淺談自主學習在食品生物化學實驗教學中的應用

摘 要：本文通過探討自主學習在食品生物化學實驗教學中的應用，對于學生被動接收學習，主動性不高的特點，針對性的采取了相應的措施，通過自主學習，學生在實驗的效果、實驗知識的掌握、實驗設計能力、應對富有挑戰性的綜合實驗等方面都有顯著提升。本文為生物化學實驗教學的更新提升提供了一些探索。

關鍵詞：食品生物；挑戰性；化學實驗

現有的食品生物化學實驗教學存在一些缺陷，如驗證性實驗占比較多，學生學習的積極性不高。由于國內現有教育體系的缺陷，學生在殘酷的升學壓力下，特別是實驗操作在高考中并不作為實際操作進行考核；為了確保升學率，很多學校對于實驗教學都是采用了演示為主，或者觀看一些視頻或者課件。學生在整個中學階段只是被動的接受，動手訓練機會比較少，缺少最基本的實驗操作技能，如基礎實驗操作時物品的稱量，吸量管的使用，容量瓶的使用等都不夠標準與熟練。對于操作步驟過多，比較復雜的綜合性實驗，學生的動手能力和團隊合作意識存在明顯不足以至于難以承擔相應實驗設計等。

針對以上存在的問題，食品生物化學實驗教學團隊在教學過程中引入了自主學習。自主學習不僅僅是課前對實驗報告進行預習，還通過新媒體與自主學習工作平臺對實驗課進行全面的自我學習，充分地理解該實驗項目的目的、要求以及內涵。直接教學的主要缺點在于直接的灌輸，學生對于知識點接收的有效性比較差。而實驗教學和理論教學的顯著區別在于，實驗教學的效果主要體現在實驗是否能正確完成，實驗是否能獲得成功需要在一個較短時間內得到體現，客觀上對于學生自主學習能力的要求更高。

根據團隊多年的教學實踐發現，大學二年級的學生自主學習能力比較弱。大學一年級時很多學生尚保有高中時期學習用功的慣性，同時有迫切的在大學期間學好相關專業的動力，自主學習的驅動力較強。大四由于進一步深造及畢業論文、設計等工作的要求，自主學習能力也比較強。而大學二年級與三年級恰是學生自主學習能力較弱的階段，自我驅動力較弱，思想上也比較懈怠，處于自主學習曲線的谷底。

學生通過自主學習可以獲得下列方面的提升。

1. 實驗的效果。通過帶有一定強制性的自主學習的要求，學生對實驗課所需要的視頻、課件、講義等等都進行一定時間的觀看學習，并且通過相應的預習測試題對預習的效果進行檢測，可檢測學生對實驗所需掌握的知識點的掌握程度，對同學們掌握不牢或者理解有問題的知識點在實驗課中進行相應的講述與加強。全面的預習了解了該課程的要求，熟悉該課程所要求的實驗操作，在實際操作中可以更好的完成實際操作。

如凱氏定氮法屬于生化實驗中經典的實驗，但是實驗的操作步驟比較復雜，特別是凱氏定氮蒸餾儀的整個操作過程比較復雜，需要學生通過自主學習更好地掌握正確的使用方法。學生主要通過觀看相應的實驗課件，閱讀參考文獻，觀看相應的實驗操作視頻，做預習測試題進行，同時可以在實驗操作視頻設定的任務完成點，可以從學習端后臺獲取此類數據，了解學生對哪些知識點掌握的比較好，哪些還需要加強。

2. 對于實驗知識的充分掌握。通過讓同學制作微課件與微視頻的辦法，加深學生對實驗所需的知識的深度與廣度。如微課件的制作，分別制定幾個專題，學生通過此專題的學習，全面的了解了這個儀器的歷史發展，這類儀器的現有的發展與類別，可以對實驗講義中不能涉及到的內容進行相應的補充。微視頻的制作過程，可以鍛煉學生對該實驗對于實驗操作重點的把握，達到深度學習的要求。微視頻不同于一個復雜實驗綜合的視頻，時長達半個小時甚至更長。

近年來隨著智能手機的普及以及短視頻網站的普及，學生越來越容易接受時長3-5分鐘，將一個問題或者一項操作解釋清楚的微視頻，學生的接受程度較好，下圖就是根據2017級145個學生對于實驗操作視頻時長接受程度的調查表繪制的，可見學生對于3-5分鐘的視頻接受程度最高。

3. 對于實驗設計。可以通過正交軟件等對于虛擬的實驗數據進行相應的分析。獲得對實驗數據相應的分析能力。實驗課由于經費和課時的制約，一些實驗周期比較長，花費比較高的實驗在食品生物化學這樣的專業基礎實驗中的難以運用，如SDS-PAGE電泳，所需的實驗試劑較貴，具有一定的神經毒性，如操作不當，會給操作者帶來比較嚴重的傷害，電泳所需的時間較長，整個周期需要十幾個小時，由于課時的限制，沒法給學生提供相應的實驗條件。

通過仿真實驗的設計，學生可以反復多次進行SDS-PAGE電泳實驗，并且可以通過不同參數的設置獲得不同的凝膠孔徑，以及相應的目標蛋白的分離結果，以獲得更優的配比，在實際實驗中很難在短期內獲得那么多次的實驗結果。

但是通過對正交設計軟件的自主學習，同學們可以對實驗數據進行相應的處理，模擬復雜的綜合性實驗處理，通過仿真軟件的學習可以對一些價格昂貴，臺套較少的儀器進行訓練，縮短學生對實體儀器的響應時間。

4. 根據學習記憶獲得理論。學習記憶的獲得是一個循環往復的過程，一件儀器的具體使用方法指望學生在兩到三個小時內就能達到熟練使用的程度是不切合實際的，課后對于實驗過程中問題的總結與復習也是非常重要的。

通過學習通上課后思考題的設置可以引導學生對實驗中出現的問題及時的總結，學生可以通過討論組之間的互相討論來解決實驗中出現的相應問題，教師的主要工作是監測討論組的情況，并對議題進行適當的指導。

5. 通過自主學習。可以設置若干具有挑戰性的實驗。根據教育部部長陳寶生2018年6月26日的講話指出：“中小學階段學生應當減負，大學階段學生應當適當增負，擠去課堂的水分，增加課堂的含金量；大學應當切實的做到寬進嚴出，成為真正培養各類人才的地方。”在食品生化實驗的教學實踐活動中，教師確實可以感受到，學生對于簡單重復的實驗常常缺少興趣，難以集中注意力，實驗效果反而不理想。

通過設置一些具有挑戰性的實驗，可以激發學生自主學習的興趣，通過討論組來解決問題。實驗的設置要考慮到學生對現有知識點的掌握，具有挑戰性，學生需要查詢相應的資料進行實驗設計，并通過設計軟件對實驗方案進行優化，通過實驗組之間的互相配合共同完成實驗項目，并對實驗結果進行相應的分析并給出結論。

下面這張圖為對15，16級食品質量與安全專業學生共105人對設置綜合性實驗的挑戰性的打分區間的調查表繪制，滿分為10分，學生對于這類具有挑戰性的實驗，認可的程度還是比較高的。

綜合以上方面，食品生物化學實驗在引用了自主學習模式后，學生的學習積極性得到了顯著的提升，學生從被動的吸收和滿堂灌的狀態逐漸掌握了一些科學的研究方法，并且學會了整個團隊進行設計與解決問題的能力。我們為食品生物化學實驗教學的更新與提升提供了一些探索。

作者簡介：

李賡，安徽省合肥市，合肥學院生物與環境工程系。