改革生物化學實驗教學 培養(yǎng)學生的科研素質(zhì)

向玉勇，汪美英，殷培峰

（滁州學院 化學與生命科學系,安徽 滁州 239012）

改革生物化學實驗教學 培養(yǎng)學生的科研素質(zhì)

向玉勇，汪美英，殷培峰

（滁州學院 化學與生命科學系,安徽 滁州 239012）

針對目前生物化學實驗教學中存在的問題和不足，對生物化學實驗教學的各個環(huán)節(jié)進行了一系列改革，從而培養(yǎng)學生的科研素質(zhì)，以適應(yīng)高校培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要。

生物化學實驗；教學改革；教學方法；科研素質(zhì)

生物化學主要應(yīng)用化學的理論和方法來研究生命現(xiàn)象，在分子水平上闡明生命現(xiàn)象的化學本質(zhì)，即研究生物體的化學組成和生命活動過程中物質(zhì)代謝與調(diào)節(jié)，以及遺傳信息傳遞的分子基礎(chǔ)與調(diào)控規(guī)律，是生物科學專業(yè)一門重要的專業(yè)必修基礎(chǔ)課，[1]它的理論性和實踐性都非常強，現(xiàn)已滲透到生命科學領(lǐng)域的各個學科。生物化學實驗課作為生物化學課程的重要環(huán)節(jié)，在教學中占有重要地位，它有助于學生理解和掌握生物化學基礎(chǔ)理論知識，掌握基本實驗方法和操作技能，為實際應(yīng)用和從事科研工作打下基礎(chǔ)。但傳統(tǒng)的生物化學實驗教學依附于理論教學，只注重知識的傳授，忽視了對學生科研素質(zhì)的培養(yǎng)，實驗教學內(nèi)容比較陳舊，以驗證理論為主的基礎(chǔ)性實驗較多，而以培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的綜合性和設(shè)計性實驗較少，實驗教學內(nèi)容嚴重滯后于生物化學的發(fā)展。[2-5]

近年來，生物化學實驗技術(shù)和方法得到了飛速發(fā)展，新理論、新技術(shù)層出不窮，這就對生物化學實驗教學提出了更高的要求，要求我們對生物化學的實驗教學作出相應(yīng)的改革，加強對學生科研素質(zhì)的培養(yǎng)，以適應(yīng)新形勢下學科創(chuàng)新的需要和培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新性人才的需求。

1 努力提高教師自身的科研水平和創(chuàng)新能力

教師是學生的引路人和榜樣，學生科研素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是以教師的科研水平和能力為前提的，一個不具有較高科研水平和創(chuàng)新能力的老師是不可能帶領(lǐng)他的學生走上科研和創(chuàng)新之路的。因此，生物化學教師，只有努力進行科學研究和探索，不斷更新自身知識結(jié)構(gòu)，提高自己的科研水平，才有可能開闊學生的知識視野、激活學生的思維。此外，教師在生物化學實驗教學過程中要勇于創(chuàng)新，不斷創(chuàng)新教學內(nèi)容，不斷把自己的、他人的、世界的最新科研成果融進生物化學實驗課中，改變過去那種“照葫蘆劃瓢”的實驗教學模式，注重培養(yǎng)學生主動獲取知識、獨立思考和解決問題的能力，形成以培養(yǎng)學生做學問做研究為主的新模式，這樣才能在潛移默化的言傳身教中培育出學生科研創(chuàng)新的素質(zhì)。

2 培養(yǎng)學生的研究興趣，引導學生積極參與實驗

生物化學實驗課程的教學是以對學生進行生物化學基本技能的培訓，培養(yǎng)學生運用理論知識解決實際問題的能力為目的，并為學生日后從事科學研究奠定基礎(chǔ)。如果實驗課僅僅由學生被動地來做一些簡單的驗證性實驗，學生就會不動腦筋，機械地依照實驗步驟按部就班的做實驗，缺乏積極思考、分析問題和解決問題的主動性。學生就很難充分理解實驗所涉及的理論知識及規(guī)律，也就很難對生物化學實驗產(chǎn)生興趣，科研素質(zhì)的培養(yǎng)就無從談起。因此，生物化學教師要認真選擇實驗內(nèi)容，除了要重視如層析技術(shù)、電泳技術(shù)、離心技術(shù)等生物化學實驗的基本技術(shù)的訓練外，還應(yīng)圍繞經(jīng)典實驗盡量選擇使用生活中常見的物品作為實驗材料，如從牛奶中制備酪蛋白、測定青椒中維生素C的含量，以及測定肝臟中脂肪酸的β—氧化等實驗，以提高實驗的實用性和趣味性，使學生感受到生物化學學科的應(yīng)用價值所在，從而培養(yǎng)學生的研究興趣。此外，在實驗課教學中還可以利用多媒體向?qū)W生展示一些重點大學及科研機構(gòu)的實驗室，適當介紹他們的一些與生物化學實驗相關(guān)的科研工作和最新研究進展，從而激發(fā)學生對生物化學研究的興趣。

每次實驗前就讓學生參與進來，在教師指導下獨立完成實驗的前期準備工作，使學生對實驗中涉及的試劑配制及儀器的操作有所了解，從而能夠更深入地了解實驗的目的和原理，在實驗過程中能夠更加主動思考并處理實驗中所遇到的問題，使實驗過程變成學生獨自探索的科研過程，讓學生在其中感受到更多的樂趣。

3 增添儀器設(shè)備，促進實驗教學

實驗室是進行教學和科學研究的重要基地，儀器設(shè)備是進行教學與科研的硬件設(shè)施，是培養(yǎng)學生科研能力的主要工具。由于經(jīng)費不足等原因，很多地方院校的生物化學實驗儀器設(shè)備更新速率較慢，現(xiàn)有的實驗儀器設(shè)備越來越不能適應(yīng)新的教學模式。[6]因此，應(yīng)加大對生物化學實驗室建設(shè)經(jīng)費的投入，增添一些新的儀器設(shè)備，建設(shè)成一個設(shè)備先進、條件完備的生物化學實驗室。目前，我校正在新校區(qū)建設(shè)綜合實驗大樓，已通過西班牙和以色列政府貸款購置大批先進的實驗設(shè)備，生物化學實驗室面積將大幅度增加，儀器設(shè)備進一步完善，將能滿足生物化學實驗教學的需要，為培養(yǎng)學生的科研素質(zhì)打下良好基礎(chǔ)。

4 更新實驗內(nèi)容，增加綜合性和設(shè)計性實驗比例

在過去的生物化學實驗課中，教學內(nèi)容比較單一陳舊，主要是以一些基礎(chǔ)的驗證性實驗為主，如糖類的顏色反應(yīng)、糖類的還原作用和蛋白質(zhì)的沉淀與變性等，而以培養(yǎng)學生的綜合能力、創(chuàng)新能力的綜合性和設(shè)計性實驗較少，實驗教學內(nèi)容嚴重滯后于生物化學的發(fā)展。為了適應(yīng)生物化學的發(fā)展，應(yīng)不斷增添新的實驗內(nèi)容，減少重復性的驗證性實驗，增加綜合性實驗和設(shè)計性實驗，使學生盡早接觸新的實驗方法和了解新儀器設(shè)備的使用，受到科學研究中創(chuàng)新思維能力的熏陶。如我們篩選出維生素C的含量測定、蛋黃中卵磷脂的提取和鑒定、花椰菜中DNA的提取和鑒定等實驗，讓學生在老師的引導下，廣泛查閱文獻資料，根據(jù)不同實驗材料設(shè)計初步研究方案，教師根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備條件對實驗方案作適當?shù)男薷?，學生自行作好實驗準備工作。經(jīng)過綜合性實驗和設(shè)計性實驗的學習，學生不但可以掌握較多的新技術(shù)和新儀器的使用，如高速冷凍離心機技術(shù)、層析技術(shù)、紫外/可見分光光度計、雙向電泳技術(shù)、PCR技術(shù)等一些現(xiàn)代生物化學實驗技術(shù)，而且可以拓寬他們的視野和思路，激勵他們對生物化學實驗課學習的熱情和參加科學研究的積極性，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性思維能力。

5 采用多元化實驗教學方法，提高教學效果

傳統(tǒng)的生物化學實驗教學方法是在做實驗之前，由指導教師詳細講解實驗原理、實驗步驟及注意事項，然后學生按部就班地把實驗做完。這種教學方法過多強調(diào)了教師的主體地位，忽視了學生在實驗中的主體作用，學生只知道怎樣做，至于為什么這樣做，可不可以那樣做就很少過問，結(jié)果學生的主觀能動性受到抑制。因此，必須改革生物化學實驗課的教學方法，采用多種方法，以提高實驗課教學效果，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

5.1 由學生自主完成實驗過程

在生物化學實驗課教學中應(yīng)改變過去那種由教師“牽著學生手”做實驗的狀況，完全以學生為主體，教師僅輔以必要的協(xié)助和監(jiān)督，突出學生的主體地位，最大限度地發(fā)揮學生的主觀能動性和創(chuàng)造能力。教師在把每次的實驗題目交給學生后，讓學生自己認真復習生物化學有關(guān)內(nèi)容，查閱有關(guān)文獻資料，并撰寫預(yù)習報告，使學生在實驗開始前就完全了解實驗?zāi)康?、原理、操作過程及注意事項，這樣學生在實驗過程中就能準確而迅速地進行操作。實驗結(jié)束后，要求學生針對實驗數(shù)據(jù)進行分析，并對實驗結(jié)果進行討論，然后由老師進行歸納總結(jié)，最后讓學生獨立完成實驗報告。

對于綜合性和設(shè)計性實驗則由學生查閱文獻，設(shè)計實驗方案，包括實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗方法、試劑器?個部分，并規(guī)范書寫實驗預(yù)習報告。教師對學生的實驗方案做可行性分析，并進行相應(yīng)修改，讓學生從試劑配制、材料處理、中間操作到結(jié)果分析都獨立完成，使其受到較多的實際鍛煉，以增強獨立科研的能力。實驗報告要求學生以論文格式撰寫，記錄實驗的全過程，并包括對實驗結(jié)果的分析和總結(jié)。這樣就可以初步地培養(yǎng)和訓練學生的邏輯歸納能力、綜合分析能力和論文的撰寫能力。

5.2 把多媒體技術(shù)應(yīng)用到實驗教學中

多媒體技術(shù)借助文字、圖像、動畫和聲音等傳遞信息，為解決授課抽象難懂問題提供了一種現(xiàn)代化的有效手段。[7]生物化學實驗中有一些實驗的操作技術(shù)要求條件相當高，很多學生只能操作一遍，過一段時間后很容易忘記，并且實驗中有些試劑較昂貴，讓每一個學生都去操作一遍是不太現(xiàn)實的。針對這個問題，我們可以采用多媒體輔助實驗教學，利用多媒體電子課件正確地進行實驗?zāi)M，模擬實驗中的裝置和操作規(guī)范，且將課件發(fā)到校園網(wǎng)上，以供學生下載學習。這樣就使實驗原理、方法、步驟和操作過程能形象生動、直觀地展現(xiàn)在學生面前，增加實驗課堂信息的獲取量，使學生的聽覺、視覺、觸覺都參與感知活動，還可以開闊視野、豐富知識、訓練思維、發(fā)展智力，大大提高學生的學習效率，給他們留出充分發(fā)揮綜合素質(zhì)與創(chuàng)新能力的廣闊空間。

5.3 開放實驗室，吸引優(yōu)秀學生參與科學研究

目前，生物化學實驗課每個實驗都是要求學生必須在3個課時內(nèi)完成預(yù)定的實驗內(nèi)容，由于時間限制，自然就把實驗內(nèi)容的選擇固定在一個很小的范圍之內(nèi)，使得學生做實驗流于形式。并且綜合型和設(shè)計性實驗的周期都比較長，學生無法在預(yù)定的學時內(nèi)完成實驗內(nèi)容，因此，必須打破常規(guī)的實驗教學方式，把生物化學實驗室向?qū)W生開放，讓學生利用課余時間來連續(xù)進行實驗。每天安排專門的老師負責實驗室的秩序和安全，對于一些普通的儀器，如恒溫干燥箱、恒溫顯數(shù)水浴鍋、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、移液器、低速離心機等做全面開放，對一些比較昂貴的、操作相對復雜的儀器如電泳儀、紫外分光光度計、PCR儀等則在教師指導下有條件的開放。

可以通過成立課外興趣小組申報大學生課外科技創(chuàng)新基金，吸引優(yōu)秀的學生參與科學研究?？蒲姓n題的選擇可以是實驗課堂教學的拓展或延伸，也可以是學生根據(jù)所學知識選擇感興趣的問題或參加學科課題組研究的項目等。在教師指導下，由學生自己分工協(xié)作，查閱有關(guān)資料，進行科研課題的設(shè)計、申請書的撰寫和課題的實施，使學生在實踐過程中不斷提高對科研工作的理解和認識，提高科研能力和科學素養(yǎng)。我校自2009年開始設(shè)立大學生科研創(chuàng)新專項基金，給予立項學生一定科研經(jīng)費資助，為學生提供科研訓練的機會。筆者指導07級生物科學班韓素云等同學申報“瑯琊山太子參多糖提取工藝研究”，獲得大學生科研創(chuàng)新專項基金資助，課題小組成員團結(jié)協(xié)作，認真開展研究工作，取得了一定研究成果。通過這樣的訓練，既增強了學生的創(chuàng)新意識，也培養(yǎng)了學生的實踐動手能力和團隊協(xié)作精神。

開放實驗室的設(shè)立和充分利用，有效地彌補了實驗課堂教學的不足，給學生提供了發(fā)揮自身創(chuàng)造力的空間。

6 培養(yǎng)學生嚴謹求實的科研精神

進行科學研究，必須具有嚴謹?shù)目蒲凶黠L和實事求是的科學態(tài)度，才有可能發(fā)現(xiàn)或創(chuàng)造出真正有價值的成果。在生物化學實驗教學中發(fā)現(xiàn)，有少數(shù)學生對實驗課不重視、實驗操作不規(guī)范、不按照自己觀察到的現(xiàn)象來記錄實驗結(jié)果，實驗失敗后也不分析原因，不把實驗重新做一次，而是編寫實驗報告，甚至抄襲其他同學的實驗數(shù)據(jù)。這就需要教師在實驗課教學過程中，自始至終地要求學生以嚴謹求實的心態(tài)對待實驗過程，強調(diào)實事求是的科研精神。在每次實驗時，嚴格要求學生規(guī)范實驗操作，每一實驗步驟所涉及的基本操作技能要盡可能規(guī)范、精確，才能保證實驗結(jié)果的準確。

教師要告訴學生，在實驗過程中會有很多的失敗，這是正?，F(xiàn)象，對于不理想的實驗結(jié)果，不能置之不理，更不能隨意更改實驗結(jié)果。而是應(yīng)該如實記錄觀察到的現(xiàn)象和結(jié)果，認真如實地填寫實驗報告，積極思考，分析失敗原因。只有這樣才能培育學生具有嚴謹?shù)目蒲凶黠L和實事求是的科學態(tài)度。

7 完善實驗考核方法

過去，對生物化學實驗課的成績主要以實驗報告為依據(jù)，忽視實驗過程，結(jié)果導致部分學生做實驗的積極性不高，實驗操作時不認真，實驗報告主要靠抄襲他人的實驗結(jié)果。為了提高學生做實驗的積極性和操作能力，我們對生物化學實驗課成績的評定包括平時實驗成績、實驗筆試成績和實驗操作考試成績3個部分，成績總分為100，平時成績占40%，可根據(jù)學生的實驗預(yù)習報告、實驗態(tài)度及操作的規(guī)范性、實驗結(jié)果、實驗報告完成情況等內(nèi)容綜合評定給出。實驗筆試成績占30%，主要考查學生對生物化學實驗基本原理和基本知識的掌握情況以及對實驗現(xiàn)象的分析能力等。實驗操作考試成績占30%，主要考查學生獨立進行實驗操作的能力，要求學生能正確選擇實驗儀器和化學試劑進行實驗操作，觀察并記錄實驗現(xiàn)象。

此考核方式能夠較全面、客觀、公正地反映出學生掌握生物化學實驗的實際情況，既改變了學生重理論輕實驗的現(xiàn)象，又促進了學生做實驗時能認真操作，認真分析結(jié)果，并且規(guī)范地書寫實驗報告。這種考試方法有利于學生掌握生物化學實驗基本理論和基本技能，培養(yǎng)學生的科研素質(zhì)。

生物化學是一門發(fā)展迅速的學科，新理論、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，要建立能適應(yīng)時代發(fā)展的生物化學實驗教學模式，就必須對現(xiàn)有的教學模式不斷進行更新與優(yōu)化，這是一項長期而艱巨的任務(wù)，需要生物化學教師不斷地探索，提煉出新的教學理念，并運用于實踐，以提高學生的科研素質(zhì)，為國家培養(yǎng)出更多的具有獨立分析問題和解決問題能力的創(chuàng)新型人才。

[1]王鏡巖.生物化學（第三版）[M].北京:高等教育出版社，2002：9.

[2]賴小玲，陳華絮，肖生鴻，等.改革生物化學實驗教學，提高學生綜合創(chuàng)新能力[J].生物學雜志,2007,24(3):68-69,38.

[3]于文閣，張麗霞.改革生物化學實驗教學培養(yǎng)學生綜合創(chuàng)新能力[J].大慶師范學院學報，2007，27（5）：158-160.

[4]韓寒冰，劉杰鳳.生物化學實驗教學改革的實踐與探索[J].實驗科學與技術(shù)，2010，8（1）：128-130.

[5]王含彥，李紅林，湯建才，等.改革生物化學實驗培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)[J].檢驗醫(yī)學與臨床，2009，6（21）：1877-1888.

[6]韓寒冰，張進鳳.基礎(chǔ)生物化學實驗的教學改革嘗試[J].高校實驗室工作研究，2009，（4）：7-12.

[7]李天飛，陳紅.多媒體技術(shù)應(yīng)用[M].西安：西北工業(yè)大學出版社，2008：1.

Reforming Biochemistry Experiment Teaching to Train the Scientific Research Quality of the Students

Xiang Yuyong,Wang Meiying,Yin Peifeng
(Department of Chemistry and Life Sciences,Chuzhou University,Chuzhou 239012,China)

On account of some problems and deficiencies existing in the teaching process of biochemistry experiment,some teaching reforms are made.By doing this,the scientific research quality of the students would be trained,and this would meet the demands of cultivating innovative talents in the universities.

biochemistry experiment;teaching reform;teaching method;scientific research quality

G424.31

A

1672-447X（2011）03-0124-004

2011-01-05

滁州學院博士科研啟動基金(2007-08)

向玉勇(1974-)，苗族，湖南麻陽人，滁州學院化學與生命科學系副教授，博士，研究方向為生物化學。

胡德明