高校生物化學設計性實驗的教學實踐

王玉蘭，石鎮(zhèn)霞，陳默祺

（1.河南大學 醫(yī)學院，河南 開封 475004；2.河南大學 計算機與信息工程學院，河南 開封 475004）

0 引言

實驗教學相對于理論教學更具有直觀性、實踐性、綜合性、設計性、創(chuàng)新性，在加強對學生的素質教育和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力方面有著重要的、不可替代的作用。 傳統的實驗教學以驗證性實驗為主，實驗內容、實驗步驟等在實驗教材中列出，實驗時學生只要按照實驗教材中列出的操作步驟進行操作就可完成實驗，雖然能夠幫助學生進一步掌握實驗程序、熟練使用有關儀器設備等，但學生的主體作用、積極性和創(chuàng)新能力卻得不到充分發(fā)揮。 這種實驗教學方式已經不能滿足當今社會對人才培養(yǎng)的要求。 設計性實驗是指學生運用所學知識，在查閱相關資料的基礎上，自行設計實驗方案、實驗步驟，自選實驗儀器設備，經過獨立操作，得出實驗結果，并寫出實驗報告的過程，是介于基礎教學實驗與實際科學實驗之間的具有對科學實驗全過程進行初步訓練的教學實驗。 開展設計性實驗，可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神，提高學生分析問題和解決問題的能力[1]。

1 開展設計性實驗的原則

1.1 開展設計性實驗應與學生的知識結構相適應

生物化學開課時間一般在第三學期。 這時學生剛剛接觸醫(yī)學基礎課，在開展設計性實驗時，要注意處理好繼承與發(fā)展、改革與創(chuàng)新的關系；要了解學生，根據因材施教的原則，控制設計性實驗的難度，使之達到適中程度。 因為若難度過小，不利于調動學生學習的積極性， 不利于培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力；難度過大，通過努力仍達不到目標，則會令學生望而卻步，反而會挫傷學生學習的積極性。 阿特金森就成就動機問題指出：“問題情境難度在50%左右最有利于激發(fā)學習動機。”[2]所以教師在給學生開展設計性實驗時要了解學生這個主體，有針對性地提出設計目標，否則會適得其反[3]。

1.2 要有利于培養(yǎng)學生的科學思維和創(chuàng)新能力

開展設計性實驗是深化教學改革的新生事物，主管部門應給予足夠的重視和大力支持。 設計性實驗項目，應首先由實驗室主任審核，然后提交由本學科和相關學科教授組成的專家組，根據教學目的和要求，對設計方案、實施步驟進行論證，確認為實驗具有可行性、創(chuàng)造性和科學性，才能在學生中開展。 要防止開展設計性實驗流于形式，保證設計性實驗有利于培養(yǎng)學生的科學思維能力和創(chuàng)新能力。

2 設計性實驗的教學過程

2.1 選題

設計性實驗中的設計是在教師指導下的設計，給學生提出的設計目標應具有科學性、創(chuàng)新性和可行性。 我們的設計性實驗項目主要來源于兩個方面，一是由傳統的實驗改造而來，如琥珀酸脫氫酶的作用及其可疑性抑制。 二是由教師的教研、科研成果轉化而來，如細胞DNA 的提取與鑒定。 根據我們實驗室儀器設備以及能夠提供給學生的實驗藥品情況，要求學生以小組為單位（一般為2 人一組）進行實驗步驟的設計。

2.2 實驗設計階段

這個階段主要是讓學生查閱文獻。 教師應加強對實驗方案的指導，要求學生對查閱到的資料進行整理，撰寫一份初步設計方案，并交指導教師審閱。教師側重審查學生方案的可行性、 科學性和安全性， 學生根據教師提出的修改意見進行修改完善，經指導教師簽字后，方可進入實驗室、進行實驗。

2.3 實施階段

在這個階段，學生根據自己的設計方案進行操作，記錄實驗過程中的現象，并且進行分析、得出結論，教師主要是加強巡視、點撥、示范、提問。 因而在指導教學的過程中，教師不宜包攬一切，而應充分調動學生學習的主動性，啟發(fā)學生獨立思考、積極創(chuàng)造，盡量讓學生自己解決發(fā)現的問題，教師可以提供一些啟發(fā)性的意見，讓學生融會貫通地掌握理論知識和實驗技能，提高分析問題和解決問題的能力[4]。

2.4 總結階段

實驗結束后，要求學生對實驗結果進行討論和整理，最后按一般科技論文的要求撰寫實驗論文。教師在這個階段主要是講解科研論文的格式和要求，指導學生撰寫論文。

3 設計性實驗的教學效果

3.1 提高學生的文獻綜述能力及實驗綜合技能

為了設計出最優(yōu)的實驗方案, 學生需要查閱大量文獻資料,從而提高檢索和閱讀文獻、工具書以及綜述這些資料的能力。傳統驗證性實驗是針對某一部分的知識進行實驗，而綜合設計性實驗則是將多方面的知識融合在一起， 給予學生綜合實驗技能的訓練。同時，設計性實驗激發(fā)了學生對實驗課的興趣，特別是學生可以實際利用自己得到的產品，由此產生成就感，這就進一步調動了學生的學習積極性。

3.2 培養(yǎng)學生團隊協作精神及創(chuàng)新思維能力

設計性實驗安排每兩名學生為一小組，實驗過程有些是簡單的操作、有些是較復雜的操作。 這就需要學生分工合理、互相協作,充分發(fā)揮各自的積極性和創(chuàng)造性，有不同意見相互交流，安排好各自的責任范圍， 并且具有高度的責任心和嚴謹的作風，共同處理實驗中出現的異常現象和問題, 從而培養(yǎng)學生的團隊協作精神。

學生在實驗過程中，可以運用所學知識分析和解決實際問題，通過查閱資料，獲取相關信息。 這有利于培養(yǎng)學生進行科學研究的能力和態(tài)度。 學生在提高綜合技能和積累實踐經驗的同時，創(chuàng)新思維能力也能夠得到培養(yǎng)。

4 設計性實驗教學中應注意的問題

4.1 對選題的要求

指導教師在給定實驗題目時， 就要有所考慮，要知道學生的實際理論水平和實驗技能達到了什么程度，并以此來確定實驗題目的難易度，要做到讓學生通過努力，基本上可以獨立完成實驗項目。題目要求過高，超過了學生的實際能力，學生難以獨立完成實驗，就會變成靠教師指導完成實驗，這樣會挫傷學生的積極性， 也不利于對學生能力的培養(yǎng)；反之，如果題目過于簡單，學生輕而易舉地就可以完成，也會令他們興趣索然，他們的知識和能力也不可能得到充分的發(fā)揮，同樣達不到教學目的。

4.2 方案的審查和總結

指導教師應認真審閱學生提交的實驗方案,審查其合理性、可行性，指出問題所在,激發(fā)學生的思維能力，引導學生獨立解決問題，而不是拍板定案[4]。實驗方案以學生為主，鼓勵學生采用不同方法進行實驗。 學生根據教師的審查意見修改、完善實驗方案，以便實施。 實驗結束后，指導教師應及時對實驗進行總結，并組織學生對實驗結果進行討論[5]。

4.3 對指導教師的要求

對于同一題目， 學生的設計方案多種多樣，提供給學生的儀器也比其他類型的實驗多得多。 指導教師必須首先查閱資料，為學生提供全面的背景資料，并熟知所用儀器設備的性能，有較強的實際操作能力和解決問題的能力，有接受學生挑戰(zhàn)的勇氣，能以自身的創(chuàng)新意識、 創(chuàng)新思維及創(chuàng)新能力去感染、帶動學生創(chuàng)新能力的形成和發(fā)展，營造生動活潑的學習局面，從而激發(fā)學生的創(chuàng)新激情。

5 結語

設計性實驗對培養(yǎng)學生的科學思維和創(chuàng)新能力具有顯著的作用。 近年來，我們改革傳統的實驗教學方法，對開展設計性實驗進行了探索，形成了新的實驗教學模式，提升了實驗教學的層次和水平，提高了學生對實驗課的學習興趣，訓練了學生的初步科研能力，受到了學生的好評。 實踐證明，開展設計性實驗是促進學生理論與實踐相結合、提高學生綜合素質和創(chuàng)新思維能力的有效途徑。

[1] 周德輝. 開設研究型實驗，培養(yǎng)創(chuàng)新能力[J]. 實驗室研究與探索，2005，24（12）：67-69.

[2] 百度百科： 成就動機理論 [DB/OL].[2011-09-20].http://baike/boraid.com/doc.asp?id=5818.

[3] 崔寶玉. 改革實驗教學方式和內容，提高創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J]. 現代醫(yī)藥衛(wèi)生，2007，23（24）：3790-3791.

[4] 翟燁. 新時期高校實驗教學改革初探[J]. 石家莊學院學報，2006,8（3）：121-122.

[5] 深化醫(yī)學教學改革，提高醫(yī)學生綜合素質[J]. 山西醫(yī)科大學學報，2005，7（5）：509-510.