轉(zhuǎn)型期師范院校生物化學(xué)實驗教學(xué)改革與實踐

王源秀，李 恩，劉俊紅，劉慧君，施媚，張庭廷

(安徽師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，安徽 蕪湖 241000 )

轉(zhuǎn)型期師范院校生物化學(xué)實驗教學(xué)改革與實踐

王源秀，李 恩，劉俊紅，劉慧君，施媚，張庭廷

(安徽師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，安徽 蕪湖 241000 )

針對處于結(jié)構(gòu)性調(diào)整重要轉(zhuǎn)型期的高等師范院校生物學(xué)相關(guān)專業(yè)，結(jié)合安徽師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院改革的新形勢以及生物化學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題，進(jìn)行了重組教學(xué)體系，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法和手段，建立科學(xué)合理的考核評價體系等嘗試。在生物化學(xué)實驗教學(xué)各個環(huán)節(jié)從學(xué)生實際需求出發(fā)，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，有效地培養(yǎng)和提高了學(xué)生綜合素質(zhì)。

生物化學(xué)實驗；教學(xué)改革；實踐；師范院校

1 更新教學(xué)觀念，重視學(xué)生實際需求

傳統(tǒng)的教學(xué)觀認(rèn)為教師就是“知識權(quán)威”，通過知識的“同化”與“順應(yīng)”把知識傳授給學(xué)生，結(jié)果導(dǎo)致學(xué)生在思維方式和實踐操作上缺乏個性和創(chuàng)造力[8]。隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，學(xué)生獲得知識的途徑多樣化，有的學(xué)生對知識點的掌握已相當(dāng)完整，甚至對一些知識的認(rèn)識超過了教師；因此要想激起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，改變教學(xué)觀念已是目前大學(xué)教育改革的重點之一[9]。在實驗課程教學(xué)中，教師首先應(yīng)該摒棄既傳統(tǒng)的教學(xué)方式，改變“知識權(quán)威”的角色，把自己定位為學(xué)生學(xué)習(xí)和思考的引導(dǎo)者，培養(yǎng)學(xué)生踏實、嚴(yán)謹(jǐn)實驗態(tài)度的同時，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造創(chuàng)新精神。教師在引導(dǎo)過程中也需要虛心向?qū)W生學(xué)習(xí)，同時積極參與科研工作，用現(xiàn)代生物技術(shù)理論和方法武裝自己，建立合理的知識結(jié)構(gòu)、掌握寬厚的專業(yè)知識，具備良好的分析問題和解決問題的能力，這樣才能培養(yǎng)出富有嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神的學(xué)生。

2 擴(kuò)展實驗理論，注重儀器分析

針對我校學(xué)生考研率和錄取率較高的情況，為了提高學(xué)生在研究生入學(xué)考試中的競爭力，以及為學(xué)生在研究生階段的學(xué)習(xí)和研究奠定良好的基礎(chǔ)，教師在教授理論知識的同時，適當(dāng)增加實驗技術(shù)理論知識的傳授。例如，介紹現(xiàn)代生物化學(xué)實驗技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢、生物大分子的分離和制備方法、最新科研動態(tài)與技術(shù)和相關(guān)先進(jìn)儀器設(shè)備在其中發(fā)揮的作用[2]。由于學(xué)時的限制，很多知識難以講解得十分透徹，為此我們會在講解的同時，引導(dǎo)學(xué)生獨立查找資料和了解與學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的知識，并在相關(guān)實驗的預(yù)習(xí)報告中有所體現(xiàn)。例如，“氨基酸紙層析”是我校歷屆學(xué)生做的第一個生化實驗。在理論課講解中，不僅對不同層析方法的原理及用途進(jìn)行講解，同時對涉及的相關(guān)重要儀器設(shè)備(如色譜儀)，即使實際實驗過程中用不到，也會加以介紹。在實驗課中，教師可以利用實驗間隙，引導(dǎo)學(xué)生將本次實驗中涉及的原理與基本原理進(jìn)行聯(lián)系，使學(xué)生對本次實驗原理能夠充分消化理解。這不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力，還拓寬了學(xué)生的視野，使學(xué)生能夠靈活應(yīng)對研究生入學(xué)考試中出現(xiàn)的實驗題，也為將來碩士研究生階段合理地進(jìn)行實驗設(shè)計及順利實驗奠定基礎(chǔ)。

3 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

3.1 注重實驗教學(xué)內(nèi)容漸進(jìn)性，激發(fā)學(xué)生興趣和主動性

生物類專業(yè)的課程規(guī)劃中，生物化學(xué)是學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，同時還需必修分子生物學(xué)、植物生理學(xué)、微生物等與生物化學(xué)密切相關(guān)的專業(yè)課程。因此，生物化學(xué)實驗內(nèi)容的設(shè)置應(yīng)：(1)考慮與其他實驗課程間的銜接，避免重復(fù)。例如，關(guān)于“核酸”的實驗，我們只進(jìn)行DNA提純和定量測定，而PCR擴(kuò)增就屬于“分子生物學(xué)實驗”的內(nèi)容。(2)生物化學(xué)的最大特點是前沿性和交叉性，新技術(shù)進(jìn)展很快，學(xué)生也不滿足于對基本技術(shù)的掌握與使用，為此實驗內(nèi)容需要注重漸進(jìn)性，由淺入深的設(shè)置課程。我們的實驗設(shè)置依次為驗證性、綜合性和設(shè)計性實驗，三部分實驗有機(jī)融合，逐項展開。

驗證性實驗包括氨基酸紙層析、醋酸纖維素薄膜電泳、血液中葡萄糖的測定和α-淀粉酶米氏常數(shù)測定[10]四個實驗。重在培養(yǎng)基本實驗技能，規(guī)范實驗操作，掌握常規(guī)儀器的使用，了解常規(guī)實驗技術(shù)的操作原理和方法，為以后的生化實驗和其他課程學(xué)習(xí)以及更高層次的研究奠定扎實的基礎(chǔ)。通過驗證性實驗讓學(xué)生掌握四類基本技術(shù)：層析、電泳、離心和分光光度技術(shù)。

綜合性實驗包括蛋白濃度測定、Vc的定量測定和枯草桿菌蛋白酶活力測定三個實驗，重在提高綜合實驗技能，培養(yǎng)學(xué)生靈活運用所學(xué)的知識和技能去解決實際問題的能力。開展綜合性實驗可以與生活實際相結(jié)合，對實驗內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)拓展。在教師引導(dǎo)下學(xué)生采用自主探究的形式，激發(fā)學(xué)生的興趣。例如，“Vc的定量測定”實驗，我們安排學(xué)生自帶實驗試材，每個小組做完自己的樣品(三個重復(fù))后，收集其他小組的數(shù)據(jù)，進(jìn)行比較、分析和討論，形成小組的觀點。在數(shù)據(jù)處理上，引入簡單的“方差”“標(biāo)準(zhǔn)差”理論，對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行可信度分析。這樣，既達(dá)到了實驗?zāi)康模质箤嶒瀮?nèi)容豐富鮮活，學(xué)生通過親身實踐了解到一些常見蔬菜、水果或飲料中的Vc含量，同時也了解到實驗設(shè)計和數(shù)理統(tǒng)計知識在科學(xué)研究中的重要作用，使學(xué)生在做實驗的過程中興趣盎然。

3.2 開設(shè)創(chuàng)新性實驗項目，為學(xué)生提供創(chuàng)新空間

如何有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，是目前高校人才培養(yǎng)模式改革的核心問題之一。我校自2008年開始，通過建立激勵機(jī)制鼓勵教師針對本科生提出創(chuàng)新實驗計劃，引導(dǎo)學(xué)生利用第二課堂積極參與科學(xué)研究。學(xué)院從重點學(xué)科、重點實驗室等平臺撥出專項經(jīng)費，支持教師利用自己的科研工作推出創(chuàng)新實驗，學(xué)生自由組合3～5名，然后師生雙向選擇形成創(chuàng)新實驗項目。雖然創(chuàng)新性實驗不只是限于生物化學(xué)一門課程內(nèi)容，而是綜合運用所學(xué)的生物學(xué)知識。正在學(xué)習(xí)生物化學(xué)實驗課程同時參入創(chuàng)新項目的學(xué)生，設(shè)計性實驗以他參入的項目為主進(jìn)行，生化實驗室盡可能的協(xié)助，例如，當(dāng)有組同學(xué)需要運用凱氏定氮儀測定某微生物代謝物中的總蛋白含量時，生化實驗室積極為其廣開“綠燈”。

如今，學(xué)院已經(jīng)建立了生物科學(xué)專業(yè)的科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系，并在新的人才培養(yǎng)方案中設(shè)立了創(chuàng)新學(xué)分，以確保創(chuàng)新訓(xùn)練的質(zhì)量，這更激起了學(xué)生的參入熱情。三年來，僅我們生物微生物教研室14名教師就推出15項本科生創(chuàng)新實驗，參與的學(xué)生近60名，其中有15名是正在學(xué)習(xí)生物化學(xué)的學(xué)生。在參入創(chuàng)新性實驗項目的過程中，學(xué)生們感覺到學(xué)以致用，學(xué)習(xí)主動性明顯提高

4 改革實驗教學(xué)方式

4.1 改革實驗教學(xué)方法，采用“啟發(fā)式”教學(xué)

在實驗的準(zhǔn)備、講解、撰寫實驗報告等環(huán)節(jié)激發(fā)學(xué)生興趣，實施綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

4.1.1 引導(dǎo)學(xué)生寫預(yù)習(xí)報告和實驗方案

在生化實驗課程開始的前一周，教師將本課程所開設(shè)的所有實驗的基本情況通告學(xué)生，要求學(xué)生以組為單位撰寫驗證性和綜合性實驗的預(yù)習(xí)報告和設(shè)計性實驗中的實驗方案。要求學(xué)生預(yù)習(xí)報告給予高度重視，自學(xué)實驗原理、儀器設(shè)備、試劑配制以及簡要步驟，了解實驗中可能出現(xiàn)的問題和解決方案、注意事項和實驗預(yù)期結(jié)果。教師給出預(yù)習(xí)報告范本，學(xué)生可以參照，但預(yù)習(xí)報告不固定形式，而是引導(dǎo)學(xué)生就自己不懂、不會、有疑問的內(nèi)容做出標(biāo)記。這些標(biāo)記可以幫助學(xué)生有目的的聽課、查找資料，以解決問題或疑問。教師會在課堂上抽出約5～10 min的時間給學(xué)生提問和咨詢。預(yù)習(xí)報告可幫助學(xué)生了解和掌握實驗流程，實際做起實驗來就會有條不紊。

設(shè)計性和創(chuàng)新性實驗方案是實驗預(yù)習(xí)報告的延伸，涉及的問題相對復(fù)雜，對試劑配制和實驗步驟兩項的要求更加嚴(yán)格，因為這兩項是實驗成功的關(guān)鍵。我們會引導(dǎo)學(xué)生拆分“命題”，尋找“小命題”和“先后命題”，按照必要順序依次設(shè)計方案。如“DNA的提取、純化和定量測定”實驗，需要拆分成“DNA的提取”“DNA的純化”和“DNA的定量測定”三個小實驗進(jìn)行考慮，而且依此順序進(jìn)行，還可以延伸到相關(guān)PCR擴(kuò)增等。教師對學(xué)生擬定的實驗方案認(rèn)真審閱，方案合格的，在教師協(xié)助下進(jìn)行試劑、儀器的準(zhǔn)備，完成實驗。不合格的，教師提出建議，修改合格后進(jìn)行下一步工作。

4.1.2 鼓勵學(xué)生參入實驗準(zhǔn)備和實驗講解

生化實驗課開始的前一周，我們會發(fā)出通告，課余時間多的學(xué)生，可報名參入實驗準(zhǔn)備和實驗講解，實驗講解只針對生物科學(xué)專業(yè)(原生物教育)的學(xué)生。我們把報名的學(xué)生分組，分配工作和簡要培訓(xùn)。實驗準(zhǔn)備主要工作是實驗試劑的配制、材料采集、實驗儀器的配置和搭建、調(diào)試。教師注意做好把關(guān)工作，在配制試劑前，要求學(xué)生寫出詳細(xì)的配制方案，教師在計算試劑用量、選擇試劑純度和配置試劑方法等方面引導(dǎo)學(xué)生。儀器配置和搭建時，教師全程指導(dǎo)、示范和講解，學(xué)生完成；實驗準(zhǔn)備好后，指導(dǎo)學(xué)生做預(yù)備實驗，處理實驗結(jié)果。這些學(xué)生在設(shè)計性實驗課堂上可以作為小組負(fù)責(zé)人。

參與實驗講解的學(xué)生需要認(rèn)真?zhèn)湔n，熟悉實驗流程，一般要能理解實驗原理，熟悉實驗試劑，能準(zhǔn)確做好演示實驗，然后才能講解實驗。學(xué)生講解完后，教師進(jìn)行總結(jié)和補充，對“聽眾”難以理解和不清楚的地方，教師再詳細(xì)補充。

實施這些措施不僅使學(xué)生對實驗完整性有了較深的認(rèn)識，變被動為主動實驗，實驗技能有了顯著提高，而且還能在提高綜合素質(zhì)方面起到事半功倍的效果。

4.1.3 引導(dǎo)學(xué)生嘗試撰寫“研究性實驗報告”

在撰寫實驗預(yù)習(xí)報告的基礎(chǔ)上，生化實驗報告按要求將內(nèi)容分為三部分：(1)簡要概括實驗?zāi)康暮鸵?、基本原理、操作步驟。這部分要求學(xué)生用簡單語言概括，不得照搬書本；(2)真實詳盡地記錄實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)；(3)認(rèn)真分析與討論實驗結(jié)果、實驗中出現(xiàn)的問題、異?，F(xiàn)象、注意事項以及實驗改進(jìn)建議；設(shè)計性實驗報告要求討論并分析在實驗中各環(huán)節(jié)的設(shè)計是否合理，這部分是實驗報告的重點；即使自己的實驗結(jié)果與預(yù)期結(jié)果和其他同學(xué)的結(jié)果大相徑庭，要求學(xué)生認(rèn)真分析討論原因，在此基礎(chǔ)上，可選擇重做加以驗證。通過這些步驟，希望學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，并嘗試解決問題。學(xué)生在積累知識的同時也培養(yǎng)了能力。

4.1.4 引入競賽機(jī)制，為學(xué)生搭建一個充分展示自己能力的平臺

每學(xué)年我們都會舉行學(xué)院級實驗技能大賽，以學(xué)過和正在學(xué)習(xí)的實驗課程為主要競賽內(nèi)容，首先通過筆試初賽，初賽勝出約100人，進(jìn)行簡單儀器操作的復(fù)賽；復(fù)賽勝出約40人進(jìn)入決賽。生化實驗競賽通常選擇一個有代表性的實驗作為實驗技能競賽的項目，在設(shè)計性實驗中實施。競賽實驗完全由學(xué)生獨立完成。競賽評分包括實驗儀器是否準(zhǔn)備齊全、實驗操作是否規(guī)范、實驗結(jié)果是否準(zhǔn)確、實驗分析與討論是否合理，以及是否具備良好的實驗習(xí)慣等方面進(jìn)行綜合評價。實驗完成后由教師點評實驗過程，分析不足，并以此分出優(yōu)勝等級。我們?yōu)閷W(xué)生搭建的這樣一個展示實驗?zāi)芰Φ钠脚_，激發(fā)了學(xué)生對各門實驗課程的學(xué)習(xí)興趣，每屆學(xué)生參與的熱情都很高。學(xué)生的競賽成績可作為申請獎學(xué)金、研究生面試、就業(yè)面試，甚至申請國外大學(xué)入學(xué)資格的重要砝碼。

4.2 改進(jìn)實驗教學(xué)手段，拓展課堂實驗教學(xué)的空間

4.2.1 利用生物化學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源，開拓學(xué)生的視野

生化課程開始，教師向?qū)W生介紹國內(nèi)外較熱門的生物化學(xué)網(wǎng)站資源。如“生物資源網(wǎng)”“生物谷”“科學(xué)網(wǎng)”“華南師范大學(xué)生物化學(xué)課程”“中國醫(yī)科大學(xué)生物化學(xué)”“生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展”“NCBI”及哈佛大學(xué)生物化學(xué)和生物物理學(xué)網(wǎng)站等，當(dāng)然也包括我們自己建立的生物化學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源。使實驗教學(xué)不再受時空限制，開闊了學(xué)生的知識視野，及時了解生化實驗領(lǐng)域中的新技術(shù)，培養(yǎng)了學(xué)生自我學(xué)習(xí)、自我思考問題的能力。

4.2.2 引入多媒體課件進(jìn)行實驗課堂，激發(fā)學(xué)生興趣和主動性

我們將多媒體教學(xué)引入了實驗課堂。根據(jù)我校生化實驗室的具體情況，通過拍照、攝像等手段獲得第一手資料，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)資源制作多媒體課件。利用多媒體課件講解和演示實驗，可以將比較抽象的實驗原理以及復(fù)雜儀器的使用等形象直觀、生動有趣地教授給學(xué)生，以降低復(fù)雜實驗的難度，易于理解和掌握。例如，索氏提取器的安裝與使用，自己攝像；分光光度計的使用，搜集網(wǎng)上視頻。對于一些具有代表性的高精尖科學(xué)實驗技術(shù)，因受操作的嚴(yán)格性、技術(shù)性及資金投入的限制，本科實驗教學(xué)中無法開展，我們通過網(wǎng)絡(luò)或其他手段獲取電子資料并制作成課件，介紹給學(xué)生。學(xué)生獲得了知識，實驗室節(jié)省了經(jīng)費開支，可謂一舉多得。

4.3 建立準(zhǔn)確客觀地評價學(xué)生綜合能力的實驗考核體系

5 結(jié)束語

[1]張庭廷，李恩，劉慧君. 生物化學(xué)教學(xué)與課程建設(shè)的體會 [J]. 生物學(xué)雜志. 2008，25(1)：69-71.

[2]于秀梅，劉剛，侯春燕，等. 研究生規(guī)?；蝿菹律锘瘜W(xué)實驗教學(xué)思考 [J]. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：農(nóng)林教育版，2012，14(1)：69-72.

[3]安建平， 郭峰， 王廷璞，等. 高等師范學(xué)校生物化學(xué)實驗教學(xué)改革的研究與實踐 [J]. 天水師范學(xué)院學(xué)報，2006，26(5)：104-106.

[4]趙海棠，李晉如，景彥君. 以實驗為主導(dǎo)的創(chuàng)新性人才培養(yǎng)模式 [J]. 創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)教育，2012，3(4):27-28.

[5]王愛英，何大俊，李鑫. 生物類專業(yè)《生物化學(xué)實驗》課程教學(xué)存在的問題和教學(xué)改革 [J]. 陜西教育，2012(9)：96， 99.

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[7]韓震. 高等師范院校面臨的挑戰(zhàn)及其轉(zhuǎn)型 [J]. 中國高等教育，2006(20)：24-26.

[8]崔留娟， 程亞欣， 陳玉潔， 等. 麥麩浸提液對銅綠微囊藻生長的影響[J]. 衛(wèi)生研究， 2012， 41(6): 1024-1026.

[9]馬萬華. 關(guān)于大學(xué)教學(xué)問題的理論探討 [J].現(xiàn)代大學(xué)教育，2002(5 )：19-24.

Reform and Practice on Biochemistry Experiment Teaching in Transformation Period of Normal University

WANG Yuanxiu, LI En, LIU Junhong, LIU Huijun, SHI Mei, ZHANG Tingting

(College of Life Sciences, Anhui Normal University, Wuhu 241000, China)

The normal universities are in the important transformation period of structural adjustment. In the new reform condition of our university, there were many problems in the traditional curriculum of biochemistry experiment. According this situation we tried to restructure the teaching system, optimize the teaching content, reform the teaching methods and approaches, and establish the scientific and reasonable evaluating system. In the whole teaching process, we attached great importance to the students’ actual demands and worked hard to encourage their interest for learning and raise their comprehensive quality.

biochemistry experiment; teaching reform; practice;normat university

2014-05-12

安徽師范大學(xué)《生物化學(xué)》精品課程建設(shè)基金資助項目。

王源秀(1976-)，女，博士，高級實驗師，研究方向：生物化學(xué)與分子生物學(xué)。

張庭廷(1955-)，女，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：生物化學(xué)和分子生物學(xué)。

G642.423；Q5-33

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.04.034