基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的生物化學(xué)實驗教學(xué)研究

李祥 何金環(huán) 潘春梅 李鳳玲 索江華

摘? 要：具有創(chuàng)新精神和實踐應(yīng)用能力的大學(xué)生是應(yīng)用型本科院校的培養(yǎng)目標(biāo)，也是高等教育法的基本要求。為增強大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識，對創(chuàng)新教育背景現(xiàn)狀及傳統(tǒng)教學(xué)模式進行了分析，結(jié)合生物化學(xué)實驗教學(xué)，基于OBE教學(xué)理念，以云班課為平臺，對生物化學(xué)實驗的教學(xué)方法及評價體系進行改革創(chuàng)新，全面提高了學(xué)生的實驗技能和綜合素質(zhì)及應(yīng)用能力，對于應(yīng)用型創(chuàng)新型人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)具有重要意義。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力;培養(yǎng);生物化學(xué);實驗教學(xué);研究

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）14-0041-04

Abstract： To cultivate the college students with innovative spirit and practical application ability is the training objectives of applied undergraduate colleges andalso the basic requirements of higher education law. In order to enhance university students' awareness of innovation and entrepreneurship， the author analyzes the current situation of innovative education background and traditional teaching models， reforms the teaching method and innovate evaluation system based on the OBE teaching concept and the cloud class platform during biochemistry experiment. Students' experimental skills， comprehensive quality and application ability are improved， which is of great significance for the cultivation of innovative ability of application-oriented innovative talents.

Keywords： innovation ability; training; biochemistry; experiment teaching; research

生物化學(xué)是高等農(nóng)業(yè)院校中動物科學(xué)、動物醫(yī)學(xué)、生物工程、食品工程等生命科學(xué)相關(guān)專業(yè)重要的基礎(chǔ)核心課程，而生物化學(xué)實驗教學(xué)與理論教學(xué)相輔相成，實驗教學(xué)是理論教學(xué)的延伸，具有直觀性、實踐性、綜合性和創(chuàng)新性[1]，是激發(fā)學(xué)生好奇心和求知欲的重要源泉，也是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要環(huán)節(jié)，因此生物化學(xué)實驗教學(xué)改革對于創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)具有重要作用，本文擬就創(chuàng)新能力培養(yǎng)與生物化學(xué)實驗教學(xué)改革進行探討，以期激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，創(chuàng)新生物化學(xué)實驗教學(xué)體系。

一、生物化學(xué)實驗教學(xué)創(chuàng)新動力

（一）創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要

黨的十八大以來，習(xí)近平總書記對創(chuàng)新人才培養(yǎng)高度重視，特別指出要重視和加強課堂建設(shè)，重視實踐育人，堅持教育同生產(chǎn)勞動和社會實踐相結(jié)合，廣泛開展各類社會實踐，讓學(xué)生在親身參與中認(rèn)識國情、了解社會，受教育、長才干[2]。高校作為培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要陣地，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神，就是要營造尊重創(chuàng)新、注重創(chuàng)新的良好氛圍，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新欲望，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識[3]。

（二）當(dāng)前大學(xué)生創(chuàng)新意識較弱

目前，大學(xué)生的創(chuàng)新思維相對簡單。由于大學(xué)生自我閱歷較少，思維方式通常是單一的或線性的，在思維過程中缺乏全面性、系統(tǒng)性，傳統(tǒng)教育主要以知識傳授為主要目標(biāo)，對學(xué)生潛能發(fā)展和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關(guān)注不足，使學(xué)生不善于發(fā)現(xiàn)問題和提出問題，解決問題的能力也不高[4]，因而大學(xué)生的創(chuàng)新能力往往較弱。

（三）傳統(tǒng)實驗教學(xué)創(chuàng)新觀念陳舊[5]

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式主要集中在理論知識的驗證上，實驗項目相對獨立，缺少綜合性和設(shè)計性實驗，學(xué)生的思維僅限于實驗項目的程序化操作，處于被動學(xué)習(xí)狀態(tài)，創(chuàng)新思維受到抑制。此外，實驗教學(xué)評價模式相對單一，難以客觀評價學(xué)生的實驗知識和能力，對實驗過程、基本操作、綜合技能及團隊合作關(guān)注不夠，也會制約學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，學(xué)生存在重結(jié)果輕過程的弊端，因而對于學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題、實驗技能及創(chuàng)新研究能力的培養(yǎng)往往被忽視[6]。

二、生物化學(xué)實驗教學(xué)創(chuàng)新探索

生物化學(xué)實驗不僅是生物化學(xué)理論知識的有機組成部分，也是探索生命領(lǐng)域科學(xué)研究的重要手段，同時對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、科研意識和動手操作的實踐能力方面具有重要作用[7]?；趧?chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要，為提高學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力，我們對生物化學(xué)實驗的教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進行了適當(dāng)?shù)母母锾剿鳎ㄟ^對實驗教學(xué)體系的改革，實驗教學(xué)的質(zhì)量、教學(xué)效果以及學(xué)生創(chuàng)新實踐能力得到了有效提高。

（一）OBE教學(xué)理念創(chuàng)新

OBE理念是以學(xué)生發(fā)展為中心的教育理念，以反向設(shè)計正向?qū)嵤樵瓌t，從預(yù)期結(jié)果出發(fā)，為滿足目標(biāo)達成而反向推導(dǎo)所需要的知識、能力和素質(zhì)要求[8]，從而達到最終以能力為核心的培養(yǎng)目標(biāo)?；谂囵B(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力為導(dǎo)向的OBE教學(xué)理念，生物化學(xué)實驗教學(xué)由原來單項實驗的驗證轉(zhuǎn)變?yōu)槎囗棇嶒灥慕徊婢C合設(shè)計，由單項的實驗技能逐漸向綜合素質(zhì)培養(yǎng)過渡，由學(xué)生被動接受知識向主動思考研究轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)實驗的知識傳遞向?qū)I(yè)化自主創(chuàng)新的能力轉(zhuǎn)變，引導(dǎo)學(xué)生樹立自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)，從而達到生物化學(xué)實驗教學(xué)改革的目標(biāo)。

（二）實驗教學(xué)目標(biāo)更新

基于OBE教學(xué)理念，我校在原有生物化學(xué)實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整實驗項目，適當(dāng)減少驗證性實驗增加設(shè)計性實驗，我們依據(jù)教學(xué)目標(biāo)及素質(zhì)目標(biāo)將實驗項目分為驗證性實驗、綜合性實驗、設(shè)計性實驗三個層次（見表1），同時鼓勵學(xué)生參與教師的科研項目，進一步提升學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力[9-10]。

1. 開設(shè)多個自選平行實驗

學(xué)生在實驗課程開設(shè)的多個驗證性自選平行實驗中，可以選擇自己感興趣的實驗，或提出不同的實驗材料、路線、方法，提倡學(xué)生自己設(shè)計實驗方案，從而極大程度地激發(fā)學(xué)生的興趣和創(chuàng)新意識。如針對蛋白質(zhì)濃度測定的實驗，我們按照雙縮脲法或紫外吸收法等不同測定方法進行實驗，也可按照實驗材料不同如選擇雞蛋、牛奶、雞血清的蛋白質(zhì)含量進行測定，或找出不同品牌中性價比最高的牛奶，通過這些實驗教學(xué)方案的開放創(chuàng)新，既可進一步激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新意識，也可以把枯燥的生物化學(xué)實驗與現(xiàn)實生活緊密聯(lián)系，極大增強了實驗教學(xué)的趣味性、實用性。

在綜合性實驗中，實驗內(nèi)容通過多項實驗方法的交叉綜合設(shè)計，如在開設(shè)血清中免疫球蛋白制備、DNA的瓊脂糖凝膠電泳等綜合型實驗項目中，學(xué)生掌握鹽析法、凝膠過濾層析法、有機溶劑沉淀法、SDS-PAGE及瓊脂糖凝膠電泳法等實驗技能，此外學(xué)生可以根據(jù)自身的興趣挑選實驗項目。在完成實驗教學(xué)的基本任務(wù)后，可以根據(jù)自身能力進一步拓展實驗，或通過改變實驗手段實現(xiàn)實驗?zāi)繕?biāo)、實驗內(nèi)容、實驗結(jié)果的差異化，進而啟發(fā)學(xué)生探究創(chuàng)新的意識和能力。

為了更好地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性和探索性，我們組織鼓勵學(xué)生自主設(shè)計實驗方案并進行實施。如在蛋清中溶菌酶的提取純化酶活性測定實驗中，溶菌酶作為生物大分子活性物質(zhì)，具有抗菌、消炎、抗病毒等作用，在畜牧獸醫(yī)、動物保健等領(lǐng)域已大量應(yīng)用，因此該實驗項目既結(jié)合專業(yè)特點，又聯(lián)系實際應(yīng)用，同時又不能脫離實驗教學(xué)的總體要求，更不能以實驗結(jié)果作為唯一衡量標(biāo)準(zhǔn)，而是重點訓(xùn)練學(xué)生分析問題解決問題的能力，注重學(xué)以致用和理論聯(lián)系實際，并將實驗技術(shù)與實際應(yīng)用相結(jié)合。通過這些實驗教學(xué)項目的設(shè)計創(chuàng)新，學(xué)生既熟悉了實驗原理，掌握了操作技能，同時對不能達到預(yù)期結(jié)果的原因進行分析，既有利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐技能，增強學(xué)生的自信心、成就感及團隊合作的能力，又可進一步激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新意識。

2. 科研項目的開放創(chuàng)新

根據(jù)學(xué)生的時間以及實驗?zāi)芰Γ瑢W(xué)生也可參與教師科研項目的研究，教師在實驗項目選題、實驗方案設(shè)計、實驗操作流程等方面給予適當(dāng)指導(dǎo)，也可幫助修改發(fā)表學(xué)術(shù)論文。學(xué)生參與科研項目不僅能幫助學(xué)生鞏固和掌握基礎(chǔ)知識基本技能，同時可調(diào)動學(xué)生對科學(xué)研究的積極性，并且有助于解決教師科研項目實施中人手不足的難題[11]。如學(xué)生在進行超氧化物歧化酶提取純化鑒定、黃芪多糖的提取等實驗開放項目中，按照設(shè)計由學(xué)生自己準(zhǔn)備實驗用品，通過自己操作對方案進行驗證，實現(xiàn)自我設(shè)計實驗的目標(biāo)。這種教學(xué)方式鍛煉了學(xué)生自身的創(chuàng)新性、開放性思維，培養(yǎng)了創(chuàng)新意識，形成了研究型學(xué)習(xí)方式，還可為學(xué)生參加科技創(chuàng)新活動競賽、申報大學(xué)生創(chuàng)新計劃項目、大學(xué)生挑戰(zhàn)杯競賽及畢業(yè)論文設(shè)計等諸多方面提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。

三、創(chuàng)新應(yīng)用線上線下教學(xué)手段

高等教育主要培養(yǎng)以知識-能力-素質(zhì)三位一體的創(chuàng)新型人才為目標(biāo)，實驗教學(xué)在學(xué)生綜合素質(zhì)及創(chuàng)新能力培養(yǎng)中起著舉足輕重的作用。在實驗過程中對傳統(tǒng)的教學(xué)方法和手段進行改革，采用移動互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)工具云班課，相當(dāng)于建立了一個網(wǎng)上虛擬實驗室，進而創(chuàng)新開展了線上與線下同步聯(lián)動的教學(xué)方法[12]。

實驗課前，在線上云班課平臺發(fā)布生物化學(xué)實驗教學(xué)資源，如實驗原理、實驗儀器、實驗操作流程、實驗視頻以及注意事項等供學(xué)生預(yù)習(xí)，教師在云班課建立答疑區(qū)，引導(dǎo)學(xué)生進行思考討論，遇到的疑問及時反饋給教師，教師及時掌握學(xué)生的預(yù)習(xí)情況及答疑解惑，學(xué)生按照預(yù)習(xí)任務(wù)要求提交預(yù)習(xí)報告。

實驗課中，結(jié)合線上云班課、微課、翻轉(zhuǎn)課堂等混合式教學(xué)方法，按照分層次漸進式實驗教學(xué)要求，講解相關(guān)重點難點，進行示范操作，并在云班課上發(fā)起如頭腦風(fēng)暴、小組作業(yè)、搶答、舉手回答等活動，調(diào)動學(xué)生實驗的積極性和趣味性。在分組實驗中，學(xué)生可根據(jù)預(yù)習(xí)報告和資源庫的視頻和圖片掌握實驗操作的步驟及要點，針對不同實驗方法進行并做好實驗操作記錄;實驗完成后由教師組織學(xué)生討論，對實驗結(jié)果進行分析，再由學(xué)生獨立完成實驗報告，達到鍛煉學(xué)生分析問題、解決問題等能力的目的。

實驗課結(jié)束后，學(xué)生通過云班課提交實驗操作視頻圖片，提交實驗總結(jié)報告，及時反饋實驗操作中遇到的問題，上傳的實驗視頻和圖片等資源也可供學(xué)生隨時查看及復(fù)習(xí)，并在云班課上創(chuàng)建投票問卷活動，讓學(xué)生對實驗教學(xué)效果進行評價，使教師及時了解教學(xué)效果，加深學(xué)生對實驗內(nèi)容的理解，提高學(xué)生思維及創(chuàng)新能力[13]。

四、構(gòu)建云班課實驗教學(xué)評價體系

生物化學(xué)實驗教學(xué)評價是對學(xué)生實驗實踐探索能力及創(chuàng)新能力的評定。在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)評價體系中，只重視實驗結(jié)果不重視實驗過程，學(xué)生存在實驗操作不認(rèn)真，書寫實驗報告前隨意改變實驗結(jié)果或相互傳抄等現(xiàn)象，難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，導(dǎo)致學(xué)生在實驗過程中敷衍了事，對實驗中出現(xiàn)的問題視而不見[14]，因此生物化學(xué)實驗的評價方法必須進行改進和完善。

我們利用云班課大數(shù)據(jù)的功能，建立了生物化學(xué)實驗教學(xué)考核評價體系（見圖1），利用該平臺，對實驗項目提前布置預(yù)習(xí)報告、實驗操作記錄、實驗總結(jié)報告等作業(yè)任務(wù)，并設(shè)置經(jīng)驗值，得分評價可由組內(nèi)同學(xué)、組間同學(xué)和教師共同評分，同時在課堂問答、課堂表現(xiàn)、實驗操作等可給予經(jīng)驗值獎勵，借助藍墨云班課強大的后臺數(shù)據(jù)庫，記錄所有教師教學(xué)過程和學(xué)生學(xué)習(xí)的動態(tài)，還對學(xué)生所有參與課堂活動的行為進行量化，即實驗學(xué)習(xí)的成果由經(jīng)驗值的積累來反映，為學(xué)生最終實驗成績的評定提供可靠的數(shù)據(jù)支持和依據(jù)[15-16]。因此云班課作為大數(shù)據(jù)云平臺，其過程性評價功能強大，依托該平臺進行過程化管理與考核，不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，加強對教學(xué)過程的監(jiān)控，同時還對學(xué)生的創(chuàng)新思維實踐能力培養(yǎng)發(fā)揮著重要作用[17]。

五、結(jié)束語

創(chuàng)新人才的培養(yǎng)是一個全方位的系統(tǒng)工程，需要教與學(xué)的良性互動和共同提高，對于應(yīng)用型本科院校涉農(nóng)專業(yè)學(xué)生而言，生物化學(xué)實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識的重要途徑。在教學(xué)過程中，我們立足于生物化學(xué)實驗教學(xué)流程，通過創(chuàng)新OBE教學(xué)理念和構(gòu)建教學(xué)考核評價體系，創(chuàng)新實驗教學(xué)方法，以學(xué)生為主體，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、綜合素質(zhì)和實踐能力，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力得到鞏固和加強，同時也增強了對生物化學(xué)理論知識和關(guān)鍵技術(shù)的深入理解和科學(xué)應(yīng)用。

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