啟發(fā)式教學在生物化學實驗教學中的應用

孫譽軒，陳 晨，耿雪俠，李 俊，張海軍

（淮北師范大學生命科學學院，安徽 淮北 235000）

生物化學實驗作為生物化學教學的重要內(nèi)容，是生物化學理論教學的重要補充和強化。傳統(tǒng)生物化學實驗教學存在諸多問題，不能充分調(diào)動學生實驗的積極性和對所學知識的靈活運用，因此需要對生物化學實驗教學進行改革。姚凝聰?shù)萚1]采用微信、微博等通訊方式加深了師生聯(lián)系，拓寬了學生視野，提高了實驗教學效果，增強了學生對實驗的理解和掌握。周毓麟等[2]根據(jù)生物化學實驗課程特點，改革實驗教學內(nèi)容，增加課后討論，激發(fā)學生科研興趣，讓學生由被動學習轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹剿鳎〉昧溯^好的效果。李欣等[3]通過改革考核方式、加強教學反饋提高了教學質(zhì)量和效果。然而，由于開設生物化學實驗的高校類別不同，教師、學生的水平不同，人才培養(yǎng)目標不同，在一些高校取得很好教學效果的實踐也不一定適用于其他高校。

啟發(fā)式教學因具有獨有的激勵型學習策略、引導性地提高思維和創(chuàng)新能力等優(yōu)點已越來越多地運用在生物學教學中。啟發(fā)式教學改變了傳統(tǒng)填鴨式的教學方法，能有效提高學生的專注力，激發(fā)學生探究性學習的能力[4,5]。任健[6]等嘗試將啟發(fā)式教學貫穿于整個生物化學實驗教學過程，在備課、授課、課堂反饋中采用鼓勵、引導等方式讓學生真正參與到實驗課程的各個環(huán)節(jié)。李小瓊[7]將啟發(fā)式教學應用到學生學習興趣、互動交流、實驗動手能力的培養(yǎng)上，顯著提升了學生的綜合素質(zhì)。此外，呂艷芳[8]等還通過研究性學習、啟發(fā)式教學的改革與實踐，將生物化學實驗中的實驗原理講解與操作交叉進行，多元化地改進實驗項目，顯著提高了學生的實驗技能?；诖?，作者對生物化學實驗教學的現(xiàn)狀進行了分析，就啟發(fā)式教學在我校生物化學實驗課的教學實踐進行了總結(jié)和探討，希望能對生物化學實驗教學提供參考和幫助。

1 生物化學實驗課的教學現(xiàn)狀

1.1 教學內(nèi)容單一、固化，教學過程不能激發(fā)學生的學習興趣和對知識的應用

生物化學實驗作為生物類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，在師范類、醫(yī)學類、綜合類高校均開設。傳統(tǒng)的實驗課教學多數(shù)是根據(jù)理論課內(nèi)容設計相互獨立的實驗，學生只能根據(jù)實驗內(nèi)容掌握相關(guān)的原理和理論知識，但不能很好地把握知識的連貫性和相互聯(lián)系，往往是學會了實驗方法和實驗技能，卻不能應用于解決實際問題。另外，傳統(tǒng)教學多偏重于知識傳授，常常把實驗課看成是理論課的附屬，內(nèi)容上多為“驗證性”實驗，少有“探索性”實驗，因而不利于培養(yǎng)學生的探索意識和創(chuàng)新精神[9]。在教學內(nèi)容上，許多高校選擇常開設、好開設的實驗項目，沒有及時更新實驗內(nèi)容，導致部分教師不注意知識更新，僅將往年的教案稍加修改即用于新一年的教學。

在教學過程中，普遍采用統(tǒng)一的模式進行講授：先講實驗目的，再講實驗原理、操作步驟、注意事項等，最后再由學生進行實驗操作。由于教學模式固化，不能激發(fā)學生的學習興趣，導致學生做實驗的興趣不高，無法調(diào)動學生的積極性和自主性，教學效果往往大打折扣。此外，采用這種教學模式，教師雖然可以按部就班地完成教學過程，學生也可以得出預期的實驗結(jié)果，但是學生究竟學會了多少，對相關(guān)理論知識的理解有多深，如何靈活應用所學知識等問題教師均無法準確掌握。因此，學生往往“知其然，不知其所以然”，只知道按教材上的步驟做實驗，卻不知為何這樣做，實驗中出現(xiàn)了問題不知如何補救，相關(guān)的知識也不能融會貫通，不會綜合思考和運用所學知識解決實際問題。

1.2 考核方式單一，考核結(jié)果不能很好反映學生對實驗的理解程度和創(chuàng)新思維能力

生物化學實驗通常作為單獨的課程開設，平行于生物化學理論課教學。傳統(tǒng)的成績評定主要由實驗報告成績、考勤成績、課堂表現(xiàn)成績等組成，其中實驗報告成績占主要部分。然而，由于實驗內(nèi)容相同，導致學生實驗報告的差異較小，往往都是照抄實驗教材的內(nèi)容。因此，千篇一律的實驗報告不能很好地反映學生對所學內(nèi)容的理解。此外，實驗報告包含的內(nèi)容往往較為簡單，主要有課前預習、實驗目的、原理、步驟、結(jié)果等，不能很好地反映學生的創(chuàng)新性思維能力。當前實驗教學的主要問題就在于學生不會對實驗過程、實驗結(jié)果進行分析討論，即使很多研究生在撰寫論文時也會出現(xiàn)類似問題，這往往與科研訓練較少有關(guān)。因此，如果教師將自己的科研和教學相結(jié)合，采用科研反哺教學的方式定能促進學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。吳晶[10]等對科研反哺教學的內(nèi)外因素及運動規(guī)律進行了研究，通過改革學生的考核方式和教師的教學評價模式，探索出一套適合科研反哺教學的運行機制，建立了教研結(jié)合、創(chuàng)新驅(qū)動及協(xié)同創(chuàng)新的教育能力提升體系，實現(xiàn)了對學生創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)。

2 啟發(fā)式教學對生物化學實驗教學的重要意義

當前，很多大學生獨立思考的能力不足，而生物化學實驗又是一門通過現(xiàn)象看本質(zhì)的實驗課程，因此在教學中培養(yǎng)學生獨立思考的能力顯得尤為重要。啟發(fā)式教學作為一種可有效調(diào)動學生學習積極性和提高學生獨立思考能力的教學方式，已應用到多種學科的教學過程中[11]。啟發(fā)式教學著重啟發(fā)，強調(diào)學生在學習過程中的主體性，教師的作用是激發(fā)學生的學習興趣和積極性，并將其轉(zhuǎn)化為自主學習的動力。啟發(fā)式教學已應用到生物學理論課教學中，如課內(nèi)實踐教學等。通過在專業(yè)基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)課內(nèi)嵌入實驗實踐教學，可加深學生對理論知識的理解以及培養(yǎng)學生的動手能力，特別是運用所學知識解決實際問題的能力[12]。竇全麗[12]等在“生物教學科研方法”教學中，通過課內(nèi)實踐教學激發(fā)了學生的學習積極性，提高了教學效果。此外，啟發(fā)式教學可激發(fā)學生的學習動力，使學生由被動學習轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W習，教師著重引導學生積極思考和參與實踐[13]，這對提高學生的科研思維能力、鍛煉學生的實驗分析能力具有重要意義。同時，生物化學實驗是一門理論聯(lián)系實際的課程，許多知識在實際生活中均有相關(guān)的應用和實例。采用啟發(fā)式教學將極大地激發(fā)學生的興趣，理論結(jié)合實際的講授可以加深學生對知識的理解和掌握。

3 生物化學實驗課程的啟發(fā)式教學改革探索

我校生物化學實驗課在大學二年級開設，分兩學期進行。開設專業(yè)主要有生物工程專業(yè)（32學時/學期）和生物科學專業(yè)（20學時/學期）。由于此時許多專業(yè)基礎(chǔ)課程才開始學習，如生物化學理論課等，很多學生尚不具備系統(tǒng)的生物學專業(yè)知識、科學的實驗思維方法和分析問題、解決問題的能力，導致部分學生對生物化學實驗失去了學習興趣，課堂上很少參與互動和實驗操作，做實驗時也只是站在別的同學旁邊“打下手”。因此，如何激發(fā)學生的學習興趣，使他們主動思考實驗原理，分析實驗思路，參與實驗過程，為后續(xù)課程或研究生階段的學習打下良好的基礎(chǔ)顯得尤為重要。作者根據(jù)啟發(fā)式教學的特點，通過在課堂講解過程中引入實例、實驗報告中增加新板塊內(nèi)容、改變舊的考核評價方式等改革措施，提高了學生的學習積極性和對知識的理解，取得了較好的教學效果。

3.1 用生活實例引出科學問題

俗話說：興趣是最好的老師。只有激發(fā)起學生的興趣和好奇心，學生才能真正參與到實驗過程中。針對生物化學實驗老師講解比較枯燥、學生不感興趣等問題，作者根據(jù)教學內(nèi)容，大幅度修改了教案和PPT，在教案中優(yōu)化了課堂引入的內(nèi)容，通過多種方式調(diào)動學生的積極性和參與度。前期教學團隊通過問卷調(diào)查等方式分析了教學過程中存在的問題，并進行了以激發(fā)學生學習興趣為導向的教學改革[14]。在此基礎(chǔ)上，作者進一步認識到啟發(fā)學生思考和理解實驗原理的重要性，并進行了全面啟發(fā)式教學的改革探索。相關(guān)改革內(nèi)容見表1。在脂肪酸的 氧化實驗中，教師引入了“脂肪是如何產(chǎn)生的？如何科學地減肥？”等問題，引起了學生極大的興趣，學生對脂肪的產(chǎn)生和脂肪酸的分解過程有了更深入的認識。在植物中維生素 C的提取和含量測定實驗中，教師首先從麥哲倫、哥倫布大航海時代的歷史故事切入。在大航海時代，由于遠洋航行吃不到蔬菜水果，船員很容易得壞血病，導致大量人員死亡，而明朝鄭和下西洋卻不見相應的疾病記載，原因是中國船員知道用豆子生豆芽，從而即時補充維生素C，避免了壞血病的發(fā)生。進而講解維生素C對人體的重要性，讓學生理解多吃蔬菜水果的好處。在血清中膽固醇的含量測定實驗中，教師通過血液化驗單中膽固醇含量超過正常值，啟發(fā)學生思考“膽固醇是什么物質(zhì)？有什么作用？超標會引發(fā)哪些疾??？”激發(fā)學生的學習興趣，引發(fā)學生對疑問的思考。

表1 實驗教學項目啟發(fā)式改革示例

3.2 啟發(fā)式理解教學內(nèi)容及實驗原理

由于生物化學理論課和實驗課均在同一學期獨立設課講授，導致實驗教學往往與理論教學脫節(jié)，有些內(nèi)容理論課還未講到，實驗課就已經(jīng)開始講授，導致某些內(nèi)容學生不易理解和學習。因此，在教學內(nèi)容的理解方面，我們改變了過去老師講、學生聽的模式，通過啟發(fā)式的互動教學，讓學生主動思考，主動分析實驗思路和實驗操作步驟。相關(guān)改進內(nèi)容見表1。在涉及DNA、RNA等一些分子生物學實驗時，我們通過講解其在親子鑒定、SARS等疾病診斷中的應用，激發(fā)學生的學習興趣；通過角色扮演、場景代入，提高了學生對知識的運用和理解。在DNA電泳、蛋白質(zhì)電泳實驗中，為幫助學生理解不同分子量物質(zhì)的分離過程，作者用生活中的實例加以解釋：同學們可以將分離介質(zhì)如瓊脂糖、醋酸纖維薄膜想象成一片密度均勻的樹林，一個胖的人和一個瘦的人（即不同分子量的被分離物質(zhì)）受狗的追擊（相當于電壓）從樹林中同一起點出發(fā)，由于體型不同，在跑的過程中胖者容易受到樹的阻礙，跑得慢，瘦者受到的阻礙小于胖者，因此跑得較快，這樣不同分子量的物質(zhì)就被分離開來。通過這種類比，學生對電泳分離的過程及分離原理有了更深入的理解和掌握，取得了較好的教學效果。

3.3 改進考核評價方式，提高學生的獨立操作能力

在我校，生物化學實驗的成績主要由實驗報告成績、平時考勤成績、實驗理論知識答卷成績組成。作者降低了考勤成績和理論答卷成績所占的比重，增加了操作考試和小論文寫作內(nèi)容，各種成績所占比重如圖 1所示。操作考試由學生根據(jù)實驗課內(nèi)容，隨機抽取一題進行實驗操作，根據(jù)操作規(guī)范程度、數(shù)據(jù)處理準確度等進行評分。以往的課堂實驗操作，往往是小組內(nèi)一人操作，其他同學在旁邊觀看，很多學生動手能力不足，操作規(guī)范性差。增加操作考試大大促進了學生學習的積極性，提高了學生獨立操作的能力。此外，很多學生缺少科技論文寫作的訓練，不知道怎樣進行論文寫作，以至于在撰寫畢業(yè)論文時漏洞百出，指導老師修改費時費力。作者在實驗教學中，增加了小論文撰寫內(nèi)容，規(guī)范了寫作格式，提高了學生的寫作能力和文獻查閱能力，這對后續(xù)畢業(yè)論文的寫作和研究生階段的學習會帶來很大幫助。

圖1 生物化學實驗考核評價方式及占比

4 結(jié)語

啟發(fā)式教學在中學學科教學中研究和應用得較多，在大學，特別是實驗性質(zhì)的學科中應用得還不夠廣泛。啟發(fā)式教學通過教師的引導，能提高學生的學習興趣、專注度和課堂參與度，從而提高學生學習的積極性和對所學知識的理解程度。作者的教學改革取得了較好的教學效果，培養(yǎng)了學生科學思維的能力、分析問題、解決問題的能力以及規(guī)范寫作論文的能力。