案例教學(xué)法在《生物化學(xué)實驗》課程中的應(yīng)用

蔣將　楊芹

摘 ? 要：為滿足新形勢下本科人才的發(fā)展要求，生物化學(xué)實驗的教學(xué)改革需要在有效的教學(xué)時間內(nèi)生動高效地完成教學(xué)目標(biāo)。案例教學(xué)法是最適合的手段之一。生物化學(xué)和生物化學(xué)實驗是食品專業(yè)的主干課程和重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。為滿足新時代下食品本科專業(yè)人才對生物化學(xué)先導(dǎo)性、基礎(chǔ)性和支撐性的需求，課程組對生物化學(xué)實驗進行了教學(xué)模式的探索、創(chuàng)新與改革。為提高學(xué)生綜合利用所學(xué)基礎(chǔ)理論和方法的能力，課程組精心設(shè)計了綜合性、前沿導(dǎo)向性實驗，并充分利用現(xiàn)代數(shù)碼技術(shù)，將視頻教學(xué)與學(xué)生的實際現(xiàn)場操作結(jié)合起來，大大提高了課堂教學(xué)效率和實驗層次。

關(guān)鍵詞：食品科學(xué) ?生物化學(xué)實驗 ?模式 ?多媒體

中圖分類號：R-4;G642.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）06（b）-0217-03

生物化學(xué)作為生命科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)學(xué)科和前沿學(xué)科，對食品科學(xué)、食品質(zhì)量與安全以及農(nóng)產(chǎn)品加工等工作有重要的指導(dǎo)及支持作用，也是食品類專業(yè)最重要的基礎(chǔ)課。該課程學(xué)科內(nèi)容抽象，知識更新快，實驗性較強，是一門理論與實踐相結(jié)合的課程。因此生物化學(xué)的教學(xué)活動離不開實驗，生物化學(xué)實驗課程作為理論教學(xué)的補充和發(fā)展，以培養(yǎng)學(xué)生理論與實踐相結(jié)合的能力，提高學(xué)生獨立分析、解決問題的能力，強化其科學(xué)研究的思維方式為主要目標(biāo)，在整個生物化學(xué)教學(xué)過程中占有極為重要的地位。但在實際教學(xué)活動中，生物化學(xué)實驗課程的開展一般延續(xù)了傳統(tǒng)的以理論教學(xué)為主， 實驗教學(xué)為輔的學(xué)科型模式;生物化學(xué)實驗教學(xué)附屬于理論教學(xué)，側(cè)重于理論驗證層面。內(nèi)容上，在目前的實驗教學(xué)項目中， 傳統(tǒng)經(jīng)典內(nèi)容占多數(shù)，與學(xué)科最新科技前沿相關(guān)的實驗內(nèi)容則鮮有涉及。其教學(xué)方法也多以傳統(tǒng)的講授式為主，師生互動及學(xué)生的自主創(chuàng)新空間較小，不利于培養(yǎng)、鍛煉學(xué)生的開拓性思維以及綜合分析、解決問題的能力。

1 ?案例設(shè)計的背景和思路

目前，生物化學(xué)實驗教學(xué)中尚存在很多不足。首先，生物化學(xué)實驗課程的教學(xué)方法相對單一，仍以傳統(tǒng)的講授為主。課堂活動主要是教師講解實驗?zāi)康?、原理、實驗方法以及注意事項等，學(xué)生被動地進行相關(guān)操作，這種教學(xué)方法能夠起到培養(yǎng)學(xué)生熟練的實驗動手技能的作用，但整個過程降低了學(xué)生的主體作用及其積極性，缺乏對學(xué)生計劃安排、查閱資料、制訂和論證實驗方案、靈活運用所學(xué)理論知識解釋較為復(fù)雜實驗現(xiàn)象的能力的鍛煉，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[1]。再者，目前生物化學(xué)實驗的教學(xué)目標(biāo)偏重于對理論知識的驗證，教學(xué)內(nèi)容尤其是實驗過程中涉及的實驗技術(shù)在可以鞏固學(xué)生對經(jīng)典實驗方法的掌握的同時卻也滯后于學(xué)科的發(fā)展，不能緊跟以及反映生物化學(xué)研究的新成果、新進展、新的研究手段和方法，難以達到拓寬基礎(chǔ)、開拓視野、加強對學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和能力培養(yǎng)之目的。

2 ?開設(shè)高質(zhì)量的綜合性實驗，取得了優(yōu)異的成果

與時俱進，緊跟學(xué)科發(fā)展的前沿風(fēng)向，更新、設(shè)計實驗內(nèi)容，增設(shè)綜合性實驗。在教學(xué)內(nèi)容上，堅持基礎(chǔ)實驗+綜合實驗相結(jié)合的安排的同時，提高綜合性實驗的比例至50%。修訂了食品生物化學(xué)實驗指導(dǎo)書，開設(shè)了4個綜合性實驗（雞蛋清蛋白的水解及十二烷基磺酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）、固定化酵母細胞水解蔗糖、分子篩凝膠層析和碘乙酸抑制糖酵解）。

（1）深化生物化學(xué)實驗的教學(xué)內(nèi)容改革，減低驗證性實驗的比例，提高綜合提高性實驗的份量，提升了教學(xué)效果。更新前的實驗項目，其內(nèi)容主要集中在簡單定性或定量的驗證性實驗，使用分光光度計和滴定測定物質(zhì)含量的實驗較多。在生命科學(xué)快速發(fā)展的今天，這些內(nèi)容已經(jīng)不能滿足人才培養(yǎng)的要求。以SDS-PAGE實驗為例，設(shè)計蛋清蛋白水解和酶解實驗， 綜合了蛋白質(zhì)分離技術(shù)、酶的應(yīng)用技術(shù)、以及大分子分離純化等方法，不同組的學(xué)生對蛋清蛋白開展不同酶解處理，然后進行電泳實驗，引導(dǎo)學(xué)生課外查閱蛋清蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，包括亞基組成、分子量等，然后結(jié)合自己的實驗結(jié)果，對實驗現(xiàn)象進行分析討論，加深學(xué)生對實驗的理解，以達到提高他們分析問題、解決問題能力的目的。不僅使學(xué)生更好地認(rèn)識食品中蛋白質(zhì)的基本組成，掌握基本的蛋白質(zhì)分離技術(shù)，還因?qū)嶒灥奈粗剿餍栽黾佣a(chǎn)生了更強的好奇心，大幅提升了教學(xué)效果。

（2）與時俱進，采用先進的網(wǎng)絡(luò)和數(shù)碼技術(shù)，將部分實驗相關(guān)的視頻通過網(wǎng)絡(luò)與學(xué)生共享，學(xué)生預(yù)習(xí)不再以閱讀講義為主，豐富了實驗教學(xué)手段，提升學(xué)生預(yù)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣[2]。針對生物化學(xué)實驗中有些問題靠文本描述很難理解，專門錄制相關(guān)短視頻輔助教學(xué)。這種方式不僅便于學(xué)生學(xué)習(xí)，有效幫助學(xué)生理解關(guān)鍵點，還因為多媒體融文本、圖像、動畫、聲音和視頻等各種媒體信息于一體，把抽象復(fù)雜的概念、實驗原理及操作方法以內(nèi)容生動、圖像逼真、形象直觀的形式展現(xiàn)出來，大大提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，交互式的動畫也使得學(xué)生更容易掌握生物化學(xué)實驗中的難點和易錯點。

（3）完善生化實驗的考核方式。生物化學(xué)實驗課通常的考核方式是以實驗報告為主，然而實驗報告無法反映學(xué)生的實驗過程和動手能力。因此我們針對不同實驗設(shè)置了多種考核方式。通過實驗課老師學(xué)生一對一指導(dǎo)，把握學(xué)生動手能力的提升;通過對老師指定實驗相關(guān)文獻的閱讀來進一步解釋實驗原理和實驗結(jié)果，并將其體現(xiàn)在實驗報告中。這樣可以做到從學(xué)生的能力入手進行考核，促進學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。同時實驗操作以及結(jié)果的準(zhǔn)確性，也可以給學(xué)生帶來成就感，使學(xué)生富有自信心，成為學(xué)生進一步學(xué)習(xí)的動力。如在蛋清蛋白的水解與SDS-PAGE電泳實驗中，引導(dǎo)學(xué)生課外查閱蛋清蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，包括亞基組成、分子量等，然后結(jié)合自己的實驗結(jié)果，對實驗現(xiàn)象進行分析討論，加深學(xué)生對實驗的理解，以達到提高他們分析問題、解決問題能力的目的。

總之，本研究著眼于新形勢下食品專業(yè)本科人才新的培養(yǎng)需求，以新大綱為指導(dǎo)，深化教學(xué)內(nèi)容改革、豐富教學(xué)模式、完善考核方式，多維度提升學(xué)生在實驗教學(xué)中的主體性，對提升實驗教學(xué)成效發(fā)揮了非常有益的作用。

3 ?案例設(shè)計方案的確定（理論、實驗、改革、驗證）

每個綜合性實驗均要求學(xué)生對所學(xué)的知識做到融會貫通。以蛋清蛋白的水解與SDS-PAGE實驗為例，該實驗涵蓋蛋白質(zhì)知識（包括蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、變性、二硫鍵的還原、蛋白質(zhì)的水解等）、酶學(xué)知識（包括酶動力學(xué)、酶的鈍化、酶的應(yīng)用等）以及大分子的分離純化方法等內(nèi)容。設(shè)計蛋清蛋白的分離和酶解實驗， 將酶學(xué)部分引入教學(xué)中，不同組的學(xué)生對蛋清蛋白開展不同酶解處理，然后進行電泳實驗，不僅使學(xué)生更好地認(rèn)識食品中蛋白質(zhì)的基本組成，掌握基本的蛋白質(zhì)分離技術(shù)，還因?qū)嶒灥奈粗剿餍栽黾佣a(chǎn)生了更強的好奇心，大幅提升了教學(xué)效果。又如固定化酵母細胞水解蔗糖實驗，首先需要制備固定化酵母細胞，再采用固定化細胞水解蔗糖，并考察酶反應(yīng)速度以及水解所得葡萄糖的產(chǎn)率。該實驗涵蓋固定化酶或固定化細胞技術(shù)、固定化酶的應(yīng)用、酶動力學(xué)、還原糖的測定等內(nèi)容。

引入了先進的生化實驗方法和技術(shù)。如表征生物分子分子量的方法，分子篩凝膠層析和SDS-PAGE實驗的開設(shè)。如SDS-PAGE實驗向?qū)W生展示了生物化學(xué)前沿的分析技術(shù)與方法以及理論課上的蛋白質(zhì)、酶和大分子的分離純化技術(shù)等知識在解決實際問題中的應(yīng)用，提高了其對已學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力，增強了學(xué)生在實驗課程中的主導(dǎo)性;學(xué)生通過親自采用生物化學(xué)的前沿的分析手段和方法來解決實際問題，學(xué)習(xí)的主動性、積極性明顯提升。

4 ?豐富的多媒體教學(xué)完善案例教學(xué)

本課程充分利用升級后的實驗室硬件條件，將多媒體手段引入到教學(xué)中，自行拍攝了相關(guān)實驗視頻，大大增加了教學(xué)信息傳達量，實現(xiàn)了復(fù)雜內(nèi)容形象化，提高了課堂效率和教學(xué)效果。

與時俱進，采用先進的網(wǎng)絡(luò)和數(shù)碼技術(shù)，將部分實驗相關(guān)的視頻通過網(wǎng)絡(luò)與學(xué)生共享，學(xué)生預(yù)習(xí)不再以閱讀講義為主，豐富了實驗教學(xué)手段，提升學(xué)生預(yù)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣。針對生物化學(xué)實驗中有些問題靠文本描述很難理解，專門錄制相關(guān)短視頻輔助教學(xué)。這種方式不僅便于學(xué)生學(xué)習(xí)，有效幫助學(xué)生理解關(guān)鍵點，還因為多媒體融文本、圖像、動畫、聲音和視頻等各種媒體信息于一體，把抽象復(fù)雜的概念、實驗原理及操作方法以內(nèi)容生動、圖像逼真、形象直觀的形式展現(xiàn)出來，大大提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，交互式的動畫也使得學(xué)生更容易掌握生物化學(xué)實驗中的難點和易錯點[3]。

將復(fù)雜內(nèi)容形象化、簡單化，增大了單位教學(xué)時間的信息傳達量，提高了課堂效率并達到了良好的教學(xué)效果。以新增加的蛋白質(zhì)的水解及SDS-PAGE實驗為例，多媒體講授在文本的基礎(chǔ)上綜合圖像、動畫等的優(yōu)勢，可對某些要點如濃縮膠的作用與效果進行更直觀的演示;視頻播放則既可以解決教學(xué)實驗受學(xué)時限制的問題，又可以方便擴展學(xué)生對實驗方法、技術(shù)的了解，本實驗中學(xué)生通過觀看視頻不但了解了制膠過程還學(xué)習(xí)到批量制膠的方法。以分子篩凝膠層析實驗為例，學(xué)生實驗時采用預(yù)先裝好的分子篩凝膠柱來進行生物分子的分離。為了讓學(xué)生更深入地理解凝膠柱的裝填流程及具體注意事項，課程對這部分內(nèi)容進行了視頻錄制工作，這樣可以讓學(xué)生對整個綜合性實驗有更深刻的認(rèn)識與學(xué)習(xí)。又如SDS-PAGE實驗中，由于課時的限制以及制備凝膠的儲備液具有神經(jīng)毒性，學(xué)生統(tǒng)一采用購置的預(yù)制膠來進行電泳實驗，電泳凝膠的制備則采用錄制視頻的方式來向?qū)W生展示。

集體備課、精心設(shè)計了4個綜合性實驗。并針對開設(shè)的8個生化實驗全部編寫了PPT。目前課程組已完成了6個實驗的視頻錄制工作，并在教學(xué)中進行了應(yīng)用，取得了良好的效果。

5 ?在注重綜合素質(zhì)、探索多元化開放式考核方面取得了全方位的進展

以人為本，多樣化考核，通過實驗報告、師生一對一交談等模式進行考查，杜絕為考核而考核的單一模式，將考核的宗旨放在查看學(xué)生的學(xué)習(xí)效果上。本課程的期末考核以師生一對一的面試形式開展，比起傳統(tǒng)的單一考核模式，更注重對學(xué)生綜合素質(zhì)的考察。通過一對一的面試形式，可以更深入了解學(xué)生對實驗內(nèi)容的掌握程度，并且教師在評價時能與其平時的課堂實驗表現(xiàn)等結(jié)合評分，評價更客觀、更真實。

實驗課通常的考核方式是以實驗報告為主，然而實驗報告無法反映學(xué)生的實驗過程和動手能力。因此我們針對不同實驗設(shè)置了多種考核方式。通過實驗課老師學(xué)生一對一指導(dǎo)，把握學(xué)生動手能力的提升;通過對老師指定實驗相關(guān)文獻的閱讀來進一步解釋實驗原理和實驗結(jié)果，并將其體現(xiàn)在實驗報告中。這樣可以做到從學(xué)生的能力入手進行考核，促進學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[4]。同時實驗操作以及結(jié)果的準(zhǔn)確性，也可以給學(xué)生帶來成就感，使學(xué)生富有自信心，成為學(xué)生進一步學(xué)習(xí)的動力。

6 ?案例教學(xué)的效果評價

通過生物化學(xué)實驗課程教學(xué)改革，更新、設(shè)計了綜合性、前沿導(dǎo)向性實驗，并充分利用現(xiàn)代數(shù)碼技術(shù)，將視頻教學(xué)與學(xué)生的實際現(xiàn)場操作結(jié)合起來，提高了課堂教學(xué)效率和實驗層次。

課程堅持基礎(chǔ)實驗與綜合實驗相結(jié)合，且大大提高綜合性實驗的比例。提高了學(xué)生其對已學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力，增強了學(xué)生在實驗課程中的主導(dǎo)性[5]。并多次修訂食品生物化學(xué)實驗指導(dǎo)講義，為實驗的順利展開和學(xué)生課外自主實驗項目的實施等提供了方便。綜合性實驗的開設(shè)大大提高和激發(fā)了學(xué)生對實驗課的興趣，受到學(xué)生的好評。

針對生物化學(xué)實驗中有些問題靠文本描述很難理解，專門錄制相關(guān)短視頻輔助教學(xué)。把抽象復(fù)雜的概念、實驗原理及操作方法以內(nèi)容生動、圖像逼真、形象直觀的形式展現(xiàn)出來，大大提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，交互式的動畫也使得學(xué)生更容易掌握生物化學(xué)實驗中的難點和易錯點[3]。

實驗報告不局限于對實驗數(shù)據(jù)的記錄與計算上，引導(dǎo)學(xué)生對實驗現(xiàn)象進行分析解釋、查閱資料、相互討論，不斷加強學(xué)生的科研能力。如在蛋清蛋白的水解與SDS-PAGE電泳實驗中，引導(dǎo)學(xué)生課外查閱蛋清蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，包括亞基組成、分子量等，然后結(jié)合自己的實驗結(jié)果，對實驗現(xiàn)象進行分析討論，加深學(xué)生對實驗的理解，以達到提高他們分析問題、解決問題能力的目的。

參考文獻

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