高校生物化學(xué)實驗教學(xué)改革與探索

裴素儉

（衡水學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院 河北 衡水 053000）

生物化學(xué)是高校生物類本科各個專業(yè)的專業(yè)必修課程，是重要的基礎(chǔ)性學(xué)科。而生物化學(xué)實驗是一門重要的實踐性課程，在實驗理論、基本技能方面能夠系統(tǒng)化的培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和科學(xué)素養(yǎng)，為后續(xù)的相關(guān)課程學(xué)習(xí)以及實驗的實際操作打下堅實的基礎(chǔ)。許多高校均已經(jīng)將生物化學(xué)實驗與生物化學(xué)學(xué)科相分離，并將生物化學(xué)實驗設(shè)定為必修課，足以證明生物化學(xué)實驗在高校培養(yǎng)高素質(zhì)人才中的重要性。我校生物化學(xué)教研室為了提升學(xué)生綜合能力和科研素養(yǎng)，為培養(yǎng)符合當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，在2021 級生科專業(yè)和2021 級生技專業(yè)生物化學(xué)實驗教學(xué)過程中進(jìn)行了改革與探索。

1 優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容

1.1 強化開展綜合性實驗，全面提升學(xué)生綜合素養(yǎng)。對于綜合性實驗應(yīng)將重心放置在對學(xué)生動手能力的培養(yǎng)、思維的創(chuàng)新以及分析問題解決問題能力的提升等方面。培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會用學(xué)過的理論知識來解釋實驗現(xiàn)象，充分提升學(xué)生的實踐能力以及動手能力。在綜合性實驗“酵母核糖核酸的分離及組分鑒定”的操作過程中，酵母可溶于堿性溶液第一次離心后，為什么要上清液棄掉沉淀？上清液加入酸性乙醇離心后為什么棄掉上清液而要沉淀？在這個過程中引導(dǎo)學(xué)生把學(xué)過的理論知識和實驗現(xiàn)象有機結(jié)合。讓學(xué)生利用氧化—還原反應(yīng)、顏色反應(yīng)等綜合知識，采用分光光度計等對酵母—核糖核酸的組分進(jìn)行分離和鑒定，培養(yǎng)學(xué)生綜合利用學(xué)過的知識來分析實驗結(jié)果[1]。

1.2 開展自主性實驗，注重學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)。積極調(diào)整綜合性實驗內(nèi)容，適當(dāng)減少驗證性學(xué)時數(shù)，適時加入少量的自主性實驗。我們把生物化學(xué)實驗教學(xué)體系中的最后一個實驗“VC 的測定”單獨分離出來，根據(jù)學(xué)生自身能力進(jìn)一步拓展實驗，要求學(xué)生自行查閱資料，在完成資料匯總環(huán)節(jié)之后，制定合理的實驗方案，要求小組內(nèi)反復(fù)討論，逐步完善方案的科學(xué)性、邏輯性和探索性，教師對于學(xué)生的實驗方案和疑問給予及時指導(dǎo)和幫助，經(jīng)過和老師進(jìn)行探討之后，確定最終的實驗方案，結(jié)合開放實驗室的形式，教師協(xié)助學(xué)生準(zhǔn)備一些實驗用具、指導(dǎo)學(xué)生配制試劑，學(xué)生自主進(jìn)行操作。學(xué)生完成實驗之后由其獨立分析實驗結(jié)果，并要求在實驗報告中進(jìn)行總結(jié)和反思。在這一過程當(dāng)中，學(xué)生的實踐能力不斷加強，分析能力以及理論知識應(yīng)用能力也得到了發(fā)展。

2 教學(xué)理念創(chuàng)新

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[2]。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)內(nèi)容主要是對理論知識的驗證，學(xué)生的思維局限于老師講解，學(xué)生按照實驗項目機械操作，制約了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。然而在信息化新常態(tài)下，社會需要創(chuàng)新性的高素質(zhì)人才，這就要求大學(xué)教育要注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和綜合能力，高校教師需要創(chuàng)新教學(xué)理念和教學(xué)方法。

生物化學(xué)實驗教學(xué)過程始終圍繞以學(xué)生發(fā)展為中心的教育理念，生物化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容由原來全部是驗證性實驗，逐漸增加由學(xué)生根據(jù)能力和愛好自選題目拓展實驗內(nèi)容進(jìn)行綜合實驗設(shè)計，由培養(yǎng)學(xué)生的單一實驗技能逐漸向培養(yǎng)綜合能力過渡，由傳統(tǒng)授課方式以教師為主學(xué)生被動接受，向“以學(xué)生為中心”的理念轉(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(dá)到生物化學(xué)實驗教學(xué)改革的目標(biāo)[3]。

3 創(chuàng)新教學(xué)手段以及教學(xué)方法

3.1 線上線下相結(jié)合?；旌鲜浇虒W(xué)是一種將在線學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)面對面教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式，通過兩者的優(yōu)勢互補，來獲得最佳的教學(xué)效果[4]。目前，隨著信息技術(shù)與實驗教學(xué)活動的不斷融合，再加上新冠肺炎疫情影響，我們在實驗教學(xué)過程中，嘗試采取了線上、線下混合式教學(xué)模式。首先課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)做好課前預(yù)習(xí)。老師提前把優(yōu)等教學(xué)資源上傳到QQ 群、學(xué)習(xí)通等平臺，引導(dǎo)學(xué)生課前在這些網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行理論知識、實驗技術(shù)的自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，也可通過學(xué)習(xí)通、QQ群等平臺在線答疑進(jìn)行交流，老師及時掌握并解決學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)中遇到的問題[5]。其次，在實驗教學(xué)過程中，教師通過教學(xué)設(shè)計，把實驗的重點難點、實驗操作技巧及注意事項等內(nèi)容，以多媒體課件和視頻的形式形象生動且有序的呈現(xiàn)給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的興趣。同時，學(xué)生在實驗操作過程中，通過發(fā)現(xiàn)問題、解決問題從而引發(fā)創(chuàng)新思維。實驗完成后，老師針對學(xué)生實驗操作過程中所出現(xiàn)的問題，在學(xué)習(xí)通、QQ群及時進(jìn)行總結(jié)并引導(dǎo)學(xué)生思考，促使學(xué)生對知識的進(jìn)一步鞏固。另外，教師在學(xué)生書寫實驗報告時提出要求，除了數(shù)據(jù)分析外，必須有討論或反思內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成自省和反思的習(xí)慣。任課教師及時在學(xué)習(xí)通、QQ 群答復(fù)學(xué)生的疑難問題，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，增強師生之間的互動性，促進(jìn)生物化學(xué)學(xué)科實驗教學(xué)的有效開展。

3.2 學(xué)生自主設(shè)計實驗。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性和探索性，我們鼓勵學(xué)生自主設(shè)計實驗方案并進(jìn)行實施，在VC 的測定實驗中，由學(xué)生自己準(zhǔn)備實驗材料，學(xué)生根據(jù)自己喜好選擇蘋果、橘子、獼猴桃、檸檬等不同實驗材料，改變以往只用獼猴桃一種實驗材料，學(xué)生根據(jù)感興趣的方向自查資料設(shè)計實驗，教師和學(xué)生一起討論確定后，學(xué)生通過操作對方案進(jìn)行驗證，實現(xiàn)自我設(shè)計實驗的目標(biāo)。通過不同組實驗結(jié)果的差異化，進(jìn)而啟發(fā)學(xué)生探究，提高創(chuàng)新的意識和能力。教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，影響實驗結(jié)果的因素可能有哪些？從而引激發(fā)學(xué)生的發(fā)散性思維，在同學(xué)們的積極討論過程中，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。在參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃比賽中，“烘干檸檬片的制作工藝及其特性、品質(zhì)的研究”，就是VC 的測定實驗內(nèi)容的拓展和應(yīng)用，也得益于教師課堂上對學(xué)生發(fā)散思維的引導(dǎo)。同時，在實驗教學(xué)過程中體會到，實驗設(shè)計從學(xué)生身邊的科學(xué)問題入手，更容易引起學(xué)生的興趣，從而逐步提高學(xué)生的實驗素質(zhì)和科學(xué)素養(yǎng)。反思實驗教學(xué)、改進(jìn)實驗教學(xué)為進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量提供經(jīng)驗[6]。

3.3 分組合作，學(xué)生走上講臺。生物化學(xué)實驗側(cè)重于學(xué)生動手能力的培養(yǎng)，如何充分利用有限的課時，讓學(xué)生養(yǎng)成會學(xué)習(xí)、愛學(xué)習(xí)以及通過實驗項目提高動手實踐能力、創(chuàng)新能力以及團(tuán)隊合作能力，一直是我們不斷探索的教學(xué)模式。上學(xué)期以“蛋白質(zhì)的透析”實驗作為試點進(jìn)行了探究，嘗試采取了分組合作的教學(xué)方法，取得了較好的教學(xué)效果。生化實驗室有6 個實驗臺，每個實驗臺由6 名同學(xué)組成團(tuán)隊。蛋白質(zhì)的透析是生物化學(xué)分離提純過程經(jīng)常使用的基本操作技術(shù)之一。原理是利用小分子透過而大分子不能透過半透膜的原理，不斷更換透析水即可將蛋白質(zhì)和小分子物質(zhì)分離。第一組同學(xué)檢測透析前燒杯內(nèi)成分；第二組檢測透析前透析袋中成分，第三組檢測透析過程中燒杯內(nèi)成分，第四組檢測透析過程中透析袋內(nèi)成分。不斷更換透析水，透析徹底后第五組檢測燒杯內(nèi)成分，第六組檢測透析袋內(nèi)成分，最后以思維導(dǎo)圖的形式，把每組的檢測結(jié)果，都呈現(xiàn)在黑板上。為了調(diào)動每一個同學(xué)的積極性，每組由老師隨機選定主講人，團(tuán)隊其他同學(xué)做補充，隨之進(jìn)行的提問、討論，接受其他團(tuán)隊的質(zhì)疑，不能解決的問題全班同學(xué)先進(jìn)行討論，老師作為主導(dǎo)者及時答疑，并適時的表揚善于提問和回答問題積極的同學(xué)，在討論過程中，有意識的提高學(xué)生的思辨能力，語言表達(dá)能力及分析問題解決問題的能力。團(tuán)隊配合的協(xié)作能力、應(yīng)對問題的能力、主講人的邏輯表達(dá)能力、對知識的掌握水平等方面對各小組進(jìn)行量化評分，作為實驗成績的平時成績。從實驗報告完成情況看，實驗報告討論部分對實驗過程進(jìn)行了總結(jié)和反思，可以看出，教學(xué)效果不錯，讓學(xué)生走上講臺的教學(xué)模式提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性與主動性，學(xué)生由被動接受到主動學(xué)習(xí)，實現(xiàn)了由“學(xué)”到“教”的身份轉(zhuǎn)變，也提高了學(xué)生傳播知識的責(zé)任感[7]。

4 結(jié)語

當(dāng)今科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，社會對人才在綜合能力和科學(xué)素養(yǎng)方面的要求越來越高，這一點在高校生物化學(xué)實驗課程教學(xué)中體現(xiàn)得比較明顯[8]。經(jīng)過不斷地改革和嘗試，生物化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過程，能夠很好的培養(yǎng)大學(xué)生的自主創(chuàng)新能力、合作能力、探索能力，提升大學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。