茶學(xué)專業(yè)《生物化學(xué)》實驗課教學(xué)改革探索

貢 獻(xiàn)

（貴州大學(xué)農(nóng)業(yè)生物工程研究院/山地植物資源保護(hù)與種質(zhì)創(chuàng)新教育部重點實驗室，貴州 貴陽 50025）

作為國內(nèi)茶葉主要產(chǎn)地，隨著貴州省省委和省政府“十二五”期間大力推進(jìn)茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展，大面積種植茶樹，貴州省近年來對茶學(xué)專業(yè)人才的需求在逐年增加。貴州大學(xué)為適應(yīng)貴州省茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，于2016年11月建立茶學(xué)院，根據(jù)發(fā)展需要設(shè)立有茶生物學(xué)系、茶葉工程系、茶文化系等三個系，并根據(jù)功能建立了本科實驗教學(xué)中心、茶文化傳播中心、茶葉審評與檢測中心等三個中心。

生物化學(xué)憑借其在生命科學(xué)領(lǐng)域中的重要地位，不斷與相關(guān)領(lǐng)域交叉融合，如植物學(xué)、園藝學(xué)、農(nóng)學(xué)等，成為這些學(xué)科學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ)和理論先導(dǎo)[1]。為了培養(yǎng)茶學(xué)專業(yè)實踐型創(chuàng)新人才，貴州大學(xué)茶學(xué)院面向茶學(xué)專業(yè)開設(shè)了《生物化學(xué)》課程。但生物化學(xué)本身又是一門實踐性非常強的學(xué)科，為了讓茶學(xué)專業(yè)學(xué)生在實驗操作中夯實生物化學(xué)基礎(chǔ)理論，提升實踐能力，為其專業(yè)領(lǐng)域的后續(xù)研究和生產(chǎn)實踐奠定良好的基礎(chǔ)，將《生物化學(xué)》實驗課程引入教學(xué)中。并通過增加特色實驗教學(xué)內(nèi)容、豐富實驗教學(xué)方式和設(shè)置課后討論環(huán)節(jié)等方式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動性與積極性，增強了學(xué)生的實驗動手能力。為培養(yǎng)茶學(xué)專業(yè)實踐型創(chuàng)新人才奠定了基礎(chǔ)。

1 茶學(xué)專業(yè)《生物化學(xué)》實驗課現(xiàn)狀

1.1 學(xué)生缺乏生物學(xué)相關(guān)背景

貴州大學(xué)茶學(xué)院茶學(xué)專業(yè)開設(shè)的課程主要有：《茶樹栽培學(xué)》、《茶樹育種學(xué)》、《茶葉加工學(xué)》、《茶樹病蟲害防治學(xué)》等。學(xué)生的培養(yǎng)內(nèi)容主要以茶學(xué)專業(yè)的學(xué)習(xí)為主，缺乏對生物學(xué)專業(yè)的系統(tǒng)教學(xué)，導(dǎo)致大多數(shù)學(xué)生理論基礎(chǔ)知識薄弱。同時《生物化學(xué)》相對其他課程理論性強，知識點晦澀不易理解，最終導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高[2-3]。

1.2 課程內(nèi)容缺少與茶學(xué)專業(yè)的聯(lián)系

目前，《生物化學(xué)》實驗課程大多是為生物專業(yè)設(shè)計，很少有針對茶學(xué)等非生物專業(yè)的實驗課程。這造成實驗課程與茶學(xué)專業(yè)缺少相關(guān)性，使得學(xué)生無法完全將理論課上學(xué)到的知識運用到實驗課中，也會造成實驗課內(nèi)容缺少專業(yè)特色，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣降低。

針對《生物化學(xué)》實驗課存在的問題，課程組進(jìn)行了大量探討，經(jīng)過不斷的改革探索，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核機制等諸多方面進(jìn)行了改進(jìn)，總結(jié)出了一套行之有效的適合茶學(xué)專業(yè)的《生物化學(xué)》實驗課程教學(xué)模式。

2 優(yōu)化實驗課教學(xué)內(nèi)容

《生物化學(xué)》實驗課程是面向茶學(xué)專業(yè)低年級學(xué)生開設(shè)的基礎(chǔ)性實驗課程，通過教師講授加強對基礎(chǔ)理論知識的認(rèn)知和理解，通過自身實踐掌握常用儀器的正確操作程序，最后通過課后討論提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，使學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、動手能力和創(chuàng)新能力等得到鍛煉，為茶產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)實踐型創(chuàng)新人才夯實基礎(chǔ)。

2.1 重新設(shè)計實驗課程

課程組基于上述學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合茶學(xué)與生物化學(xué)課程特點，在原有教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)上重新進(jìn)行了設(shè)計與改進(jìn)。具體實驗課程內(nèi)容如下：

（1）實驗室開放日（實驗室安全培訓(xùn)、實驗內(nèi)容介紹）

（2）酵母蛋白制備

（3）SDS-PAGE分離蛋白質(zhì)

（4）茶DNA提取

（5）茶多酚、茶多糖測定

（6）離子交換樹脂分離氨基酸

（7）氣相色譜質(zhì)譜儀(GC-MS)測定茶葉揮發(fā)性成分

為了增加《生物化學(xué)》實驗課與茶學(xué)專業(yè)的聯(lián)系，讓學(xué)生在實驗中更好了解茶學(xué)的相關(guān)知識，根據(jù)茶學(xué)專業(yè)的特點，我們將大部分實驗材料更換為茶，同時在實驗教學(xué)內(nèi)容中，增加茶DNA提取、茶多酚、茶多糖測定和茶葉揮發(fā)性成分測定等實驗，使學(xué)生能在實驗中學(xué)習(xí)到更多茶學(xué)相關(guān)知識，有助于將茶學(xué)相關(guān)的知識與實驗課程有機的結(jié)合起來。

2.2 增加常用儀器教學(xué)

目前實驗教學(xué)內(nèi)容包涵了生物化學(xué)與茶學(xué)領(lǐng)域最基本、最常用的實驗技術(shù)，如電泳技術(shù)、核酸和蛋白提取技術(shù)、生化分離技術(shù)、色譜技術(shù)等。實驗中將運用多種常見儀器設(shè)備，如離心機、電泳裝置、凝膠成像儀、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀等。在教學(xué)中，教師們不僅會指導(dǎo)學(xué)生們使用儀器，還會介紹儀器的工作原理和常用方法。增加常用儀器教學(xué)，有助于鍛煉學(xué)生的動手操作能力，夯實基本實驗技能，培養(yǎng)學(xué)習(xí)積極性，為進(jìn)入高年級后的科研學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

2.3 增加高端精密儀器配合使用

為了培養(yǎng)學(xué)生的科研思維和創(chuàng)新意識，激發(fā)學(xué)生的探索和求知精神，課程組增加了使用GC-MS測定茶葉中揮發(fā)性成分的實驗。實驗中課程組提供不同茶葉品種作為實驗材料，如安吉白茶、正安白茶、都勻毛尖等，學(xué)生以小組為單位進(jìn)行實驗，檢測不同茶葉品種之間香味物質(zhì)的差異，并對實驗結(jié)果進(jìn)行分析與討論。精密儀器的使用不僅可以鍛煉學(xué)生使用精密儀器的能力，還可以拓展學(xué)生的科研思維，充分體現(xiàn)出“全面發(fā)展”和“創(chuàng)造性”的教育理念。

3 改進(jìn)教學(xué)方式

科學(xué)的教學(xué)方式是教師向?qū)W生傳授知識的重要橋梁，實驗課程既是理論課程的延伸，又是實踐操作的平臺。為此，《生物化學(xué)》實驗課采取小班教學(xué)，每班學(xué)生人數(shù)不超過24名，充分以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，讓學(xué)生在教師的指導(dǎo)下獨立、自主的進(jìn)行實驗，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，培養(yǎng)學(xué)生責(zé)任心方面起到了重要作用。

3.1 借助多媒體提高預(yù)習(xí)效率

實驗?zāi)芊瘾@得預(yù)期結(jié)果，實驗預(yù)習(xí)是重要保障之一。實驗預(yù)習(xí)的主要目的是讓學(xué)生初步了解實驗原理、實驗方法、實驗操作、實驗現(xiàn)象和實驗風(fēng)險點等，從而避免盲目操作造成的實驗失敗和安全隱患。閱讀實驗指導(dǎo)書是以往實驗預(yù)習(xí)的主要方式，但很多學(xué)生重視程度不夠，通常只是應(yīng)付交差，并沒有到達(dá)實驗預(yù)習(xí)的預(yù)期效果。為此，課程組選取了國內(nèi)外高校制作的優(yōu)秀教學(xué)視頻等素材，制作成視頻資料。在視頻中對實驗的理論知識、原理和操作要點等進(jìn)行講解。同時，視頻中不乏教師設(shè)置的思考題，讓學(xué)生做到心里有數(shù)，帶著問題進(jìn)入實驗室。這樣能夠提高學(xué)生的求知欲，將被動預(yù)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，這樣有助于提高教學(xué)效果和實驗成功率。

3.2 鼓勵學(xué)生參加預(yù)實驗

預(yù)實驗是在正式實驗課之前，按照課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行的提前實驗，旨在檢驗材料準(zhǔn)備、試劑配制和儀器運行情況等。《生物化學(xué)》實驗課程由于課時有限，實驗材料和試劑通常由課程組進(jìn)行預(yù)處理和配制后分配到學(xué)生手里。這樣雖然節(jié)省了時間，保障教學(xué)在規(guī)定課時內(nèi)完成。但同時使學(xué)生的參與感降低，造成學(xué)生對實驗缺乏系統(tǒng)的認(rèn)知。為此，《生物化學(xué)》實驗課程鼓勵學(xué)生參與預(yù)實驗，在教師的指導(dǎo)下，進(jìn)行預(yù)實驗。參與預(yù)實驗不僅可以幫助學(xué)生系統(tǒng)全面的理解實驗內(nèi)容，認(rèn)識到實驗不只是根據(jù)指導(dǎo)書按部就班的做，實驗材料的準(zhǔn)備和處理、試劑藥品的配制以及良好的實驗素養(yǎng)都是實驗的重要組成部分。參與預(yù)實驗的學(xué)生與其他學(xué)生相比，參與內(nèi)容更多，動手機會更多，進(jìn)而引發(fā)更多的思考，充分發(fā)揮主觀能動性，激發(fā)他們的求知欲和探索精神，鍛煉其動手操作能力，充分突現(xiàn)了學(xué)生在教學(xué)中的主體地位。

3.3 設(shè)置“助教”調(diào)動學(xué)生積極性

生物化學(xué)所涉及的多數(shù)實驗操作復(fù)雜精細(xì)，儀器設(shè)備多為精密儀器，使用操作要求較高，只通過實驗指導(dǎo)書的文字描述難以理解。而上課學(xué)生大多為第一次進(jìn)入實驗室的低年級學(xué)生，所以實驗指導(dǎo)和演示便顯得尤為重要。因此，課程組挑選在預(yù)實驗中表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生擔(dān)任助教，在上課時糾正學(xué)生的不規(guī)范操作并予以進(jìn)行近距離的操作演示。“助教”的加入在學(xué)生得到鍛煉的同時提高了實驗教學(xué)質(zhì)量，并且增加了學(xué)生之間的溝通與探討，使學(xué)生有更多機會提出問題、討論問題，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)交流意識和責(zé)任感，賦予課堂活力。最終達(dá)到提高實驗成功率和教學(xué)效果的目的[4]。

3.4 設(shè)置實驗討論環(huán)節(jié)

實驗結(jié)果的成與敗并不能完全反映學(xué)生對實驗的掌握和理解程度，為進(jìn)一步提高教學(xué)效果，在每節(jié)實驗課后設(shè)置討論環(huán)節(jié)。教師對學(xué)生提出的問題進(jìn)行解答，對每組的實驗操作和結(jié)果進(jìn)行分析和討論，此舉可讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)果不理想的原因，也可使學(xué)生思考如何才能得到預(yù)期的實驗結(jié)果，使實驗課程形成閉環(huán)，消除學(xué)生只為得到實驗結(jié)果的消極態(tài)度。討論環(huán)節(jié)不僅能加深學(xué)生對實驗操作的理解，同時是理論知識的再次學(xué)習(xí)，將理論知識和實踐操作相結(jié)合也是學(xué)生需要具備的能力之一。

3.5 科學(xué)開展實驗考核

對于本門課程最后的考核，課程組采用將課堂交還給學(xué)生的方式。課程組給出實驗題目與目的，讓每組學(xué)生以現(xiàn)有實驗條件為基礎(chǔ)，自由選擇實驗，自主設(shè)計實驗內(nèi)容，準(zhǔn)備實驗材料、試劑，操作儀器來完成實驗，課程組根據(jù)每組學(xué)生設(shè)計的實驗，實驗前期準(zhǔn)備是否充分，實驗過程中操作是否正確、是否相互協(xié)作以及最后的實驗結(jié)果來進(jìn)行打分。此方法不僅可對學(xué)生的實驗技能進(jìn)行考察，也可檢驗學(xué)生的理論知識和綜合能力。綜合性實驗考核的加入能讓學(xué)生系統(tǒng)的認(rèn)識生物化學(xué)實驗，使學(xué)生有意識的將理論知識與實驗操作有機的結(jié)合起來，在實驗中進(jìn)行理論知識的再次學(xué)習(xí)，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的綜合素養(yǎng)。

想要獲得客觀、真實的教學(xué)情況反饋，只開展對學(xué)生的實驗考核是不夠的，還需建立起學(xué)生對教師和課程的評價機制。為此，課程組在結(jié)課時向?qū)W生發(fā)放課程意見表，讓學(xué)生們對教學(xué)內(nèi)容、方法和效果等方面進(jìn)行評價，并提出對課程改進(jìn)的意見和建議。課程組根據(jù)學(xué)生的反饋認(rèn)真反思，對課程內(nèi)容和教學(xué)方式再次優(yōu)化，不斷提高課程教學(xué)質(zhì)量。

4 建立激勵機制

為消除學(xué)生被動學(xué)習(xí)的態(tài)度，課程組在實驗課結(jié)束后開展基礎(chǔ)實驗技能競賽，競賽內(nèi)容由課程組制定，競賽前由學(xué)生隨機抽選競賽內(nèi)容，旨在考查學(xué)生對實驗基本操作的掌握程度，也是對課程教學(xué)效果的實戰(zhàn)檢驗。競賽設(shè)置一等獎，二等獎，三等獎。獲獎?wù)攉@得獎品與證書，證書可在學(xué)生評定獎學(xué)金時加分。這種激勵機制，可以讓學(xué)生在平時實驗課程中注重對操作能力的培養(yǎng)，改變學(xué)生對待實驗課的消極態(tài)度，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。

5 結(jié)語

當(dāng)前，我國高等教育正處由傳統(tǒng)教育到現(xiàn)代教育的變革時期，從教學(xué)理念到教學(xué)方法和手段都處于不斷的更新之中。因此，教師應(yīng)不斷提高自身業(yè)務(wù)素質(zhì)，根據(jù)課程的特點和專業(yè)學(xué)科的培養(yǎng)目標(biāo)，優(yōu)化出一套適合本專業(yè)學(xué)生的課程。并且合理運用科學(xué)的教學(xué)手段及方法，提升教學(xué)水平，促進(jìn)學(xué)生對知識的理解和吸收[5]。

生物化學(xué)本身是一門理論性與實踐性并重的學(xué)科，也是生物學(xué)科及其相關(guān)學(xué)科的重要專業(yè)基礎(chǔ)課之一[6-8]。《生物化學(xué)》實驗課程以培養(yǎng)多學(xué)科實踐型人才為目標(biāo)，通過增加專業(yè)特色實驗內(nèi)容，豐富實驗教學(xué)方式等方法，讓學(xué)生們在學(xué)習(xí)實驗基本技能的同時，提前接觸到茶學(xué)專業(yè)的相關(guān)知識，使學(xué)生在實驗課程中對理論知識進(jìn)行再次學(xué)習(xí)。達(dá)到茶學(xué)和生物化學(xué)有機結(jié)合的目的[9]。從而為提高學(xué)生綜合能力奠定良好的基礎(chǔ)。為此，針對茶學(xué)專業(yè)學(xué)生，課程組從實驗內(nèi)容、教學(xué)方式等方面進(jìn)行優(yōu)化，在課程中增加茶學(xué)元素，一方面可以和理論課講授的專業(yè)知識進(jìn)行呼應(yīng)，幫助學(xué)生更好的理解所學(xué)知識。另一方面使學(xué)生提前接觸到與專業(yè)相關(guān)的實驗與實踐，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與主動性。通過一系列的改革探索，使得茶學(xué)專業(yè)的實驗教學(xué)體系進(jìn)一步得到完善，提高了實驗教學(xué)質(zhì)量，實現(xiàn)了實驗課程的培養(yǎng)目標(biāo)，為培養(yǎng)茶學(xué)專業(yè)實踐型創(chuàng)新人才奠定了基礎(chǔ)。