浅谈动物生物化学科研与本科实验教学的融合

浅谈动物生物化学科研与本科实验教学的融合

林叶李庆章高学军

（东北农业大学生命科学学院黑龙江哈尔滨 150030）

[摘要] 动物生物化学实验是动物生物化学课程体系中重要的组成部分。传统的实验教学内容守旧，不能适应理论知识发展的脚步。而科研活动以其综合性、先进型和创新性有效地推动了本科实验教学的发展。将动物生物化学科研与本科实验教学有效融合，对培养高素质的创新型人才具有积极的作用。

[关键词]动物生物化学；实验；教学；科研

动物生物化学是农业高等院校动物医学和动物科学专业的专业基础课，是在分子水平上研究动物体的化学本质及其生命活动过程中化学变化规律的科学。从本质上来讲，它是一门实验科学，与理论课相伴的实验教学是整个课程教学体系的重要组成部分。有效地开展实验课教学对学生深入理解动物生物化学的基础理论知识，熟练掌握基本实验方法和操作技能，全面提高动手能力和创新意识具有举足轻重的作用。目前虽然各个农业院校动物生物化学课程体系中均安排独立实验教学内容，但是却普遍存在实验内容守旧、实验教学活动与理论知识发展缺乏衔接的局面。面对这种情况，我校动物生物化学教研室近年来对该实验课教学内容和课程体系不断进行深入探索，积极进行教学改革实践，深刻认识到学科内的科研活动才是真正推动该学科实验教学发展的动力。

一、科研活动与实验教学结合的必要性

动物生物化学是一个飞速发展的学科，随着生物化学实验设备、研究手段的改进，新理论、新技术、新方法不断涌现。在理论课程教学上，教师通常能够及时触摸到学科发展动态，准确地理解和掌握动物生物化学的核心理论和最新信息，并将其传授给学生。但在相应的实验课教学中，往往由于实验条件或课程体系的限制，阻碍了对实验教学内容的更新，造成理论与实践的脱节。实际上，在整个动物生物化学的课程体系中，实验教学占有举足轻重的作用，不但可以帮助学生理解理论知识，锻炼学生的实践能力，而且学生对动物生物化学实验新技术与新方法的认知和掌握与动物生物化学理论的发展同步，对培养高素质的创新型人才具有积极的推动作用。因此只有动物生物化学实验教学内容的设置紧随理论知识发展的脚步，才能保证这一课程建设的平衡发展。而要达到这一目标，就必需将教研室的科研活动引入进来。在实验课程教学中，要努力将科研中相对成熟的项目列入实验教学内容，引进先进的实验技术，使用现代实验仪器设备，乃至鼓励学生参与实验设计。这些不但可以激发学生的学习兴趣，而且让学生积极参倒科研中的教学方法也将会使动物生物化学这门课程焕发出新的活力。

二、传统动物生物化学实验课程的弊端

从目前来看，动物生物化学实验课主要分为验证性实验、综合性实验和研究性实验三大类[1]。传统的生物化学实验课内容多以验证性实验为主，主要用来帮助学生理解理论知识。如“琥珀酸脱氢酶及丙二酸的抑制作用”实验，实验操作简单，只是要求学生注意观察反应体系中的颜色变化，加深对酶的催化作用以及酶的竞争性抑制剂这部分知识的理解。虽然这类实验与理论知识衔接紧密，具有示范性，但涉及的技术单一，在实验技能训练上显得单薄，同时也缺少实验过程中思考的分量，不利于学生创新思维的培养。因此调整过于简单的验证性实验，适当增加综合性和研究性实验的比重显得尤为重要。而这类实验教学内容的开

发首先依赖于科研的支持。

三、科研活动有效地推动实验课程发展

（一）引入先进仪器设备，改革验证性实验教学

科研活动要创新、要发展，离不开新型仪器设备的开发。动物生物化学本科实验教学的进步同样依靠实验室硬件条件的提高。近5年来，动物生物化学本科教学实验室加强硬件条件建设，共投资125万元用于购置先进的仪器设备，这些仪器设备为提升实验教学质量提供了保障。

例如血液生化指标的检测是动物生物化学实验教学内容中的一部分。传统的做法是在检测血液中转氨酶GPT活性时采用普通分光光度计测定方法，根据反应体系中吸光度的变化来确定血清中GPT活性。在这个实验中，学生虽然可以按照实验步骤完成全部实验内容，撰写实验报告。但是大多数学生往往联想不到测定血液中这个生化指标与现实生活有什么联系，造成理论与实践的脱节。由于课程面向的绝大多数是动物医学专业的学生，对他们而言，血液生化指标的检测是临床医学诊断的重要内容。因此在实验室硬件条件建设中，我们购置了2台半自动生化分析仪。在实践教学中采用半自动生化分析仪测定血清中转氨酶GPT的活性。学生可以通过亲手操作了解和掌握临床血液生化诊断的最新方法和技术，还可以象在医院化验一样直接打印出检测结果。除了测定血清中转氨酶GPT的活性，我们还为学生准备了血液中胆红素、乳酸脱氢酶、总蛋白、甘油三酯以及尿素氮的检测试剂盒，供他们选择使用，以加深学生对血液临床生化的理解，取得较好的教学效果。

（二）提炼科学研究成果，开展综合性实验教学

综合性实验是由数个前后关联的实验项目有机组合在一起，构成的一个兼具科学性、实用性、先进性与系统性的实验体系。实验项目之间前后关联，前一个实验结果是下一个实验的材料，实验基本技术之间交叉运用。这种实验的开展改变了传统实验教学片段化、模式化与单一化的弊端，有利于培养学生掌握全面的生物化学实验技能和综合分析能力[2]。

在实际的科研活动中，动物生物化学方向的每一个研究课题都是融多种技术的综合性大实验。最典型同时与动物生物化学本科教学内容最相关的综合性实验就是生物大分子的分离与纯化。近年来我们教研室一直致力于动物血液中凝血酶的制备、胰酶提取以及牛初乳中IgG和IgA的分离与纯化研究，在生物大分子的分离纯化方面逐渐形成了一套行之有效的科研体系。鉴于这方面实验融合多种生物化学基本实验操作技术，体系成熟，因此在本科实验教学内容的安排上，我们结合动物生物化学的理论教学，选择了“血清中γ-球蛋白分离纯化和含量测定”作为综合性实验。在这个实验体系中，血清中γ-球蛋白分离过程中采用的是分段盐析的方法。在教学中我们要求并指导学生在实验过程中思考分段盐析中每一步的目的是什么，计算每一步需要加入多大浓度的过硫酸铵，分离出的各部分是什么物质。通过分段盐析粗提出γ-球蛋白之后，学生首先采用透析的方法对所提取出的γ-球蛋白进行初步纯化，并在初步纯化过程中用纳氏试剂检测透析袋内侧和外侧的液体，观察透析除盐的效果。为了达到最佳的纯化效果，我们为学生购置了一批层析柱、分部收集器和蛋白质紫外检测仪，将科研上蛋白质分离纯化常用的柱层析技术和紫外检测技术引入本科实验教学中来。学生可以通过凝胶过滤层析进一步纯化γ-球蛋白，最后采用分光光度计对所提取的蛋白质浓度进行定量测定。根据不同专业学生的教学要求，我们还适当安排了聚丙烯酰胺凝胶电泳实验，对γ-球蛋白的分子量进行测定。这样一来，学生的不但学习兴趣显著提高，都能积极参与到实验中来，而且增进了对蛋白质性质、蛋白质分离纯化技术体系的理解和掌握，教学效果明显提高。

除了蛋白质分离纯化综合性实验，核酸的制备与分析综合性实验也被引入实验教学中来。主要涉及动物组织中DNA的制备、PCR扩增和琼脂糖凝胶电泳分离DNA三个实验项

目。这部分实验内容的开展不但使学生掌握了核酸提取和鉴定的方法，也为学生进一步学习分子生物学、基因工程等课程奠定了实验基础。

（三）追踪科研发展动态，尝试研究性实验教学

研究性实验是引导学生通过自己查阅资料，自己设计实验方案，自主开展研究，撰写研究论文，以达到培养学生创新思维、科研能力和科学素养的目的[3]。在研究性实验教学中，学生是主体，教师是主导，主要为学生创造科学研究的情境与途径[4]。

由于研究性实验对学生综合素质的要求较高，因此尚未在本科实验课程教学中普及。目前我们只是根据学生的兴趣和能力水平，从每个班级中选拔出几个比较优秀的同学组成“科技创新小组”，尝试利用课余时间进入研究室进行科学研究。首先我们根据教研室现行的研究内容为学生选择一个子课题，学生根据研究的目的和要求自行查阅资料，了解研究背景和国内外发展动态，制定实验方案。教师负责对实验方案设计的科学性、可行性进行严格审核。审核通过后学生才能够开展实验。目前学生在研究室进行的研究性实验主要有“保加利亚乳杆菌的分离鉴定”、“中药王不留行催乳成分对奶山羊乳腺上皮细胞功能的影响”、“奶牛乳腺上皮细胞培养体系的建立”等。通过这种研究性实验教学，学生可以经历全面的实验技能、科学研究思维与研究方法的锻炼，科研能力和科学素养得到了全面提高。

综上所述，实验课程的发展与科研活动是紧密相连的。科研和实验教学相辅相承，互相推动，互相促进。优秀的科研成果可以融入实验教学，推动教学向前发展，同时优良的教学又可以培养高素质的创新性人才，促进科研成果的创新发展。因此我们在本科实验教学中要继续发挥科研活动的推动作用，不断提升动物生物化学本科实验教学的水平。

参考文献：

[1]赖小玲, 陈华絮, 肖生鸿, 曾富华. 改革生物化学实验教学，提高学生综合创新能力. 生物学杂志. 2007, 24(3) : 68-69

[2]刘华忠,杨捷. 生物化学实验教学体系的优化[J]. 高校实验室工作研究. 2007,91(1): 17-20

[3]王金发, 戚康标, 何炎明. 实行研究性实验教学培养学生的研究能力[J]. 中国大学教学,2005,4: 8-9

[4]陈敏, 邱明. 研究性实验教学模式的探讨[J]. 微生物学通报. 2007, 34(4): 819-821 Discussion on the Relationship between Animal Biochemistry Research and Undergraduate Experiment Teaching

Lin Ye Li Qingzhang Gao Xuejun

(Northeast Agriculture University, Harbin Heilongjiang 150030) [Abstract] Experiment is important in animal biochemistry teaching. The traditional experiment teaching was conservative and not keeps up with animal biochemistry theory development. Comprehensive and advanced research work can promoted the development of undergraduate experiment teaching effectually. So combining research work with undergraduate experiment teaching effectually is useful.

[Key words] animal biochemistry, experiment, teaching, research

[作者简介] 林叶（1980-），女，东北农业大学生命科学学院动物生化教研室讲师，博士，研究方向：生物化学与分子生物学。