在生物化學實驗教學中發揮學生主體性的教學策略

馮 海,朱弼成,陳 珍,陳 亮,王衛東,陳雄文

(1.黃石七中，湖北 黃石 435002;2.湖北師范學院 生命科學學院， 湖北 黃石 435002)

0 引言

生物化學實驗在本科生物學實驗教學中有著重要地位[1]。由于傳統“重理論輕實踐”教學觀念的影響，部分高校生物學相關專業教學過程中，過多重視生物化學理論知識的傳授而忽略對學生實驗能力與科研素質培養的現象依然存在。一項關于高師院校化學專業學生實驗學習中主體性發揮狀況的調查結果表明，學生主體性在實驗學習過程中表現不夠充分[2]。筆者在多年的實驗教學中也發現，學生沒有從思想上真正認識到生物化學實驗課程的重要性，實驗過程中大多是“按方抓藥”式機械地進行實驗操作[3]，沒有充分發揮出其主體性品質。

學生的主體性主要表現在自主性、能動性和創造性等三個方面，其中自主性側重于主體權利，能動性側重于主體能力，創造性是人的能動性、自主性的集中反映，是主體性發展的最高表現。學生主體性的發展主要是通過教學活動來實現的。學生主體性教學是在現代教學觀念的指導下，充分發揮學生的主動性和創造性，以促進學生主體性發展為目的的一種新型教學思想和教學方式[4]。在整個教學活動中，學生是特定的認識主體和信息交換的主體。近些年來，有關學生主體性教學在眾多學科中的嘗試受到越來越多的關注[5]。如何將學生主體性教學理念應用于生物化學實驗教學的全過程，轉變學生的學習觀念，充分發揮其主體性品質，提升實驗教學效果？為此，筆者在學習借鑒的基礎上，通過組織學生參與預備實驗，以問題為基礎進行教學，引導學生自主設計實驗，提倡交流和討論等教學策略, 將學生主體性教學理念貫穿于實驗教學的各個環節，促進了學生主體性的發展，提升了實驗教學效果。

1 制定學生做預備實驗的制度，發揮學生的自主性

預備實驗是生化實驗備課的一部分，對實驗教學非常重要。 進行預備實驗的目的，一是驗證所配試劑是否合乎實驗要求，二是摸索實驗操作條件。生化實驗受到多種因素的影響，如試劑的純度，溶液的濃度，儀器操作熟練程度等。傳統的實驗教學中，該過程由實驗老師一人完成，學生知之甚少，嘗試采取學生分組輪流做預備實驗的制度，組織學生參與實驗課前準備，讓同學們學習到實驗不僅僅只是單純的照書本操作，其準備工作的正確，認真細致與否會直接影響實驗成敗和好壞，認識到實驗準備工作不是簡單隨便，有無都可的。在學生做預備實驗的過程中，引導學生積極查閱資料，自主學習，弄清楚實驗的原理，操作步驟及相關注意事項，爭取預備實驗的成功，為實驗課的開展做充分的準備。這樣，學生就是每次實驗課能否順利進行的主人，喚醒學生的責任感，充分發揮學生的自主性。

2 以問題為基礎進行教學，發揮學生的主動性

正所謂“授之以魚，不如授之以漁”，因此我們不僅要讓學生知道怎么做，更要讓他們知道為什么要這樣做，這樣他們才能融會貫通，把實驗課的知識變成自己的知識，并且加以靈活運用。每次實驗課的開始，都要講解20 min左右，介紹實驗目的、原理、以及操作步驟、注意事項和特殊要求等。在講解過程中，以問題為基礎，啟發學生思考每步實驗操作的理論依據和注意事項，每個實驗項目的意義和設計的合理性。注意將理論與生活實踐相結合，利用實驗中學到的知識去解釋生活中的困惑，激發學生的學習動機和興趣，充分調動學生的主動積極性。如為什么病人重金屬中毒時，可以用吞生雞蛋或喝鮮牛奶的方法來緊急解毒？這個問題可以在蛋白質的性質實驗中找到答案。又如為什么獼猴桃被譽為“水果維生素C之王” 呢？可以讓學生利用2,6-二氯酚靛酚法檢測各種水果中的維生素C含量來進行驗證。在“酵母RNA的提取和組分鑒定”的實驗中，為什么酵母粉懸浮于稀堿液中研磨后，還要沸水浴30 min呢？可以利用絕大多數酶的化學本質是蛋白質，而高溫可以使蛋白質變性喪失催化活性，特別是破壞兩類水解RNA的磷酸酯酶的知識來解釋。如果教師僅僅照課本按部就班地講解實驗原理和步驟，學生只會被動地接受知識，這種填鴨式的教學方式必然會導致學生機械的操作實驗，遇到問題不知所措。采用以問題為基礎的教學方式，不僅可以幫助學生透徹理解實驗原理和操作，而且有助于培養學生思考的習慣，激發學生的實驗興趣, 發揮學生的主動性。

3 鼓勵學生自主設計實驗，發揮學生的創造性

實驗操作過程中，教師一方面要加強學生基本技能的訓練，如吸量管、分光光度計和離心機的使用；另一方面引導學生獨立的完成實驗，在操作中要注意理論與實驗的聯系，不能將思維僅僅停留在操作上，而且需要擴展到實驗設計等方面。在實驗結果與預期不同的情況下，教師要引導學生積極思考實驗設計的優點和不足，如何去優化和完善實驗方案，調動學生學習的主動性，激發學生的創新欲望。例如學生在做“pH對唾液淀粉酶活性的影響”實驗中，發現按照課本上設置pH為5，5.8，6.8和8時，四支試管的反應產物遇碘呈現的顏色差異不明顯，于是筆者提出如何改進實驗使反應現象更明顯？學生經過討論和思考，將pH設置為3，5，6.8和9后，很明顯的觀察到了四支試管的顏色差異。在“小麥萌發前后淀粉酶活力的比較”實驗中，具有還原性的麥芽糖能使3，5-二硝基水楊酸(DNS) 還原成3-氨基5-硝基水楊酸，該氨基化合物在500 nm處有最大光吸收, 于是課本上檢測吸光值的波長為500 nm，但是學生在檢測中發現，含有DNS試劑的空白溶液在500 nm處不能順利調“0”和調“100”，但是如果換個波長就可以實現，于是，筆者就抓住這個機會，讓學生思考出現這個實驗現象的原因。學生很感興趣，積極思考，有學生提出，可能是因為DNS試劑在500 nm處有很強的光吸收值，于是，筆者建議學生將含有DNS試劑的空白溶液和含有氨基化合物的樣品溶液做一個波長掃描曲線，結果發現含有DNS試劑的空白溶液在500 nm處的確有很高的光吸收值，嚴重干擾了測定結果，而在大于540 nm的波長范圍里，該空白溶液的光吸收值接近零，而樣品溶液的光吸收值隨著波長的增加，呈現遞減的趨勢。根據這個波長掃描結果，同時考慮到提高檢測的靈敏度，學生都贊同選擇540 nm為檢測波長。后來，學生順利完成了后面的實驗，倍感興奮和成就感。引導學生不要盲目相信課本和權威，鼓勵學生改進和自主設計實驗，在已有的知識上進行創新和靈活運用，進一步訓練和培養學生實事求是的作風和勇于創新的精神。

4 提倡交流討論，發揮學生的能動性

實驗結束后，將不同實驗組數據進行比較，鼓勵學生交流討論，有助于學生分析影響實驗成敗的盡可能多的因素，發現問題和解決問題，拓寬學生的思維，對實驗進行創新性改進和完善。對于一些困惑的問題，鼓勵學生去圖書館查找專業資料和文獻來解決，發揮學生的主觀能動性，鍛煉學生的自主學習能力。

在完成一個學期的實驗教學后，開設一次討論課，引導學生比較學過的多個實驗項目，發現異同，積極思考，嘗試總結，將所學知識融會貫通，真正內化為自己的知識。以下就是學生對實驗進行的一些總結。

4.1 巧妙的對照實驗

對照實驗是生物實驗設計的基本原則，許多實驗項目中都設置了對照。如性質實驗“唾液淀粉酶的活化及抑制”中，3號試管的對照作用是消除Na+和SO42-對唾液淀粉酶活力的影響，而4號試管的空白對照則是為了消除蒸餾水的影響。還有在定量實驗“維生素C含量的測定及其分析”中，利用標準滴定求出2,6-二氯酚靛酚與維生素C含量之間的關系，利用空白滴定消除提取樣品過程中使用的酸化蒸餾水溶劑對實驗結果的影響。通過對這些實驗進行對比總結，結合查閱與設置對照實驗的相關文獻，可以得出：空白對照主要用于消除實驗中由試劑、蒸餾水和儀器帶入的雜質所引起的系統誤差；標準對照的作用有排除某種因素對研究對象的干擾，實現單一變量控制，定量計算等。設置對照實驗要遵循科學性、平行重復、單一變量的原則[6]。

4.2 定量實驗中的“正比關系”

表1 涉及正比關系的部分實驗項目[7]

表1中列出了部分生化實驗中涉及的“正比關系”。通過比較這些實驗項目，可以建立這樣一個模型： A+B→C+D；其中，A為含量未知的目標物質，B為另一反應物；產物C為可以通過分光光度法、滴定法或其它方法等定量測定的物質，D為另一產物。基于這個化學反應模型，產物C與反應物A含量之間呈正比關系，由C的含量就可以求出目標物質A的含量。

引導學生比較多個實驗項目，發現實驗設計的一些基本方法，充分發揮學生的主觀能動性，深層次地理解實驗設計的本質，培養學生的元認知能力，提高學生的科研素養，為培養創新人才打下良好基礎。

5 結語

基于筆者多年的教學實踐經驗，上述教學策略在推動學生轉變學習觀念，充分發揮學習的主動性和創造性以及深化實驗課程教學成果等方面具有良好的效果。但是，整個教學過程中仍然存在一些問題，老師不能靈活自由的安排實驗課開設的時間，學生對自己是學習過程中的主體認識不夠等。我們會繼續努力不斷思考和探索，進一步推進學生主體性教學策略實施和完善。

參考文獻:

[1]王劍鋒, 黃訓端, 孔小衛. 基礎生物化學實驗教學對學生技能的培養[J]. 生物學雜志, 2009, 26(2): 88～90.

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[3]肖維威, 馬文麗, 張興梅. 生物化學實驗教學現狀及改革的基本思路[J]. 西北醫學教育, 2007, 15(2): 270～271.

[4]王 川. 論學生主體性及其影響因素[J]. 廣西技術師范學院學報, 2005, (2): 68～71.

[5]韓春艷. 大學物理實驗教學中發展學生主體性的教學策略[J].濱州學院學報.2006, 22(6):80～81.

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[7]魏 群. 基礎生物化學實驗(第3版)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2009.