做好生物化學實驗改革培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)初探

李寧　孜力汗　李曉宇　滕虎　謝健

摘要：生物化學實驗是培養(yǎng)大學生動手能力，啟發(fā)思維和培養(yǎng)科研創(chuàng)新性人才非常重要的教學環(huán)節(jié)。本文結(jié)合我院生物化學實驗內(nèi)容和教學模式改革過程的經(jīng)歷和體會，主要包括怎樣做好生物化學實驗準備、培養(yǎng)學生操作技能、發(fā)揮學生的主動性、創(chuàng)造性、最終培養(yǎng)高素質(zhì)人才等，就生物化學實驗教學改革提高學生綜合素質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)新性科研人才進行初步的探討。通過實驗教學改革發(fā)現(xiàn)認真細致地做好生物化學實驗準備是提高生物化學教學質(zhì)量的關(guān)鍵，同時加強實驗操作過程的考核要求對于培養(yǎng)大學生實驗技能素質(zhì)和提高積極性也非常重要。

關(guān)鍵詞：生物化學實驗；教學改革；實踐；綜合素質(zhì)

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）41-0260-02

生物化學實驗是生物工程和技術(shù)專業(yè)大學生的一門基礎(chǔ)實驗課程，對培養(yǎng)大學生動手能力，啟發(fā)思維，培養(yǎng)科研創(chuàng)新性人才具有重要的意義；對加深理論知識的理解，加強科學思維訓練具有不可代替的作用，是全面提升大學生綜合能力非常重要的實踐教學環(huán)節(jié)。然而，目前生物化學基礎(chǔ)實驗由于實驗內(nèi)容多以驗證性實驗為主，學生只是按照教師指導或者書本詳細具體的操作步驟進行操作，獲得實驗結(jié)果，完成課程任務而已，對于培養(yǎng)學生基本科研素質(zhì)沒有起到應有的作用。因此，除了改革實驗內(nèi)容之外，還應從教師自身做起，積極充分做好實驗準備工作、改革教學和考核模式，提高大學生對生物化學實驗興趣，逐漸提高學生實踐能力。大連理工大學生命科學與技術(shù)學院于2002年開設生物化學教學實驗課，起始是以基礎(chǔ)性驗證性為主，2008年我院對化工學院600多名學生開設生物化學實驗，增加綜合實驗的比例，投入了更多的實驗設備并增補了實驗項目。隨著教學改革的不斷深入，從2013年開始我們已將生物化學實驗課程做了較大改革，在不斷提高教學質(zhì)量的同時，增加設計性的大綜合實驗，并將驗證性實驗整合其中，實驗之間銜接緊密，使教學內(nèi)容按其內(nèi)在的聯(lián)系建立一套相對獨立的教學方法和教學模式。以下是幾年來在生物化學實驗教學實踐中的一點體會。

一、做好實驗前的準備，提高教學質(zhì)量

實驗準備工作的好壞，直接關(guān)系到教學實驗能否順利進行。生化實驗準備工作是一項綜合繁雜的工作，從實驗材料的準備，試劑配制到儀器調(diào)試及預試驗，都要全面認真地考慮并制定方案，保證課堂實驗教學準確無誤。每學期還要做好實驗器材、材料統(tǒng)計，分類定位和存放保管，實驗材料的增減數(shù)量必須做到心中有數(shù)。首先，在配制使用材料試劑時必須事先進行優(yōu)化，避免浪費，嚴格按照實驗要求，精準計算，認真配制試劑，精準量取，定容，保證試劑在精準的PH條件下。一些溶液的配制需要多種藥品，各藥品的溶解次序可能會影響溶質(zhì)溶解的效果，注意把各溶質(zhì)分別溶解后，再合到一起進行定容，例如丙烯酰胺和甲叉雙丙烯酰胺這兩種試劑需要分別溶解后，再合到一起定容，如果先合到一起溶解就較難溶解，再進行加熱溶解就會出現(xiàn)凝固現(xiàn)象，導致最后不能使用，白白浪費藥品和時間。其次就是設備儀器的調(diào)試工作。儀器必須經(jīng)常維護，精心保養(yǎng)。實驗課前，都要對實驗室的離心機、分光光度計、電泳儀等儀器進行檢查、調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問題及時解決維修。如762分光光度計會經(jīng)常出現(xiàn)屏幕不顯示，在紫外波長下出現(xiàn)能量錯誤，連接的打印機不打印等現(xiàn)象，因此必須提前找到應急解救的辦法。還有如高速離心機轉(zhuǎn)子放離心管的孔里是否有水分，必須要保證其清潔，在開機試轉(zhuǎn)過程中還要注意是否有大的不正常的噪音等。最后要保證配套的試劑器材都能順利地進行實驗，因此必須要進行預實驗工作。預實驗是實驗教學必備的環(huán)節(jié)，是實驗教學成功的保障。進行預實驗是檢驗實驗準備是否充分的唯一客觀有效的方法，以確保所配置的試劑和提供的樣品不出現(xiàn)任何差錯。比如丙烯酰胺凝膠電泳實驗，對過硫酸銨的凝膠效果的檢驗很關(guān)鍵，如果配制的膠總也不凝，就可以考慮過硫酸銨試劑是否過期失效，不能再使用，要購買新的過硫酸銨試劑，重新配制后再試驗。還有離子交換分離蛋白質(zhì)實驗，事先要進行交換劑是否能把蛋白樣品分離開的預實驗，檢驗所安裝的離子層析柱的緩沖液是否能順利調(diào)控，是否能控制蛋白流量。制作標準曲線的實驗過程中，要對待測樣品取樣量及稀釋倍數(shù)進行摸索，以使其吸收值落在標準曲線范圍內(nèi)，等等，避免課堂上出現(xiàn)這個不好使那個不行，造成課堂一片混亂，不可收拾的現(xiàn)象。

二、規(guī)范學生基本操作

熟練扎實的實驗技能是實驗成功與否的先決條件，在實驗過程中，操作的每一步都關(guān)系到實驗結(jié)果的成敗，作為老師，一定要以嚴謹?shù)目茖W態(tài)度來嚴格地要求每一位學生，強調(diào)實驗技能的重要性，規(guī)范操作是實驗結(jié)果準確可信的必要前提。經(jīng)過老師細心系統(tǒng)指導，學生能夠親自動手清洗干凈玻璃儀器，準確稱量試劑，精準的取樣，移液和溶液稀釋及混合等實驗基本操作，認真仔細完成每一步操作，以保證整個實驗順利進行。例如垂直板丙烯酰胺凝膠電泳實驗：催化劑過硫酸銨，還有加速劑四甲基乙二胺都很微量，只有幾微升，該過程中移液槍的使用非常重要，一定要用眼睛看著加到溶液中，如果沒有取上來或加到外面就會直接影響凝膠的質(zhì)量。還有所配置的分離膠倒入垂直板中的位置要規(guī)范，要保證分離膠有足夠的時間進行凝固，凝膠后，制作的濃縮膠也必須灌滿再插梳子，否則形成的加樣孔大小不一，層次不齊影響樣品的加入，甚至沒法加樣等。因此，實驗過程教師的認真負責和嚴格要求對培養(yǎng)學生操作的規(guī)范性，數(shù)據(jù)處理和對結(jié)果進行分析判斷的基本能力具有重要意義。

三、合理運用課堂時間發(fā)揮學生的積極主動性和創(chuàng)造性

在生物化學實驗課中，老師必須詳細了解學生的實驗進度情況，積極巡視和仔細觀察學生的實驗操作是否規(guī)范，以便及時糾正學生的不正規(guī)的操作。很多實驗要保溫，離心，凝膠，電泳，層析，需要等待的時間較長，同學顯得無所事事。教師利用這些時間穿插些小實驗，例如樣品進行電泳分離要花上1個小時左右的時間，可以利用這個時間處理小牛腸，做提取堿性磷酸酶的實驗，離心，調(diào)PH等，還可介紹生物化學的前沿知識方法與技術(shù)，使實驗課變得更緊湊，更有吸引力，提高實驗課堂的教學效率。老師還可開展一些關(guān)于實驗討論，讓學生積極開動腦筋，變被動學習為主動學習，調(diào)動學生探索知識的積極性和創(chuàng)造性。

四、結(jié)合科研，提高綜合能力

實驗綜合化，是基礎(chǔ)教學的重中之重，把綜合性實驗置于教學改革的核心位置，是教學改革成功與否的關(guān)鍵。在實驗教學改革的具體實施過程中，我們按照實驗技術(shù)層次或內(nèi)容進行實驗教學內(nèi)容的整合，協(xié)調(diào)安排，刪減了內(nèi)容陳舊的驗證實驗，有針對性地開設一些涵蓋面較廣的重要基礎(chǔ)性實驗，以保證減少驗證實驗學時而不影響對學生基本技能的有效培養(yǎng)。綜合實驗增加了各實驗間的銜接的緊密性，有利于學生對系統(tǒng)知識的全面掌握，充分調(diào)動了學生的主動性和創(chuàng)造性。實驗課前，老師給出實驗主題，讓學生從科研的角度來查閱國內(nèi)外的文獻資料，并收集處理相關(guān)重要信息，最終設計出可行的實驗方案。這樣不僅可以了解目前的科學動態(tài)，同時還可以讓學生鞏固生物化學的基本理論和重要知識點。

五、立體化教學模式的嘗試

在生物化學的教學實驗過程中，往往要求學生掌握理論性很強的知識點，要注意的實驗細節(jié)很多，學生接受起來往往較為被動，即使講到位，到學生具體操作時又會遇到很多問題。我們在實驗改革中還以獨特、新穎的方式將抽象、統(tǒng)一的教學內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)槌錆M吸引力的投影，視頻動畫演示，例如聚丙烯酰胺電泳測定蛋白質(zhì)的分子量的具體操作，怎樣安裝垂直板，怎樣灌膠，分離膠灌到啥位置，濃縮膠的灌入量，電泳緩沖液加到什么位置，實驗有利于抓住實驗教學中的細節(jié)問題，勢必讓學生對學習產(chǎn)生濃厚的興趣，將被動轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃印＿€有762分光光度計法測定蛋白質(zhì)的標準曲線，儀器本身就可以形成一條標準曲線，但學生操作很容易出現(xiàn)死機問題，就可反復播放視頻，讓學生正規(guī)操作，使自己做的實驗結(jié)果精確地在儀器上顯示出標準曲線。

六、重視實驗總結(jié)

實驗結(jié)束后，老師安排時間讓學生對本次試驗過程進行總結(jié)討論，對實驗結(jié)果進行系統(tǒng)整理，綜合的分析，且讓學生以PPT的形式展現(xiàn)給大家。學生們將不同組實驗數(shù)據(jù)進行比較，針對實驗現(xiàn)象及存在的問題進行自由交流與總結(jié)，例如利用二硝基水楊酸法測定玉米粉原料中的總糖和還原糖含量，各組在數(shù)量級上是否一致，有的組的數(shù)據(jù)為什么出入很大？是哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題？對出現(xiàn)的問題展開了討論，提出難點，發(fā)表自己的觀點，達到培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，拓寬了學生的思維，進而大大提高了學生們的積極性和創(chuàng)造性。另外老師對每組學生的報告情況進行點評，針對學生對知識和能力掌握情況形成客觀的評價，同時也使生物化學實驗的教學效果得到顯著的提升，從而全面的提高了學生的綜合素質(zhì)。

幾年的實驗教學實踐證明，生物化學實驗教學內(nèi)容和模式的改革，不僅提高了學生的自我動手操作能力，還從實驗的延展性與應用性入手，注重學生系統(tǒng)而連貫的科學思維和科研能力的培養(yǎng)，激發(fā)了學生的科研興趣與自我創(chuàng)新意識，增加了師生之間良性互動，能在輕松的氛圍中討論和交流學術(shù)問題，培養(yǎng)了他們的科研探索能力。

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