SOD提取分离和纯化的任务驱动教学设计

摘要：SOD提取、分离和纯化的任务驱动型教学可以激发学生的学习兴趣，发挥学生的主观能动性。同时，在任务驱动型教学设计中如果能考虑到任务的可行性、开放性和可评价性，将为学生今后从事医学研究工作奠定良好的基础。

关键词：SOD；生物化学；实验教学；任务驱动型教学

任务驱动型教学法是一种以学生为中心，能为学生提供实践体验和感悟问题的情境，围绕任务展开学习，使学生主动探究、实践、思考、运用，强调让学生在“做中学”，能够充分调动学生学习主观能动性的教学方法。然而当前的生物化学实验教学中，过分强调实验结果的准确性，这就导致实验教学设计往往相对简单，学生只要把试剂、样品加入试管，然后用仪器测量即可完成实验。但事实上，学生既没有掌握该项实验技能，也没有明白该项实验技术有何作用。调查表明，高达60.3%的学生认为没有通过生物化学实验课提高解决问题的能力[1]。任务驱动型教学法提倡学生在“做中学”，非常适合实验性、实践性或操作性较强的课程教学。本教研室自2010年开始在生物化学实验教学中应用任务驱动型教学法，取得了良好的教学效果，现以SOD提取、分离和纯化实验为例详细介绍如何进行任务驱动型教学设计。

1教学任务要能激发学生学习兴趣

爱因斯坦曾经说“兴趣是最好的老师”，学生如果对教学感兴趣，就会减少对学习的抵触情绪。为此，我们以SOD提取、分离和纯化实验为例提出教学任务：“SOD又称超氧化物歧化酶，是清除体内代谢产生的活性氧、自由基最有力的物质，具有抗衰老、抗肿瘤、治疗炎症等多种功能，同时也是许多化妆品中的功能成分。而目前SOD多为动物源性，存在价格昂贵、不易常温保存、易被病毒交叉感染等问题，植物源性SOD可以有效避免动物源性SOD的不足。因而要求每位学生从3种不同植物中提取SOD，设计实验方案，并进行分离纯化以及酶活性和耐热性的测定。”看似简单的教学任务实际上有3个要点：一是SOD在临床上广泛应用；二是SOD是大部分化妆品的功能成分，与学生生活密切相关，尤其是女学生；三是目前市场上SOD供不应求，这样就从不同角度激发学生学习兴趣。

2教学任务要具有可行性

教学任务是否具有可行性是教学改革能否成功的关键。教学任务要具有可行性就必须做到以下两点：一是设计教学任务时要考虑到授课对象为本科生，教学课时固定，学生在此条件下能否有效完成；二是教学任务需要在现行教学大纲指导下进行设计，要考虑到所需使用的实验方法、实验设备在当前实验条件下能否达到。完成SOD提取、分离和纯化实验，学生需要掌握盐析技术、透析技术、层析技术、电泳技术、蛋白质定量技术和酶学分析技术，与现行实验教学大纲要求基本一致，实验技术难度也不大，学生基本可以在正常授课时间内完成。同时，该教学任务与现行实验教学项目相比没有大的改动，只是用植物SOD提取、分离和纯化实验将原本凌乱孤立的实验项目“串联”成一个能够解决生产生活中实际问题的综合性实验，因而实验室的现行条件即可满足。

3教学任务要具有开放性

任务驱动型教学法的灵魂就是提倡采用不同方法解决同一问题，最大的特色就是由学生对教学任务进行分析后提出自己的实验方案，并选择实验方法[2]。以植物SOD提取、分离和纯化实验为例，首先需要提取植物组织中的总蛋白，然后纯化SOD酶蛋白，接着测定酶活性。但实际上每步都可以选择不同的方法，如提取总蛋白时破除植物细胞壁可以采用研磨法、超声法，也可以用酶法；纯化酶蛋白可以用分段盐析法、等电点沉淀法、层析法；在分离纯化的每步都要检测蛋白质含量的变化，而蛋白质含量测定可用双缩脲法、考马斯亮蓝法、紫外吸收法等。因此学生在分析该教学任务后，可以充分发挥发散性思维，提出自己的实验方案，长期教学实践中我们建议按以下3步逐步完善学生实验方案。第一步，2~3名学生一组，教师要充分激发学生的主观能动性，让学生查找文献，提出实验方案和所需实验条件。在此过程中，教师不要参与指导学生实验方案的提出，尽量激发学生的学习积极性，即使学生的实验方案缺少可行性甚至是错误的也没有关系，因为学生在提出方案的过程中已经经过思考和提出解决问题的方法了，这对于培养学生的综合素质和创新品质是非常重要的。第二步，组织学生在课堂上通过PPT汇报和相互讨论的方式总结每组实验方案的优缺点和可行性，这样既能发现有些小组实验方案中存在的问题，也促使其他观摩小组学生开阔视野，学到多种能解决该问题的实验方法。第三步，教师讲评，教师充分肯定每组学生实验方案的优点，激发学生完成任务的积极性；同时也要指出学生没有发现的实验方案的缺点、不可行甚至错误的地方。总之，实验任务要有开放性，要充分发挥学生的主体作用，由学生提出实验方案并自行完成实验。

4教学任务要具有可拓展性

可拓展性是指由于学生学习能力的差异，导致在限定时间内完成学习任务的程度不同。传统实验教学中，每位学生完成的实验项目、掌握的实验方法都是相同的。同时，由于过分强调在限定时间内所有学生完成实验教学任务，这就使得实验教学在设计时就要考虑操作技能和学习能力较差的学生，从而导致设计的实验项目过于简单，经常有学生在3个课时的实验教学中一个半学时就完成了。而任务驱动型教学中，不同学生设计的实验方案不同，完成任务的程度不同，这样就考虑到了学生的个体差异，做到真正的因材施教。以植物SOD提取、分离和纯化实验为例，本教学任务要求学生分析比较3种不同植物SOD的活性及耐热性。操作技能和学习能力较强的学生就设计了同工酶分析实验，操作相对比较繁琐，首先需要做聚丙烯酰胺凝胶电泳，然后进行SOD酶条带的特异性染色，甚至有学生做了两块聚丙烯酰胺凝胶进行电泳，一块胶进行酶特异性染色，另一块进行考马斯亮蓝蛋白质染色，然后将两块胶进行比较。还有学生在测定酶比活时，考虑到酶提取液中的各种化学试剂可能干扰蛋白质定量结果，因而采用多种方法进行定量，然后比较不同方法所得实验结果。总之，由于教学任务具有可拓展性，任务驱动型教学法可以充分发挥每位学生的潜能，在课堂实验教学中学到更多的知识与技能。

5教学任务要具有可评价性

传统实验教学中，教师只看学生的实验报告，书写工整、数据和结果正确就会多得分，不认真完成的学生也给七八十分，这不利于学生学习积极性的激发。而任务驱动型实验教学中，教师对学生评价更加全面、系统。我们在近年来的实验教学中发现，教师应该对学生的实验方案、课堂讨论、实验操作能力、实验报告等进行评价。以植物SOD提取、分离和纯化实验为例，有的学生的实验方案一看就是从某篇文章上直接摘抄来的，对于此种现象授课教师不能姑息，应结合当前社会上存在的科研工作者由于学术不端带来的严重后果进行批评教育。同时在课堂讨论学生实验方案的过程中，教师可以充分观察每位学生的表现，例如有没有认真思考，有没有提出针对性的问题。实验操作过程中有没有严格按照要求操作实验仪器，有没有篡改实验数据。在实验报告中有没有对实验结果进行分析，尤其是异常结果，有没有出现雷同实验报告。在任务驱动型教学中，教师应充分利用教学评价引导学生独立思考，勇于创新，提出自己独特的实验方案和解决方法。长期以来，生物化学实验教学忽视了对学生综合素质和创新能力的培养，只专注于完成教学大纲规定的教学任务。任务驱动型教学可以激发学生的学习兴趣，发挥学生的主观能动性，同时，在任务驱动型教学设计中，如果能考虑到任务的可行性、开放性、可拓展性和可评价性，将为学生今后从事医学研究工作奠定良好基础。

参考文献：

[1]杨红，林德馨.生物化学实验教学现状的调查和浅析[J].山西医科大学学报：基础医学教育版，2010，12（6）：608-611.

[2]李崇奇，蔡望伟.任务驱动型教学在生物化学实验教学中应用的困难[J].卫生职业教育，2015，33（20）：57-58.

作者:李崇奇 单位:海南医学院