以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心的動(dòng)物生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程構(gòu)建與分析

張麗云，王少華，韓 昱，李繼連，李忠浩，馬旭平

(河北北方學(xué)院 動(dòng)物科技學(xué)院，河北 張家口 075131)

動(dòng)物生物化學(xué)這門課程最重要的特點(diǎn)就是具備很強(qiáng)的實(shí)踐性[1]，而動(dòng)物生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)是理論的補(bǔ)充和繼續(xù)，在教學(xué)體系中占有重要的地位，在“理論-實(shí)踐-創(chuàng)新”三者之間發(fā)揮著重要的橋梁作用[2]。當(dāng)前，高校對(duì)實(shí)踐教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)越來越重視，而創(chuàng)新能力培養(yǎng)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)密不可分。鑒于此，筆者將動(dòng)物生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)整合，發(fā)揮教師在學(xué)生能力培養(yǎng)過程中的主導(dǎo)作用，構(gòu)建了以創(chuàng)新能力為核心的“分層次，遞進(jìn)式”實(shí)驗(yàn)課程體系。

一、以創(chuàng)新能力為核心的動(dòng)物生物化學(xué)實(shí)踐課程的構(gòu)建背景

就創(chuàng)新能力培養(yǎng)而言，傳統(tǒng)的動(dòng)物生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在以下問題：

(一)缺乏體現(xiàn)動(dòng)物生物化學(xué)科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

首先，教學(xué)內(nèi)容陳舊，沒有做到根據(jù)學(xué)科發(fā)展進(jìn)行更新，因此，缺乏最新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段和對(duì)生物化學(xué)比較前沿?zé)狳c(diǎn)問題的探究。其次，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)較分散，仍以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，缺乏多種知識(shí)與技能融合的綜合性實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣降低，實(shí)操技能和創(chuàng)新能力沒有得到充分訓(xùn)練，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、解決問題的能力非常薄弱。

(二)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式落后，以灌輸式教學(xué)手段為主

以教師講解知識(shí)點(diǎn)為中心，學(xué)生按照步驟機(jī)械地操作，從而導(dǎo)致學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候缺乏積極性[3]，對(duì)原理無法牢牢掌握，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也無法認(rèn)真分析，同時(shí)，由于教學(xué)手段單一且?guī)熒?dòng)少，學(xué)生在課堂上處于被動(dòng)狀態(tài)，思維完全被課本和教師束縛，沒有主動(dòng)參與學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)新意識(shí)，難以取得理想的教學(xué)效果。

(三)教學(xué)目標(biāo)模糊，不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

部分教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念落后且教學(xué)目標(biāo)模糊，沒有認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的精髓是對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)，僅把實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)作理論教學(xué)的輔助環(huán)節(jié)，讓學(xué)生掌握最基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)方法和技能進(jìn)而驗(yàn)證課堂上教師講授的知識(shí)即可。教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不重視，導(dǎo)致大部分學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課產(chǎn)生敷衍心理，學(xué)生無法通過實(shí)驗(yàn)真正掌握知識(shí)要點(diǎn)，不利于其創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提升。

(四)與產(chǎn)學(xué)研結(jié)合少，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研和生產(chǎn)實(shí)踐的應(yīng)用脫節(jié)

教師作為教學(xué)和科研的主體，可以直接參與課題研究并接觸生產(chǎn)實(shí)踐，在提高學(xué)術(shù)水平的同時(shí)，也在不斷地更新知識(shí)。但在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，指導(dǎo)教師缺乏將科研與生產(chǎn)實(shí)踐融入課堂的意識(shí)，先進(jìn)的研究方法及其在生產(chǎn)中的應(yīng)用知識(shí)沒有及時(shí)傳遞給學(xué)生，造成教學(xué)與科研和生產(chǎn)實(shí)踐的應(yīng)用相互脫節(jié)，學(xué)生專業(yè)工作能力和科研創(chuàng)新能力的訓(xùn)練機(jī)會(huì)少。

二、以創(chuàng)新能力為核心的動(dòng)物生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的構(gòu)建

課題組經(jīng)過多次研討和評(píng)估，轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，整合實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，以能力培養(yǎng)為主，強(qiáng)化學(xué)生的主體意識(shí)，循序漸進(jìn)，最終確定了以創(chuàng)新能力為核心的“分層次、遞進(jìn)式”動(dòng)物生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系。

(一)基礎(chǔ)性知識(shí)的掌握是樹立創(chuàng)新意識(shí)的前提

實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置的第一階梯是傳授學(xué)生動(dòng)物生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)，包括化學(xué)試劑配制基本知識(shí)、常規(guī)儀器的使用保養(yǎng)和注意事項(xiàng)等，通過插播微視頻等翻轉(zhuǎn)課堂的授課手段，使學(xué)生牢固掌握實(shí)驗(yàn)知識(shí)，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)操作打好基礎(chǔ)。分光光度計(jì)技術(shù)在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用廣泛，應(yīng)該讓學(xué)生更好地掌握該項(xiàng)技術(shù)，通過檢測(cè)樣品A值的不同，對(duì)比分析造成結(jié)果差異的種種原因，使學(xué)生充分了解掌握實(shí)踐操作技能的重要性，鍛煉學(xué)生的觀察能力和分析能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度，為其創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)打好基礎(chǔ)。

(二)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)

課程設(shè)置的第二階梯是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，此類實(shí)驗(yàn)在整個(gè)課程體系中占有較大比重，涉及多種實(shí)驗(yàn)技術(shù)，比如電泳技術(shù)、核酸提取技術(shù)和分光光度技術(shù)等，是理論課程章節(jié)知識(shí)的鞏固階段。以血清谷丙轉(zhuǎn)氨酶(GPT)活性測(cè)定為例，該實(shí)驗(yàn)中等待反應(yīng)時(shí)間有1個(gè)多小時(shí)，利用這個(gè)時(shí)間段讓學(xué)生參考GPT測(cè)定知識(shí)點(diǎn)，獨(dú)立設(shè)計(jì)谷草轉(zhuǎn)氨酶(GOT)的測(cè)定方案，經(jīng)過師生討論得以實(shí)施完成，以此強(qiáng)化學(xué)生的主體參與意識(shí)。而在獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目下，則應(yīng)因材施教，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，比如在“脂蛋白瓊脂糖凝膠電泳”實(shí)驗(yàn)中，采用不同采集時(shí)間、不同儲(chǔ)存條件、同種動(dòng)物不同年齡段以及不同物種的血清樣品進(jìn)行電泳，分離出來的脂蛋白圖譜有所不同，以此引起學(xué)生探索知識(shí)的積極性和好奇心，感興趣的學(xué)生自行組合、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并完成圖譜分離，增強(qiáng)了其創(chuàng)新意識(shí)和能力。

(三)綜合性實(shí)驗(yàn)對(duì)創(chuàng)新能力的啟發(fā)

第三階梯是實(shí)驗(yàn)技能的綜合運(yùn)用，綜合性實(shí)驗(yàn)可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)生化知識(shí)的系統(tǒng)理解，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。在蛋白質(zhì)分離實(shí)驗(yàn)中，教師首先采用電泳技術(shù)定性的測(cè)定蛋白質(zhì)的相對(duì)含量，然后利用所學(xué)方法和技術(shù)啟發(fā)學(xué)生，嘗試設(shè)計(jì)定量測(cè)定蛋白質(zhì)絕對(duì)含量；家兔肝、腎功能指標(biāo)測(cè)定實(shí)驗(yàn)是與專業(yè)相融合且涉及多科知識(shí)的綜合性訓(xùn)練項(xiàng)目，涵蓋生物化學(xué)、藥理學(xué)、病理學(xué)和解剖學(xué)等學(xué)科內(nèi)容，從家兔的綁定、血液的采集到樣品制備，再到指標(biāo)結(jié)果的比較分析，結(jié)合科研和臨床動(dòng)物的案例分析，教師應(yīng)在實(shí)驗(yàn)過程中找到學(xué)生興趣點(diǎn)，讓學(xué)生主動(dòng)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。例如家兔由于個(gè)體差異，用采血針耳靜脈采血困難，這時(shí)候教師就可啟發(fā)學(xué)生采用刀片點(diǎn)刺的方法解決問題，以此培育學(xué)生的創(chuàng)新能力；教師應(yīng)在討論中提出問題，比如肝損傷和合成功能的敏感指標(biāo)分別是什么，分析為什么敏感，通過問題推進(jìn)和情景模擬，讓學(xué)生談?wù)勛约旱南敕?，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，鍛煉其分析和解決問題的能力。

(四)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合對(duì)創(chuàng)新能力的推動(dòng)

科研能使學(xué)生接觸一些前沿知識(shí)，利用科研資源反哺教學(xué)，可吸引學(xué)生參與課題和各級(jí)相關(guān)技能大賽，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新能力。“產(chǎn)學(xué)研”一體化是一個(gè)新的備受關(guān)注的合作和創(chuàng)新平臺(tái)[4]，產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合作為課程升華的階梯，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)起到重要推動(dòng)作用。例如，超氧化物歧化酶(SOD)是與生命體健康相關(guān)的酶類，而酶聯(lián)免疫吸附檢測(cè)(ELISA)與生物化學(xué)、傳染病學(xué)、免疫學(xué)和流行病學(xué)等方面密切相關(guān)。教師可將ELISA檢測(cè)SOD的實(shí)驗(yàn)與科研和臨床相關(guān)聯(lián)，采集待測(cè)血液樣品，通過模擬專業(yè)場(chǎng)景，結(jié)合市場(chǎng)上SOD產(chǎn)品開發(fā)現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)生物化學(xué)研究成果轉(zhuǎn)化和現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的對(duì)接，引發(fā)學(xué)生對(duì)生命本質(zhì)有更深層的認(rèn)知和思考，同時(shí)向?qū)W生提出問題，比如試劑盒里的96孔板與普通板有什么區(qū)別，酶標(biāo)儀檢測(cè)靈敏度為什么精確到納克，引導(dǎo)學(xué)生了解原理進(jìn)而激發(fā)其在自行設(shè)計(jì)或研究方面的創(chuàng)新思維和能力。

三、以創(chuàng)新能力為核心的動(dòng)物生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的SWOT分析

SWOT分析又稱態(tài)勢(shì)分析法或優(yōu)劣勢(shì)分析法，代表了優(yōu)勢(shì)(strengths)、劣勢(shì)(weaknesses)、機(jī)遇(opportunities)和挑戰(zhàn)(threats)4個(gè)方面[5]，最初用于企業(yè)戰(zhàn)略分析，后被用于教學(xué)等領(lǐng)域，便于發(fā)現(xiàn)、系統(tǒng)分析和解決問題。

(一)優(yōu)勢(shì)分析

基于專業(yè)特點(diǎn)，層層遞進(jìn)和逐步強(qiáng)化創(chuàng)新能力的“分層次、遞進(jìn)式”動(dòng)物生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系已初步形成。實(shí)驗(yàn)中引入專業(yè)場(chǎng)景模擬，加強(qiáng)了理論與實(shí)踐的聯(lián)系；翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)模式的運(yùn)用，使課程的理論模塊和知識(shí)模塊并進(jìn)；產(chǎn)學(xué)研相互融合帶動(dòng)學(xué)生拓展了眼界，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的專業(yè)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性，學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力明顯提高，課堂實(shí)踐效果良好。

(二)劣勢(shì)分析

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)離不開實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和儀器設(shè)備的配套，如何保證在原有場(chǎng)地和設(shè)備基礎(chǔ)上高質(zhì)量地實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革成為突出問題。以河北北方學(xué)院動(dòng)物科技學(xué)院2019級(jí)學(xué)生為例，上動(dòng)物生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)生共478人，其中動(dòng)物科學(xué)、動(dòng)物藥學(xué)和動(dòng)植物檢疫專業(yè)學(xué)時(shí)數(shù)為48，動(dòng)物醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)時(shí)數(shù)為36，上課密度大增加了學(xué)生操作能力培養(yǎng)的難度，原有實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地不能滿足教學(xué)需求，可能導(dǎo)致部分學(xué)生得不到鍛煉能力的機(jī)會(huì)。此外，由于使用頻率增加導(dǎo)致儀器設(shè)備損壞機(jī)率加大，常規(guī)儀器設(shè)備儲(chǔ)備是否充足也是問題之一。

(三)機(jī)遇分析

在部分本科院校轉(zhuǎn)型發(fā)展的背景下，試點(diǎn)高校應(yīng)用型和技術(shù)技能型人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建，產(chǎn)教融合和校企合作人才培養(yǎng)模式的改革，實(shí)踐教學(xué)體系的進(jìn)一步完善，已經(jīng)成為必然趨勢(shì)；“生泰爾杯”和“雄鷹杯”等全國(guó)性專業(yè)技能大賽的開展，為開闊學(xué)生視野以及促進(jìn)院校間交流提供了機(jī)會(huì)，激發(fā)了學(xué)生加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的主動(dòng)性；企業(yè)和社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的需求不斷增加，以及學(xué)生為自我提升考取各種資格證(比如獸醫(yī)資格證等)，為動(dòng)物生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的擴(kuò)大提供了條件。以上這些都可作為實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)的依托，為學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供好的機(jī)遇。

(四)挑戰(zhàn)分析

學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)建立是一個(gè)長(zhǎng)期探索的過程，在動(dòng)物生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，仍面臨諸多問題，比如學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能掌握以及創(chuàng)新能力培養(yǎng)的程度難于把握，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師教學(xué)工作量過大、教師業(yè)務(wù)水平和工作能力需要提高等。

四、改進(jìn)建議

在對(duì)動(dòng)物生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的SWOT分析基礎(chǔ)上，為了有效提高動(dòng)物生產(chǎn)和動(dòng)物醫(yī)學(xué)類專業(yè)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)質(zhì)量，提出以下改進(jìn)建議：

(一)進(jìn)一步完善以創(chuàng)新能力為核心的“分層次、遞進(jìn)式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系各“層次”進(jìn)行細(xì)化，在基礎(chǔ)性項(xiàng)目中開發(fā)應(yīng)用性和創(chuàng)新性環(huán)節(jié)，增加學(xué)生自主設(shè)計(jì)并主動(dòng)完成的項(xiàng)目，積極引進(jìn)現(xiàn)代化教學(xué)手段，探索新型教學(xué)模式，并建立緊密圍繞達(dá)成實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的評(píng)價(jià)考核方案，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化學(xué)生的主體參與意識(shí)，形成更符合學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)規(guī)律的教學(xué)體系。

(二)進(jìn)一步推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平

“產(chǎn)學(xué)研一體化”的人才培養(yǎng)模式不僅可以拓寬學(xué)生學(xué)習(xí)渠道并提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，還可以有效彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中創(chuàng)新性的不足，增加學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性的機(jī)會(huì)，使學(xué)生在生產(chǎn)和科研實(shí)踐中得到鍛煉發(fā)現(xiàn)和解決問題能力的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識(shí)和能力，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下良好基礎(chǔ)。

(三)進(jìn)一步加大基礎(chǔ)設(shè)備投入為學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)提供保障

根據(jù)師生在動(dòng)物生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中反映出來的問題，采取按專業(yè)分流、高效率和多頻次的實(shí)驗(yàn)室使用方法，解決現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地不足的問題，同時(shí)，增加電子天平、可見光分光光度計(jì)和臺(tái)式低速離心機(jī)等小型儀器設(shè)備的配套和投入，不斷改善實(shí)驗(yàn)條件，保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)的質(zhì)量。

“分層次、遞進(jìn)式”動(dòng)物生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系在夯實(shí)生化知識(shí)的基礎(chǔ)上，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂、問題推進(jìn)和情景模擬等教學(xué)模式，基本實(shí)現(xiàn)了學(xué)生主體性參與，起到了培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)操能力和創(chuàng)新能力的作用，有效提升了課堂教學(xué)效果。在高速發(fā)展的21世紀(jì)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力是高校的重要使命，只有不斷深化教學(xué)改革，才能提高人才培養(yǎng)質(zhì)量并提升人才創(chuàng)新能力[6]。