生物化學實驗實施探究教學的實踐與思考

劉 萍，李學平，任加云

（濱州學院 資源環境系，山東 濱州 256603）

生物化學實驗實施探究教學的實踐與思考

劉 萍，李學平，任加云

（濱州學院 資源環境系，山東 濱州 256603）

介紹了探究式教學的實驗教學內容與方法，以生物化學驗證性基礎實驗項目——氨基酸的分離鑒定為例，從實驗準備、方案設計、教學組織及效果等幾方面闡述了探究性教學在生物化學實驗中的應用。實踐表明，將探究教學應用于驗證性實驗，能夠提高教學質量，培養學生分析、解決問題的能力、創新能力和協作能力。

生物化學；探究式教學；驗證性實驗

目前，為了適應創新型人才培養模式，高等教育在實驗教學內容和方法上進行了很大的改革，但在具體教學實踐中，往往貫徹不夠徹底，仍采用了講授式教學模式，即主要通過教師講解實驗原理、步驟及實驗示范開展教學活動，在這種教學模式下，學生主動性較差，學習興趣不高，實驗項目結束后，對實驗目的不夠明確，缺乏探究的主動性，科學的思維能力得不到鍛煉。在實驗教學中適當地開展探究性教學，使學生在學習知識的過程中，能夠體驗到科學探究的方法與樂趣，會極大地調動學生的主動性、創造性，真正體現學生的主體地位與教師的主導地位[1]，是本科生實驗教學的主導趨勢之一。本文以“氨基酸的分離鑒定”實驗項目為例，嘗試了驗證性實驗采用探究式教學的實踐活動，為開展探究實驗教學提供一套可行的教學方案。

一、探究性教學模式的教學內容與方法

探究性教學的開展由教師提出實驗目的及要求，開放實驗室。學生以小組為單位，通過資料查閱并深入討論后，共同設計實驗方案。通過課堂實踐對實驗過程進行觀察，對實驗結果分析討論，得出實驗結論。教師最終對結果進行分析與總結，完成實驗任務[2]。由于實驗學時限制，采用教師指導模式[3]，結合啟發、引導、激勵和討論等方式開展教學。實驗方案設計由學生在實驗課前完成，教師適當引導學生，使其設計的實驗方案能夠順利開展。與傳統的被動式教學方法相比較，在教學內容與形式上，有了較大的變化。傳統的教學內容主要涉及基礎性實驗及驗證性實驗[4]，采用的方法比較單一，其基本步驟包括：（1）教師準備實驗材料，講解實驗原理及操作步驟；（2）學生按照實驗步驟按部就班地進行實驗操作，并記錄實驗結果；（3）教師指導學生實驗技能，并解答學生遇到的問題；（4）學生完成實驗操作，撰寫實驗報告；（5）教師分析報告出現的問題等。其教學形式單一乏味，學生的主體地位不突出，其創新思維得不到體現，實驗態度懈怠，部分學生對實驗興趣低，有抄襲實驗報告等現象。探究教學除了在教學內容上增加綜合性實驗、研究性實驗及設計性實驗內容之外，更在教學方法和手段進行了改進，不再是平鋪直敘的講述，更注重學生的自主能力及創新能力的培養。同時對基礎性實驗及驗證性實驗的教學手段及方法也進行了革新，滲入探究教學方法，更突出學生探究能力。其教學過程為：（1）設置問題情境，以小組為單位，提出具體的實驗任務；（2）學生相關文獻資料，通過閱讀、思考及整理后，設計可行的實驗方案；（3）師生論證實驗方案的可行性；（4）課堂教學，學生進行實驗操作實踐，觀察實驗結果；（5）對結果進行分析，得出結論；（6）對結果進行討論，教師對學生討論結果進行點評。在教學過程中，教師的主導地位貫穿整個實驗教學過程。實驗教學中更注重學生在實驗方法中的創新能力，尤其是學生通過查閱相關文獻資料，積極思考尋找解決問題的方法，對實驗過程進行了必要的調整，并通過實驗操作，親自驗證自己設計的方案，使學生有了更多的自主性，能夠培養學生綜合思維能力、創造能力及團隊協作能力。

二、探究實驗教學組織與實踐

1.教師設置問題情境，學生討論。鑒于實驗教學時數有限，在教學過程中部分問題不能充分開展，故可將問題的提出設定在相關的理論教學過程中開展。由教師創設問題情境，學生結合理論知識，針對問題的可能結果進行討論。科學家波普爾[5]曾提過，科學的第一特征即始于問題，一部科學史，就是對奧秘的探索與對問題解答的歷史。由此可見，問題的設置是探究教學的關鍵，問題過于簡單，學生探究興趣不足；問題過難，學生無所適從，會放棄探究學習。所以問題的提出需在學生最近的發展范圍內或略有擴展。

2.學生搜集文獻資料，制定實驗方案。學生通過查閱文獻資料、實驗工具書等，設計詳盡的實驗方案。其實驗方案包括：研究目的、理論依據、儀器設備的選擇與使用、實驗材料的配制、具體的操作步驟、數據的處理方法、預期效果以及存在的問題等。鼓勵學生在小組內和小組間進行方案的交流討論，并對設定的方案進行可行性分析，確定最佳方案。在學生制定方案的過程中，教師的指導地位不容忽視。

3.實驗探究過程。以小組為單位，進行實驗探究。根據已擬定的操作方案及步驟開展實驗，認真操作，觀察記錄實驗現象，測定并分析實驗結果。學生在操作中分工協作，積極思考，在討論中學習。當實際操作過程出現問題時，教師應及時對學生進行啟發、引導，甚至鼓勵小組成員間進行辯論分析，鼓勵其繼續探究。

4.小組內部討論，小組間相互交流評價，教師點評。針對實驗結果進行討論，分析實驗操作過程中的問題，并在組間進行交流評價。在交流過程中，學生應準確表達自己的見解，并善于聽取他人的意見，在交流中相互批判，學會接納不同的意見和想法，并用科學的思維反思實驗方案中存在的問題。

5.學會知識的遷移。將理論應用于實踐，是學習的根本。在實踐過程中，更要有所創新，才能實現知識的遷移運用。創新的過程，是學生體驗學習樂趣的過程，從而也更加激發學生學習的興趣和探究的欲望。

三、驗證性實驗項目實施探究教學模式的改革

以驗證性實驗“氨基酸的分離鑒定”為例，介紹探究教學模式在實驗教學中的運用方法。將25個學生的實驗班級分成A1—A55個探究小組，每個小組5個學生。

1.實驗準備。實驗儀器與材料：層析缸，培養皿，小燒杯，長頸漏斗，毛細管，吹風機，電熱鼓風干燥箱，層析板，層析濾紙，手套。實驗試劑：已知的20種氨基酸純溶液，4種未知組分的氨基酸混合液，擴展劑，顯色劑，吸附劑，粘合劑等。搜集問題情境資料：將搜集的相關資料及網址發給學生，布置相關的課前思考題，如目前的層析方法有哪些？如何分離鑒定氨基酸混合液？可以設計幾種實驗方案？

2.問題提出及方案制定。通過課前學習，學生發現層析技術是氨基酸的分離方法中的一種，其特點是快速簡單，是利用不同物質理化性質的差異而建立起來的技術。所有的層析系統都由兩相組成：一是固定相，另一是流動相。在此基礎上提出本實驗要解決的主要問題是怎樣利用層析技術進行氨基酸的分離并進行氨基酸的鑒定。通過合作討論，實驗小組根據給出的實驗材料、儀器與設備各自設計實驗方案。師生間論證實驗設計的方案是否合理。確定2種可行的實驗方法。方法一是薄層層析，方法二是紙層析。教師進行實驗任務分配，實驗小組A1—A3實施薄層層析方案，實驗小組A4—A5實施紙層析方案。

3.實驗方案的驗證與操作探究。5個實驗小組，依據設計的實驗方案分別開展實驗操作，觀察并記錄實驗過程及結果。A1—A3實施薄層層析，混合液樣點中各組分移動距離與薄層制作的厚度、樣品在原點大小的關系。A4—A5進行紙層析探究活動，同樣思考樣品中各組分的移動距離與哪些因素有關系？如層析濾紙的纖維走向，樣品中氨基酸的結構、極性、分子量大小等因素。教師可在學生探究過程中，針對各實驗小組，對上述問題以啟發方式引導學生進行思考。實驗結束后，各實驗小組在組內分析層析結果，討論實驗方案在實驗探究中的不足與失誤，并進行改進。最后，計算Rf值，確定混合樣品中的氨基酸組分。

4.組間交流與討論。各探究小組討論結束后，即可在組間進行交流。從Rf值討論，分析同一氨基酸采用薄層層析及紙層析兩種方法，為什么同一種氨基酸其Rf值不同？不同氨基酸的Rf值是否一樣？為什么？兩種方法進行對比，提出其優缺點。師生間相互提問，共同討論交流，薄層層析與紙層析的原理是否一樣？兩種實驗方法的結果是否一致？結論可靠嗎？怎樣減少實驗誤差？如何解釋實驗的現象與結果？有沒有其他的設計方案？通過討論，解決實驗過程中存在的問題和疑惑。

5.總結與評價。討論結束后，教師對實驗結果進行點評與總結。教師對實驗探究過程總結時，要指出實驗中的不足，尤其是對錯誤的實驗操作進行糾正。但更應該捕捉學生獨特觀點及創新性的想法，去偽存真，幫助學生提高判斷、分析能力。從方案的設計、探究過程的實施，到最終對實驗結果的分析與總結，要求學生從這幾個方面進行總結，對探究過程進行反思，寫出實驗總結，進行自我評價。要求每位學生撰寫實驗報告，作為終結性評價。

四、教學效果思考

探究教學能夠有效提高課堂教學質量，加深學生對知識點的理解，改變了傳統的“填鴨式”教學模式，使學生體驗到科學探究的過程與樂趣，在探究中學會分析問題、解決問題的方法及途徑，這比掌握知識點本身對學生更具有長遠的意義。問題的提出，僅靠學生自身往往不夠準確深入，故而教師在探究教學中的主導地位不容忽視，及時啟發、引導學生，從而完成探究過程，達到較好的教學效果。另外通過小組合作探究，使學生懂得，未來的學習與工作，人與人之間良好的合作關系，是團隊合作的基礎。與傳統的實驗教學相比較，探究教學更能激發學生的興趣與激情，在資料查閱能力、方案設計能力、自我學習能力、科學思維能力、綜合分析能力及協作能力等各方面都有了很大的提高。在實施探究教學活動中，且不可忽視講授式在實驗教學中的作用，尤其是不可忽視對實驗原理的講授，否則會直接影響到學生創新性、批判性思維的鍛煉。

通過探究教學提高教學質量和教學效果，對教師和學生來講，都具有很強的挑戰性。不僅要求教師掌握學科知識的深度及廣度，也要求學生能真正地去思考、實踐與反思，探究教學活動才能順利開展。探究活動不僅使學生獲得知識和技能，還能學習獲取知識與技能的方法與途徑，極大地提高學生分析和解決問題的能力，適應高等教育院校培養創新性人才的需要，適應社會發展需求。但是，在探究式教學過程中，還存在許多問題。如課時的限制，故教師在實施教學過程中，不但需要考慮授課內容，更要考慮到實施的細節，更好地組織課堂教學，掌握好時間。另外，學生性格各異，在組織教學中教師應注重與學生的情感交流，做學生的良師益友，創造共同探究的教學環境，促使學生探究能力的進一步培養。教師在開展探究式教學過程中，要把握好“度”，根據授課需要，結合講授式、啟發式、討論式等方式開展教學活動，精心設計教學過程和教學策略，教師的充分準備是實驗探究教學順利開展的重要保障[3]，我們要不斷學習，積極探索，更新思想觀念，并及時總結經驗教訓，提高探究教學的實效性。

[1]汪健軍，劉青，毛長丹.探究性教學模式在大學物理設計性實驗中應用[J].浙江萬里學院學報，2012，25（1）：105-108.

[2]郭忠興.案例教學過程優化研究[J].中國大學教學，2010，（1）：59-61.

項目來源：濱州學院教學研究項目，課題編號BZJYWZ201201。高等院校講授式與探究式教學模式整合性研究與實踐

G642.0

A

1674-9324（2014）43-0270-03

劉萍（1976-），女，山東煙臺人，副教授，濱州學院資源環境系生態教研室。