PBL在醫(yī)學(xué)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的設(shè)計(jì)

文紅波 曹運(yùn)長(zhǎng)

[摘 要] 生物化學(xué)在醫(yī)學(xué)院校是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，主要研究組成人體化學(xué)物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)與功能，及其在體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)過程，概念較多且較抽象，教學(xué)內(nèi)容枯燥，大部分只能靠識(shí)記，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)難度大，學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性不夠。生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課是生物化學(xué)課程的重要組成部分，通過多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，我們將PBL教學(xué)法貫穿臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全過程，不但鞏固了所學(xué)的理論知識(shí)，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且還大大地激發(fā)了學(xué)生的科研思維和創(chuàng)新精神，取得了較好的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞] PBL教學(xué)法;生物化學(xué)實(shí)驗(yàn);臨床醫(yī)學(xué)專業(yè);教學(xué)設(shè)計(jì)

[基金項(xiàng)目] 2016年度中華醫(yī)學(xué)會(huì)醫(yī)學(xué)教育分會(huì)和中國(guó)高等教育學(xué)會(huì)醫(yī)學(xué)教育專業(yè)委員會(huì)醫(yī)學(xué)教育研究立項(xiàng)課題“地方大學(xué)五年制卓越醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)優(yōu)化對(duì)策研究”（2016A-RC017）;2016年度湖南省教育科學(xué)規(guī)劃課題省級(jí)重點(diǎn)資助課題“地方大學(xué)五年制卓越醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)優(yōu)化對(duì)策研究與實(shí)踐”（XJK016AGD007）

[作者簡(jiǎn)介] 文紅波（1979—），女，湖南衡東人，碩士，實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)槟[瘤藥理學(xué);曹運(yùn)長(zhǎng)（1975—），男，湖南新化人，博士，副教授（通信作者），研究方向?yàn)樾难芗膊“l(fā)生機(jī)制。

[中圖分類號(hào)] G642.423 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）39-0381-02 ? ?[收稿日期] 2020-03-04

生物化學(xué)是各醫(yī)學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)必修課程，主要研究?jī)?nèi)容是研究人體的化學(xué)分子組成與化學(xué)反應(yīng)，從分子水平探討生命現(xiàn)象本質(zhì)。PBL是在教師的設(shè)計(jì)與引導(dǎo)下，根據(jù)課程教學(xué)教學(xué)大綱的要求，以現(xiàn)實(shí)科學(xué)問題為素材，將學(xué)生引入一定的情境或某個(gè)具體的臨床實(shí)例案例中[1]。醫(yī)學(xué)生物化學(xué)的案例設(shè)計(jì)不僅要包含該課程教學(xué)大綱中的主要知識(shí)點(diǎn)，而且要與臨床疾病的發(fā)生分子機(jī)制緊密相關(guān)，從而最大程度上激發(fā)醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性思維。

一、教學(xué)對(duì)象的組織與時(shí)間安排

我校醫(yī)學(xué)各專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)常采用大（合）班教學(xué)，教學(xué)班級(jí)學(xué)生人數(shù)常多達(dá)120人以上，如在理論課上采用PBL法，其實(shí)施效果并不盡如人意，因?yàn)閷W(xué)生人數(shù)太多而授課時(shí)間有限，致使很多學(xué)生無法參與到課堂討論中，從而很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。如果以小班或小組為單位可以取得更好的教學(xué)效果。我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，都是以小組的形式組織的，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生數(shù)20～25人，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室又分成4～5個(gè)討論小組，在課前將討論的問題事先布置給學(xué)生，讓學(xué)生通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料進(jìn)行獨(dú)立自主學(xué)習(xí)。上實(shí)驗(yàn)課時(shí)，先讓每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)圍繞這些問題展開討論并開展實(shí)驗(yàn)，完成實(shí)驗(yàn)后，每個(gè)小組派同學(xué)上臺(tái)給全班同學(xué)解答、闡釋該科學(xué)問題，老師做最后的補(bǔ)充與總結(jié)。提前將下一次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和問題下發(fā)給學(xué)生，以便其在課前有足夠的時(shí)間去查閱資料文獻(xiàn)，做好充分的準(zhǔn)備。

二、PBL在醫(yī)學(xué)生化實(shí)驗(yàn)課中的具體設(shè)計(jì)與實(shí)施

在生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能篇中，開展的實(shí)驗(yàn)有血清蛋白醋酸纖維薄膜電泳，RNA的提取和鑒定，凝膠層析分離血紅蛋白與硫酸銅、血清總蛋白的測(cè)定及標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作（雙縮脲法）等實(shí)驗(yàn);在物質(zhì)代謝途徑與調(diào)節(jié)篇中，開展的實(shí)驗(yàn)有激素對(duì)血糖濃度的影響，血清谷丙轉(zhuǎn)氨酶活性的測(cè)定等實(shí)驗(yàn)。分子生物學(xué)醫(yī)學(xué)專題篇中，開展的實(shí)驗(yàn)有PCR擴(kuò)增GAPDH基因等實(shí)驗(yàn)。下面就以RNA的提取和鑒定和激素對(duì)血糖濃度的影響兩個(gè)實(shí)驗(yàn)為例介紹PBL教學(xué)法的設(shè)計(jì)與實(shí)施。

RNA的提取實(shí)驗(yàn)操作流程很簡(jiǎn)單，是醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)研究里經(jīng)典和常規(guī)的實(shí)驗(yàn)操作。除了讓學(xué)生掌握其實(shí)驗(yàn)操作外，還讓學(xué)生更好地掌握DNA和RNA的化學(xué)結(jié)構(gòu)的差異。因此在實(shí)驗(yàn)開始前設(shè)計(jì)了如下三個(gè)討論問題：①細(xì)胞中包含有各種有機(jī)和無機(jī)分子，將細(xì)胞裂解后，怎樣才能從細(xì)胞裂解液中分離得到純凈的RNA？②DNA提取和RNA提取的實(shí)驗(yàn)流程差不多，先是破裂細(xì)胞，然后加蛋白質(zhì)變性劑去除蛋白，最后都是加入有機(jī)溶劑沉淀核酸。而DNA和RNA都屬于核酸，都存在于細(xì)胞內(nèi)，提取時(shí)是怎樣實(shí)現(xiàn)DNA和RNA分離的？③為什么在提取RNA時(shí)，一定要非常小心以防止RNA的降解，而DNA提取時(shí)又無需特別小心？通過以上科學(xué)問題的討論，讓學(xué)生了解到真核生物的DNA是與組蛋白結(jié)合形成脫氧核糖核蛋白（染色質(zhì)）存在于細(xì)胞核中，核蛋白易溶于偏堿性的高鹽溶液，不溶于低鹽酸性溶液;而RNA易溶液低鹽偏酸性的溶液中，通過調(diào)節(jié)細(xì)胞裂解液的離子濃度和pH來實(shí)現(xiàn)RNA與DNA的分離。同時(shí)，由于RNA化學(xué)結(jié)構(gòu)中的戊糖2′位存在羥基，導(dǎo)致其更不穩(wěn)定;而DNA的戊糖2′位不存在羥基，所以非常穩(wěn)定。且水解RNA的RNA酶無處不在且能耐高溫，而水解DNA的DNA酶對(duì)熱敏感且沒有金屬離子存在時(shí)無活性。通過以上問題的討論和具體的實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生們對(duì)DNA和RNA化學(xué)結(jié)構(gòu)的差異就有了更深的認(rèn)識(shí)，繼而了解到自然界的生物在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過程中，自然而然選擇了化學(xué)性質(zhì)更穩(wěn)定的DNA作為遺傳物質(zhì)的載體，而RNA進(jìn)化為具有遺傳信息表達(dá)和調(diào)控功能的信息分子。

激素對(duì)血糖濃度的影響這一實(shí)驗(yàn)是物質(zhì)代謝篇章中的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)。糖代謝最后一節(jié)中主要介紹血糖和血糖的調(diào)節(jié)，盡管大多數(shù)學(xué)生知道血糖是受到激素調(diào)控的，并且也懂得升高和降低血糖的激素有哪些，但是要問到這些激素是通過什么樣的作用機(jī)制調(diào)節(jié)血糖的，就解釋不清了。為此，我們圍繞激素對(duì)血糖的調(diào)節(jié)這一實(shí)驗(yàn)確定了四個(gè)討論問題：①食物中的糖在消化道中消化后，是怎樣從消化道進(jìn)入血液成為血糖的？②血液中的血糖又是怎樣進(jìn)入全身各組織細(xì)胞的？這個(gè)過程是否受到激素的調(diào)節(jié)？③在正?？崭?、饑餓、餐后三種狀態(tài)下，肝臟與其它組織器官的糖代謝狀況有哪些不同？④糖尿病的病因是什么，其早期癥狀有哪些？可以分為幾種類型？

通過以上問題的分析與討論，讓學(xué)生能掌握食物中的糖是在消化道消化后，通過小腸粘膜細(xì)胞膜上的鈉離子依賴型葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白將其轉(zhuǎn)運(yùn)入粘膜細(xì)胞，繼而進(jìn)入血液循環(huán)運(yùn)送至全身各組織部位，各組織部位細(xì)胞膜上的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白再將血糖攝入細(xì)胞內(nèi)氧化利用，這種從毛細(xì)血管中攝取血糖是受激素調(diào)控的，胰島素可促進(jìn)外周細(xì)胞攝取，反過來，激素的分泌又是受血糖濃度調(diào)控的，高血糖促進(jìn)胰島素分泌，低血糖促進(jìn)胰高血糖素分泌。繼而再將這兩種激素在糖的攝收、糖的有氧化、糖異生、糖原的合成與分解和脂肪動(dòng)員等方面的調(diào)節(jié)機(jī)制有機(jī)地聯(lián)系起來。最后，將其與臨床疾病糖尿病的發(fā)病機(jī)制、臨床癥狀、分型等再結(jié)合起來，讓學(xué)生能自主地理順整個(gè)糖代謝的知識(shí)脈絡(luò)。

三、PBL在醫(yī)學(xué)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)注意的問題

教學(xué)方法改革的目的是為了學(xué)生更好地掌握知識(shí)，為將來能運(yùn)用知識(shí)去服務(wù)社會(huì)。不能單純地為追求教學(xué)方法的新穎而去采用PBL教學(xué)法，而是要針對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)和難點(diǎn)實(shí)施該教學(xué)法，即科學(xué)問題的設(shè)計(jì)要有合理性和必要性。首先，一次實(shí)驗(yàn)課上設(shè)計(jì)的問題不能太多，要緊緊圍繞一個(gè)重要的主題或知識(shí)點(diǎn)來設(shè)計(jì)，其次針對(duì)的學(xué)生是醫(yī)學(xué)生，問題的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量結(jié)合臨床實(shí)際;三是必須要留給學(xué)生充分的準(zhǔn)備和討論時(shí)間，且應(yīng)以小組討論為主，老師只能起主導(dǎo)作用，可以適當(dāng)?shù)貑l(fā)、引導(dǎo)和補(bǔ)充，并最后做總結(jié)，最終完成對(duì)該科學(xué)問題的全面解讀。最后，不能只片面地使用PBL這一種教學(xué)方法，而是針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容，采用和結(jié)合多種教學(xué)方法與手段，實(shí)現(xiàn)最終的教學(xué)目的。

參考文獻(xiàn)

[1]程杉，牛靜，余和芬，等.PBL教學(xué)法在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè)生物化學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育，2017（6）：415-419.