生物化學(xué)實驗研究性教學(xué)初探

高寶云 冀玉良 唐養(yǎng)璇 楊亞麗

摘要：研究性教學(xué)是提高大學(xué)生創(chuàng)新能力、實踐能力等的有效教學(xué)方式。文章通過對生物化學(xué)實驗教學(xué)中開展研究性教學(xué)的必要性、實施過程、收獲及存在的問題的闡述，指出隨著教學(xué)體制的完善，研究性教學(xué)將會貫穿于整個生物化學(xué)實驗教學(xué)中。

Abstract： Research-based teaching is an effective teaching method to improve the innovation and practice ability of undergraduates. This paper illuminated the necessity of using research teaching in biochemistry experiment， implementation process， produce effects and existing problems， which indicated that with the improvement of the teaching system research teaching will be used throughout the biochemistry experiment teaching.

關(guān)鍵詞：研究性教學(xué)；生物化學(xué)實驗；必要性

Key words： research-based teaching；biochemistry experiment；necessity

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）03-0186-03

0 引言

生物化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，是運用化學(xué)的原理和方法來研究生物體的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能以及生物體內(nèi)物質(zhì)和能量代謝規(guī)律的科學(xué)。生物化學(xué)是大學(xué)本科階段食品、園林、生物、醫(yī)藥等專業(yè)的必修課程，生物化學(xué)實驗在整個課程體系中的地位尤為重要，因為通過實驗一方面驗證鞏固了所學(xué)的理論知識，另一方面也鍛煉了學(xué)生的動手實踐能力。2005年教育部“關(guān)于進一步加強高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見”中明確提出高?！耙e極推動研究性教學(xué)，提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力”[1]。研究性教學(xué)既是一種教學(xué)理念，又是一種教學(xué)模式，還是一種教學(xué)方法，并不是某種單一的教學(xué)方式或方法，不只是針對大學(xué)教育而言，也不是只局限于科學(xué)研究大項目或綜合設(shè)計實驗[2]。作為新建地方應(yīng)用型本科院校，要順應(yīng)國家教育方針政策，從以前的專科教育轉(zhuǎn)變?yōu)楸究平逃?，教學(xué)模式的更新是一個勢在必行而又持久的問題，而研究性教學(xué)對一所大學(xué)而言既是必要的也是可行的[3]。

1 在生物化學(xué)實驗中開展研究性教學(xué)的必要性

新建地方應(yīng)用型本科院校要想生存下去，要想發(fā)展得更好，就必須培養(yǎng)出適合社會需要的創(chuàng)新型人才、應(yīng)用型人才，適合不同就業(yè)層次的人才，而人才是通過教育培養(yǎng)的，因此，教育教學(xué)方式的改革刻不容緩，而改革的關(guān)鍵就是改革教師的教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。但商洛學(xué)院生物學(xué)院生物化學(xué)實驗課程還處于傳統(tǒng)的傳授知識、理論驗證、實驗技能培養(yǎng)階段，大綱規(guī)定的實驗項目教師都按照實驗指導(dǎo)按部就班進行講解，學(xué)生在規(guī)定學(xué)時內(nèi)按要求操作，隨后完成實驗報告。這種教師處于傳授知識主導(dǎo)地位的傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式，導(dǎo)致多數(shù)學(xué)生做實驗的興趣逐漸淡化，實驗課的重要性在他們頭腦中也隨之消失，雖然選取的實驗項目緊密聯(lián)系理論實際，也難以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，達到預(yù)期的教學(xué)效果，更談不上培養(yǎng)學(xué)生樹立科學(xué)研究意識和實踐創(chuàng)新能力。因此，改革傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式迫在眉睫，而研究性教學(xué)正是培養(yǎng)學(xué)生樹立科學(xué)研究意識和實踐創(chuàng)新能力的有效的教學(xué)模式。

浙江萬里學(xué)院研究性教學(xué)在全國高校走在前列，2011年商洛學(xué)院曾邀請萬里學(xué)院錢國英教授作了題為“研究性實驗內(nèi)容的設(shè)計與實踐”和“生物技術(shù)實驗教學(xué)體系的改革與實踐”的報告，該報告以生物化學(xué)實驗技術(shù)為例，剖析了如何通過綜合設(shè)計性實驗項目的科學(xué)設(shè)計，推動學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的成長的探索性改革及其教學(xué)效果，真正體現(xiàn)學(xué)生在實踐課中的主動性、創(chuàng)新性的生物技術(shù)實驗教學(xué)體系的構(gòu)建[4-5]。通過該報告會，使我們認(rèn)識到開展研究性教學(xué)對應(yīng)用型本科院校而言是可行的，而且是必須的。2012年學(xué)校派生物院部分教師到萬里學(xué)院 “研究性教學(xué)研討班”進行學(xué)習(xí)，通過聽講座、深入課堂聽課、和學(xué)生進行交流、座談會以及實地參觀等多種形式的活動，使我們對研究性教學(xué)的構(gòu)建、實施過程、教學(xué)效果及社會反應(yīng)等的認(rèn)識更為深刻，為我們開展研究性教學(xué)打下了良好的基礎(chǔ)。

2 生物化學(xué)實驗研究性教學(xué)的實施過程

對商洛學(xué)院生物學(xué)院師生而言，從未接觸過系統(tǒng)的研究性教學(xué)模式，特別對學(xué)生來說這是一種全新的教學(xué)方法，打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式不是一朝一夕就能實現(xiàn)的。為了使學(xué)生逐步進入研究性學(xué)習(xí)的狀態(tài)，筆者對2011級生物科學(xué)專業(yè)的學(xué)生初步滲透研究性教學(xué)的思想，讓學(xué)生理解研究性教學(xué)也叫探究式教學(xué)，是由師生雙方共同來完成的，它是一種體現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)中以學(xué)生為主體的教學(xué)方法，是培養(yǎng)學(xué)生樹立科研意識、提高學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的有效途徑。但是對沒有進行過研究性教學(xué)的師生而言，教師要對整個實驗教學(xué)中研究性教學(xué)的策略進行精心設(shè)計，讓學(xué)生既易于接受又能激發(fā)其興趣。

預(yù)習(xí)是一種非常有效的學(xué)習(xí)方法，針對生物化學(xué)實驗大綱中編制的基礎(chǔ)實驗和綜合實驗，首先要求學(xué)生預(yù)習(xí)并寫出預(yù)習(xí)報告。規(guī)定預(yù)習(xí)報告必須手寫，重點寫出實驗原理及實驗試劑的配制方法及每種試劑的作用，最重要的是預(yù)習(xí)實驗過程中存在那些疑難問題。然后老師收集實驗預(yù)習(xí)報告，匯總報告中的問題并歸納分類，之后再反饋給學(xué)生。學(xué)生按教師指導(dǎo)下的分組對問題進行討論，查閱資料，盡力解決疑難問題。上課時，針對預(yù)習(xí)中存在的問題，讓學(xué)生先給出答案，使所有學(xué)生對即將要做的實驗有一個深刻的認(rèn)識，從而達到實驗課的教學(xué)效果。當(dāng)然作為老師，更要做好有“一桶水”的準(zhǔn)備，解決學(xué)生可能解決不了的問題。其次，針對實驗過程中突現(xiàn)的問題要求學(xué)生先思考討論之后，教師再給予翔實的指導(dǎo)。最后，通過批閱實驗報告，發(fā)現(xiàn)學(xué)生普遍存在的問題進行集體講解，個別問題個別解決。根據(jù)實驗項目的類型分階段讓學(xué)生進行總結(jié)匯報，匯報內(nèi)容包括本階段學(xué)習(xí)的收獲，實驗過程的心得體會，對不同實驗有什么改進建議和意見。

對于設(shè)計性實驗，老師給出題目，要求學(xué)生按小組進行實驗方案設(shè)計并制作PPT，不同小組選代表在全班對該組的方案進行匯報答辯，經(jīng)確認(rèn)實驗材料適用、實驗方案可行后，再進行具體的實驗操作，最終寫出實驗論文并進行匯報、討論、交流，提出改進實驗方案的措施。通過2011級生物科學(xué)專業(yè)生物化學(xué)實驗研究性教學(xué)的總結(jié)，結(jié)合生化課程的知識體系，我們對生化實驗大綱進行了修訂，將生物科學(xué)專業(yè)的生化實驗和生化大實驗兩門課程進行整合，制定出72學(xué)時的實驗內(nèi)容（見表1）。新大綱增加了實驗技術(shù)專題模塊，加大基礎(chǔ)實驗項目所占比例，避免了和有機化學(xué)實驗重復(fù)的內(nèi)容。和以前的實驗內(nèi)容（36學(xué)時）相比較，在各個模塊中均包含有討論、總結(jié)及交流的課時，使實驗安排更符合研究性教學(xué)的需要，在2012級、2013級生物科學(xué)專業(yè)的生物化學(xué)實驗教學(xué)中正式執(zhí)行。

3 生物化學(xué)實驗研究性教學(xué)的收獲

生物化學(xué)實驗對培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力和科學(xué)思維非常重要，更能提高學(xué)生的綜合素質(zhì)[6]。通過在兩屆學(xué)生生化實驗中實施研究性教學(xué)，在這種新的教學(xué)思想的影響下，我們?nèi)〉昧艘欢ǖ某煽?。第一，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性明顯提高。和以前按照實驗指導(dǎo)按部就班做實驗相比，學(xué)生有了明確的學(xué)習(xí)任務(wù)，他們會主動去思考，去查閱資料，進行問題分析及總結(jié)，加強了提出問題-分析問題-解決問題的學(xué)習(xí)方式。例如在“激活劑及抑制劑對酶活性的影響”的實驗中，課本只說明Cl-是唾液淀粉酶的激活劑，Cu2+是抑制劑，而學(xué)生卻不局限于現(xiàn)有的結(jié)論，積極探討Cu2+是可逆抑制劑還是不可逆抑制劑，Na+是激活劑還是抑制劑，還是與酶的活性無關(guān)。第二，學(xué)生的團隊合作精神明顯加強。通過分組合作預(yù)習(xí)、討論、制定實驗方案并進行答辯匯報等教學(xué)活動，使學(xué)生之間相互協(xié)作、相互幫助、共同拼搏、永爭第一的精神明顯體現(xiàn)出來，再沒有之前實驗一人做多人看的現(xiàn)象發(fā)生，而是組長負(fù)責(zé)，組員積極配合，共同努力完成實驗。第三，學(xué)生獲得的知識量大為增加。通過研究性教學(xué)，學(xué)生學(xué)會了如何查閱資料、閱讀資料并做好學(xué)習(xí)筆記，解決存在的問題，通過這一過程知識的廣度和深度都有所增加。例如在“酵母RNA提取”的實驗中，教材用的是稀堿法，通過查閱資料學(xué)生知道酵母RNA提取還有濃鹽法、Trizol法、異硫氰酸胍法等，進而明確那些方法提取的RNA具有生物學(xué)活性，提取RNA過程中應(yīng)注意什么問題。第四，學(xué)生的實驗操作能力得到進一步提高。為了證明自己實驗方案的可行性，對實驗結(jié)果預(yù)測的正確性，學(xué)生在實驗操作中不放過每一個細(xì)節(jié)，力求規(guī)范操作，正確使用實驗儀器，選用不同的實驗材料進行比較，對實驗過程中出現(xiàn)的沒有預(yù)見到的問題能及時想辦法處理。對于實驗結(jié)果不明顯或有明顯錯誤的學(xué)生，他們主動和實驗員溝通申請重新進行實驗。第五，學(xué)生的組織能力、語言表達能力得到了提高。分組討論等由小組長負(fù)責(zé)，組長必須具備一定的組織能力才能使該組的任務(wù)有效完成；匯報階段人人參與，要求語言表達準(zhǔn)確，講解思路清晰，而這些需要經(jīng)過多次實踐訓(xùn)練才能做到。在實踐中，我們明顯感覺到第一次匯報時學(xué)生的緊張情緒在以后的匯報中有所緩解，有些學(xué)生甚至表現(xiàn)得毫無緊張感，語言組織和表達能力也顯著提高。第六，學(xué)生學(xué)會了查閱文獻資料的方法，會有效閱讀資料，初步掌握了學(xué)術(shù)論文寫作的格式及規(guī)范。對大二的學(xué)生而言，幾乎沒有接觸過論文寫作，通過對設(shè)計性實驗總結(jié)匯報及小論文的書寫，論文雛形基本形成，這一過程對學(xué)生將來的畢業(yè)設(shè)計及進一步深造具有極其重要的影響。第七，教學(xué)效果顯著。我校作為新建地方本科院校，招生的質(zhì)量相對較差，就業(yè)形勢不容樂觀，許多學(xué)生想通過考研提升自己。生科專業(yè)10級之前學(xué)生考研率達不到10%，而11級、12級則達到22.8%左右。我院每年都舉行一次考研學(xué)生座談會，給下屆學(xué)生交流經(jīng)驗，10級學(xué)生最大感觸是由于實踐能力太差、知識面狹窄而導(dǎo)致成績不夠理想。而實施生物化學(xué)實驗研究性教學(xué)以后，學(xué)生把這種教學(xué)思想也用到其他課程的學(xué)習(xí)中，考研率明顯提高。

研究性教學(xué)對教師而言收獲更為重要。其一，活躍了實驗教師的教學(xué)思想。不再是一個實驗方案定全局，一種實驗材料全班用，一個教材用到底。例如在“小麥種子中總氮量測定”的實驗中，讓不同小組分別以黑小麥和白小麥種子為材料，這樣實驗結(jié)果可進行對比，聯(lián)系實際，為我院良繁中心育種也提供一定理論參考。其二，加速教師知識的更新速度。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展突飛猛進的時代，生物學(xué)方面新的研究成果比比皆是，作為高校教師如果不了解最新科研成果及動態(tài)，就不是一名合格的高校教師，可能無法解決學(xué)生提出的問題，使自己陷于尷尬的境地。在進行生化實驗研究性教學(xué)的過程中，我院實驗教師學(xué)習(xí)的積極性及主動性明顯比以前提高，學(xué)術(shù)研究水平也有顯著提高，發(fā)表論文的數(shù)量和質(zhì)量都好過以前。其三，促使教學(xué)團隊構(gòu)建地更好?！叭诵?，必有我?guī)熝伞！边M行研究性教學(xué)不是一個人的事，需要教學(xué)團隊的支持和幫助，一個好的教學(xué)團隊對才能使該學(xué)科建設(shè)不斷得以鞏固，教學(xué)效果愈發(fā)顯著，我院生物化學(xué)課程已先后被評為院級及省級精品課程。

4 生物化學(xué)實驗開展研究性教學(xué)存在的障礙

在生物化學(xué)實驗課中開展研究性教學(xué)對師生而言受益匪淺，但目前研究性教學(xué)在我校還沒有得到全面推廣，進行生化實驗研究性教學(xué)還存在諸多障礙，學(xué)生老師的積極性都不是很高，主要問題有以下幾個方面。

4.1 網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)不到位。與傳統(tǒng)教學(xué)方式不同，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺建立了一種新型的師生交流方式，具有省時、方便、節(jié)約資源等優(yōu)勢，能為研究性教學(xué)提供更為輕松與有效的學(xué)習(xí)氛圍，有利于培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力[7]。作為地方新建本科院校，教學(xué)設(shè)施各方面和其它重點大學(xué)相比差距很大，目前還沒有師生網(wǎng)上互動平臺，教師不能在網(wǎng)上與學(xué)生溝通互動，不能及時解決學(xué)生學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的問題，師生交流必須面對面進行，這不僅增加了學(xué)生和老師的負(fù)擔(dān)，而且浪費了很多時間。

4.2 教學(xué)空間嚴(yán)重不足。隨著學(xué)校招生人數(shù)的增加，教學(xué)空間不足已成為一個很突出的問題。每次遇到實驗匯報、小結(jié)討論、以及方案答辯，需要的多媒體教室需到教務(wù)處申請，若該教室有課還不能預(yù)約，從而影響實驗進程。另外教師給學(xué)生指導(dǎo)也無處可去，因為沒有自己辦公的場所及輔助設(shè)施。

4.3 課表編排過于教條。特別是公共課排完才排其他課程，專業(yè)課基本上都是從開學(xué)初排到最后一周，而大二課程比較多，這樣將很難給出實驗課一個連續(xù)的時間段，有些實驗周期比較長，只能移到周末進行，導(dǎo)致師生從心理上認(rèn)為學(xué)校不重視實驗課，繼而產(chǎn)生惰性心理，甚至有學(xué)生曠課。

4.4 課程考核評價體系存在缺陷?！按髮W(xué)作為一種組織是建立在一種強有力的文化或者價值系統(tǒng)之上的，價值觀念對其行為有著特殊的制約和規(guī)范作用”[8]。由此可見，客觀公正的課程考核評價體系對學(xué)生而言很有必要。而目前學(xué)校的課程考核評價體系存在諸多的問題。例如：生科專業(yè)生化課理論72學(xué)時，實驗72學(xué)時，而成績評定時實驗只占20﹪。而且在實施研究性教學(xué)的過程中，學(xué)生很多任務(wù)都是在課外進行的，72學(xué)時只是課堂教學(xué)，這樣付出和收獲差距太大，打消了學(xué)生對實驗課的積極性。曾有學(xué)生就不要實驗成績，他認(rèn)為理論成績好一些就及格了，做實驗浪費時間還不出成績，不如花時間學(xué)習(xí)其他對就業(yè)有幫助的技能。

4.5 對教師業(yè)績的考核缺乏科學(xué)性。開展研究性實驗教學(xué)教師付出的心血不比學(xué)生少，可是僅僅按課堂教學(xué)的學(xué)時數(shù)算工作量，而且還按實驗類型打折扣，對提高教師教學(xué)的積極性很不利。以35人班級為例：一個4學(xué)時的基礎(chǔ)實驗，學(xué)生分兩大組，總工作量為“4學(xué)時×（0.8+0.7）=6學(xué)時”。然而教師收集批閱全班實驗預(yù)習(xí)報告，整理疑難問題分類反饋并解決問題，指導(dǎo)學(xué)生配制試劑沒有2學(xué)時是無法完成的。這樣花費10學(xué)時，而實際只算6學(xué)時工作量。對于設(shè)計性實驗雖然提高了系數(shù)，但與實際工作量差距依然甚大。長此以往，這種狀況恐怕沒有幾個教師可以堅持下去。

4.6 統(tǒng)購實驗教材已不合時宜。高校一般在新生入學(xué)前一學(xué)期預(yù)定好大一教材，隨后幾年的教材一次訂購，沿襲以往的規(guī)定，每個學(xué)生必須人手一本實驗教材，可是聯(lián)系實驗實際課時數(shù)及實驗項目數(shù)，教材中的大多實驗項目學(xué)生根本用不到，而且網(wǎng)上實驗資源也可供學(xué)生參考，這對學(xué)生來說是一種浪費。完全可以采用自編實驗指導(dǎo)及網(wǎng)上資源供學(xué)生使用，為學(xué)生節(jié)約費用。

5 生物化學(xué)實驗研究性教學(xué)的展望

生物化學(xué)實驗研究性教學(xué)在我院主要在生物科學(xué)專業(yè)實施，其優(yōu)點顯而易見。目前，學(xué)校也越來越重視研究性教學(xué)模式在其他學(xué)科的推廣，我院其他專業(yè)生化實驗也已逐步開展研究性教學(xué)，主要是對設(shè)計實驗進行的，隨著實驗教學(xué)體制的改革、教育投資力度的加大、校園面積的不斷擴大，影響生化實驗研究性教學(xué)的問題會逐步解決，相信研究性教學(xué)將會在各專業(yè)生化實驗中占的比例越來越大，也會在生化理論課中加以使用。

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