在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮學(xué)生主體性的教學(xué)策略

馮 海,朱弼成,陳 珍,陳 亮,王衛(wèi)東,陳雄文

(1.黃石七中，湖北 黃石 435002;2.湖北師范學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院， 湖北 黃石 435002)

0 引言

生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)在本科生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有著重要地位[1]。由于傳統(tǒng)“重理論輕實(shí)踐”教學(xué)觀念的影響，部分高校生物學(xué)相關(guān)專業(yè)教學(xué)過程中，過多重視生物化學(xué)理論知識的傳授而忽略對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰εc科研素質(zhì)培養(yǎng)的現(xiàn)象依然存在。一項(xiàng)關(guān)于高師院?；瘜W(xué)專業(yè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中主體性發(fā)揮狀況的調(diào)查結(jié)果表明，學(xué)生主體性在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)過程中表現(xiàn)不夠充分[2]。筆者在多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也發(fā)現(xiàn)，學(xué)生沒有從思想上真正認(rèn)識到生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的重要性，實(shí)驗(yàn)過程中大多是“按方抓藥”式機(jī)械地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作[3]，沒有充分發(fā)揮出其主體性品質(zhì)。

學(xué)生的主體性主要表現(xiàn)在自主性、能動性和創(chuàng)造性等三個方面，其中自主性側(cè)重于主體權(quán)利，能動性側(cè)重于主體能力，創(chuàng)造性是人的能動性、自主性的集中反映，是主體性發(fā)展的最高表現(xiàn)。學(xué)生主體性的發(fā)展主要是通過教學(xué)活動來實(shí)現(xiàn)的。學(xué)生主體性教學(xué)是在現(xiàn)代教學(xué)觀念的指導(dǎo)下，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性，以促進(jìn)學(xué)生主體性發(fā)展為目的的一種新型教學(xué)思想和教學(xué)方式[4]。在整個教學(xué)活動中，學(xué)生是特定的認(rèn)識主體和信息交換的主體。近些年來，有關(guān)學(xué)生主體性教學(xué)在眾多學(xué)科中的嘗試受到越來越多的關(guān)注[5]。如何將學(xué)生主體性教學(xué)理念應(yīng)用于生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全過程，轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)觀念，充分發(fā)揮其主體性品質(zhì)，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果？為此，筆者在學(xué)習(xí)借鑒的基礎(chǔ)上，通過組織學(xué)生參與預(yù)備實(shí)驗(yàn)，以問題為基礎(chǔ)進(jìn)行教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，提倡交流和討論等教學(xué)策略, 將學(xué)生主體性教學(xué)理念貫穿于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，促進(jìn)了學(xué)生主體性的發(fā)展，提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

1 制定學(xué)生做預(yù)備實(shí)驗(yàn)的制度，發(fā)揮學(xué)生的自主性

預(yù)備實(shí)驗(yàn)是生化實(shí)驗(yàn)備課的一部分，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)非常重要。 進(jìn)行預(yù)備實(shí)驗(yàn)的目的，一是驗(yàn)證所配試劑是否合乎實(shí)驗(yàn)要求，二是摸索實(shí)驗(yàn)操作條件。生化實(shí)驗(yàn)受到多種因素的影響，如試劑的純度，溶液的濃度，儀器操作熟練程度等。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，該過程由實(shí)驗(yàn)老師一人完成，學(xué)生知之甚少，嘗試采取學(xué)生分組輪流做預(yù)備實(shí)驗(yàn)的制度，組織學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)課前準(zhǔn)備，讓同學(xué)們學(xué)習(xí)到實(shí)驗(yàn)不僅僅只是單純的照書本操作，其準(zhǔn)備工作的正確，認(rèn)真細(xì)致與否會直接影響實(shí)驗(yàn)成敗和好壞，認(rèn)識到實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作不是簡單隨便，有無都可的。在學(xué)生做預(yù)備實(shí)驗(yàn)的過程中，引導(dǎo)學(xué)生積極查閱資料，自主學(xué)習(xí)，弄清楚實(shí)驗(yàn)的原理，操作步驟及相關(guān)注意事項(xiàng)，爭取預(yù)備實(shí)驗(yàn)的成功，為實(shí)驗(yàn)課的開展做充分的準(zhǔn)備。這樣，學(xué)生就是每次實(shí)驗(yàn)課能否順利進(jìn)行的主人，喚醒學(xué)生的責(zé)任感，充分發(fā)揮學(xué)生的自主性。

2 以問題為基礎(chǔ)進(jìn)行教學(xué)，發(fā)揮學(xué)生的主動性

正所謂“授之以魚，不如授之以漁”，因此我們不僅要讓學(xué)生知道怎么做，更要讓他們知道為什么要這樣做，這樣他們才能融會貫通，把實(shí)驗(yàn)課的知識變成自己的知識，并且加以靈活運(yùn)用。每次實(shí)驗(yàn)課的開始，都要講解20 min左右，介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、以及操作步驟、注意事項(xiàng)和特殊要求等。在講解過程中，以問題為基礎(chǔ)，啟發(fā)學(xué)生思考每步實(shí)驗(yàn)操作的理論依據(jù)和注意事項(xiàng)，每個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的意義和設(shè)計(jì)的合理性。注意將理論與生活實(shí)踐相結(jié)合，利用實(shí)驗(yàn)中學(xué)到的知識去解釋生活中的困惑，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)和興趣，充分調(diào)動學(xué)生的主動積極性。如為什么病人重金屬中毒時(shí)，可以用吞生雞蛋或喝鮮牛奶的方法來緊急解毒？這個問題可以在蛋白質(zhì)的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中找到答案。又如為什么獼猴桃被譽(yù)為“水果維生素C之王” 呢？可以讓學(xué)生利用2,6-二氯酚靛酚法檢測各種水果中的維生素C含量來進(jìn)行驗(yàn)證。在“酵母RNA的提取和組分鑒定”的實(shí)驗(yàn)中，為什么酵母粉懸浮于稀堿液中研磨后，還要沸水浴30 min呢？可以利用絕大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，而高溫可以使蛋白質(zhì)變性喪失催化活性，特別是破壞兩類水解RNA的磷酸酯酶的知識來解釋。如果教師僅僅照課本按部就班地講解實(shí)驗(yàn)原理和步驟，學(xué)生只會被動地接受知識，這種填鴨式的教學(xué)方式必然會導(dǎo)致學(xué)生機(jī)械的操作實(shí)驗(yàn)，遇到問題不知所措。采用以問題為基礎(chǔ)的教學(xué)方式，不僅可以幫助學(xué)生透徹理解實(shí)驗(yàn)原理和操作，而且有助于培養(yǎng)學(xué)生思考的習(xí)慣，激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣, 發(fā)揮學(xué)生的主動性。

3 鼓勵學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性

實(shí)驗(yàn)操作過程中，教師一方面要加強(qiáng)學(xué)生基本技能的訓(xùn)練，如吸量管、分光光度計(jì)和離心機(jī)的使用；另一方面引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立的完成實(shí)驗(yàn)，在操作中要注意理論與實(shí)驗(yàn)的聯(lián)系，不能將思維僅僅停留在操作上，而且需要擴(kuò)展到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等方面。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期不同的情況下，教師要引導(dǎo)學(xué)生積極思考實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和不足，如何去優(yōu)化和完善實(shí)驗(yàn)方案，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望。例如學(xué)生在做“pH對唾液淀粉酶活性的影響”實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)按照課本上設(shè)置pH為5，5.8，6.8和8時(shí)，四支試管的反應(yīng)產(chǎn)物遇碘呈現(xiàn)的顏色差異不明顯，于是筆者提出如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)使反應(yīng)現(xiàn)象更明顯？學(xué)生經(jīng)過討論和思考，將pH設(shè)置為3，5，6.8和9后，很明顯的觀察到了四支試管的顏色差異。在“小麥萌發(fā)前后淀粉酶活力的比較”實(shí)驗(yàn)中，具有還原性的麥芽糖能使3，5-二硝基水楊酸(DNS) 還原成3-氨基5-硝基水楊酸，該氨基化合物在500 nm處有最大光吸收, 于是課本上檢測吸光值的波長為500 nm，但是學(xué)生在檢測中發(fā)現(xiàn)，含有DNS試劑的空白溶液在500 nm處不能順利調(diào)“0”和調(diào)“100”，但是如果換個波長就可以實(shí)現(xiàn)，于是，筆者就抓住這個機(jī)會，讓學(xué)生思考出現(xiàn)這個實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因。學(xué)生很感興趣，積極思考，有學(xué)生提出，可能是因?yàn)镈NS試劑在500 nm處有很強(qiáng)的光吸收值，于是，筆者建議學(xué)生將含有DNS試劑的空白溶液和含有氨基化合物的樣品溶液做一個波長掃描曲線，結(jié)果發(fā)現(xiàn)含有DNS試劑的空白溶液在500 nm處的確有很高的光吸收值，嚴(yán)重干擾了測定結(jié)果，而在大于540 nm的波長范圍里，該空白溶液的光吸收值接近零，而樣品溶液的光吸收值隨著波長的增加，呈現(xiàn)遞減的趨勢。根據(jù)這個波長掃描結(jié)果，同時(shí)考慮到提高檢測的靈敏度，學(xué)生都贊同選擇540 nm為檢測波長。后來，學(xué)生順利完成了后面的實(shí)驗(yàn)，倍感興奮和成就感。引導(dǎo)學(xué)生不要盲目相信課本和權(quán)威，鼓勵學(xué)生改進(jìn)和自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在已有的知識上進(jìn)行創(chuàng)新和靈活運(yùn)用，進(jìn)一步訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的作風(fēng)和勇于創(chuàng)新的精神。

4 提倡交流討論，發(fā)揮學(xué)生的能動性

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將不同實(shí)驗(yàn)組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，鼓勵學(xué)生交流討論，有助于學(xué)生分析影響實(shí)驗(yàn)成敗的盡可能多的因素，發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，拓寬學(xué)生的思維，對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新性改進(jìn)和完善。對于一些困惑的問題，鼓勵學(xué)生去圖書館查找專業(yè)資料和文獻(xiàn)來解決，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

在完成一個學(xué)期的實(shí)驗(yàn)教學(xué)后，開設(shè)一次討論課，引導(dǎo)學(xué)生比較學(xué)過的多個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，發(fā)現(xiàn)異同，積極思考，嘗試總結(jié)，將所學(xué)知識融會貫通，真正內(nèi)化為自己的知識。以下就是學(xué)生對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的一些總結(jié)。

4.1 巧妙的對照實(shí)驗(yàn)

對照實(shí)驗(yàn)是生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則，許多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中都設(shè)置了對照。如性質(zhì)實(shí)驗(yàn)“唾液淀粉酶的活化及抑制”中，3號試管的對照作用是消除Na+和SO42-對唾液淀粉酶活力的影響，而4號試管的空白對照則是為了消除蒸餾水的影響。還有在定量實(shí)驗(yàn)“維生素C含量的測定及其分析”中，利用標(biāo)準(zhǔn)滴定求出2,6-二氯酚靛酚與維生素C含量之間的關(guān)系，利用空白滴定消除提取樣品過程中使用的酸化蒸餾水溶劑對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。通過對這些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比總結(jié)，結(jié)合查閱與設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)的相關(guān)文獻(xiàn)，可以得出：空白對照主要用于消除實(shí)驗(yàn)中由試劑、蒸餾水和儀器帶入的雜質(zhì)所引起的系統(tǒng)誤差；標(biāo)準(zhǔn)對照的作用有排除某種因素對研究對象的干擾，實(shí)現(xiàn)單一變量控制，定量計(jì)算等。設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)要遵循科學(xué)性、平行重復(fù)、單一變量的原則[6]。

4.2 定量實(shí)驗(yàn)中的“正比關(guān)系”

表1 涉及正比關(guān)系的部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[7]

表1中列出了部分生化實(shí)驗(yàn)中涉及的“正比關(guān)系”。通過比較這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可以建立這樣一個模型： A+B→C+D；其中，A為含量未知的目標(biāo)物質(zhì)，B為另一反應(yīng)物；產(chǎn)物C為可以通過分光光度法、滴定法或其它方法等定量測定的物質(zhì)，D為另一產(chǎn)物?；谶@個化學(xué)反應(yīng)模型，產(chǎn)物C與反應(yīng)物A含量之間呈正比關(guān)系，由C的含量就可以求出目標(biāo)物質(zhì)A的含量。

引導(dǎo)學(xué)生比較多個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一些基本方法，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，深層次地理解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的元認(rèn)知能力，提高學(xué)生的科研素養(yǎng)，為培養(yǎng)創(chuàng)新人才打下良好基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

基于筆者多年的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，上述教學(xué)策略在推動學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)觀念，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性以及深化實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)成果等方面具有良好的效果。但是，整個教學(xué)過程中仍然存在一些問題，老師不能靈活自由的安排實(shí)驗(yàn)課開設(shè)的時(shí)間，學(xué)生對自己是學(xué)習(xí)過程中的主體認(rèn)識不夠等。我們會繼續(xù)努力不斷思考和探索，進(jìn)一步推進(jìn)學(xué)生主體性教學(xué)策略實(shí)施和完善。

參考文獻(xiàn):

[1]王劍鋒, 黃訓(xùn)端, 孔小衛(wèi). 基礎(chǔ)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對學(xué)生技能的培養(yǎng)[J]. 生物學(xué)雜志, 2009, 26(2): 88～90.

[2]張小菊. 高師院?；瘜W(xué)專業(yè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中主體性發(fā)揮狀況的調(diào)查研究[J]. 湖北師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2010, 30(2): 113～118.

[3]肖維威, 馬文麗, 張興梅. 生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及改革的基本思路[J]. 西北醫(yī)學(xué)教育, 2007, 15(2): 270～271.

[4]王 川. 論學(xué)生主體性及其影響因素[J]. 廣西技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào), 2005, (2): 68～71.

[5]韓春艷. 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)展學(xué)生主體性的教學(xué)策略[J].濱州學(xué)院學(xué)報(bào).2006, 22(6):80～81.

[6]康樂林. 生物學(xué)對照實(shí)驗(yàn)的分析判斷[J]. 高校理科研究, 2009, (36): 112～113.

[7]魏 群. 基礎(chǔ)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)(第3版)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2009.