基于PBL模式的生物化學(xué)實驗教材編寫的探索與實踐

李志紅，肖方祥，肖 莉，李自成

(三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)教研室，湖北宜昌 443002)

基于PBL模式的生物化學(xué)實驗教材編寫的探索與實踐

李志紅，肖方祥，肖 莉，李自成

(三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)教研室，湖北宜昌 443002)

針對傳統(tǒng)生物化學(xué)實驗教材注重對學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)性和規(guī)范化的實驗操作訓(xùn)練，但引導(dǎo)學(xué)生思考不足的問題，作者在多年生物化學(xué)實驗教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，編寫了基于PBL模式的生物化學(xué)實驗教材。該教材以問題為中心，每章和相關(guān)實驗項目都以問題的方式展開，引導(dǎo)學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)，通過探尋解決問題的方法，加深學(xué)生對生物化學(xué)實驗理論和技術(shù)的認(rèn)識。實踐證明，該教材能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)學(xué)生積極思維，受到學(xué)生們的普遍歡迎。

PBL;生物化學(xué);實驗教材;探索

醫(yī)學(xué)是實驗性科學(xué)，實驗教學(xué)是醫(yī)學(xué)教育的重要組成部分，它對培養(yǎng)學(xué)生的知識獲取能力、實踐能力、綜合分析問題和解決問題的能力、創(chuàng)新能力等，發(fā)揮著其他教學(xué)環(huán)節(jié)不可替代的作用。實驗教材是實驗教學(xué)內(nèi)容的載體，是教師進(jìn)行實驗教學(xué)的主要依據(jù)，高質(zhì)量的實驗教材能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)學(xué)生積極思維、努力探索、勇于創(chuàng)新[1]。

生物化學(xué)是一門用化學(xué)的理論和方法來研究生命現(xiàn)象，并在分子水平闡明生命現(xiàn)象的化學(xué)本質(zhì)的科學(xué)。作為一門實踐性很強(qiáng)的學(xué)科，生物化學(xué)實驗教學(xué)應(yīng)該與理論教學(xué)齊頭并進(jìn)。目前，我國多數(shù)高校對生物化學(xué)理論教材建設(shè)比較重視，而對實驗教材建設(shè)的重要性認(rèn)識不足。各出版社出版的生物化學(xué)實驗教材沒有擺脫傳統(tǒng)教育的束縛，教材多注重對學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)性和規(guī)范化的訓(xùn)練，忽視了學(xué)生的主觀能動性，引導(dǎo)學(xué)生思考不足，素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育的思想沒能在教材中體現(xiàn)出來，不利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

PBL(problem-base learning)是基于問題的學(xué)習(xí)模式，于1969年由美國神經(jīng)病學(xué)教授Borrows在加拿大的麥克瑪斯特大學(xué)醫(yī)學(xué)院首創(chuàng)，目前已成為國際上公認(rèn)的、最受歡迎的學(xué)習(xí)模式之一[2]。該模式重在啟發(fā)，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生主動學(xué)習(xí)為主，注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、邏輯推理和解決問題的能力。我國一些醫(yī)學(xué)院校已開始嘗試使用PBL模式進(jìn)行教學(xué)改革，但目前尚無基于PBL模式的生物化學(xué)理論和實驗教材。自2005年開始，我們開展了“以問題為中心”的生物化學(xué)實驗教學(xué)改革，受到學(xué)生的普遍歡迎。在多年教學(xué)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，我們編寫了基于PBL模式的生物化學(xué)實驗教材，該教材在醫(yī)學(xué)各專業(yè)使用后取得了一定的成效。

1 教材編寫的指導(dǎo)思想

以問題為中心，將實驗技術(shù)理論與實驗方法相結(jié)合，將基本技能訓(xùn)練實驗與綜合性實驗相結(jié)合，每章和相關(guān)實驗項目都以問題的方式展開，引導(dǎo)學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)，通過探尋解決問題的方法，加深學(xué)生對生物化學(xué)實驗理論和技術(shù)的認(rèn)識。

2 教材編寫體系

該教材共分五部分。第一部分為生物化學(xué)實驗的基本理論與基本技能，包括緒論、量器的使用、校正與實驗數(shù)據(jù)的處理、分光光度技術(shù)、層析技術(shù)、電泳技術(shù)、離心技術(shù)、酶活力測定與酶法分析等，每章后面都附有與之對應(yīng)的基本技能訓(xùn)練實驗。第二部分為臨床常用生物化學(xué)檢驗，包括血清蛋白質(zhì)、葡萄糖、脂類物質(zhì)含量的測定、肝功能與腎功能的檢測等。第三部分為分子生物學(xué)基本技術(shù)。第四部分為綜合性實驗，包括血清白蛋白的純化與鑒定、重組DNA的構(gòu)建及其在大腸桿菌中的誘導(dǎo)表達(dá)等。第五部分為附錄，介紹了常用的生物化學(xué)儀器使用方法。

3 基于PBL模式的教材編寫方式

為突出問題的引導(dǎo)和啟發(fā)作用，在每章和每個實驗項目的開始都以文本框的形式精心設(shè)置相關(guān)問題，在每個實驗項目的最后也設(shè)置了一些思考題。對問題的設(shè)計采用“由粗到細(xì)”的原則。

如每章開始設(shè)置的問題主要從大的方面來啟發(fā)學(xué)生思考相關(guān)的實驗理論。以“電泳技術(shù)”一章為例，我們首先提出了以下問題:“①在電場中，帶電粒子會向著與其電性相反的電極移動。如何利用這一性質(zhì)來分離蛋白質(zhì)或核酸?影響混合物中各組分遷移速度的因素有哪些?為獲得更好的分離效果，在實驗條件選擇上應(yīng)注意哪些問題?②電泳分辨率的提高得益于新的電泳支持介質(zhì)的不斷發(fā)現(xiàn)和運用，作為電泳支持介質(zhì)應(yīng)具備哪些條件?常用的電泳支持介質(zhì)有哪些?各有何優(yōu)缺點?”這些問題旨在引導(dǎo)學(xué)生思考電泳技術(shù)的相關(guān)理論及其不斷發(fā)展的原因，以激發(fā)學(xué)生的探究欲望。

針對每個基本技能實驗設(shè)計的問題則從細(xì)節(jié)著手，啟發(fā)學(xué)生將具體的實驗設(shè)計與實驗理論相結(jié)合，并在預(yù)習(xí)實驗時關(guān)注實驗操作中的一些關(guān)鍵問題，提高實驗的成功率。如“血清蛋白質(zhì)聚丙烯酰胺凝膠園盤電泳”，提出了以下問題:①本實驗中需用到多種緩沖液，為何濃縮膠緩沖液、分離膠緩沖液和電極緩沖液的濃度和pH值各不相同?②本實驗中需用到哪些實驗器材與試劑?要得到好的分離效果在實驗操作中需注意哪些問題?

在學(xué)生完成了相關(guān)實驗，對實驗有了一定的感性認(rèn)識之后，為引導(dǎo)學(xué)生深入思索該實驗技術(shù)及實驗中可能存在的問題，做好實驗總結(jié)，在每個實驗項目的最后，設(shè)置了一些思考題。如“血清蛋白質(zhì)聚丙烯酰胺凝膠園盤電泳”，設(shè)置了以下思考題:①聚丙烯酰胺凝膠不聚合的主要原因是什么?如何克服?②濃縮膠為何能濃縮樣品?不加濃縮膠是否能分離樣品?③為什么要在樣品中加少許溴酚蘭和一定濃度的甘油?④為何血清聚丙烯酰胺凝膠電泳比醋酸纖維素薄膜電泳可分離得到更多譜帶?

經(jīng)過基本技能訓(xùn)練之后，學(xué)生進(jìn)入到綜合性實驗階段。為培養(yǎng)學(xué)生的科研素質(zhì)，促使學(xué)生從實驗的總體目標(biāo)、實驗設(shè)計思路、實驗各環(huán)節(jié)之間的相互關(guān)聯(lián)進(jìn)行總體思考和把握，按照科研的初步要求，設(shè)計了綜合性更強(qiáng)的問題。如綜合性實驗“重組DNA的構(gòu)建及其在大腸桿菌中的誘導(dǎo)表達(dá)”，提出以下問題:①大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)是高效表達(dá)外源蛋白最常用的原核表達(dá)系統(tǒng)，目前市面上可供選擇的原核表達(dá)載體和菌株很多，如何根據(jù)實驗需要進(jìn)行選擇?如何使目的基因在該系統(tǒng)中獲得高效表達(dá)?如何對表達(dá)產(chǎn)物進(jìn)行檢測和分析?②基因克隆和表達(dá)的一般步驟為“分、切、接、轉(zhuǎn)、篩、表”，其中每一步都有很多種方法可供選擇，具體實施時究竟該選擇哪種方法?選擇該方法的依據(jù)是什么?在這一系列的序貫實驗中，前一項實驗對后續(xù)實驗可能造成怎樣的影響?在實驗操作上應(yīng)該注意哪些問題?

4 教材的使用效果

該教材從2008年開始以內(nèi)部版的形式在學(xué)校醫(yī)學(xué)各專業(yè)使用。為配合該教材的使用，在醫(yī)學(xué)各專業(yè)開展“自主-合作型”生物化學(xué)實驗教學(xué)改革。該教學(xué)改革的實施方案是:學(xué)生自由組合形成合作小組，每組4-5人，確定小組長;教師布置實驗項目，學(xué)生結(jié)合教材中的問題利用課余時間查閱文獻(xiàn)資料，以小組為單位研討實驗方案、制作ppt;實驗課上各組選派代表講演;講演結(jié)束后各組學(xué)生接受同學(xué)和教師的提問并討論;教師點評和補(bǔ)充;2人一組完成實驗;各組匯總實驗結(jié)果，討論課后或各組提出的問題，完成實驗報告。

該教材和教學(xué)改革方式有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，受到學(xué)生們的普遍歡迎。在教學(xué)信息反饋中，學(xué)生們評價到:“教材中的每章和每個實驗都以問題的方式展開，這種方式很新穎。過去做實驗多是被動地完成，很少主動去思考。通過自己做ppt，查閱課外資料，主動地去發(fā)現(xiàn)問題，并與學(xué)生探討問題。通過這種提問和解答，學(xué)習(xí)成了一種小規(guī)模的探索過程，這是過去很少體驗過的，也從中嘗到了解決問題的樂趣。有過這樣的一次經(jīng)歷，以后其他課程也會嘗試以此方式進(jìn)行，定會收到事半功倍的效果?！?/p>

結(jié)合內(nèi)部使用情況和學(xué)生們的反映，作者對該教材進(jìn)行了修訂，并交由華中科技大學(xué)出版社于2011年秋季正式出版。在今后的使用過程中，還將不斷修訂和完善該教材，使它更好地服務(wù)于生物化學(xué)實驗教學(xué)改革。

[1]湯中圣，王家金，姜衛(wèi)東，等.加強(qiáng)醫(yī)學(xué)實驗教材建設(shè)與管理，提高實驗教學(xué)水平[J].安徽醫(yī)藥，2006，10(5):399-400.

[2]張麗萍，夏 宇，武貴臻.PBL模式在醫(yī)學(xué)生物化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育版)，2008，10(3):309 -311.

Exploration and Practice of Compilation of Biochemistry Biochemical Experiment Textbooks Based on PBL Model

LI Zhi-hong，XIAO Fang-xiang，XIAO Li，LI Zi-cheng
(Department of Biochemistry，College of Medical Science of China Three Gorges University，Yichang 443002，China)

Traditional textbooks of biochemistry experiments emphasized the systematic and standard training，but ignored leading students’thinking.Aiming at these problems and combining a few years of teaching reform of biochemistry experiments，we compiled a biochemical experiment textbook based on PBL model.Centered on problems，the textbook has each chapter and experiments starting with problems to guide students in learning with the problems.By looking for solutions to the problems，students have a deepened knowledge of biochemical experiment theories and technology.Our practice proves that the textbook can greatly stimulate learning in interest，inspire active thinking and is widely welcomed by the students.

PBL;biochemistry;experiment textbook;exploration

G642.0

A

1006-2769(2011)05-0994-03

2011-07-14

三峽大學(xué)教育教學(xué)研究項目(J200826)

李志紅(1968-)，女，副教授，博士，碩士生導(dǎo)師，從事生物化學(xué)教學(xué)與研究工作。