優(yōu)化生物化學(xué)理論與實驗教學(xué)初探

王瑩　王浩　井文倩　郗冬梅

摘要：針對理論和實驗教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)方法等方面分析當(dāng)前生物化學(xué)教學(xué)中存在的問題，并提出相應(yīng)的改進措施，包括將生命科學(xué)最新進展與現(xiàn)有理論體系有機融合、圍繞國計民生的熱點問題設(shè)計實驗、由單一到多元化的教學(xué)方法等，以期促進該學(xué)科教學(xué)工作的發(fā)展和學(xué)生創(chuàng)新思維、實驗?zāi)芰Φ奶岣摺?/p>

關(guān)鍵詞：生物化學(xué)；理論教學(xué)；實驗教學(xué)；實驗教學(xué)方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）16-0263-02

21世紀是生物科學(xué)高速發(fā)展的時代，生命科學(xué)新突破、新進展引發(fā)人們對生命現(xiàn)象的持續(xù)關(guān)注，生物工程技術(shù)的應(yīng)用使人們的生活發(fā)生了很大的變化，同時給社會生產(chǎn)帶來了重大革新，這所有的變化都與生物化學(xué)學(xué)科的發(fā)展密切相關(guān)。生物化學(xué)是生物學(xué)各專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，學(xué)生對這門課程的掌握程度直接影響對其他課程的接受情況，生物化學(xué)被列為很多專業(yè)如生物類、農(nóng)業(yè)類、醫(yī)學(xué)類等的考研或其他專業(yè)考試的科目，所以對該課程的掌握情況直接關(guān)系到學(xué)生的考研和就業(yè)。

以全面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)為目標，該課程在教學(xué)隊伍、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)條件、教學(xué)方法與手段、教學(xué)網(wǎng)站建設(shè)、實驗教學(xué)、教學(xué)質(zhì)量和水平、科研等方面都取得了長足進展，逐漸形成了自己的特色和優(yōu)勢。2011年，生物化學(xué)被立項為臨沂大學(xué)校級精品課程，2012年被立項為山東省省級精品課程。讓學(xué)生在有限的時間內(nèi)系統(tǒng)掌握生物化學(xué)知識和技能是教學(xué)的重要任務(wù)，然而在對2013級生物科學(xué)和生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生的生物化學(xué)學(xué)習(xí)情況調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，多數(shù)學(xué)生存在講授內(nèi)容不能完全掌握、學(xué)習(xí)興趣不高等問題。在分析原因的過程中發(fā)現(xiàn)在理論和實驗教學(xué)中依舊存在一些問題。為了有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維和實驗?zāi)芰Γ瑪M進一步深化教學(xué)改革，全面提高教育教學(xué)質(zhì)量，現(xiàn)分析如下。

一、目前本課程所面臨的問題

1.生物化學(xué)教材存在更新速度慢和部分重復(fù)的問題。目前生物化學(xué)課程所用教材門類繁多，但多數(shù)只重視生命的本質(zhì)、生命的基本過程和基本規(guī)律，局限于以傳統(tǒng)的靜態(tài)生化、動態(tài)生化、機能生化為主的內(nèi)容，而對生物化學(xué)的重大進展的重視不夠。生物化學(xué)課程的實用性很強，新概念、新成就、新技術(shù)層出不窮，這些都沒有體現(xiàn)在教材中，大大落后于學(xué)科的發(fā)展。生物化學(xué)還存在教學(xué)內(nèi)容重復(fù)的問題，如糖、脂和維生素化學(xué)在無機化學(xué)和有機化學(xué)等課程中已經(jīng)涉及其中大部分內(nèi)容，而遺傳物質(zhì)和蛋白質(zhì)的生物合成及基因表達調(diào)控等與分子生物學(xué)、細胞生物學(xué)、基因工程等課程有部分重復(fù)。

2.生物化學(xué)實驗教學(xué)所占比例偏低，且驗證性實驗所占比例大。據(jù)統(tǒng)計，國外知名院校多單獨開設(shè)生物化學(xué)實驗課程，且實驗學(xué)時數(shù)與理論時數(shù)的比例在1.0以上，本校生物化學(xué)實驗學(xué)時較少，學(xué)時比為0.5左右。由于實驗學(xué)時少，且驗證性實驗所占比例大，如考馬斯亮藍法測定蛋白質(zhì)含量、酵母RNA分離及組分鑒定等，而綜合性、開放性實驗所占比例小，學(xué)生普遍欠缺創(chuàng)新、設(shè)計能力，抑制了學(xué)生的主觀能動性，束縛其科學(xué)思維能力的發(fā)展，非常不利于實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。

3.實驗教學(xué)方法單一。生物化學(xué)實驗教學(xué)長期依附于理論教學(xué)而沒有受到應(yīng)有的重視。教學(xué)方法以傳統(tǒng)講授形式為主，很少進行問題引導(dǎo)，課堂上以教師為主體，在學(xué)生動手實驗前，教師從實驗原理、方法、步驟、注意事項，甚至實驗過程中可能出現(xiàn)的問題都進行詳細講解，學(xué)生被動接受知識，照搬照做、步步模仿。教師在講授過程中多以單一板書的形式進行，多媒體網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)手段沒有或很少應(yīng)用，且沒有發(fā)揮出現(xiàn)代化教學(xué)手段的特色。

二、生物化學(xué)理論教學(xué)的優(yōu)化——將生命科學(xué)最新進展與現(xiàn)有理論體系有機融合

為了解決生物化學(xué)教學(xué)內(nèi)容陳舊、與其他學(xué)科存在內(nèi)容重復(fù)的問題，許多學(xué)者提出了相應(yīng)的解決方法。劉堰和肖訓(xùn)焰提出教學(xué)內(nèi)容要與時俱進，具體指出在緒論中增加生物化學(xué)研究工作的現(xiàn)狀與未來、在核酸化學(xué)中增加核酸的序列測定等內(nèi)容。刪除蛋白質(zhì)化學(xué)中蛋白質(zhì)的分類，維生素和輔酶中維生素的概念。胡曉倩等提出，學(xué)生在掌握生物化學(xué)基本知識和技能的基礎(chǔ)上，要了解學(xué)科發(fā)展的前沿知識與高新技術(shù)。謝珍玉和郭偉良具體提出講授內(nèi)容的重點部分，部分章節(jié)分配到其他學(xué)科中進行重點講解。生物化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的修改不是簡單的增刪或?qū)⒉糠终鹿?jié)分配到其他學(xué)科中講述，在增刪內(nèi)容的同時需要解決該課程與其他課程內(nèi)容的自然銜接問題，待添加的生命科學(xué)最新進展內(nèi)容要與生物化學(xué)現(xiàn)有知識體系有機融合。如在講述基因調(diào)控的章節(jié)中向?qū)W生介紹該研究領(lǐng)域的新熱點——微RNA（microRNAs）。讓學(xué)生了解microRNAs是由非蛋白編碼基因轉(zhuǎn)錄物形成的莖環(huán)結(jié)構(gòu)前體，由核酶剪切，成熟后形成長度為20～25nt的小RNA分子；真核生物、原核生物和病毒都可以編碼microRNAs；與教學(xué)內(nèi)容中出現(xiàn)的小分子干擾RNA進行對應(yīng)比較；通過講述microRNAs的調(diào)控機制、功能、研究技術(shù)與方法、應(yīng)用和前景使學(xué)生了解生命科學(xué)中該領(lǐng)域的最新發(fā)展趨勢。

三、生物化學(xué)實驗教學(xué)改革——圍繞國計民生的熱點問題設(shè)計實驗

加大生物化學(xué)實驗教學(xué)中綜合性、開放性實驗的比例，由培養(yǎng)學(xué)生基本實驗技能為“指揮棒”的教學(xué)模式逐漸轉(zhuǎn)變到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維的模式中來。趙云濤等提出實驗項目分為基礎(chǔ)性、綜合性、設(shè)計型和創(chuàng)新型實驗。韓寒冰和劉杰鳳提出加強自主性實驗和研究性實驗教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性能力的觀點。在培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才為目標的培養(yǎng)模式下，開展綜合性、開放性實驗的需求越來越迫切。開設(shè)這類實驗的目的是拉近理論和實際應(yīng)用的距離，讓學(xué)生了解所學(xué)知識綜合起來可用來解決實際問題，從而激發(fā)其創(chuàng)新思維，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。在考慮到理論與實驗課程一致性和對應(yīng)性的基礎(chǔ)上，圍繞國計民生的熱點問題設(shè)計綜合性、開放性實驗作為實驗教學(xué)改革的切入點，可用以解決教學(xué)中課堂與實驗室、理論與實踐相脫節(jié)的問題，并能實現(xiàn)各基礎(chǔ)實驗項目的有機結(jié)合。如2013年3月份報道臨沂部分地區(qū)冬小麥出現(xiàn)嚴重病害，表現(xiàn)為受害小麥葉片發(fā)黃、枯萎、矮化，嚴重地塊小麥完全枯死，導(dǎo)致這種病害的原因是小麥黃花葉病毒的侵染。據(jù)此設(shè)計小麥總RNA的提取及小麥黃花葉病毒檢測的實驗。提取小麥總RNA方法為實驗室常規(guī)TRIzol法，通過植物總RNA提取實驗使學(xué)生掌握核酸的基本組成、熟悉移液槍、離心機、研磨器的使用，讓學(xué)生理解RNA提取對實驗條件要求很高，原因是RNA酶無處不在，RNA易被RNA酶降解。隨后進行反轉(zhuǎn)錄及RT-PCR，以小麥黃花葉病毒的特異性引物進行擴增，獲得目的大小的特異性條帶。在實驗的過程中使學(xué)生掌握反轉(zhuǎn)錄、RT-PCR及瓊脂糖凝膠電泳等一系列生物化學(xué)基本操作。通過這類實踐性強的實驗將原有各自獨立的實驗統(tǒng)一到同一實驗材料和同一題目下，實現(xiàn)各基礎(chǔ)實驗項目的有機結(jié)合，體現(xiàn)出知識的系統(tǒng)性和實驗的研究性，同時同一題目下的各個小實驗一步緊連一步，增強學(xué)生的研究興趣。

四、生物化學(xué)實驗教學(xué)方法的改革——由單一到多元化的教學(xué)方法

近五年來，我校實驗中心引進一批具有博士學(xué)位的高學(xué)歷人才作為實驗員，這為生物化學(xué)實驗教學(xué)改革注入了新的活力。這些實驗員以直接或間接的方式參與生物化學(xué)實驗教學(xué)，可緩解緊張的教師資源，并且他們知識豐富、思路開闊、創(chuàng)造能力強、創(chuàng)新欲望高，能大大提高實驗教學(xué)質(zhì)量。在實驗教學(xué)過程中，實驗員與本科生的年齡差別不大，興趣愛好相近，他們之間交流較容易和順暢，重要的是他們知道學(xué)生最想了解的是什么，能在相對輕松的環(huán)境中交流實驗心得，討論問題。對有獨特想法的學(xué)生，在實驗員及教師的指導(dǎo)下進一步深入研究，獲得更多的鍛煉。

在進行實驗教學(xué)方法改革的過程中，孔繁華等提出實驗課“3+1”的教學(xué)方法；舒樂新等以啟發(fā)式、歸納式、問題式、討論式等教學(xué)法，讓學(xué)生成為教學(xué)的主體，激發(fā)他們的主動性和創(chuàng)造性。在進行實驗教學(xué)方法改革過程中以傳統(tǒng)教學(xué)方法與現(xiàn)代多媒體技術(shù)相結(jié)合的手段，直觀、生動地向?qū)W生展示實驗內(nèi)容，充分調(diào)動其積極性。采用啟發(fā)式等的常規(guī)教學(xué)方法，要求學(xué)生在教師的啟發(fā)下獨立完成實驗準備、實施與總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生獨立思考、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，形成開放式、互動式的教學(xué)模式。

五、結(jié)語

教學(xué)改革的目的是要增強學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)，加強對學(xué)生獲得知識、運用知識的能力。通過改革優(yōu)化，調(diào)整理論課程內(nèi)容，使學(xué)習(xí)內(nèi)容具有基礎(chǔ)性、現(xiàn)實性和現(xiàn)代性。在理論與實驗教學(xué)內(nèi)容對應(yīng)的前提下，以社會中的熱點問題設(shè)計實驗，將理論學(xué)習(xí)中的各種基礎(chǔ)問題連貫起來，提高學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐興趣。在精心調(diào)整生物化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的過程中，以新穎的實驗教學(xué)方法實現(xiàn)實驗教學(xué)效果的優(yōu)化。生物化學(xué)內(nèi)容復(fù)雜繁多，通過課程改革，學(xué)生在學(xué)習(xí)中得心應(yīng)手，會促進其對其他課程的學(xué)習(xí)乃至對未來都會充滿信心，這將非常有利于學(xué)生的人生發(fā)展，而這樣的前景激勵著我們在生物化學(xué)課程改革的道路上不斷前進。

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