做好生物化學實驗改革培養學生綜合素質初探

李寧　孜力汗　李曉宇　滕虎　謝健

摘要：生物化學實驗是培養大學生動手能力，啟發思維和培養科研創新性人才非常重要的教學環節。本文結合我院生物化學實驗內容和教學模式改革過程的經歷和體會，主要包括怎樣做好生物化學實驗準備、培養學生操作技能、發揮學生的主動性、創造性、最終培養高素質人才等，就生物化學實驗教學改革提高學生綜合素質，培養創新性科研人才進行初步的探討。通過實驗教學改革發現認真細致地做好生物化學實驗準備是提高生物化學教學質量的關鍵，同時加強實驗操作過程的考核要求對于培養大學生實驗技能素質和提高積極性也非常重要。

關鍵詞：生物化學實驗；教學改革；實踐；綜合素質

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）41-0260-02

生物化學實驗是生物工程和技術專業大學生的一門基礎實驗課程，對培養大學生動手能力，啟發思維，培養科研創新性人才具有重要的意義；對加深理論知識的理解，加強科學思維訓練具有不可代替的作用，是全面提升大學生綜合能力非常重要的實踐教學環節。然而，目前生物化學基礎實驗由于實驗內容多以驗證性實驗為主，學生只是按照教師指導或者書本詳細具體的操作步驟進行操作，獲得實驗結果，完成課程任務而已，對于培養學生基本科研素質沒有起到應有的作用。因此，除了改革實驗內容之外，還應從教師自身做起，積極充分做好實驗準備工作、改革教學和考核模式，提高大學生對生物化學實驗興趣，逐漸提高學生實踐能力。大連理工大學生命科學與技術學院于2002年開設生物化學教學實驗課，起始是以基礎性驗證性為主，2008年我院對化工學院600多名學生開設生物化學實驗，增加綜合實驗的比例，投入了更多的實驗設備并增補了實驗項目。隨著教學改革的不斷深入，從2013年開始我們已將生物化學實驗課程做了較大改革，在不斷提高教學質量的同時，增加設計性的大綜合實驗，并將驗證性實驗整合其中，實驗之間銜接緊密，使教學內容按其內在的聯系建立一套相對獨立的教學方法和教學模式。以下是幾年來在生物化學實驗教學實踐中的一點體會。

一、做好實驗前的準備，提高教學質量

實驗準備工作的好壞，直接關系到教學實驗能否順利進行。生化實驗準備工作是一項綜合繁雜的工作，從實驗材料的準備，試劑配制到儀器調試及預試驗，都要全面認真地考慮并制定方案，保證課堂實驗教學準確無誤。每學期還要做好實驗器材、材料統計，分類定位和存放保管，實驗材料的增減數量必須做到心中有數。首先，在配制使用材料試劑時必須事先進行優化，避免浪費，嚴格按照實驗要求，精準計算，認真配制試劑，精準量取，定容，保證試劑在精準的PH條件下。一些溶液的配制需要多種藥品，各藥品的溶解次序可能會影響溶質溶解的效果，注意把各溶質分別溶解后，再合到一起進行定容，例如丙烯酰胺和甲叉雙丙烯酰胺這兩種試劑需要分別溶解后，再合到一起定容，如果先合到一起溶解就較難溶解，再進行加熱溶解就會出現凝固現象，導致最后不能使用，白白浪費藥品和時間。其次就是設備儀器的調試工作。儀器必須經常維護，精心保養。實驗課前，都要對實驗室的離心機、分光光度計、電泳儀等儀器進行檢查、調試，發現問題及時解決維修。如762分光光度計會經常出現屏幕不顯示，在紫外波長下出現能量錯誤，連接的打印機不打印等現象，因此必須提前找到應急解救的辦法。還有如高速離心機轉子放離心管的孔里是否有水分，必須要保證其清潔，在開機試轉過程中還要注意是否有大的不正常的噪音等。最后要保證配套的試劑器材都能順利地進行實驗，因此必須要進行預實驗工作。預實驗是實驗教學必備的環節，是實驗教學成功的保障。進行預實驗是檢驗實驗準備是否充分的唯一客觀有效的方法，以確保所配置的試劑和提供的樣品不出現任何差錯。比如丙烯酰胺凝膠電泳實驗，對過硫酸銨的凝膠效果的檢驗很關鍵，如果配制的膠總也不凝，就可以考慮過硫酸銨試劑是否過期失效，不能再使用，要購買新的過硫酸銨試劑，重新配制后再試驗。還有離子交換分離蛋白質實驗，事先要進行交換劑是否能把蛋白樣品分離開的預實驗，檢驗所安裝的離子層析柱的緩沖液是否能順利調控，是否能控制蛋白流量。制作標準曲線的實驗過程中，要對待測樣品取樣量及稀釋倍數進行摸索，以使其吸收值落在標準曲線范圍內，等等，避免課堂上出現這個不好使那個不行，造成課堂一片混亂，不可收拾的現象。

二、規范學生基本操作

熟練扎實的實驗技能是實驗成功與否的先決條件，在實驗過程中，操作的每一步都關系到實驗結果的成敗，作為老師，一定要以嚴謹的科學態度來嚴格地要求每一位學生，強調實驗技能的重要性，規范操作是實驗結果準確可信的必要前提。經過老師細心系統指導，學生能夠親自動手清洗干凈玻璃儀器，準確稱量試劑，精準的取樣，移液和溶液稀釋及混合等實驗基本操作，認真仔細完成每一步操作，以保證整個實驗順利進行。例如垂直板丙烯酰胺凝膠電泳實驗：催化劑過硫酸銨，還有加速劑四甲基乙二胺都很微量，只有幾微升，該過程中移液槍的使用非常重要，一定要用眼睛看著加到溶液中，如果沒有取上來或加到外面就會直接影響凝膠的質量。還有所配置的分離膠倒入垂直板中的位置要規范，要保證分離膠有足夠的時間進行凝固，凝膠后，制作的濃縮膠也必須灌滿再插梳子，否則形成的加樣孔大小不一，層次不齊影響樣品的加入，甚至沒法加樣等。因此，實驗過程教師的認真負責和嚴格要求對培養學生操作的規范性，數據處理和對結果進行分析判斷的基本能力具有重要意義。

三、合理運用課堂時間發揮學生的積極主動性和創造性

在生物化學實驗課中，老師必須詳細了解學生的實驗進度情況，積極巡視和仔細觀察學生的實驗操作是否規范，以便及時糾正學生的不正規的操作。很多實驗要保溫，離心，凝膠，電泳，層析，需要等待的時間較長，同學顯得無所事事。教師利用這些時間穿插些小實驗，例如樣品進行電泳分離要花上1個小時左右的時間，可以利用這個時間處理小牛腸，做提取堿性磷酸酶的實驗，離心，調PH等，還可介紹生物化學的前沿知識方法與技術，使實驗課變得更緊湊，更有吸引力，提高實驗課堂的教學效率。老師還可開展一些關于實驗討論，讓學生積極開動腦筋，變被動學習為主動學習，調動學生探索知識的積極性和創造性。

四、結合科研，提高綜合能力

實驗綜合化，是基礎教學的重中之重，把綜合性實驗置于教學改革的核心位置，是教學改革成功與否的關鍵。在實驗教學改革的具體實施過程中，我們按照實驗技術層次或內容進行實驗教學內容的整合，協調安排，刪減了內容陳舊的驗證實驗，有針對性地開設一些涵蓋面較廣的重要基礎性實驗，以保證減少驗證實驗學時而不影響對學生基本技能的有效培養。綜合實驗增加了各實驗間的銜接的緊密性，有利于學生對系統知識的全面掌握，充分調動了學生的主動性和創造性。實驗課前，老師給出實驗主題，讓學生從科研的角度來查閱國內外的文獻資料，并收集處理相關重要信息，最終設計出可行的實驗方案。這樣不僅可以了解目前的科學動態，同時還可以讓學生鞏固生物化學的基本理論和重要知識點。

五、立體化教學模式的嘗試

在生物化學的教學實驗過程中，往往要求學生掌握理論性很強的知識點，要注意的實驗細節很多，學生接受起來往往較為被動，即使講到位，到學生具體操作時又會遇到很多問題。我們在實驗改革中還以獨特、新穎的方式將抽象、統一的教學內容轉變為充滿吸引力的投影，視頻動畫演示，例如聚丙烯酰胺電泳測定蛋白質的分子量的具體操作，怎樣安裝垂直板，怎樣灌膠，分離膠灌到啥位置，濃縮膠的灌入量，電泳緩沖液加到什么位置，實驗有利于抓住實驗教學中的細節問題，勢必讓學生對學習產生濃厚的興趣，將被動轉變為主動。還有762分光光度計法測定蛋白質的標準曲線，儀器本身就可以形成一條標準曲線，但學生操作很容易出現死機問題，就可反復播放視頻，讓學生正規操作，使自己做的實驗結果精確地在儀器上顯示出標準曲線。

六、重視實驗總結

實驗結束后，老師安排時間讓學生對本次試驗過程進行總結討論，對實驗結果進行系統整理，綜合的分析，且讓學生以PPT的形式展現給大家。學生們將不同組實驗數據進行比較，針對實驗現象及存在的問題進行自由交流與總結，例如利用二硝基水楊酸法測定玉米粉原料中的總糖和還原糖含量，各組在數量級上是否一致，有的組的數據為什么出入很大？是哪個環節出現了問題？對出現的問題展開了討論，提出難點，發表自己的觀點，達到培養學生發現問題和解決問題的能力，拓寬了學生的思維，進而大大提高了學生們的積極性和創造性。另外老師對每組學生的報告情況進行點評，針對學生對知識和能力掌握情況形成客觀的評價，同時也使生物化學實驗的教學效果得到顯著的提升，從而全面的提高了學生的綜合素質。

幾年的實驗教學實踐證明，生物化學實驗教學內容和模式的改革，不僅提高了學生的自我動手操作能力，還從實驗的延展性與應用性入手，注重學生系統而連貫的科學思維和科研能力的培養，激發了學生的科研興趣與自我創新意識，增加了師生之間良性互動，能在輕松的氛圍中討論和交流學術問題，培養了他們的科研探索能力。

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