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[1-5]。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（Prob-lem-BasedLearning，即PBL)的教学模式在国内外已经得到普遍认同与广泛应用[7-10]。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β-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β-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β-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β-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β-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β-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β-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β-catenin基因突变以及如何证明突变的β-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β-catenin突变），并通过PCR扩增β-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β-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。