生物化學技術實驗研究探析

宋慶發　乙　引　余天華　馮曉英

【摘 要】本文在指出傳統的生物化學技術實驗教學中存在的問題的基礎上,分析生物化學綜合性與設計性實驗的研究,得出綜合性與設計性實驗教學的現實良好效果。

【關鍵詞】生物化學技術 綜合性 設計性 實驗

傳統的生物化學實驗僅停留在以驗證性實驗為主的階段,缺乏綜合性和設計性實驗,既難以鍛煉學生獨立承擔實際工作的能力,又不利于培養學生的創新性思維,已經很難跟上當前生物化學技術的發展步伐。為適應培養學生綜合能力,提高學生素質這一新的發展形勢,生物化學實驗教學應改變過去那種被動的實驗教學模式,在教學內容和教學形式上進行大膽改革,對生物化學綜合性與設計性實驗進行研究,把傳統的、經典的內容與現代的內容有機地結合起來,引入現代的實驗設計和方法,提高學生的動手能力,充分發揮學生的積極性和主動性,使學生學會學習。

一、傳統的生物化學技術實驗教學中存在的問題

生物化學實驗是當代生物學中的前沿學科,是生物化學教學的重要方面。它既與理論教學有聯系,更是一個相對獨立的部分,是培養學生綜合能力和科研素質的重要途徑。然而,傳統的生物化學實驗教學沿襲基礎課的實驗教學方法,附屬于理論教學,側重于演示現象,驗證課堂理論,很少讓學生自己去創造、設計,教學模式基本上是“填鴨式”的。學生進行實驗之前,教師在講臺上講授實驗原理、實驗過程、注意事項,學生僅限于被動學習。多數學生對上這種實驗課興趣不大,完全是“為做實驗而做實驗”。這不僅不能反映出實驗內容和方法的進步,而且不能有效培養和提高學生分析問題和解決問題的能力,完全達不到實驗教學的目的。

二、綜合性與設計性實驗的研究

1.綜合性實驗的研究

綜合性實驗是指實驗內容涉及本課程的綜合知識或相當于本課程知識的實驗,它是對學生實驗技能和實驗方法進行綜合訓練的一種復合性實驗。如豬胰蛋白酶的提取及性質的研究由以下幾個小實驗組成:豬胰蛋白酶的提取;離子交換柱層析純化豬胰蛋白酶;豬胰蛋白酶活性的測定;反應時間對產物形成的影響;pH值對酶活性的影響和最適 pH值的測定;溫度對酶活性的影響和反應活化能的測定;酶熱穩定性測定;底物濃度對反應速度的影響及 Km和 Vmax的測定;抑制劑對反應的影響。該綜合實驗所覆蓋的實驗原理、方法、技術是多樣化的。通過該實驗,學生可以掌握電泳、離心、光學分析、鹽析、層析等生物化學基本實驗技術。

2.設計性實驗的研究

設計性實驗是給定實驗目的要求和實驗條件,由學生自行設計實驗方案并加以實施的實驗。學生自己動手設計實驗,能有機地結合以前所學的知識,進一步培養實事求是的作風和勇于創新的精神。例如蛋白質含量的測定,在開設了有關蛋白質基礎實驗(如凱氏定氮、層析、分光光度分析等蛋白質含量測定實驗)后,給定一些材料讓學生自選,如各種蛋類、各種動物血液、各種奶制品等,要求學生在已掌握的蛋白質理論知識和實驗技能基礎上,從蛋白質含量的測定方面開展實驗,根據實驗結果對不同材料的營養價值從蛋白質角度進行分析和評價,最后以小論文的形式提交實驗報告。

從實驗中可以看出學生的創新意識和創新熱情在不斷提高。在“果蔬維生素 C含量測定及其分析”的實驗中,學生了解了維生素 C的基本性質后,教師給定一些材料讓學生自選,如蘋果、梨、香蕉、桔子、白菜、芹菜、菠菜等。有的學生同時選用水果和蔬菜,有的選用不同貯存方式的水果或蔬菜,有的選用不同貯存時間的水果或蔬菜,的用同一種水果或蔬菜的不同部位作為實驗材料。再如肝臟堿性磷酸酶的提取、活性測定及 Km值的測定。酶提取實驗有多種方法,教師可提供很多試劑、儀器,學生可根據自己查閱的文獻進行選擇、對比,設計提取方案。提取的酶蛋白通過活性測定后,才能決定下一步能否測定酶的 Km值。 Km值結果計算又有幾種方法,都由學生自己選擇。最后上交實驗報告。這樣做不僅鞏固了理論知識,而且在原有實驗的基礎上進行創新,收到了良好的教學效果。

三、綜合性與設計性實驗的教學效果

1.內容安排合理,增加了知識的關聯性、系統性綜合性實驗內容連貫性好,操作一次性完成,節省了教學時間,并且綜合性實驗是一個連續的、緊湊的過程,其所融匯的知識面更廣,相對難度和操作復雜性增大,可促使學生做好預習,并自覺查閱相關資料,決問題,對實驗中用到的技術有更全面的了解,培養自學能力,為其今后專業課的學習打下基礎。

2.提高了學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。在綜合性與設計性實驗教學中,教師只講解實驗要點和容易出錯的地方,提出問題讓學生回答,給學生充分的想象空間,提高學生做實驗的興趣。在實驗中,注意調動學生的積極性,發揮他們的想像力。

3.破除了學生對權威的迷信,樹立了勇于創新、敢于挑戰的精神傳統的生物化學實驗都是學生按照教師設計好的步驟做實驗,實驗結果是預先知道的,這在很大程度上束縛了學生的思維。綜合性與設計性實驗要求學生從實驗材料、試劑的準備到實驗儀器操作、結果記錄、書寫論文式實驗報告均自己完成。每個步驟對學生來說都是全新的,充滿了挑戰,實驗結果不是預先知道的。學生必須對實驗中出現的現象及實驗結果進行分析。破除了學生對權威的迷信,樹立了他們勇于創新、敢于挑戰的精神。

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注:本文系貴州師范大學青年教師基金項目。