生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的研究與探討

吳駿 母培強(qiáng)

【摘 ? 要】長期以來本科生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)方式主要以教師授課為主，學(xué)生按既定的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行，教學(xué)內(nèi)容也主要以經(jīng)典生物化學(xué)中提取和純化生命活性物質(zhì)為內(nèi)容，已不適應(yīng)新形勢(shì)下生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。本文在分析過去生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)所存在的主要問題的基礎(chǔ)上，探討通過改變教學(xué)方法和內(nèi)容，開展綜合性和自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，建立科學(xué)公正的評(píng)價(jià)體系和應(yīng)用先進(jìn)教學(xué)手段，從而提高生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果，為培養(yǎng)創(chuàng)新型生物人才提供參考。

【關(guān)鍵詞】生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué);自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新型

中圖分類號(hào)：G642.0 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? 文章編號(hào)：1671-0568（2015）20-0016-01

生物化學(xué)是生命的化學(xué)，是研究微生物、植物、動(dòng)物及人體的化學(xué)組成和生命過程中的化學(xué)變化的一門科學(xué)。近幾十年來，生物化學(xué)以及由它發(fā)展而來的分子生物學(xué)已滲透到生命科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，極大地推動(dòng)了生命科學(xué)的迅猛發(fā)展。與理論教學(xué)相比，實(shí)驗(yàn)教學(xué)更具有直觀性、實(shí)踐性和邏輯性，這對(duì)于生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量提出了更高的要求。舊的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)無論從教學(xué)理念還是教學(xué)內(nèi)容上都已不適應(yīng)新形勢(shì)下學(xué)科發(fā)展和人才培養(yǎng)的需要。因此，探索新形勢(shì)下生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式和方法，全面培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)已勢(shì)在必行。

一、生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀和存在的主要問題

由于教學(xué)課程設(shè)置和學(xué)時(shí)數(shù)的限制，生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課一般在低年級(jí)開設(shè)，學(xué)生思維仍沿襲高中的授課方式，每個(gè)實(shí)驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)原理、儀器、步驟到結(jié)果等都由教師告知，學(xué)生被動(dòng)接受和模仿，實(shí)驗(yàn)報(bào)告千篇一律，不能有效發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，自主性較差。教學(xué)方式較為單一和枯燥，缺乏啟發(fā)性和趣味性，無法調(diào)動(dòng)學(xué)生的熱情和積極性。同時(shí)，生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過于強(qiáng)調(diào)對(duì)理論知識(shí)的補(bǔ)充和驗(yàn)證，忽視知識(shí)的更新和發(fā)展;過于注重傳統(tǒng)經(jīng)典的生化實(shí)驗(yàn)方法（如提取分離純化和鑒定生命物質(zhì)）的掌握，忽略對(duì)現(xiàn)代分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)（如PCR，定點(diǎn)突變，Western-blotting）的理解和學(xué)習(xí)。此外，由于長期形成的重理論輕實(shí)驗(yàn)的思維習(xí)慣，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中很少主動(dòng)思考，動(dòng)手能力和分析解決問題的能力較差。這些問題嚴(yán)重影響了生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果和學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能與創(chuàng)新能力的提高。

二、生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的方法和內(nèi)容

教學(xué)改革的關(guān)鍵在于教學(xué)方法的改變，教學(xué)方法的科學(xué)性將直接決定教學(xué)過程的質(zhì)量和效率。對(duì)教學(xué)方法的徹底改革和創(chuàng)新是培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的創(chuàng)新型人才的前提條件。教學(xué)方法只有與教育目的和培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)，才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值。目前的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)無論從方法上還是從內(nèi)容上都應(yīng)做出調(diào)整，以適應(yīng)新形勢(shì)下學(xué)科發(fā)展的需要。

1.豐富授課方式，增加學(xué)生主動(dòng)性。生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不同于理論教學(xué)，它除了要求學(xué)生掌握基本原理外，還需熟悉儀器使用，試劑配制，投入到整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中。在教學(xué)過程中，為提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手和科研思維能力，應(yīng)減少灌輸式、增加啟發(fā)式教育，讓學(xué)生自己在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。具體做法是要求學(xué)生課前理解實(shí)驗(yàn)原理，預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，熟悉實(shí)驗(yàn)方案。教師主要講解儀器的操作、使用，關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)方法和步驟，大部分時(shí)間交給學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中，引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題，積極主動(dòng)思考。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，組織學(xué)生討論和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)實(shí)驗(yàn)。教師針對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析和點(diǎn)評(píng)。通過這種方法的轉(zhuǎn)變，增加了學(xué)生自主性和參與意識(shí)，減少他們對(duì)教師授課的依賴，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，有助于提高生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

2.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，適應(yīng)學(xué)科發(fā)展需要。生命科學(xué)發(fā)展到21世紀(jì)，其技術(shù)理論正發(fā)生翻天覆地的變化。生物化學(xué)已從過去注重分離純化和鑒定生命活性物質(zhì)，進(jìn)入到分子生物學(xué)的發(fā)展階段。因此，生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須適應(yīng)生命科學(xué)這種發(fā)展趨勢(shì)，在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行有效調(diào)整，從而為科學(xué)研究和社會(huì)生產(chǎn)培養(yǎng)合格的人才。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置上遵循新穎性、系統(tǒng)性和連貫性，適當(dāng)減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加定量分析和綜合性實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)安排上由淺入深，循序漸進(jìn)，逐漸滲透。筆者所在的生科院目前開展的本科生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)主要有酵母蔗糖酶的提取及比活性測(cè)定，菠蘿蛋白酶的提取、初步純化及活性鑒定，Sephadex G-75分離純化菠蘿蛋白酶，SDS-PAGE測(cè)定純化的菠蘿蛋白酶分子量，動(dòng)物組織乳酸脫氫酶同工酶聚丙烯酰胺圓盤電泳和植物胰蛋白酶抑制劑的提取及活性測(cè)定。在六個(gè)實(shí)驗(yàn)中，蛋白質(zhì)的提取和檢測(cè)就占了一半內(nèi)容，電泳實(shí)驗(yàn)也重復(fù)設(shè)置。今后可去掉兩個(gè)蛋白分離鑒定的實(shí)驗(yàn)，相應(yīng)增加一個(gè)RNA提取實(shí)驗(yàn)（如動(dòng)物組織基因組RNA的抽提及檢測(cè)）和一個(gè)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)（如特定基因的PCR擴(kuò)增和凝膠回收）;同時(shí)去掉重復(fù)設(shè)置的圓盤電泳實(shí)驗(yàn)，增加一個(gè)分子免疫實(shí)驗(yàn)（如western-blotting蛋白免疫印跡實(shí)驗(yàn)）。通過這樣的調(diào)整，使學(xué)生了解從基因的克隆到蛋白的獲取和有效鑒定的整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，加深學(xué)生對(duì)現(xiàn)代生物技術(shù)的理解和掌握。

3.開展自主性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生科研能力。根據(jù)自身情況和特點(diǎn)，為學(xué)生創(chuàng)造條件開展自主性實(shí)驗(yàn)。明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，提供必要的?shí)驗(yàn)條件由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并加以實(shí)現(xiàn)。這個(gè)過程需要學(xué)生掌握較扎實(shí)的生物化學(xué)理論知識(shí)，并熟悉實(shí)驗(yàn)儀器的操作和使用。實(shí)驗(yàn)過程完全由學(xué)生自主準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料，配制實(shí)驗(yàn)試劑，安排時(shí)間，完成實(shí)驗(yàn)，并分析和整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這樣做的好處是使學(xué)生能夠獨(dú)立、全面的投入到整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，切身感受實(shí)驗(yàn)的每個(gè)環(huán)節(jié)，經(jīng)受實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)踐的鍛煉，真正實(shí)現(xiàn)了教學(xué)活動(dòng)由“教”向“學(xué)”的轉(zhuǎn)變。因此，自主性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驑O大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，全面培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的一條行之有效的途徑。

4.建立科學(xué)完整的評(píng)價(jià)體系，客觀公正的考核學(xué)生。傳統(tǒng)的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績的考核往往存在重結(jié)果輕過程，重合理性輕真實(shí)性等問題。教師往往不能掌握學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中的情況，僅以實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為唯一評(píng)價(jià)依據(jù)。必須改變這種以實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為實(shí)驗(yàn)成績?cè)u(píng)定唯一依據(jù)的方式，應(yīng)建立科學(xué)完整的評(píng)價(jià)體系。教師應(yīng)跟蹤學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)過程中的操作和完成的情況、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫、實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)問題的分析和總結(jié)，從而能夠?qū)W(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ腥婧蜏?zhǔn)確的把握，做到客觀公正地考核學(xué)生。

5.注重先進(jìn)教學(xué)手段的使用。生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)步驟繁多，操作復(fù)雜，原理艱深，依靠傳統(tǒng)的文字、圖像等方法很難將實(shí)驗(yàn)過程講解清楚，同時(shí)學(xué)生不容易把握要點(diǎn)，事半功倍，教學(xué)效果往往離預(yù)期差距較大。教師應(yīng)充分發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，平時(shí)注意搜集實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻、動(dòng)畫，授課時(shí)展示給學(xué)生，對(duì)于關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)過程可設(shè)置為循環(huán)播放，這樣加深了學(xué)生對(duì)細(xì)節(jié)的認(rèn)識(shí)，避免學(xué)生走彎路，節(jié)省了寶貴的課堂時(shí)間。

總之，生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是個(gè)長期和漸進(jìn)的過程，作為直接參與的教師應(yīng)保持對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)注和投入，努力提高學(xué)術(shù)水平和自身素質(zhì)，樹立創(chuàng)新意識(shí)，更新教育觀念。拓寬專業(yè)知識(shí)領(lǐng)域，并注重教學(xué)效果的反饋，做到與時(shí)俱進(jìn)，推動(dòng)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的不斷提高。

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（編輯：郝嬋）