生物化學設計性實驗的探索與實踐

吳秀蘭，黃麗華，李蕓瑛，李充璧

（肇慶學院生命科學學院，廣東肇慶526061）

生物化學設計性實驗的探索與實踐

吳秀蘭，黃麗華，李蕓瑛，李充璧

（肇慶學院生命科學學院，廣東肇慶526061）

以培養學生創新精神和提高學生實踐能力為重點，探討了生物化學設計性實驗的教學模式與教學實踐過程，并就當前設計性實驗存在的問題提出幾點看法.

生物化學；設計性實驗；改革

生物化學是生命科學領域里重要的基礎學科，其理論和技術已廣泛應用于農學、醫學、生物學等各個領域.由于生物化學是一門實踐性很強的學科，因而生物化學實驗在教學中占有舉足輕重的地位.以驗證性、灌輸式為主的傳統實驗教學方式存在較多的弊端[1－2]，不利于學生綜合素質和創新能力的培養.為此，我們根據學科發展形勢和教育部本科教學水平評估指標的要求，自2005年起在生物技術、生物科學專業生物化學實驗教學中，開設并不斷提高設計性實驗的比例，通過4年多的探索與實踐，總體收效良好.本文中，筆者就生物化學設計性實驗的教學模式與教學實踐過程進行了探討，并對如何搞好設計性實驗的教學提出了一些看法.

1 生物化學設計性實驗的教學模式

實驗教學既要重視實驗技能的訓練，又要突出創新能力的培養.長期以來，生物化學的實驗教學基本上是以驗證生化理論知識、掌握實驗基本方法與操作技能為主，忽略了對學生綜合創新能力的培養.教學內容以驗證性實驗為主，學生只要按照實驗教材上的方法和步驟進行操作，“依葫蘆畫瓢”就能完成實驗.教師多采用單一的灌輸式教學方法，抑制了學生主動參與實驗的積極性，教學中未形成有利于學生創新能力發揮的激勵機制.顯然,這種“灌輸”加“模仿”的教學模式不利于學生個性的發展，禁錮了學生創新意識的培養[3].

設計性實驗是根據一定的實驗目的和實驗條件，由學生依據所掌握的理論知識和實驗技能，通過查閱相關資料，自行設計實驗方案并選擇相應的儀器設備，自己制定實驗操作步驟，然后獨立完成實驗、處理實驗數據并完成實驗報告（論文）[4].肇慶學院生命科學學院的生物化學設計性實驗教學模式是：研究課題的選擇→實驗方案制定→試劑耗材準備→實驗操作指導→結果分析與討論→完成實驗論文→實驗成績評定.在整個實驗過程中，學生按照科學的研究方法，通過主動探索、大膽創新來解決實際問題.教師只需根據學生的設計方案和實驗過程對學生進行必要的引導和指點，不必再詳細講解實驗內容，控制實驗的過程與結果.通過設計性實驗的開展，學生獨立完成提出問題、分析問題、解決問題的全過程訓練，從而達到完成實驗技能訓練、開展科研能力培訓、提高綜合素質能力、培養創新能力的教學目的.

2 生物化學設計性實驗的教學實踐

2.1 指導選題和方案設計

合理可行的設計性實驗選題是學生順利完成設計性實驗的關鍵.設計性實驗課題的選擇,既要考慮到學生的理論知識水平和實驗操作技能，也要兼顧實驗室的儀器設備、試劑耗材及經費使用等諸多因素.此外，選題最好與生產實踐或科研前沿緊密聯系，這樣可提高學生的研究興趣，充分發揮學生的學習主動性.在選題方面，我們首先給出若干個不同的研究課題供學生選擇，主要涉及如下幾方面：不同果蔬的維生素C含量對比研究；動植物DNA的提純與鑒定；不同因素對酶活力影響的研究，動物血清白蛋白的提取與鑒定；目的基因的PCR擴增影響因素，等等.各實驗小組學生（4～6人）根據自身特長和興趣愛好，查閱相應文獻資料，經實驗小組討論后選擇1～2個研究課題開展實驗.

選題確定后，設計性實驗方案是否詳細完整和科學可行，是學生能否順利完成設計性實驗的根本，而充足的準備時間是成功的重要保證.我們一般在實驗前1個月要求學生開始選題,2周后各實驗小組制定出課題研究方案.實驗選題和方案的制定主要由各實驗小組成員討論決定，在實驗條件和經費允許情況下，教師應盡量尊重學生的選題要求；但從實際情況看，大學2年級學生對于實驗方案的設計能力不足，教師應多指導學生通過查閱文獻資料、對比不同實驗方法來改進設計方案，同時指導學生做好不同實驗條件下的實驗預備方案.對于設計不合理、思路不完善的方案,教師則應及時提出修改意見,讓學生進一步加以完善或者重新設計方案,然后再由教師審閱指導.

2.2 加強實驗操作指導

加強對設計性實驗的操作指導是學生順利完成設計性實驗的保證.設計性實驗要求學生自行設計實驗方案,獨立完成實驗操作,但這并不意味著設計性實驗的教學是“放羊式”教學.在實驗過程中，教師要及時提供實驗所需的各種試劑耗材及儀器設備，同時糾正學生實驗操作過程中的錯誤，解決諸如移液器的使用、分光光度計的較零、瓊脂糖凝膠的配制等常見操作問題.教師應要求學生在實驗過程中勤于思考，對關鍵實驗步驟教師可采用提問的方式讓學生多思考.例如：對不同果蔬維生素C含量的對比研究是學生選擇較多的課題，學生選擇的材料既包括葉菜及茄果類蔬菜，也包括水果、瓜類、果汁等其他眾多品種的實驗材料.指導教師應指導學生針對不同的供試材料，進行組織破碎、色素的干擾、樣品的稀釋等不同的處理，強調維生素C的強還原性和穩定性，以保證學生實驗的順利完成.同時，由于各研究小組的實驗材料與方法存在差異，實驗結果往往也有較大誤差，教師要引導學生分析采用不同實驗材料和處理方法時所得維生素C的含量差別，以便在今后實踐中加以運用.

2.3 規范設計性實驗報告的寫作

實驗報告的寫作是對學生綜合素養和科研寫作能力的一次訓練.設計性實驗報告應采用研究論文的格式進行書寫.這既可以讓學生了解科學研究論文的書寫格式與方法，訓練其科研寫作能力，又為其撰寫畢業論文打下良好基礎.設計性實驗研究論文的撰寫，由實驗小組團隊集體完成，團隊成員對實驗數據結果進行統計處理，然后分析、討論實驗結果，最后執筆完成論文的寫作.學生通過撰寫科研論文可以回顧實驗流程，處理實驗數據，分析討論實驗結果，總結實驗得失，這有利于培養學生分析問題和解決問題的能力.教師在評閱學生設計性實驗論文時，要注重其文字是否流暢，理論和數據分析討論是否正確合理，之后就發現的問題及時與學生進行交流.

2.4 完善設計性實驗的成績評定

傳統的驗證性實驗通過實驗操作技能和實驗報告結果兩方面進行評價，方法和內容較單一，對于學生的綜合應用能力和創新能力考核不夠.由于設計性實驗重在培養學生分析解決問題的綜合能力以及創新能力，因此應更注重實驗方案的設計和學生在實驗過程中發現與解決問題的能力.為此，設計性實驗成績評定應包括如下內容：課題研究方案制定是否具有科學性、創新性、可行性（20%）；實驗操作技能的規范性與熟練性（20%）；小組團隊的組織紀律性（10%）；研究論文的寫作規范及流暢性（20%）；實驗數據結果的準確性（10%）；實驗結果的小結與討論是否合理完善等（20%）.

3 設計性實驗存在的問題及思考

幾年來，通過生物化學設計性實驗的教學實踐與探索，我們在培養學生的綜合素質和創新能力方面收效良好，在生物化學精品課程建設、生物實驗技能大賽、人才梯隊建設等方面都取得了可喜的成績，但一些方面仍然尚待改進.

3.1 為設計性實驗搭建良好的工作平臺

設計性實驗一般需要在不同的實驗室進行，且實驗時間也比較自由靈活，正常上課時間之外及周末學生也經常進實驗室開展實驗.同時，設計性實驗所需的各類儀器設備要求較多，特別是一些儀器設備不能滿足涉及新技術、新方法的設計性實驗所需，經常阻礙學生的實驗進程，限制學生創新能力的發揮.要解決這些問題，需要建立課余時間的實驗安全管理制度，同時學校也要多采購儀器設備；另外，還要讓不同實驗室間的儀器設備實現互通有無、資源共享，建立開放的實驗室工作平臺[5].

3.2 加強經費支持

生物化學與分子生物學試劑的價格通常都比較昂貴，加之學生在實驗過程中經常由于操作失敗而造成一定的浪費，因此需要充足的實驗經費才能確保設計性實驗的順利開設[6].同時，由于設計性實驗的時間安排主要決定于學生，因此教師與實驗技術人員經常要打破上下班的限制，用課余時間在實驗室指導學生開展實驗，解決各種問題，保證實驗室安全有效的運作.這不僅需要教師要有強烈的責任感和奉獻精神，同時也需要學校在經費方面給予積極支持，以提高教師和其他工作人員的工作積極性.

[1]賴小玲,陳華絮,肖生鴻,等.改革生物化學實驗教學,提高學生綜合創新能力[J].生物學雜志,2007,24（3）：68-70.

[2]李遂焰,劉艷秋,熊莉麗.完善教學內容,促進生化實驗教學改革的深入發展[J].教育理論與實踐,2007,27：158-160.

[3]肖維威,馬文麗,朱利娜.生物化學綜合性、設計性實驗教學改革探討[J].中國現代醫生，2007，45（17）：114-115.

[4]劉竹琴,劉艷峰.設計性實驗教學探討[J].實驗技術與管理,2005,22（6）：97-99.

[5]蘇何玲,劉永明.開設生物化學設計性實驗的實踐與思考[J].中國現代醫學雜志,2008,18(17)：2 589-2 591.

[6]林春蘭,吳智慧,嚴玉霞.生物化學實驗教學改革的發展趨勢以及存在的問題[J].醫學教育探索,2010,19（2）：256-257.

Practice and Research of Design Experiment on Biochemistry WU Xiulan,HUANG Lihua,LI Yunying,LI Chongbi

(College of Life Sciences,Zhaoqing University,Zhaoqing,Guangdong 526061,China)

To cultivate innovation of students and improve their practical ability,the mode of biochemical experiment design and course of teaching practice is discussed,and some opinions are expatiated on designing experiments and improving quality.

biochemistry；design experiment；innovation

Q5－33

B

1009－8445（2010）05－0057－03

（責任編輯：陳靜）

2010－06－20

吳秀蘭（1978－），女，江西黎川人，肇慶學院生命科學學院講師，碩士.