线上线下混合式-六环节实验教学实践与探索——以化学生物学实验“基于生物正交反应的蛋白质标记”为例

doi:10.3866/PKU.DXHX202109028

大学化学 >> 2022, Vol. 37 >> Issue (2): 2109028.doi: 10.3866/PKU.DXHX202109028

所属专题：化学实验教学和管理

线上线下混合式-六环节实验教学实践与探索——以化学生物学实验“基于生物正交反应的蛋白质标记”为例

朱婷玉, 张晖, 章文伟, 叶德举, 李金波, 谢然()

南京大学化学化工学院, 南京 210023

收稿日期:2021-09-10 录用日期:2021-09-16 发布日期:2021-11-09
通讯作者: 谢然 E-mail:ranxie@nju.edu.cn
作者简介:谢然, Email: ranxie@nju.edu.cn
基金资助:
南京大学2021年本科教育教学改革项目;2021年基础学科拔尖学生培养计划2.0课题

Practice and Exploration of Laboratory Teaching Based on the Mixed Online/Offline-Six-Module Didactics-Case Study: Protein Labeling Based on Bioorthogonal Reaction

Tingyu Zhu, Hui Zhang, Wenwei Zhang, Deju Ye, Jinbo Li, Ran Xie()

School of Chemistry and Chemical Engineering, Nanjing University, Nanjing 210023, China

Received:2021-09-10 Accepted:2021-09-16 Published:2021-11-09
Contact: Ran Xie E-mail:ranxie@nju.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

化学生物学综合实验是针对化学生物学专业高年级本科生开设的一门衔接本科-硕士教学的综合性实验课程。本文以“基于生物正交反应的蛋白质标记”科研融合型实验为例，结合化学生物学学科特点，将实验教学内容模块化，探索设计线上线下混合式-六环节教学方式，应用于本科生综合实验教学。经实践取得良好的教学效果，为综合型实验课程教学提供了参考与借鉴。

关键词: 化学生物学综合实验, 生物正交反应, 模块化教学, 线上线下混合教学

Abstract:

Chemical biology comprehensive experiment is an integrative laboratory course designed for junior/senior undergraduate students, with the intention of linking undergraduate-postgraduate laboratory teaching in chemical biology. Based on the interdisciplinary feature of chemical biology, we firstly designed the laboratory teaching contents as a mixed online/offline-six-module didactics, and then applied the teaching methodology in real undergraduate laboratory course. With a decent teaching results at hand, we believe this course design will be a good paradigm for other comprehensive experimental courses.

Key words: Chemical biology comprehensive experiment, Bioorthogonal reaction, Module teaching method, Mixed online/offline teaching

MSC2000:

朱婷玉, 张晖, 章文伟, 叶德举, 李金波, 谢然. 线上线下混合式-六环节实验教学实践与探索——以化学生物学实验“基于生物正交反应的蛋白质标记”为例[J]. 大学化学, 2022, 37(2): 2109028.

Tingyu Zhu, Hui Zhang, Wenwei Zhang, Deju Ye, Jinbo Li, Ran Xie. Practice and Exploration of Laboratory Teaching Based on the Mixed Online/Offline-Six-Module Didactics-Case Study: Protein Labeling Based on Bioorthogonal Reaction[J]. University Chemistry, 2022, 37(2): 2109028.

图/表 5

表1

表2

图1

图2

表3

参考文献 15

1	徐光宪. 化学通报, 2003, (1), 3.
2	Xiao X. ; Wang X. ; Gao H. ; Chen X. ; Li J. ; Zhang Y. Chem. Asian J. 2018, 13, 3845. doi: 10.1002/asia.201801396
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5	Franziska K. ; George M. J. Chem. Educ. 2020, 97, 2091. doi: 10.1021/acs.jchemed.9b01175
6	刘扬. 大学化学, 2019, 34 (10), 110.
7	刘扬. 大学化学, 2019, 34 (4), 16.
8	淳远; 高卫; 杨金月. 大学化学, 2017, 35 (7), 33.
9	宿艳; 张永策; 潘玉珍; 杨成; 王雪; 黎原; 姜文凤. 大学化学, 2021, 36 (9), 2102032.
10	夏炎; 杨亚非. 大学化学, 2020, 35 (5), 7.
11	章文伟; 吕炜; 黄伟. 大学化学, 2020, 35 (5), 209.
12	郭玉鹏; 赵岩; 高焓; 高娜; 李根. 大学化学, 2020, 35 (5), 217.
13	赵蕾; 朱婷玉; 周爱东. 大学化学, 2020, 35 (5), 244.
14	Li J. ; Kong H. ; Huang L. ; Cheng B. ; Qin K. ; Zheng M. ; Yan Z. ; Zhang Y. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140 (44), 14542.
15	Saxon E. ; Bertozzi C. R. Science 2000, 287 (5460), 2007.

模块	知识点/技术	课程内容
模块一：生物正交反应对蛋白进行荧光基团或生物素修饰	蛋白修饰的方法生物正交反应二喹啉甲酸(BCA)蛋白定量分析	1) 实验原理、安全注意事项讲解 2) 基于赖氨酸的蛋白质标记及超滤纯化处理 3) BCA法蛋白质定量分析 4) 基于生物正交反应的荧光基团、生物素基团修饰 5) 制备聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)样品
模块二：胶内荧光成像检测蛋白质的荧光基团标记	聚丙烯酰胺凝胶电泳对照实验的意义和实际运用	1) SDS-PAGE、对照实验等实验原理讲解 2) 配制2块丙烯酰胺凝胶 3) SDS-PAGE分离荧光基团修饰蛋白 4) 荧光条带胶内成像、考马斯亮蓝染色成像
模块三：Western blot检测蛋白质的生物素基团标记	蛋白质免疫印迹技术	1) SDS-PAGE分离生物素基团修饰蛋白 2) Western blot检测生物素基团修饰蛋白 3) 教学立方在线测试(主观题)、师生讨论

教学环节	使用平台	学生	教师	关键点
1) 绪论导入	腾讯会议	了解实验研究方向，提出问题	介绍课程教师、实验项目、课程运行模式及课程要求	师生互动，引导学生进一步了解实验
2) 课前预习	教学立方	预习讲义、仪器使用说明、完成练习题、预习报告	查看课前习题完成情况，针对学生薄弱知识点加强引导	要求学生进行文献调研整理、探索实验，激发实验兴趣
3) 课程实验	实验室、教学立方	实验防护、理解实验内容、提问、进行实验	实验安全及仪器安全事项、讲解实验理论知识、指导实验	安全承诺书、引导讨论团队协作
4) 实验报告	作业系统、腾讯会议	按要求提交实验报告	批改实验报告	实验报告评讲
5) 科学演讲	教室	根据实验分组汇报	听取汇报并提问，给出指导意见	科学演讲及科学交流
6) 成绩评定	教学立方、线下	完成各项练习、问卷	根据学生实验操作、思考讨论等各项表现定量评分	全过程考核+多元化评价

	实验教学评价	非常同意	基本同意	感觉一般	不太同意	强烈反对
教学方法评价	1. 教师成功引起了我对这节实验课的兴趣	56%	41%	3%	–	–
	2. 教师的时间掌控和课堂节奏还算不错	74%	23%	3%	–	–
	3. 教师对实验都进行了认真的准备	85%	12%	3%	–	–
	4. 教师能够调动课堂气氛并回答疑问	82%	15%	–	–	–
	5. 教师展现出了专业知识与能力	85%	15%	–	–	–
	6. 教师表达能力优秀，我能够听懂所有内容	82%	18%	–	–	–
课程评价	1. 课程内容充分且实用	79%	21%	–	–	–
	2. 课程结构、时间安排合理	65%	20%	9%	6%	–
	3. 课程难度适中，容易接受	85%	15%	–	–	–
	4. 课程中安排的活动能够帮助理解内容	91%	9%	–	–	–
	5. 课件清晰明确，无明显问题	88%	12%	–	–	–
	6. 课程让我学习到了一些新知识和/或新技术	91%	6%	3%	–	–
总体评估	1. 我认为这堂课值得上	79%	18%	3%	–	–
	2. 我会将这门课程推荐给其他人	74%	23%	3%	–	–
	3. 我对自己在这堂课上的收获表示满意	82%	18%	–	–	–

[1]	彭扬超, 胡旺, 刘雨昂, 范勇, 朱万春, 宋志光, 马强, 郭玉鹏. 以四元相图为指导原理的硫酸钾制备实验在本科实验教学中的开展和探索[J]. 大学化学, 2022, 37(5): 2111078-.
[2]	章文伟, 芦昌盛, 淳远, 俞寿云, 朱成建. 基于创新能力培养的化学专业本科实验教学新体系的构建与实践[J]. 大学化学, 2022, 37(2): 2108092-.
[3]	刘海燕, 代小平, 张瑛, 宋卫余, 张楠. 压缩学时背景下无机化学教学改革[J]. 大学化学, 2021, 36(7): 2010009-.
[4]	李嘉梁, 汪博宇, 付薪宇, 宋志光, 朱万春, 范勇, 马强, 郭玉鹏. 一种新型有机质子响应荧光分子的合成在实验教学中的设计与探索[J]. 大学化学, 2020, 35(4): 60-65.
[5]	向丹,高培红,梁军艳,白艳红,张雯,李银环. 以培养应用研究型人才为核心改革普通化学原理实验[J]. 大学化学, 2020, 35(2): 1-5.
[6]	王志鹏,程农壹,李曼,王田. 生物正交反应法制备含有赖氨酸翻译后修饰类似物的蛋白质[J]. 大学化学, 2018, 33(3): 48-54.

线上线下混合式-六环节实验教学实践与探索——以化学生物学实验“基于生物正交反应的蛋白质标记”为例

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