案例教學法在《生物化學實驗》課程中的應用

蔣將　楊芹

摘 ? 要：為滿足新形勢下本科人才的發展要求，生物化學實驗的教學改革需要在有效的教學時間內生動高效地完成教學目標。案例教學法是最適合的手段之一。生物化學和生物化學實驗是食品專業的主干課程和重要的專業基礎課。為滿足新時代下食品本科專業人才對生物化學先導性、基礎性和支撐性的需求，課程組對生物化學實驗進行了教學模式的探索、創新與改革。為提高學生綜合利用所學基礎理論和方法的能力，課程組精心設計了綜合性、前沿導向性實驗，并充分利用現代數碼技術，將視頻教學與學生的實際現場操作結合起來，大大提高了課堂教學效率和實驗層次。

關鍵詞：食品科學 ?生物化學實驗 ?模式 ?多媒體

中圖分類號：R-4;G642.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）06（b）-0217-03

生物化學作為生命科學領域的基礎學科和前沿學科，對食品科學、食品質量與安全以及農產品加工等工作有重要的指導及支持作用，也是食品類專業最重要的基礎課。該課程學科內容抽象，知識更新快，實驗性較強，是一門理論與實踐相結合的課程。因此生物化學的教學活動離不開實驗，生物化學實驗課程作為理論教學的補充和發展，以培養學生理論與實踐相結合的能力，提高學生獨立分析、解決問題的能力，強化其科學研究的思維方式為主要目標，在整個生物化學教學過程中占有極為重要的地位。但在實際教學活動中，生物化學實驗課程的開展一般延續了傳統的以理論教學為主， 實驗教學為輔的學科型模式;生物化學實驗教學附屬于理論教學，側重于理論驗證層面。內容上，在目前的實驗教學項目中， 傳統經典內容占多數，與學科最新科技前沿相關的實驗內容則鮮有涉及。其教學方法也多以傳統的講授式為主，師生互動及學生的自主創新空間較小，不利于培養、鍛煉學生的開拓性思維以及綜合分析、解決問題的能力。

1 ?案例設計的背景和思路

目前，生物化學實驗教學中尚存在很多不足。首先，生物化學實驗課程的教學方法相對單一，仍以傳統的講授為主。課堂活動主要是教師講解實驗目的、原理、實驗方法以及注意事項等，學生被動地進行相關操作，這種教學方法能夠起到培養學生熟練的實驗動手技能的作用，但整個過程降低了學生的主體作用及其積極性，缺乏對學生計劃安排、查閱資料、制訂和論證實驗方案、靈活運用所學理論知識解釋較為復雜實驗現象的能力的鍛煉，不利于學生創新能力的培養[1]。再者，目前生物化學實驗的教學目標偏重于對理論知識的驗證，教學內容尤其是實驗過程中涉及的實驗技術在可以鞏固學生對經典實驗方法的掌握的同時卻也滯后于學科的發展，不能緊跟以及反映生物化學研究的新成果、新進展、新的研究手段和方法，難以達到拓寬基礎、開拓視野、加強對學生的科學素養和能力培養之目的。

2 ?開設高質量的綜合性實驗，取得了優異的成果

與時俱進，緊跟學科發展的前沿風向，更新、設計實驗內容，增設綜合性實驗。在教學內容上，堅持基礎實驗+綜合實驗相結合的安排的同時，提高綜合性實驗的比例至50%。修訂了食品生物化學實驗指導書，開設了4個綜合性實驗（雞蛋清蛋白的水解及十二烷基磺酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）、固定化酵母細胞水解蔗糖、分子篩凝膠層析和碘乙酸抑制糖酵解）。

（1）深化生物化學實驗的教學內容改革，減低驗證性實驗的比例，提高綜合提高性實驗的份量，提升了教學效果。更新前的實驗項目，其內容主要集中在簡單定性或定量的驗證性實驗，使用分光光度計和滴定測定物質含量的實驗較多。在生命科學快速發展的今天，這些內容已經不能滿足人才培養的要求。以SDS-PAGE實驗為例，設計蛋清蛋白水解和酶解實驗， 綜合了蛋白質分離技術、酶的應用技術、以及大分子分離純化等方法，不同組的學生對蛋清蛋白開展不同酶解處理，然后進行電泳實驗，引導學生課外查閱蛋清蛋白質的分子結構，包括亞基組成、分子量等，然后結合自己的實驗結果，對實驗現象進行分析討論，加深學生對實驗的理解，以達到提高他們分析問題、解決問題能力的目的。不僅使學生更好地認識食品中蛋白質的基本組成，掌握基本的蛋白質分離技術，還因實驗的未知探索性增加而產生了更強的好奇心，大幅提升了教學效果。

（2）與時俱進，采用先進的網絡和數碼技術，將部分實驗相關的視頻通過網絡與學生共享，學生預習不再以閱讀講義為主，豐富了實驗教學手段，提升學生預習積極性和學習興趣[2]。針對生物化學實驗中有些問題靠文本描述很難理解，專門錄制相關短視頻輔助教學。這種方式不僅便于學生學習，有效幫助學生理解關鍵點，還因為多媒體融文本、圖像、動畫、聲音和視頻等各種媒體信息于一體，把抽象復雜的概念、實驗原理及操作方法以內容生動、圖像逼真、形象直觀的形式展現出來，大大提升了學生的學習興趣，交互式的動畫也使得學生更容易掌握生物化學實驗中的難點和易錯點。

（3）完善生化實驗的考核方式。生物化學實驗課通常的考核方式是以實驗報告為主，然而實驗報告無法反映學生的實驗過程和動手能力。因此我們針對不同實驗設置了多種考核方式。通過實驗課老師學生一對一指導，把握學生動手能力的提升;通過對老師指定實驗相關文獻的閱讀來進一步解釋實驗原理和實驗結果，并將其體現在實驗報告中。這樣可以做到從學生的能力入手進行考核，促進學生創新能力的培養。同時實驗操作以及結果的準確性，也可以給學生帶來成就感，使學生富有自信心，成為學生進一步學習的動力。如在蛋清蛋白的水解與SDS-PAGE電泳實驗中，引導學生課外查閱蛋清蛋白質的分子結構，包括亞基組成、分子量等，然后結合自己的實驗結果，對實驗現象進行分析討論，加深學生對實驗的理解，以達到提高他們分析問題、解決問題能力的目的。

總之，本研究著眼于新形勢下食品專業本科人才新的培養需求，以新大綱為指導，深化教學內容改革、豐富教學模式、完善考核方式，多維度提升學生在實驗教學中的主體性，對提升實驗教學成效發揮了非常有益的作用。

3 ?案例設計方案的確定（理論、實驗、改革、驗證）

每個綜合性實驗均要求學生對所學的知識做到融會貫通。以蛋清蛋白的水解與SDS-PAGE實驗為例，該實驗涵蓋蛋白質知識（包括蛋白質的結構、變性、二硫鍵的還原、蛋白質的水解等）、酶學知識（包括酶動力學、酶的鈍化、酶的應用等）以及大分子的分離純化方法等內容。設計蛋清蛋白的分離和酶解實驗， 將酶學部分引入教學中，不同組的學生對蛋清蛋白開展不同酶解處理，然后進行電泳實驗，不僅使學生更好地認識食品中蛋白質的基本組成，掌握基本的蛋白質分離技術，還因實驗的未知探索性增加而產生了更強的好奇心，大幅提升了教學效果。又如固定化酵母細胞水解蔗糖實驗，首先需要制備固定化酵母細胞，再采用固定化細胞水解蔗糖，并考察酶反應速度以及水解所得葡萄糖的產率。該實驗涵蓋固定化酶或固定化細胞技術、固定化酶的應用、酶動力學、還原糖的測定等內容。

引入了先進的生化實驗方法和技術。如表征生物分子分子量的方法，分子篩凝膠層析和SDS-PAGE實驗的開設。如SDS-PAGE實驗向學生展示了生物化學前沿的分析技術與方法以及理論課上的蛋白質、酶和大分子的分離純化技術等知識在解決實際問題中的應用，提高了其對已學知識的綜合應用能力，增強了學生在實驗課程中的主導性;學生通過親自采用生物化學的前沿的分析手段和方法來解決實際問題，學習的主動性、積極性明顯提升。

4 ?豐富的多媒體教學完善案例教學

本課程充分利用升級后的實驗室硬件條件，將多媒體手段引入到教學中，自行拍攝了相關實驗視頻，大大增加了教學信息傳達量，實現了復雜內容形象化，提高了課堂效率和教學效果。

與時俱進，采用先進的網絡和數碼技術，將部分實驗相關的視頻通過網絡與學生共享，學生預習不再以閱讀講義為主，豐富了實驗教學手段，提升學生預習積極性和學習興趣。針對生物化學實驗中有些問題靠文本描述很難理解，專門錄制相關短視頻輔助教學。這種方式不僅便于學生學習，有效幫助學生理解關鍵點，還因為多媒體融文本、圖像、動畫、聲音和視頻等各種媒體信息于一體，把抽象復雜的概念、實驗原理及操作方法以內容生動、圖像逼真、形象直觀的形式展現出來，大大提升了學生的學習興趣，交互式的動畫也使得學生更容易掌握生物化學實驗中的難點和易錯點[3]。

將復雜內容形象化、簡單化，增大了單位教學時間的信息傳達量，提高了課堂效率并達到了良好的教學效果。以新增加的蛋白質的水解及SDS-PAGE實驗為例，多媒體講授在文本的基礎上綜合圖像、動畫等的優勢，可對某些要點如濃縮膠的作用與效果進行更直觀的演示;視頻播放則既可以解決教學實驗受學時限制的問題，又可以方便擴展學生對實驗方法、技術的了解，本實驗中學生通過觀看視頻不但了解了制膠過程還學習到批量制膠的方法。以分子篩凝膠層析實驗為例，學生實驗時采用預先裝好的分子篩凝膠柱來進行生物分子的分離。為了讓學生更深入地理解凝膠柱的裝填流程及具體注意事項，課程對這部分內容進行了視頻錄制工作，這樣可以讓學生對整個綜合性實驗有更深刻的認識與學習。又如SDS-PAGE實驗中，由于課時的限制以及制備凝膠的儲備液具有神經毒性，學生統一采用購置的預制膠來進行電泳實驗，電泳凝膠的制備則采用錄制視頻的方式來向學生展示。

集體備課、精心設計了4個綜合性實驗。并針對開設的8個生化實驗全部編寫了PPT。目前課程組已完成了6個實驗的視頻錄制工作，并在教學中進行了應用，取得了良好的效果。

5 ?在注重綜合素質、探索多元化開放式考核方面取得了全方位的進展

以人為本，多樣化考核，通過實驗報告、師生一對一交談等模式進行考查，杜絕為考核而考核的單一模式，將考核的宗旨放在查看學生的學習效果上。本課程的期末考核以師生一對一的面試形式開展，比起傳統的單一考核模式，更注重對學生綜合素質的考察。通過一對一的面試形式，可以更深入了解學生對實驗內容的掌握程度，并且教師在評價時能與其平時的課堂實驗表現等結合評分，評價更客觀、更真實。

實驗課通常的考核方式是以實驗報告為主，然而實驗報告無法反映學生的實驗過程和動手能力。因此我們針對不同實驗設置了多種考核方式。通過實驗課老師學生一對一指導，把握學生動手能力的提升;通過對老師指定實驗相關文獻的閱讀來進一步解釋實驗原理和實驗結果，并將其體現在實驗報告中。這樣可以做到從學生的能力入手進行考核，促進學生創新能力的培養[4]。同時實驗操作以及結果的準確性，也可以給學生帶來成就感，使學生富有自信心，成為學生進一步學習的動力。

6 ?案例教學的效果評價

通過生物化學實驗課程教學改革，更新、設計了綜合性、前沿導向性實驗，并充分利用現代數碼技術，將視頻教學與學生的實際現場操作結合起來，提高了課堂教學效率和實驗層次。

課程堅持基礎實驗與綜合實驗相結合，且大大提高綜合性實驗的比例。提高了學生其對已學知識的綜合應用能力，增強了學生在實驗課程中的主導性[5]。并多次修訂食品生物化學實驗指導講義，為實驗的順利展開和學生課外自主實驗項目的實施等提供了方便。綜合性實驗的開設大大提高和激發了學生對實驗課的興趣，受到學生的好評。

針對生物化學實驗中有些問題靠文本描述很難理解，專門錄制相關短視頻輔助教學。把抽象復雜的概念、實驗原理及操作方法以內容生動、圖像逼真、形象直觀的形式展現出來，大大提升了學生的學習興趣，交互式的動畫也使得學生更容易掌握生物化學實驗中的難點和易錯點[3]。

實驗報告不局限于對實驗數據的記錄與計算上，引導學生對實驗現象進行分析解釋、查閱資料、相互討論，不斷加強學生的科研能力。如在蛋清蛋白的水解與SDS-PAGE電泳實驗中，引導學生課外查閱蛋清蛋白質的分子結構，包括亞基組成、分子量等，然后結合自己的實驗結果，對實驗現象進行分析討論，加深學生對實驗的理解，以達到提高他們分析問題、解決問題能力的目的。

參考文獻

[1] 陳國靜.案例教學法在醫學院校生物化學實驗教學中的應用[J].生物技術世界，2015（10）：221.

[2] 謝愛娣，李從軍，屈廷啟，等.生物化學精品課程的探索與實踐[J].教育教學論壇，2014（8）：207-208.

[3] 羅純.基于學習理論的案例教學策略探析[J].教育教學論壇，2018（13）：149-151.

[4] 肖靜.現場教學中案例教學方法應用的探索與思考[J].教育教學論壇，2016（44）：205-206.

[5] 曾雪峰，朱秋勁.案例教學在食品加工與安全領域專業碩士食品加工類課程教學中初探[J].教育教學論壇，2018（15）： 157-158.