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医学生物化学实验教学改革的研究与探索

2022-12-03张静霞林丽彬周智敏

卫生职业教育 2022年1期
关键词:生物化学医学实验

张静霞,林丽彬,周智敏

(莆田学院基础医学院,福建 莆田 351100)

医学生物化学实验是医学院校本科生的专业基础课程,对培养学生实验技能、提高科学素质等具有重要作用[1-2]。实验教学效果主要受两个因素影响:教学模式和实验内容。目前多数院校实验教学内容不但滞后于学科发展,没有与临床实践相结合,而且依然采用传统“灌输式”教学模式。因此,迫切需要进行教学模式与实验内容改革,充分利用现有资源采用混合式教学模式,设置不断提高、层层递进的实验项目(基础性实验→综合性实验→设计性实验),跟上学科发展,充分发挥医学生物化学实验课程的育人作用。

1 医学生物化学实验教学现状分析

医学生物化学是医学专业的基础课程,操作性很强,实验课是重要组成部分,目的是使学生通过动手做实验来验证所学理论知识,从而理论联系实际加深对抽象理论的理解,系统掌握理论知识,为临床实践打好基础[2]。目前开设的实验项目多是操作简单的验证性实验,内容往往只针对章节知识点,不能系统体现理论知识,不能与临床很好地衔接。教学模式也是教师在课堂上边讲解边演示,演示一遍后学生才动手做实验,导致学生无需独立思考和自主设计,只依照指导被动进行操作就能完成实验。而医学生物化学近年来发展迅猛,涌现出许多新技术、新方法,同时知识的不断更新也纠正了以往认知的偏差,因此就产生了目前的教学模式、教学内容与不断涌现的新技术新方法及现代多样化学习方式不匹配的矛盾,导致学生学习积极性低,教学效果不理想。

1.1 教学方式落后

实验教学基本采用传统“灌输式”教学模式,教师按照实验目的、原理、方法、步骤、注意事项等进行讲述,然后手把手指导学生完成操作,最后学生书写实验报告。这种教学方式以教师为主导,“以课本为本”而不是“以学生为本”。学生之间总是以“传帮带”的方式进行经验交流,导致下届学生产生“不预习也可以完成实验”的错误思想。学生没有预习实验指导书的内容,也不会利用网络资源进行自主学习,在操作过程中频频失误,导致实验失败。一些简单的实验重复多次,不但浪费了宝贵的时间,也造成了资源的损耗,产生大量废液,造成环境污染,更谈不上分析和解决实验中出现的问题。这样的教学模式不能激发学生的积极性和创造性,教学效果大打折扣。

1.2 教学内容滞后

本院自2009年开设本科医学生物化学实验课程以来,一直采用教师自己编写的《生物化学实验指导》对临床、护理、药学、检验、影像等专业学生进行教学,理论课本已更新至第9版,可实验教学内容从未更改,设置也不合理。本院针对临床医学专业开设的生物化学实验项目,主要包括分光光度计的原理及使用方法、血清蛋白醋酸纤维素薄膜电泳、动物肝脏组织DNA提取、激素对血糖浓度的影响、肝脏组织氨基移换作用、考马斯亮蓝结合法测定蛋白质浓度,共6个实验项目,其中5个为验证性实验,1个为综合性实验,没有设计性实验。这6个实验项目均是通过分光光度法、离心法、层析法等简单操作完成,存在的问题一是验证性实验太多,缺乏新颖性和趣味性,学生学习欲望不强烈。二是实验内容科学性不强,主要研究核酸、氨基酸、蛋白质、激素等,这几类大分子本身是相互关联的,研究方法也有相近之处,然而我们在设计实验时却忽略了这点,各项目相互独立,没有系统性,仅仅是重现简单的经典实验,与临床应用严重脱节,落后于医学生物化学学科发展。三是开设的6个实验项目中有3个要用到动物,其中激素对血糖浓度的影响这一实验项目仅1个班级就用到近20只兔子。学生在实验过程中手忙脚乱,课堂秩序混乱,经常出现兔子中途死亡情况,导致实验结果不理想,教学经费没有得到有效利用。

1.3 考核方式存在弊端

目前实验成绩占学科总成绩的30%,主要包括3部分:平时成绩、实验报告成绩和考试成绩,三者比例是1∶1∶1。但平时课堂上由于各种原因教师很难关注到每位学生操作技能的掌握情况,评定分数时主要靠主观印象;实验操作时学生按部就班依据《生物化学实验指导》逐步完成,实验报告内容千篇一律,缺乏新颖性,加之由于实验报告成绩占比较小,学生书写积极性不高,对培养创造性思维意义不大;而实验考试内容也早就指定好一个相对简单的实验项目,往往存在考前冲刺拿高分情况(每年考试第一个班级成绩一般不理想,后面班级成绩大幅度提升),片面的考核内容不能真实反映学生对技能的掌握程度。现在这种考核制度导致学生只注重考核结果,无法培养独立思考及探索研究能力,也就失去了开设实验课程的意义。

2 医学生物化学实验教学改革措施

2.1 改革教学模式

临床医学专业医学生物化学实验课程在二年级上学期开设,经过一年的基础课学习,此时学生已具有一定的基础知识和自学能力,因此要尽量避免“灌输式”教学。可结合本校学生实际情况,采用线上线下混合式教学模式,实现多学科交叉教学,让学生对所学知识融会贯通。

疫情期间,国内高校基本都建立了虚拟仿真实验平台,虽然纯粹的线上实验教学效果不是很理想,但是我们可以采取线上线下相结合的方式,充分利用已建立的实验平台,实行“课程视频提前推送—学生自主学习—师生线上线下互动”教学模式[3-4]。教师提前把制作的微视频发送到平台,并指出该实验项目的关键步骤,同时以问题为导向引发学生积极思考。学生利用碎片时间在课前完成平台上实验相关知识的学习,并和教师互动,因此课堂上会有更多的操作时间,有效解决了学生课前不预习、课堂时间紧张的问题。另外,相较于在课堂看教师演示的方式,学生课前观看平台视频,可以更直观地了解实验,极大地提高了成功率,提升了教学效果。这样教学模式就从传统课堂讲授转变为课前观看视频,在课堂上互动发现问题,引导学生积极思考和讨论,激发了学生的主动性和积极性,使得学生操作技能掌握得更加牢固。另外,医学生物化学实验往往涉及一些贵重仪器和有毒试剂,不能满足人人操作的需求。在实验教学过程中,教师可以通过平台帮助学生认识和了解高精尖仪器的使用方法及注意事项,有条件的可以带领学生去科研室参观这些精密仪器以加深印象,同时还可以第二课堂形式吸引有意愿的优秀学生参与科学研究,在科研实践中提升综合技能。

目前,很多医学院校实验课采用了PBL教学法并取得了良好效果,如冯达云等在解剖实验课中采用PBL联合翻转课堂教学模式,发现这种教学模式下理论和实践相结合,学生的专业知识掌握度和操作能力均得到提高,整体综合素质得以提升[5-8]。我们可以根据本院校实际情况,吸取好的经验,将多种教学方法相结合,真正实现“以学生为本”。

2.2 改革教学内容

目前实验教学的趋势是减少验证性实验,增加综合性及设计性实验,改变不合理的课程设置,跟上学科的发展。综合性实验具有验证性实验比拟不了的优势,可以将所学知识联系起来,形成一个完整的体系,帮助学生更好地理解、掌握和运用理论知识。设计性实验是在综合性实验基础上再次提高,内容新颖,难度加大,可以极大地激发学生的学习主动性、积极性和创造性,从而提高综合素质。

基础实验是基石,能使学生掌握必备的基础知识和基本实验技能,我们切不可忽略基础实验的重要性,可根据教学大纲合理安排,突出重点。综合实验是以临床实践为指导,整合基础实验内容,将学科系统串联起来转化为教学内容,目的是使学生系统掌握并熟练运用医学生物化学研究领域的各种实验技术,整体提升对知识结构的理解能力、时间规划管理能力、解决问题能力等综合能力和科学素养,为以后的科学研究打下牢固基础。设计性实验的主体是学生,由他们自己设计实验方案,动手实施、解决问题、分析处理数据,最后以论文形式提交实验报告,教师在设计性实验中仅起监督和指导作用。本实践中心机能综合实验室已经开设设计性实验多年,效果很好,学生不但出色完成了实验,并且在实验过程中培养了科研思维,申请了大量发明专利,极大地提高了学生的积极性。鉴于此,医学生物化学综合实验室也应学习经验,积极开设设计性实验

2.2.1 减少验证性实验,增加综合性实验 将分光光度计的原理及使用方法、考马斯亮蓝结合法测定蛋白质浓度两个实验项目合并为一个实验项目。肝脏组织DNA提取实验目前只是提取DNA并没有测定,技术含量不高,因此改为应用PCR技术扩增血红蛋白β基因:首先提取肝脏DNA,然后进行PCR,最后凝胶电泳检测,学生系统学习核酸相关技术。血清蛋白醋酸纤维素薄膜电泳的电泳液配制需要巴比妥和巴比妥钠,其中巴比妥属于精神药品、管制类化学品,禁售[9]。因此将此实验去掉,增加1个设计性实验,由学生自由组团,小组协作,根据兴趣爱好,结合当前学科热点和院系实际情况设计可行的实验,这样总学时不变,增加1个综合性实验和1个设计性实验。

2.2.2 改革综合实验,减少动物使用量 激素对血糖浓度的影响实验目前是8人一组,每组4只兔子,分别注射生理盐水、胰岛素、肾上腺素、胰岛素和肾上腺素,观察两种激素对血糖的影响。鉴于实验过程中学生注射操作不熟练,两位学生操作1只兔子难度较大,改为每4~5位学生操作1只兔子,每组第4只兔子实验结果对整个实验影响不大,去掉第4只兔子,经过改革一个班级(以40名学生为例)由原来使用20只兔子减少为9只。这样既提高了实验成功率,维护了课堂秩序,又减少了对动物的伤害,节约的教学经费可用于其他设计性实验。

2.2.3 改进肝脏组织氨基移换作用实验 传统氨基移换是以水饱和苯酚为层析剂,层析完毕后,用茚三酮溶液喷雾显色,这个实验涉及两种有毒试剂。在高校实验室废弃物污染管理[10-11]逐步规范的前提下,力求在完成教学任务的同时,不用或尽量减少有毒、有害试剂的使用,倡导绿色实验[12],为师生创造一个安全的实验环境。我们对此实验进行改革,层析液配方如下:称取尿素0.5 g溶于80%乙醇溶液100 mL中,然后加入0.1 g茚三酮,采取层析与染色同步进行的方法,既缩短了实验时间又减少了污染,且染色效果良好。

2.3 改革考核方式

医学生物化学实验操作性很强,要提高实验成绩的比重,提升学生对实验的重视度,把实验成绩比例由原来的30%提高到45%,平时成绩、实验报告成绩和考试成绩分别占10%、10%、25%。结合海南师范大学生命科学学院的考核方式[13],把实验考核分为两部分:第一部分是基础实验考核,考查基础知识和技能,评定时主要依据课堂表现和实验报告的书写,重点是对实验结果的分析,占总成绩的20%;第二部分为设计性实验,包括设计实验方案、实施实验和撰写论文,这是考核的重点,占总成绩的25%。这种考核方式要求学生不但掌握基础知识和技能,还具有团队协作及科学研究能力。最后通过分析数据撰写论文,培养科技论文写作能力。这种考核方式在海南师范大学取得了不错的效果,此外从我院机能综合实验室的应用效果来看,大多数学生可以完成考核任务,有一部分学生不但很好地完成了实验,还从设计性实验中找到了科研思路,申请大学生创新项目以及科研项目,为以后的课程学习和科学研究打下了良好基础。

3 结语

实验教学改革势在必行,混合式教学不仅在有限的课时内极大地提高了教学效果和学生积极性,而且充分利用了我院实验中心现有的资源,实现了学科间的交叉。同时,综合性实验特别是设计性实验的加入,在保证基本技能训练的前提下,更加注重学生的实验技能、动手能力和创新能力培养。学生经过综合性、应用性以及研究性为一体的设计性实验项目的训练,不但激发了积极性、创新性和主动性,也拓展了知识面,还通过撰写论文锻炼了写作能力。经过一学期医学生物化学实验课程的学习,学生掌握了学科基本知识和技能,更重要的是提高了综合能力,为以后的科学研究奠定了基础。

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