實驗教學(xué)體系的建設(shè)

我校開展分子生藥學(xué)實驗主要依托中醫(yī)藥學(xué)院分子生藥學(xué)與中藥資源學(xué)科研實驗室和中醫(yī)藥學(xué)院實驗教學(xué)中心。我院實驗教學(xué)中心是專門針對本科生進行實驗的開放場所，經(jīng)過近些年的發(fā)展，已配備PCR儀、電泳儀、核酸定量儀、高速離心機、倒置熒光顯微鏡、凝膠成像系統(tǒng)、超低溫冰箱、恒溫培養(yǎng)搖床、生物安全柜等開展分子生藥學(xué)實驗的基礎(chǔ)儀器設(shè)備，能夠滿足學(xué)生基礎(chǔ)分子生藥學(xué)實驗需求。依托以上教學(xué)、科研平臺的支撐，我校在開展技能培養(yǎng)型和驗證性實驗的基礎(chǔ)上，不滿足于現(xiàn)狀，整合設(shè)備、技術(shù)和教師資源，陸續(xù)在綜合性實驗和設(shè)計性實驗上進行了探索和嘗試。

2.1 開展驗證性實驗夯實基礎(chǔ)操作

2.1.1 開展驗證性實驗的目標 分子生藥學(xué)是實際應(yīng)用性很強的一門學(xué)科，僅通過理論講授很難真正了解實驗操作的原理及操作方法。因此需要開展常規(guī)驗證性實驗促進學(xué)生對基礎(chǔ)操作的熟練掌握，如核酸的提取分離、PCR儀的使用、瓊脂糖凝膠電泳等。開展驗證性實驗旨在夯實學(xué)生的基本操作技能，對基礎(chǔ)實驗涉及的原理、方法、數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容有基本認識，同時學(xué)會對實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象進行分析，學(xué)會應(yīng)用所學(xué)知識查找問題原因。如在進行大腸桿菌中質(zhì)粒提取實驗時，有的實驗組瓊脂糖凝膠電泳結(jié)果出現(xiàn)1條條帶，有的組出現(xiàn)3條，對于這樣的實驗現(xiàn)象如何解釋、現(xiàn)象背后的原理是什么，這需要學(xué)生自己查找文獻找出答案。因此，通過實驗課可以鍛煉學(xué)生思考問題、解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實事求是的研究精神，為今后進行科研活動奠定良好基礎(chǔ)。

2.1.2 優(yōu)化實驗內(nèi)容 由于分子生藥學(xué)實驗上游技術(shù)涉及大量基因工程操作，因此圍繞基因工程的基本過程，設(shè)計了植物基因組DNA提取與定量分析、大腸桿菌質(zhì)粒DNA提取、載體構(gòu)建、大腸桿菌感受態(tài)細胞制備與轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)化子的篩選與鑒定等實驗。這些實驗內(nèi)容緊密相關(guān)，是從事分子生藥學(xué)研究進行植物、微生物遺傳轉(zhuǎn)化、合成生物學(xué)等科研內(nèi)容的基礎(chǔ)操作。因此，在實驗過程中，向?qū)W生強調(diào)這些實驗的連貫性和整體性，使學(xué)生充分認識到每個實驗的重要性，并且規(guī)范實驗操作過程?？紤]到分子鑒定是分子生藥學(xué)研究的重要組成內(nèi)容之一，同時也是分子生藥學(xué)應(yīng)用性的突出表現(xiàn)，因此在進行大量前期預(yù)實驗基礎(chǔ)上，選擇《中華人民共和國藥典》中記載的烏梢蛇分子鑒定實驗作為學(xué)生驗證性實驗中分子鑒定部分的代表性實驗，其實驗過程穩(wěn)定性好、操作簡便，實驗時長也適合作為一次獨立實驗。此外，對于某些重點或難以把握的實驗技術(shù)，將預(yù)實驗過程拍攝圖片或錄制短視頻，制作多媒體課件，使學(xué)生對實驗過程有真實的感受，激發(fā)實驗興趣，避免因初次操作不規(guī)范導(dǎo)致實驗失敗現(xiàn)象。

2.2 開展綜合性實驗鍛煉科研實踐能力

2.2.1 開展中藥學(xué)專業(yè)綜合實驗的目標 綜合實驗的目的是以問題為導(dǎo)向，要求學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識，在短期內(nèi)學(xué)習去解決一個小型課題。我校中藥學(xué)專業(yè)綜合實驗是面向中藥學(xué)專業(yè)四年級本科生的一門實驗課程，此時學(xué)生已經(jīng)具備了一定的中藥專業(yè)技術(shù)，學(xué)習了藥用植物學(xué)、中藥鑒定學(xué)、中藥化學(xué)等專業(yè)知識，初步具備綜合應(yīng)用各門實驗技術(shù)的能力。由于分子生藥學(xué)涉及的研究方法多樣，筆者選擇其中有代表性的科研方向，設(shè)計綜合性課題，使學(xué)生更深入了解如何應(yīng)用分子生藥學(xué)技術(shù)解決中藥資源問題，鍛煉學(xué)生實踐能力，激發(fā)學(xué)生探索興趣。

2.2.2 優(yōu)化綜合性實驗內(nèi)容 筆者所在教學(xué)團隊在中藥學(xué)專業(yè)本科生知識體系基礎(chǔ)上綜合考量并引入分子生藥學(xué)技術(shù)，設(shè)計綜合性實驗，如丹參毛狀根轉(zhuǎn)化體系的建立及評價、桃仁與苦杏仁的分子鑒定兩個代表性課題。植物遺傳轉(zhuǎn)化是鑒定藥用植物功能基因常使用的方法，藥用植物丹參作為一種藥用模式植物，其毛狀根遺傳轉(zhuǎn)化體系的建立操作簡單、穩(wěn)定，利用GFP標簽初步篩選陽性毛狀根轉(zhuǎn)化子操作簡便、陽性率高，HPLC法測定丹參毛狀根中丹參酮含量方法體系成熟，可以作為應(yīng)用植物基因工程研究藥用植物次生代謝途徑的典型代表案例。而桃仁與苦杏仁在形態(tài)上較為接近，尤其經(jīng)過炮制后的飲片更難區(qū)分，實驗過程綜合了中藥傳統(tǒng)鑒定中的形態(tài)與顯微鑒定方法，學(xué)習使用超景深數(shù)碼顯微鏡觀察樣品的微性狀特征，并在立體成像模式中測量大批市售藥材樣品形態(tài)數(shù)據(jù)。再利用正置偏光顯微鏡觀察樣品粉末中石細胞形態(tài)與數(shù)量區(qū)別。最后選用通用ITS序列引物對標準藥材中提取的基因組DNA進行擴增，分析比對ITS序列的特異性差異位點設(shè)計鑒別引物，提取樣本DNA，應(yīng)用PCR擴增方法進行鑒定。綜合性實驗將植物遺傳轉(zhuǎn)化、中藥分子鑒定融入教學(xué)內(nèi)容中，完善學(xué)生知識體系，引導(dǎo)學(xué)生了解分子生藥學(xué)在中藥研究中的應(yīng)用，取得較好的教學(xué)效果。

2.3 開展設(shè)計性實驗培養(yǎng)獨立創(chuàng)新的科研精神

2.3.1 開展設(shè)計性實驗的目標 對于已經(jīng)具備一定專業(yè)基礎(chǔ)知識，且需要培養(yǎng)實際應(yīng)用能力的學(xué)生，傳統(tǒng)的驗證性實驗?zāi)軌蚴蛊渚邆溥M行分子生藥學(xué)科學(xué)研究的基本實驗技能，增強學(xué)生的動手能力，而設(shè)計性實驗則能夠鍛煉學(xué)生獨立思考、自主解決中藥鑒定、資源保護與開發(fā)等實際問題的能力，同時在自主查閱文獻的過程中深入了解分子生藥學(xué)研究領(lǐng)域的前沿技術(shù)與科研進展，拓展知識寬度，激發(fā)科研創(chuàng)新精神。

2.3.2 優(yōu)化整合設(shè)計性實驗內(nèi)容 鼓勵對分子生藥學(xué)感興趣的學(xué)生申請本校開展的“第二課堂”和“學(xué)生科研”項目，組成課題小組并確立組長，以課題形式應(yīng)用分子生藥學(xué)原理和技術(shù)，解決某些科研問題。課題內(nèi)容由學(xué)生和教師共同討論設(shè)定，可以是學(xué)生自己感興趣的題目，也可以是教師現(xiàn)有科研課題的延伸，如功能基因的克隆及功能分析、原生質(zhì)體獲取及遺傳轉(zhuǎn)化體系建立、應(yīng)用Crisper/Cas9技術(shù)進行基因敲除及同源重組等。課題小組通過查閱文獻了解課題背景及目前的前沿進展，定期召開組會，安排時間進行基本理論知識培訓(xùn)、基本操作及儀器使用方法培訓(xùn)。學(xué)生在課余時間參與課題實驗，及時匯報實驗結(jié)果。實驗教師指導(dǎo)學(xué)生在小組內(nèi)討論分析問題原因，制訂解決辦法，同時協(xié)助制訂下一步實驗規(guī)劃，制訂預(yù)期目標，及時協(xié)調(diào)解決實驗中及實驗外場地、儀器、安全等問題。通過課題形式進行設(shè)計性實驗，能使學(xué)生真正參與科學(xué)研究過程，發(fā)揮其主觀能動性，主動思考、主動探索，提高學(xué)生科研興趣。

3 建立合理的實驗成績考評體系，全面評價學(xué)生能力

3.1 明確實驗教學(xué)考查目標

實驗教學(xué)的重心是動手操作，教學(xué)評價不能單以實驗報告作為最終評價結(jié)果，教師應(yīng)對學(xué)生在整個學(xué)習過程中對知識理解、實驗操作、實驗態(tài)度，甚至文獻掌握等各方面進行綜合評價，使考核公正客觀地反映學(xué)生的整體學(xué)習效果。

3.2 優(yōu)化實驗教學(xué)考查內(nèi)容

在實驗教學(xué)效果評價上，注重全面考查學(xué)生素質(zhì)，對于驗證性實驗，考查內(nèi)容包括平時成績（包括實驗態(tài)度，如出勤、紀律和預(yù)習等）、實驗操作成績和實驗報告，并按比例賦予分值。綜合設(shè)計性實驗考查內(nèi)容還包括撰寫綜述、實驗記錄、實驗論文、結(jié)題報告。實驗論文和結(jié)題報告是總結(jié)綜合設(shè)計性實驗的最終結(jié)果，要求學(xué)生按照科研論文的格式記述材料和方法、結(jié)果分析和討論等。

3.3 及時反饋實驗教學(xué)效果

教師對學(xué)生實驗過程、操作、學(xué)習態(tài)度等逐項進行評分，同時，學(xué)生也針對整個教學(xué)過程填寫教學(xué)質(zhì)量評價表，對實驗教學(xué)準備、實驗教學(xué)效果進行評分，并提出自己的意見建議，發(fā)表學(xué)習感想，對教師進行教學(xué)反饋等，幫助教師進一步優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改善教學(xué)手段，提升教學(xué)效果。最終教學(xué)效果的評價內(nèi)容包括實驗計劃書、實驗研究報告、實驗記錄、總結(jié)匯報PPT、教學(xué)活動登記表及支撐材料、個人心得體會、課程教學(xué)質(zhì)量評價表等。

4 結(jié)語

筆者所在教學(xué)團隊在分子生藥學(xué)實驗課程建設(shè)過程中，緊密結(jié)合分子生藥學(xué)理論教學(xué)，優(yōu)化整合設(shè)計實驗內(nèi)容，并建立了合理的實驗教學(xué)效果考評機制。通過實驗的開展促進學(xué)生動手能力的提高和對理論知識的掌握[4]。然而，教學(xué)中也存在一些問題，一方面分子生藥學(xué)實驗涉及的實驗儀器較為昂貴，試劑耗材價格比較高，有些實驗不能讓每一位學(xué)生親自動手；另一方面，教師自身科研水平和教學(xué)水平也限制了實驗教學(xué)效果[5]。隨著分子生藥學(xué)研究快速發(fā)展，研究方法更新也越來越快，這對實驗教師的教學(xué)也提出了更高要求，因此建議將本學(xué)科教師自身科研內(nèi)容融入實驗教學(xué)中，尤其是綜合設(shè)計性實驗，使學(xué)生了解目前先進科研進展，幫助學(xué)生尤其是研究生盡快上手，奠定科研基礎(chǔ)。