張夏楠，趙 歡，馬 晗，吳曉毅，高 偉

（1.首都醫(yī)科大學(xué)中醫(yī)藥學(xué)院，北京 100069；2.首都醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，北京 100069）

分子生藥學(xué)是一門極富前瞻性的交叉學(xué)科，具有分子生物學(xué)與中藥學(xué)相結(jié)合、基礎(chǔ)與應(yīng)用相結(jié)合、方法先進(jìn)性與實(shí)用性相結(jié)合的特點(diǎn)[1-2]。與分子生物學(xué)最顯著的區(qū)別在于，分子生藥學(xué)是應(yīng)用分子生物學(xué)手段解決中藥真?zhèn)蝺?yōu)劣的問題，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性[3]。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是分子生藥學(xué)教學(xué)中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。受教學(xué)課時(shí)、實(shí)驗(yàn)條件、教師專業(yè)背景等限制，大多數(shù)院校開展的分子生藥學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。鑒于近些年分子生藥學(xué)得到飛速發(fā)展，研究內(nèi)容和涉及的領(lǐng)域越來越廣，迫切需要培養(yǎng)分子生藥學(xué)專門人才，進(jìn)行深入研究和探索分子生藥學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)課題，因此，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)性和創(chuàng)新性是分子生藥學(xué)教師應(yīng)著力探索的內(nèi)容。在已有實(shí)驗(yàn)條件和教學(xué)積累的基礎(chǔ)上，開展綜合性、探究性實(shí)驗(yàn)是適應(yīng)高等教育改革發(fā)展的需要，是分子生藥學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)走向深入的體現(xiàn)。我校在開設(shè)分子生藥學(xué)課程以來，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面做了很多嘗試，現(xiàn)將我校在分子生藥學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建立方面所做的探索與實(shí)踐介紹如下。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)是以分子生藥學(xué)學(xué)科需求為基礎(chǔ)，在開設(shè)基本分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，鍛煉學(xué)生實(shí)際應(yīng)用所學(xué)知識(shí)和技術(shù)解決中藥研究中的問題的能力。我校分子生藥學(xué)課程教學(xué)主要分為兩個(gè)層次，一方面作為我校中藥學(xué)及相關(guān)專業(yè)研究生的必修課程，開展理論知識(shí)、學(xué)科研究進(jìn)展講授，進(jìn)行經(jīng)典實(shí)驗(yàn)操作，共計(jì)36學(xué)時(shí)，其中理論課18學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課18學(xué)時(shí)；另一方面，依托學(xué)校開設(shè)的綜合實(shí)驗(yàn)課程以解決問題為目標(biāo)，綜合應(yīng)用各種所學(xué)知識(shí)和手段解決中藥研究中的問題。此外，依托學(xué)校開展的第二課堂和學(xué)生科研項(xiàng)目，帶動(dòng)具有科研熱情學(xué)有余力的學(xué)生，以課題形式綜合安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，匯報(bào)實(shí)驗(yàn)進(jìn)展，撰寫總結(jié)報(bào)告。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建設(shè)

我校開展分子生藥學(xué)實(shí)驗(yàn)主要依托中醫(yī)藥學(xué)院分子生藥學(xué)與中藥資源學(xué)科研實(shí)驗(yàn)室和中醫(yī)藥學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。我院實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心是專門針對本科生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的開放場所，經(jīng)過近些年的發(fā)展，已配備PCR儀、電泳儀、核酸定量儀、高速離心機(jī)、倒置熒光顯微鏡、凝膠成像系統(tǒng)、超低溫冰箱、恒溫培養(yǎng)搖床、生物安全柜等開展分子生藥學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)儀器設(shè)備，能夠滿足學(xué)生基礎(chǔ)分子生藥學(xué)實(shí)驗(yàn)需求。依托以上教學(xué)、科研平臺(tái)的支撐，我校在開展技能培養(yǎng)型和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，不滿足于現(xiàn)狀，整合設(shè)備、技術(shù)和教師資源，陸續(xù)在綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行了探索和嘗試。

2.1 開展驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)夯實(shí)基礎(chǔ)操作

2.1.1 開展驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的目標(biāo) 分子生藥學(xué)是實(shí)際應(yīng)用性很強(qiáng)的一門學(xué)科，僅通過理論講授很難真正了解實(shí)驗(yàn)操作的原理及操作方法。因此需要開展常規(guī)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生對基礎(chǔ)操作的熟練掌握，如核酸的提取分離、PCR儀的使用、瓊脂糖凝膠電泳等。開展驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)旨在夯實(shí)學(xué)生的基本操作技能，對基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)涉及的原理、方法、數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容有基本認(rèn)識(shí)，同時(shí)學(xué)會(huì)對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行分析，學(xué)會(huì)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)查找問題原因。如在進(jìn)行大腸桿菌中質(zhì)粒提取實(shí)驗(yàn)時(shí)，有的實(shí)驗(yàn)組瓊脂糖凝膠電泳結(jié)果出現(xiàn)1條條帶，有的組出現(xiàn)3條，對于這樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如何解釋、現(xiàn)象背后的原理是什么，這需要學(xué)生自己查找文獻(xiàn)找出答案。因此，通過實(shí)驗(yàn)課可以鍛煉學(xué)生思考問題、解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實(shí)事求是的研究精神，為今后進(jìn)行科研活動(dòng)奠定良好基礎(chǔ)。

2.1.2 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 由于分子生藥學(xué)實(shí)驗(yàn)上游技術(shù)涉及大量基因工程操作，因此圍繞基因工程的基本過程，設(shè)計(jì)了植物基因組DNA提取與定量分析、大腸桿菌質(zhì)粒DNA提取、載體構(gòu)建、大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞制備與轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)化子的篩選與鑒定等實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容緊密相關(guān)，是從事分子生藥學(xué)研究進(jìn)行植物、微生物遺傳轉(zhuǎn)化、合成生物學(xué)等科研內(nèi)容的基礎(chǔ)操作。因此，在實(shí)驗(yàn)過程中，向?qū)W生強(qiáng)調(diào)這些實(shí)驗(yàn)的連貫性和整體性，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到每個(gè)實(shí)驗(yàn)的重要性，并且規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作過程?？紤]到分子鑒定是分子生藥學(xué)研究的重要組成內(nèi)容之一，同時(shí)也是分子生藥學(xué)應(yīng)用性的突出表現(xiàn)，因此在進(jìn)行大量前期預(yù)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇《中華人民共和國藥典》中記載的烏梢蛇分子鑒定實(shí)驗(yàn)作為學(xué)生驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中分子鑒定部分的代表性實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)過程穩(wěn)定性好、操作簡便，實(shí)驗(yàn)時(shí)長也適合作為一次獨(dú)立實(shí)驗(yàn)。此外，對于某些重點(diǎn)或難以把握的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，將預(yù)實(shí)驗(yàn)過程拍攝圖片或錄制短視頻，制作多媒體課件，使學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程有真實(shí)的感受，激發(fā)實(shí)驗(yàn)興趣，避免因初次操作不規(guī)范導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗現(xiàn)象。

2.2 開展綜合性實(shí)驗(yàn)鍛煉科研實(shí)踐能力

2.2.1 開展中藥學(xué)專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的目標(biāo) 綜合實(shí)驗(yàn)的目的是以問題為導(dǎo)向，要求學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，在短期內(nèi)學(xué)習(xí)去解決一個(gè)小型課題。我校中藥學(xué)專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)是面向中藥學(xué)專業(yè)四年級(jí)本科生的一門實(shí)驗(yàn)課程，此時(shí)學(xué)生已經(jīng)具備了一定的中藥專業(yè)技術(shù)，學(xué)習(xí)了藥用植物學(xué)、中藥鑒定學(xué)、中藥化學(xué)等專業(yè)知識(shí)，初步具備綜合應(yīng)用各門實(shí)驗(yàn)技術(shù)的能力。由于分子生藥學(xué)涉及的研究方法多樣，筆者選擇其中有代表性的科研方向，設(shè)計(jì)綜合性課題，使學(xué)生更深入了解如何應(yīng)用分子生藥學(xué)技術(shù)解決中藥資源問題，鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力，激發(fā)學(xué)生探索興趣。

2.2.2 優(yōu)化綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 筆者所在教學(xué)團(tuán)隊(duì)在中藥學(xué)專業(yè)本科生知識(shí)體系基礎(chǔ)上綜合考量并引入分子生藥學(xué)技術(shù)，設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)，如丹參毛狀根轉(zhuǎn)化體系的建立及評價(jià)、桃仁與苦杏仁的分子鑒定兩個(gè)代表性課題。植物遺傳轉(zhuǎn)化是鑒定藥用植物功能基因常使用的方法，藥用植物丹參作為一種藥用模式植物，其毛狀根遺傳轉(zhuǎn)化體系的建立操作簡單、穩(wěn)定，利用GFP標(biāo)簽初步篩選陽性毛狀根轉(zhuǎn)化子操作簡便、陽性率高，HPLC法測定丹參毛狀根中丹參酮含量方法體系成熟，可以作為應(yīng)用植物基因工程研究藥用植物次生代謝途徑的典型代表案例。而桃仁與苦杏仁在形態(tài)上較為接近，尤其經(jīng)過炮制后的飲片更難區(qū)分，實(shí)驗(yàn)過程綜合了中藥傳統(tǒng)鑒定中的形態(tài)與顯微鑒定方法，學(xué)習(xí)使用超景深數(shù)碼顯微鏡觀察樣品的微性狀特征，并在立體成像模式中測量大批市售藥材樣品形態(tài)數(shù)據(jù)。再利用正置偏光顯微鏡觀察樣品粉末中石細(xì)胞形態(tài)與數(shù)量區(qū)別。最后選用通用ITS序列引物對標(biāo)準(zhǔn)藥材中提取的基因組DNA進(jìn)行擴(kuò)增，分析比對ITS序列的特異性差異位點(diǎn)設(shè)計(jì)鑒別引物，提取樣本DNA，應(yīng)用PCR擴(kuò)增方法進(jìn)行鑒定。綜合性實(shí)驗(yàn)將植物遺傳轉(zhuǎn)化、中藥分子鑒定融入教學(xué)內(nèi)容中，完善學(xué)生知識(shí)體系，引導(dǎo)學(xué)生了解分子生藥學(xué)在中藥研究中的應(yīng)用，取得較好的教學(xué)效果。

2.3 開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)獨(dú)立創(chuàng)新的科研精神

2.3.1 開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的目標(biāo) 對于已經(jīng)具備一定專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，且需要培養(yǎng)實(shí)際應(yīng)用能力的學(xué)生，傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚴蛊渚邆溥M(jìn)行分子生藥學(xué)科學(xué)研究的基本實(shí)驗(yàn)技能，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，而設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)則能夠鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考、自主解決中藥鑒定、資源保護(hù)與開發(fā)等實(shí)際問題的能力，同時(shí)在自主查閱文獻(xiàn)的過程中深入了解分子生藥學(xué)研究領(lǐng)域的前沿技術(shù)與科研進(jìn)展，拓展知識(shí)寬度，激發(fā)科研創(chuàng)新精神。

2.3.2 優(yōu)化整合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 鼓勵(lì)對分子生藥學(xué)感興趣的學(xué)生申請本校開展的“第二課堂”和“學(xué)生科研”項(xiàng)目，組成課題小組并確立組長，以課題形式應(yīng)用分子生藥學(xué)原理和技術(shù)，解決某些科研問題。課題內(nèi)容由學(xué)生和教師共同討論設(shè)定，可以是學(xué)生自己感興趣的題目，也可以是教師現(xiàn)有科研課題的延伸，如功能基因的克隆及功能分析、原生質(zhì)體獲取及遺傳轉(zhuǎn)化體系建立、應(yīng)用Crisper/Cas9技術(shù)進(jìn)行基因敲除及同源重組等。課題小組通過查閱文獻(xiàn)了解課題背景及目前的前沿進(jìn)展，定期召開組會(huì)，安排時(shí)間進(jìn)行基本理論知識(shí)培訓(xùn)、基本操作及儀器使用方法培訓(xùn)。學(xué)生在課余時(shí)間參與課題實(shí)驗(yàn)，及時(shí)匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)教師指導(dǎo)學(xué)生在小組內(nèi)討論分析問題原因，制訂解決辦法，同時(shí)協(xié)助制訂下一步實(shí)驗(yàn)規(guī)劃，制訂預(yù)期目標(biāo)，及時(shí)協(xié)調(diào)解決實(shí)驗(yàn)中及實(shí)驗(yàn)外場地、儀器、安全等問題。通過課題形式進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，能使學(xué)生真正參與科學(xué)研究過程，發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，主動(dòng)思考、主動(dòng)探索，提高學(xué)生科研興趣。

3 建立合理的實(shí)驗(yàn)成績考評體系，全面評價(jià)學(xué)生能力

3.1 明確實(shí)驗(yàn)教學(xué)考查目標(biāo)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重心是動(dòng)手操作，教學(xué)評價(jià)不能單以實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為最終評價(jià)結(jié)果，教師應(yīng)對學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中對知識(shí)理解、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)態(tài)度，甚至文獻(xiàn)掌握等各方面進(jìn)行綜合評價(jià)，使考核公正客觀地反映學(xué)生的整體學(xué)習(xí)效果。

3.2 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)考查內(nèi)容

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評價(jià)上，注重全面考查學(xué)生素質(zhì)，對于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，考查內(nèi)容包括平時(shí)成績（包括實(shí)驗(yàn)態(tài)度，如出勤、紀(jì)律和預(yù)習(xí)等）、實(shí)驗(yàn)操作成績和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并按比例賦予分值。綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)考查內(nèi)容還包括撰寫綜述、實(shí)驗(yàn)記錄、實(shí)驗(yàn)論文、結(jié)題報(bào)告。實(shí)驗(yàn)論文和結(jié)題報(bào)告是總結(jié)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果，要求學(xué)生按照科研論文的格式記述材料和方法、結(jié)果分析和討論等。

3.3 及時(shí)反饋實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

教師對學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程、操作、學(xué)習(xí)態(tài)度等逐項(xiàng)進(jìn)行評分，同時(shí)，學(xué)生也針對整個(gè)教學(xué)過程填寫教學(xué)質(zhì)量評價(jià)表，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果進(jìn)行評分，并提出自己的意見建議，發(fā)表學(xué)習(xí)感想，對教師進(jìn)行教學(xué)反饋等，幫助教師進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改善教學(xué)手段，提升教學(xué)效果。最終教學(xué)效果的評價(jià)內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)計(jì)劃書、實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告、實(shí)驗(yàn)記錄、總結(jié)匯報(bào)PPT、教學(xué)活動(dòng)登記表及支撐材料、個(gè)人心得體會(huì)、課程教學(xué)質(zhì)量評價(jià)表等。

4 結(jié)語

筆者所在教學(xué)團(tuán)隊(duì)在分子生藥學(xué)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)過程中，緊密結(jié)合分子生藥學(xué)理論教學(xué)，優(yōu)化整合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并建立了合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果考評機(jī)制。通過實(shí)驗(yàn)的開展促進(jìn)學(xué)生動(dòng)手能力的提高和對理論知識(shí)的掌握[4]。然而，教學(xué)中也存在一些問題，一方面分子生藥學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及的實(shí)驗(yàn)儀器較為昂貴，試劑耗材價(jià)格比較高，有些實(shí)驗(yàn)不能讓每一位學(xué)生親自動(dòng)手；另一方面，教師自身科研水平和教學(xué)水平也限制了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果[5]。隨著分子生藥學(xué)研究快速發(fā)展，研究方法更新也越來越快，這對實(shí)驗(yàn)教師的教學(xué)也提出了更高要求，因此建議將本學(xué)科教師自身科研內(nèi)容融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，尤其是綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解目前先進(jìn)科研進(jìn)展，幫助學(xué)生尤其是研究生盡快上手，奠定科研基礎(chǔ)。