“SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳”微課教案

1、編者按在信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的背景下，“微課”作為一種重要的在線學(xué)習(xí)資源已被廣泛應(yīng)用于教學(xué)實(shí) 踐與教學(xué)改革中，尤其在疫情防控期間，很好地發(fā)揮了其優(yōu)勢(shì)。為進(jìn)一步促進(jìn)高校生命科學(xué)類課程教師的 教學(xué)理念更新和教學(xué)能力提升，本期刊登3篇微課教學(xué)優(yōu)秀作品及其教學(xué)設(shè)計(jì)方案，以供各高校教師相互交 流與借鑒。“SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳”微課教案教學(xué)背景本課程面向生物科學(xué)、生物科學(xué)（師范）、生物 技術(shù)、生物學(xué)勵(lì)耘實(shí)驗(yàn)班、生態(tài)學(xué)等生物科學(xué)類專 業(yè)本科生，為“生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)”和“分子生物學(xué)實(shí) 驗(yàn)”等課程中的核心實(shí)驗(yàn)技術(shù)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握 SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS）的原理及 其應(yīng)用、使用技巧和操作方法

2、，并能夠在科研項(xiàng)目、 創(chuàng)新項(xiàng)目中舉一反三。SDS技術(shù)對(duì)于從事生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)等 學(xué)科的教師、科研人員而言也是非常常用的實(shí)驗(yàn)技 術(shù)。本技術(shù)涉及凝膠制備、樣品處理、電泳及其結(jié)果 顯示等細(xì)致而煩瑣的實(shí)驗(yàn)操作過程，尤其是其中的關(guān) 鍵步驟和細(xì)節(jié)不易掌握。因此，系統(tǒng)扎實(shí)地學(xué)習(xí)并掌 握這項(xiàng)技術(shù)十分重要。目前，國(guó)內(nèi)外高校開設(shè)的相關(guān) 課程中均涉及該技術(shù)，一般以學(xué)生操作為主，但尚存 學(xué)生理解不到位、操作不規(guī)范等問題。關(guān)于該技術(shù)的 網(wǎng)絡(luò)、視頻資源雖可查詢到一些，但往往不夠完整系 統(tǒng)，達(dá)不到學(xué)習(xí)者系統(tǒng)學(xué)習(xí)的要求。微課視頻的形 式，使學(xué)生在課前能充分預(yù)習(xí)，課堂上有更多的時(shí) 間進(jìn)行操作練習(xí)，并從實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題，提高其動(dòng)

3、 手實(shí)踐能力。教學(xué)目標(biāo)（1）理解并掌握SDS技術(shù)的基本原理。（2）掌握SDS技術(shù)的一般步驟及規(guī)范操作。（3）激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí) 踐能力，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用該技術(shù)并積極開展自主科研 實(shí)驗(yàn)，更好地服務(wù)于之后的工作學(xué)習(xí)。教學(xué)內(nèi)容（1）SDS的概念及應(yīng)用。（2）濃縮膠濃縮樣品及分離膠分離蛋白質(zhì)的 原理。（3）組裝凝膠玻璃板、配制分離膠及灌膠、水 封、配制濃縮膠及灌膠、插入電泳梳、轉(zhuǎn)移至電泳 槽、加入電泳緩沖液、拔出電泳梳、制備樣品、上 樣、電泳、剝膠、染色、脫色等關(guān)鍵步驟的操作。（4）電泳結(jié)果分析及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。重難點(diǎn)分析（1）教學(xué)重點(diǎn)為SDS的工作原理及凝膠 的制備方法。（2）操作中的注

4、意事項(xiàng)包括：組裝凝膠玻璃板 注意應(yīng)均衡用力，否則會(huì)造成玻璃板破裂；加入蒸 餾水進(jìn)行水封時(shí)，動(dòng)作要輕柔，否則可能會(huì)引起分 離膠表面不平整，樣品不在同一 “起跑線”進(jìn)行分 離，使最終分離效果不理想；插入電泳梳時(shí)，盡量 不要有濃縮膠溢出（因濃縮膠的成分如丙烯酰胺、 甲叉丙烯酰胺有神經(jīng)毒性）；上樣時(shí)確保樣品都進(jìn)入 上樣孔，不能溢出；電泳時(shí)，電泳槽和電泳儀的 正、負(fù)極不要接錯(cuò)，否則樣品將轉(zhuǎn)移到樣品孔外； 剝膠時(shí)注意小心撬開兩玻璃板，注意不要損壞凝 膠和玻璃板等。教學(xué)切入點(diǎn)本節(jié)教學(xué)主要圍繞“為什么SDS能有 效分離不同大小的蛋白質(zhì)分子及具體操作過程”展 開。以一則最新科研成果的論文為切入點(diǎn)導(dǎo)出SDS- P

5、AGE， 提出什么是SDS,其原理是什么？教師 帶著這個(gè)問題，導(dǎo)入本次實(shí)驗(yàn)課程的主要內(nèi)容，引 導(dǎo)學(xué)生理解其原理，并掌握操作過程中的要點(diǎn)和注 意事項(xiàng)。教學(xué)方法和過程（1）課程導(dǎo)入（39s）：通過自然-通訊雜 志上發(fā)表的一篇關(guān)于朊病毒的最新研究成果導(dǎo)出本 節(jié)課的主題SDS，并提出問題，什么是SDS，其原理是什么？（2 ）講授課程：講述SDS的概念及應(yīng)用 （19 s）；介紹 SDS的原理（2 min 21 s ），通過 3D動(dòng)畫演示SDS原理，2D動(dòng)畫演示濃縮膠 濃縮效應(yīng)和分離膠分離不同大小蛋白質(zhì)的原理，引 導(dǎo)學(xué)生深層次理解SDS的基本原理；展示實(shí) 驗(yàn)操作視頻（9 min），系統(tǒng)、規(guī)范地展示SDS實(shí)

6、驗(yàn)相關(guān)儀器、試劑及完整操作流程（包括組裝凝 膠玻璃板、配制分離膠與濃縮膠、制備樣品、上樣、 電泳、染色、脫色等）；實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析（65 s），結(jié)合 該技術(shù)的應(yīng)用，利用圖片引導(dǎo)學(xué)生對(duì)以上流程所得 實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)與討論，并配合電泳結(jié)果圖 片和文字介紹。（3）總結(jié)、回顧與提升（45 s）：重點(diǎn)回顧、總 結(jié)實(shí)驗(yàn)過程中特別需要學(xué)生注意的地方。（4）思考題（14 s）：針對(duì)本次課程內(nèi)容，結(jié)合 最新文獻(xiàn)，給出思考題，首尾呼應(yīng)，鼓勵(lì)學(xué)生課后 進(jìn)行延伸閱讀和研討，進(jìn)一步學(xué)習(xí)與SDS相 關(guān)的其他技術(shù)，實(shí)現(xiàn)線上線下混合式教學(xué)。本微課在授課過程中，結(jié)合圖片、動(dòng)畫、視頻, 并引入結(jié)合最新科研成果等，使教學(xué)內(nèi)容形象、

7、生 動(dòng)、易于理解。教學(xué)特色與教學(xué)總結(jié)本微課以問題為導(dǎo)向，通過科研中的最新發(fā)現(xiàn) 提出問題，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考和探索的熱情，并導(dǎo) 出教學(xué)內(nèi)容。為了使學(xué)生能直觀地理解該技術(shù)的原 理，本微課采用了動(dòng)畫演示的形式。通過3D和2D 動(dòng)畫直觀地呈現(xiàn)SDS中SDS變性、分離蛋白 質(zhì)的過程與原理，濃縮膠濃縮的原理，以及分離膠 中不同大小蛋白質(zhì)分子分離遷移的過程和原理，幫 助學(xué)生更好地理解SDS技術(shù)。同時(shí)，微課作 品通過生動(dòng)的動(dòng)畫演示，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的可視化，提 高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積 極性。實(shí)驗(yàn)操作部分以操作者的視角、用微距近景的 方式呈現(xiàn)完整的實(shí)驗(yàn)步驟，配合“step-by-step”的實(shí) 驗(yàn)

8、操作流程和說明，便于學(xué)生反復(fù)、隨時(shí)學(xué)習(xí)，直 觀了解整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作過程，掌握該技術(shù)的操作細(xì)節(jié), 直至進(jìn)行獨(dú)立操作。學(xué)習(xí)資源的多樣性和微課視頻 的便捷，節(jié)省了教師指導(dǎo)學(xué)生的時(shí)間，緩解了知識(shí) 增加與學(xué)時(shí)縮短之間的矛盾，并滿足了學(xué)生主動(dòng)求 知與個(gè)性化發(fā)展的需求。學(xué)生不僅學(xué)會(huì)了系統(tǒng)、規(guī) 范的操作方法，還能查閱相關(guān)文獻(xiàn)，完成課堂研討 及教師在課程結(jié)尾布置的思考題，實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生 為主體（預(yù)習(xí)、操作、研討）的線上線下混合式 教學(xué)。微課制作過程微課的制作首先應(yīng)明確視頻拍攝內(nèi)容，提煉重 要知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)難點(diǎn)，確定拍攝方案和教學(xué)目標(biāo), 并選取合適的教學(xué)模式及視頻錄制方式，視頻教學(xué) 中應(yīng)能靈活運(yùn)用問題式、啟發(fā)式、場(chǎng)景式、

9、總結(jié)式 等不同的教學(xué)方法，并準(zhǔn)備好詳細(xì)的腳本和實(shí)驗(yàn)中 所需的各種道具。對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作類微課，建議采用 高清晰、四機(jī)位，綜合使用遠(yuǎn)景、近景、全景等方 式進(jìn)行多角度拍攝，全方位記錄實(shí)驗(yàn)操作全過程。 此外，對(duì)于實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵操作點(diǎn)，宜采用特寫的方式展 示，方便學(xué)習(xí)者觀看學(xué)習(xí)。拍攝中需要教師出鏡時(shí) 要考慮合適的著裝，給學(xué)習(xí)者留下好的第一印象。 接著，剪輯工作人員應(yīng)根據(jù)撰寫的腳本把實(shí)驗(yàn)操作 拍攝視頻內(nèi)容串聯(lián)剪輯成全面、詳細(xì)、完整的初稿 視頻，再對(duì)初稿視頻內(nèi)容進(jìn)行反復(fù)修改、調(diào)整、完 善。之后，可能還需進(jìn)行理論部分視頻的拍攝，整 合理論視頻、剪輯后的實(shí)驗(yàn)操作視頻及制作好的3D 與2D動(dòng)畫，配音，添加字幕、文字及圖片等工作, 注意應(yīng)突出課程重點(diǎn)。最后，添加合適的片頭、片 尾，適當(dāng)修改后即可完成整個(gè)微課制作。微課的教學(xué)應(yīng)用作者團(tuán)隊(duì)已將微課內(nèi)容公布于愛課程網(wǎng)MOOC平臺(tái) （北京師范大學(xué)“分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”），建議組織混合 式教學(xué)如下：（1）課前：學(xué)生提前學(xué)習(xí)微課視頻，熟悉實(shí)驗(yàn) 操作步驟。教師安排課前小測(cè)，督促學(xué)生預(yù)習(xí)，