應用型本科院校生物化學實驗教學改革與探索

謝海偉，張 斌，王 娣，許 暉

（蚌埠學院 生物與食品工程系，安徽 蚌埠 233030）

應用型本科院校生物化學實驗教學改革與探索

謝海偉，張 斌，王 娣，許 暉

（蚌埠學院 生物與食品工程系，安徽 蚌埠 233030）

為了提高應用型本科院校生物化學實驗教學質量，有必要對生化實驗教學模式進行改革.本文通過對生物化學實驗教學現狀，提出了生物化學實驗教學改革的措施，包括生物化學實驗教學內容、教學手段、實驗室建設、教學團隊建設以及實驗考核方式等幾個方面進行探索性改革，加強了學生主動性學習的能力，激發學生的學習興趣，增強學生的綜合素質和創新能力，使學生更好地掌握生物化學的基本理論知識.

生物化學實驗；生化實驗教學內容；生化實驗教學手段；實驗室建設

生物化學是生物科學領域相關專業本科生必修的重要專業基礎課，通過生物化學實驗教學不僅有助于學生對生物化學基礎理論和基本技能的學習和理解，同時對培養學生的科學研究與創新能力也至關重要.目前，在生物化學實驗教學過程中面臨一些問題.傳統的生物化學實驗大多是一些驗證性實驗，注重知識的傳授，卻忽視學生綜合能力的培養和綜合素質的提高.教學改革可以從緩解這種矛盾人手，引入一些新的教學方法和手段，調整實驗教學內容，以提高生物化學實驗的教學質量，使學生在生化實驗技術方面及時跟上生物科學的發展.對培養基本功扎實、動手能力強的創新型應用型本科人才具有重要意義.

1 目前生物化學實驗教學的現狀及主要問題

1.1 生物化學實驗教學內容陳舊，缺乏科學性

生化實驗教學內容的設置缺乏專業整體性、系統性，制約了學生創造力的發揮.實驗內容的設置及教學大綱的制定沒有體現出應用型本科專業對生化實驗技能的特殊要求.實驗內容相對陳舊，絕大多數情況是經驗式、驗證性的實驗占有相當大的比例，實驗內容與實際生活和應用往往聯系的很少，導致學生在實驗課堂上積極性不高，并且對學生今后就業的幫助并不大[1].

1.2 傳統生物化學實驗教學模式單一，教學手段落后

學生在整個實驗過程中處于被動地位，生化實驗教學形式呆板，指導教師布置任務，講解實驗原理、步驟、注意事項，學生模仿，按部就班地完成操作，最后完成模式化的實驗報告；二是實驗內容多以驗證性實驗為主，缺乏綜合性和設計性實驗.實驗時教師都把每一個實驗內容的實驗目的與要求，實驗原理，材料，儀器，試劑，操作過程安排得井井有條，大大地束縛了學生的手腳，抑制了學生的個性發展和創新性的培養；三是實驗教學方法單一、教學手段落后，缺乏激發學生創新能力機制，無法吸收生物化學實驗中的新技術，導致生化實驗課操作機械，內容單調，激發不了學生的興趣和創新欲望，缺乏激勵學生的競爭機制，不能及時反映新技術的前沿.

1.3 學生的基礎與學習能力存在差異，缺乏針對性實驗方案設計

近年來，由于擴招影響，部分地方高校人均實驗經費投入不足，實驗儀器設備分配率低，學生的基礎參差不齊，部分學生學習基礎相對較好，動手能力較強，現行實驗設計難以滿足他們要求.但也有一部分學生動手能力相對較弱，基礎實驗操作不規范，復雜實驗又難以勝任.這部分學生做實驗草率而不考慮實驗結果，或根本不動手操作，做實驗的目的只是為了完成任務，敷衍了事.因此針對這種現狀，進行精心設計實驗內容，另外事先考評學生的實驗操作能力，理論知識掌握能力，根據考評將班級學生分成優秀、良好、中等三個檔次，進行合理進行實驗分組，將優秀、良好、中等三檔次學生各1名同學分成一個三人實驗小組，使基礎不同的學生能相互學習，相互提高，建立一個良好的實驗團隊，提高實驗的效率.

1.4 缺乏完善的實驗成績評價體系，考核方式不科學

現行的生化實驗考核體系無法公正客觀地評價學生的實驗綜合素質和創新能力，不能有效地調動學生參與實驗的積極性.以實驗結果為標準的考核方式不科學，缺乏完善的對學生實驗動手能力的考核方法，學生只重理論不重實踐.傳統的實驗考核標準是以學生的實驗報告的實驗結果來衡量的，僅憑實驗報告并不能充分反映出學生對知識的理解和實驗的實際操作能力，也避免不了個別學生在實驗中做旁觀者，抄襲他人的實驗報告的情況.還存在不預習、不認真做實驗，或者編造實驗數據等現象的發生.另外生化實驗考試模式有待完善，目前大多數學校的生物化學實驗課成績的考核方式是以理論課的成績為主，實驗課的成績只是做為參照，只占生物化學這門課程的很小比例，結果很多同學只注重理論課，不注重實驗課，從事實驗的積極性不高.在整個實驗教學過程中，學生的主觀能動性、創新性沒發揮出來，這不利于學生嚴肅的科學態度和嚴謹學術作風的培養,不利于創新型人才的培養.

2 生物化學實驗教學改革的具體措施與實踐

2.1 重新修訂生物化學教學大綱，調整理論教學與實驗教學比重

根據學校制定的“應用型、工程化”本科院校的人才培養思路，重新修訂生物化學課程教學大綱，制定新的教學目標.根據開設生物化學實驗課程的各專業學生所應該具備的實驗能力，對現有的專業培養方案進行修訂，按不同學科對生物化學實驗課程進行模塊設置，根據生物化學實驗課程特點，大幅增加實驗教學課時，過去我校生物化學共10個實驗，30學時，調整后共16個實驗48學時，實驗課與理論課的比例達到4：5.同時，完善生物化學實驗教學大綱，遵循課程教學改革的目標和基本原則進行，突出學生基本知識能力科學素養和創、新能力的培養，力求將生物化學前沿動態及時引入到實驗教學中.

2.2 重新整合生化實驗教學內容，構建“三大板塊”生物化學實驗教學體系

將實驗內容劃分為“驗證性實驗”、“綜合性實驗”、“設計性實驗”三大板塊，課時比例 3：1：1，構建一個既突出專業特點，又能逐步提高學生基本實驗技能、綜合創新能力的實驗教學體系[2].

2.2.1 精選“驗證性實驗”內容，夯實學生實驗基本技能，在驗證性實驗板快中，教學目標重點要突出對學生基本實驗技能的培養，使學生熟悉掌握生化實驗中的常規儀器的使用方法.驗證性實驗的開設主要為綜合性及設計性實驗教學內容的實施奠定了基礎.

2.2.2 開設“綜合性實驗”，強化培養學生綜合研究素質，在綜合性驗板塊中，教學目標重點突出對學生的實驗操作能力、分析問題、解決問題等綜合研究素質的培養.綜合實驗的開設，學生分析問題、解決問題的能力有明顯提高，更重要的是以“綜合性”實驗題目整合實驗教學可以激發學生的學習與研究興趣，在引導學生主動獲取知識、運用已有知識解決實際問題的過程中，學生將自然地提高自身綜合素質和實踐能力[3].

2.2.3 增加設計性實驗和科研性實驗，培養學生的創新能力，在“設計性實驗”模塊中，應針對教學大綱科學、理性的設計實驗，實驗題目自擬，要有綜合性并應具有一定的難度；設計性實驗的題目要有趣味性，力求引導學生設計出一些有創意的實驗；設計性實驗應提出有懸念性的問題并提出解決的思路.在“設計性實驗”模塊中[4]，學生應該充分突出學生參與實驗的主動性，激發創造熱情.學生學會如何查閱相關文獻、選擇實驗材料、確定實驗方案、準備實驗試劑、分析實驗結果、撰寫研究報告等問題，整個實驗由學生獨立完成.在“設計性實驗”模塊中，指導教師應該對實驗學生進行分組，分析學生自定實驗方案的可行性，做好實驗室開放工作，保障實驗藥品、儀器的正常供應；對實驗過程進行全程跟蹤指導；對各組實驗結果和過程進行考評.通過開設設計性實驗，培養了學生的創造性思維和創新能力，為學生將來走上工作崗位具備一定的科研能力奠定了良好的基礎.

2.3 實行開放式生物化學實驗教學探索

2.3.1 生物化學實驗時間的開放，在生物化學實驗教學過程中，受實驗條件和時間安排等條件影響，學生只有在規定的時間去做事先就規定好的實驗，填寫實驗報告，無法發揮學生實驗創造力.為了讓學生能夠比較自由安排自己的實驗時間，我們對實驗時間實行開放管理.采用預約制，實驗室在時間上盡可能開放，學生通過預約隨時都可以進入實驗室.學生和實驗指導教師互動，實驗指導教師采取值班的形式.利用網絡資源，實現網上選課，選擇適合自己的時間做相關實驗[5].

2.3.2 生物化學實驗內容的有限開放，根據學生專業背景不同在一定范圍內選擇實驗項目，完成實驗教學大綱的實驗內容外，增加綜合性、設計性實驗項目內容，供學生自由選擇.這些開放性的實驗內容，由學生自己選擇實驗材料，設計實驗方案，制定實驗方法，選用實驗設備，配置實驗試劑，實驗前將方案和指導老師討論，審核可行后，由學生自行完成.

2.3.3 生物化學實驗室的開放，采取實驗室的科學管理，多室實驗設備共享，充分利用現有的實驗室資源，打破各個科室的保護壁壘.加強對指導教師的綜合能力的培訓.對實驗室人事分配方案進行了調整，責、權、利明確，調動實驗室人員的積極性.采取開放式的實驗室管理模式后，實驗室的容量大幅度提高，實驗室和實驗設備得到了充分的利用，最大程度上優化了實驗室的現有資源[5].

2.4 生物化學實驗室建設和實驗設備更新及管理

2.4.1 規范和完善實驗室制度建設[6]，現行實驗室制度是多年前制定的，已跟不上時代發展的需要，需要補充一些新規定和措施，用規范和完善的制度去規范實驗室的操作和儀器使用.量化工作目標，細化工作責任，達到有效管理的目標，更好地發揮實驗室制度的功能，為提高實驗教學質量打好基礎.

2.4.2 加強實驗室儀器設備等硬件設備的建設，對一些實驗儀器和實驗用品，應該愛護、細心使用，對一些精密的大型實驗儀器，應該建立“儀器管理檔案”，建立和制定“使用登記證明”制度，填寫使用登記證明.定期對實驗室硬件設施進行調試和維護.

2.4.3 加大實驗室建設的投資力度，更新實驗室設施，擴大實驗室硬件投資規模，根據實驗室的具體情況，在條件允許的情況下，購買一些功能齊全、設備先進性能好的儀器和設備，進行實驗室設備和儀器的更新，擴大實驗室硬件投資規模，確保生物化學實驗室的建設滿足教學和科研的需要，不斷增加實驗室的實驗功能和科研的實力.另外，加強實驗室軟件投資和建設，包括科研和工作人員的培養制度、技術人員的定期培訓制度、培訓方法和方式.

2.4.4 增加實驗室建設的管理經費，加大實驗室建設力度，增加實驗室經費投入，促進實驗室建設，增加實驗室建設管理經費，提高實驗室材料的管理經費，加大學生培養經費，強化實驗室培訓功能經費，協調好培養教育經費.

2.5 生物化學實驗教學考核手段改革

為保證生物化學實驗的教學質量，應充分重視學生對實驗課成績評定這一環節，需制定一套全面的有利于培養與提高學生的實驗技能的考核辦法.在生化實驗教學評價過程中，需要全面考核學生的實驗能力，包括學生的動手能力、思維能力、設計能力、查閱資料的能力、提出以及解決問題的能力等.加強實驗課綜合考核力度，建立一套能準確客觀地評價學生綜合創新能力的實驗考核體系.將生物化學實驗成績分為4部分：基礎實驗、綜合實驗、研究性實驗各占總成績的30%，實驗技能競賽成績占10%.每次實驗成績細分為4部分：前期預習情況占20%，實驗過程完成情況占30%，實驗技能掌握運用情況占25%，實驗結果與討論情況占25%.通過這種方法，改變了學生重理論輕實驗的現象，促進學生認真做實驗，規范書寫實驗報告，認真分析實驗結果，這種考核方法有利于訓練學生的基本技能、掌握實驗理論和培養學生的科研思維，有利于提高學生的綜合素質，使教師有了可參照的執行標準，改變了過去實驗教學中存在的主觀隨意性的成績評定方式.

3 生物化學實驗教學手段多元化

3.1 傳統生化教學手段的改進與完善

科學合理的實驗教學模式和手段是提高學生掌握基礎理論，基本技能，提高他們的科學思維及動手能力的重要方法.除了優化實驗教學內容外，我們還積極實施自主性教學模式，充分調動學生積極性，提高實驗的教育效率.增加學生動手機會，提高實驗教育效率.傳統上的實驗課是以教師為中心，學生遵照實驗指導，按部就班地依照實驗步驟去做試驗，這樣學生很難達到訓練科學思維和提高實驗創新能力的目的.針對這種教學模式的不足，我們實施自主性教學模式，表現在讓學生自己培養實驗材料、自主配制實驗試劑等操作技能，讓學生自己查閱數據，進行試驗細節的論證和討論，讓學生走上講臺，向大家介紹與實驗內容相關的知識和注意事項等，讓學生親身感受實驗的每一個步驟，培養動手操作和科學研究與思維能力，提高實驗的教育效率.實驗的學時是有限的，我們提倡廣泛的實驗后的公開討論和辯論，給學生更多的思考機會，特別是建議學生把問題和解釋寫成報告的形式，教師必須給與認真地答復.

3.2 新型生化試驗教學手段的應用

3.2.1 充分利用網絡資源，實驗教學過程中，利用國內外期刊全文數據庫網站，下載學術論文，對傳統生化試驗方法、材料進行改進，做到試驗方法、試驗內容不斷創新，激發學生的做實驗的熱情和積極性；利用國內外生物化學相關的網絡資源及論壇，如“生物資源網”、“生物谷”、“生物秀”、“生物通”、“生物實驗網”、“中國生物化工網”以及各個生物化學精品課程網站等，拓展學生學習空間，培養學生自我學習、自我思考問題的能力，使學生及時掌握生化實驗領域中的最新新技術.

3.2.2 運用多媒體化實驗教學，運用幻燈、投影、電影、電視、錄像、計算機和虛擬儀器等多種電子媒體和技術設備，采用 Powerpoint、flash、Quicktime 等手段，制作一個生物化學實驗的多媒體課件，并在實驗教學中采用多媒體教學.生動形象、直觀地展現實驗教學內容，吸引學生注意力，使其理解容易記憶牢固、運用準確.在開展多媒體實驗教學過程中，要能夠將實驗教學內容整合到教學軟件之中，充分激發學生的學習興趣，最大程度地提高教學效果[7].在開展多媒體實驗教學過程中，運用多媒體手段一定要服從實驗教學目的，應根據教學內容、教學對象的特點，精心組織教學內容，科學設計教學方法有效運用技術手段.充分、合理、有效地運用多媒體化實驗教學手段，可以節省實驗教學時間，降低實驗教學的難度，提高實驗教學質量.

3.2.3 構建網上虛擬生化實驗教學的新體系，虛擬實驗教學是基于互聯網絡或校園網設施條件，通過多媒體計算機模擬仿真技術在電腦屏幕上創造出模擬的儀器性能、實驗條件和實驗環境，實驗者可以像在真實的環境中一樣完成各種預定的實驗項目，從而達到真實或接近真實實驗的效果[8].運用虛擬實驗教學手段網上實驗教學可以實現教學資源的高度共享，促進教學資源的優化配置.可以推動各院校的相互交流與協作，發揮各院校的優勢和特色，促進新內容、新技術在實驗教學中的應用，共同發展實驗教學.運用虛擬實驗教學手段學生可以完成對于一些在現實的實驗室里難以執行實驗計劃，如有高危險性的實驗、涉及高精密儀器的實驗、實驗場地及實驗材料缺乏等等的實驗.而且可以讓學生接觸和掌握更多、更新、更好的儀器.虛擬實驗室能夠彌補現實實驗室的不足，發揮現實實驗室的作用；運用虛擬實驗教學手段可以與現實實驗相輔相成.在虛擬實驗室中，學生可以自由地、隨時上機進入虛擬實驗室進行操作，完成各種分析測試任務.在計算機上對虛擬實驗達到熟練后再進入實驗室進行真實操作就會輕車熟路，大大增加現實實驗的操作熟練度和速度，因此虛擬和現實實驗相結合會起到事半功倍的作用；運用虛擬實驗教學手段可以節約成本，降低損失.充分發揮計算機技術網絡的優勢，利用計算機圖形技術、虛擬現實技術、網絡技術等可以仿真出可視化的實驗環境，引入多種多樣先進、昂貴的實驗儀器設備，同時降低誤操作的危害與損耗.

3.3 加強生物化學實驗教學中培養團隊合作精神

生化實驗課中，將學生4～5個人分一組，各個層次的學生相互取長補短，相互提高.組建團隊后，細節問題讓小組討論解決，而老師解決一些共性的問題，這樣大大提高了實驗課的效率以及團隊協作的能力[9].以教研室科研項目為依托，形成教授、講師、助教、研究生、本科生的梯形教科研團隊，讓學生充分參與到教師的科研項目中來，拓寬了學生的視野和思路，從而激發學生的學習動機，能充分調動學生學習研究的興趣，進一步培養學生團隊協作的意識.對學有余力的學生，鼓勵他們以雙向選擇形式參與教師的科研工作[10].學生在科研實踐中學習，并把各門課程所學的知識與具體實踐相結合，不僅鞏固了所學的知識，而且學會了運用已掌握的知識解決實際問題的能力.在科研中，教師不僅教給學生知識與方法，而且給學生一個更廣闊的視野，使學生了解科學的發展方向，把握時代脈搏，增強了每一個學生的時代感與使命感，為學生展示才華提供了舞臺.

總之，通過生物化學實驗教學改革，有效改變了學生重理論、輕實驗現象，學生實驗的自覺性和積極性明顯提高，參與意識增強，不但注重了動手能力的培養，還增強了合作意識，改革效果明顯.這就要求我們重視實驗教學，抓好實驗教學的每一個教學環節，改革實驗教學體系，培養學生綜合創新能力.

〔1〕陳彬,李渝萍,陳健,等.生物化學實驗教學存在的問題和改革策略[J].山西醫科大學學報（基礎醫學教育版）,2008,10(6):689-670.

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〔3〕唐寧,周梅仙,張紅琳.開設生物化學綜合性實驗的改革與探索[J].生物學雜志,2007,24(6):77-78.

〔4〕于文閣,張麗霞.改革生物化學實驗教學培養學生綜合創新能力[J].大慶師范學院學報，2007,27(5):158-160.

〔5〕李明元,唐潔,李玉峰,等.工科生物化學開放式實驗教學研究[J].高等教育研究,2008,25(4):32-34.

〔6〕黃雅瓊,李桂芬,龐起,等.生物化學實驗室教學改革與建設問題的探討[J].安徽農學通報，2009,15(20):126-128.

〔7〕王桃云，胡翠英，顧華杰，錢瑋.生物化學實驗教學改革的探索與實踐[J].科技信息，2009（2）:15-15，17.

〔8〕許樹軍,鄒淑君.開放性實驗課中虛擬實驗教學手段的應用探索[J].世紀橋,2010,202(11):134-134,138.

〔9〕畢紅征,趙君玫.改革《藥理學》實驗教學手段,培養學生創新能力[J].中國醫療前沿,20l0,5(8):77-79.

〔10〕楊紅,劉國安,曾家豫.生物化學實驗教學改革探索與實踐[J],高等理科教育,2008,78(2):58-61.

G642.0

A

1673-260X（2012）05-0212-04

蚌埠學院教育教學研究項目 (JYLC1015）；安徽省高等學校省級食品科學與工程特色專業建設點資助項目（20101091）；安徽省高等學校省級食品科學與工程省級教學團隊資助項目（20101094）