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[摘要]開放性實(shí)驗(yàn)是高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一種新模式。將科研反哺教學(xué)理念引入到生物化學(xué)開放性實(shí)驗(yàn)中，指導(dǎo)教師可以充分利用學(xué)校科研資源，并將前沿性科研成果引入到開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓寬了學(xué)生的眼界和知識儲備，豐富了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)了學(xué)生的科研素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，為將來學(xué)生從事科研工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]開放性實(shí)驗(yàn)；科研反哺教學(xué)；生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；教學(xué)模式

生物化學(xué)作為醫(yī)學(xué)專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，是在分子水平上闡明生命活動規(guī)律及機(jī)制、揭示生命現(xiàn)象本質(zhì)的一門科學(xué)。許多疾病的病因、發(fā)病機(jī)制都需要從分子水平上進(jìn)行闡述，而疾病的預(yù)防、診斷和治療亦依賴于生物化學(xué)不斷更新的技術(shù)和方法。作為醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)的本科生，只有在學(xué)習(xí)和掌握生物化學(xué)知識、了解人體正常生命活動分子機(jī)制的基礎(chǔ)上，才能正確理解人體的各種生理現(xiàn)象及病理過程，為疾病的預(yù)防、診斷與治療提供理論依據(jù)[1]。生物化學(xué)亦是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)與生物化學(xué)理論課相輔相成，在生物化學(xué)教學(xué)中發(fā)揮著重要作用。傳統(tǒng)的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教學(xué)內(nèi)容和形式比較單一，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，更新較慢，缺乏創(chuàng)新性；學(xué)生根據(jù)教師講授的實(shí)驗(yàn)原理，按部就班地完成實(shí)驗(yàn)操作，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，學(xué)生學(xué)習(xí)處于被動狀態(tài)；學(xué)生科研意識薄弱、自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考和探索的能力得不到充分發(fā)揮。以問題為導(dǎo)向的大學(xué)生開放性實(shí)驗(yàn)作為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的補(bǔ)充和延伸，成為高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的新模式，是培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型復(fù)合人才的一種有效途徑[2]。為了適應(yīng)新形勢下創(chuàng)新型醫(yī)學(xué)本科人才培養(yǎng)的要求，本文擬將科研反哺教學(xué)的理念應(yīng)用于生物化學(xué)開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，以期實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研實(shí)踐的深度融合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和科研熱情，為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、實(shí)踐能力、科研創(chuàng)新意識、綜合分析問題能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識奠定基礎(chǔ)。

1基于科研反哺教學(xué)的開放性實(shí)驗(yàn)在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要性

近年來，我國“雙一流”大學(xué)的建設(shè)不斷推進(jìn)，為促進(jìn)創(chuàng)新型國家建設(shè)，高校肩負(fù)著培養(yǎng)高素質(zhì)、高水平、創(chuàng)新性和專業(yè)性人才的重大責(zé)任。面向不同年級學(xué)生開設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)，對培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新思維能力起著十分重要的作用。開放性實(shí)驗(yàn)是以問題為導(dǎo)向的研究性實(shí)驗(yàn)，多學(xué)科實(shí)驗(yàn)內(nèi)容交叉，旨在實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體的課外探究性實(shí)踐性學(xué)習(xí)[3]。生物化學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展迅猛的前沿學(xué)科之一，每年都有令人矚目的科研成果見諸報(bào)道。目前已開展的生物化學(xué)開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，選題比較陳舊，不能與時俱進(jìn)，缺乏系統(tǒng)性和創(chuàng)新性。作為指導(dǎo)教師，若能及時把握生物化學(xué)學(xué)科的最新研究進(jìn)展并將科研成果合理引入到大學(xué)生開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，可以幫助學(xué)生了解最前沿的生物化學(xué)研究熱點(diǎn)和新技術(shù)新方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和科研熱情[4]。學(xué)生利用課余時間系統(tǒng)地完成一個開放性實(shí)驗(yàn)，對科研的基本過程和基本方法將會有更深入的了解，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、綜合設(shè)計(jì)、分析問題和解決問題的能力，以及團(tuán)隊(duì)合作和勇于創(chuàng)新的意識均將得以顯著提升，這對于培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力和科研素質(zhì)至關(guān)重要，方便學(xué)生能夠順利地與未來從事科研相關(guān)的工作或?qū)W習(xí)接軌[5]。

2基于科研反哺教學(xué)的開放性實(shí)驗(yàn)在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)施

蘇州大學(xué)醫(yī)學(xué)部實(shí)驗(yàn)中心每學(xué)期均面向各年級本科生開設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目由指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)提出，學(xué)生以興趣為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行自主選題并成立學(xué)習(xí)小組，以小組為單位完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。本文將以作者面向蘇州大學(xué)醫(yī)學(xué)部醫(yī)學(xué)專業(yè)本科生開設(shè)的“基于質(zhì)譜的腫瘤細(xì)胞蛋白質(zhì)表達(dá)譜分析及應(yīng)用”的開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為例，詳述科研反哺教學(xué)在生物化學(xué)開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的具體實(shí)施過程。

2.1實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選題

生物化學(xué)理論課中，學(xué)生學(xué)習(xí)了蛋白質(zhì)組學(xué)的基本知識。蛋白質(zhì)組學(xué)(Proteomics)一詞，源于蛋白質(zhì)(Protein)與基因組學(xué)(Genomics)的組合，意指“一個基因組所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)”，包括一種細(xì)胞、組織乃至一種生物所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)。通過對正常個體及病理個體間的蛋白質(zhì)組比較分析，我們可以發(fā)現(xiàn)某些疾病特異性表達(dá)的蛋白質(zhì)，它們既可成為新型藥物設(shè)計(jì)的分子靶點(diǎn)，亦可為疾病的早期診斷提供分子標(biāo)志物[6]。近年來，科研工作者陸續(xù)開展了以蛋白質(zhì)組等多組學(xué)整合為基礎(chǔ)的生命組學(xué)研究，為基因組提供了更接近表型的驗(yàn)證和解釋，為癌癥早期發(fā)現(xiàn)、良惡性診斷、分型和個性化用藥、療效監(jiān)測和預(yù)后判斷等提供了更精確、更可靠的信息，使精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)更加精準(zhǔn)。作者多年來致力于腫瘤蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)的相關(guān)研究。基于此，作者擬向醫(yī)學(xué)專業(yè)本科生開設(shè)題為“基于質(zhì)譜的腫瘤細(xì)胞蛋白質(zhì)表達(dá)譜分析及應(yīng)用”的開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，將理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合，期望學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過程中了解蛋白質(zhì)組學(xué)的研究內(nèi)容和研究熱點(diǎn)，掌握蛋白質(zhì)組學(xué)的研究方法和研究思路，在未來從事的醫(yī)學(xué)相關(guān)工作中能夠“活學(xué)活用”，應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)解決醫(yī)學(xué)難題為人類健康事業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

2.2實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施的條件

近年來，蘇州大學(xué)醫(yī)學(xué)部投入大量資金用于實(shí)驗(yàn)中心和科研平臺的建設(shè)，為培養(yǎng)具有實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維的人才，醫(yī)學(xué)部鼓勵實(shí)驗(yàn)中心富有精湛技能的教師和富有創(chuàng)新精神的優(yōu)秀科研骨干教師組建團(tuán)隊(duì)，充分利用醫(yī)學(xué)部實(shí)驗(yàn)中心和科研平臺的資源，面向不同年級學(xué)生開設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。因此，本項(xiàng)目的實(shí)施依托蘇州大學(xué)醫(yī)學(xué)部實(shí)驗(yàn)中心和作者課題組實(shí)驗(yàn)室。本項(xiàng)目所涉及的細(xì)胞培養(yǎng)、蛋白質(zhì)提取和酶解、肽段純化等所需的耗材和儀器由作者課題組實(shí)驗(yàn)室提供。蛋白質(zhì)質(zhì)譜分析所需的ThermoLTQOrbitrapElite高分辨質(zhì)譜儀由蘇州大學(xué)醫(yī)學(xué)部質(zhì)譜平臺開放使用[7]。學(xué)生在醫(yī)學(xué)部實(shí)驗(yàn)中心和作者課題組實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)，醫(yī)學(xué)部實(shí)驗(yàn)中心老師全程協(xié)助作者以保障實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的順利實(shí)施。

2.3實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)施

指導(dǎo)教師開設(shè)的開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在醫(yī)學(xué)部實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)站公布后，學(xué)生根據(jù)自己的興趣自主選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行報(bào)名。我們從中篩選出32名學(xué)生，利用周末時間進(jìn)行開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)施，總計(jì)32個實(shí)驗(yàn)學(xué)時。首先，針對開放性實(shí)驗(yàn)的主題，指導(dǎo)教師向?qū)W生講解蛋白質(zhì)組學(xué)的背景知識，尤其是蛋白質(zhì)組學(xué)的研究內(nèi)容、研究方法及其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。引導(dǎo)學(xué)生思考自己專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的哪些問題可以應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)來解決，比如臨床專業(yè)學(xué)生提出可以嘗試比較健康人和腫瘤患者體液中的蛋白質(zhì)組來篩選腫瘤標(biāo)志物；藥學(xué)專業(yè)學(xué)生提出可以通過比較正常組織和腫瘤組織的蛋白質(zhì)組來篩選藥物靶向蛋白，以此培養(yǎng)學(xué)生注重知識遷移的能力。其次，文獻(xiàn)閱讀是學(xué)生獨(dú)立開展科研工作的必備技能。指導(dǎo)教師向?qū)W生介紹開放性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生利用學(xué)校資源進(jìn)行文獻(xiàn)檢索和下載，通過文獻(xiàn)調(diào)研進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的思考和設(shè)計(jì)，以此激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和科研探索能力。隨后，將學(xué)生進(jìn)行自由分組，每組4名學(xué)生，以組為單位開展實(shí)驗(yàn)。各組學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)和組內(nèi)討論，亦可向指導(dǎo)教師課題組研究生請教，提出初步的實(shí)驗(yàn)方案，主要包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)儀器、操作步驟、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)等。開課教師逐一與每組學(xué)生交流討論后確定最終實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的過程可充分體現(xiàn)開放性實(shí)驗(yàn)“學(xué)生為主體”“問題為導(dǎo)向”的教育宗旨，激發(fā)學(xué)生的好奇心，充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動性、探索創(chuàng)新和團(tuán)結(jié)合作的精神。關(guān)于開放性實(shí)驗(yàn)中涉及的儀器，比如超凈工作臺、細(xì)胞培養(yǎng)箱、低溫離心機(jī)、恒溫混勻儀和酶標(biāo)儀的使用，指導(dǎo)教師課題組的研究生將負(fù)責(zé)對各組學(xué)生進(jìn)行儀器使用安全和維護(hù)的相關(guān)培訓(xùn)。最后，各組學(xué)生根據(jù)最終實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)入實(shí)驗(yàn)操作階段。實(shí)驗(yàn)過程中，指導(dǎo)教師和課題組的研究生全程進(jìn)行指導(dǎo)，規(guī)范學(xué)生操作，隨時解決學(xué)生的疑問。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、總結(jié)和討論，并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，學(xué)生需要針對實(shí)驗(yàn)過程中操作失誤的原因進(jìn)行剖析，針對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)反映出的科學(xué)意義進(jìn)行提煉，亦可針對整個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)施向指導(dǎo)教師提出自己的意見和想法。通過本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)施，學(xué)生結(jié)合生物化學(xué)理論課關(guān)于蛋白質(zhì)組學(xué)知識的學(xué)習(xí)，深入理解并系統(tǒng)掌握了蛋白質(zhì)組學(xué)研究中所涉及的細(xì)胞培養(yǎng)，從細(xì)胞內(nèi)提取蛋白質(zhì)組，SDS-PAGE電泳分離蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)膠內(nèi)酶解，肽段純化，以及質(zhì)譜分析鑒定蛋白質(zhì)的原理和技術(shù)，學(xué)習(xí)了應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)解決醫(yī)學(xué)相關(guān)課題的研究思路。在本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)施過程中，學(xué)生通過文獻(xiàn)調(diào)研提出自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，團(tuán)結(jié)合作完成本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其科研素養(yǎng)得以全面訓(xùn)練。同時，學(xué)生有機(jī)會與研究生面對面進(jìn)行接觸交流，揭開了科學(xué)研究的神秘面紗，讓學(xué)生自信地踏入未來與科研相關(guān)的工作和學(xué)習(xí)中。

3結(jié)語

開放性實(shí)驗(yàn)是高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一種新模式，亦是評估高校教學(xué)工作水平的主要指標(biāo)之一，對于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、分析解決問題能力，提升團(tuán)隊(duì)合作和創(chuàng)新意識起著十分重要的作用。蘇州大學(xué)醫(yī)學(xué)部自開設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以來，師生參與度很高。但傳統(tǒng)開放性實(shí)驗(yàn)的科研資源有限，選題缺乏創(chuàng)新性。我們提出將科研反哺教學(xué)理念引入到生物化學(xué)開放性實(shí)驗(yàn)中，鼓勵富有創(chuàng)新能力的優(yōu)秀科研骨干教師與實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員相結(jié)合，依托蘇州大學(xué)醫(yī)學(xué)部的科研環(huán)境及硬件條件，開放課題組科研實(shí)驗(yàn)室，并將前沿性科研成果引入到開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，讓學(xué)生參與到完整的科研過程中，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓寬了學(xué)生的眼界和知識儲備，豐富了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)了學(xué)生的科研素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，為將來學(xué)生從事醫(yī)學(xué)相關(guān)的科研工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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作者:郭琳 顧范博 王亞榮 單位:蘇州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與生物科學(xué)學(xué)院 蘇州大學(xué)醫(yī)學(xué)部實(shí)驗(yàn)中心