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關(guān)鍵詞 《基因Ⅷ》 分子生物學 教學方法
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A
Experience in Use of "Gene Ⅷ" Teaching Materials
ZHANG Jufeng
(College of Life Science and Bio-pharmaceutical, Guangdong Pharmaceutical University, Guangzhou, Guangdong 510006)
Abstract Molecular biology is an important biological sciences compulsory courses, just contact this course for undergraduates, especially using the "gene Ⅷ" This content more difficult materials, the general feeling is difficult to grasp and understand. In order to stimulate interest in learning this course undergraduates, teaching us to "gene Ⅷ" This textbook content rearrangement and trade-offs, increased experimental teaching content, and using a variety of teaching methods and approaches, so as to effectively improve teaching quality.
Key words "gene Ⅷ"; Molecular Biology; teaching methods
分子生物學是研究核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)特征、相互關(guān)系和作用的科學,是當前生命科學中發(fā)展最快的一門學科。1953年 Crick和 Waston對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型解析是現(xiàn)代分子生物學誕生的里程碑,此后分子生物學進入快速發(fā)展階段,新理論和新技術(shù)不斷出現(xiàn),主要體現(xiàn)在:重組DNA技術(shù)的建立和發(fā)展;基因組的研究;單克隆抗體及基因工程抗體技術(shù);基因表達調(diào)控機理;細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機理研究等幾個方面。①②現(xiàn)代分子生物學也與生命科學其它學科如細胞生物、遺傳學等廣泛交叉和滲透。開展分子生物學教學,讓本科生既要掌握分子生物學基本理論知識、基本實驗原理和相關(guān)實驗技能,也要了解分子生物學最新發(fā)展和成果,促進學生對分子生物學知識的融會貫通,這些是分子生物學教學實踐過程中的主要任務(wù)和所遇到的主要問題。由于廣東藥學院生命科學與生物制藥學院生物科學系所承擔的分子生物學這門課程入選廣東省精品課程,對該課程進行了大力加強建設(shè),從教材和內(nèi)容的選擇、教學方法的多樣化、考核形式的靈活性和加強實驗教學等方面進行了深入的改革和探索,以期達到我校人才培養(yǎng)目標的要求,下面是我們在教學過程中的一點心得體會:
1 教材的選擇和教學內(nèi)容的重排、優(yōu)化
分子生物學涉及內(nèi)容眾多,近年來相關(guān)教材也不斷出現(xiàn),主要有朱玉賢的《現(xiàn)代分子生物學》、孫乃恩的 《分子遺傳學》、張玉靜 的《分子遺傳學》和Benjamin Lewin的《基因Ⅷ》中文版。這些教材知識體系、內(nèi)容編排都比較科學合理,但所涉及的內(nèi)容側(cè)重點不盡相同。在以往的分子生物學教學中生物技術(shù)專業(yè)、生物制藥專業(yè)和生物科學專業(yè)都以朱玉賢的《現(xiàn)代分子生物學》為主要教材,授課課件也依據(jù)此教材來制作,這個教材的內(nèi)容經(jīng)典實用,重視對分子生物學的實驗技術(shù)以及工程技術(shù)方面介紹,實踐方面聯(lián)系得很廣,有些前沿的東西,但不是很全,教材涉及內(nèi)容也不是很深。由于分子生物學這門課程成為廣東省精品課程后,對該課程的教學要求有了明顯提高。
經(jīng)過校內(nèi)外專家的論證和授課老師對國內(nèi)著名高校生物科學專業(yè)所用教材的反復(fù)對比討論,選擇《基因Ⅷ》中文版作為生物科學專業(yè)的主要教材,是基于以下幾點考慮:《基因Ⅷ》是世界級經(jīng)典教材,堪稱分子生物學的“圣經(jīng)”,內(nèi)容非常豐富,緊跟分子生物學發(fā)展最前沿,使得學生既學習本領(lǐng)域的經(jīng)典基礎(chǔ)知識,又了解當代最新進展。國內(nèi)兄弟高校有將此教材用于生物科學專業(yè)本科生授課。由于我學院較早實施本科生導(dǎo)師制、本科生較早地參與了老師的科研實踐中,另外學院實驗課程開設(shè)較多、對學生實驗技能的重視,近些年來廣東藥學院生物科學專業(yè)學生實驗技能相對較好,需要有更加深入的理論知識來進行指導(dǎo)和提高。
但選用《基因Ⅷ》作為普通高校本科生的教材對授課老師來說,要有以下幾點考慮:這本書對于剛接觸的學生來說,有些內(nèi)容偏難,另外在有限的課時里,也不能面面俱到,要有所取舍;與傳統(tǒng)教材相比,這本書每章內(nèi)容連貫性不是很好,需要教學中重新安排章節(jié)。根據(jù)生物科學專業(yè)學生的培養(yǎng)目標,結(jié)合未來就業(yè)的實際,反復(fù)斟酌討論后,分子生物學教研組重新制定了《基因Ⅷ》教學大綱,然后以大綱為指導(dǎo),對書中需要講授的內(nèi)容進行了選擇;另外,制定一條授課主線,把該書中的章節(jié)進行了調(diào)整:DNA―基因―基因表達―蛋白質(zhì)―細胞核―細胞,以此為主線作為授課順序,便于學生的理解和掌握。另外,該書在細胞這章中,有許多內(nèi)容與細胞生物學相同,和細胞生物學授課老師一起進行集體備課,協(xié)調(diào)兩門課程的授課內(nèi)容,劃分側(cè)重點;增加實驗原理和方法介紹的內(nèi)容,在《基因Ⅷ》這門教材中,相關(guān)實驗內(nèi)容突出不明顯,往往作為例子來引出,其基本實驗原理并未介紹,這樣容易造成學生的不解和疑惑,所以增加了相關(guān)實驗原理和方法的介紹,使學生知其然和知其所以然;增加實驗課內(nèi)容比重:增加細胞培養(yǎng)、總蛋白提取、蛋白定量和Western blot技術(shù)以及細胞基因組提取、SNP檢測等原理和實驗內(nèi)容,使實驗課課時達到72個課時,通過實驗來促進學生對理論內(nèi)容的理解和掌握。
2 多種教學手段和考核方式的改革,提高學生的學習興趣和學習效率
多媒體教學已經(jīng)成為我校授課的常規(guī)手段,為了提高學生的學習效率,教學課件的制作質(zhì)量尤為重要。③采取分子生物學教研組集體備課的方式,充分討論,集思廣益,然后在學院試講,請有豐富教學經(jīng)驗的老師提出建議和意見,對課件內(nèi)容、講授方式全方面進行把關(guān)。為了避免填鴨式的教學方式,營造好的教學氣氛,我們采用多種靈活的教學手段:開展分子生物學知識競賽,讓學生參與其中,競賽內(nèi)容涉及課堂內(nèi)容、實驗原理和方法、分子生物學最新熱點、分子生物學發(fā)展過程中著名事件等等諸多方面,評委老師對學生答題進行細致點評,激發(fā)學生學習熱情和對本學科的了解,收到了很好的效果;讓學生參與授課,在上課過程中,為了增加學生的參與感,讓學生把本次課內(nèi)容準備一個課件,下節(jié)課隨機抽選幾名學生講授5分鐘的課程,然后老師和學生進行點評并進行回顧復(fù)習,通過這種方式,讓學生能主動地進行復(fù)習,加深對課堂知識的理解;改革考試方式,降低期末考試成績比重,提高平時成績比重。平時成績包括課堂提問、知識競賽成績、書面作業(yè)、實驗課操作考核、實驗報告成績等幾方面內(nèi)容,目的讓學生更加積極參與到平時的教學活動中,提高理論認識和實驗技能。
雖然分子生物學是一門抽象、邏輯性強的學科,《基因Ⅷ》又是一本難度較大的教材,但我們相信只要在教學中根據(jù)學生實際,制定好教學大綱,以此指導(dǎo)對教學內(nèi)容的取舍和側(cè)重,并綜合運用多種教學方法和手段,注重培養(yǎng)和激發(fā)學生的學習興趣,使學生不再覺得分子生物學像“天書”一樣枯燥乏味。好的教學模式不僅可以提高分子生物學的教學效果,還可以進一步融會貫通以利于其他相關(guān)生命科學課程的學習。
注釋
① 武曉英.分子生物學課堂教學體會[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學,2009.16(7):12-15.
分子生物學是一門新興的前沿學科,以分子生物學為基礎(chǔ)的克隆重組技術(shù)已成為現(xiàn)代生物技術(shù)的核心。醫(yī)學領(lǐng)域分子生物學研究日新月異的發(fā)展,使人類對疾病的認識、預(yù)防、診斷和治療發(fā)生深刻的變革,醫(yī)學科學已從整體、細胞水平逐步深入到分子水平。所以分子生物學理論與技術(shù)的應(yīng)用已成為醫(yī)學院??己搜芯可|(zhì)量的本文由收集整理一個重要指標。為此,本文就如何在醫(yī)學分子生物學實驗教學過程中培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新思維和實踐能力,如何培養(yǎng)研究生在分子生物學技術(shù)方面的動手能力,加強對理論知識的理解,鍛煉學生分析問題、解決問題的能力,深入了解分子生物學的內(nèi)涵等方面進行了一些探索。
1 解放思想,培養(yǎng)創(chuàng)新思維
通過教學實踐我們認為,要取得良好的教學效果,必須要對“分子生物學”實驗教學進行一個正確的目標定位。從課程性質(zhì)來看,分子生物學是從分子水平探討生命變化的規(guī)律。研究生開設(shè)分子生物學這門課程的目標是在掌握分子生物學基本理論的基礎(chǔ)上,培養(yǎng)其在分子生物學技術(shù)方面的動手能力。因此,我們在分子生物學實驗課教學過程中以“精”和“新”為原則確立教學內(nèi)容,講清基本理論,注重相關(guān)學科知識點之間的相互聯(lián)系;緊跟學科前沿,介紹最新的研究動向和方法;結(jié)合教師自身的研究課題,引導(dǎo)學生積極思維,調(diào)動學生的學習興趣;設(shè)置啟發(fā)思維情景,著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性思維和創(chuàng)新能力。希望學生通過這門課的學習,發(fā)揮學生參與課堂教學的主觀能動性,激發(fā)學生獨立思考問題的意識和能力。
2 優(yōu)化教學內(nèi)容,培養(yǎng)創(chuàng)新能力
分子生物學領(lǐng)域發(fā)展迅速,知識更新快。為了緊跟學科前沿,提高學生的學習興趣,達到最佳的教學效果,我們沒有選用固定教材,而是以《分子克隆實驗指南》為覽本,圍繞分子生物學幾大基本技術(shù)及一些最新的技術(shù)方法,結(jié)合教師的在研課題,安排了質(zhì)粒的小量提取、酶切實驗、pcr實驗、mtt、western bolt五個實驗內(nèi)容,使整個實驗過程內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣,每一部分實驗都承上啟下,而且整個實驗過程全部由學生自己獨立完成。在整個教學過程中,教師通過啟發(fā)式教學,引導(dǎo)學生對實驗過程、結(jié)果進行分析、綜合歸納各種可能影響因素,培養(yǎng)了學生的科研素質(zhì)和獨立進行科研工作的能力。使學生產(chǎn)生強烈的學習欲望,理解和掌握了醫(yī)學研究中常用的分子生物學技術(shù)和科研思路,充分調(diào)動學生學習的主動性,提高學生的動手能力和思考能力,為完成學位課題研究以及將來從事科研工作打下良好的基礎(chǔ)。
3 改革實驗教學,培養(yǎng)實踐能力
按本院分子生物學的課程設(shè)置,計劃學時僅18個學時,如按照傳統(tǒng)的教學方法,在有限的學時內(nèi)很難完成醫(yī)學分子生物學實驗的教學內(nèi)容。并且不同的實驗內(nèi)容,所需時間存在差異。因此,我們在實驗教學過程中,根據(jù)不同的實驗內(nèi)容存在時間的差異以及不同實驗存在很多等待時間的特點,靈活組織教學過程。如在酶切實驗過程中,由于有前面質(zhì)粒提取的經(jīng)驗,在實驗開始首先安排配制反應(yīng)體系,在酶切反應(yīng)過程等待的時間中講解酶切原理、步驟、注意事項以及酶切分類等延伸知識部分,這樣使整個實驗課的時間充分利用,游刃有余。pcr實驗中,學生利用課余時間進行電泳,得到實驗結(jié)果,通過查閱相關(guān)資料分析,得出結(jié)論。這樣教師由“傳授型”轉(zhuǎn)為“指導(dǎo)型”,學生由“被動接受驗證型”轉(zhuǎn)為“主動參與探索型”。這樣不僅提高了學生查閱文獻的能力和實驗操作的能力,同時也激發(fā)了學生科研的主動性,培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新實踐能力。
4 嚴謹?shù)目蒲袘B(tài)度,培養(yǎng)良好實驗習慣
分子生物學實驗對實驗試劑和實驗設(shè)備要求非常嚴格,對接觸分子生物學實驗的學生需要讓其了解實驗常規(guī)設(shè)備的使用方法和用途,正確掌握實驗操作手段,如移液器的使用、培養(yǎng)液的配制、高壓滅菌消毒、無菌操作、離心機使用等。這就要求教師在實驗教學過程中引導(dǎo)學生養(yǎng)成良好的實踐操作習慣和學習習慣,通過合理的組織安排,盡最大可能確保人人參與實驗,培養(yǎng)學生動手能力、獨立科研能力,培養(yǎng)學生團結(jié)協(xié)作意識。另外,每次實驗課,要求學生對每次實驗課的內(nèi)容,實驗前的準備工作以及實驗后的收尾工作都有很好的了解,做到有始有終。教師在整個實驗過程中,除了對每個實驗的步驟和原理進行必要的講解外,更側(cè)重于對實驗技巧、注意事項的提示。通過實驗,學生的分子生物學實驗技能得到很好的鍛煉,有利于其今后獨立開展科研工作。
5 結(jié)語
關(guān)鍵詞:醫(yī)學分子生物學 實驗教學 教學改革 綜合性實驗
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2014)02(a)-0037-03
21世紀以來,隨著人類基因組計劃的完成,醫(yī)學分子生物學作為分子生物學的重要分支得以迅猛發(fā)展,其理論與技術(shù)早已廣泛滲透到生命科學的各領(lǐng)域,同時也成為橫跨基礎(chǔ)醫(yī)學與臨床醫(yī)學的橋梁課程。我校于2003年為醫(yī)學本科生開設(shè)了醫(yī)學分子生物學理論課的教學,實驗課的教學由于經(jīng)費、場地、儀器等因素的限制,僅針對檢驗專業(yè)學生開設(shè),其教學任務(wù)由醫(yī)學基礎(chǔ)研究中心醫(yī)學分子生物學實驗室承擔。通過多年的教學實踐和摸索,我們在現(xiàn)有的條件和辦學特色定位下及實驗教學基礎(chǔ)上,針對檢驗專業(yè)本科生教育的特點,于2011年起,我們對醫(yī)學分子生物學實驗課教學改革進行了初步探索,以期促進本學科實驗教學工作的發(fā)展,達到提高教學質(zhì)量和培養(yǎng)學生綜合實踐能力的目的。
1 醫(yī)學分子生物學實驗教學的重要性
醫(yī)學分子生物學主要致力于闡明生物大分子結(jié)構(gòu)、功能、調(diào)控機制以及人體各種生理和病理狀態(tài)的分子機制[1]。這些內(nèi)容十分抽象而無直觀的實體,其中所涉及到的生理、生化過程,學生僅從書面上是無法進行形象化的觀察和認知。因此,作為一門實踐性和應(yīng)用性很強的學科,實驗教學在醫(yī)學分子生物學整個教學過程中占有重要地位。通過實驗課的學習,不僅能驗證課堂上所學到的理論基礎(chǔ),增強學生對知識的理解和掌控能力,而且能夠激發(fā)學生的學習興趣,培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的實際能力。
2 對醫(yī)科生全面推行醫(yī)學分子生物學實驗課教學的改革勢在必行
醫(yī)學分子生物學是生命科學發(fā)展中最重要的前沿學科之一,其發(fā)展依賴于反復(fù)的實驗驗證,故具有實驗性強的特點,分子生物學實驗技術(shù)正深刻地影響著醫(yī)學的各個分支領(lǐng)域。因此,對省屬醫(yī)學院校各專業(yè)的本科生來說,掌握分子生物學技術(shù)的基礎(chǔ)理論和基本的實驗方法非常重要。提高學生的動手能力、培養(yǎng)應(yīng)用型人才,對廣大醫(yī)科本科學生、研究生和青年教師而言顯得越來越重要。培養(yǎng)應(yīng)用型人才成為目前教育教學改革的趨勢[2]。因此,實驗課的教學內(nèi)容應(yīng)該更加結(jié)合臨床實際,除了基本的分子生物學技術(shù),注重增加醫(yī)學應(yīng)用和前沿的內(nèi)容。
特別是從2012年起,國家對大學本科教育經(jīng)費的投入大幅度增加,體現(xiàn)了國家對高等教育的高度重視。大幅度提高對教育的投入,對于醫(yī)學生來說,主要體現(xiàn)在對教學成本高的實驗課教學的重視和投入,理論課教學的成本畢竟相對較低。因此,對醫(yī)學院校本科生進行醫(yī)學分子生物學實驗課教學改革,加強分子醫(yī)學教學,全面推行醫(yī)學分子生物學實驗課教學改革的時機成熟、勢在必行。
3 我校醫(yī)學分子生物學實驗教學中存在的問題
瀘州醫(yī)學院是培養(yǎng)醫(yī)學本科生最大的省屬地方醫(yī)學院校之一。學?,F(xiàn)有17個二級院系,在校全日制本專科學生、研究生、留學生15000余人(http:///html/xygk/xyjj/)。醫(yī)學基礎(chǔ)研究中心成立于1999年,通過十多年的發(fā)展,目前擁有多名高學歷、高職稱的專職教師、實驗技術(shù)人員及先進的實驗儀器和設(shè)備,建立了“醫(yī)學分子生物學”省高校重點實驗室,“腫瘤表觀遺傳學”省高校重點實驗室和“表觀遺傳與腫瘤”省醫(yī)學重點實驗室,形成了分子生物學、細胞生物學、腫瘤生物學、實驗動物模型、形態(tài)學等研究平臺,可開展蛋白質(zhì)組學、基因組學與個體化醫(yī)藥、表觀遺傳學等方面多學科交叉的科學研究工作,是我校一個重要的開放性實驗中心,為醫(yī)學分子生物學實驗教學提供了強大的師資隊伍力量和科研技術(shù)支持,但在實驗教學過程中仍存在諸多問題。
首先,實驗教學課時不足。眾所周知,醫(yī)學院校學生由于專業(yè)的特殊性所學課程繁多,各門課程的課時非常有限,就我校檢驗專業(yè)本科生而言,醫(yī)學分子生物學理論教學36學時,實驗教學18學時,理論與實驗的比例為2∶1。由于課時安排不充分,許多實驗項目無法開展,導(dǎo)致學生與許多醫(yī)學分子生物學的經(jīng)典實驗失之交臂。而教師為了完成教學任務(wù),被迫加快教學進度,甚至為了節(jié)約時間,提前準備好實驗所用試劑,學生沒有親自動手的機會,無法真正達到實驗教學的效果。
其次,實驗教學經(jīng)費緊張。醫(yī)學分子生物學實驗項目多,所涉及的知識面廣泛,許多儀器和試劑都十分昂貴,需要大量的資金投入[3]。本中心作為全院重要的科研平臺和人才培養(yǎng)基地,擁有許多先進的儀器和設(shè)備,如基因擴增儀、各種電泳系統(tǒng)、各種離心機、凝膠成像系統(tǒng)、流式細胞儀等,但數(shù)量有限僅用于日常科研工作的開展,無法完全滿足實驗教學的需求,使得學生只能減少分組,不僅動手機會減少,而且實驗內(nèi)容選擇也受到限制。
最后,傳統(tǒng)的教學模式影響了教學質(zhì)量。長期以來,醫(yī)學分子生物學實驗教學模式都遵循著一個基本流程進行:教師簡單講解實驗?zāi)康暮驮?,學生按照實驗操作步驟進行實驗,學生觀察結(jié)果寫實驗報告。并且在實驗過程中,教師會提前將實驗結(jié)果告知學生,學生只需要驗證結(jié)果是否相符,完全沒有獨立思考的時間和空間,成了被動的接受者,時間一長,學生失去了學習的熱情,嚴重影響了教學質(zhì)量。
4 檢驗醫(yī)學專業(yè)的醫(yī)學分子生物學實驗教學改革探索
實驗教學的設(shè)計思想是通過有限數(shù)目的實驗,加上實驗原理與方法導(dǎo)論的講授,使學生從實驗技能和實驗理論上能全面掌握醫(yī)學分子生物學的整體實驗體系、基本技術(shù)和方法。通過實驗教學改革,特別是設(shè)計性、探索性和綜合性實驗的開展,一方面加深了對理論知識的理解和掌握;另一方面培養(yǎng)了學生的動手能力,獨立分析問題和解決問題的能力,以及創(chuàng)造性思維的能力,從而為今后從事富于創(chuàng)造性的實際工作奠定良好的基礎(chǔ)[4~5]。
(1)實驗教材改革。
盡管實驗教學學時有限,開展的實驗項目較少,但為了讓學生能全面了解醫(yī)學分子生物學這門學科所涉及的各方面知識,本中心組織了一批有經(jīng)驗的教師和實驗技術(shù)人員共同編寫了可供醫(yī)學本科生和研究生使用的《精編醫(yī)學分子生物學實驗指導(dǎo)》[2],全書共分五章四十余個具體的實驗操作。按照實驗?zāi)康?、原理、儀器材料、步驟及注意事項等結(jié)構(gòu)介紹每一項實驗技術(shù)。其內(nèi)容大致分為五部分,包括基本分子生物學實驗技術(shù)、基因操作技術(shù)、基因診斷技術(shù)、表觀遺傳學和蛋白質(zhì)分析技術(shù)、細胞培養(yǎng)與分析技術(shù)。該教材不僅保留了一些經(jīng)典的實驗內(nèi)容,如質(zhì)粒DNA的提取,大腸桿菌感受態(tài)細胞的制備等外,新增了關(guān)于臨床基因診斷以及形態(tài)學與功能學的實驗內(nèi)容。在具體實驗教學過程中,我們可以根據(jù)不同專業(yè),不同層次靈活教學。該實驗指導(dǎo)既有原理又有實驗結(jié)果,圖文并茂、簡潔精煉。同時附有醫(yī)學分子生物學實驗課程簡介和醫(yī)學分子生物學教學大綱。這樣,我們保證了實驗課教學內(nèi)容的知識性、系統(tǒng)性和權(quán)威性。
(2)教學內(nèi)容改革。
由于教學學時和實驗條件的限制,原有的教學內(nèi)容僅開展了三個實驗項目,分別為動物外周血全血DNA的提取實驗、瓊脂糖凝膠電泳實驗和血清蛋白SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳實驗。這些實驗雖然是醫(yī)學分子生物學基礎(chǔ)及經(jīng)典的實驗技術(shù),重要性很強,但是它們之間相對獨立,關(guān)聯(lián)度不夠,缺乏實驗的連貫性和綜合性,且與臨床聯(lián)系不大,學生興趣缺乏。為了節(jié)約教學成本,實驗準備均由教師提前完成,學生只需提取樣品,最后電泳上樣,觀察實驗結(jié)果,完成實驗報告。因此,學生根本沒有充分的時間對整個實驗進行思考和探索,可能實驗做完,他們完全沒有理解這些實驗的目的和意義,只是照搬照抄,應(yīng)敷了事,完全違背了設(shè)置實驗課的初衷,沒有達到鍛煉學生獨立思考,獨立操作的目的。
針對這些問題,為了培養(yǎng)學生的學習興趣,提高學生的動手能力和創(chuàng)新性思維,根據(jù)醫(yī)學檢驗專業(yè)的特點,我們創(chuàng)新性地重新設(shè)計了一個綜合性實驗――DNA指紋分析[2,6~8](見圖1),包括人外周血DNA的提取、分光光度法(Nanodrop法)測定DNA的濃度和純度、以所提取的DNA為模板進行PCR擴增D1S80短串聯(lián)重復(fù)序列、瓊脂糖凝膠及聚苯稀酰胺凝膠電泳、DNA染色(EB染色和銀染)、凝膠成像系統(tǒng)下觀察結(jié)果和照相,最后進行分析[2]。
同時將學生分為4人一組,每4個組為一個班,每個班由兩位教師負責。學生之間相互抽取血樣進行DNA的提取,所有實驗步驟均由學生獨立操作完成,教師只是從旁協(xié)助和指導(dǎo),盡量爭取每位學生都有動手的機會。這樣改革的優(yōu)點在于,我們將研究對象由模式動物轉(zhuǎn)化為人類自己,從核酸技術(shù)以及基因工程技術(shù)兩條主線展開,并且選用了基因診斷中的一個重要內(nèi)容―DNA指紋分析這個能引發(fā)學生興趣的內(nèi)容,使得整個實驗過程更加貼近臨床實踐,更能促進學生的積極性和參與度。而且實驗具有連續(xù)性和系統(tǒng)性,使學生對實驗內(nèi)容有了更深刻的認識,提高了學生的動手能力,鞏固了課堂教學所學的理論知識。
(3)教學方式改革。
我們摒棄了傳統(tǒng)的教學方式,不再是單一的教師講,學生聽的模式,而是結(jié)合PBL法、充分利用現(xiàn)代教學手段,巧妙運用計算機多媒體作為實驗教學的輔助工具,合理利用多媒體系統(tǒng)的音頻和視頻信息,在實驗課里將一些未開展的實驗項目自然生動的展現(xiàn)在學生面前,方便了學生學習,提高了學生的學習興趣,為學生今后的畢業(yè)實習及工作奠定良好的基礎(chǔ)。同時教師帶習學生數(shù)量相對減少,有更多時間與學生進行面對面交流和溝通,啟發(fā)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析和解決問題,使學生由被動的接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訁⑴c者,培養(yǎng)學生的科研思維和創(chuàng)新能力。
(4)教學效果反饋。
為了了解實驗教學改革的效果,我們對參與實驗的同學進行了問卷調(diào)查(見表1)。調(diào)查表的內(nèi)容主要涉及實驗開設(shè)是否具有創(chuàng)新性,是否能提高學生的學習興趣和動手能力,對學生今后的工作是否有幫助等等。調(diào)查結(jié)果顯示,實驗教學改革后,學生對醫(yī)學分子生物學這門課程有了更深的認識和理解,而且學習積極性明顯增加,對知識掌握更加具有完整性和系統(tǒng)性,達到了培養(yǎng)學生科研素質(zhì)和創(chuàng)新思維、提高動手能力的目的。
5 結(jié)語
總之,經(jīng)過醫(yī)學分子生物學實驗教學的改革,其實驗內(nèi)容將理論基礎(chǔ)與臨床實踐完整地結(jié)合在一起,學生普遍反映教學效果良好,學習積極性明顯提高,實驗操作能力顯著增強。通過醫(yī)學分子生物學實驗教學激發(fā)了學生的潛在能力,培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維,為學生今后從事科學研究和臨床工作打下了堅實的基礎(chǔ)。適應(yīng)社會發(fā)展需要,由培養(yǎng)單一臨床技能型人才向培養(yǎng)具有臨床科研和動手能力強的復(fù)合型人才轉(zhuǎn)變。但本次改革仍有不足之處,學生普遍反映實驗教學學時不夠,以及實驗教學經(jīng)費不足,導(dǎo)致實驗項目相對較少。
參考文獻
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【關(guān)鍵詞】醫(yī)學檢驗 臨床分子生物學檢驗 實驗教學
隨著基因組計劃的順利完成,后基因組時代逐步到來。分子診斷學進入了快速發(fā)展期,為檢驗醫(yī)學的發(fā)展提供了新的機遇。隨著分子生物學理論、技術(shù)和方法的臨床應(yīng)用,分子生物學技術(shù)以其不可比擬的強大功能逐漸成為臨床檢驗診斷的重要手段之一。為了適應(yīng)新世紀臨床檢驗診斷的需要, 我校自2008年開始將其作為醫(yī)學檢驗專業(yè)的一門重要的臨床專業(yè)必修課進行開設(shè)。由于分子生物學技術(shù)發(fā)展迅速,種類繁多,對于4年制檢驗本科學生來說,時間緊張加上以往所學分子生物學知識較少,因此在講授臨床分子生物學檢驗這門課程時,我們選擇性的講授分子生物學中的基礎(chǔ)知識(如基因的克隆、表達、調(diào)控等)以及與臨床檢驗診斷關(guān)系密切的分子生物學技術(shù)。實驗教學在加強學生的素質(zhì)教育與創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面起著理論教學不可替代的作用,因此在該門課程僅有66學時的情況下,實驗課時開出了32學時。由于分子生物學實驗課有其自身明顯的特點:實驗過程中的許多現(xiàn)象與結(jié)果往往比較微觀,抽象,如何最大程度的提高學生的學習興趣,使學生充分體會到奇妙的生命微觀世界,又深刻認識到分子生物學實驗在臨床檢驗中的實用性和重要性,在充分調(diào)動學生學習積極性的基礎(chǔ)上,鞏固加深理論知識的學習,同時使其掌握分子生物學檢驗技術(shù)的基本操作技能和相關(guān)檢驗技術(shù)。結(jié)合近幾年的實驗教學,有關(guān)臨床分子生物學檢驗實驗教學的幾點體會,現(xiàn)總結(jié)如下。
一、合理設(shè)計實驗
根據(jù)本校醫(yī)學檢驗本科生教學以及分子生物學技術(shù)的特點,將理論課與實驗課接近1:1進行分配。在實驗設(shè)計中高度重視能力培養(yǎng),注重提高學生實踐能力、創(chuàng)新意識及學習主動性。實驗分為基礎(chǔ)實驗與綜合性實驗,基礎(chǔ)實驗主要學習基本實驗技能,培養(yǎng)動手能力,如質(zhì)粒DNA的提取、PCR擴增、DNA瓊脂糖凝膠電泳等。綜合性實驗主要是將所學基礎(chǔ)實驗貫穿起來,讓學生真正成為實驗教學的主體,著力培養(yǎng)學生獨立思考、創(chuàng)新和綜合運用知識的能力,提高學生的實際操作和綜合分析能力,如引物設(shè)計與PCR擴增實驗,涉及到以往的引物設(shè)計、PCR擴增及DNA瓊脂糖凝膠電泳等實驗。除此之外,在實驗課教學過程中,合理安排實驗,各實驗之間既獨立, 又相互連貫, 前一個實驗的結(jié)果是下一個實驗的材料。如我們在設(shè)計DNA克隆實驗時,主要包括分(分離、獲取目的基因和載體),切(對目的基因和載體進行限制性酶切)、接(目的基因與載體連接)、轉(zhuǎn)(重組DNA導(dǎo)入相應(yīng)的受體細胞)、篩(篩選出含有重組體的受體細胞),在分、切、接、轉(zhuǎn)、篩各實驗中,前一個實驗的結(jié)果恰好是下一個實驗的材料,這樣既可以充分節(jié)約資源,又體現(xiàn)了實驗的連貫性。同時盡量開設(shè)與臨床應(yīng)用較密切的實驗項目,如HBV核酸的熒光定量PCR檢測等。在整個教學過程中,不僅教會學生如何去做實驗,更要充分理解實驗原理、并學會設(shè)計實驗,同步培養(yǎng)學生的動手和思考能力,為其將來真正走進實驗室做好充分的準備。
二、實驗內(nèi)容的選擇
精心選擇和合理安排實驗內(nèi)容,充分將系統(tǒng)性與實用性相結(jié)合,理論與實踐相結(jié)合。使學生盡可能多的了解分子生物學技術(shù)在檢驗及醫(yī)學研究中的應(yīng)用。如我們開設(shè)的PCR擴增實驗,就含有引物的設(shè)計、mRNA的提取及逆轉(zhuǎn)、PCR體系配置及擴增、PCR產(chǎn)物分析等實驗內(nèi)容。在學生充份了解并熟悉普通PCR的基礎(chǔ)上,我們進一步開設(shè)了目前臨床檢驗中常用的HBV核酸的熒光定量PCR檢測內(nèi)容。實時熒光定量PCR可在PCR指數(shù)擴增期通過連續(xù)監(jiān)測熒光信號強弱的變化來即時測定特異性產(chǎn)物的量,克服了普通PCR只有擴增結(jié)束后才能檢測擴增產(chǎn)物的弊端,整個擴增過程動態(tài)觀察,學生一目了然。通過普通PCR及熒光定量PCR實驗,使學生對PCR的原理、操作、過程由抽象到具體,將學到的知識和技能融會貫通,而不是死記硬背。我們開設(shè)的DNA克隆實驗,涵蓋了DNA的提取,PCR擴增,限制性酶切,目的基因與載體的連接,感受態(tài)細胞的制備,重組子的轉(zhuǎn)化及鑒定。通過實驗使學生對深奧、難理解的DNA克隆過程有了深切體會,同時教學過程中充分發(fā)揮學生的主觀能動性, 發(fā)揮他們的想象力和創(chuàng)新精神。實驗過程中每4人一組,增加學生動手、動腦和團隊合作精神,教師在實驗過程中正確引導(dǎo),嚴格把關(guān), 使教學目標順利完成。
三、實驗教學過程
規(guī)范實驗教學過程,注重實驗教學經(jīng)驗的積累,把培養(yǎng)目標嚴格貫穿于整個教學活動中。實驗課前,充分備課及預(yù)實驗,熟練掌握整個實驗操作流程,對實驗過程中存在的或易出現(xiàn)的問題,及時糾正,以提高實驗的準確率和成功率。技術(shù)人員與各帶課教師之間在共用試劑及儀器上做好協(xié)調(diào)溝通,保證實驗順利進行。每學期第一次實驗課,集中、重點講解分子生物學中經(jīng)常用到的儀器和設(shè)備(如微量加樣器、分光光度計、離心機等)的使用及注意事項,并進行操作示教,要求人人操作規(guī)范,對于不合符規(guī)范的立即糾正,重點強化訓(xùn)練,直到人人過關(guān),避免學生因操作不當而影響實驗的整體性,以保證后續(xù)實驗順利完成。每次實驗課,以15分鐘左右的時間重點講解實驗原理、操作及注意事項,并提出相關(guān)的問題,但不給出明確結(jié)論,讓學生帶著問題動手操作,通過自己動腦、動手去解決問題,而不是簡單的重復(fù)實驗流程或操作步驟。實驗過程中帶教老師積極巡視指導(dǎo),發(fā)現(xiàn)操作錯誤及時指出并予以糾正,從而提高其操作技能。實驗結(jié)束前,通過學生討論、帶教老師點評的方式對本次實驗出現(xiàn)的問題及實驗結(jié)果進行歸納總結(jié)。使學生在整個實驗過程中主動參與、樂于探究、勤于動手,自己尋找問題的答案;使實驗課不再僅僅只是加深有關(guān)理論課的理解和掌握,而是在此基礎(chǔ)上的進一步培養(yǎng)學生的動手能力和分析問題、解決問題的能力。課后帶教老師根據(jù)學生實驗中出現(xiàn)的問題,認真總結(jié),進一步優(yōu)化下次實驗課的開設(shè)。
四、實驗考核
為了避免實驗課中,學生機械地按部就班完成實驗步驟,對實驗原理一知半解,對實驗結(jié)果的分析缺乏獨立總結(jié)和思考的能力。我們依據(jù)多項指標綜合評定學生的實驗課成績,主要包括三方面:實驗報告、實驗操作技能考試和實驗設(shè)計。實驗報告要求學生掌握實驗原理、熟悉實驗流程、并對實驗中出現(xiàn)的問題及實驗結(jié)果進行討論,并能夠解決相關(guān)問題。實驗操作技能考試內(nèi)容包括所學所有實驗操作,由學生隨機抽取考核題目,這樣可提高學生的動手操作和綜合能力。實驗設(shè)計,在每學期最后一次實驗課進行,按照上課時的分組,每4人為一小組,要求學生提前查閱相關(guān)的文獻資料,利用一學期的實驗積累,從實驗原理、材料、步驟等方面自行設(shè)計一個實驗,課堂上每組提出自己的設(shè)計方案,帶教老師對其進行指導(dǎo)及評價。通過實驗報告、實驗操作技能考試及實驗設(shè)計三部分成績,可以達到綜合、客觀地評價學生對實驗理論的理解、掌握程度及動手操作能力及分析問題、解決問題的能力。
五、實驗教學效果
對于以往較少接觸分子生物學的醫(yī)學檢驗專業(yè)學生來說,臨床分子生物學檢驗理論深奧難以理解。經(jīng)過一個學期的實驗操作后,大部分同學反應(yīng),以前靠死記硬背的原理及操作步驟,現(xiàn)在變得清晰、易懂。如普通PCR擴增實驗:通過引物設(shè)計、PCR體系配置、PCR儀參數(shù)設(shè)置、PCR產(chǎn)物瓊脂糖凝膠分析等,使抽象、難懂的理論變得具體、真實、可見。同時分子生物學實驗課往往前后貫通,通過實驗課的學習,不僅掌握了重要的分子生物學實驗技術(shù),而且初步學到了一種研究思路和方法,這是一般零散實驗難以達到的一種效果。如通過DNA克隆實驗,學生掌握了引物設(shè)計、PCR擴增、質(zhì)粒DNA的提取、限制性酶切、目的基因與載體的連接、感受態(tài)細胞的制備、轉(zhuǎn)化、及陽性重組子的篩選和鑒定等。在此基礎(chǔ)上,學生利用所學知識,可以獨立設(shè)計相關(guān)的實驗并進行實施,鞏固和提高了學生的綜合實驗?zāi)芰ΑM瑫r通過實驗教學使學生了解與實驗相關(guān)的一系列同類技術(shù),開闊思路,為后續(xù)學習和工作奠定堅實的基礎(chǔ)。
六、存在的問題
由于本門課程內(nèi)容抽象、深奧,時間有限,如何在較短的時間內(nèi)選擇最具有代表性、與臨床檢驗診斷密切相關(guān)的實驗;如何使臨床分子生物學檢驗實驗課更趨合理;如何通過實驗教學提高學生綜合能力與創(chuàng)新能力,上述均是我們今后積極探索并不斷努力的方向。
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關(guān)鍵詞:分子生物學大實驗;教學探索
隨著分子生物學與各生物學科領(lǐng)域的廣泛相互滲透[1][2],許多有關(guān)生命學科專業(yè)的高校都紛紛地參與到分子生物學教學探索之中來[3][4][5],以期望學生不僅能獲取最新的理論知識還能掌握一些分子生物學實驗的基本技能。因此,分子生物學實驗教學也成為了教學實踐關(guān)注的一個重點。
一、分子生物學實驗教學現(xiàn)狀
當前,分子生物學實驗指導(dǎo)書不少,其內(nèi)容也很多,但真正適合本科生且操作性強的實驗并不多。大多實驗開展不起來,一方面是由于實驗操作步驟連續(xù)性強,學生沒有完成實驗的充足時間;另一方面是實驗材料、試劑、設(shè)備不能同時滿足眾多的學生來使用。
大多數(shù)的高校一般會根據(jù)現(xiàn)有的實驗條件,開出一些經(jīng)典的基礎(chǔ)性驗證實驗,這些實驗大多為動物或植物基因組DNA的提取、質(zhì)粒DNA的提取、瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA、PCR基因擴增、大腸桿菌感受態(tài)細胞的制備以及質(zhì)粒的轉(zhuǎn)化。這類實驗具有培養(yǎng)學生進行微量操作和無菌操作的特點,是學生理解相關(guān)知識及操作步驟的一扇窗口。此外,也有一些高校[6][7],為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力,將實驗內(nèi)容串聯(lián)起來,形成一個連續(xù)的、緊密的相關(guān)系列實驗,如通過PCR基因擴增、分離回收與純化、DNA重組、質(zhì)粒轉(zhuǎn)化、重組子鑒定與表達組成的一系列綜合實驗。這類實驗有利于學生學會分析問題、學會對理論知識的靈活運用,具有提升學生綜合素質(zhì)的特點。因此,綜合實驗的優(yōu)點多被高??粗兀?][9][10][11][12][13][14],學校也非常鼓勵多開展此類實驗。
二、分子生物學實驗教學存在的問題
以實驗為基礎(chǔ)而發(fā)展起來的分子生物學,其實踐性很強,如何突顯出理論與實踐的聯(lián)系,充分發(fā)揮分子生物學實驗教學對創(chuàng)新型人材培養(yǎng)的貢獻[15],已成為當前分子生物學實驗教學改革所面臨的挑戰(zhàn)。在分子生物學實驗內(nèi)容的組織上,我校偏重于質(zhì)粒DNA的重組克隆,圍繞著重組克隆而建立起了一系列有機聯(lián)系的實驗,依次為大腸桿菌感受態(tài)細胞的制備、DNA重組和轉(zhuǎn)化、重組質(zhì)粒的提取及鑒定。這一系列實驗環(huán)環(huán)相扣,前一實驗結(jié)果是后一實驗的起始,對實驗結(jié)果好壞的檢驗也只有待到下一實驗結(jié)論出來之后才能確定。由于實驗結(jié)果檢測周期長,學生不易即時發(fā)現(xiàn)操作過程中的失誤,這樣就使得學生實驗的效果往往是越往后做效果越差,有時甚至沒有最終的實驗結(jié)果,加之受教學學時數(shù)的限制,學生沒有重做的時間。整個實驗?zāi)茼樌瓿上聛淼膶W生只占一少部分,大部分學生由于中途實驗結(jié)果不理想,嚴重地影響了未完成實驗的效果??偟膩砜矗瑔慰糠肿由飳W課堂上的實驗教學來給學生建立起相關(guān)的操作技能,有一定的難度。尤其是對剛接觸分子生物學實驗的學生而言,要讓他在腦袋里真正形成微量及無菌操作的觀念,需要有一個過程。這些都是需要任課教師不得不做出思考的地方。
三、分子生物學實驗教學改革途徑
盡管實驗技能培養(yǎng)內(nèi)容滯后于理論[16],的現(xiàn)狀仍舊存在,而對于人才培養(yǎng)的要求也越來越高的今天,我們不得不積極面對,采取一些相應(yīng)的改革措施,以適應(yīng)現(xiàn)階段人才培養(yǎng)的要求。
(一)、繼續(xù)加強實驗教材建設(shè)
1.完善實驗教學內(nèi)容,注重內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性
本著促進學生對知識的深刻理解與運用,實驗內(nèi)容要盡可能做到覆蓋分子生物學重要理論的觀點,本課程組開出了植物基因組DNA的提取、隨機擴增多態(tài)性DNA標記(RAPD PCR擴增)、瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA、農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化、以及感受態(tài)細胞的的制備、質(zhì)粒重組、轉(zhuǎn)化、提取、鑒定九個實驗項目。實驗內(nèi)容涵蓋了對攜帶遺傳物質(zhì)生物大分子核酸DNA的操作、比較了不同植物基因組在組成序列上的差異、通過改變植株遺傳物質(zhì)獲得轉(zhuǎn)基因植株以及目的基因的克隆,形成了比較完備的實驗教學內(nèi)容。各實驗有著明確的教學目的,實驗組成之間又有著緊密的聯(lián)系,能充分地讓學生明白該項實驗在分子生物學實驗中的地位和作用。
2.精選實驗技術(shù),加強實驗技能訓(xùn)練
瓊脂糖凝膠電泳檢測技術(shù)在分子生物學實驗中應(yīng)用頻率頗多,讓學生全面掌握這一技術(shù)尤其重要。大多初學者感到通過瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA的學習,其實驗操作本身并不難,難的是要會對實驗結(jié)果有一個正確的分析和判斷。學生擁有這樣的體驗和感受是由于缺乏一定的相關(guān)實驗經(jīng)驗所致,關(guān)于這一點學生將會在以后的實驗內(nèi)容如植物基因組DNA、PCR產(chǎn)物瓊脂糖凝膠電泳檢測結(jié)果分析中得到鍛煉和加強。
給學生建立無菌操作的觀念,這對需要無菌操作的實驗環(huán)節(jié)至關(guān)重要,這一細節(jié)常常是學生稍不注意就犯錯誤的地方。通過感受態(tài)細胞制備的實驗使學生首先建立起嚴格的無菌操作概念,在后續(xù)相關(guān)實驗中重復(fù)強調(diào),以加深學生對無菌操作的認識。
微量操作是分子生物學實驗操作上的一大特點,讓學生學會微量操作,通PCR擴增實驗讓學生體會微量操作的重要性,培養(yǎng)學生認真、嚴謹?shù)刂螌W態(tài)度。
無菌操作和微量操雖是實驗細節(jié),但這些細節(jié)上的問題恰恰在關(guān)鍵時足以造成實驗整體的失敗。因此,有必要在精選實驗技術(shù)上多考慮對學生實驗素質(zhì)培養(yǎng)的內(nèi)容,加強實驗技能訓(xùn)練的同時,多注重培養(yǎng)學生嚴肅、嚴密、嚴格的科學態(tài)度。
(二)、改進實驗教學方法
依據(jù)每項具體實驗?zāi)康募耙蟮牟煌?,采用不同的實驗教學方法??傊?,是要盡可能地通過分子生物學實驗教學讓學生掌握本學科研究的基本實驗方法、熟練使用相關(guān)的常規(guī)儀器設(shè)備。
1.建立探究式實驗教學模式
在學生有限的實驗教學時間內(nèi),教師首先側(cè)重講解實驗內(nèi)容中各環(huán)節(jié)間的內(nèi)在聯(lián)系、實驗操作關(guān)鍵點及注意事項。然后,在學生動手操作過程中注意發(fā)現(xiàn)普遍存在的問題,有針對性地及時提示和糾正錯誤,對個別學生出現(xiàn)的問題進行單獨輔導(dǎo)。重視實驗失敗的學生并及時引導(dǎo)這類學生尋找原因、分析原因及尋求解決的辦法。在課堂上,加強師生之間的互動性,用提前預(yù)備好的中途實驗材料彌補學生因中途實驗失敗所致的后續(xù)實驗不能順利進行下去的被動狀態(tài),充分調(diào)動學生動手動腦的積極性,不斷引導(dǎo)學生自主地完成實驗內(nèi)容。#p#分頁標題#e#
2.充分利用實驗室現(xiàn)有資源,拓展學生視野
實驗教學中通過運用多媒體技術(shù),變分子生物學中抽象的概念和技術(shù)為可視化的動畫、音頻和視頻效果,使實驗教學內(nèi)容更加直觀、生動、形象,豐富了實驗教學課堂內(nèi)容。通過“虛擬實驗”[17]的講解,學生將對預(yù)做實驗有一個總體的感性認知。在接下來的具體親自動手操作過程中,學生能更輕松地按照實驗要求來完成實驗,教師也將贏得更多的時間把注意力和精力投放到學生的整個實驗教學過程中。
3.采用開放式教學模式,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力
開放性實驗教學是高校實驗教學深化改革過程中的一項新成果。學生借助開放實驗室,可以自由支配課外時間親自動手參與實驗全過程。對一些學有余力的學生而言,開放實驗室則成了學生學習的第二課堂,學生通過查閱資料、撰寫論文報告或綜述選擇自己感興趣的內(nèi)容作為研究項目,向開放實驗室提出申請,獲得批準的學生可以進入實驗室在實驗教師的指導(dǎo)下完成該項目。
開放性實驗教學是課堂實驗教學的一個延伸,它給學生營造出一個寬松的學習氛圍,是一種以學生為主、教師為輔的教學模式,它在學生學習的自主性、創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程中起到了積極的作用[18][19]。
四、改革實驗教學考核評價體系
目前,我校已將分子生物學實驗教學與理論教學分開,設(shè)置實驗教學學時數(shù)72學時、獨立計算學分4.5分。考核內(nèi)容主要由學生平時實驗操作(包括每次實驗的預(yù)習情況、實際操作過程、實驗報告書寫的規(guī)范化及實驗結(jié)果的分析討論)和實驗理論閉卷考試兩部分組成,每一部分內(nèi)容各占總考核成績的50%。進一步細化了學生平時實驗操作考核內(nèi)容,將學生在每堂實驗課中的表現(xiàn)以分數(shù)形式進行量化考核,促進考核的公平性,充分調(diào)動了學生學習的積極性和主動性。
五、加強實驗室及師資隊伍建設(shè)
在實驗室建設(shè)上,我校于2006年成功地組建了農(nóng)科專業(yè)基礎(chǔ)實驗教學中心,這使原分屬于農(nóng)學院管轄的分子生物學實驗室納入到實驗教學中心的統(tǒng)一管理范圍之內(nèi)。由此,分子生物學實驗室的硬件設(shè)施得以充實和改善,在一定程度上緩解了教學資源相對學生需求不足之間的矛盾,學生則增加了動手操作的機會。
在實驗室?guī)熧Y隊伍建設(shè)方面上,實驗室配備專職管理人員,使儀器設(shè)備得到有效運轉(zhuǎn)和即時維護,確實地保證了實驗教學的順利開展。實驗課程組目前現(xiàn)有成員8人,其中教授2人,副教授4人,高級實驗師1人,實驗師1人,具博士學位的教師有4人,有著合理的職稱結(jié)構(gòu)和高的學術(shù)水平,教學科研能力強。課程組定期或不定期地開展教研活動,教師之間交流密切,促進了教師團隊的成長。
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【關(guān)鍵詞】本科醫(yī)學生 分子生物學 開放型實驗室 建設(shè)
【中圖分類號】R34 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2013)28-0038-02
現(xiàn)代高等教育越來越重視培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實、多學科、適應(yīng)性強、有創(chuàng)新意識的人才,教育部也明確提出“積極推動研究性教學,提高大學生的創(chuàng)新能力”。因此,建立開放型實驗室并向廣大學生開放成為評估學校教學水平、科研水平的重要標志,也是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的關(guān)鍵平臺。課題組依托為“省高校重點實驗室”,通過借鑒其豐富的實驗室建設(shè)管理經(jīng)驗,進行了本科醫(yī)學分子生物學開放型實驗室建設(shè)并應(yīng)用到了本科醫(yī)學分子生物學的實驗教學?,F(xiàn)將相關(guān)經(jīng)驗介紹如下:
一 本科醫(yī)學分子生物學開放型實驗室建設(shè)的必要性
醫(yī)學分子生物學教學中,實驗教學是人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。醫(yī)學分子生物學是從分子水平研究疾病的學科,涉及的生物大分子不能直接觀察,僅有課堂理論教學不能給予學生形象直觀的認識。且醫(yī)學分子生物學在理論課教學中涉及大量先進分子生物學技術(shù),學生需要通過具體操作才能掌握這些技術(shù),所以這是一門實踐性很強的學科。
傳統(tǒng)的醫(yī)學分子生物學實驗教學由于教學時間和實驗室場地的局限,大部分實驗內(nèi)容由教師與實驗員事先準備好,學生按照書本內(nèi)容機械模仿或者由老師示教。這種方式束縛了學生的自主性和創(chuàng)造性,不利于學生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
建立開放型實驗室是實現(xiàn)資源共享、增強學生實踐能力、培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力、提高教學質(zhì)量的重要措施之一。實行開放型實驗教學是實驗教學方式的創(chuàng)新,是課內(nèi)實驗內(nèi)容補充的重要手段之一。通過對已有的實驗室資源實行開放式使用,利于設(shè)備資源的充分利用;利于組織和引導(dǎo)學生系統(tǒng)地開展課外實驗活動,培養(yǎng)學生觀察問題、思考問題、分析問題和解決問題的能力,特別是能夠增強學生的實際動手能力和創(chuàng)新能力。對全面提高學生的綜合素質(zhì),促進實踐教學的改革,具有重要的現(xiàn)實意義。
二 本科醫(yī)學分子生物學開放型實驗室建設(shè)要點
1.場地規(guī)劃
開放型實驗室不同于普通實驗教學實驗室,需要全工作日開放,學生科研實驗也需要一個相對集中的場地完成。為了便于管理、統(tǒng)籌安排,本實驗室從已有的場地中專門劃分了一間實驗室面向本科生開放。在該實驗室中劃分如下區(qū)域,中間放置實驗臺和試劑架作為公共實驗區(qū),四周邊臺劃分為常規(guī)儀器使用區(qū)、精密儀器使用區(qū)以及污染實驗隔離區(qū)。學生在該實驗室中能完成分子生物學實驗的大多數(shù)操作,既合理利用了場地,又方便了人員和設(shè)備的管理。
2.儀器配置
在開放型實驗室中,儀器使用頻率高,常規(guī)儀器設(shè)備需求量大。因此實驗室配置有足量的常規(guī)耗材如EP管、玻璃試管、離心管等,對于經(jīng)常使用的普通設(shè)備如電泳儀、電泳槽、普通離心機等基本配置為2~3臺,對于一些較為貴重設(shè)備,如電子天平、轉(zhuǎn)膜儀、PCR等至少配置一臺。上述儀器配置能完成大多數(shù)常規(guī)分子生物學科研實驗。
3.人員配備
開放型實驗室的工作人員的合理配置,對于培養(yǎng)合格人才,提高教學質(zhì)量,合理規(guī)范使用儀器設(shè)備等具有重要作用。人員配備包括管理人員、專職指導(dǎo)教師、實驗技術(shù)人員。其中,管理人員主要進行實驗室設(shè)備、實驗室工作人員和入室本科生的統(tǒng)籌管理,由具有多年工作經(jīng)驗、責任心強且具有較強統(tǒng)籌協(xié)調(diào)能力的高級職稱專職科研人員擔當。指導(dǎo)教師負責帶領(lǐng)入室本科實驗小組設(shè)計并完成分子生物學科研實驗,需由具有較豐富的理論和實驗教學經(jīng)驗,具有一定科研工作經(jīng)驗的專職教學或科研人員擔任。實驗技術(shù)人員負責常規(guī)儀器的使用指導(dǎo)和日常維護,應(yīng)由具有多年儀器使用經(jīng)驗且具有分子生物學基礎(chǔ)理論的實驗技術(shù)人員擔任。各成員明確分工,各盡其職,共同完成入室本科生的培養(yǎng)工作。
4.制度建設(shè)
一個實驗室的正常安全運行,離不開合理健全的規(guī)章制度。作為一個面向本科生的開放型實驗室,制度建設(shè)更是重中之重。開放型實驗室人員流動大、開放時間長,學生科研工作能力參差不齊,儀器數(shù)量多,儀器使用頻率高,這些都加大了實驗室管理的難度。因此,本實驗室制定了實驗室入室管理制度和儀器使用制度,包括《入室申請及承諾書》《本科醫(yī)學分子生物學實驗室開放管理規(guī)程》《儀器使用及管理制度》《儀器使用申請及預(yù)約申請制度》等。對于常用儀器均編寫了標準操作規(guī)程,高級貴重儀器采取專人專管制度。通過制度的制定、試行和進一步修改,使實驗室的各項管理機制逐步完善,形成一個統(tǒng)一規(guī)范的體系。
三 本科醫(yī)學分子生物學開放型實驗室在實驗教學中的應(yīng)用
本科醫(yī)學分子生物學開放型實驗室成立之后,通過在課堂上大力宣傳,學生入室進行科研實驗學習的積極性高漲。學生首先填寫《入室申請書和承諾書》,提交實驗室主任審查批準后,組織學生學習實驗室管理制度和儀器使用制度,對常規(guī)儀器的使用進行統(tǒng)一培訓(xùn),按學生需求將他們分為多個興趣小組,每個興趣小組安排一名專職指導(dǎo)教師進行指導(dǎo),指導(dǎo)學生查閱文獻、設(shè)計實驗,并以小組為單位共同完成實驗課題。目前,本實驗室已接納本科興趣小組十余組,本科入室學生56人次,其中由興趣小組設(shè)計并申請的“香樟揮發(fā)油對人胚肺細胞基因表達的影響”課題獲學院院級課題立項資助,相關(guān)文章也在正式省級刊物上發(fā)表。
綜上所述,通過本科醫(yī)學分子生物學開放型實驗室的建設(shè)和開放,為本科分子生物學實驗教學和本科生進行科學研究提供了場地,通過入室進行實驗或科研,可大大提高學生獨立思考、分析問題、解決問題的能力,在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才、科技型人才的過程中發(fā)揮了重要作用。
參考文獻
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分子生物學作為一門新興學科,從生物學和生物化學中分離出來之后,發(fā)展極其迅速,應(yīng)用前景極為廣闊,學科之間彼此的交叉性和融合性越來越強,隨著分子生物學新技術(shù)不斷融入醫(yī)學研究領(lǐng)域,尤其在癌癥治療與靶基因藥物開發(fā)、流行性疾病預(yù)防、新型疫苗開發(fā)和應(yīng)用、遺傳性疾病發(fā)病機制探討等方面都彰顯了巨大優(yōu)勢。因此,醫(yī)學類院校學生對分子生物學知識和技術(shù)產(chǎn)生了濃厚興趣,期待用現(xiàn)代分子生物學技術(shù)和理論解決實踐中遇到的問題。但對于中醫(yī)學專業(yè)學生來說,現(xiàn)代生物學知識相對欠缺,實際動手能力較差,尤其將分子生物學知識和技能與中醫(yī)理論進行融合、滲透是教學的一個難點,如何使學生用分子生物學知識聯(lián)系專業(yè)實際,開闊專業(yè)視野,提髙解決問題的能力,已經(jīng)成為中醫(yī)學專業(yè)教學改革探索的重點。我們承擔中西醫(yī)結(jié)合臨床、中醫(yī)學、中藥學、針灸推拿學、預(yù)防醫(yī)學等專業(yè)的分子生物學理論與實驗教學任務(wù),根據(jù)不同專業(yè)的特點,從培養(yǎng)學生的獨立分析問題、解決問題和創(chuàng)新能力入手,探索中醫(yī)學專業(yè)分子生物學的教學模式,現(xiàn)介紹如下。
1全面把握教材,認真?zhèn)湔n
分子生物學是一門新興學科,整個教材反映了內(nèi)容新穎性、理論抽象性和實驗條件要求苛刻性。教師在接受教學任務(wù)后,要在課前做好充分準備,除“吃透”教材上的主要內(nèi)容外,還要抓住章節(jié)重難點,根據(jù)專業(yè)特色,找到分子生物學與中醫(yī)學專業(yè)的結(jié)合點。翻閱大量與授課內(nèi)容有關(guān)的參考資料,掌握學科發(fā)展新動態(tài),寫出詳細講稿,制作簡單易懂的幻燈片,配備典型的標本,展示典型照片和掛圖等,合理安排課件內(nèi)容和各教學環(huán)節(jié)時間,在每次上課前列出提綱,使每一次課的內(nèi)容安排井然有序,突出重點和難點,體現(xiàn)科學性、專業(yè)性、生動性和易懂性。
2探索教學規(guī)律,講究教學互動
教學是一個知識綜合展現(xiàn)的過程,要不斷探索教學規(guī)律,教學是一個不斷發(fā)展的過程,要不斷把新的教學手段、思想和理念貫穿到教學中;教學是一個多技巧并用的過程,要以學生為主體,激發(fā)學生的興趣,引導(dǎo)學生學會主動學習,變強制接受為自覺接收,變被動學習為主動學習,變乏味學習為興趣學習,變灌輸為啟發(fā),變督促為引導(dǎo),從“讓我學”變?yōu)椤拔乙獙W”。在教學過程中學會當一名演員,用誠懇的態(tài)度、飽滿的熱情投入每一次課,語言要通俗、生動、形象,聲音要洪亮,語氣要抑揚頓挫;在教學過程中學會當一名指揮官,要統(tǒng)籌全局,精心設(shè)計課堂教學,預(yù)可能出現(xiàn)的情況,從容駕馭課堂教學進程;在教學過程中學會當一名藝術(shù)家,隨時洞察學生思維變化的態(tài)勢,善于激起學生的興趣和熱情,把教學藝術(shù)滲透于教學的每個環(huán)節(jié);在教學過程中學會當一名引路人,不斷把科研中取得的新成果與課程內(nèi)容銜接起來,使學生在學習中了解科研前沿與所學專業(yè)知識之間的聯(lián)系,感悟出科學創(chuàng)造的技巧和著眼點,激發(fā)自身思想創(chuàng)新、知識創(chuàng)新。例如,在分子生物學教學過程中,講到DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)時讓學生聯(lián)想麻花,在講到蛋白無規(guī)則卷曲時讓學生聯(lián)想廚房使用的鋼絲球。同時,給學生提出問題:中西醫(yī)結(jié)合有什么意義?中醫(yī)五行理論與基因表達調(diào)控的時間性和空間性有什么聯(lián)系?分子生物學技術(shù)與中醫(yī)診斷技術(shù)的互補性在哪里?盡可能讓學生結(jié)合專業(yè),聯(lián)系實際,拓寬思路。
3改革教學方法,提高教學效果
打破傳統(tǒng)的教學方式,采取多種授課形式。例如,選取合適的內(nèi)容讓學生試講,其余學生提問,教師點評;讓學生根據(jù)已學內(nèi)容寫小論文,總結(jié)內(nèi)容之間的聯(lián)系,并結(jié)合專業(yè)闡述這些理論的實際應(yīng)用;圍繞授課內(nèi)容提出熱點問題,開展課堂討論,讓學生利用圖書館、網(wǎng)絡(luò)等資源查找資料,提高學生學習的能力,例如可提出以下問題:轉(zhuǎn)錄和翻譯的關(guān)系?中藥對生物信號傳遞影響的路徑和關(guān)系?中藥多靶點、多路徑和多方位作用與信號傳遞的關(guān)系?
講授過程中密切關(guān)注學生的思維變化,用積極的心態(tài)精心設(shè)計每次課,提高教學效果。
4將科研體會與學術(shù)報告融入課堂
分子生物學是一門實驗性很強的學科,理論和實驗操作之間有密切聯(lián)系,許多理論來源于實踐。結(jié)合科研過程中的PCR技術(shù)、回收、轉(zhuǎn)化、藍白斑篩選等,給學生闡述核酸結(jié)構(gòu)、DNA復(fù)制、RNA轉(zhuǎn)錄、蛋白翻譯、細胞信號傳遞等,會使學生對相應(yīng)的理論知識掌握得更牢固,理解得更深刻。
在教學過程中抽出幾個學時,采用講座的形式將分子生物學一些前沿知識介紹給學生,如“糖尿病的發(fā)生分子機制與中醫(yī)療法”、“PCR真的是魔鬼嗎?”等,開闊學生的專業(yè)視野,激發(fā)學生對分子生物學的學習興趣。
5考核要全面,評估要綜合
考試是考查學生學習效果、教師教學質(zhì)量的重要手段,堅持將考核貫穿于整個教學過程中,充分調(diào)動學生在整個學習過程中的積極性。注重平時考核,包括出勤、課堂發(fā)言、討論、作業(yè)、講課、實驗操作等多項內(nèi)容。在教學過程中,教師結(jié)合中醫(yī)學專業(yè)的特點布置作業(yè),對學生的每一份作業(yè)都認真批改;結(jié)合中醫(yī)學專業(yè)和分子生物學知識在課堂提問,對學生課堂發(fā)言和討論發(fā)言的情況做詳細記錄。實驗過程中,通過抽查學生的預(yù)習報告、隨機提問、觀察學生的實驗操作和查看實驗結(jié)果等方法對學生的實驗打分。制訂多種考核方案,在期末考核中,除了閉卷考試,還增加了分子生物學與中醫(yī)學知識的小論文寫作。
關(guān)鍵詞:分子生物學;食品;微生物
1分子生物學的概念闡述
分子生物學作為一種基礎(chǔ)性學科,將分子作為一種物質(zhì)來研究生命的相關(guān)現(xiàn)象,比如構(gòu)成細胞的物質(zhì),能夠發(fā)生何種物理和化學變化。在進行探究的過程中,這種學科代表了人們由探究生命的出現(xiàn)和進化,可以得到生命所表達的重要意義。
2分子生物學在食品微生物檢測中的應(yīng)用意義
分子生物學的各項研究成果已經(jīng)滲透進了人們的實際生活中,而且起到了促進社會發(fā)展,和為全世界解決實際問題的作用。比如將酶催化產(chǎn)生的反應(yīng)和原因運用到各類化學工業(yè)活動中,人工進行酶的模擬并生成新的催化劑,不僅能針對性地解決問題,還可以在化學工業(yè)領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)新的革命。除了在化學方面有所益處,對食品安全方面也有巨大意義,它能夠更新微生物檢測技術(shù),提升了食品安全,保障了食品加工過程中產(chǎn)品的質(zhì)量和人的健康。
3基于分子生物學方法的食品微生物檢測技術(shù)研究
3.1以電泳為主導(dǎo)技術(shù)的DNA圖譜技術(shù)
由于排列順序不同的DN段會在變性劑濃度不同的情況下發(fā)生改變,利用不一樣的解鏈行為,使排列順序不同的DN段會停留在不同位置的凝膠上這一特性,提出了DGGE技術(shù)來檢測核酸序列,在被變性劑染色成功后,會在凝膠的各個位置上出現(xiàn)條帶狀物體。這種技術(shù)已經(jīng)被越來越多相關(guān)企業(yè)運用,進行食品微生物的抽離或測定,檢測微生物的數(shù)量等。J.Theunissen和T.J.Britz等人2004年在南非對含益生菌對食物進行了DGGE技術(shù)檢測[6];MilicaNikolic等人則在南非自制的山羊奶干酪中進行了PCR-DGGE檢測。在DGGE之后出現(xiàn)的NA指紋圖譜技術(shù),也叫做溫度梯度凝膠電泳,不同于DGGE的凝膠中使用尿素和甲酰胺濃度梯度的方法,溫度梯度凝膠電泳使用了溫度梯度和在引物的5′端增加3050bpGC片段的新技術(shù)。這種新的方式可以有效地統(tǒng)計出某一區(qū)塊內(nèi),微生物的數(shù)量和品種,還可以檢測出其他未知的腸道細菌,雖然Zoetendal等人已將這項TGGE技術(shù)運用在了人糞樣微生物的探究分析中,但是針對食品的運用還很少。
4隨機擴增多態(tài)DNA技術(shù)(RAPD)
通過將隨機的引物進行PCR反應(yīng),并加重靶細胞DNA的比例進行分析,這一方法被稱為RAPD分析,它能夠讓研究人員了解DN段的大小和數(shù)量,再根據(jù)DNA在不同基因組中的差異做出判斷。這種方式能夠?qū)⑷緿NA基因定位成目標對象,可以辨識極小的差別,非常適合運用在研究成果少,特點不明顯的或是DNA序列不凸顯的真菌和乳酸菌的研究中。G.Spano等人利用RAPD-PCR技術(shù)發(fā)現(xiàn)了隱藏在紅葡萄酒中的植物乳桿菌,Walczak等人利用RAPD分析法得出了非生產(chǎn)用酵母菌株與標準清酒假絲酵母菌株具有相近的遺傳特質(zhì)。此外,針對葡萄球菌、大腸埃希氏、沙門氏菌和志賀氏菌等研究,都采用了這種技術(shù)方法。
5基因探針檢測方法
1968年,華盛頓卡內(nèi)基學院的Britten等人研究提出了核酸分子雜交技術(shù),也叫做基因探針技術(shù),這種技術(shù)的提出為分子生物學的DNA分析方法奠定了基礎(chǔ),也成為了全球范圍內(nèi)被使用最多的分子生物學技術(shù)。基因探針是一種具有特定標記的基因碎片,具有檢測功能的原理是采用了堿基的配對,通過退火讓兩條互補的核酸單鏈成為雙鏈。這種檢測技術(shù)可以用來檢測食品微生物,具有方便快捷,直接有效的特點,使食物免遭致病性微生物的損害。病原體其本身具有特殊的核酸碎片,利用已經(jīng)做好分離和標志的核酸探針,將與需要檢測的樣品結(jié)合過的標記物進行監(jiān)測,如果檢測的樣品中本身就有確定的病原體,那么探針和核酸序列就會有所結(jié)合。這種基因探針檢測技術(shù)的優(yōu)勢在于,能夠非常靈敏地檢測出不同,而且還具備了組織化學染色的特點,即可被見的特性和可定位的特點,所以能夠檢測出食品中的致病性細菌。就現(xiàn)在來說,世界各地都提出了各種能夠檢測食品微生物的基因探針,比如說Moseley等人提出的生物素標記的沙門菌基因探針,以及Kerdahi等人提出的能夠測試出單核細胞增生的李斯特菌的,來自非放射性DNA探針,還有陳倩等人能夠檢測出ESIEC大腸桿菌的,根據(jù)HPI毒力島基因生成的rp-z探針。另外還有已轉(zhuǎn)變?yōu)樘厥馍唐返幕蛱结樤噭┖?。美國的GENETRAK公司采用特殊的基因探針對沙門菌、李斯特菌和大腸桿菌的rRNA進行檢驗[6],最后得出了脫氧核糖核酸雜交篩選比色法。主要檢驗方式分為以下幾步:
(1)需要一種與細菌rRNA相反的基因探針和一份完成增菌培養(yǎng)的樣品,細菌溶解之后與帶有熒光素標記的探針互相雜交。此時樣品中存在靶細菌rRNA,則帶有熒光素和多聚脫氧腺嘌呤核苷酸(polydA)的探針互相雜交將成立。
(2)將包被多聚脫氧胸腺嘧啶核苷酸(polydT)的固相載體測桿與雜交溶液反應(yīng),如果polydA和polydT間的堿基出現(xiàn)配對,那么雜交核酸分子就被固體載體獲得,并將這種分子培養(yǎng)在辣根過氧化酶-抗熒光素接合劑中,使探針上的熒光素與結(jié)合劑溶合。
(3)固體載體首先放置在酶底物-色原溶液,再由辣根過氧化酶與底物反應(yīng),最后用酸終止,在450nm處計量吸光度的多少,就能確定樣品中是否存在靶細菌。
6基因芯片
上世紀90年代中期出現(xiàn)的基因芯片技術(shù),也就是DNA微陣列(DNAmicroarray),使用微加工技術(shù)構(gòu)建出能將人工產(chǎn)生的基因片段,緊密結(jié)合的、排列有序的出現(xiàn)在硅片等載體上。再根據(jù)被熒光檢測系統(tǒng)掃描過的,和標記樣品雜交后的芯片,利用計算機進行分析檢測,得出定性、定量的結(jié)果。由于基因芯片技術(shù)能夠高度地自動處理大量信息,所以能夠快捷準確地檢測食品安全。運用基因芯片技術(shù)進行病原體檢測的有:Berger等人進行的12株嗜酸乳桿菌檢測;Wang等人進行能夠具有超強特異性和靈敏度的肺炎鏈球菌檢測;高興等人對痢疾志賀菌、鼠傷寒沙門菌、金黃色葡萄球菌、霍亂弧菌、肉毒梭菌、肺炎鏈球菌、布氏桿菌、嗜肺軍團菌等16種病原細菌進行檢測。但就目前的技術(shù)來說,基因芯片的應(yīng)用還不夠完善,首先,基因芯片所需的設(shè)備價格不低,制作成本很高,普通實驗室沒有足夠的經(jīng)濟能力可以負擔。其次,基因芯片的特異性還不夠明顯,假陽性和假陰性會對實驗結(jié)果的精準程度產(chǎn)生影響。最后,基因芯片技術(shù)在進行過程中,各項數(shù)據(jù)和參數(shù)還沒有形成統(tǒng)一的標準,對可重復(fù)性會產(chǎn)生影響。只有不斷完善自身解決上述問題,基因芯片技術(shù)才能被更廣泛地運用在全世界的各個領(lǐng)域。伴隨著全球食品貿(mào)易的發(fā)展,檢測食品病原菌也越來越重要,只有更方便快捷地完成食品安全檢測,將分子生物學的檢測方法運用于日常生活,才能更好地發(fā)揮這項學科的魅力,研究出真正實用的食品病原微生物快速檢測方法。
參考文獻
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分子生物學課程內(nèi)容前沿性強、更新快,主要以核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子為研究對象,理論知識抽象枯燥涉及實驗操作技術(shù)繁多復(fù)雜。對醫(yī)學檢驗專業(yè)學生來說,除了應(yīng)具備堅實的理論知識以外,具有良好的創(chuàng)新思維和嫻熟的實踐操作技能,才符合我國21世紀醫(yī)學檢驗人才的需要。在教學過程中我們采用理論與實踐并重的教學模式,實行以基礎(chǔ)理論為指導(dǎo),以掌握相關(guān)實驗技能為基礎(chǔ),理論指導(dǎo)實驗,實驗促進理論理解的教學模式,并對教學過程中遇到的教學瓶頸進行了探討研究,以期摸索出符合醫(yī)學檢驗專業(yè)的分子生物學教學改革方式。
1理論教學改革舉措與存在的問題
1.1結(jié)合專業(yè)特點,合理組織教學內(nèi)容設(shè)計以專業(yè)為出發(fā)點,根據(jù)學生專業(yè)特點,合理設(shè)計教學內(nèi)容,將教學各要素有序安排。本著“培養(yǎng)具有扎實的理論基礎(chǔ)和實踐操作技能,具備從事科研工作及臨床檢驗工作,同時具有較強的動手和科研能力學生”的教育目標,改革教學內(nèi)容。教學內(nèi)容主要分為分子生物學基礎(chǔ)理論、分子生物檢測技術(shù)和分子生物學診斷技術(shù)的臨床應(yīng)用三大部分,可概括為基礎(chǔ)、技術(shù)與應(yīng)用。
分子生物學基礎(chǔ)理論為基礎(chǔ)部分,主要以基因、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯為主線,輔以損傷與修復(fù)、轉(zhuǎn)錄和翻譯的調(diào)控機制。掌握基礎(chǔ)理論部分內(nèi)容,可以為后續(xù)內(nèi)容知識的學習奠定良好基礎(chǔ)。內(nèi)容在廣度與深度安排上適用于檢驗醫(yī)學專業(yè)的學生,因此組織該部分教學內(nèi)容時,合理取舍教學內(nèi)容,把握關(guān)鍵,突出重點,幫助學生形成一個完整的知識體系結(jié)構(gòu)。
分子生物檢測技術(shù)為技術(shù)部分,主要介紹巳經(jīng)在檢驗醫(yī)學中得到廣泛應(yīng)用的分子生物學技術(shù),如PCR及其衍生技術(shù)、核酸雜交技術(shù)、蛋白質(zhì)檢測技術(shù)、高通量芯片檢測技術(shù)等,內(nèi)容豐富,實用性強,與實驗課程聯(lián)系緊密(我們將此部分內(nèi)容與實驗課程安排時間相呼應(yīng))。既介紹分子檢驗的基本技術(shù),也介紹近年來在檢驗醫(yī)學中得到應(yīng)用的新技術(shù),如生物傳感器、生物質(zhì)譜等。分子生物學診斷技術(shù)的臨床應(yīng)用為應(yīng)用部分,主要介紹分子在感染性疾病、腫瘤、遺傳性疾病疾病實驗診斷中的臨床應(yīng)用。
分子生物學診斷技術(shù)的臨床廣泛應(yīng)用得益于分子技術(shù)的日新月異,因此這兩部分的內(nèi)容密不可分。該部分內(nèi)容結(jié)合如乙肝病毒感染、SARS病毒感染、鐮狀細胞貧血癥、急性早幼粒細胞白血病等多種受廣泛關(guān)注的疾病,以引起疾病的主要生物學特點、篩査的技術(shù)方法、診斷判定、治療監(jiān)測、預(yù)后判定為主要內(nèi)容,輔以不同取材、檢測方法以及結(jié)果的討論。內(nèi)容設(shè)計總體循序漸進,既具職業(yè)傾向性又具前沿性,力求所講內(nèi)容全面、符合我校人才培養(yǎng)目標。
1.2改革教學方法,優(yōu)化教學手段教學方法是整個教學活動體系中重要的因素之一,同時它與教學目標、教學內(nèi)容等密切相關(guān),在教學過程中應(yīng)以人為本,靈活運用不同層次的教學方法,充分調(diào)動學生的主動學習性,立足于培養(yǎng)學生的學習能力以及發(fā)展創(chuàng)造力。針對醫(yī)學檢驗專業(yè)學生的特點,對不同的教學內(nèi)容可以采用不同的教學方法?;A(chǔ)理論部分對生物學基礎(chǔ)薄弱的檢驗專業(yè)學生來說,內(nèi)容較抽象不易理解,主要可以采用講授法結(jié)合直觀、生動的多媒體,幫助學生學習新知識。在授課過程中與學生積極互動,掌握好課堂節(jié)奏,促進學生在教師指導(dǎo)下主動、富有個性地學習。在學生掌握基本知識結(jié)構(gòu)、獲得較系統(tǒng)的知識框架的基礎(chǔ)上,為培養(yǎng)學生獨立學習和積極創(chuàng)造能力,對技術(shù)以及分子診斷的臨床應(yīng)用部分內(nèi)容適時弓I入多種啟發(fā)式的教學方法,增加學生的學習興趣與效果。例如學習分子診斷在感染性疾病的臨床應(yīng)用,課堂上以SARS病毒的感染檢測為案例,讓學生根據(jù)已經(jīng)掌握的知識和查閱相關(guān)資料解決專業(yè)實際問題,以此學習隱藏于案例背后的知識,提高學生參與學習的主動性。在學習分子診斷技術(shù)知識時,將學生在一些基本技術(shù)的實踐操作所出現(xiàn)的問題帶入課堂,并一起分析問題的原因、解決辦法,加深學生對技術(shù)原理的理解以及提高分析問題的能力。適當引入國內(nèi)外新技術(shù)新方法的討論,增加學生的好奇性,如對利用基因芯片等技術(shù)來檢測兒童天賦基因應(yīng)用等話題的探討。
將現(xiàn)代化技術(shù)手段引入課堂,作為案例、討論等多種教學方法的有效輔助形式。多媒體教學作為現(xiàn)代化的教學手段,集聲音、文字、圖像、視頻等多種信息為一體,使學生對所學知識有直觀形象的理解。多媒體課件的制作符合一定教學設(shè)計原則,體現(xiàn)一定的教學策略,把每個教學章節(jié)分解成數(shù)個模塊進行設(shè)計、制作,爾后再連成一個整體。課件內(nèi)容上要精煉,視覺上要簡潔美觀。建立分子生物學網(wǎng)絡(luò)輔助教學平臺,平臺設(shè)計本著以培養(yǎng)學生自主學習能力和創(chuàng)新精神為原則,將課程相關(guān)教學材料(包括授課教案、多媒體課件和錄像、習題集、網(wǎng)絡(luò)資源和參考資料等)上傳平臺,實現(xiàn)知識資源的共享。并利用平臺做好師生互動,學生可以根據(jù)平臺信息及時掌握知識更新,老師可以對學生的網(wǎng)絡(luò)學習活動進行約束和有效引導(dǎo)。多種現(xiàn)代化技術(shù)手段提供了個性化的形式,滿足不同學生的學習需求。
2改革實驗教學內(nèi)容與方法,拓展實驗教學模式
立足于醫(yī)學檢驗專業(yè)知識結(jié)構(gòu)特點及實際工作的要求,學生不僅有扎實的基礎(chǔ)知識,更要有一定的實踐動手和科研創(chuàng)新能力。因此,我們構(gòu)建了以基礎(chǔ)實驗課程為基礎(chǔ)、臨床檢驗技能訓(xùn)練為核心的實踐教學體系。針對以往實驗課程內(nèi)容陳舊、教學方法落后的特點,首先根據(jù)學生專業(yè)特點精心選擇實驗內(nèi)容,再將其分為不同子模塊,由淺入深、循序漸進,每個模塊內(nèi)容之間既相互獨立又相輔相成,從而從整體形成完整的驗證型或應(yīng)用型大實驗。如DNA的分離純化、核酸的瓊脂糖凝膠電泳、常規(guī)PCR檢測幾個基本實驗,實驗操作之間相互獨立,內(nèi)容相延續(xù),有助于學生將所學的知識融會貫通。由于絕大多數(shù)是驗證型實驗,很少有設(shè)計型實驗,難以激發(fā)學生的求知欲和主動參與意識。在教學方法上,改變以往教師講授為主、學生被動接受的教學方法,引人多元化的教學方法和手段,弓I導(dǎo)學生主動參與實驗的學習興趣。例如可以通過問題引導(dǎo)的教學方法,將驗證性實驗轉(zhuǎn)化為設(shè)計性實驗,老師提出實驗題目,學生根據(jù)所學知識,分組提供實驗設(shè)計方案,老師給予指導(dǎo),以學生為主實現(xiàn)實驗方案的操作。在培養(yǎng)學生動手能力以及科研能力之外,注重培養(yǎng)學生規(guī)范化實驗操作,讓學生掌握科學的學習方法,樹立嚴謹求實的科學作風,更能提高學生諸方面技能和能力,從而全面提高學生素質(zhì)。
為避免實驗教學與理論課程教學的實際需要脫節(jié),建立理論課與實驗課的互助式教學模式,形成理論-實踐-理論的教學體系。在教學課程安排上,將實驗課程安排在學期中,與理論教學的技術(shù)檢測部分相互應(yīng)。理論課程中遇到部分實驗課所涉及的教學內(nèi)容時,先重點講解原理和應(yīng)用范圍,同時提出疑問,待學生在實驗課中探索答案,注重弓I導(dǎo)學生觀察實驗現(xiàn)象,培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力。同樣部分實驗技術(shù)內(nèi)容先由學生實驗操作,課后集中匯總在操作過程再反饋到課堂討論。將理論知識與實際應(yīng)用的學習平臺銜接起來,通過實驗操作與設(shè)計,學生可以進一步加深對理論知識的認識和理解’促進理論課程學習,幫助學生充分認識分子生物學對醫(yī)學檢驗專業(yè)的重要意義。
醫(yī)學檢驗專業(yè)是一個實踐性很強的專業(yè),但其培養(yǎng)目標不應(yīng)只是一個簡單的技術(shù)操手,我們應(yīng)致力于培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的醫(yī)學檢驗技術(shù)應(yīng)用型人才。因此,對醫(yī)學檢驗專業(yè)的分子生物學教學,在精心設(shè)計教學內(nèi)容的基礎(chǔ)上,不斷深化理論和實驗的教學方法與教學手段改革,拓展新的教學模式,旨在使學生成為掌握豐富的理論知識、具有嫻熟的實驗操作技能、具備創(chuàng)新能力的綜合型人才,以適應(yīng)21世紀我國醫(yī)學檢驗和臨床醫(yī)學發(fā)展的需要。