開放式生物化學實驗教學模式的探索與嘗試

　　摘 要： 為適應學科發展與新的教學形勢，滿足社會對高素質人才培養的需求，本文作者嘗試對部分班級進行開放式教學的新模式，在綜合學科知識及實驗技能、培養學生科研素質、激發學生創新思維等方面效果顯著。
　　關鍵詞： 開放式 生物化學實驗 教學模式 探索與嘗試
　　
　　當前國內高等教育的發展形勢正發生著深刻變化，以全國教育工作會議召開和《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020)》頒布實施為標志，我國開啟了從教育大國邁向教育強國、從人力資源大國邁向人力資源強國的新征程，高等教育由此站在了由大變強的科學發展新起點。隨著新一輪西部大開發戰略的實施，中央對中西部地方高校特別是對民族地區高等教育扶持力度的不斷加大，以及湖南省新一輪大湘西開發戰略特別是國家武陵山區經濟協作區的建立，區域經濟社會發展對人才培養提出了更高的質量要求。特別是我校提出的實現從教學型大學向教學研究型大學轉變、立足湘西、領跑邊區的十二五戰略目標，作為理工科院校，新形勢下的人才培養對學生的實驗動手能力培養提出了更高的要求［１］。實驗動手能力的提高更多倚賴于實驗室和實驗設備等硬件建設，近年來，我院不斷加大實驗室建設規模，實驗室條件得到極大改善，而研究型實驗室的建立，特別是各種基金項目的申報實施，給實驗教學提供了緊密聯系科學前沿的平臺。因此，如何綜合利用實驗室資源，搞好生物化學實驗教學，強化學生動手能力，提高學生的綜合素質，從而更好地為理論教學及科研服務是我院當前生物化學實驗教學的重要任務。
　　傳統的生物化學實驗通常包含三個部分：驗證、綜合、設計。驗證性實驗以鞏固理論知識，培養學生動手能力為主；綜合性實驗則重在對學生的動手能力、分析問題和解決問題等綜合素質的培養［２］；設計性實驗則是在前二者的基礎上進一步培養學生獨立設計實驗、數據處理及分析能力和綜合思考能力等。但常規教學中這三部分內容基本都是獨立的，缺乏彼此之間的聯系，不同的目的賦予不同的實驗，從而完成教學任務。其結果是學生確實掌握了一定的實驗技能與分析能力，卻不能自如地運用。結合當前實驗室硬件條件及教學現狀，我們提出了開設部分自選開放式實驗教學的構想，并在部分教學班級中進行了嘗試，取得了良好的教學效果。
　　1.開放式實驗的選定
　　我院常規生化實驗教學項目包括驗證性實驗8個，綜合性和設計性實驗各2個。這幾個實驗涵蓋了生物化學中三大重要的基本實驗技能：層析、電泳、定量分析。但由于課時及實驗條件的限制，學生學習的結果基本上是學而無用，而且不能融會貫通，到大四做畢業論文時，所學的知識基本都已經還給了老師。
　　隨著實驗條件的不斷完善，以及教師科研項目的不斷增加，學生實踐的機會也大大增加，由此也相應地提高了對學生基本實驗技能及動手能力的要求。在不斷修改和完善人才培養方案時，我們對生物化學部分實驗項目進行了開放式實驗的嘗試，選定與科研緊密結合的《維生素C的含量測定》和《小麥種子萌發前后淀粉酶活性變化》為試開放項目。
　　2.開放性實驗內容的設計
　　《維生素C的含量測定》可分解為如下內容：一、不同水果的維生素C含量的測定。要求對五種以上水果進行維生素C的含量測定，根據結果來評價水果的營養價值。材料來源：學生自己選定。二、同種水果不同生長時期維生素C的含量測定。這個內容因涉及不同生長時期，所以材料由指導老師提供。三、不同產地同種水果維生素C的含量測定。材料同樣由指導老師提供。此開放實驗向食品專業的同學試開放。
　　《小麥種子萌發前后淀粉酶活性變化》可分解為如下內容：一、不同濃度重金屬處理后小麥種子萌發前后淀粉酶活性變化：重金屬為銅、鉛和鎘中的任一種。二、不同濃度鹽分（NaCl）處理下小麥種子萌發前后淀粉酶活性比較。三、不同濃度重金屬（鉛、銅、鎘任一）處理下小麥種子生理變化。測定指標：（1）種子萌發率；（2）萌發前后淀粉酶活性；（3）幼苗維生素C的含量。此實驗對生物科學專業及生物工程專業同學試開放。
　　3.實驗過程
　　實驗之前，將實驗班級分成四人一小組，每組自選一個題目，并根據題目弄明白各自實驗的目的和意義，比如測定同一水果不同生長時期維生素C的含量有什么意義？不同濃度重金屬處理下小麥種子生理變化實驗中，為什么選定這三個指標？這三個指標分別有什么意義？（備注：淀粉酶是《小麥種子萌發前后淀粉酶活性變化》實驗的目的要求，是必測項；維生素C的含量是植物抗逆性指標之一，測定它的目的除了讓學生充分理解還原型維生素C的作用外，也是對該知識點的拓展，同時也是對生物化學實驗內容的綜合；其它抗性指標如三大保護酶的活性測定（SOD、POD、CAT）、游離脯氨酸含量測定等是植物生理實驗課內容，因此這里不再引申。）寫出實驗預習，即可行性實驗方案，包括實驗方法、材料與儀器、所需藥品及試劑的配制方法，以及具體的實驗步驟。老師對實驗預習進行詳細批閱，并面對面地對學生實驗方案進行點評和細化。確定好實驗方案以后，學生制定計劃進入實驗室（維生素C的實驗要求在一個星期內完成，小麥種子萌發實驗要求在一個月內完成），首先是實驗的準備，包括實驗器材的準備、藥品的配制，以及實驗操作，都在老師指導下完成。種子萌發實驗學生獨立完成，要求做好觀察記錄。記錄內容包括：培養期間補液量、萌發情況、生長情況（芽長、根長等），以及重金屬或鹽分處理濃度與處理時間。
　　4.實驗結果
　　實驗部分結束后，對學生的實驗結果進行檢查并集中講解實驗數據的處理，包括Excel表格的使用方法、SPSS分析軟件的使用、標準曲線的制作方法、如何制表及制圖、如何對實驗結果進行正確的分析等，詳細講解理科科研小論文的寫作格式，最后提出本次開放實驗的目標：根據實驗結果寫出一篇科研小論文，要求有明確的實驗結論及合理的分析。實驗論文經過指導老師認真提出修改建議，多稿修改后，都基本達到了論文寫作要求，格式較規范。在這其中不乏有發表價值的實驗論文，指導老師對這些可能發表的論文，再給出建議，補充一些實驗進行內容的充實，同時對論文進行至少三稿以上的修改意見，最終推薦發表。
　　5.開放式實驗效果
　　第一，開放式實驗的實施，增強了學生實驗的自主性，極大地激發了學生的興趣，整個實驗過程中學生都表現出了與課堂上截然不同的積極主動性，同時動手能力得到了很大提高，學生進入實驗室做實驗的意愿明顯加強，也吸引了一部分沒有進行試開放班級的同學參與了進來。
　　第二，開放式實驗給學生提供了一個設計實驗的模式，讓學生與科研有了一次近距離的接觸，讓他們不再對科學研究感到陌生，在實驗過程中，不少同學都能提出自己的思路和見解，學生的科學思維能力，以及創新能力都得到了鍛煉。
　　第三，實驗數據的處理，使學生的綜合能力得到了一定的鍛煉，實驗作業的完成，也為學生日后撰寫畢業論文打下了基礎。同時他們對科研的興趣遠遠超過了沒有開放的班級。多數同學在生物化學實驗課程結束后，都選擇了繼續跟老師進行科研實驗，熟練的操作技能和較強的動手能力也得到了老師的認同，成為老師得力的科研小助手。
　　第四，訓練了學生的論文寫作能力，使學生分析綜合能力及寫作能力得到了極大的提高，綜合培養了學生的科學思維及創新能力、分析能力、動手能力和寫作能力。
　　第五，開放式實驗的實驗，也提高了實驗室和實驗設備的利用率。傳統的實驗室一般為一學年開設使用半期或一學年，也僅限于課堂時間使用，大部分時間還是處于閑置狀態，實驗室的利用率較低，實驗設備浪費極大。開放式實驗的開設，保證了實驗開設期間，中午、晚上，以及節假日，實驗室均對學生開放，大大地提高了生物化學實驗室的利用率。學生可以根據自己的時間來進行實驗，保證了實驗室高效率的運行。
　　開放式生物化學實驗教學模式是在新的高等教育形勢下，根據學校和學院提出的教學型向教學科研型轉型的要求進行的實驗教學方式探索與嘗試，根據實驗效果來看，嘗試性開放實驗的教學方式是成功的，而且效果顯著，也符合社會對專業人才培養的需求?？梢?，開放式實驗的開設在生物化學實驗教學中是可行的，也值得進一步推廣。
　　
　　參考文獻：
　　［1］徐東明.建立校級實驗中心實現科學規范化管理［J］.衡水師專學報，2004，（6）：77-78.
　?。?］賴小玲，陳華絮，肖生鴻等.改革生物化學實驗教學，提高學生綜合創新能力［J］.生物學雜志，2007，24（3）：68-69.