医药类高职院校生物化学实验教学改革实践与思考

姚 瑶

（江苏医药职业学院基础医学部生理生化教研室，盐城 224005）

作为创办于1941年的省示范医药类高职高专院校，江苏医药职业学院生物化学实验课是护理、临床、药学、检验、康复等专业都开设的基础实验课程内容，其和理论部分紧密结合，可为医学生将来的临床、科研工作打下坚实基础。近几十年，科学技术飞速发展，生化实验内容相对陈旧，亟需改革。因课时所限，多以应用广泛、原理简单的生化实验内容为选课原则，去筛选相对典型、新颖的实验，并要求其操作简易、时间合理，不需要复杂昂贵的设备，还要尽可能满足大多数专业课程标准对学生能力培养的要求。

1 目前基本情况

1.1 正常设备物资

生物化学是基础医学课程，一般在大一学年的上学期或下学期开设。根据各个专业的授课计划，生物化学课时在20～60节，包括2～4次实验课，每次2课时。实验课采取小班教学，每班不超过50人。

一般生化实验需要两间教室（实验课教室和实验准备室），每间40平方米。除了实验操作台、自来水池，黑板等，还应该配有冰箱、水浴箱、离心机、空气净化器、空调、分光光度计、电泳仪等。

生化实验室中常见的实验器材包括试管、玻璃棒、洗耳球、吸量管（1 ml、5 ml、10 ml等）、移 液 枪（1 000 ml、500 ml、200 ml、100 ml、20 ml等）、试管夹、试管刷、试管架、烧杯、三角烧瓶、量筒、培养皿、滴管、酒精灯、剪刀、镊子、分析天平等。

1.2 学生特点

江苏医药职业学院为省属卫生类高职院校，每年新生近2 000人，以高考统招生为主，文理兼收。学生的文化底子较差，很多同学没有学过生物或化学，理科思维和想象力弱。生源包括四川、福建、云南、贵州、西藏等地。但是，女生多，学习认真，态度好，自尊心较强[1]。

1.3 规章制度

实验室应当制定和完善相应的规章管理制度，主要有《实验室安全守则》《学生实验守则》《实验室管理制度》等。需要明确以下几条：

1.3.1 实验室安全守则

实验室工作人员和学生进入实验室都应当穿实验服。使用易挥发的有毒试剂，应当佩戴口罩。接触有害物品，要戴塑胶手套。

实验室应当保持阴凉、干燥、通风，严禁烟火。定期检查、更换灭火器等物品。化学药品贴上标签按类存放、科学保管，防止火灾、事故等发生。

1.3.2 学生实验守则

爱惜实验室内的物品。爱护实验器材。实验中如发现异常情况，应及时向指导老师报告。用完仪器后记得关掉。如有损坏要按价赔偿。

保持实验室的干净整洁。严禁吸烟、喧哗、随地吐痰，不得将食物带进实验室。实验结束把垃圾倒入垃圾桶，整理桌面、清洗仪器，有害物质不得随意丢弃。

离开时，先洗手。务必关好门窗，检查水电是否关好。

1.3.3 实验室管理制度

使用实验仪器和药品应做好详细的使用记录。实验室使用后在实验日志上作好实验记录。不得将实验室的物品、药品等私自带出实验室。

2 改革内容与措施

2.1 精炼实验内容

生物化学所开设的实验参见一般《生物化学实验》教材。实验内容应紧跟理论知识教学，酶、糖类、蛋白质相关的实验各一个。推荐实验如下：

2.1.1 温度、pH、抑制剂及激活剂对淀粉酶活性的影响

该实验步骤简单，容易得出结果，现象明显。考查重点放在：①温度对唾液淀粉酶活性的影响，在温度对唾液淀粉酶活性的影响实验中，将加入唾液的淀粉溶液分别在37 ℃、100 ℃、先100 ℃后37 ℃、0 ℃、先0 ℃后37 ℃保温相同的时间，观察颜色变化、分析实验结果。需要从不同的实验过程分析五个实验现象相同或不同的原因。②在激活剂和抑制剂对唾液淀粉酶活性的影响，1%Na2SO4溶液的作用是什么？③温度和pH影响酶活性的原理是什么？[2]也是个值得深思的问题。不仅书上没有现成的答案，网上也有很多说法。

2.1.2 血糖浓度测定

葡萄糖氧化酶法测定血糖较简单。葡萄糖被酶－酚混合试剂氧化生成红色的醌类化合物，它的浓度和葡萄糖的浓度成正比。对待测血清和已知浓度的葡萄糖标准应用液生成的两份醌类化合物用分光光度计进行比色，计算血糖含量比例。建议两人一组，分工合作，练习吸量管、分光光度计操作。该实验结果测得的血糖值可以作为一次平时成绩作为总评考核的一部分。

另外，该生化实验可以进一步和《生理学》知识联系起来：在机能学实验中，选取家兔做实验对象，空腹时耳缘静脉采血3 ml；保持家兔安静状态，注射降低血糖的胰岛素或升高血糖的激素，如肾上腺素等，30分钟后再次耳缘静脉采血3 ml。测定注射激素前、注射激素后的血糖浓度，观察激素对血糖浓度的影响。

注意：在本法中用血量很少，应当直接加入酶－酚混合试剂中，反复吹打，混匀。很多同学的葡萄糖和试剂没混合，水浴后仍然不显色。

2.1.3 醋酸纤维薄膜电泳分离血清蛋白质

血清蛋白质分为清蛋白、ɑ1球蛋白、ɑ2球蛋白、β球蛋白及γ球蛋白。各种蛋白质的等电点均小于7，在pH＝8.6的缓冲液中都带负电荷。但是它们等电点不同，所带电荷多少不同，加上分子量各不相同，分子形状也不相同，在电场中的移动速率也不一样。经过一段时间，各种蛋白质在薄膜上分离开来。经过染色液染色、漂洗液漂洗后，在薄膜上分离得到5种蛋白质的清晰条带。

可是，由于各种原因，每个班的条带质量参差不齐。每50人的班级，能分辨出蛋白质分离开的实验结果从几个到十几个左右（图1）。

图1 电泳结束染色后浸泡在漂洗液中的大部分醋酸纤维薄膜清晰地得到蛋白质成5条带

本实验的要点在第一步点样。①醋酸纤维薄膜一面有光泽，另一面无光泽或光泽度差些，应在相对粗糙的一面上点样。②点的血清样品不宜多，否则电泳40分钟不能把各种蛋白质在薄膜上分开。③点样一次即可。将盖玻片蘸取的血清按压在点样线上，不能重复点样，否则也不能将5条带分开。④学校实验室应淘汰掉指针式电泳仪，升级为数字显示的设备。稳定的电压电流有利于条带清晰笔直[3]。

2.1.4 不同专业按课时安排选取实验，原则上简单易行、经典实用

作为生物化学和分子生物学中的经典实验，聚合酶链式反应（PCR），虽然有重要的应用，但是时间长、步骤多，需要的仪器设备要求高。荧光显色剂溴乙锭是强致癌物，需要做好防护措施，不能随意丢弃。虽然本科院校中很多专业开设，高职院校不必要求。

2.2 修订教材模式

将传统教材内容删繁就简（因为生物化学实验课的课时少，教材模式和形式又过于多样化原因）。

2.2.1 定制“工作手册式”教材

在工作手册中加入《实验室安全守则》《学生实验守则》《实验室管理制度》等，有助于学生重视安全规则，提高教材利用度，可长期保存，将安全牢记心间。

2.2.2 修订“新形态一体化”电子教材

电子版教材中加入相关实验操作的视频链接，扫描二维码就可以在线学习。课下自主学习，课上动手为主，拓展学习和思维空间。

2.2.3 采用“活页式”教材

专业负责人制定需要开设的实验，再收集成册。教材内容少而精，有关联的理论知识也可以一并用二维码或活页形式编撰在一起。

2.3 规范实验操作

生化实验中用到很多化学仪器。以精密定量仪器——刻度吸量管为例，和洗耳球一起配合使用，吸取液体。初次使用难度较大，操作容易不规范。

正确做法是：使用前应仔细观察吸量管的量程、刻度方向、有无“吹”字等。使用时用右手大拇指和中指拿住吸量管，左手捏扁洗耳球对准吸量管上口，吸取液体后用食指按住，缓慢释放至刻度线。双眼平视，凹液面的最底部或凸液面的最顶部和刻度线平齐。再将吸量管竖直靠在试管或烧杯内壁，试管或烧杯和吸量管成45°角，松开食指，液体引流转移到试管或烧杯中。

在血糖浓度测定实验中需使用吸量管。建议本实验中把刻度吸量管换成1 000 μl移液枪，简单又方便，节约时间，吹打混匀，无需更换枪头。

2.4 正确处理数据

实验数据是所有科学实验中最重要的部分，所以要认真对待，学习如何处理好得到的、查到的、算出来的各种数据。

2.4.1 保证数据的数量和质量，抛弃坏值

通过绘制标准曲线查找待测样品结果的实验，一般要5组以上平行实验，覆盖范围要有良好的线性关系，再把实验结果绘制成标准曲线。样品值应当大致在标准曲线范围内。如果是检测样品的吸光度，最好在该吸收峰下的吸光度和含量成正比关系，且样品的吸光度在此范围之间。如果超过了范围上限，可以适当稀释样品。否则线性结果的可靠性不能保证。标准曲线绘制时，如果某个值偏离趋势太大，可以认为在实验中出现了差错，把坏值去掉以保证标准曲线最优。

2.4.2 实验测得的数据和结果

实验测得的数据和结果小数点后应根据不同仪器的精密度及精确度来确定保留合适的位数。例如，吸光度保留小数点后3位数。

2.4.3 所有数值都有单位，注意单位之间的换算

以第26届国际生物学奥林匹克竞赛试题（实验4 ·生物化学试题——测定酶的动力学和抑制剂）为例：数据均保留至小数点后3位。考虑到实验误差，通过绘制标准曲线的图形延长至X和Y轴所得到的Vmax和Km,在小数点后给出1位有效数字，答案正确即可。已知的酶储液浓度单位mg/ml，求解反应混合物中的酶浓度单位μmol/L，可以用酶的摩尔质量g/mol换算[4]。

2.4.4 如实记录实验数据

在实验过程中，应如实记录实验数据，切忌弄虚作假。不得伪造实验结果或挪用他人数据。

3 总 结

（1）大学开设生物化学实验是为了培养学生的思维能力，增强学生们的动手能力和创造能力。每位同学都应当在实验课亲自动手，正确操作实验仪器，避免不当造成危险，学习爱护自己。实验室要注意通风，保持良好的环境。

（2）认真思考是实验中一个很重要的过程。它直接关系到实验结果和实验现象的好坏。老师不能仅凭期末试卷评定学生学业成绩。学生们相互间比赶超，提高对这门课程的热爱。

（3）课后要认真书写实验报告。通过书写实验报告，学生们掌握实验报告的写作规范；通过批改实验报告，老师们了解学生的实验情况和实验结果。结果分析是学生对实验成败的思考和总结，也能反应生化理论的教学效果。

（4）学校定期举办生命科学知识和实验讲座[5]，激发老师和学生们的学习热情。最新的前沿知识，如CRISPR-cas9基因编辑技术，组织教师学习培训，增强科研总体实力，提高全员综合素质。

（5）拓宽“互联网”学习将会成为未来发展的趋势。我国曾经率先完成胰岛素的人工合成，现在国外的专门网站上就可以查找蛋白质、核酸等大分子的一级和高级结构功能。通过NCBI数据库，查找全世界最新最全的生物信息文献；基于TCGA数据库，深入挖掘肿瘤的各类数据。互联网极大地拓展了生化教学内容和教学空间，彰显生物学 “数字化”教学和网络的前景[6]。

（6）“翻转课堂”和“信息化教学”手段在实施过程中有很多困难。学生们课下无法用大量时间自主学习、小组讨论、制作PPT等。大部分学生没有电脑。班级多，人数多，无法实施小班教学，“翻转课堂”的教学效果达不到[7]。

（7）学生对“开放性实验”[8]的态度和接受能力参差不齐。生物化学作为一年级学生的基础学科，和后续专业课衔接少，对毕业论文、科研项目关系不大。开放性实验教学推行难度大[9]。学生对有挑战性的任务反应不一。今年上半年自愿报名参与老师信息化教学比赛录制的6名同学都很认真，表现出色，视频受到院长、教授乃至摄制人员很高评价，学生与老师的距离拉近了，最终作品获得了校三等奖。

总体而言，生物化学实验目前有众多不足，亟需推陈出新。然而改革仍是艰巨的教学任务，任重而道远。