綜合性實驗在生物化學實驗教學中應用與探索

張致英，張曉英，劉麗軍，賀 學，康龍麗

(西藏民族大學 醫學基礎實驗教學示范中心,陜西 咸陽 712082)

生物化學是一門實驗性很強的學科，是醫學基礎課程的重要組成部分，也是生命科學的前沿學科，實驗課程在生物化學教學中的重要性不言而喻[1]。實驗教學是將理論知識與實踐相結合的運用的訓練，培養學生動手能力、自主創新能力、創新思維能力的過程[2]。隨著生物化學領域不斷發展，生物化學實驗教學也應該不斷的更新和改革，為了讓學生更好的參與到實驗學習中，應該側重把學生作為主體進行改革。為此，本文從項目設計、實驗內容、教學方法等方面嘗試新的改革，將單一的實驗項目向綜合性實驗轉變，在傳統的教學方式里融合多種教學方法。教師從主導教學轉變到引導、輔助學生學習，實驗教學的重心從“問學生”轉變到“學生問”[3]。

1 生物化學實驗教學中存在的問題

傳統教學模式下的實驗教學存在著許多弊端，教師在以講和演示為主的授課方式導致學生學習興趣不濃、動手能力不足。現有的實驗教學是實驗教師準備好所有的試劑和儀器，任課教師講授1遍實驗內容、實驗原理、方法，學生實驗操作只是重復老師的示教內容，沒有參與到實驗的準備和設計，對實驗方法和結果沒有自己的思考和討論，沒有達到開設實驗課的目的。生物化學實驗開設的項目例如血清蛋白醋酸纖維素薄膜電泳等都是驗證性的實驗，實驗類型單一，實驗項目之間的關聯性不強，學生不能將學習內容連貫起來[4]。在實驗過程中學生獨立的實驗操作少且不規范，儀器使用也不熟練，影響學生的學習積極性。由于實驗課是生物化學這門課程的一部分，沒有設置單獨的考試，學生只需提交實驗報告即可。但是實驗報告不能反映學生的實驗課的動手能力、自主思考能力、參與程度，違背開設實驗課的初衷[5]。傳統的教學方法不重視學生實踐技能及動手能力的培養，沒有體現以學生為主體的教學目的。

2 在生物化學實驗教學中綜合性實驗的具體實施方案

鑒于目前實驗課教學過程中存在的問題，為了克服傳統教學模式的局限性，體現以學生為主體的教學模式，本文從教學方式、教學內容等方面進行改革，將綜合性實驗教學引入現有的教學中，并且增設實驗考核。綜合性實驗是一門以學生為主體，運用相關理論知識與實踐操作技能相結合方式解決具體實驗問題的教學方法。具體到生物化學實驗中，學生先對實驗目的進行分析，設計實驗流程，準備實驗物品、完成實驗內容、討論實驗結果。綜合性實驗既可以培養學生的基礎的實驗技能，又可以培養學生獨立思考、綜合分析問題和創新能力[6]。本文以“質粒DNA的快速提取制備及酶切鑒定”這個實驗為例進行討論如何進行綜合性實驗的實施。

2.1 實驗項目的設置和學時數的分布

生物化學課程大綱中實驗課程的為24學時，根據理論課程的內容結合實驗課程的課時數，設置12學時數的綜合實驗項目6個，2個教學實驗及4個考核實驗，學生以4人/組進行實驗，教學和考核實驗各完成1個。實驗課分成兩個階段，教學實驗由學生為主體進行實驗設計、準備、實施、結果討論，老師輔助學生解決遇到的困難，引導學生有序的完成實驗內容；考核實驗由學生獨立完成，老師負責每個階段的評分和糾錯，幫助學生銜接好實驗進程。本文以“質粒DNA的快速提取制備及酶切鑒定”這個實驗為例介紹綜合性實驗的實施，課程分為線上和實驗室兩部分完成。

線上學習，每組提交1份實驗方案，由任課教師進行審核，提出修改意見，學生完善實驗方案。學生通過教師雨課堂推送的儀器使用方法、試劑配置等微課視頻進行預習，將實驗過程中需要用到的樣本、試劑、實驗器材和耗材整理好，填寫實驗物品申請表向實驗教師申領，預約實驗儀器。學生通過開放虛擬仿真實驗平臺在線學習包括離心機、移液器、電泳儀、凝膠成像系統等儀器的使用方法。該實驗內容多且復雜，實驗準備部分分配2學時，每組學生在實驗教師的指導下完成其中1～2種的試劑配置。準備實驗的過程，可以幫助學生詳細的了解實驗流程，梳理思路，也是對學生思維能力、動手能力的鍛煉。內容實施部分分配10學時，由于實驗時間過長，將實驗分成3部分完成，質粒DNA的快速提取制備，4學時，這部分內容里需要長時間振蕩可以在夜間進行，制備好的DNA存放到-20 ℃冰箱。質粒DNA的限制性內切酶消化酶解和DNA片段的瓊脂糖凝膠電泳，6學時，在水浴酶解消化的同時進行瓊脂糖凝膠的配置，酶解反應完成后進行電泳部分的操作，等待電泳結果的90 min里，學生可以記錄實驗過程。借助合理時間安排，縮短不必要的等待時間，將碎片化的時間合理分配，增加學生的有效學習時間。

2.2 實驗考核方式

實驗考核是檢驗學生學習效果的有效手段，通過考核可以督促學生在實驗課上規范操作、認真思考，將理論知識更好地運用實驗實踐中。本文以“質粒DNA的快速提取制備及酶切鑒定”實驗為例制定考核標準。實驗設計部分，任課老師評分后提出修改意見，學生修改后再次提交老師審核。實驗結果部分，實驗成功與否不是判斷學生實驗學習效果的唯一標準，如果實驗失敗的同學對實驗結果提出了可能導致失敗的原因提出合理的解決方案，則根據實際情況給分。具體的評分標準見表1。

表1 質粒DNA的快速提取制備及酶切鑒定評分標準Table 1 Rapid extraction and preparation of plasmid DNA and enzyme digestion identification scoring standard (points:100)

3 在生物化學實驗教學中開展綜合性實驗的優勢

隨著科技進步，實驗技術不斷發展，在生物化學實驗教學中用綜合性實驗替代單一的驗證性實驗，是實驗教學的必然趨勢[7]。在開展綜合性實驗過程中，學生在沒有老師的示范，沒有了依賴心理，推動其主動學習掌握實驗操作，從中獲得成就感，提高了學習的興趣。實驗準備過程是查缺補漏完善實驗方案的機會，更是1次鍛煉學生嚴謹的思維體系的過程。實驗結果分析，是對整個實驗過程中回顧復習，是對自己不足之處的彌補。對于學生而言，綜合性實驗減少了重復性知識的學習，又將零散的知識關聯在一起，加強了學習效果。對于任課老師而言，在不增加課時的情況下，利用多種教學方法，利用線上教學方式發布學習任務，提交作業；虛擬仿真平臺幫助學生訓練儀器操作；將學生需要的知識點以微課視頻的方式推送給學生，同時將綜合實驗以1個項目任務的模式去完成又是借鑒了問題導向式教學方法[8]。

4 結語

綜合性實驗可以解決學生被動學習，學習積極性差，學習效果不佳的問題，讓學生成為學習的主體，老師輔助學生學習，還有助于學生開闊思維，培養學生獨立思考、團隊協作、分析解決問題的能力。在生物化學實驗改革中開展綜合性實驗是一種新的嘗試，綜合性實驗的優勢顯然，但是也存在一些問題，綜合性實驗的實驗學時數多，課程時間安排困難；人數較多的情況下，實驗儀器配置不足，需要更多的教學經費的支持。綜合性實驗的前期準備工作量較大，線上教學占用的時間過長，容易出現學生的配合度較差問題；綜合性教學需要教師投入更多的時間跟精力，需要更多的教師參與到實驗教學中。新的教學模式在開展肯定會出現各種各樣的問題，教師們應積極尋求解決辦法，總結經驗，改進教學措施，為學生帶來更好的學習體驗。