優化生物化學理論與實驗教學初探

王瑩　王浩　井文倩　郗冬梅

摘要：針對理論和實驗教學內容、實驗教學方法等方面分析當前生物化學教學中存在的問題，并提出相應的改進措施，包括將生命科學最新進展與現有理論體系有機融合、圍繞國計民生的熱點問題設計實驗、由單一到多元化的教學方法等，以期促進該學科教學工作的發展和學生創新思維、實驗能力的提高。

關鍵詞：生物化學；理論教學；實驗教學；實驗教學方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）16-0263-02

21世紀是生物科學高速發展的時代，生命科學新突破、新進展引發人們對生命現象的持續關注，生物工程技術的應用使人們的生活發生了很大的變化，同時給社會生產帶來了重大革新，這所有的變化都與生物化學學科的發展密切相關。生物化學是生物學各專業學生必修的一門專業基礎課程，學生對這門課程的掌握程度直接影響對其他課程的接受情況，生物化學被列為很多專業如生物類、農業類、醫學類等的考研或其他專業考試的科目，所以對該課程的掌握情況直接關系到學生的考研和就業。

以全面培養學生的創新能力和綜合素質為目標，該課程在教學隊伍、教學內容、教學條件、教學方法與手段、教學網站建設、實驗教學、教學質量和水平、科研等方面都取得了長足進展，逐漸形成了自己的特色和優勢。2011年，生物化學被立項為臨沂大學校級精品課程，2012年被立項為山東省省級精品課程。讓學生在有限的時間內系統掌握生物化學知識和技能是教學的重要任務，然而在對2013級生物科學和生物技術專業學生的生物化學學習情況調查中發現，多數學生存在講授內容不能完全掌握、學習興趣不高等問題。在分析原因的過程中發現在理論和實驗教學中依舊存在一些問題。為了有效激發學生的學習興趣，培養其創新思維和實驗能力，擬進一步深化教學改革，全面提高教育教學質量，現分析如下。

一、目前本課程所面臨的問題

1.生物化學教材存在更新速度慢和部分重復的問題。目前生物化學課程所用教材門類繁多，但多數只重視生命的本質、生命的基本過程和基本規律，局限于以傳統的靜態生化、動態生化、機能生化為主的內容，而對生物化學的重大進展的重視不夠。生物化學課程的實用性很強，新概念、新成就、新技術層出不窮，這些都沒有體現在教材中，大大落后于學科的發展。生物化學還存在教學內容重復的問題，如糖、脂和維生素化學在無機化學和有機化學等課程中已經涉及其中大部分內容，而遺傳物質和蛋白質的生物合成及基因表達調控等與分子生物學、細胞生物學、基因工程等課程有部分重復。

2.生物化學實驗教學所占比例偏低，且驗證性實驗所占比例大。據統計，國外知名院校多單獨開設生物化學實驗課程，且實驗學時數與理論時數的比例在1.0以上，本校生物化學實驗學時較少，學時比為0.5左右。由于實驗學時少，且驗證性實驗所占比例大，如考馬斯亮藍法測定蛋白質含量、酵母RNA分離及組分鑒定等，而綜合性、開放性實驗所占比例小，學生普遍欠缺創新、設計能力，抑制了學生的主觀能動性，束縛其科學思維能力的發展，非常不利于實驗能力的培養。

3.實驗教學方法單一。生物化學實驗教學長期依附于理論教學而沒有受到應有的重視。教學方法以傳統講授形式為主，很少進行問題引導，課堂上以教師為主體，在學生動手實驗前，教師從實驗原理、方法、步驟、注意事項，甚至實驗過程中可能出現的問題都進行詳細講解，學生被動接受知識，照搬照做、步步模仿。教師在講授過程中多以單一板書的形式進行，多媒體網絡化教學手段沒有或很少應用，且沒有發揮出現代化教學手段的特色。

二、生物化學理論教學的優化——將生命科學最新進展與現有理論體系有機融合

為了解決生物化學教學內容陳舊、與其他學科存在內容重復的問題，許多學者提出了相應的解決方法。劉堰和肖訓焰提出教學內容要與時俱進，具體指出在緒論中增加生物化學研究工作的現狀與未來、在核酸化學中增加核酸的序列測定等內容。刪除蛋白質化學中蛋白質的分類，維生素和輔酶中維生素的概念。胡曉倩等提出，學生在掌握生物化學基本知識和技能的基礎上，要了解學科發展的前沿知識與高新技術。謝珍玉和郭偉良具體提出講授內容的重點部分，部分章節分配到其他學科中進行重點講解。生物化學教學內容的修改不是簡單的增刪或將部分章節分配到其他學科中講述，在增刪內容的同時需要解決該課程與其他課程內容的自然銜接問題，待添加的生命科學最新進展內容要與生物化學現有知識體系有機融合。如在講述基因調控的章節中向學生介紹該研究領域的新熱點——微RNA（microRNAs）。讓學生了解microRNAs是由非蛋白編碼基因轉錄物形成的莖環結構前體，由核酶剪切，成熟后形成長度為20～25nt的小RNA分子；真核生物、原核生物和病毒都可以編碼microRNAs；與教學內容中出現的小分子干擾RNA進行對應比較；通過講述microRNAs的調控機制、功能、研究技術與方法、應用和前景使學生了解生命科學中該領域的最新發展趨勢。

三、生物化學實驗教學改革——圍繞國計民生的熱點問題設計實驗

加大生物化學實驗教學中綜合性、開放性實驗的比例，由培養學生基本實驗技能為“指揮棒”的教學模式逐漸轉變到培養學生創新性思維的模式中來。趙云濤等提出實驗項目分為基礎性、綜合性、設計型和創新型實驗。韓寒冰和劉杰鳳提出加強自主性實驗和研究性實驗教學、培養學生創新性能力的觀點。在培養創新應用型人才為目標的培養模式下，開展綜合性、開放性實驗的需求越來越迫切。開設這類實驗的目的是拉近理論和實際應用的距離，讓學生了解所學知識綜合起來可用來解決實際問題，從而激發其創新思維，培養其創新能力。在考慮到理論與實驗課程一致性和對應性的基礎上，圍繞國計民生的熱點問題設計綜合性、開放性實驗作為實驗教學改革的切入點，可用以解決教學中課堂與實驗室、理論與實踐相脫節的問題，并能實現各基礎實驗項目的有機結合。如2013年3月份報道臨沂部分地區冬小麥出現嚴重病害，表現為受害小麥葉片發黃、枯萎、矮化，嚴重地塊小麥完全枯死，導致這種病害的原因是小麥黃花葉病毒的侵染。據此設計小麥總RNA的提取及小麥黃花葉病毒檢測的實驗。提取小麥總RNA方法為實驗室常規TRIzol法，通過植物總RNA提取實驗使學生掌握核酸的基本組成、熟悉移液槍、離心機、研磨器的使用，讓學生理解RNA提取對實驗條件要求很高，原因是RNA酶無處不在，RNA易被RNA酶降解。隨后進行反轉錄及RT-PCR，以小麥黃花葉病毒的特異性引物進行擴增，獲得目的大小的特異性條帶。在實驗的過程中使學生掌握反轉錄、RT-PCR及瓊脂糖凝膠電泳等一系列生物化學基本操作。通過這類實踐性強的實驗將原有各自獨立的實驗統一到同一實驗材料和同一題目下，實現各基礎實驗項目的有機結合，體現出知識的系統性和實驗的研究性，同時同一題目下的各個小實驗一步緊連一步，增強學生的研究興趣。

四、生物化學實驗教學方法的改革——由單一到多元化的教學方法

近五年來，我校實驗中心引進一批具有博士學位的高學歷人才作為實驗員，這為生物化學實驗教學改革注入了新的活力。這些實驗員以直接或間接的方式參與生物化學實驗教學，可緩解緊張的教師資源，并且他們知識豐富、思路開闊、創造能力強、創新欲望高，能大大提高實驗教學質量。在實驗教學過程中，實驗員與本科生的年齡差別不大，興趣愛好相近，他們之間交流較容易和順暢，重要的是他們知道學生最想了解的是什么，能在相對輕松的環境中交流實驗心得，討論問題。對有獨特想法的學生，在實驗員及教師的指導下進一步深入研究，獲得更多的鍛煉。

在進行實驗教學方法改革的過程中，孔繁華等提出實驗課“3+1”的教學方法；舒樂新等以啟發式、歸納式、問題式、討論式等教學法，讓學生成為教學的主體，激發他們的主動性和創造性。在進行實驗教學方法改革過程中以傳統教學方法與現代多媒體技術相結合的手段，直觀、生動地向學生展示實驗內容，充分調動其積極性。采用啟發式等的常規教學方法，要求學生在教師的啟發下獨立完成實驗準備、實施與總結，引導學生獨立思考、發現問題、解決問題，培養學生創新能力，形成開放式、互動式的教學模式。

五、結語

教學改革的目的是要增強學生素質的培養，加強對學生獲得知識、運用知識的能力。通過改革優化，調整理論課程內容，使學習內容具有基礎性、現實性和現代性。在理論與實驗教學內容對應的前提下，以社會中的熱點問題設計實驗，將理論學習中的各種基礎問題連貫起來，提高學生創新能力和實踐興趣。在精心調整生物化學教學內容的過程中，以新穎的實驗教學方法實現實驗教學效果的優化。生物化學內容復雜繁多，通過課程改革，學生在學習中得心應手，會促進其對其他課程的學習乃至對未來都會充滿信心，這將非常有利于學生的人生發展，而這樣的前景激勵著我們在生物化學課程改革的道路上不斷前進。

參考文獻：

[1]沈光濤，常灝，黃耀江.我國的生物產業狀況與前景[J].生物學通報，2006，41（10）：15-17.

[2]劉堰，肖訓焰.高師生物化學教學的現狀分析與改革思路[J].教學研究，2003，26（4）：354-356.

[3]胡曉倩，胡斌，畢淑峰.《生物化學》課程的教學現狀分析與發展對策研究[J].黃山學院學報，2007，9（3）：154-156.