生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革及本科生基本科研素質(zhì)培養(yǎng)

石艷　王勤　徐慶妍　柯莉娜　周大旺

摘要：生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課是生物學(xué)及相關(guān)專業(yè)的一門學(xué)科類通修課程，其教學(xué)目的是讓學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作技能的同時(shí)，注重學(xué)生基本科研素質(zhì)培養(yǎng)。我們根據(jù)這個(gè)理念將生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容設(shè)計(jì)成三個(gè)模塊：基本生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)訓(xùn)練模塊，綜合實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練模塊，以及自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，并在課程開展中注重學(xué)生基本科研素質(zhì)的培養(yǎng)，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生科研實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)的目的。

關(guān)鍵詞：生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；基本科研素質(zhì)培養(yǎng)；本科生

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）33-0270-02

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)大學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)和途徑，因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量關(guān)系到學(xué)生動(dòng)手能力、科研創(chuàng)新能力和解決問題能力等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)[1]。生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課是生物學(xué)及其他相關(guān)專業(yè)的一門學(xué)科類通修課程，是學(xué)習(xí)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的一門實(shí)驗(yàn)課。它是生物化學(xué)理論學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于學(xué)生理解和掌握生物化學(xué)理論知識(shí)有著舉足輕重的作用[2]。例如在生物化學(xué)理論教學(xué)中提到的電泳實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生會(huì)覺得是一個(gè)非常神奇且高大上的技術(shù)手段，通過實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)，才知道電泳真實(shí)面目，其實(shí)是一種最常用的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)。生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課更主要的任務(wù)是讓學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作技能，同時(shí)注重學(xué)生科研素質(zhì)培養(yǎng)，讓學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)分析和解決實(shí)際問題，提高他們的思維能力和實(shí)踐能力，為他們能夠成為具備創(chuàng)造型科研能力的科研人才奠定基礎(chǔ)。但生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課一般是生命科學(xué)學(xué)院的學(xué)生開設(shè)的第一門專業(yè)類實(shí)驗(yàn)課，要讓第一次接觸生物類專業(yè)實(shí)驗(yàn)的學(xué)生經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)就從生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技能零基礎(chǔ)到具有獨(dú)立開展課題研究能力并不是一件很容易的事。

一、傳統(tǒng)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

傳統(tǒng)的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多偏重于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間相對(duì)孤立，而且在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)過程中，因?yàn)橛蓄A(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生缺乏探索的興趣，往往主動(dòng)性較差，一般是被動(dòng)地按照實(shí)驗(yàn)操作步驟機(jī)械性的進(jìn)行，大多數(shù)學(xué)生沒有主動(dòng)思考的意識(shí)[3]，致使學(xué)生不容易將學(xué)習(xí)到的方法綜合應(yīng)用和解決問題。綜合性實(shí)驗(yàn)是將多個(gè)具有相關(guān)性的單一實(shí)驗(yàn)按照一定順序安排進(jìn)行。通過綜合性實(shí)驗(yàn)，能夠把原來相互獨(dú)立的研究對(duì)象彼此聯(lián)系起來，有助于學(xué)生更深刻、更全面地理解所學(xué)知識(shí)，從而提高本科生生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)質(zhì)量[4]。于是，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)模擬科研的綜合實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，把原來孤立的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目串在一起，上一個(gè)實(shí)驗(yàn)獲得的材料，作為下一個(gè)實(shí)驗(yàn)的材料，使學(xué)生不得不認(rèn)真對(duì)待每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，不然他可能就無法完成后續(xù)的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。但在課程開展過程中，我們很快發(fā)現(xiàn)，對(duì)于不少學(xué)生來說，由于很多實(shí)驗(yàn)方法都是第一次接觸到的，在綜合實(shí)驗(yàn)中，既要學(xué)習(xí)新方法，又要采用新方法獲得較好的結(jié)果，有一定的難度。例如，第一次接觸到移液器的學(xué)生，由于使用不熟練，很容易出現(xiàn)第二檔吸液的情況，造成量取體積誤差，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。而且由于所有的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作都是老師準(zhǔn)備的，學(xué)生進(jìn)入科研實(shí)驗(yàn)室后連試劑都不會(huì)配制，更有甚者，竟然有學(xué)生不知道所使用的溶液試劑是通過固體試劑配制得到的。而且綜合性實(shí)驗(yàn)涉及的知識(shí)技能多，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中具備全面的實(shí)驗(yàn)操作技能。如果一下就讓學(xué)生進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，他們可能實(shí)驗(yàn)失敗，不僅打擊了實(shí)驗(yàn)的積極性，而且沒有實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行下一個(gè)實(shí)驗(yàn)，甚者還有學(xué)生可能編造出虛假的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來，這顯然違背了我們希望通過實(shí)驗(yàn)課訓(xùn)練學(xué)生動(dòng)手能力，培養(yǎng)科研創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題能力等綜合素質(zhì)的初衷，起到拔苗助長(zhǎng)的反效果。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革

經(jīng)過了多年的摸索實(shí)踐，我們將生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容設(shè)計(jì)成三個(gè)模塊：基本生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)訓(xùn)練模塊，綜合實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練模塊，以及自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)K。

（一）基本生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)訓(xùn)練模塊

在基本生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)訓(xùn)練模塊中，通過幾個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行生物化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練。例如設(shè)計(jì)了高錳酸鉀吸收曲線測(cè)定及標(biāo)準(zhǔn)曲線制作的實(shí)驗(yàn)，通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，既訓(xùn)練了學(xué)生配制試劑并正確書寫標(biāo)簽，又學(xué)習(xí)了移液器及分光光度計(jì)的使用。蛋白質(zhì)含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)則向?qū)W生介紹了標(biāo)準(zhǔn)溶液配制的幾種方法，實(shí)驗(yàn)空白對(duì)照的設(shè)置，以及分光光度法。通過該實(shí)驗(yàn)學(xué)生不僅僅學(xué)習(xí)到標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制，還初步學(xué)習(xí)了實(shí)驗(yàn)對(duì)照的設(shè)計(jì)方法，將科研素質(zhì)的培養(yǎng)貫穿于實(shí)驗(yàn)課教學(xué)之中。通過基本技術(shù)訓(xùn)練模塊的訓(xùn)練，學(xué)生具備了進(jìn)行綜合訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。

（二）綜合實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練模塊

綜合實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練模塊包括了配制緩沖液，從牡蠣中制備堿性磷酸酶，并進(jìn)行純化，純度鑒定，動(dòng)力學(xué)性質(zhì)研究等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。學(xué)生學(xué)習(xí)了生物大分子制備純化方法，酶活力分析方法，以及基本酶動(dòng)力學(xué)研究方法。由于在基本技術(shù)訓(xùn)練模塊，學(xué)生已經(jīng)訓(xùn)練了離心機(jī)、移液器、分光光度計(jì)等常用儀器的操作，并掌握了試劑配制方法，蛋白濃度測(cè)定等基本生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，因此大大提高了學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)的成功率，以及學(xué)生獨(dú)立開展實(shí)驗(yàn)的能力。而且學(xué)生對(duì)于這種較大型的綜合性實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出濃厚的興趣，同時(shí)初步體驗(yàn)到了科研探究的樂趣，以及從事科研的艱辛，并訓(xùn)練了學(xué)生合理安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間，以及分工合作的能力。例如，電泳鑒定堿性磷酸酶純度實(shí)驗(yàn)，耗時(shí)較長(zhǎng)，指導(dǎo)教師在講授結(jié)束后，學(xué)生開始自己做電泳實(shí)驗(yàn)，如果時(shí)間安排不好，或者出現(xiàn)失誤，就得重新進(jìn)行，很可能就錯(cuò)過吃飯的時(shí)間。但是通過自己的努力，終于獲得了結(jié)果，學(xué)生就會(huì)覺得無比喜悅。因?yàn)榫C合實(shí)驗(yàn)是探究的實(shí)驗(yàn)，不存在所謂的正確結(jié)果，學(xué)生們想知道自己的結(jié)果是否正常，他們就得根據(jù)相關(guān)知識(shí)自己分析。如果分析得出結(jié)論是結(jié)果不合理時(shí)，他們就需要進(jìn)一步分析造成這個(gè)結(jié)果的可能原因是什么，是否需要重新進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)，這時(shí)老師也會(huì)給予適當(dāng)?shù)膸椭?，提示他們思考的方向。通過該模塊的訓(xùn)練，使學(xué)生不僅掌握了生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)四大經(jīng)典技術(shù)（電泳技術(shù)、離心技術(shù)、層析技術(shù)和比色技術(shù)），并訓(xùn)練了獨(dú)立分析問題、解決問題的能力，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)，以及進(jìn)入科研實(shí)驗(yàn)室奠定了良好的基礎(chǔ)。

（三）自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)K

自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)K是讓學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)并完成。在綜合訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)獲得堿性磷酸酶以后，就提前布置學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)關(guān)于堿性磷酸酶研究的實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生通過文獻(xiàn)查閱，結(jié)合已掌握的實(shí)驗(yàn)技術(shù)及實(shí)驗(yàn)室提供的條件，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并將設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)方案給指導(dǎo)教師審核、調(diào)整方案至可行。在這個(gè)模塊中，學(xué)生從準(zhǔn)備儀器、試劑配制開始，獨(dú)立完成他們?cè)O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理分析，然后在課堂上進(jìn)行交流匯報(bào)，展示自己研究結(jié)果，并探討收獲和不足之處。根據(jù)學(xué)生的反饋，大多數(shù)學(xué)生很喜歡這個(gè)模塊的設(shè)計(jì)，因?yàn)榻o了他們自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以及展示自己的機(jī)會(huì)。通過這個(gè)模塊，訓(xùn)練了學(xué)生查找文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，分析問題，合理安排時(shí)間的能力，同時(shí)也訓(xùn)練了學(xué)生的表達(dá)能力。一個(gè)好的科研工作者不僅要能做好實(shí)驗(yàn)，還要具備一定的口頭表達(dá)能力，以及與同行交流的能力。

三、生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中基本科研素質(zhì)的培養(yǎng)

科研意識(shí)、科研方法和科研精神三個(gè)方面是現(xiàn)在公認(rèn)的主要科研素質(zhì)[5]。除此之外，筆者認(rèn)為實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)、不弄虛作假是科研工作者應(yīng)具備的最基本的科研素質(zhì)。因此，生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該在訓(xùn)練學(xué)生基本技能訓(xùn)練同時(shí)，還注重培養(yǎng)他們的基本科研素質(zhì)。這首先要求學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)過程中一定要如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，絕對(duì)不能出現(xiàn)篡改實(shí)驗(yàn)結(jié)果的情況。但是實(shí)驗(yàn)課與自己做科研不同，實(shí)驗(yàn)課會(huì)涉及到學(xué)生成績(jī)問題，而且實(shí)驗(yàn)課的每個(gè)實(shí)驗(yàn)都是學(xué)生第一次進(jìn)行的，難免會(huì)出現(xiàn)失敗的情況。有的學(xué)生為了獲得更好的實(shí)驗(yàn)課成績(jī)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)自己的結(jié)果和預(yù)期不同時(shí)，就有可能發(fā)生篡改記錄的情況。因此，我們需要通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄒ龑?dǎo)學(xué)生正確對(duì)待實(shí)驗(yàn)獲得異常結(jié)果的問題，告訴學(xué)生實(shí)驗(yàn)課注重的是學(xué)習(xí)過程，而不是單純只看結(jié)果。如果實(shí)驗(yàn)獲得了與預(yù)期不同的結(jié)果，要分析思考，而不是立刻就判定實(shí)驗(yàn)失敗。

文獻(xiàn)查閱也是培養(yǎng)學(xué)生科研素養(yǎng)的有效方法和途徑之一，通過文獻(xiàn)查閱培養(yǎng)學(xué)生獲取、整理、分析和利用文獻(xiàn)能力[6]。但由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特性，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課學(xué)生幾乎沒有查閱文獻(xiàn)的需要。我們的課程通過綜合性實(shí)驗(yàn)以及自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)置，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)查閱文獻(xiàn)。在綜合實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生無法像以往的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)一樣預(yù)先知道實(shí)驗(yàn)結(jié)果是什么樣的，因此他們只能借助查閱文獻(xiàn)的手段才能很好地分析結(jié)果。而自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)更需要學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)，并結(jié)合自己的能力，設(shè)計(jì)出可行的實(shí)驗(yàn)方案。因此學(xué)生體會(huì)到查閱文獻(xiàn)對(duì)科研工作者的重要性。如果科研只是閉門造車，既浪費(fèi)人力物力，而且很難做到領(lǐng)先。牛頓說過“如果說我比別人看得更遠(yuǎn)些，那是因?yàn)槲艺驹诹司奕说募绨蛏稀！背浞掷梦墨I(xiàn)，就是“站在巨人的肩膀上”的一種方式。

經(jīng)過注重基本科研素質(zhì)訓(xùn)練的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的培養(yǎng)，學(xué)生具備了進(jìn)入科研實(shí)驗(yàn)室接受進(jìn)一步科研訓(xùn)練的基本生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能及基本科研素質(zhì)，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生科研實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)的目的。

參考文獻(xiàn)：

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