生物医药化学实验的理论与操作技能研究

生物医药化学实验的理论与操作技能研究

由子阳

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山东安得医疗用品股份有限公司

摘要：随着我国教育事业的深入发展，课本基础知识不再只是学习的唯一部分，动手实践能力成为了学生学习中不可或缺的一部分。生化实验教学注重培养学生的实验技能,强调使学生熟练掌握生化实验的基本操作和技术。同时,还注重培养学生的科学思维,引导学生观察问题、提出假设、设计实验和分析实验结果。生化实验教学鼓励学生进行实验的探索和创新。使学生可以通过引入开放性实验和设计性实验等形式,自主选择实验题目和方案,激发其创新思维。

关键词：生物医药化学实验；理论；操作技能

引言

虚拟仿真技术是基于人工智能和互联网的模拟技术，具有开放、共享、安全、沉浸式和交互式等特点，将传统实验虚拟化的同时，也实现资源的集中整合和创新共享，将虚拟仿真技术用于实验教学实践中，有利于实践教学的改革，解放时间和空间的限制，提高学生的学习效率。在生物化学实验课程中引入虚拟仿真技术，可实现信息技术和传统授课的有机结合，构建虚、实结合的混合式教学模式，弥补传统实验教学的缺陷，增强学生课堂参与度和自主学习的能力，通过引入最前沿实验技术开拓学生视野，有助于学生综合素质的提高。

1生物化学实验教学现状以及虚拟实验融入教学的意义

生物化学这门学科的特点是系统性、抽象性、联系性较强，难度较大，发展迅速。生物化学实验课是医学院校的本科生主干基础课，在整个医学生的教育体系中占据重要地位，学习难度较大，在目前我国各高校的教学实践中也面临着严峻的挑战。这种挑战主要体现在以下几个方面：①为了让学生掌握生物化学实验常见仪器的使用方法及基本实验技术，传统的生物化学实验教学的主要模式是验证性实验，这种“告诉－验证－应用”的教学模式高度固化；②实验教学采用简单传统甚至落后的实验技术，与现代技术发展及研究的实际需求脱节；③实验室场地及经费有限，无法引入一些昂贵的试剂耗材，落后陈旧的仪器设备或仪器配置数量不够等情况都会影响实验开展，限制学生主观能动性的发挥空间；④教学管理的难度和学时限制等都是实验教学有效进行存在的阻碍。为了提高医学院校生物化学的实验教学水平，激发学生的创造力，培养本科生的科研能力并提高科研素养，搭建及完善标准虚拟仿真实验教学平台意义重大。国内，包括我校在内的一批医学院校已经初步完成了生物化学的虚拟仿真实验平台的建设，但在项目的精细化和丰富程度等方面仍然不足

2生物化学虚拟仿真实验教学的应用前景

2.1完善虚拟仿真实验项目

虚拟仿真实验项目经过多年的推行，逐渐地暴露出一些问题。胡今鸿等以首批国家级虚拟仿真实验教学中心和１７８所高校反馈的虚拟仿真实验教学资源开放共享研究调研问卷为样本，分析发现虚拟仿真实验教学普遍存在资源质量不高、重复建设、技术标准不足、自主创新能力不够、数据重复利用等问题，提出亟待建立起有利于资源开放共享的管理体制和运行机制。尽管虚拟仿真实验技术已经成为生物实验的重要组成部分，它的应用范围也日益扩大，然而，实践证明，许多虚拟仿真实验技术的实施仍然依赖外界的资源支持。很多项目都是从市场中直接买进的，学校并没有借助自身能力进行研发，自主知识产权匮乏，教学项目的建设停滞不前，使得高校无法获得创新性的发展。在建设过程中，还缺乏一系列对应的标准，使得它们无法满足日益增长的需求。而且它们之间的兼容性和可扩展性都有待提高，开发起来比较困难。此外，由于系统架构、操作流程和功能模块之间存在明显的不同，使得它们无法达成有效的匹配，从而导致了该类项目的整体质量相对较差。因此，对于生物化学虚拟仿真实验教学，应该加强资源建设，提高建设质量，在资源建设上做到宁缺毋滥；进一步探索虚拟仿真实验项目的开展，加大资源开放共享的力度；提供统一的技术标准，建立严格的规范，运用科学的运行机制；在制度方面，建立良好的资源开放共享的管理运行机制；提升高校的自主研发能力，深化自主知识产权，从而获得创新性发展。

2.2教学灵活，实验项目更新快

应用虚拟仿真实验平台可与传统线下教学结合，采用以虚补实、以虚代实的混合式教学模式，在线下实际操作之前，可通过虚拟仿真模拟实验室环境，学生可通过系统提示完成试剂和药品的配制，理解整体实验设计和操作原理，线下实验课可重点操作关键实验步骤，解除线下实验课对场地和仪器设备的束缚，方便开展步骤复杂、实验周期较长的实验项目，如Westernblot前期的蛋白样品制备和SDS-PAGE可通过虚拟仿真技术完成，线下可直接进行上样和转膜等关键步骤的操作；此外，毒性较大、难度较高的实验，如Southern杂交、放射性同位素法检测蛋白激酶的活性等前沿实验项目，可通过虚拟仿真技术完成学习。线上虚拟实验平台的使用也增加许多类型的实验项目，如同医学专业相关的生理实验，不仅促进学科交叉也使生物化学实验体系更完整，实验技术专题的引入，如蛋白组学实验技术专题包含蛋白生化性质检测、蛋白纯化技术、定量蛋白组学等实验主题，可系统阐述重要技术原理、要点及实验策略，从宏观上加深学生对实验背景和对整个系列实验的理解。综上，虚拟仿真技术不受时间和空间的限制，尤其在后疫情时代，可部分替代传统线下实验教学，做到“停课不停学、实验无处不在”。

2.3强化管理制度的建设

学校应制定并明确实验室管理制度,包括实验室的使用规定、安全操作规程、实验室设备的维护保养规定等。这些制度应该有明确的责任分工和操作流程,确保实验室的正常运行和安全。

实验室管理人员应接受相关的管理培训,了解实验室管理的基本原理、技巧和方法。需要掌握实验室安全管理、资源配置和设备维护等方面的知识,以确保实验室的高效运行。同时,学校应建立定期的实验室安全检查和评估机制,确保实验室的安全性和规范性。安全检查可以涵盖实验室的周边环境、设备状况、化学品存放和处理等方面,评估结果要及时指导实验室的改进和提升。

学校应建立健全实验室资源管理机制,包括设备与仪器的采购、维修和更新、化学品和耗材的管理、实验室空间的分配等方面。合理利用实验室资源,确保资源的合理配置和高效利用。

学校要加强实验室的安全意识和培训,包括化学品的正确使用和储存、实验操作的安全规程和防护措施等。学生、教师和实验室管理人员都需要接受相关的安全培训,增强安全意识,防范实验室事故的发生。

学校要建立实验室管理信息系统,对实验室的设备台账、化学品清单、实验任务分配等进行管理。通过信息系统的建立,能够更加方便地进行实验室管理和资源的统计、调配。

结语

生化实验教学在高校中具有重要的地位,它可以帮助学生巩固和拓展他们在生化学课程中学到的理论知识,并培养他们的实验技能和科学思维。生化实验教学应该与生化学课程的内容密切关联,既能够巩固和应用课程中的理论知识,又能够引导学生进一步探索和发现。改革生化实验教学与实验室管理是高校高质量发展的必然途径。在教学改革方面,需要积极开展教学内容、教学方式、教学评价的改革;在实验室管理改革方面,需要改进软硬件配置、优化实验设计、强化管理制度建设,以期为学生提供更优质的生化实验教学体验。

参考文献

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[2]贺占魁,黄涛.虚拟仿真实验教学项目建设探索[J].实验技术与管理,2018(35):108-111.

[3]何谋海，陈哲，廖小立.虚实结合的混合式生物化学实验教学模式改革与探究[J].绿色科技，2020（19）：203-205.