医学分子生物学实验教学论文.doc

医学分子生物学实验教学论文 前言 目前分子生物学实验技术已经成为探讨生命科学基本问题的最常见的手段经典的DNA提取、质粒克隆和提取、核酸电泳、胶回收、蛋白提取与WesternBlot等常规分子生物学实验技术成为医学和生物学本科生需要掌握的基本技能15然而传统的教学倾向于孤立的讲解和指导这些实验方法侧重按照实验步骤完成实验本身仅仅是培养了学生的动手能力而忽略了这些技术究竟能解决什么问题以及如何在实际科研中具体应用这些方法事实上后者对学生分析问题、解决问题更为重要应该是培养的重点6以基于问题学习（ProblemBasedLearning即PBL)的教学模式在国内外已经得到普遍认同与广泛应用710然而在分子生物学实验教学中该方法存在一定难度限制了其推广和应用因为单独一个技术往往解决不了一个真正的科学问题；此外一个科学问题往往又涉及太多实验方法是本科实验教学常规实验技术难以全面覆盖另外以问题导向往往涉及多个实验在实验材料准备等方面也提出更高要求从这个角度选择合适的科学问题并加以科学引导成为PBL在分子生物学实验教学中的难点问题11本研究针对本科实验教学中出现的上述问题尝试通过证明突变catenin促进结肠癌细胞增殖将DNA提取、质粒克隆和提取、核酸电泳、蛋白提取与WesternBlot等常规分子生物学实验有机整合起来探讨这种PBL教学法在分子生物学实验教学中的应用和具体效果 1医学分子生物学实验课PBL教学科学问题的设置 针对教学大纲中涉及的DNA提取、质粒克隆和提取、核酸电泳、蛋白提取与WesternBlot等要求启发并引导同学证明突变catenin促进结肠癌细胞增殖这一科学问题具体分为： （1）证明部分结肠癌细胞中存在catenin基因突变；具体实验技术包括细胞培养、DNA的提取、PCR、胶回收和测序； （2）证明突变的catenin促进细胞增殖具体实验技术包括DNA提取、PCR、载体构建、质粒提取、细胞转染、WB和细胞增殖实验其中细胞培养、测序、载体构建、细胞增殖实验为示教或者观看录像；其余的实验则为学生具体操作 2以突变catenin促进结肠癌细胞增殖为例的PBL实验教学实施及效果 我科室承担临床医学本科生分子生物学实验课的教学以往实验课的教学内容包括DNA提取、质粒克隆和提取、核酸电泳、胶回收、蛋白提取与WesternBlot等这些实验技术相对孤立的讲解和实施学生虽然能够掌握每个实验技术本身但是对这些实验技术之间的联系及利用它们解决科学问题缺乏深层的思考和理解近年来我科室尝试以科学问题为导向试图将这些实验技术整合到一起在培养学生动手能力的同时培养分析、解决科学问题的能力在具体实施时任课教师首先介绍结肠癌的发病率及catenin突变在结肠癌演变中发挥重要作用然后抛出问题：如何证明突变catenin促进结肠癌细胞增殖在引导下将问题归结为如何证明结肠癌细胞中存在catenin基因突变以及如何证明突变的catenin促进细胞增殖在此基础上将实验设计为： 1）提取结肠癌HCT116细胞基因组DNA（结肠癌细胞株HCT116含有catenin突变）并通过PCR扩增catenin突变区域； 2）电泳PCR产物并胶回收、测序并分析测序结果； 3）观看载体构建录像提取突变型catenin表达载体酶切鉴定； 4）示教细胞培养和基因转染； 5）提取蛋白Westernblot实验验证转染效率； 6）示教MTT检测细胞增殖每堂课开始时回顾前一个实验的内容；结束时提出下一个实验及目的通过随堂观察学生的积极性分析实验记录完成的质量以及期末考试检测对实验技术本身的理解和运用能力评价PBL教学的效果结果显示使用PBL教学后学生的积极性大幅度提高主要表现为学生预习和复习的比例增加回答问题的准确率提高期末考试成绩比以往也显著提高90%的学生对该PBL教学的非常认可满意度很高大部分学生都认为PBL教学提高了学习效率调动了学习主动性和针对性对分子生物学实验和理论都有了很好的认识 3PBL教学在分子生物学实验教学中的优势和存在问题 突变catenin导致Wnt信号异常、进而促进结肠癌细胞增殖是一个常见的、广为认可的科学问题1821以此为问题的PBL教学系统整合了教学大纲要求的常见分子生物学实验方法全面生动的进行分子生物学实验教学使得孤立的实验方法变得系统并贴近实际应用提高了学生的主动性、积极性提高了学习效率改善了教学效果我们通过实际教学总结出以突变catenin促进结肠癌细胞增殖为问题开展PBL教学的优越性和存在的问题讨论如下： 3.1以突变catenin促进结肠癌细胞增殖为问题的PBL教学 增强学生对知识的整体把握和运用作为一门实验科学运用分子生物学技术解决实际临床和科研工作是根本目的基于突变catenin促进结肠癌细胞增殖的课程设计从教学效果上首先巩固了理论知识贴近了未来临床和科研工作增强了学生学习的兴趣授课时老师在讲解理论背景的同时不断启发学生自己提出问题、解决问题最后由老师总结、点评同时老师将指出这一机制实际的发现过程通过这种启发和比较的教学方法培养学生整体思考和解决问题的能力为今后临床和科研工作打下良好的基础 3.2PBL教学需要选好科学问题 通过作者的实践表明选好合理的科学问题是整合大纲规定的实验技术、调动学生学习积极性的关键随着分子生物学理论和技术的发展有些科学问题可以通过更加先进的实验技术加以阐释完全开放或复杂的科学问题可能将学生引入复杂的实验技术超越本课程的要求和大部分学生的学习能力反而起不到预期的效果另一方面过于简单的科学问题无法调动学生的兴趣也不能整合多个实验技术失去了整合和系统的优势 3.3PBL教学需要要充足的准备时间和配套的教学资源 由于PBL教学模式要求以学生为主体、强调自主学习学生必须根据教师提出的问题进行分析查阅大量的资料整理、组织所得到的结果要取得预期的教学效果学生需要充分调研结肠癌的发病率、发病机制、基因突变等理论知识同时要提前预习和熟悉实验步骤只有在理论和操作都有一定程度的理解的基础上才能有时间和精力理解这些方法内在的联系也才能在掌握实验技术本身的基础上实现活学活用实验教学中PBL教学需要准备的不仅是科学问题本身还需要准备解决科学问题本身所需的实验试剂和设备从这个角度选题的时候就必须考虑实验试剂的可行性突变catenin促进结肠癌细胞增殖需要特殊的实验材料为catenin突变的细胞株HCT116就属于这样一个细胞株在分子生物学实验室属于常见细胞株且104105个细胞就可以满足一个小组的实验需求因此容易保证实验材料的供给针对这样的科学问题实验材料准备是可行的；但相比传统的组织DNA提取实验试剂的准备工作量增加很多实际操作中可以考虑采用临床验证过的组织标本基于突变catenin促进结肠癌细胞增殖的PBL教学中需要一些实验衔接不同实验技术教学之间的空档如基因转染、载体构建等这些内容有学生独立完成需要较高的实验平台和试剂保障所以采用示教和视频观摩的方式即保证了完整性又降低了难度和保障需求最后PBL实验教学前后步骤（实验）之间紧密联系一个实验的失败会导致后续实验的失败或中断这就要求：第一教员在实验试剂准备方面要充分及时准备好备用样本保证实验继续；第二实验的每一个阶段要有严格的对照和质量控制保证及时发现问题寻找针对性补救措施 4PBL应用于医学分子生物学实验课教学的展望 应用PBL进行医学分子生物学教学能够有效将需要掌握的分子生物学问题有机的整合起来解决传统教学的孤立地讲授各个实验方法的弊端提高教学效率和教学质量促进学生学习的主动性增强了学生灵活运用知识的能力但PBL用于实验教学同样面