生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)施探究教學(xué)的實(shí)踐與思考

劉 萍，李學(xué)平，任加云

（濱州學(xué)院 資源環(huán)境系，山東 濱州 256603）

生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)施探究教學(xué)的實(shí)踐與思考

劉 萍，李學(xué)平，任加云

（濱州學(xué)院 資源環(huán)境系，山東 濱州 256603）

介紹了探究式教學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與方法，以生物化學(xué)驗(yàn)證性基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目——氨基酸的分離鑒定為例，從實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、方案設(shè)計(jì)、教學(xué)組織及效果等幾方面闡述了探究性教學(xué)在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。實(shí)踐表明，將探究教學(xué)應(yīng)用于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，能夠提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力、創(chuàng)新能力和協(xié)作能力。

生物化學(xué)；探究式教學(xué)；驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

目前，為了適應(yīng)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式，高等教育在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法上進(jìn)行了很大的改革，但在具體教學(xué)實(shí)踐中，往往貫徹不夠徹底，仍采用了講授式教學(xué)模式，即主要通過教師講解實(shí)驗(yàn)原理、步驟及實(shí)驗(yàn)示范開展教學(xué)活動(dòng)，在這種教學(xué)模式下，學(xué)生主動(dòng)性較差，學(xué)習(xí)興趣不高，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)束后，對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟粔蛎鞔_，缺乏探究的主動(dòng)性，科學(xué)的思維能力得不到鍛煉。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中適當(dāng)?shù)亻_展探究性教學(xué)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的過程中，能夠體驗(yàn)到科學(xué)探究的方法與樂趣，會(huì)極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、創(chuàng)造性，真正體現(xiàn)學(xué)生的主體地位與教師的主導(dǎo)地位[1]，是本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主導(dǎo)趨勢(shì)之一。本文以“氨基酸的分離鑒定”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為例，嘗試了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)采用探究式教學(xué)的實(shí)踐活動(dòng)，為開展探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供一套可行的教學(xué)方案。

一、探究性教學(xué)模式的教學(xué)內(nèi)容與方法

探究性教學(xué)的開展由教師提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?，開放實(shí)驗(yàn)室。學(xué)生以小組為單位，通過資料查閱并深入討論后，共同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。通過課堂實(shí)踐對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行觀察，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析討論，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。教師最終對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析與總結(jié)，完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)[2]。由于實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)限制，采用教師指導(dǎo)模式[3]，結(jié)合啟發(fā)、引導(dǎo)、激勵(lì)和討論等方式開展教學(xué)。實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)由學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課前完成，教師適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生，使其設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案能夠順利開展。與傳統(tǒng)的被動(dòng)式教學(xué)方法相比較，在教學(xué)內(nèi)容與形式上，有了較大的變化。傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容主要涉及基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)及驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)[4]，采用的方法比較單一，其基本步驟包括：（1）教師準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料，講解實(shí)驗(yàn)原理及操作步驟；（2）學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)步驟按部就班地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果；（3）教師指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能，并解答學(xué)生遇到的問題；（4）學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)操作，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告；（5）教師分析報(bào)告出現(xiàn)的問題等。其教學(xué)形式單一乏味，學(xué)生的主體地位不突出，其創(chuàng)新思維得不到體現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)態(tài)度懈怠，部分學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)興趣低，有抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告等現(xiàn)象。探究教學(xué)除了在教學(xué)內(nèi)容上增加綜合性實(shí)驗(yàn)、研究性實(shí)驗(yàn)及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之外，更在教學(xué)方法和手段進(jìn)行了改進(jìn)，不再是平鋪直敘的講述，更注重學(xué)生的自主能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。同時(shí)對(duì)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)及驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)手段及方法也進(jìn)行了革新，滲入探究教學(xué)方法，更突出學(xué)生探究能力。其教學(xué)過程為：（1）設(shè)置問題情境，以小組為單位，提出具體的實(shí)驗(yàn)任務(wù)；（2）學(xué)生相關(guān)文獻(xiàn)資料，通過閱讀、思考及整理后，設(shè)計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案；（3）師生論證實(shí)驗(yàn)方案的可行性；（4）課堂教學(xué)，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作實(shí)踐，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果；（5）對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，得出結(jié)論；（6）對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論，教師對(duì)學(xué)生討論結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。在教學(xué)過程中，教師的主導(dǎo)地位貫穿整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中更注重學(xué)生在實(shí)驗(yàn)方法中的創(chuàng)新能力，尤其是學(xué)生通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，積極思考尋找解決問題的方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行了必要的調(diào)整，并通過實(shí)驗(yàn)操作，親自驗(yàn)證自己設(shè)計(jì)的方案，使學(xué)生有了更多的自主性，能夠培養(yǎng)學(xué)生綜合思維能力、創(chuàng)造能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

二、探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織與實(shí)踐

1.教師設(shè)置問題情境，學(xué)生討論。鑒于實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)數(shù)有限，在教學(xué)過程中部分問題不能充分開展，故可將問題的提出設(shè)定在相關(guān)的理論教學(xué)過程中開展。由教師創(chuàng)設(shè)問題情境，學(xué)生結(jié)合理論知識(shí)，針對(duì)問題的可能結(jié)果進(jìn)行討論。科學(xué)家波普爾[5]曾提過，科學(xué)的第一特征即始于問題，一部科學(xué)史，就是對(duì)奧秘的探索與對(duì)問題解答的歷史。由此可見，問題的設(shè)置是探究教學(xué)的關(guān)鍵，問題過于簡(jiǎn)單，學(xué)生探究興趣不足；問題過難，學(xué)生無所適從，會(huì)放棄探究學(xué)習(xí)。所以問題的提出需在學(xué)生最近的發(fā)展范圍內(nèi)或略有擴(kuò)展。

2.學(xué)生搜集文獻(xiàn)資料，制定實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)資料、實(shí)驗(yàn)工具書等，設(shè)計(jì)詳盡的實(shí)驗(yàn)方案。其實(shí)驗(yàn)方案包括：研究目的、理論依據(jù)、儀器設(shè)備的選擇與使用、實(shí)驗(yàn)材料的配制、具體的操作步驟、數(shù)據(jù)的處理方法、預(yù)期效果以及存在的問題等。鼓勵(lì)學(xué)生在小組內(nèi)和小組間進(jìn)行方案的交流討論，并對(duì)設(shè)定的方案進(jìn)行可行性分析，確定最佳方案。在學(xué)生制定方案的過程中，教師的指導(dǎo)地位不容忽視。

3.實(shí)驗(yàn)探究過程。以小組為單位，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。根據(jù)已擬定的操作方案及步驟開展實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真操作，觀察記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，測(cè)定并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。學(xué)生在操作中分工協(xié)作，積極思考，在討論中學(xué)習(xí)。當(dāng)實(shí)際操作過程出現(xiàn)問題時(shí)，教師應(yīng)及時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)、引導(dǎo)，甚至鼓勵(lì)小組成員間進(jìn)行辯論分析，鼓勵(lì)其繼續(xù)探究。

4.小組內(nèi)部討論，小組間相互交流評(píng)價(jià)，教師點(diǎn)評(píng)。針對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論，分析實(shí)驗(yàn)操作過程中的問題，并在組間進(jìn)行交流評(píng)價(jià)。在交流過程中，學(xué)生應(yīng)準(zhǔn)確表達(dá)自己的見解，并善于聽取他人的意見，在交流中相互批判，學(xué)會(huì)接納不同的意見和想法，并用科學(xué)的思維反思實(shí)驗(yàn)方案中存在的問題。

5.學(xué)會(huì)知識(shí)的遷移。將理論應(yīng)用于實(shí)踐，是學(xué)習(xí)的根本。在實(shí)踐過程中，更要有所創(chuàng)新，才能實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移運(yùn)用。創(chuàng)新的過程，是學(xué)生體驗(yàn)學(xué)習(xí)樂趣的過程，從而也更加激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和探究的欲望。

三、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施探究教學(xué)模式的改革

以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)“氨基酸的分離鑒定”為例，介紹探究教學(xué)模式在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用方法。將25個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)班級(jí)分成A1—A55個(gè)探究小組，每個(gè)小組5個(gè)學(xué)生。

1.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。實(shí)驗(yàn)儀器與材料：層析缸，培養(yǎng)皿，小燒杯，長(zhǎng)頸漏斗，毛細(xì)管，吹風(fēng)機(jī)，電熱鼓風(fēng)干燥箱，層析板，層析濾紙，手套。實(shí)驗(yàn)試劑：已知的20種氨基酸純?nèi)芤海?種未知組分的氨基酸混合液，擴(kuò)展劑，顯色劑，吸附劑，粘合劑等。搜集問題情境資料：將搜集的相關(guān)資料及網(wǎng)址發(fā)給學(xué)生，布置相關(guān)的課前思考題，如目前的層析方法有哪些？如何分離鑒定氨基酸混合液？可以設(shè)計(jì)幾種實(shí)驗(yàn)方案？

2.問題提出及方案制定。通過課前學(xué)習(xí)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)層析技術(shù)是氨基酸的分離方法中的一種，其特點(diǎn)是快速簡(jiǎn)單，是利用不同物質(zhì)理化性質(zhì)的差異而建立起來的技術(shù)。所有的層析系統(tǒng)都由兩相組成：一是固定相，另一是流動(dòng)相。在此基礎(chǔ)上提出本實(shí)驗(yàn)要解決的主要問題是怎樣利用層析技術(shù)進(jìn)行氨基酸的分離并進(jìn)行氨基酸的鑒定。通過合作討論，實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)材料、儀器與設(shè)備各自設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。師生間論證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方案是否合理。確定2種可行的實(shí)驗(yàn)方法。方法一是薄層層析，方法二是紙層析。教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)任務(wù)分配，實(shí)驗(yàn)小組A1—A3實(shí)施薄層層析方案，實(shí)驗(yàn)小組A4—A5實(shí)施紙層析方案。

3.實(shí)驗(yàn)方案的驗(yàn)證與操作探究。5個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，依據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案分別開展實(shí)驗(yàn)操作，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果。A1—A3實(shí)施薄層層析，混合液樣點(diǎn)中各組分移動(dòng)距離與薄層制作的厚度、樣品在原點(diǎn)大小的關(guān)系。A4—A5進(jìn)行紙層析探究活動(dòng)，同樣思考樣品中各組分的移動(dòng)距離與哪些因素有關(guān)系？如層析濾紙的纖維走向，樣品中氨基酸的結(jié)構(gòu)、極性、分子量大小等因素。教師可在學(xué)生探究過程中，針對(duì)各實(shí)驗(yàn)小組，對(duì)上述問題以啟發(fā)方式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，各實(shí)驗(yàn)小組在組內(nèi)分析層析結(jié)果，討論實(shí)驗(yàn)方案在實(shí)驗(yàn)探究中的不足與失誤，并進(jìn)行改進(jìn)。最后，計(jì)算Rf值，確定混合樣品中的氨基酸組分。

4.組間交流與討論。各探究小組討論結(jié)束后，即可在組間進(jìn)行交流。從Rf值討論，分析同一氨基酸采用薄層層析及紙層析兩種方法，為什么同一種氨基酸其Rf值不同？不同氨基酸的Rf值是否一樣？為什么？?jī)煞N方法進(jìn)行對(duì)比，提出其優(yōu)缺點(diǎn)。師生間相互提問，共同討論交流，薄層層析與紙層析的原理是否一樣？?jī)煞N實(shí)驗(yàn)方法的結(jié)果是否一致？結(jié)論可靠嗎？怎樣減少實(shí)驗(yàn)誤差？如何解釋實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象與結(jié)果？有沒有其他的設(shè)計(jì)方案？通過討論，解決實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題和疑惑。

5.總結(jié)與評(píng)價(jià)。討論結(jié)束后，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)與總結(jié)。教師對(duì)實(shí)驗(yàn)探究過程總結(jié)時(shí)，要指出實(shí)驗(yàn)中的不足，尤其是對(duì)錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行糾正。但更應(yīng)該捕捉學(xué)生獨(dú)特觀點(diǎn)及創(chuàng)新性的想法，去偽存真，幫助學(xué)生提高判斷、分析能力。從方案的設(shè)計(jì)、探究過程的實(shí)施，到最終對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與總結(jié)，要求學(xué)生從這幾個(gè)方面進(jìn)行總結(jié)，對(duì)探究過程進(jìn)行反思，寫出實(shí)驗(yàn)總結(jié)，進(jìn)行自我評(píng)價(jià)。要求每位學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，作為終結(jié)性評(píng)價(jià)。

四、教學(xué)效果思考

探究教學(xué)能夠有效提高課堂教學(xué)質(zhì)量，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，改變了傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)模式，使學(xué)生體驗(yàn)到科學(xué)探究的過程與樂趣，在探究中學(xué)會(huì)分析問題、解決問題的方法及途徑，這比掌握知識(shí)點(diǎn)本身對(duì)學(xué)生更具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。問題的提出，僅靠學(xué)生自身往往不夠準(zhǔn)確深入，故而教師在探究教學(xué)中的主導(dǎo)地位不容忽視，及時(shí)啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生，從而完成探究過程，達(dá)到較好的教學(xué)效果。另外通過小組合作探究，使學(xué)生懂得，未來的學(xué)習(xí)與工作，人與人之間良好的合作關(guān)系，是團(tuán)隊(duì)合作的基礎(chǔ)。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比較，探究教學(xué)更能激發(fā)學(xué)生的興趣與激情，在資料查閱能力、方案設(shè)計(jì)能力、自我學(xué)習(xí)能力、科學(xué)思維能力、綜合分析能力及協(xié)作能力等各方面都有了很大的提高。在實(shí)施探究教學(xué)活動(dòng)中，且不可忽視講授式在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用，尤其是不可忽視對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的講授，否則會(huì)直接影響到學(xué)生創(chuàng)新性、批判性思維的鍛煉。

通過探究教學(xué)提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，對(duì)教師和學(xué)生來講，都具有很強(qiáng)的挑戰(zhàn)性。不僅要求教師掌握學(xué)科知識(shí)的深度及廣度，也要求學(xué)生能真正地去思考、實(shí)踐與反思，探究教學(xué)活動(dòng)才能順利開展。探究活動(dòng)不僅使學(xué)生獲得知識(shí)和技能，還能學(xué)習(xí)獲取知識(shí)與技能的方法與途徑，極大地提高學(xué)生分析和解決問題的能力，適應(yīng)高等教育院校培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的需要，適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求。但是，在探究式教學(xué)過程中，還存在許多問題。如課時(shí)的限制，故教師在實(shí)施教學(xué)過程中，不但需要考慮授課內(nèi)容，更要考慮到實(shí)施的細(xì)節(jié)，更好地組織課堂教學(xué)，掌握好時(shí)間。另外，學(xué)生性格各異，在組織教學(xué)中教師應(yīng)注重與學(xué)生的情感交流，做學(xué)生的良師益友，創(chuàng)造共同探究的教學(xué)環(huán)境，促使學(xué)生探究能力的進(jìn)一步培養(yǎng)。教師在開展探究式教學(xué)過程中，要把握好“度”，根據(jù)授課需要，結(jié)合講授式、啟發(fā)式、討論式等方式開展教學(xué)活動(dòng)，精心設(shè)計(jì)教學(xué)過程和教學(xué)策略，教師的充分準(zhǔn)備是實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)順利開展的重要保障[3]，我們要不斷學(xué)習(xí)，積極探索，更新思想觀念，并及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提高探究教學(xué)的實(shí)效性。

[1]汪健軍，劉青，毛長(zhǎng)丹.探究性教學(xué)模式在大學(xué)物理設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用[J].浙江萬里學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，25（1）：105-108.

[2]郭忠興.案例教學(xué)過程優(yōu)化研究[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2010，（1）：59-61.

項(xiàng)目來源：濱州學(xué)院教學(xué)研究項(xiàng)目，課題編號(hào)BZJYWZ201201。高等院校講授式與探究式教學(xué)模式整合性研究與實(shí)踐

G642.0

A

1674-9324（2014）43-0270-03

劉萍（1976-），女，山東煙臺(tái)人，副教授，濱州學(xué)院資源環(huán)境系生態(tài)教研室。