吳 娜，王 玨,岳慧英，胡麗麗△

(1山西中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心， 晉中 030619； 2山西中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物學(xué)系； △通訊作者)

多學(xué)科交叉融合是目前高等教育與科學(xué)研究的重要趨勢(shì)之一，也是高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與改革強(qiáng)有力的推手[1]。相對(duì)于科研實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)，高校對(duì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的關(guān)注和投入較少，對(duì)本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新缺乏相應(yīng)的支持和保障[2]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)要注重質(zhì)量保障，應(yīng)體現(xiàn)對(duì)學(xué)生跨學(xué)科綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约皠?chuàng)新能力的培養(yǎng)[3]。高校應(yīng)該充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)不同方向、具有實(shí)際操作能力、創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)較強(qiáng)的本科人才。中醫(yī)藥院校應(yīng)該充分利用自身豐富的中醫(yī)藥資源，在學(xué)生能夠構(gòu)建完整知識(shí)體系的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)踐能力。但目前，我們的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容單一，缺乏系統(tǒng)性和完整性，不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)[4]。

1 分子生物學(xué)的多學(xué)科交叉融合

1.1 分子生物學(xué)與遺傳學(xué)

分子生物學(xué)與遺傳學(xué)是生物科學(xué)領(lǐng)域兩門重要的學(xué)科。分子生物學(xué)是在分子水平上探究生命活動(dòng)的基本規(guī)律，而遺傳學(xué)是研究生物遺傳和變異的學(xué)科，二者互為基礎(chǔ)，互相滲透，聯(lián)系緊密[5]。研究顯示，遺傳學(xué)與分子生物學(xué)的綜合分析在糖尿病、急性髓細(xì)胞白血病、子癇等疾病的臨床診斷、發(fā)病機(jī)制、治療檢測(cè)、預(yù)后判斷等方面都有重要作用[6-8]。這就表明，分子生物學(xué)與遺傳學(xué)在醫(yī)學(xué)診斷方面的應(yīng)用是相輔相成，缺一不可的。因此，將兩門課程的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)綜合聯(lián)系在一起是十分必要的。這樣不僅可以將知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)，使學(xué)生能夠融會(huì)貫通，而且在學(xué)生掌握必要的操作方法之外，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加聯(lián)系實(shí)際?，F(xiàn)階段，我們分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)的項(xiàng)目有：動(dòng)物組織基因組DNA的提取、PCR及其產(chǎn)物的鑒定、質(zhì)粒的提取、酶切及膠回收等。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)只注重了學(xué)生實(shí)際操作技能的掌握，而忽視了學(xué)生對(duì)知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用及其創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.2 分子生物學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)

隨著分子生物學(xué)的快速發(fā)展，現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)也逐漸成熟，其對(duì)臨床醫(yī)學(xué)的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響。PCR技術(shù)作為新型的診斷手段，在心血管疾病臨床診斷上表現(xiàn)優(yōu)異，診斷精準(zhǔn)度較高，可以為臨床疾病診斷提供可靠的生物學(xué)支持[9]。多重RT-PCR的檢測(cè)方法對(duì)感染性疾病的臨床診斷、治療及療效評(píng)價(jià)起到重要作用。在2019新型冠狀病毒(2019-nCoV)的檢測(cè)中，RT-PCR技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用[10]。在慢性阻塞性肺疾病、子癇等疾病的發(fā)病機(jī)制研究中，同樣涉及分子生物學(xué)的多個(gè)領(lǐng)域[11,12]，如信號(hào)通路、分子標(biāo)志物等。分子生物學(xué)在藥物治療方面也發(fā)揮著重要作用。近年來(lái)，隨著與腫瘤相關(guān)的“靶”分子的發(fā)現(xiàn)，人們針對(duì)這些分子研發(fā)了單克隆抗體類或其他抑制劑類的分子靶向藥物[13]。

1.3 分子生物學(xué)與中藥學(xué)

目前，分子生物學(xué)在藥用植物的保護(hù)、道地藥材形成機(jī)制、活性成分分析、中藥鑒定等領(lǐng)域的研究已經(jīng)成為熱點(diǎn)[14]。在藥物鑒定方面，我們可以應(yīng)用隨機(jī)擴(kuò)增引物DNA(RAPD)法，從基因水平將藥物進(jìn)行明確的分類；利用簡(jiǎn)單重復(fù)序列間擴(kuò)增(inter-simple sequence repeat，ISSR)技術(shù)，對(duì)物種親緣關(guān)系鑒定及遺傳多樣性進(jìn)行鑒別。在成分分析方面，我們通過(guò)質(zhì)譜儀可以測(cè)定蛋白質(zhì)分子的質(zhì)量，從而進(jìn)行蛋白質(zhì)分子鑒定、蛋白質(zhì)分子修飾和蛋白質(zhì)分子相互作用的研究；另外，還有醋酸纖維素薄膜電泳法、高效液相色譜法、毛細(xì)管電泳法、光譜和色譜技術(shù)、薄層掃描法等分子生物學(xué)技術(shù)可以對(duì)藥物的活性成分進(jìn)行分析。在中藥藥理的研究方面，免疫組化法、MTT比色法、流式細(xì)胞術(shù)、ELASA、RT-PCR技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用[15]。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革策略

2.1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的多樣化設(shè)計(jì)

目前我們的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容單一，多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏創(chuàng)新性和綜合性[16]，導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性不高。因此，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，我們需要體現(xiàn)系統(tǒng)化、整體化和多樣化，設(shè)計(jì)多個(gè)系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使學(xué)生根據(jù)自己的興趣或知識(shí)的掌握度進(jìn)行自由選擇。例如：實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一的設(shè)計(jì)是中藥遺傳多樣性的研究(ISSR-PAGE技術(shù))[17]。實(shí)驗(yàn)具體步驟為：基因組DNA的提取、PCR反應(yīng)體系的建立(包括引物的設(shè)計(jì))、聚丙烯酰胺凝膠電泳、硝酸銀染色、標(biāo)記數(shù)據(jù)分析(包括NTSYSpc2.10軟件的使用，最后得到種源聚類圖)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二的設(shè)計(jì)是中藥資源表觀遺傳機(jī)制的研究(MSAP-PCR技術(shù))。實(shí)驗(yàn)具體步驟為：基因組DNA的提取、DNA含量的測(cè)定、酶切及其產(chǎn)物的純化、PCR反應(yīng)體系的建立(包括引物的設(shè)計(jì))、聚丙烯酰胺凝膠電泳、瓊脂糖凝膠電泳、結(jié)果分析。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目三的設(shè)計(jì)是中藥治療疾病機(jī)制的研究(熒光定量PCR和Western Blot技術(shù))。熒光定量PCR具體步驟為：細(xì)胞總RNA的提取、RNA含量的鑒定(包括瓊脂糖凝膠電泳)、反轉(zhuǎn)錄、熒光定量PCR。Western Blot技術(shù)具體步驟為：蛋白質(zhì)的提取、蛋白含量的測(cè)定、SDS-PAGE電泳、電泳轉(zhuǎn)移、免疫反應(yīng)。學(xué)生在任課教師的指導(dǎo)下，自行選擇感興趣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。多樣化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)加入了科學(xué)前沿的研究方法，有助于提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)積極性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)。

2.2 大型儀器設(shè)備的使用

由于大型儀器設(shè)備價(jià)格昂貴、數(shù)量較少、操作復(fù)雜等特點(diǎn)，多用于研究生以及教師的科學(xué)研究，本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本上不涉及大型儀器設(shè)備使用的內(nèi)容。實(shí)踐表明，面向本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)放大型儀器設(shè)備，可以很好地激發(fā)本科學(xué)生探索科學(xué)問(wèn)題的興趣，對(duì)學(xué)生的深造和就業(yè)提供極大的幫助[18]。在分子生物學(xué)多學(xué)科交叉融合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，大型儀器設(shè)備的使用是必不可少的。例如，中藥活性成分的分析會(huì)用到高效液相色譜儀；藥理的研究中會(huì)使用到流式細(xì)胞儀；在分子機(jī)制的研究中會(huì)用到實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀等。但是，大型儀器設(shè)備價(jià)格昂貴，維修費(fèi)用高、維護(hù)周期長(zhǎng)、操作相對(duì)復(fù)雜，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中極易因?yàn)椴僮鞯氖д`導(dǎo)致儀器損壞[19]。因此，學(xué)生需要在課前做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，初步了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與儀器的操作[20]。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，首先由任課教師進(jìn)行大型儀器設(shè)備的示范性操作，并讓學(xué)生通過(guò)觀看儀器圖片和操作視頻的方式進(jìn)行了解；然后，在任課教師和熟悉儀器設(shè)備的實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員共同的指導(dǎo)和幫助下，學(xué)生完成儀器的使用。

2.3 實(shí)驗(yàn)課程的考核

多學(xué)科交叉融合的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)知識(shí)面涵蓋廣，應(yīng)該采取論文的形式進(jìn)行考核。以往的實(shí)驗(yàn)課程考核多采取實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作、到課情況結(jié)合的方式，其中以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為主。由于開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程一致，實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告大多數(shù)是照抄實(shí)驗(yàn)手冊(cè)或者教師課堂講授的內(nèi)容，不利于培養(yǎng)學(xué)生的思考與實(shí)踐能力[21]。多學(xué)科交叉融合的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生之間實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不同，操作步驟不同，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是完整的、系統(tǒng)的一個(gè)科學(xué)問(wèn)題的研究。因此，在實(shí)驗(yàn)課程結(jié)束后，考核方式應(yīng)采取完整的論文形式，不需要每節(jié)課都提交一份單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這樣的考核方式既避免了學(xué)生互相抄襲的弊端，又能夠提高學(xué)生自主思考的能力以及撰寫科研論文的能力。

2.4 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材的改編

由于多學(xué)科交叉融合的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是一個(gè)綜合性的實(shí)驗(yàn)體系，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材無(wú)法滿足指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的需求，因此，需要編寫新的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材?，F(xiàn)有教材是基于指導(dǎo)學(xué)生完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)操作而編寫的，分為多個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，內(nèi)容主要包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作步驟。新的實(shí)驗(yàn)教材應(yīng)該基于幫助學(xué)生了解科學(xué)問(wèn)題的研究方法而編寫。教材的內(nèi)容需包含常用的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技術(shù)、科學(xué)前沿的研究技術(shù)、常規(guī)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備操作流程以及大型儀器設(shè)備的操作流程。每一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和儀器設(shè)備的介紹需包括原理、操作步驟以及實(shí)際應(yīng)用這幾個(gè)模塊。

隨著時(shí)代、科技的發(fā)展，學(xué)科交叉成為必然的趨勢(shì)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要不斷改革才能滿足新時(shí)代人才培養(yǎng)的需求。中醫(yī)藥院校開(kāi)展的多學(xué)科交叉融合、有特色的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，對(duì)培養(yǎng)本科學(xué)生的綜合科研素養(yǎng)起著重要的作用，對(duì)學(xué)生今后的深造和就業(yè)有著極大的幫助。