生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)置與探索

裴業(yè)春* 韋雙雙 韓 謙

（海南大學(xué)生命科學(xué)與藥學(xué)院 海南·海口 570228）

1 生命科學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性

生物化學(xué)是一門(mén)非常重要的學(xué)科基礎(chǔ)課程，也是一門(mén)有特色的交叉學(xué)科。生物化學(xué)融合了數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)學(xué)科的理論和方法研究生命現(xiàn)象，從化學(xué)分子水平認(rèn)識(shí)生命活動(dòng)的本質(zhì)。生物化學(xué)是從分子水平探究生命現(xiàn)象化學(xué)本質(zhì)的科學(xué)，是生命科學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)（如生命科學(xué)、生物科學(xué)、生物技術(shù)、生物工程等）以及與之相關(guān)的藥學(xué)類(lèi)、醫(yī)學(xué)類(lèi)、農(nóng)林類(lèi)、畜牧獸醫(yī)類(lèi)、食品、化工等各專(zhuān)業(yè)的必修基礎(chǔ)課。由于生物化學(xué)的重要性和課程性質(zhì)，生物化學(xué)課程一般都設(shè)置有生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)。在高校中，生命科學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的《生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)》學(xué)時(shí)多，一般獨(dú)立開(kāi)設(shè)，而與生命科學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)相關(guān)的專(zhuān)業(yè)，比如農(nóng)林類(lèi)、食品化工類(lèi)等，學(xué)時(shí)相對(duì)較少，可以選擇獨(dú)立開(kāi)設(shè)或者課內(nèi)實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)兩種形式。

《生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)》是生物學(xué)各分支學(xué)科研究的重要基礎(chǔ)和手段，是生物化學(xué)課程教學(xué)的重要組成部分。由于生物化學(xué)理論是在科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上高度總結(jié)的結(jié)論性觀點(diǎn)，所以，生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課一方面使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證理論的來(lái)源與正確性、加深對(duì)理論的理解；另一方面，生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)手段又是生命科學(xué)發(fā)展的必用手段，生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課是培養(yǎng)學(xué)生科研能力和素質(zhì)的必要的、重要的過(guò)程。通過(guò)學(xué)習(xí)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)力求幫助學(xué)生盡可能的掌握一些生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的基本原理和操作方法，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為今后參加科學(xué)研究工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

生命科學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的《生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)》是一門(mén)獨(dú)立設(shè)立的實(shí)驗(yàn)課程，是生物化學(xué)理論教學(xué)的深化和補(bǔ)充，有較強(qiáng)的實(shí)踐性，是一門(mén)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，可作為生物科學(xué)、生物技術(shù)、生物工程等專(zhuān)業(yè)學(xué)生的必修課。通過(guò)本課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生學(xué)會(huì)如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，掌握生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本原理和基本研究方法。學(xué)會(huì)熟練地使用生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，訓(xùn)練學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)生命科學(xué)探索的興趣和愛(ài)好，養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，為后續(xù)的專(zhuān)業(yè)課和實(shí)驗(yàn)課打下良好基礎(chǔ)，為今后參加科學(xué)研究工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。學(xué)生應(yīng)在課前預(yù)習(xí)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中親手操作，仔細(xì)觀察，認(rèn)真記錄，課后作實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)所做實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行書(shū)面討論，養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是大學(xué)教學(xué)中的重要組成部分，是通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)合理論的教學(xué)實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的有效開(kāi)展，有助于提升本科生實(shí)踐能力培養(yǎng)的水平。

2 生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系與教學(xué)要求

以海南大學(xué)的生物化學(xué)、生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)為例，海南大學(xué)開(kāi)設(shè)生物化學(xué)課程的專(zhuān)業(yè)很多，根據(jù)不同專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和定位不同，我們將生物化學(xué)的教學(xué)為4類(lèi)：分別為生物化學(xué)A、生物化學(xué)B、生物化學(xué)C、生物化學(xué)D。其中，生物化學(xué)A為96學(xué)時(shí)，6學(xué)分，適用的專(zhuān)業(yè)為生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)、生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)，與之對(duì)應(yīng)的是生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)A，48學(xué)時(shí)，1.5學(xué)分，獨(dú)立開(kāi)設(shè)。生物化學(xué)B為48學(xué)時(shí)，3學(xué)分，適用的專(zhuān)業(yè)為藥學(xué)、制藥工程、水產(chǎn)養(yǎng)殖、海洋科學(xué)、海洋資源與環(huán)境、動(dòng)物科學(xué)、動(dòng)物醫(yī)學(xué)等專(zhuān)業(yè)，與之對(duì)應(yīng)的是生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)B，32學(xué)時(shí)，1學(xué)分，獨(dú)立開(kāi)設(shè)。生物化學(xué)C為48學(xué)時(shí)，3學(xué)分，適用的專(zhuān)業(yè)為設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程、農(nóng)學(xué)、園藝、農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境、植物保護(hù)、園林、風(fēng)景園林等專(zhuān)業(yè)，與之對(duì)應(yīng)的是生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)C，16學(xué)時(shí)，0.5學(xué)分，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)；生物化學(xué)D為32學(xué)時(shí)，2.5學(xué)分，適用的專(zhuān)業(yè)為化學(xué)化工類(lèi)、材料類(lèi)、食品類(lèi)、環(huán)境類(lèi)等專(zhuān)業(yè)，與之對(duì)應(yīng)的是生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)D，16學(xué)時(shí)，0.5學(xué)分，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)；

由此可以看出，因?yàn)椴煌瑢?zhuān)業(yè)的培養(yǎng)要求不同，生物化學(xué)和生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)時(shí)和開(kāi)設(shè)方式都有所不同。其中，對(duì)于生命科學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)（生物科學(xué)、生物技術(shù)），生物化學(xué)的課時(shí)為96學(xué)時(shí)，分上下兩學(xué)期完成。生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)為48學(xué)時(shí)，獨(dú)立開(kāi)設(shè)。那么通過(guò)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)展，要求學(xué)生達(dá)到以下目標(biāo)：通過(guò)本實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)達(dá)到下列要求：

（1）進(jìn)一步鞏固和加深生物化學(xué)基本知識(shí)的理解，提高綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。

（2）能根據(jù)需要查閱參考書(shū)和文獻(xiàn)，通過(guò)獨(dú)立思考，深入鉆研有關(guān)問(wèn)題，學(xué)會(huì)自己獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，具有一定的創(chuàng)新能力。

（3）掌握生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作技能，能正確應(yīng)用儀器設(shè)備，掌握生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本原理和方法。

（4）掌握生物大分子的分離純化、定性、定量、理化學(xué)性質(zhì)、生物活性的鑒定，代謝調(diào)節(jié)過(guò)程中的代謝產(chǎn)物和中間產(chǎn)物的鑒定。

（5）掌握光譜技術(shù)(可見(jiàn)光、紫外光等)，色譜技術(shù)（離子交換層析、親和層析等），酶動(dòng)力學(xué)參數(shù)分析等，離心技術(shù)，蛋白質(zhì)的提取，蛋白質(zhì)電泳和western blot技術(shù)。

（6）能獨(dú)立撰寫(xiě)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理和操作步驟，準(zhǔn)確分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，正確繪圖。

（7）初步掌握綜合性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理、步驟、實(shí)施等過(guò)程。

3 生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置

以海南大學(xué)生命科學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)（生物科學(xué)、生物技術(shù)）的生物化學(xué)A和生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)A為例，生物化學(xué)A分上下兩學(xué)期，共96學(xué)時(shí)，基本理論依據(jù)為糖類(lèi)、脂類(lèi)、蛋白質(zhì)、酶、維生素等生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能及物質(zhì)代謝與生物氧化等。根據(jù)生物化學(xué)理論課的內(nèi)容，生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)A采用了滴定、分光光度及比色分析法、離心技術(shù)、鹽析技術(shù)、顏色反應(yīng)、沉淀反應(yīng)、蛋白質(zhì)電泳技術(shù)、western blot技術(shù)、生物分子的提取、酶學(xué)分析、色譜（層析）技術(shù)等相關(guān)技術(shù)。生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)A總學(xué)時(shí)為48學(xué)時(shí)，共設(shè)置了11個(gè)實(shí)驗(yàn)，如表1所示。11個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，有4個(gè)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，4個(gè)綜合型實(shí)驗(yàn)，3個(gè)探索型實(shí)驗(yàn)。

表1：生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)A

其中，探索型實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和課堂教學(xué)的設(shè)計(jì)上，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，參與實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。例如實(shí)驗(yàn)9--層析技術(shù)分離純化蛋白質(zhì)，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以自己選擇需要純化的蛋白質(zhì)，根據(jù)蛋白質(zhì)的特性，再選擇相應(yīng)的層析柱。比如有些同學(xué)選擇純化植物的凝集素，那就是從選擇哪種植物，哪個(gè)部位，如何粗提蛋白，選擇哪種層析柱等，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程都需要學(xué)生參與設(shè)計(jì)。比如有些同學(xué)選擇利用鎳柱親和層析法，那就需要純化帶有His-tag標(biāo)簽的蛋白質(zhì)，我們可以提供表達(dá)有帶His-tag標(biāo)簽蛋白質(zhì)的大腸桿菌，學(xué)生需要考慮原核誘導(dǎo)表達(dá)的條件，菌體破碎方法，上樣量與柱體積等。選擇不同的層析柱，學(xué)生都需要考慮層析柱的平衡、上樣量、流出液的速度、洗脫條件、層析柱的再生等。這樣的探索型實(shí)驗(yàn)充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)參與實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，從而在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中掌握實(shí)驗(yàn)技術(shù)的原理，培養(yǎng)了養(yǎng)對(duì)科學(xué)問(wèn)題的探索精神，有助于學(xué)生形成初步的科研工作能力。

在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)上，重點(diǎn)要求學(xué)生以下幾點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)原理的描述、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的設(shè)想與過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與總結(jié)。通過(guò)“實(shí)驗(yàn)原理的描述”可以了解學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌握情況；“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的設(shè)想與過(guò)程”可以反映出學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中是否認(rèn)真思考，參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；“實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與總結(jié)”主要考察學(xué)生實(shí)驗(yàn)效果及分析問(wèn)題和表達(dá)能力。通過(guò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

4 結(jié)語(yǔ)

為認(rèn)真貫徹習(xí)近平總書(shū)記關(guān)于支持海南大學(xué)創(chuàng)建世界一流學(xué)科重要指示精神，“以本為本，促進(jìn)四個(gè)回歸”，切實(shí)落實(shí)學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)“固本強(qiáng)基”海南大學(xué)雙一流大學(xué)建設(shè)總體思路，以“全面推進(jìn)素質(zhì)教育，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神，提高學(xué)生實(shí)踐能力”為指導(dǎo)思想，完善實(shí)驗(yàn)課程體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)施和實(shí)驗(yàn)室管理等方面的建設(shè)目標(biāo)，切實(shí)提高本科生的實(shí)驗(yàn)技能和“動(dòng)手”“動(dòng)腦”能力培養(yǎng)，海南大學(xué)的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了全新探索。在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置上，增加了綜合型實(shí)驗(yàn)和探索型實(shí)驗(yàn)的數(shù)量，目的是對(duì)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)的現(xiàn)代生物科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和技能的訓(xùn)練，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、技能、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，使學(xué)生掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和科學(xué)思維方式，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的作風(fēng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的創(chuàng)新能力。