醫藥類高職院校生物化學實驗教學改革實踐與思考

姚 瑤

（江蘇醫藥職業學院基礎醫學部生理生化教研室，鹽城 224005）

作為創辦于1941年的省示范醫藥類高職高專院校，江蘇醫藥職業學院生物化學實驗課是護理、臨床、藥學、檢驗、康復等專業都開設的基礎實驗課程內容，其和理論部分緊密結合，可為醫學生將來的臨床、科研工作打下堅實基礎。近幾十年，科學技術飛速發展，生化實驗內容相對陳舊，亟需改革。因課時所限，多以應用廣泛、原理簡單的生化實驗內容為選課原則，去篩選相對典型、新穎的實驗，并要求其操作簡易、時間合理，不需要復雜昂貴的設備，還要盡可能滿足大多數專業課程標準對學生能力培養的要求。

1 目前基本情況

1.1 正常設備物資

生物化學是基礎醫學課程，一般在大一學年的上學期或下學期開設。根據各個專業的授課計劃，生物化學課時在20～60節，包括2～4次實驗課，每次2課時。實驗課采取小班教學，每班不超過50人。

一般生化實驗需要兩間教室（實驗課教室和實驗準備室），每間40平方米。除了實驗操作臺、自來水池，黑板等，還應該配有冰箱、水浴箱、離心機、空氣凈化器、空調、分光光度計、電泳儀等。

生化實驗室中常見的實驗器材包括試管、玻璃棒、洗耳球、吸量管（1 ml、5 ml、10 ml等）、移 液 槍（1 000 ml、500 ml、200 ml、100 ml、20 ml等）、試管夾、試管刷、試管架、燒杯、三角燒瓶、量筒、培養皿、滴管、酒精燈、剪刀、鑷子、分析天平等。

1.2 學生特點

江蘇醫藥職業學院為省屬衛生類高職院校，每年新生近2 000人，以高考統招生為主，文理兼收。學生的文化底子較差，很多同學沒有學過生物或化學，理科思維和想象力弱。生源包括四川、福建、云南、貴州、西藏等地。但是，女生多，學習認真，態度好，自尊心較強[1]。

1.3 規章制度

實驗室應當制定和完善相應的規章管理制度，主要有《實驗室安全守則》《學生實驗守則》《實驗室管理制度》等。需要明確以下幾條：

1.3.1 實驗室安全守則

實驗室工作人員和學生進入實驗室都應當穿實驗服。使用易揮發的有毒試劑，應當佩戴口罩。接觸有害物品，要戴塑膠手套。

實驗室應當保持陰涼、干燥、通風，嚴禁煙火。定期檢查、更換滅火器等物品。化學藥品貼上標簽按類存放、科學保管，防止火災、事故等發生。

1.3.2 學生實驗守則

愛惜實驗室內的物品。愛護實驗器材。實驗中如發現異常情況，應及時向指導老師報告。用完儀器后記得關掉。如有損壞要按價賠償。

保持實驗室的干凈整潔。嚴禁吸煙、喧嘩、隨地吐痰，不得將食物帶進實驗室。實驗結束把垃圾倒入垃圾桶，整理桌面、清洗儀器，有害物質不得隨意丟棄。

離開時，先洗手。務必關好門窗，檢查水電是否關好。

1.3.3 實驗室管理制度

使用實驗儀器和藥品應做好詳細的使用記錄。實驗室使用后在實驗日志上作好實驗記錄。不得將實驗室的物品、藥品等私自帶出實驗室。

2 改革內容與措施

2.1 精煉實驗內容

生物化學所開設的實驗參見一般《生物化學實驗》教材。實驗內容應緊跟理論知識教學，酶、糖類、蛋白質相關的實驗各一個。推薦實驗如下：

2.1.1 溫度、pH、抑制劑及激活劑對淀粉酶活性的影響

該實驗步驟簡單，容易得出結果，現象明顯。考查重點放在：①溫度對唾液淀粉酶活性的影響，在溫度對唾液淀粉酶活性的影響實驗中，將加入唾液的淀粉溶液分別在37 ℃、100 ℃、先100 ℃后37 ℃、0 ℃、先0 ℃后37 ℃保溫相同的時間，觀察顏色變化、分析實驗結果。需要從不同的實驗過程分析五個實驗現象相同或不同的原因。②在激活劑和抑制劑對唾液淀粉酶活性的影響，1%Na2SO4溶液的作用是什么？③溫度和pH影響酶活性的原理是什么？[2]也是個值得深思的問題。不僅書上沒有現成的答案，網上也有很多說法。

2.1.2 血糖濃度測定

葡萄糖氧化酶法測定血糖較簡單。葡萄糖被酶－酚混合試劑氧化生成紅色的醌類化合物，它的濃度和葡萄糖的濃度成正比。對待測血清和已知濃度的葡萄糖標準應用液生成的兩份醌類化合物用分光光度計進行比色，計算血糖含量比例。建議兩人一組，分工合作，練習吸量管、分光光度計操作。該實驗結果測得的血糖值可以作為一次平時成績作為總評考核的一部分。

另外，該生化實驗可以進一步和《生理學》知識聯系起來：在機能學實驗中，選取家兔做實驗對象，空腹時耳緣靜脈采血3 ml；保持家兔安靜狀態，注射降低血糖的胰島素或升高血糖的激素，如腎上腺素等，30分鐘后再次耳緣靜脈采血3 ml。測定注射激素前、注射激素后的血糖濃度，觀察激素對血糖濃度的影響。

注意：在本法中用血量很少，應當直接加入酶－酚混合試劑中，反復吹打，混勻。很多同學的葡萄糖和試劑沒混合，水浴后仍然不顯色。

2.1.3 醋酸纖維薄膜電泳分離血清蛋白質

血清蛋白質分為清蛋白、ɑ1球蛋白、ɑ2球蛋白、β球蛋白及γ球蛋白。各種蛋白質的等電點均小于7，在pH＝8.6的緩沖液中都帶負電荷。但是它們等電點不同，所帶電荷多少不同，加上分子量各不相同，分子形狀也不相同，在電場中的移動速率也不一樣。經過一段時間，各種蛋白質在薄膜上分離開來。經過染色液染色、漂洗液漂洗后，在薄膜上分離得到5種蛋白質的清晰條帶。

可是，由于各種原因，每個班的條帶質量參差不齊。每50人的班級，能分辨出蛋白質分離開的實驗結果從幾個到十幾個左右（圖1）。

圖1 電泳結束染色后浸泡在漂洗液中的大部分醋酸纖維薄膜清晰地得到蛋白質成5條帶

本實驗的要點在第一步點樣。①醋酸纖維薄膜一面有光澤，另一面無光澤或光澤度差些，應在相對粗糙的一面上點樣。②點的血清樣品不宜多，否則電泳40分鐘不能把各種蛋白質在薄膜上分開。③點樣一次即可。將蓋玻片蘸取的血清按壓在點樣線上，不能重復點樣，否則也不能將5條帶分開。④學校實驗室應淘汰掉指針式電泳儀，升級為數字顯示的設備。穩定的電壓電流有利于條帶清晰筆直[3]。

2.1.4 不同專業按課時安排選取實驗，原則上簡單易行、經典實用

作為生物化學和分子生物學中的經典實驗，聚合酶鏈式反應（PCR），雖然有重要的應用，但是時間長、步驟多，需要的儀器設備要求高。熒光顯色劑溴乙錠是強致癌物，需要做好防護措施，不能隨意丟棄。雖然本科院校中很多專業開設，高職院校不必要求。

2.2 修訂教材模式

將傳統教材內容刪繁就簡（因為生物化學實驗課的課時少，教材模式和形式又過于多樣化原因）。

2.2.1 定制“工作手冊式”教材

在工作手冊中加入《實驗室安全守則》《學生實驗守則》《實驗室管理制度》等，有助于學生重視安全規則，提高教材利用度，可長期保存，將安全牢記心間。

2.2.2 修訂“新形態一體化”電子教材

電子版教材中加入相關實驗操作的視頻鏈接，掃描二維碼就可以在線學習。課下自主學習，課上動手為主，拓展學習和思維空間。

2.2.3 采用“活頁式”教材

專業負責人制定需要開設的實驗，再收集成冊。教材內容少而精，有關聯的理論知識也可以一并用二維碼或活頁形式編撰在一起。

2.3 規范實驗操作

生化實驗中用到很多化學儀器。以精密定量儀器——刻度吸量管為例，和洗耳球一起配合使用，吸取液體。初次使用難度較大，操作容易不規范。

正確做法是：使用前應仔細觀察吸量管的量程、刻度方向、有無“吹”字等。使用時用右手大拇指和中指拿住吸量管，左手捏扁洗耳球對準吸量管上口，吸取液體后用食指按住，緩慢釋放至刻度線。雙眼平視，凹液面的最底部或凸液面的最頂部和刻度線平齊。再將吸量管豎直靠在試管或燒杯內壁，試管或燒杯和吸量管成45°角，松開食指，液體引流轉移到試管或燒杯中。

在血糖濃度測定實驗中需使用吸量管。建議本實驗中把刻度吸量管換成1 000 μl移液槍，簡單又方便，節約時間，吹打混勻，無需更換槍頭。

2.4 正確處理數據

實驗數據是所有科學實驗中最重要的部分，所以要認真對待，學習如何處理好得到的、查到的、算出來的各種數據。

2.4.1 保證數據的數量和質量，拋棄壞值

通過繪制標準曲線查找待測樣品結果的實驗，一般要5組以上平行實驗，覆蓋范圍要有良好的線性關系，再把實驗結果繪制成標準曲線。樣品值應當大致在標準曲線范圍內。如果是檢測樣品的吸光度，最好在該吸收峰下的吸光度和含量成正比關系，且樣品的吸光度在此范圍之間。如果超過了范圍上限，可以適當稀釋樣品。否則線性結果的可靠性不能保證。標準曲線繪制時，如果某個值偏離趨勢太大，可以認為在實驗中出現了差錯，把壞值去掉以保證標準曲線最優。

2.4.2 實驗測得的數據和結果

實驗測得的數據和結果小數點后應根據不同儀器的精密度及精確度來確定保留合適的位數。例如，吸光度保留小數點后3位數。

2.4.3 所有數值都有單位，注意單位之間的換算

以第26屆國際生物學奧林匹克競賽試題（實驗4 ·生物化學試題——測定酶的動力學和抑制劑）為例：數據均保留至小數點后3位。考慮到實驗誤差，通過繪制標準曲線的圖形延長至X和Y軸所得到的Vmax和Km,在小數點后給出1位有效數字，答案正確即可。已知的酶儲液濃度單位mg/ml，求解反應混合物中的酶濃度單位μmol/L，可以用酶的摩爾質量g/mol換算[4]。

2.4.4 如實記錄實驗數據

在實驗過程中，應如實記錄實驗數據，切忌弄虛作假。不得偽造實驗結果或挪用他人數據。

3 總 結

（1）大學開設生物化學實驗是為了培養學生的思維能力，增強學生們的動手能力和創造能力。每位同學都應當在實驗課親自動手，正確操作實驗儀器，避免不當造成危險，學習愛護自己。實驗室要注意通風，保持良好的環境。

（2）認真思考是實驗中一個很重要的過程。它直接關系到實驗結果和實驗現象的好壞。老師不能僅憑期末試卷評定學生學業成績。學生們相互間比趕超，提高對這門課程的熱愛。

（3）課后要認真書寫實驗報告。通過書寫實驗報告，學生們掌握實驗報告的寫作規范；通過批改實驗報告，老師們了解學生的實驗情況和實驗結果。結果分析是學生對實驗成敗的思考和總結，也能反應生化理論的教學效果。

（4）學校定期舉辦生命科學知識和實驗講座[5]，激發老師和學生們的學習熱情。最新的前沿知識，如CRISPR-cas9基因編輯技術，組織教師學習培訓，增強科研總體實力，提高全員綜合素質。

（5）拓寬“互聯網”學習將會成為未來發展的趨勢。我國曾經率先完成胰島素的人工合成，現在國外的專門網站上就可以查找蛋白質、核酸等大分子的一級和高級結構功能。通過NCBI數據庫，查找全世界最新最全的生物信息文獻；基于TCGA數據庫，深入挖掘腫瘤的各類數據。互聯網極大地拓展了生化教學內容和教學空間，彰顯生物學 “數字化”教學和網絡的前景[6]。

（6）“翻轉課堂”和“信息化教學”手段在實施過程中有很多困難。學生們課下無法用大量時間自主學習、小組討論、制作PPT等。大部分學生沒有電腦。班級多，人數多，無法實施小班教學，“翻轉課堂”的教學效果達不到[7]。

（7）學生對“開放性實驗”[8]的態度和接受能力參差不齊。生物化學作為一年級學生的基礎學科，和后續專業課銜接少，對畢業論文、科研項目關系不大。開放性實驗教學推行難度大[9]。學生對有挑戰性的任務反應不一。今年上半年自愿報名參與老師信息化教學比賽錄制的6名同學都很認真，表現出色，視頻受到院長、教授乃至攝制人員很高評價，學生與老師的距離拉近了，最終作品獲得了校三等獎。

總體而言，生物化學實驗目前有眾多不足，亟需推陳出新。然而改革仍是艱巨的教學任務，任重而道遠。