医学生物技术综合性分子生物学实验课程设计

高 云，刘小宇，孙铭娟，钟 山，卢小玲，魏善建，焦炳华 (第二军医大学生物化学与分子生物学教研室， 上海200433; 通讯作者)

生物技术专业人才是掌握现代生物学和生物技术的基本知识和基本理论、熟悉生物技术的基本技能，具备良好的科学素质、创新意识和实践能力的高级专门人才。当前，随着以基因工程、酶工程、发酵工程等技术的不断发展，现代生物技术对人们的生产和生活方式的影响越来越大，社会对生物技术专业人才的需求也不断增加。许多院校都陆续成立了生物技术专业。经国家教育部和国家计委批准，我校于2002年建立了“国家生命科学与技术人才培养基地”，培养适应社会发展需要的新型的德智体全面发展的医学生物技术专业人才［1］。

分子生物学实验是医学生物技术专业的一门重要的核心课程。其核心内容是利用DNA重组技术实现对外源基因的分离、扩增、鉴定、表达以及对产物进行生物学活性鉴定。其理论知识涉及生物化学、分子生物学、遗传学、基因工程、细胞生物学等多门学科，实验操作内容包括基因组的分离、PCR扩增、限制性内切酶的消化、连接、重组载体的构建及转化、重组蛋白的表达及分离纯化，分子印迹技术等。这些内容都涉及到现代生物技术当前所运用的一些核心技术方法。因此，分子生物学实验课程对生物技术学员全面系统地掌握现代生物技术的理论知识，熟悉现代生物技术的实验操作有着重要的意义。

1 综合性实验对医学生物技术学员培养的重要性

随着社会发展和经济结构的调整，社会对学校人才培养提出了更高的要求。培养具有较强的动手能力、思维能力以及创新能力的人才能够适应当前新形势的需要。在这种新形势下，综合性实验在高校人才培养过程中的作用越来越突出。所谓综合性实验，是指在学生对实验相关的基本理论有一定的了解、掌握一定的基本实验操作和技能的基础上，运用课程及实验相关原理的综合知识，对学生进行综合性训练的实验课程。与常规的实验课程比较，综合性实验难度更大。在常规的实验课教学过程中，学生只须按部就班地根据老师的指导完成实验。而在综合性实验中，学生是整个实验的主体，不仅需要运用所学的知识对实验方案进行设计，还需要独立完成实验样品的准备、实验试剂的配置、实验条件的优化，此外，对实验中出现的问题，学生要设法提出解决方案。因此，综合性实验能够充分挖掘学生的潜能，对培养学生独立思考能力、实验动手能力以及解决实际问题的能力具有重要的意义［2，3］。作为医学生物技术的一门核心课程－分子生物学实验也必然要向综合性、设计性的方向进行改革。这样才能更好地适应新形势下对医学生物技术专业人才的培养要求。

2 医学生物技术分子生物学综合性实验课的设计要求

2．1 综合性分子生物学实验课程设置应当充分体现综合性、设计性、创新性 综合性实验不是将几门课程的实验内容或是一门课程的几个章节的内容简单组合在一起，而是强调学生对知识的综合和对实验过程的设计。学生要能够运用所学知识，对实验的各个环节进行控制和优化，从而获取最大的知识量和最好的实验效果［3］。分子生物学实验课程涵盖生物化学、遗传学、基因工程等多学科的理论知识。在实验过程中，每个环节都需要学生充分运用所学的知识进行实验过程设计。如在PCR实验过程中学生需要考虑“采用何种方式获取目的片段、PCR的反应体系和反应参数如何进行优化、如何对结果进行评估”，在蛋白纯化阶段，学生需要考虑“哪些因素可能会影响到蛋白质生物学活性、如何优化纯化条件使蛋白得率最高”。

2．2 综合性分子生物学实验课程的设置应当强调学生的主体地位 围绕新形势下医学生物技术人才培养的基本目标，综合性实验课程的设置要注重培养学生的综合素质。传统的实验课程通常是老师先讲授原理和基本操作要点，然后由学生动手进行实验。由于缺乏主动思考的过程，学生对于知识点的理解是肤浅的，不能做到融会贯通。而与传统的实验课程相比，综合性实验特别强调学生的主体地位［4］。在分子生物学实验具体实施过程中，从实验对象的确立、实验方案的选择、实验试剂得配置到实验结果的评估都需要学生主动参与。学生需要自己选择用于表达的重组蛋白，在实验过程中需要独立完成引物的设计，蛋白表达方案的优化、纯化路线的选择等。

2．3 综合性分子生物学实验课程应当有针对性，难易适当 由于涉及到比较多的理论知识和实验操作内容，学生在综合性实验的具体过程中会碰到很多问题，导致其积极性不高。因此，在课程设置时，需要充分考虑学生现有的知识体系和知识框架，做到难易适当。我校医学生物技术专业分子生物学实验课程一般在大三时开设。根据学生现阶段对分子生物学和基因工程知识点的掌握，本课程在实验内容上宜选择以“分、切、接、转、筛”为体系的DNA重组技术作为核心内容，在实验对象上选择与医学密切相关的重组药物蛋白作为研究对象，在载体和菌株方面选择容易操作的质粒和大肠杆菌作为研究对象。

3 医学生物技术分子生物学综合性实验课程的设计内容

3．1 充实教学内容是综合性实验课程设计的前提 教学内容的设置需要充分体现综合性、设计性、创新性。分子生物学实验课程教学的核心内容是DNA重组技术是下游的相关技术。传统的分子生物学实验教学内容的一般设置为几个独立的单元:如基因和载体的分离、限制性内切酶消化和连接、重组载体的转化、重组载体的表达与生物学活性鉴定等，其实验对象和实验方案相对都是固定的。而综合性实验则增加了很多设计性内容，在实验方法和对象的选择上也有一定的空间。如有几种不同的目的基因可供学生选择，学生须自己设计出获取目的基因的方法。这样，学生不仅需要了解书本上的内容，还需要查阅有关目的基因的背景知识。又比如在蛋白纯化方案上，学生有盐析、分子筛、离子交换等多种方法进行选择，学生须依照目标蛋白的实际情况设计出合理的纯化方案。另外，教学内容的选择也要有针对性，医学生物技术专业学生将来可能从事生物制药、发酵工艺等相关行业工作，综合性实验课程教学内容的设置要以学生将来在工作中可能遇到的实际问题为导向。可以在实验教学中设置一些生产实际中可能遇到的问题。例如，在蛋白表达阶段如何提高目的蛋白的产量。在蛋白纯化阶段引导学生思考如何去除细菌内毒素，以保证生物制品的安全性。

3．2 改进教学方法是综合性分子生物学实验课程开展的关键 在综合性实验开展过程中，通过“启发式”教学方法，既能体现教师的主导作用，又可充分调动学生积极性。在实验方案的设计阶段，通过一系列问题引导学生查阅资料，充分了解本实验的内容，根据实验目的和要求设计出合理的实验方案［2］。在实验实施过程中，通过一些问题引导学生思考，促进学生加强对实验过程的控制和对实验细节的处理。在实验结果评估阶段，通过一些问题引导学生对实验结果进行合理和准确的评估。例如，为什么会产生这样的结果，哪些实验条件可以优化。需要指出的是，“启发式”教学法不是提出问题然后将答案直接告诉学生，而是通过问题将学生的思路逐步引导到所学的知识点上，其关键在于如何设置问题从而能够更好地引导学生。另外，综合性分子生物学实验过程中可采用团队学习法。团队学习可以充分培养学生的综合素质，提高其创新能力。综合性实验项目涉及的理论知识和实验操作比较多，如果要学生单独完成会一定的困难，而作为团队项目来完成则难度大大降低。在综合性分子生物学实验过程中，通过让学生组成团队，可以激发他们的学习主动性，促使学生主动发现问题，分析并解决问题。通过团队学习，学生会主动与外界分享信息，进行知识整合，对其现有的知识体系进行调整。此外在完成综合性团队实验项目过程中，学生会打破自己所熟悉的思维模式，不断对现有的方案提出质疑，从而提高了创新能力［5］。

3．3 整合教研室资源，改善实验教学条件是保障教学实验室的仪器设备条件通常比较有限。而综合性分子生物学实验的完成涉及到细胞培养，蛋白表达与纯化、蛋白分子印迹等复杂的实验操作。要达到比较好的实验效果。可以将整个实验室的资源进行整合，如将细胞培养室、快速蛋白纯化系统、荧光定量PCR仪等用于分子生物学实验。这样，一方面可以取得比较好的实验效果，另一方面，可以使学生更多地了解到一些复杂仪器设备的使用方法，为将来的科研工作打下基础。当然，在这一过程中，教师的指导必不可少，通过教师对学生的专业的培训，保证每个学生对仪器都能够正确使用。

社会产业结构的调整对人才的培养提出了更高的要求，具有综合素质的生物技术专业人才才能够适应当前社会发展的需要，综合性实验对人才培养的重要性已逐渐被认识。作为一门传统课程－分子生物学实验也必然要向着综合性实验方向进行改革。尽管当前还面临着许多问题，但相信通过改革，一定能够使分子生物学实验上一新的台阶。

［1］ 黄平，何军，钱铮，等．医学生物技术人才培养的实践与思考［J］．山西医科大学学报:基础医学教育版，2009，11(3):370－372．

［2］ 卢福芝．生物综合性实验教学研究与实践［J］．科教文汇，2012，(4):106 －108．

［3］ 薛绍礼，王怡，宗琴珍，等．医药生物技术专业综合实验课程的研究与实践［J］．药学教育，2006，(1):40 －42．

［4］ 刘忠民，余琳，林勇平，等．临床生物化学检验质量控制综合性实验教学方案设计与实践［J］．医学理论与实践，2013，(6):834－836．

［5］ 于洪彦，朱辉煌．团队学习导向和综合能力培养［J］．长春理工大学学报:社会科学版，2013，3(3):71 －74．