“放”“管”結(jié)合的示范性生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目探索與實(shí)踐-以植物過(guò)氧化物酶的綜合性實(shí)驗(yàn)為例

1、“放” “管”結(jié)合的示范性生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目探索與實(shí)踐以植物過(guò)氧化物酶的綜合性實(shí)驗(yàn)為例摘要以本校生物制藥專(zhuān)業(yè)大一下學(xué)期的本科生為對(duì)象，選擇植物過(guò)氧化物酶的提取、活性測(cè)定及同工酶凝膠電泳分析作為示范性實(shí)驗(yàn)項(xiàng) 目進(jìn)行探索，在同行們積累的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，摸索出了一套“放”“管”結(jié)合的綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，既發(fā)揮了學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，又 保證了較好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。經(jīng)在本校相近專(zhuān)業(yè)推廣，反映良好，顯示較好的推廣示范潛力。關(guān)鍵詞生物化學(xué)；示范性實(shí)驗(yàn)；開(kāi)放管理；教學(xué)改革Exploration and Practice on the Open Management for DemonstrativeBioch

2、emistry ExperimentAbstracts: According to the talent training program of undergraduates in the second semester for the major biological pharmaceutical, a biochemistry experimental item, extraction, activity determination and isozyme gel electrophoresis analysis of plant peroxidase, was selected as a

3、 demonstration experiment project to complete the comprehensive design experiment and to explore, on the basis of peer experience, for a model of “open management. Result indicated that it ensured a good result while students took part more initiatively and creatively in the course of biochemical ex

4、periment. After the promotion of this teaching model in the similar majors in our school, good response was observed and a good demonstration potential can be expected.Keywords: biochemistry； demonstrative experiment； open management； teaching reform生物化學(xué)是生物學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的一門(mén)重要基礎(chǔ)課，實(shí)驗(yàn) 技能的訓(xùn)練可為學(xué)生后續(xù)深造及參與科學(xué)研究工作打下

5、堅(jiān)實(shí)的 基礎(chǔ)。關(guān)于如何整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)模式，提升實(shí)驗(yàn) 教學(xué)水平，前面已經(jīng)有很多專(zhuān)家同行們進(jìn)行了研究和探索，總 結(jié)出不少好的經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)模式1。我們擬在此基礎(chǔ)上進(jìn)行一些 示范性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)的探索，希望達(dá)到學(xué)生參與為主、教師穿 針引線(xiàn)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ焦蚕淼哪康摹?生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的特點(diǎn)和存在的問(wèn)題基礎(chǔ)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)通常分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、探究性實(shí)驗(yàn)、綜 合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)等類(lèi)型1句。驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法通常老師進(jìn) 行實(shí)驗(yàn)原理和步驟的詳細(xì)講解，實(shí)驗(yàn)員準(zhǔn)備好所有的實(shí)驗(yàn)試劑 和器材，學(xué)生完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)對(duì)所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證、理解與 消化。這種教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)“管”，就是老師什么都管，學(xué)生“照 方抓藥”，實(shí)

6、驗(yàn)成功率較高，問(wèn)題是學(xué)生缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)原理及步驟 的深入理解和探究，更談不上融會(huì)貫通，舉一反三。探究性實(shí) 驗(yàn)是指通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)某個(gè)特定的要素進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其性質(zhì)和構(gòu) 成3川，這種教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)“放”，即放手讓學(xué)生去做，允許失 敗。其方案可以是靈活的，其結(jié)果通常是未知的，其問(wèn)題是如 果實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目或教學(xué)方式選擇不當(dāng)，實(shí)驗(yàn)效果難以保證。綜合性 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)通常既用到驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中學(xué)到的實(shí)驗(yàn)技能，又要有 一定的綜合性和探究性，其特點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)效果好，其問(wèn)題是需要 的課時(shí)數(shù)較多，執(zhí)行起來(lái)難度較高。我們這次實(shí)驗(yàn)教學(xué)嘗試， 就是選擇適當(dāng)時(shí)機(jī)和適當(dāng)項(xiàng)目，既保證教學(xué)的效果，又保留探 究性實(shí)驗(yàn)原有的特點(diǎn)，解決原先一 “管”就“死”，

7、一 “放”就 “亂”的問(wèn)題，最終形成一種“放” “管”結(jié)合的示范性實(shí)驗(yàn)教 學(xué)模式，并在一定范圍推廣。2生物化學(xué)示范性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇2.1合理選擇探究性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)時(shí)機(jī)根據(jù)廣州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院本科生專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案，生物制 藥專(zhuān)業(yè)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課安排在大一下上開(kāi)設(shè)，課程學(xué)時(shí)數(shù)為48 學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都包括氨基酸的分離鑒定、蛋白質(zhì)的性質(zhì)、酶 的特性、維生素C的定量測(cè)定、發(fā)酵過(guò)程中無(wú)機(jī)磷的利用、肌 糖原的酵解作用、氨基移換反應(yīng)、植物過(guò)氧化物酶的提取、酶 活性測(cè)定及同工酶的凝膠電泳分析等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。其中，前面的 基礎(chǔ)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)占用36學(xué)時(shí)，后面的綜合性實(shí)驗(yàn)占用12學(xué) 時(shí)。2.2合理安排探究性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容我們選

8、擇“植物過(guò)氧化物酶的提取、酶活性測(cè)定及同工酶 的凝膠電泳分析”為示范性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，主要基于以下考慮：第 一，時(shí)間上有個(gè)先后順序，生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課第一階段的訓(xùn)練， 強(qiáng)調(diào)基本實(shí)驗(yàn)技能，每名學(xué)生必須獨(dú)立完成每個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，重 點(diǎn)學(xué)會(huì)試劑的配制，掌握移液管、移液槍、分析天平、各種離 心機(jī)以及分光光度計(jì)的正確操作方法。第二，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有一定 的連貫性和系統(tǒng)性，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)方案自主設(shè)計(jì)。選擇“植物 過(guò)氧化物酶的提取、酶活性測(cè)定及同工酶的凝膠電泳分析”這 個(gè)項(xiàng)目，首先，是因?yàn)橹参镞^(guò)氧化物酶來(lái)源廣，好取材，為實(shí) 驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)提供了材料上的多樣性。其次，綜合性實(shí)驗(yàn)的每 一部分既可以是相對(duì)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)，組合起來(lái)又有一定的綜

9、合性 和系統(tǒng)性，酶的提取、酶蛋白質(zhì)的含量測(cè)定、酶活性和比活性 測(cè)定、酶的同工酶分析，一環(huán)套一環(huán)，層層遞進(jìn)。第三，實(shí)驗(yàn) 技術(shù)上有一定的難度和挑戰(zhàn)性，也就是實(shí)驗(yàn)操作既要在大一學(xué) 生的能力范圍之內(nèi)，又不能輕松完成，有人形象地稱(chēng)之為“跳 起來(lái)摘桃子”。在同工酶電泳這一塊，即便是大學(xué)畢業(yè)生，也不 敢說(shuō)就能跑出一張漂亮的同工酶譜。因?yàn)槠渲邪穗娪静郯?裝、制膠、上樣、染色、脫色等諸多環(huán)節(jié)，光是一個(gè)制膠有同 學(xué)就要重復(fù)好多遍，還有凝膠速率控制問(wèn)題、樣品泳動(dòng)速率控 制問(wèn)題、條帶拖尾問(wèn)題等等。第四，是對(duì)數(shù)據(jù)就結(jié)果的分析處 理能力的鍛煉，以往的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析都比較簡(jiǎn)單，要么記錄一 下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，有沒(méi)有沉淀、有什么顏

10、色等等，要么是計(jì)算定量 測(cè)定結(jié)果，比如Vc含量和轉(zhuǎn)氨酶活性，按給出的公式計(jì)算就可 以了。這個(gè)實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)結(jié)果不僅僅是這個(gè)結(jié)果本身是否正確， 還會(huì)影響到其他相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也就是說(shuō)前面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)影 響到后面實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和解讀。比如蛋白質(zhì)的含量會(huì)影響到 酶比活性的結(jié)果，還會(huì)影響到酶蛋白條帶的寬度。2.3科技論文寫(xiě)作能力的鍛煉是實(shí)驗(yàn)報(bào)告，而本示范性性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果要求以科技小論文本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目除了鍛煉實(shí)驗(yàn)技能，還要求鍛煉科技論文的寫(xiě)的形式呈現(xiàn)，其中既要保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，又要作技能。在我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)形式按照科技刊物上正式發(fā)表科技論文的格式規(guī)范完成該論文囪。表1科技小

11、論文格式及要求Tab.l Format and Requirements fbr Science and Technology Essay序號(hào)中文名稱(chēng)英文名稱(chēng)主要內(nèi)容能力培養(yǎng)目標(biāo)1題目Title體現(xiàn)研究方法、主要內(nèi)容和結(jié)論高度概括表達(dá)能力2作者Author name實(shí)驗(yàn)完成人，每人獨(dú)立書(shū)寫(xiě)團(tuán)隊(duì)協(xié)作及嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度3摘要A bstract采用什么材料、原理和方法，研究了 什么內(nèi)容，解決了什么問(wèn)題，有什么價(jià)值提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題及概括總結(jié)表達(dá)能力4關(guān)鍵詞Keywords根據(jù)題目選定4-5個(gè)關(guān)鍵詞關(guān)鍵內(nèi)容表達(dá)5前言介紹Introduction研究背景及重要性當(dāng)前存在的問(wèn)題及擬解決問(wèn)題的方式提

12、出問(wèn)題、分析并解決問(wèn)題能力及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力6實(shí)驗(yàn)部分Experimental儀器藥品及簡(jiǎn)明扼要的步驟科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度及創(chuàng)新意識(shí)7結(jié)果討論Result and Discussion結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，邊分析邊討論， 采用圖或表格等不同形式表達(dá)科學(xué)意識(shí)、分析總結(jié)表達(dá)能力及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力8結(jié)論Conclusion采用什么方法，得出什么結(jié)論，有何創(chuàng)新科學(xué)意識(shí)、總結(jié)表達(dá)能力及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力9體會(huì)和建議Experience and suggestions有何收獲，有何不足，有何建議創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力3示范性實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織實(shí)施3.1學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括四個(gè)小實(shí)驗(yàn)，分別是“植物過(guò)氧化物酶的提 取”、“植物蛋白質(zhì)含量測(cè)定”

13、、“植物過(guò)氧化物酶活性測(cè)定”和 “植物過(guò)氧化物同工酶凝膠電泳分析”。我們預(yù)先將“模糊教案” 發(fā)給學(xué)生，所謂“模糊教案”就是只有實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃硪约霸?實(shí)驗(yàn)需要完成的內(nèi)容。我們提示學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)可以選取同一 類(lèi)植物不同品種的種子（比如不同品種或不同產(chǎn)地的綠豆）、同一 品種不同年份的種子（比如新收獲的種子和陳年種子）、同一種子 萌發(fā)后幼苗不同空間部位（比如同一株幼苗的胚芽、上胚軸、下 胚軸、胚根）、同一幼苗部位不同發(fā)育時(shí)間（比如發(fā)芽不同夭數(shù)的 胚芽或下胚軸）等，探討POD跟種子純度、種子質(zhì)量、幼苗發(fā) 育時(shí)間、幼苗發(fā)育空間等之間的關(guān)系，幫助理解同工酶的含義、 意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)完成后交老

14、師審核通過(guò)， 才可以開(kāi)始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3.2學(xué)生分組準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)試劑、材料我們會(huì)將實(shí)驗(yàn)所需試劑列成一張表格，把學(xué)生分成2人一 個(gè)小組，4人一個(gè)大組，由學(xué)習(xí)委員安排每組學(xué)生負(fù)責(zé)在老師 的指導(dǎo)下配制一種試劑，然后寫(xiě)好標(biāo)簽備用。3.3學(xué)生代表進(jìn)行預(yù)備實(shí)驗(yàn)由學(xué)習(xí)委員和大組長(zhǎng)在老師的指導(dǎo)下利用課余時(shí)間完成預(yù) 備實(shí)驗(yàn)，主要檢查試劑是否配制正確，制膠器是否漏膠，是否 可以正常凝膠等等。如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，比如凝膠過(guò)快或過(guò)慢，甚 至不能凝膠等情況，可以及時(shí)補(bǔ)救。3.4 學(xué)生正式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)全部學(xué)生在老師的指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)，在此過(guò)程中老師要詳 細(xì)講解并示范電泳槽的安裝、凝膠制備、上樣操作等操作要點(diǎn)， 以防學(xué)生出錯(cuò)后反復(fù)進(jìn)行同一步驟

15、的操作，浪費(fèi)時(shí)間，影響實(shí) 驗(yàn)進(jìn)度。3.5實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核本實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)占課程總學(xué)時(shí)的四分之一，考核成績(jī)也相應(yīng)地 占總成績(jī)的四分之一?？己瞬捎冒俜种圃u(píng)分，其中實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)占 50 %，實(shí)驗(yàn)報(bào)告50 %。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)考核內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)考勤、實(shí) 驗(yàn)室公益服務(wù)、實(shí)驗(yàn)操作以及儀器的正確使用等部分。實(shí)驗(yàn)結(jié) 束后一周之內(nèi)完成科技小論文，課堂上把論文的格式、數(shù)據(jù)圖 表的處理等交代清楚。同組同學(xué)可以共享數(shù)據(jù)，但論文必須獨(dú) 立完成，不允許相互抄襲或復(fù)制粘貼。3.6示范性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的推廣示范實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中邀請(qǐng)本學(xué)院兄弟專(zhuān)業(yè)或本校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的實(shí) 驗(yàn)教師觀摩指導(dǎo)，有需要的老師可以參考本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，酌情增 減內(nèi)容，納入自己的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。本學(xué)院

16、生物技術(shù)和生物科學(xué) 兩個(gè)專(zhuān)業(yè)也開(kāi)設(shè)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，經(jīng)過(guò)幾年的探索，相關(guān)老 師已經(jīng)成功移植部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容到各自的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中，下一 步打算在本校兄弟院系相關(guān)專(zhuān)業(yè)中推廣該項(xiàng)目，以達(dá)到相互學(xué) 習(xí)，共同進(jìn)步的效果。4項(xiàng)目實(shí)施中應(yīng)注意的問(wèn)題首先，學(xué)生在準(zhǔn)備試劑時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)，導(dǎo)致試劑配 錯(cuò)或不準(zhǔn)確，這樣會(huì)影響到全班人的實(shí)驗(yàn)。所以我們有意識(shí)地 選擇幾個(gè)比較負(fù)責(zé)，而且提前培訓(xùn)他們進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作，然 后再安排他們作為小組負(fù)責(zé)人，為試劑配制工作把關(guān)。第二， 學(xué)生對(duì)所需試劑的量可能會(huì)考慮不周，要及時(shí)提醒學(xué)生留夠余 量。比如有的同學(xué)操作失敗，需要重復(fù)甚至重復(fù)幾次，導(dǎo)致沒(méi) 有足夠的試劑可用；又比如染色劑和脫色

17、劑，有同學(xué)會(huì)不注意 倒多了，后面的同學(xué)就不夠用了。第三，測(cè)定POD酶活性的操 作中，如何保證計(jì)時(shí)和加入反應(yīng)液同時(shí)進(jìn)行，有的同學(xué)會(huì)手忙 腳亂，顧此失彼。這時(shí)不必急于給出答案，讓學(xué)生自己想辦法， 經(jīng)過(guò)幾次嘗試，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)同組的兩位同學(xué)分工合作，一個(gè)負(fù) 責(zé)操作（加反應(yīng)液和讀數(shù)），另一個(gè)控制時(shí)間，負(fù)責(zé)發(fā)布開(kāi)始指令 同時(shí)啟動(dòng)秒表，并進(jìn)行5秒倒計(jì)時(shí)，提醒負(fù)責(zé)讀數(shù)的同伴。第 四，電泳槽上樣時(shí)，很容易把樣品弄到緩沖液中，或者把上樣 的針頭插入到凝膠中，導(dǎo)致樣品跑到隔壁樣品槽中或者跑到凝 膠中，都會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這種操作老師要做好充分的示范， 比如給每一個(gè)小組的電泳槽上一個(gè)到兩個(gè)樣，近距離示范講解， 效果比較好

18、。第五，防止影響電泳效果的錯(cuò)誤操作，有同學(xué)以 為上樣量大一些，效果就會(huì)好一些，盲目加大上樣量，也有的 同學(xué)感覺(jué)電泳速率太慢，擅自加大電壓，這樣都會(huì)影響到電泳 效果，出現(xiàn)條帶重疊或拖尾等現(xiàn)象。第六，電泳圖譜的解讀， 告訴學(xué)生記錄條帶的數(shù)量、位置，比較條帶的寬度、顏色深淺， 然后統(tǒng)計(jì)分析哪些是所有樣品共有的條帶（比較重要的或組成 型的條帶），哪些是樣品特有的條帶（時(shí)空差異表達(dá)），條帶的寬 度代表什么，條帶顏色深淺代表什么等等。這種探究性實(shí)驗(yàn)內(nèi) 容的訓(xùn)練，既可以調(diào)動(dòng)學(xué)生開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣與熱情，提出 問(wèn)題并解決問(wèn)題的能力，又可以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維觀，還能培 養(yǎng)相互配合的合作意識(shí)。5示范性教學(xué)模式的展望我們?cè)谏锘瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)踐中進(jìn)行了一些探索， 積累了一些經(jīng)驗(yàn)。展望未來(lái)，我們認(rèn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作還可以從 以下方面進(jìn)一步努力：（1）根據(jù)專(zhuān)業(yè)的差別，實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)的不容， 調(diào)整示范性實(shí)驗(yàn)