借鑒浙江省大學(xué)生生命科學(xué)競(jìng)賽 提高生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量

盧德趙 楊貞 竇曉兵

【摘要】生物化學(xué)課程是生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)等學(xué)科各專業(yè)的共同專業(yè)基礎(chǔ)課。浙江省大學(xué)生生命科學(xué)競(jìng)賽通過鼓勵(lì)學(xué)生大膽創(chuàng)新，自主學(xué)習(xí)、思考和設(shè)計(jì)，提高了大學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)分析的能力。文章結(jié)合生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)現(xiàn)狀，通過與生命科學(xué)競(jìng)賽相比較，改善教學(xué)方法，提高生物化學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】生物化學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；生命科學(xué)競(jìng)賽；教學(xué)改革

一、傳統(tǒng)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀

生物化學(xué)是研究生物體化學(xué)本質(zhì)的一門學(xué)科，是生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)類本科生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，其研究?jī)?nèi)容主要包括糖類、脂類、蛋白質(zhì)、核酸、維生素和激素等生物分子的組成、結(jié)構(gòu)、代謝與調(diào)控。生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課是生物化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生掌握生物化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)、熟練操作生物化學(xué)常規(guī)儀器，并使學(xué)生深入理解生物化學(xué)理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題能力的一門實(shí)踐操作課程。因此，加強(qiáng)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)提高生物化學(xué)教學(xué)效果及培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和科研創(chuàng)新能力具有重要的意義。但現(xiàn)在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中還存在如下幾個(gè)問題。

（一）重驗(yàn)證，輕綜合

傳統(tǒng)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在驗(yàn)證性僵化的課堂模式，課堂內(nèi)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，綜合性實(shí)驗(yàn)較少。由于教材中對(duì)許多經(jīng)典驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)步驟、注意事項(xiàng)等已寫得很詳盡，所以學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中往往只需按照書籍按部就班地操作就能完成實(shí)驗(yàn)，而忽視了對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析以及對(duì)結(jié)果進(jìn)行深入討論與思考，無法有效啟發(fā)學(xué)生的思考能力，不利于學(xué)生的科研能力培養(yǎng)。

（二）重操作，輕設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所需的實(shí)驗(yàn)試劑和實(shí)驗(yàn)儀器大多為實(shí)驗(yàn)教師一手操辦。實(shí)驗(yàn)前，實(shí)驗(yàn)教師先把實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)所需試劑和實(shí)驗(yàn)操作步驟詳細(xì)講解一次，學(xué)生只需按照實(shí)驗(yàn)操作步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作即可完成實(shí)驗(yàn)。如此教學(xué)方法導(dǎo)致學(xué)生無需思考，對(duì)實(shí)驗(yàn)的整體設(shè)計(jì)一無所知，甚至有的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中連一些基本實(shí)驗(yàn)試劑的配制和一些基本儀器的使用都不會(huì)，其結(jié)果可想而知，不利于學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新性思維的形成。

（三）重結(jié)果，輕分析

對(duì)于經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果是確定的，學(xué)生很容易從教材中獲取實(shí)驗(yàn)結(jié)果。分析傳統(tǒng)型生物化學(xué)教學(xué)模式下學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告可知，學(xué)生對(duì)其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一知半解，對(duì)操作后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也不懂得如何分析，不能獨(dú)立對(duì)實(shí)驗(yàn)操作過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析。也就是說，由“簡(jiǎn)單機(jī)械重復(fù)實(shí)驗(yàn)”向“認(rèn)真實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)探討、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”模式轉(zhuǎn)變，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問題所在。

甚至有些學(xué)生在操作過程中出現(xiàn)的陰性結(jié)果，往往是由于學(xué)生擔(dān)心其成績(jī)受到影響而根據(jù)理論知識(shí)進(jìn)行修改的。因此，我們必須鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，鼓勵(lì)學(xué)生大膽提出該實(shí)驗(yàn)過程的缺陷和改進(jìn)意見，寫入實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這樣學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)中大膽嘗試新方法進(jìn)行改進(jìn)，不是為了完成任務(wù)而做實(shí)驗(yàn)，誘使學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力。

研究文獻(xiàn)閱讀是培養(yǎng)學(xué)生分析能力和科研素養(yǎng)的有效方法和途徑之一，通過文獻(xiàn)查閱可以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取知識(shí)、整理材料和分析問題的能力，提高學(xué)生的科研素質(zhì)。

二、浙江省大學(xué)生生命科學(xué)競(jìng)賽的開展

為了提高浙江省生物類專業(yè)大學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂蒲兴剑岣呷瞬排囵B(yǎng)的質(zhì)量，自2009年起，浙江省教育廳主辦了浙江省大學(xué)生生命科學(xué)競(jìng)賽，其特點(diǎn)如下。

（一）自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

浙江省大學(xué)生生命科學(xué)競(jìng)賽要求學(xué)生圍繞生命科學(xué)的主題，開展自主性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)或野外調(diào)查工作，能讓學(xué)生了解生命科學(xué)的發(fā)展，尋找解決生命科學(xué)問題的有效方法以及防控措施，旨在培養(yǎng)大學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感、創(chuàng)新意識(shí)、團(tuán)隊(duì)精神和實(shí)踐能力，掌握與生命科學(xué)領(lǐng)域有關(guān)的調(diào)查、監(jiān)測(cè)、檢驗(yàn)、檢疫、診斷、分析、預(yù)防和控制的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)與方法。

（二）過程評(píng)價(jià)

競(jìng)賽評(píng)比包括網(wǎng)絡(luò)評(píng)比內(nèi)容和現(xiàn)場(chǎng)答辯兩部分。網(wǎng)絡(luò)評(píng)比分為立項(xiàng)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)過程記錄和論文評(píng)閱三部分。立項(xiàng)報(bào)告必須圍繞參賽隊(duì)課題內(nèi)容，闡述相應(yīng)領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，需附上相關(guān)的參考文獻(xiàn)，闡明實(shí)驗(yàn)的研究目的意義、研究?jī)?nèi)容、實(shí)驗(yàn)方案、技術(shù)路線、研究進(jìn)度及預(yù)期成果。要求實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)具有科學(xué)性、規(guī)范性和先進(jìn)性。實(shí)驗(yàn)操作和記錄要求尊重事實(shí)，認(rèn)真嚴(yán)肅地在“浙江省大學(xué)生生命科學(xué)競(jìng)賽平臺(tái)”上記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和細(xì)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)記錄上傳之前，需要參賽隊(duì)確認(rèn)上傳實(shí)驗(yàn)記錄的真實(shí)性，要求在實(shí)驗(yàn)當(dāng)天及時(shí)上傳實(shí)驗(yàn)過程的原始記錄和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)失誤或失敗的，只要分析清楚，不影響得分。

（三）實(shí)驗(yàn)結(jié)果以論文形式展示

通過對(duì)競(jìng)賽期間實(shí)驗(yàn)結(jié)果的整理與綜合分析，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的思考與分析，對(duì)最新研究進(jìn)展的比較，其出現(xiàn)的問題及其在課題上提出問題的進(jìn)一步解決，以論文的形式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課題的匯總與報(bào)告。對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題進(jìn)一步提出與思考，在課題中存在的不足與改進(jìn)，學(xué)生能從實(shí)驗(yàn)方法上進(jìn)一步大膽創(chuàng)新，減少實(shí)驗(yàn)過程中的干擾因素，有利于創(chuàng)新性思維的形成。

（四）PPT匯報(bào)

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行整理與分析，形成PPT，通過PPT匯報(bào)的形式提出小組實(shí)驗(yàn)課題的創(chuàng)新性和解決的問題，圍繞課題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，對(duì)課題中提出的實(shí)驗(yàn)問題進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的解決。在此過程中通過專家提問的形式使學(xué)生更加了解自身在實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)分析過程中掌握的定位和在課題設(shè)計(jì)中的不足。學(xué)生通過答辯問答在心理素質(zhì)、自身素養(yǎng)和科研素養(yǎng)等方面有了很大的提高，極大提高了其對(duì)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣和創(chuàng)新能力。

三、實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽對(duì)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的啟發(fā)

（一）增加綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是要求學(xué)生運(yùn)用相關(guān)課程的知識(shí)，依靠掌握的基礎(chǔ)理論知識(shí)和基本操作技能，完成實(shí)驗(yàn)全程操作的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有一定的綜合性，在實(shí)驗(yàn)過程中體現(xiàn)設(shè)計(jì)性，而實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有一定的探索性。綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案的精心設(shè)計(jì)與組織實(shí)施，營(yíng)造了一種適宜培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和提高學(xué)生素質(zhì)的良好環(huán)境，著重培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問題、創(chuàng)新組織管理的能力。

在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們只選取其中具有代表性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)數(shù)量的比重控制在所開出實(shí)驗(yàn)總量的30%，主要目的在于讓學(xué)生先行掌握學(xué)習(xí)生物化學(xué)的基本方法，如離心、電泳和紫外分光光度計(jì)的檢測(cè)等。除驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)外，我們還開展了一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)：血漿低密度脂蛋白（LDL）的分離、純化與鑒定。實(shí)驗(yàn)分為5個(gè)部分，分別為超速離心法分離低密度脂蛋白、凝膠層析法純化低密度脂蛋白、聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測(cè)低密度脂蛋白分子量、免疫雙擴(kuò)散法鑒定低密度脂蛋白及l(fā)orry法檢測(cè)低密度脂蛋白的濃度。通過此實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)與操作，要求學(xué)生掌握生物化學(xué)的四項(xiàng)核改技術(shù)——離心、層析、電泳及光譜技術(shù)外，還要求學(xué)生掌握設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基本思路，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)，嚴(yán)密組織實(shí)驗(yàn)步驟，合理地安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間，最終培養(yǎng)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)、獨(dú)立科研的能力。

（二）分組競(jìng)賽，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的積極性

由于血漿低密度脂蛋白（LDL）的分離、純化與鑒定實(shí)驗(yàn)過程時(shí)間長(zhǎng)，分離純化的結(jié)果如產(chǎn)物得率、純度等結(jié)果不同，我們要求4位學(xué)生一組，展開實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽，同組學(xué)生之間可分工協(xié)作，共同完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)安排、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的寫作及PPT匯報(bào)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和學(xué)習(xí)生物化學(xué)的興趣。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽中能有效地考驗(yàn)和提升學(xué)生的心理素質(zhì)，在競(jìng)爭(zhēng)激烈的條件下，短期內(nèi)能準(zhǔn)確、順利地完成實(shí)驗(yàn)及相關(guān)數(shù)據(jù)分析，不僅考驗(yàn)了學(xué)生的動(dòng)手操作能力，還挑戰(zhàn)了學(xué)生的心理素質(zhì)。

開展實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽，能使學(xué)生進(jìn)一步端正自己的學(xué)習(xí)態(tài)度，同時(shí)能更好地清楚自身對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)際操作掌握情況的差距，通過發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)行對(duì)比，尋找差距，進(jìn)而反思，讓學(xué)生更好地了解自身的優(yōu)點(diǎn)與不足，從而有針對(duì)性的提高，使學(xué)生有針對(duì)性地主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高教學(xué)質(zhì)量。

（三）開展成績(jī)的形成性評(píng)價(jià)

傳統(tǒng)的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程考核形式比較單一，以課堂點(diǎn)名、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、理論考試的終結(jié)性評(píng)價(jià)方式為主，過于形式化，難以綜合考查學(xué)生的開放性思維能力和實(shí)踐能力，不利于課程教學(xué)質(zhì)量的提高和綜合型人才的培養(yǎng)。在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中通過自主完成實(shí)驗(yàn)和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，形成的實(shí)驗(yàn)記錄、實(shí)驗(yàn)結(jié)果以PPT形式進(jìn)行匯報(bào)，通過評(píng)價(jià)其原始的實(shí)驗(yàn)記錄，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作過程中出現(xiàn)的與理論不符的情況進(jìn)行分析與討論，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主思考能力、分析討論能力和創(chuàng)新性能力，改善現(xiàn)今固定的實(shí)驗(yàn)形式以及以實(shí)驗(yàn)報(bào)告和理論考試為主的評(píng)價(jià)方式。

（四）實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽能增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作精神

在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中，以小組為單位參加實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽，小組每個(gè)成員的操作是否嚴(yán)謹(jǐn)和成敗都會(huì)影響整個(gè)團(tuán)隊(duì)的成績(jī)。小組成員之間必須相互溝通，遇到困難時(shí)一起討論解決，相互幫助，在操作的嚴(yán)謹(jǐn)上能做到相互幫助，共同培養(yǎng)和增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)之間的合作精神。

【參考文獻(xiàn)】

[1]馬麗，趙東磊，姜艷軍，等.課題研究性的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)探討[J].2016，19（06）：39-41.

[2]沈劍敏，田曉柱，馮虎元.優(yōu)化生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的策略與實(shí)踐[J].高校實(shí)驗(yàn)室工作研究，2014（11）：9-11.

[3]任艷利.《生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)改革初探[J].新教育時(shí)代，2017（21）.