設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在“生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)中的探索與實(shí)踐

王筑婷 李紅梅 雷霆雯

[摘 要]目的：探討設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的效果。方法：選取100名2年級(jí)臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)本科學(xué)生為研究對(duì)象，在掌握了基本的實(shí)驗(yàn)技術(shù)基礎(chǔ)上，教師規(guī)定以“某種蛋白質(zhì)或酶的分離、純化及鑒定”為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，學(xué)生首先分組，查閱文獻(xiàn)，撰寫實(shí)驗(yàn)方案;然后進(jìn)行PPT匯報(bào)，師生交流，確定可行的設(shè)計(jì)方案;最后完成實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果：發(fā)放問(wèn)卷調(diào)查表100份，收回99份，問(wèn)卷回收率為99%。100%的學(xué)生認(rèn)為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)芴岣邔W(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)自學(xué)及獨(dú)立思考能力，98%的學(xué)生認(rèn)為可繼續(xù)在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。結(jié)論：在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可取得良好的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]生物化學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

[基金項(xiàng)目]2011年度貴陽(yáng)醫(yī)學(xué)院“生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中開(kāi)設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的探索”（23）;2013年度貴陽(yáng)醫(yī)學(xué)院“病案式教學(xué)法在生物化學(xué)理論課中的應(yīng)用初探”（2013037）

[作者簡(jiǎn)介]王筑婷（1980—），女，貴州獨(dú)山人，碩士，貴州醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室講師，主要從事食源性多肽的研究。

[中圖分類號(hào)] G642.4[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）33-0240-03[收稿日期] 2020-03-26

生物化學(xué)主要通過(guò)研究生物大分子結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)代謝與調(diào)節(jié)、遺傳信息傳遞的過(guò)程與調(diào)控，揭示生物體內(nèi)能量轉(zhuǎn)換、神經(jīng)傳導(dǎo)、激素作用、免疫和細(xì)胞間通訊等許多奧秘，在各大高校相關(guān)專業(yè)以必修課的形式開(kāi)展教學(xué)，包括理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過(guò)結(jié)合理論，利用實(shí)驗(yàn)技術(shù)，讓學(xué)生去解決生活或醫(yī)學(xué)中出現(xiàn)的常見(jiàn)問(wèn)題。但現(xiàn)今國(guó)內(nèi)的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生缺乏創(chuàng)新及解決問(wèn)題的實(shí)踐機(jī)會(huì)，這個(gè)弊端使得教師的教學(xué)質(zhì)量難以提升，教學(xué)效果很難達(dá)到學(xué)生的期望值，學(xué)生自我創(chuàng)新進(jìn)行生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的需求難以實(shí)現(xiàn)[1]。

一、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的必要性

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是指給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求和?shí)驗(yàn)條件，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并加以實(shí)施。學(xué)生應(yīng)綜合已學(xué)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)原理進(jìn)行獨(dú)立自主的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，在這個(gè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，這是培養(yǎng)當(dāng)代學(xué)生學(xué)科專業(yè)素質(zhì)及自主創(chuàng)新能力的有效手段。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的目的在于激發(fā)學(xué)生的思維活動(dòng)、學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高學(xué)習(xí)興趣，使之具備開(kāi)拓創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力、解決問(wèn)題的能力，這是深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革、提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、適應(yīng)人才培養(yǎng)需要的一項(xiàng)重要舉措。

改變傳統(tǒng)教學(xué)模式并及時(shí)更新教學(xué)手段和內(nèi)容、增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、減少驗(yàn)證枯燥無(wú)味的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念歸納為堅(jiān)持“以學(xué)生為本，以能力培養(yǎng)為核心，融知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)思想[2]，這是高校教師現(xiàn)階段的首要目標(biāo)。

二、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)環(huán)節(jié)

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教材詳細(xì)列出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、步驟，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程就是按部就班地完成實(shí)驗(yàn)，從而驗(yàn)證一些理論課上的重要知識(shí)點(diǎn)，導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思路被限定，主觀能動(dòng)性得不到發(fā)揮[3]。在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，以學(xué)生為主體，充分發(fā)揮學(xué)生的自主性，整個(gè)過(guò)程中讓學(xué)生牢記“不依賴?yán)蠋煛⒁磺锌孔约骸钡闹饕枷?，從設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、匯報(bào)及確定方案、實(shí)施方案幾個(gè)環(huán)節(jié)去完成一次設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，教師只是在其中給予指導(dǎo)、評(píng)價(jià)、總結(jié)等。主要教學(xué)環(huán)節(jié)包括：

（一）教師指定范圍，學(xué)生查閱資料，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

教師根據(jù)學(xué)生前面幾次實(shí)驗(yàn)所掌握的實(shí)驗(yàn)技術(shù)原理，提出實(shí)驗(yàn)范圍。學(xué)生分組后開(kāi)始自主設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)過(guò)程中學(xué)生應(yīng)明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、步驟、預(yù)期結(jié)果、試劑配制、用到的儀器、參考文獻(xiàn)等各項(xiàng)內(nèi)容，教師需要在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中積極解答各種問(wèn)題，并給予試劑配制方法、儀器使用說(shuō)明、文獻(xiàn)檢索等相關(guān)知識(shí)的引導(dǎo)。教師需要全程跟進(jìn)設(shè)計(jì)進(jìn)度但不過(guò)多干預(yù)設(shè)計(jì)內(nèi)容，使學(xué)生由“學(xué)會(huì)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皶?huì)學(xué)”，引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生的求異思維和使用新的設(shè)計(jì)思路[4]。

（二）學(xué)生根據(jù)教師意見(jiàn)修改實(shí)驗(yàn)方案，匯報(bào)并確定最終實(shí)驗(yàn)方案

教師對(duì)各組的實(shí)驗(yàn)方案提出意見(jiàn)，學(xué)生修改后，以PPT形式進(jìn)行匯報(bào)，讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)原理、理清各個(gè)步驟、改進(jìn)現(xiàn)有方案，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與團(tuán)結(jié)合作的精神。教師評(píng)定完各組的方案后，確定最終的實(shí)驗(yàn)方案。

（三）教師協(xié)助學(xué)生實(shí)施實(shí)驗(yàn)

學(xué)生實(shí)施設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)方案的時(shí)候，教師首先應(yīng)當(dāng)對(duì)主要儀器的使用進(jìn)行示范性操作，避免學(xué)生出現(xiàn)錯(cuò)誤操作，減少學(xué)生可能面臨的安全隱患。其次，必須要規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)每一步驟的具體現(xiàn)象進(jìn)行準(zhǔn)確描述與解釋，避免出現(xiàn)只有最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果而對(duì)每一步驟出現(xiàn)的現(xiàn)象不能解釋、對(duì)實(shí)驗(yàn)原理一知半解的情況。

（四）撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的檢測(cè)環(huán)節(jié)是學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告有本質(zhì)上的區(qū)別，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)該更完整、科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)，更耐得住實(shí)際情況的真實(shí)考量。學(xué)生以論文的形式提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否與原理相符，是否達(dá)到預(yù)期目的。實(shí)驗(yàn)如果失敗，分析失敗的原因，提出改進(jìn)措施，并重新實(shí)驗(yàn)，最終完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫[5]。教師通過(guò)此次實(shí)驗(yàn)報(bào)告，可以清楚了解學(xué)生是否真正掌握理論知識(shí)點(diǎn)與某些實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法，從而給予一個(gè)綜合、科學(xué)、全面的評(píng)價(jià)。

（五）教學(xué)效果問(wèn)卷評(píng)價(jià)

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)因?yàn)槠涮厥夥绞?，?huì)讓很多適應(yīng)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)生不太接受，因此在完成一次設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)后，學(xué)生對(duì)這種方式的教學(xué)效果滿意程度及意見(jiàn)的調(diào)查，是后續(xù)能否更好開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。

三、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在我校生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)施

（一）研究對(duì)象

研究對(duì)象為本校2年級(jí)臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)5年制本科學(xué)生共100人，4個(gè)實(shí)驗(yàn)組，每個(gè)實(shí)驗(yàn)組又分為6小組，每小組4—5人。

（二）實(shí)施方法

實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)為36學(xué)時(shí)。每次4學(xué)時(shí)，共9次實(shí)驗(yàn)。將設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)安排在最后1次實(shí)驗(yàn)來(lái)實(shí)施。

1.課前準(zhǔn)備。教師根據(jù)學(xué)生前面幾次實(shí)驗(yàn)所掌握的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，提出設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的范圍。本課題給學(xué)生的設(shè)計(jì)內(nèi)容為：某種蛋白質(zhì)或酶的分離、純化及鑒定。

2.學(xué)生查閱資料，寫出設(shè)計(jì)方案。將設(shè)計(jì)的內(nèi)容在實(shí)施前一個(gè)半月發(fā)給學(xué)生。以每小組為單位，查閱相關(guān)資料，寫出設(shè)計(jì)方案。方案要求：題目、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、需要的藥品及儀器設(shè)備、操作步驟、時(shí)間安排、參考文獻(xiàn)等。

3.教師對(duì)方案修改。教師對(duì)設(shè)計(jì)方案的不足提出意見(jiàn)，學(xué)生自己完善。

4. PPT匯報(bào)，并確定可行的設(shè)計(jì)方案。實(shí)施前2周，每小組由1人以PPT進(jìn)行匯報(bào)。由教師和學(xué)生一起討論每一組設(shè)計(jì)的課題存在的問(wèn)題及實(shí)施的可行性，最后確定了2個(gè)設(shè)計(jì)方案是可行的：（1）幾種市售牛奶中酪蛋白的提取及含量的測(cè)定;（2）利用纖維素DE-52從血清中提取IgG。

5.設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)施。實(shí)驗(yàn)所需試劑及配制由教師完成，具體操作由學(xué)生實(shí)施。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

（三）此次設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果問(wèn)卷調(diào)查

以問(wèn)卷調(diào)查方式對(duì)此次設(shè)計(jì)性教學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)，問(wèn)卷調(diào)查以無(wú)記名的方式。發(fā)放問(wèn)卷調(diào)查100份，收回99份，問(wèn)卷回收率99%。調(diào)查內(nèi)容及評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)下表。

實(shí)驗(yàn)可連續(xù)進(jìn)行幾天，非一次完成。

（四）此次實(shí)施設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)論

根據(jù)問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果數(shù)據(jù)顯示：（1）100%的學(xué)生認(rèn)為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)芴岣邔W(xué)習(xí)積極性和興趣，培養(yǎng)自學(xué)及獨(dú)立思考能力;（2）98%的學(xué)生認(rèn)為可繼續(xù)在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

四、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在我校生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的意義及體會(huì)

（一）意義

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級(jí)專門人才中有著不可替代的作用，是實(shí)施“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”、實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育和創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)、加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)[6]。它既是聯(lián)系課堂理論教學(xué)的橋梁，又是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Σ⒃诳蒲袑?shí)踐中培養(yǎng)創(chuàng)造性能力的途徑。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，存在一些問(wèn)題，比如：不能調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性、很難提高學(xué)生的動(dòng)手能力和設(shè)計(jì)能力等。教育部《普通高等學(xué)校本科學(xué)工作水平評(píng)估指標(biāo)體系》中一級(jí)評(píng)估指標(biāo)“專業(yè)建設(shè)與教學(xué)改革”項(xiàng)，對(duì)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)做了明確規(guī)定：“有綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的課程占有實(shí)驗(yàn)課程總數(shù)的比例大于80%，效果好”（A級(jí)），這給我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了新的要求和任務(wù)。

生物化學(xué)是醫(yī)學(xué)院校的一門重要基礎(chǔ)學(xué)科，實(shí)踐操作和動(dòng)手能力是醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生不可或缺的能力。在對(duì)醫(yī)學(xué)人才的培養(yǎng)過(guò)程中，不但要打好扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，也要注重培養(yǎng)實(shí)際操作能力[7]。目前本院生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，通過(guò)此次調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果顯示，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)艽蟠筇岣邔W(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、綜合分析能力，培養(yǎng)其自學(xué)及獨(dú)立思考能力，使學(xué)生從被動(dòng)接受知識(shí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)。同時(shí)，學(xué)生思維的擴(kuò)充讓學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案帶來(lái)了新問(wèn)題，教師沒(méi)有碰到過(guò)的話，就會(huì)督促教師去查閱大量資料來(lái)考證該原理的正確性、操作的可行性，使教師也從中受益匪淺。98%的學(xué)生能接受并建議繼續(xù)實(shí)施設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，因此我們認(rèn)為在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中開(kāi)設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是可行的。

（二）體會(huì)

1.設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要課時(shí)較長(zhǎng)。在此次設(shè)計(jì)中，有的學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)需要4學(xué)時(shí)，有的需要8學(xué)時(shí)，有的則更長(zhǎng)，因此教師應(yīng)根據(jù)本院的具體情況選擇合適時(shí)間進(jìn)行。我們認(rèn)為每次實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)最少4學(xué)時(shí)才可實(shí)施。

2.教師能力有待提高。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對(duì)教師綜合素質(zhì)提出了更高的要求，其目的是要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，但這并不意味著教師可以不管不問(wèn)，任由學(xué)生自由發(fā)揮。如何分析問(wèn)題、通過(guò)哪些途徑可以為構(gòu)建實(shí)驗(yàn)方案提供可行思路等，都需要教師的引導(dǎo)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)不是降低了教師的作用，而是更加突出了教師在引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維、活學(xué)活用等方面的意義[8]。教師不僅要掌握本專業(yè)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，還要具備其他學(xué)科的相關(guān)知識(shí)和技能，這樣才能發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)存在哪些問(wèn)題，能在實(shí)施過(guò)程中及時(shí)解決未預(yù)見(jiàn)的問(wèn)題。因此，對(duì)教師的能力要求會(huì)更高。

五、總結(jié)

高等院校教學(xué)的主旨是將學(xué)習(xí)與實(shí)踐相結(jié)合，以社會(huì)所需的職業(yè)性應(yīng)用為導(dǎo)向，增強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)強(qiáng)化學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)高素質(zhì)技術(shù)型人才的構(gòu)建[9]。作為生物化學(xué)的一線教師，能利用現(xiàn)有資源、提高生物化學(xué)的教學(xué)質(zhì)量、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是我們的目標(biāo)。高校的教學(xué)方式在不斷改進(jìn)，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是必然趨勢(shì)，要讓學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)，開(kāi)拓其動(dòng)手能力與創(chuàng)新能力，培養(yǎng)其收集、處理信息的能力，增強(qiáng)其分析和解決問(wèn)題的能力。我堅(jiān)信，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)會(huì)讓生物化學(xué)的教學(xué)更全面、更綜合，對(duì)醫(yī)學(xué)復(fù)合型人才的培養(yǎng)是一種重要的推動(dòng)方式。

參考文獻(xiàn)

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Exploration and Practice of Design Experiment in Biochemistry Experiment Teaching

WANG Zhu-ting， LI Hong-mei， LEI Ting-wen

（Department of Biochemistry and Molecular Biology， Guizhou Medical University，

Guiyang， Guizhou 550025， China）

Abstract： Objective： To explore the effect of design experiment in Biochemistry Experiment teaching. Methods： 100 undergraduate students of clinical medicine major in grade 2 were selected as the research objects. On the basis of mastering the basic experimental technology， the teacher stipulated that "the separation， purification and identification of a certain protein or enzyme" was the content of the design experiment. Firstly， the students were divided into two groups. One group consulted the literature， and the other wrote the experimental scheme. Then they carried out PPT report， teacher-student communication， and determined the feasible design scheme. Finally， they completed their experiments. The experimental results and teaching effects were evaluated. Results： 100 questionnaires were sent out and 99 were recovered， with a recovery rate of 99%. 100% of the students think that the design experiment can improve their learning enthusiasm and interest， cultivate their ability of self-study and independent thinking. 98% of the students think that they can continue to carry out the design experiment teaching in Biochemistry Experiment teaching. Conclusions： Good teaching effect can be obtained by carrying out design experiment in Biochemistry Experiment teaching.

Key words： biochemistry; experiment teaching; design experiment