基于生物科學專業生物化學大實驗課程的教學改革探索

馬 靜

（江蘇海洋大學 江蘇 222005）

隨著科學技術的飛速發展，高等學校傳統的生物化學教學，尤其是生物化學大實驗教學，其教學思想理念、內容、管理水平以及實驗操作手段都難以滿足新時代人才培養方案的需要。教育部在“新時代全國高等學校本科教育工作會議”中強調要深入學習貫徹習近平總書記新時代中國特色社會主義思想和黨的十九大精神，全面貫徹落實習近平總書記2018 年5 月2 日在北京大學師生座談會上重要講話精神，堅持“以本為本”，推進“四個回歸”，加快建設高水平本科教育、全面提高人才培養能力，造就堪當民族復興大任的時代新人。這就要求我們要嚴抓本科教育，而對于本科教育除了要儲備豐富的專業知識以外，還需要把專業知識運用于實踐，即要求本科教學過程中對學生的要求除了要具備過硬的理論知識，還需要掌握實踐操作技能。生物科學專業的生物化學大實驗是本專業的基礎實驗課，是一門綜合性非常強的實驗課。研究發現，各大高校有的對生物化學大實驗的教學內容進行了調整，有的對實驗室的管理制度進行了改革，還有的是對該課程內容進行了改革。但是，目前生物化學大實驗課程仍然存在許多問題，需要改革[1]。

一、存在的問題

（一）實驗內容層次淺顯

生物化學大實驗是為生物學科各專業學生開設的實驗課。教學培養的對象是21 世紀從事生命科學工作的專門人才。這些生物化學知識和技能應有助于他們從原子、分子、細胞及個體等不同層次上來認識和解決生命科學中的關鍵科學問題。目前，生物化學大實驗內容中分析酶學特性的實驗仍然是通過不同溫度（0 ℃、25 ℃和100 ℃）研究酶的最適宜溫度，通過唾液淀粉酶研究其對蔗糖和淀粉的特異性分解作用。然而，酶學性質還受當前熱點問題，比如重金屬污染、有機物污染、海洋酸化等環境氣候變化的影響，但是，到目前為止都沒有相關研究內容， 因而也體現不出該實驗課程的前沿特色。隨著21 世紀生命科學時代的到來， 各個學科之間的交叉滲透已成為新的發展趨勢， 分析化學和有機化學與生物化學聯系密切，有必要對其結構進行分析。進而從表型、結構、細胞、分子、生化等不同層面闡明了生命體系或過程中某一基本現象的化學原理， 加強其與化學學科之間的聯系。此外， 在當今強調21 世紀是生命科學時代的同時，也使學生認識到化學在生命科學中的地位和作用， 從而激發他們全面學習專業知識的興趣和積極性。

（二）實驗課程方法和內容陳舊

目前生物化學大實驗的內容基本上是由生物化學基礎實驗內容經取舍后分出來的一部分內容，基礎實驗課程內容較少。而且，實驗內容過于陳舊， 體現不出當前生物化學科學的最新研究成果和國際前沿發展趨勢。并且，生物化學大實驗內容中對基礎儀器使用的實驗較少， 而儀器操作實驗目前已成為生物化學大實驗的前提，即重中之重，這些儀器技術操作的掌握也是生物學科發展所必需的。因此， 在教學課程中， 應把與生物化學該門課程最新成就有關的科學實驗最新進展、理論和儀器技術通過實驗課程很好地融入到課程中，并可實現生物化學大實驗調控的反應體系介紹給學生。

（三）學生主觀能動性差

目前，大部分實驗教學還是由教師安排成熟的實驗教學內容，形成了以教師為主體的理念，要求學生按照實驗教材大綱和老師的講授內容，按部就班地進行實驗操作，且實驗結果是完全可預知的。學生在整個實驗進行過程中完全處于被動的學習狀態中，這就很難激發起學生動手操作和理論知識相結合的學習興趣，也達不到培養方案中育人的培養目標，更與實驗科學的探索本質不相吻合[2]。而當下在培養人才過程中，我們提倡的教學理念是以學生為主，由學生通過自己動手設計實驗并加以實施，進一步激發學生主動學習的積極性，同時，這樣還可以明確實驗科學是以掌握基本實驗技能、驗證真理和探索真理為目標的。

二、擬解決的辦法

（一）以基本實驗為基礎，引導出綜合性、研究性實驗

為了培養學生的主觀能動性，增強學生分析、解決問題的能力以及培養科研思維和創造力的能力，需要將對生物化學大實驗的教學內容進行合理化、科學化的安排，整個課程里面加入了生物化學課程基本實驗技術和驗證性的實驗內容，比如離心和分光光度技術操作，各種電泳和層析技術，生物活性物質的提取、含量的測定以及檢測等。通過這些基礎實驗技能的學習和訓練，使學生們可以對生物化學的一些基本實驗的原理、方法和應用范圍有較好的了解和掌握[3]。然后在此基礎上，加入了可以讓學生進行自主性、探討性和創新性的實驗，學生通過分組查閱相關文獻資料，尋找相關的項目或者和本科生畢業設計相關的課題為實驗立意；通過實驗室開題報告對自己團隊或者組隊的實驗設想和安排進行匯報，經指導教師和團隊成員對實驗的可行性、設計的合理性進行充分的討論，并給出建議和指導，確定最終的實驗方案，在教師的指導下，幫助學生自己獨立完成實驗課題的準備工作和整個實驗進程，并對實驗結果可以進行科學的解釋和分析，并以小論文的形式寫出實驗報告，在此過程中對出現的各種問題進行解決和處理。那么學生通過這一過程，可以培養其動手能力、科學研究能力以及積極主動的學習態度。整個過程使得學生對一些生物化學的基本實驗技術有了更深層次的理解和掌握，鍛煉了學生實際動手操作能力。最重要的是科學嚴謹的實驗態度。

（二）增加課程特色的實驗內容

生物大分子中糖、核酸、蛋白質是生命體中三大重要物質組成部分， 研究它們及其代謝產物的性質、結構和功能，是生物化學研究者探索的主要內容。以生命過程中的重要物質為研究對象，不僅反映了當今生物化學學科發展的新趨勢， 而且也體現出了該門課程內容的創新與特色。目前有關研究酶活性質、蛋白層析技術以及聚丙烯酰胺凝膠電泳技術等方法研究生物體系中蛋白亞基組分變化的例子很多， 經過合適的改變可以成為很好的教學內容體系。且在經過蛋白質層析技術以及聚丙烯酰胺凝膠電泳以后我們可以進一步加強蛋白質譜鑒定技術。對于本科生而言，可以用已知蛋白，這樣對于質譜鑒定結果可以更有依據。

（三）增添儀器分析實驗內容

為了加強學生的基本實驗技能訓練， 我們應該注意添加一些最新興起的和發展起來的儀器分析使用技術，比如光分析技術、色譜分析技術、聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS)技術、離心機、顯微鏡、熒光顯微鏡、激光共聚焦顯微鏡等等。研究表明，上述這些實驗技術在生命科學領域中已得到了普遍的應用[4]。如將分光光度技術和熒光分光光度計技術應用于酶動力學分析和蛋白質氨基酸序列分析；通過液相色譜技術分析葉黃素循環各組分的變化等，這些都將提高學生的實驗技能，加強學生與學科高新技術的使用與聯系，進而培養了學生對該領域更多的興趣與了解。當然，在添加實驗儀器的過程中，我們要注意實驗過程中所用方法與技術在本領域的科學研究和實際生產實踐中有較大的應用價值可以發揮；既要能體現出學科發展的新領域、新熱點，又要能體現出該實驗課程內容的特色。