基于能力培養的生物化學實驗教學改革

趙業 唐永政 馮俊榮 曲慧

摘 要 針對目前高校生物化學實驗課程教學中存在的一系列問題和弊端，開展教學方法與教學模式改革研究，旨在通過生物化學實驗課程的訓練，有效提高學生的綜合素質與能力，以適應高校培養應用型和創新型人才的要求。

關鍵詞 生物化學實驗；教學改革；能力培養；教學模式；實驗室

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）04-0118-03

Abstract Aimed at a serious of problems and shortcomings of bio-chemistry experiment in colleges， we have conducted the study of reform on teaching method and teaching mode， in order to develop students comprehensive quality and ability by this biochemistry experiment training， to fit in with the needs of training innovative， applied talents in colleges.

Key words biochemistry experiment； educational reform； ability development； teaching mode； laboratory

1 前言

生物化學是運用化學的方法和理論研究生命物質的基礎生命科學，其主要任務在于研究生物的化學組成、結構及生命過程中各種化學變化[1]。從早期對生物總體組成的研究，發展到對各種組織和細胞成分的精確分析，生物化學是生物相關專業的專業必修基礎課，具有較強的理論和實踐意義，已滲透到生命科學的各個領域。生物化學實驗課作為生物化學教學的重要環節，在教學中占據著重要地位，使學生在課程學習中掌握基本實驗技術，理解掌握相關基礎理論知識，培養學生的獨立思考能力和動手實踐能力，有利于日后科研和實際工作的開展。

傳統生物化學實驗教學存在一系列問題，主要包括：教學內容陳舊，嚴重滯后于現代生物化學學科的發展現狀；所選教學實驗大多為基礎驗證性實驗，缺乏綜合性、創新性實驗；教學實驗室設備陳舊，無法滿足前沿性實驗教學；考核方式單一；等等。因此已無法達到培養具有創新精神的高素質綜合型人才的教學目標。

為了順應現代高校培養應用型、綜合型人才的發展需要，筆者從生物化學實驗教學的教師素質、實驗內容、教學模式、教學投入、考核手段等多個方面進行論述總結，供廣大從事生物化學實驗教學的教師參考。

2 提高實驗教學教師的創新精神和科研素養

教師是課程教學的第一負責人，在保證生化實驗教學質量中發揮著至關重要的作用。因此，生物化學實驗任課教師最好由具有一線科研經歷及承擔科研課題的教師擔當，要求教師本身具備較高的科研水平，密切關注前沿科研發展動態，不斷更新自身的知識結構，才能更好做到言傳身教，提高教學質量。此外，教師要積極關注與生物化學實驗課程相關的最新成果和技術，有意識地將其融合到課程教學中，更好地開闊學生的視野，啟迪學生的思維，注重培養學生的創新精神與科研意識[2]。

3 合理安排實驗內容，增加綜合性、創新性、趣味性實驗比例

合理安排實驗難度，逐步提高教學難度 生物化學實驗按照類型可分為基礎性實驗、綜合性實驗及設計性實驗三大類。

基礎性實驗以驗證性實驗為主，通過實驗來驗證有關結論及規律，有助于學生理解基礎理論知識并掌握相關實驗技能。如開展“氨基酸的紙層析分離”“脂蛋白的瓊脂糖凝膠電泳分離”等，讓學生通過實驗深刻理解氨基酸、脂蛋白等物質的基本性質，并掌握層析、電泳等常用基本實驗技術。

綜合性實驗是在基礎實驗基礎上，將幾個簡單實驗結合在一起，引導學生利用所學知識分析解釋實驗結果，注重培養學生的動手能力、獨立思考能力、分析解決問題能力等綜合素質[3]。如開展綜合性實驗“不同溫度下鯉魚消化道蛋白酶的研究實驗”，利用酪蛋白經蛋白酶分解后產生酪氨酸的顏色反應，采用分光光度技術分析不同溫度下蛋白酶的酶活力變化，培養學生綜合利用所學知識和技術解決問題的能力。

在實驗安排的順序上，需遵從由簡單實驗到復雜實驗、由單一實驗到綜合實驗、由驗證性實驗到探索性實驗的過渡原則，合理引導學生從被動學習基礎知識和實驗技術向積極利用所學主動探索知識轉變，逐步提高教學要求，達到激發學生求知熱情、提高學生綜合能力的目的。

加強自主設計實驗，培養學生獨立創新精神 加強學生自主設計性和探索性實驗環節，鼓勵學生組成實驗，自主查閱文獻資料選定實驗方向，自主制訂實驗方案，自主安排實驗進程，并獨立完成實驗結果分析。在此過程中，教師僅提供必要的實驗材料、試劑與儀器，并在實驗過程中給予必要的指導幫助。此外，教師也可以根據自身的科研課題給出學生一定的研究方向，既可以節約一定的教學成本，還可以使學生在與教師的科研合作中找到樂趣與價值。自主實驗可以極大鍛煉學生的各項綜合能力，如檢索文獻信息能力、創新思維能力、組織溝通能力、團隊合作能力、實驗操作能力、獨立分析解決問題能力等，是本科生早期科研素養和綜合能力培養的有效途徑[4]。

此外，定期對外開放生物化學實驗室，鼓勵學生積極申報大學生科技創新基金項目或校級開放實驗室項目。課題的選擇可以是生化實驗課堂實驗的延伸，也可由學生根據興趣自主選擇，吸引更多優秀學生參加科學研究[5]。筆者指導2013級海洋漁業科學與技術專業的劉春曉等同學申報的“典型抗生素對刺參幼參的急性毒性評價”項目，獲得校開放實驗室基金的資助。課題小組通過周密的實驗設計，認真開展研究工作，取得一定成績。這次研究經歷極大地鍛煉了組員的實踐動手能力，提升了他們的創新思維能力，增強了團隊合作意識。

適當增設趣味實驗，激發學生學習興趣 課本上的經典實驗相對抽象，內容比較陳舊，已無法激發現代學生的探索興趣，往往會造成學生只按照課本上的步驟被動機械地進行實驗，缺乏主動思考及解決問題的積極性。因此，在生物化學教學內容安排上，除了重視經典的基礎生化實驗外，還需考慮適當增設以一些與學生生活密切相關的物品作為實驗材料，學生真正感興趣的實驗。如“比較常見水果蔬菜中維生素C含量的差異實驗”“從雞蛋蛋黃中提取卵磷脂的實驗”等，在提高實驗趣味性的同時，讓學生切身感受到生物化學理論知識與實驗技術的實用性，培養他們的學習興趣。

4 增加教學設備投入，完善實驗教學條件

實驗室的儀器設備是高校從事正常教學與科研活動的重要硬件保障。然而，一些地方院校由于經費不足，使得生物化學教學實驗室的儀器設備更新緩慢，嚴重滯后于學科的飛速發展，已無法適應新的教學形勢。因此，加大生物化學實驗室的經費投入力度非常有必要，購買一定數量的先進精密儀器設備，建成一個條件完備的實驗室，是保證優良教學質量的重要基礎。有條件的學校也可考慮建設綜合實驗教學中心，將生物化學、有機化學、分析化學等基礎實驗教學實驗室進行統一綜合建設，加強多學院的共享與合作。

5 豐富實驗教學手段，增強教學效果

多媒體手段應用于教學，生動解析實驗原理與過程 傳統生物化學實驗課程的教學方式一般由教師先講解實驗原理、實驗步驟及注意事項等，然后學生按部就班開始實驗。然而此種教學方式比較枯燥，對于一些抽象難懂的實驗原理，很難達到較好的教學效果。此外，對于步驟較復雜的實驗，單純講解會使學生缺乏直觀的感性認識，做實驗時仍然容易出現錯誤。現代多媒體技術可以綜合文字、圖像、動畫等多種信息手段，幫助教師生動形象地講解晦澀難懂的實驗原理；同時，動畫視頻可以模擬實驗過程，將整個實驗直觀呈現出來，可為學生提供規范的實驗操作范例，加深學生理解、開闊學生思維，提高教學效率和質量。此外，教學課件可以分享發布在校園網上，方便學生課后及時復習反饋[6]。

嘗試學生自主式教學模式，培養學生的各項綜合素質與能力 傳統生物化學實驗教學中教師作為主體，學生被動接受，缺乏主動思考，因此難以達到訓練學生科學思維及提升創新意識的效果。嘗試實行學生自主式教學，充分調動學生積極性，鼓勵學生親身參與實驗課程中的每一環節。例如：鼓勵學生自己查閱文獻，參與實驗方案的制訂，鍛煉他們的信息檢索和總結歸納能力；鼓勵學生自主準備實驗材料、配制實驗所需試劑，鍛煉他們的實踐動手操作能力；安排學生輪流走上講臺，為大家講解實驗原理和注意事項，鍛煉他們的語言組織與表達能力；讓學生自主組織分組討論實驗結果，鍛煉他們的團隊合作能力與邏輯分析能力。總之，盡量提供靈活多變的教學方式，為培養學生各項綜合能力和創新意識提供廣闊的空間。

加大院所科研交流合作，開闊學生視野 中國科學院及其他科研院所集中了十分優秀的科研資源，高校應積極開展與專業相關的廣大科研院所的科研教學合作交流。盡可能地創造機會讓學生走出傳統實驗室課堂，組織學生參觀研究所相關實驗室，實地體驗實驗過程，使他們領略最前沿的科研進展，體驗最先進的科研儀器設備，并向奮戰在科研一線的老師學習交流。這無疑可以極大激發學生的科研興趣，開闊學生的視野，幫助他們樹立遠大志向，尤其對未來有志于深造考學投身科學研究的學生大有裨益。

6 完善教學考核手段

以往生物化學實驗成績考核以實驗報告為主，不重視實驗過程，導致部分學生出現不認真做實驗、實驗報告抄襲他人數據的情況。為了完善生物化學實驗考核手段，將成績評定分為四個部分，成績總分為100分，其中平時成績占80%，包括實驗預習報告10分、實驗態度及實驗操作規范性20分、實驗結果及報告撰寫30分、值日情況20分；期末考試成績占20%，包括筆試考試成績10分和實驗操作成績10分。該考核制度能夠全面、客觀、公正評價學生在生物化學實驗課程中的各項表現，有利于充分調動學生學習的積極性，幫助學生端正實驗課的學習態度，督促學生認真進行實驗操作，規范書寫實驗報告并保質保量完成值日任務。

7 結語

生物化學是一門飛速發展中的學科，理論技術更新很快。實驗教學對于學生掌握生化基本理論和實驗技術，培養學生各項綜合能力，具有非常重要的作用。建立一套適應學科發展的生物化學實驗教學模式是一項任重道遠的工作，需要任課教師不斷探索、勇于實踐、不斷總結，為國家培養綜合素質高的應用型和創新型人才。

參考文獻

[1]王鏡巖.生物化學[M].3版.北京：高等教育出版社，2002：9.

[2]向玉勇，汪美英，殷培峰.改革生物化學實驗教學 培養學生的科研素質[J].黃山學院學報，2011，13（3）：124-127.

[3]朱立成，鄒小明，曾建忠，等.綜合性生物化學實驗教學改革初探[J].基礎醫學教育，2011，13（3）：263-265.

[4]劉敏，黨永巖，牛延寧，等.學生自主式生物化學實驗教學改革的嘗試[J].實驗室研究與探索，2010，29（6）：146-148.

[5]王林玲，苗雪，龔娟娟，等.生物化學實驗教學改革與大學生科研能力培養的探索[J].課程教育研究，2014（4）：166-167.

[6]郭恒俊，王曉云，李菡，等.多媒體技術在生物化學綜合性及設計性實驗教學中的應用[J].實驗室科學，2009（2）：41-43.