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    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)

    2016-05-30 12:39:04石艷王勤徐慶妍柯莉娜周大旺
    教育教學(xué)論壇 2016年33期
    關(guān)鍵詞:本科生教學(xué)改革

    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):

    [1]劉勇軍,梁愛玲,侯敢.生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革之綜合性實(shí)驗(yàn)與基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合[J].中國醫(yī)藥導(dǎo)報(bào),2009,6(35).

    [2]王偉.生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中對(duì)學(xué)生科研素質(zhì)的培養(yǎng)[J].科教文匯,2010,(3).

    [3]何小兵,劉連生.生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中關(guān)于如何設(shè)置綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的策略和設(shè)計(jì)[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版),2013,10(30).

    [4]唐寧,周梅仙,張紅琳.開設(shè)生物化學(xué)綜合性實(shí)驗(yàn)的改革與探索[J].生物學(xué)雜志,2007,24(6).

    [5]黃曉云.試論培養(yǎng)大學(xué)生的科研素質(zhì)和創(chuàng)新能力[J].沈陽教育學(xué)院學(xué)報(bào),2008,10(6).

    [6]趙京山,李愛英,侯建明,劉玉,劉亞磊,陳利欣.生物化學(xué)研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探究[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育,2013,15(5).

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