開放式生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索與嘗試

　　摘 要： 為適應(yīng)學(xué)科發(fā)展與新的教學(xué)形勢，滿足社會對高素質(zhì)人才培養(yǎng)的需求，本文作者嘗試對部分班級進(jìn)行開放式教學(xué)的新模式，在綜合學(xué)科知識及實(shí)驗(yàn)技能、培養(yǎng)學(xué)生科研素質(zhì)、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維等方面效果顯著。
　　關(guān)鍵詞： 開放式 生物化學(xué)實(shí)驗(yàn) 教學(xué)模式 探索與嘗試
　　
　　當(dāng)前國內(nèi)高等教育的發(fā)展形勢正發(fā)生著深刻變化，以全國教育工作會議召開和《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020)》頒布實(shí)施為標(biāo)志，我國開啟了從教育大國邁向教育強(qiáng)國、從人力資源大國邁向人力資源強(qiáng)國的新征程，高等教育由此站在了由大變強(qiáng)的科學(xué)發(fā)展新起點(diǎn)。隨著新一輪西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，中央對中西部地方高校特別是對民族地區(qū)高等教育扶持力度的不斷加大，以及湖南省新一輪大湘西開發(fā)戰(zhàn)略特別是國家武陵山區(qū)經(jīng)濟(jì)協(xié)作區(qū)的建立，區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對人才培養(yǎng)提出了更高的質(zhì)量要求。特別是我校提出的實(shí)現(xiàn)從教學(xué)型大學(xué)向教學(xué)研究型大學(xué)轉(zhuǎn)變、立足湘西、領(lǐng)跑邊區(qū)的十二五戰(zhàn)略目標(biāo)，作為理工科院校，新形勢下的人才培養(yǎng)對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動手能力培養(yǎng)提出了更高的要求［１］。實(shí)驗(yàn)動手能力的提高更多倚賴于實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)設(shè)備等硬件建設(shè)，近年來，我院不斷加大實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)模，實(shí)驗(yàn)室條件得到極大改善，而研究型實(shí)驗(yàn)室的建立，特別是各種基金項(xiàng)目的申報(bào)實(shí)施，給實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了緊密聯(lián)系科學(xué)前沿的平臺。因此，如何綜合利用實(shí)驗(yàn)室資源，搞好生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，強(qiáng)化學(xué)生動手能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，從而更好地為理論教學(xué)及科研服務(wù)是我院當(dāng)前生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要任務(wù)。
　　傳統(tǒng)的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)通常包含三個(gè)部分：驗(yàn)證、綜合、設(shè)計(jì)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)以鞏固理論知識，培養(yǎng)學(xué)生動手能力為主；綜合性實(shí)驗(yàn)則重在對學(xué)生的動手能力、分析問題和解決問題等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)［２］；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)則是在前二者的基礎(chǔ)上進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理及分析能力和綜合思考能力等。但常規(guī)教學(xué)中這三部分內(nèi)容基本都是獨(dú)立的，缺乏彼此之間的聯(lián)系，不同的目的賦予不同的實(shí)驗(yàn)，從而完成教學(xué)任務(wù)。其結(jié)果是學(xué)生確實(shí)掌握了一定的實(shí)驗(yàn)技能與分析能力，卻不能自如地運(yùn)用。結(jié)合當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室硬件條件及教學(xué)現(xiàn)狀，我們提出了開設(shè)部分自選開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的構(gòu)想，并在部分教學(xué)班級中進(jìn)行了嘗試，取得了良好的教學(xué)效果。
　　1.開放式實(shí)驗(yàn)的選定
　　我院常規(guī)生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目包括驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)8個(gè)，綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)各2個(gè)。這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)涵蓋了生物化學(xué)中三大重要的基本實(shí)驗(yàn)技能：層析、電泳、定量分析。但由于課時(shí)及實(shí)驗(yàn)條件的限制，學(xué)生學(xué)習(xí)的結(jié)果基本上是學(xué)而無用，而且不能融會貫通，到大四做畢業(yè)論文時(shí)，所學(xué)的知識基本都已經(jīng)還給了老師。
　　隨著實(shí)驗(yàn)條件的不斷完善，以及教師科研項(xiàng)目的不斷增加，學(xué)生實(shí)踐的機(jī)會也大大增加，由此也相應(yīng)地提高了對學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能及動手能力的要求。在不斷修改和完善人才培養(yǎng)方案時(shí)，我們對生物化學(xué)部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了開放式實(shí)驗(yàn)的嘗試，選定與科研緊密結(jié)合的《維生素C的含量測定》和《小麥種子萌發(fā)前后淀粉酶活性變化》為試開放項(xiàng)目。
　　2.開放性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)
　　《維生素C的含量測定》可分解為如下內(nèi)容：一、不同水果的維生素C含量的測定。要求對五種以上水果進(jìn)行維生素C的含量測定，根據(jù)結(jié)果來評價(jià)水果的營養(yǎng)價(jià)值。材料來源：學(xué)生自己選定。二、同種水果不同生長時(shí)期維生素C的含量測定。這個(gè)內(nèi)容因涉及不同生長時(shí)期，所以材料由指導(dǎo)老師提供。三、不同產(chǎn)地同種水果維生素C的含量測定。材料同樣由指導(dǎo)老師提供。此開放實(shí)驗(yàn)向食品專業(yè)的同學(xué)試開放。
　　《小麥種子萌發(fā)前后淀粉酶活性變化》可分解為如下內(nèi)容：一、不同濃度重金屬處理后小麥種子萌發(fā)前后淀粉酶活性變化：重金屬為銅、鉛和鎘中的任一種。二、不同濃度鹽分（NaCl）處理下小麥種子萌發(fā)前后淀粉酶活性比較。三、不同濃度重金屬（鉛、銅、鎘任一）處理下小麥種子生理變化。測定指標(biāo)：（1）種子萌發(fā)率；（2）萌發(fā)前后淀粉酶活性；（3）幼苗維生素C的含量。此實(shí)驗(yàn)對生物科學(xué)專業(yè)及生物工程專業(yè)同學(xué)試開放。
　　3.實(shí)驗(yàn)過程
　　實(shí)驗(yàn)之前，將實(shí)驗(yàn)班級分成四人一小組，每組自選一個(gè)題目，并根據(jù)題目弄明白各自實(shí)驗(yàn)的目的和意義，比如測定同一水果不同生長時(shí)期維生素C的含量有什么意義？不同濃度重金屬處理下小麥種子生理變化實(shí)驗(yàn)中，為什么選定這三個(gè)指標(biāo)？這三個(gè)指標(biāo)分別有什么意義？（備注：淀粉酶是《小麥種子萌發(fā)前后淀粉酶活性變化》實(shí)驗(yàn)的目的要求，是必測項(xiàng)；維生素C的含量是植物抗逆性指標(biāo)之一，測定它的目的除了讓學(xué)生充分理解還原型維生素C的作用外，也是對該知識點(diǎn)的拓展，同時(shí)也是對生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的綜合；其它抗性指標(biāo)如三大保護(hù)酶的活性測定（SOD、POD、CAT）、游離脯氨酸含量測定等是植物生理實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容，因此這里不再引申。）寫出實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，即可行性實(shí)驗(yàn)方案，包括實(shí)驗(yàn)方法、材料與儀器、所需藥品及試劑的配制方法，以及具體的實(shí)驗(yàn)步驟。老師對實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)進(jìn)行詳細(xì)批閱，并面對面地對學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行點(diǎn)評和細(xì)化。確定好實(shí)驗(yàn)方案以后，學(xué)生制定計(jì)劃進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室（維生素C的實(shí)驗(yàn)要求在一個(gè)星期內(nèi)完成，小麥種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)要求在一個(gè)月內(nèi)完成），首先是實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備，包括實(shí)驗(yàn)器材的準(zhǔn)備、藥品的配制，以及實(shí)驗(yàn)操作，都在老師指導(dǎo)下完成。種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)學(xué)生獨(dú)立完成，要求做好觀察記錄。記錄內(nèi)容包括：培養(yǎng)期間補(bǔ)液量、萌發(fā)情況、生長情況（芽長、根長等），以及重金屬或鹽分處理濃度與處理時(shí)間。
　　4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果
　　實(shí)驗(yàn)部分結(jié)束后，對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行檢查并集中講解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，包括Excel表格的使用方法、SPSS分析軟件的使用、標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作方法、如何制表及制圖、如何對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行正確的分析等，詳細(xì)講解理科科研小論文的寫作格式，最后提出本次開放實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果寫出一篇科研小論文，要求有明確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論及合理的分析。實(shí)驗(yàn)論文經(jīng)過指導(dǎo)老師認(rèn)真提出修改建議，多稿修改后，都基本達(dá)到了論文寫作要求，格式較規(guī)范。在這其中不乏有發(fā)表價(jià)值的實(shí)驗(yàn)論文，指導(dǎo)老師對這些可能發(fā)表的論文，再給出建議，補(bǔ)充一些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行內(nèi)容的充實(shí)，同時(shí)對論文進(jìn)行至少三稿以上的修改意見，最終推薦發(fā)表。
　　5.開放式實(shí)驗(yàn)效果
　　第一，開放式實(shí)驗(yàn)的實(shí)施，增強(qiáng)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的自主性，極大地激發(fā)了學(xué)生的興趣，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生都表現(xiàn)出了與課堂上截然不同的積極主動性，同時(shí)動手能力得到了很大提高，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)的意愿明顯加強(qiáng)，也吸引了一部分沒有進(jìn)行試開放班級的同學(xué)參與了進(jìn)來。
　　第二，開放式實(shí)驗(yàn)給學(xué)生提供了一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的模式，讓學(xué)生與科研有了一次近距離的接觸，讓他們不再對科學(xué)研究感到陌生，在實(shí)驗(yàn)過程中，不少同學(xué)都能提出自己的思路和見解，學(xué)生的科學(xué)思維能力，以及創(chuàng)新能力都得到了鍛煉。
　　第三，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，使學(xué)生的綜合能力得到了一定的鍛煉，實(shí)驗(yàn)作業(yè)的完成，也為學(xué)生日后撰寫畢業(yè)論文打下了基礎(chǔ)。同時(shí)他們對科研的興趣遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了沒有開放的班級。多數(shù)同學(xué)在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程結(jié)束后，都選擇了繼續(xù)跟老師進(jìn)行科研實(shí)驗(yàn)，熟練的操作技能和較強(qiáng)的動手能力也得到了老師的認(rèn)同，成為老師得力的科研小助手。
　　第四，訓(xùn)練了學(xué)生的論文寫作能力，使學(xué)生分析綜合能力及寫作能力得到了極大的提高，綜合培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維及創(chuàng)新能力、分析能力、動手能力和寫作能力。
　　第五，開放式實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)，也提高了實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室一般為一學(xué)年開設(shè)使用半期或一學(xué)年，也僅限于課堂時(shí)間使用，大部分時(shí)間還是處于閑置狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)室的利用率較低，實(shí)驗(yàn)設(shè)備浪費(fèi)極大。開放式實(shí)驗(yàn)的開設(shè)，保證了實(shí)驗(yàn)開設(shè)期間，中午、晚上，以及節(jié)假日，實(shí)驗(yàn)室均對學(xué)生開放，大大地提高了生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的利用率。學(xué)生可以根據(jù)自己的時(shí)間來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，保證了實(shí)驗(yàn)室高效率的運(yùn)行。
　　開放式生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是在新的高等教育形勢下，根據(jù)學(xué)校和學(xué)院提出的教學(xué)型向教學(xué)科研型轉(zhuǎn)型的要求進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式探索與嘗試，根據(jù)實(shí)驗(yàn)效果來看，嘗試性開放實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式是成功的，而且效果顯著，也符合社會對專業(yè)人才培養(yǎng)的需求。可見，開放式實(shí)驗(yàn)的開設(shè)在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中是可行的，也值得進(jìn)一步推廣。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
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