基于環(huán)保理念的高校生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課教改初探*

張紅巖, 申乃坤, 姜明國

生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)在生物技術(shù)與海洋科學(xué)專業(yè)的課程中占據(jù)重要位置, 具有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目豐富和使用化學(xué)試劑種類多、 總量大等特點(diǎn)。 生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理、 方法和技術(shù)是生命科學(xué)等諸多學(xué)科的重要研究手段, 也是廣西民族大學(xué)生物技術(shù)和海洋科學(xué)兩個(gè)專業(yè)學(xué)生的必修專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程。 生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力, 以及鍛煉學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和獨(dú)立工作能力等方面具有無可替代的作用。

隨著近幾年生物技術(shù)的迅猛發(fā)展, 與生物化學(xué)相關(guān)的新的實(shí)驗(yàn)方法、 新的實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)層出不窮, 在生命科學(xué)相關(guān)的各個(gè)學(xué)科和研究領(lǐng)域得到滲透和應(yīng)用, 這勢(shì)必對(duì)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容設(shè)置和教學(xué)提出更高的要求。 因此, 生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)課程和教學(xué)體系必須進(jìn)行相應(yīng)改革, 使之與現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展對(duì)環(huán)境、 人才的需求相適應(yīng)。 傳統(tǒng)觀念認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)主要依附并服務(wù)于相應(yīng)的理論教學(xué), 高等院校生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本上是一個(gè)沉悶、 無趣的課程, 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)方式多年來大都一成不變, 課堂教學(xué)形式更是傳統(tǒng)的照單抓藥式驗(yàn)證實(shí)驗(yàn), 考核方式也比較呆板單一……, 存在著一些列需要改革或改進(jìn)的地方。 此外隨著人們環(huán)保意識(shí)的日益增加, 全國上下都樹立了綠水青山就是金山銀山的環(huán)保意識(shí), 各行業(yè)都在努力推進(jìn)環(huán)境保護(hù)的工作。 生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中原有的實(shí)驗(yàn)方法難以避免廢渣、廢氣和廢液的產(chǎn)生, 不能滿足環(huán)保要求的需要。 因此, 隨著生命科學(xué)領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展壯大, 科研方法和實(shí)驗(yàn)手段日趨科技化、 綜合化, 目前傳統(tǒng)模式下的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅滿足不了當(dāng)前科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展及綠色環(huán)保的需要, 而且不利于鍛煉學(xué)生的科研創(chuàng)造性和動(dòng)手能力, 對(duì)這種舊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革已經(jīng)勢(shì)在必行。 下面就生化實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革, 給出自己的一點(diǎn)建議。

1 生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化教改的必要性

環(huán)境問題是影響人民生活安定和國家可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵之一。 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展, 人們的環(huán)保意識(shí)日益增加, 生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中需要用到大量的化學(xué)試劑或者耗材, 會(huì)對(duì)環(huán)境造成不利影響, 倡導(dǎo)綠色化的理念也是可持續(xù)發(fā)展和教學(xué)改革的內(nèi)容之一。

1.1 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中強(qiáng)調(diào)綠色生物化學(xué)理念

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中有意識(shí)地向?qū)W生反復(fù)強(qiáng)調(diào)環(huán)境保護(hù)意識(shí), 在實(shí)驗(yàn)課程開始前, 集中講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并強(qiáng)調(diào)產(chǎn)生的廢液廢渣要分類收集、 分類回收, 使他們充分認(rèn)識(shí)環(huán)保的重要性,養(yǎng)成實(shí)驗(yàn)廢棄物分類回收, 從我做起的良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣, 使學(xué)生們真正意識(shí)到綠色生物化學(xué)的重要性進(jìn)而付諸于行動(dòng)。

1.2 更換一些污染大、 危險(xiǎn)系數(shù)高的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

對(duì)原有生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)部分不夠綠色環(huán)保的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整或替換, 雖然原有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開展是有脈絡(luò)和傳承的, 但是進(jìn)入強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)以綠色、 環(huán)保、 高效性為宗旨的新時(shí)代后, 對(duì)于那些污染性強(qiáng)、 危險(xiǎn)系數(shù)高的非綠色化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也需要順應(yīng)新的號(hào)召, 適時(shí)淘汰。 例如在植物組織中總糖與還原糖的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中使用到3,5-二硝基水楊酸, 其中水楊酸的常規(guī)配備是把水楊酸溶解在蒸餾水中然后加氫氧化鈉, 再加入到酒石酸鉀鈉溶液中, 最后加結(jié)晶酚、 亞硫酸鈉等危害性比較大的物質(zhì), 從實(shí)驗(yàn)方法綠色化角度考慮可以選用水楊酸配制改進(jìn)方法, 把水楊酸改為水楊酸鈉, 然后與酒石酸鉀鈉溶液混合即可, 省去了結(jié)晶酚和亞硫酸鈉, 雖然保存期會(huì)縮短且精確度會(huì)稍微降低, 但是完全符合實(shí)驗(yàn)要求, 改進(jìn)后的配置方法同樣能使學(xué)生掌握3,5-二硝基水楊酸相關(guān)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作技能。 替換后實(shí)現(xiàn)了不用或少用危險(xiǎn)品的綠色環(huán)保目的, 在試劑采購、 保存和實(shí)驗(yàn)過程中乃至實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生廢液處理等方面上更安全、 更環(huán)保。

1.3 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)廢棄物的管理

在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中會(huì)有廢氣、 廢液和廢渣的產(chǎn)生, 增強(qiáng)學(xué)生對(duì)“三廢” 處理的技能不僅能推進(jìn)教學(xué)過程綠色化、 保護(hù)環(huán)境, 還能使學(xué)生自身的安全得到保護(hù)。 我院開設(shè)的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的產(chǎn)生的廢渣如從綠豆芽子葉和胚軸中提取蛋白質(zhì)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生殘?jiān)约捌渌麑?shí)驗(yàn)產(chǎn)生的各種固體, 還有各種廢棄的試劑瓶, 這些固體廢棄物都需要分門別類進(jìn)行保存和處理, 更不能與生活垃圾隨便混合在一起; 實(shí)驗(yàn)操作過程中如有廢氣產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)則需要在通風(fēng)櫥中進(jìn)行; 而減少廢液產(chǎn)生量除可以通過減少實(shí)驗(yàn)過程中藥品的總體用量外, 含有強(qiáng)酸和強(qiáng)堿類的廢液需要先提前進(jìn)行中和再放入廢液桶, 特別需要意的是含有有機(jī)酸和無機(jī)酸的廢液不能混裝在一起。

2 對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行更新, 建立新的實(shí)驗(yàn)課程體系

2.1 適當(dāng)減少基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)課程

生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中包含了對(duì)生物化學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn), 通過此類實(shí)驗(yàn)的教學(xué), 可以提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)安全意識(shí), 增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能。 但傳統(tǒng)的生化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系主要以驗(yàn)證理論知識(shí)為核心課程。 但是在如今特別重視學(xué)生創(chuàng)新性和動(dòng)手能力的當(dāng)下, 生化實(shí)驗(yàn)課程體系中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要適當(dāng)減少, 把能突出鍛煉學(xué)生的一些基本實(shí)驗(yàn)操作(包括實(shí)驗(yàn)儀器的使用)、 培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能為主要參考指標(biāo), 減掉一些重復(fù)性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn), 只保留比較經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)。 基本實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)如移液器、 分光光度、 抽濾裝置等使用; 基本實(shí)驗(yàn)技能實(shí)驗(yàn)如酵母RNA 的提取鑒定、 考馬斯亮藍(lán)G250 法測(cè)定蛋白質(zhì)含量、 冷凍離心技術(shù)及層析法測(cè)定植物體內(nèi)轉(zhuǎn)氨酶的作用等, 通過這些實(shí)驗(yàn)的設(shè)置使學(xué)生熟練掌握以上常規(guī)生化實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法, 學(xué)會(huì)生物大分子物質(zhì)的分離、 純化以及純度的分析方法, 并通過這些實(shí)驗(yàn), 熟練掌握這些實(shí)驗(yàn)的原理, 能正確書寫生化實(shí)驗(yàn)記錄報(bào)告。 通過這些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí), 為后續(xù)綜合性、 探索性和科研性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的順利進(jìn)行打好基礎(chǔ)[1-2]。

2.2 適當(dāng)增加綜合性和創(chuàng)新自主性實(shí)驗(yàn)

綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)芴岣邔W(xué)生科學(xué)研究的基本素質(zhì), 而創(chuàng)新自主性實(shí)驗(yàn)?zāi)芗ぐl(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和探索性。 生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程須增加綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容, 綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)能提高學(xué)生對(duì)基本實(shí)驗(yàn)原理、 技術(shù)和方法的綜合運(yùn)用能力, 能加強(qiáng)學(xué)生對(duì)多種實(shí)驗(yàn)儀器和操作的綜合實(shí)踐能力, 綜合性實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生在掌握驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上, 在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、 分析能力和解決問題等方面進(jìn)一步得到鍛煉, 能夠使學(xué)到的理論知識(shí)得到進(jìn)一步的升華, 思維能力和動(dòng)手動(dòng)腦能力得到進(jìn)一步的提升, 激發(fā)學(xué)生潛在的創(chuàng)造力。 而添加自主性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是為了培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立科研和探索的能力, 能夠挖掘?qū)W生潛在的創(chuàng)新力和探索力, 通過學(xué)生感興趣的自主創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)[3], 讓學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí), 綜合所學(xué)的方法技術(shù), 全方位的去分析問題、 解決問題, 能夠充分考驗(yàn)他們的實(shí)驗(yàn)技能, 端正他們的科研態(tài)度, 提升他們的科研能力,并在實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中學(xué)會(huì)團(tuán)隊(duì)協(xié)作, 為日后從事科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[4]。

3 改革現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室管理模式和實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核體系

3.1 現(xiàn)有生化實(shí)驗(yàn)室管理模式的改革

我?，F(xiàn)有生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ绞菍?shí)驗(yàn)所需的試劑、 耗材、 以及儀器都由專門的實(shí)驗(yàn)室老師準(zhǔn)備好, 學(xué)生只需要按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作, 這種填鴨式的模式在一定程度上阻礙了學(xué)生獨(dú)立思考能力的鍛煉和他們的動(dòng)手積極性, 這種模式需要改革。

首先從管理上為學(xué)生創(chuàng)造自己動(dòng)手的機(jī)會(huì), 引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)參與到實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備過程, 從實(shí)驗(yàn)試劑的配制、 實(shí)驗(yàn)過程的設(shè)計(jì)到實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的整理, 均由學(xué)生自己完成, 這個(gè)過程不僅能鍛煉學(xué)生主動(dòng)思考的能力, 更能鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力和與同學(xué)協(xié)同合作的能力, 有助于培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。

其次要讓學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)參與到實(shí)驗(yàn)的前期準(zhǔn)備中, 就需要打破現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室封閉管理模式, 在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)把實(shí)驗(yàn)室完全開放給學(xué)生, 以供他們能自主地查閱資料、 配制試劑以及準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需要的儀器設(shè)備、 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和整理分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果等。 實(shí)驗(yàn)室開放性管理能激發(fā)學(xué)生的科研興趣和科研思維, 真正提高學(xué)生的實(shí)踐主動(dòng)性, 學(xué)生可以在開放時(shí)間的任何時(shí)段實(shí)施自己的實(shí)驗(yàn)方案, 并通過實(shí)驗(yàn)探索發(fā)現(xiàn)問題、 尋找解決問題的實(shí)驗(yàn)方法。

3.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核體系改革

教學(xué)考核是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要環(huán)節(jié), 也是學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容掌握程度的一個(gè)最直觀體現(xiàn)。 實(shí)驗(yàn)課程考核體系科學(xué)合理不僅能調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性, 也能使教學(xué)效果得到加強(qiáng)[5]。目前, 我院生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的考核體系的評(píng)分主要由預(yù)習(xí)、 課堂操作、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告和儀器操作考試4 個(gè)部分組成, 這個(gè)體系符合當(dāng)前教學(xué)所提倡的全方位、 多角度評(píng)價(jià)模式, 注重教學(xué)過程性評(píng)價(jià)。 但考核指標(biāo)往往比較籠統(tǒng)、 不夠細(xì)化, 且評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)缺乏科學(xué)的量化, 因而在教師在實(shí)際實(shí)施過程中對(duì)課前預(yù)習(xí)和課堂操作的評(píng)價(jià)往往是流于形式的, 形同虛設(shè), 由于生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及儀器較多, 而在儀器操作考試無法進(jìn)行全部考試, 往往是選用抽簽?zāi)Ｊ? 每個(gè)同學(xué)隨機(jī)抽取一種儀器進(jìn)行操作, 在一定程度上具有片面性和局限性, 所以在實(shí)際教學(xué)中, 授課教師更多地參考實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)分, 到頭來實(shí)驗(yàn)報(bào)告幾乎成為反映學(xué)生實(shí)驗(yàn)課堂表現(xiàn)的唯一指標(biāo)。

由于考核方式的單一片面性, 而且缺乏有效過程性評(píng)判模式和監(jiān)督機(jī)制, 學(xué)生之間存在互相抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象, 且學(xué)生可以自己隨便更改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)而力求實(shí)驗(yàn)結(jié)果的完美性, 實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作變的可有可無, 這嚴(yán)重打擊了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,不利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。 結(jié)合我校當(dāng)前生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核體系的現(xiàn)狀及信息化教育發(fā)展趨勢(shì), 借助智慧實(shí)驗(yàn)室具有的獨(dú)特先天優(yōu)勢(shì), 利用高科技手段輔助生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程性考核評(píng)價(jià)指標(biāo)的細(xì)化和量化, 在這種模式下, 每一個(gè)同學(xué)的操作都能一目了然, 建立相對(duì)完善的過程性考核體系, 以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性, 促使學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí), 進(jìn)一步達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

4 討 論

當(dāng)前的生化實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容是根據(jù)教學(xué)大綱開設(shè)的, 大多是為了讓學(xué)生對(duì)基本理論知識(shí)有個(gè)加深的理解, 而忽略了對(duì)學(xué)生綠色環(huán)保概念動(dòng)手和動(dòng)腦能力的培養(yǎng); 且每個(gè)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容的設(shè)置比較單一, 整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系缺乏系統(tǒng)性; 這就導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課不感興趣, 更缺乏積極性, 因而不利于學(xué)生系統(tǒng)掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)技能, 更談不上學(xué)生創(chuàng)造能力的激發(fā), 導(dǎo)致學(xué)生不能跟上學(xué)科發(fā)展的速度。 要想改變當(dāng)前現(xiàn)狀, 就勢(shì)必對(duì)生化實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行改革。

改變當(dāng)前的生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念, 注重實(shí)驗(yàn)過程綠色環(huán)?；? 重塑并精煉生化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容, 改進(jìn)并完善實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)體系, 既培養(yǎng)好學(xué)生的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能, 又充分發(fā)揮好綜合性和創(chuàng)新自主性實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì), 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性探索性, 養(yǎng)成獨(dú)立思考和勇于鉆研的好習(xí)慣, 對(duì)培養(yǎng)當(dāng)今社會(huì)急需的各種創(chuàng)新型高層次人才必定是十分有益的[6]。

5 結(jié) 語

實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是一個(gè)不斷探索與實(shí)踐的過程, 只有不斷調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、 采取靈活多變的授課方式以及合理完善的考核評(píng)價(jià)方式, 并能在實(shí)施的過程中充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、 積極性和勇于探索的實(shí)踐性, 才能培養(yǎng)學(xué)生良好的科研習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度, 才能有效的提高生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果和質(zhì)量。