借鑒浙江省大學生生命科學競賽 提高生物化學實驗教學質量

盧德趙 楊貞 竇曉兵

【摘要】生物化學課程是生物學、醫學、農學等學科各專業的共同專業基礎課。浙江省大學生生命科學競賽通過鼓勵學生大膽創新，自主學習、思考和設計，提高了大學生實驗設計、實驗操作和數據分析的能力。文章結合生物化學實驗的教學現狀，通過與生命科學競賽相比較，改善教學方法，提高生物化學教學質量。

【關鍵詞】生物化學；實驗教學；生命科學競賽；教學改革

一、傳統生物化學實驗教學的現狀

生物化學是研究生物體化學本質的一門學科，是生命科學和醫學類本科生必修的專業基礎課，其研究內容主要包括糖類、脂類、蛋白質、核酸、維生素和激素等生物分子的組成、結構、代謝與調控。生物化學實驗課是生物化學教學的重要組成部分，是培養學生掌握生物化學基本實驗方法和實驗技術、熟練操作生物化學常規儀器，并使學生深入理解生物化學理論知識，培養學生發現問題、分析問題和解決問題能力的一門實踐操作課程。因此，加強生物化學實驗教學對提高生物化學教學效果及培養學生的動手能力和科研創新能力具有重要的意義。但現在生物化學實驗教學過程中還存在如下幾個問題。

（一）重驗證，輕綜合

傳統生物化學實驗教學過程中存在驗證性僵化的課堂模式，課堂內實驗內容多為驗證性實驗，綜合性實驗較少。由于教材中對許多經典驗證性實驗的實驗過程、實驗步驟、注意事項等已寫得很詳盡，所以學生在實驗過程中往往只需按照書籍按部就班地操作就能完成實驗，而忽視了對實驗現象的分析以及對結果進行深入討論與思考，無法有效啟發學生的思考能力，不利于學生的科研能力培養。

（二）重操作，輕設計

傳統生物化學實驗教學中所需的實驗試劑和實驗儀器大多為實驗教師一手操辦。實驗前，實驗教師先把實驗原理、實驗方法、實驗所需試劑和實驗操作步驟詳細講解一次，學生只需按照實驗操作步驟進行實驗操作即可完成實驗。如此教學方法導致學生無需思考，對實驗的整體設計一無所知，甚至有的學生在實驗中連一些基本實驗試劑的配制和一些基本儀器的使用都不會，其結果可想而知，不利于學生動手能力的培養和創新性思維的形成。

（三）重結果，輕分析

對于經典的驗證性實驗，其實驗結果是確定的，學生很容易從教材中獲取實驗結果。分析傳統型生物化學教學模式下學生的實驗報告可知，學生對其實驗內容一知半解，對操作后的實驗結果也不懂得如何分析，不能獨立對實驗操作過程中出現的問題進行分析。也就是說，由“簡單機械重復實驗”向“認真實驗、實驗探討、實驗設計”模式轉變，是實驗教學中的問題所在。

甚至有些學生在操作過程中出現的陰性結果，往往是由于學生擔心其成績受到影響而根據理論知識進行修改的。因此，我們必須鼓勵學生對得到的實驗結果進行分析，鼓勵學生大膽提出該實驗過程的缺陷和改進意見，寫入實驗報告。這樣學生可以在實驗中大膽嘗試新方法進行改進，不是為了完成任務而做實驗，誘使學生思考，培養學生分析和解決問題的能力。

研究文獻閱讀是培養學生分析能力和科研素養的有效方法和途徑之一，通過文獻查閱可以培養學生獨立獲取知識、整理材料和分析問題的能力，提高學生的科研素質。

二、浙江省大學生生命科學競賽的開展

為了提高浙江省生物類專業大學生的實驗能力和科研水平，提高人才培養的質量，自2009年起，浙江省教育廳主辦了浙江省大學生生命科學競賽，其特點如下。

（一）自主實驗設計

浙江省大學生生命科學競賽要求學生圍繞生命科學的主題，開展自主性設計實驗或野外調查工作，能讓學生了解生命科學的發展，尋找解決生命科學問題的有效方法以及防控措施，旨在培養大學生的社會責任感、創新意識、團隊精神和實踐能力，掌握與生命科學領域有關的調查、監測、檢驗、檢疫、診斷、分析、預防和控制的基本實驗技術與方法。

（二）過程評價

競賽評比包括網絡評比內容和現場答辯兩部分。網絡評比分為立項報告、實驗過程記錄和論文評閱三部分。立項報告必須圍繞參賽隊課題內容，闡述相應領域的最新研究進展，需附上相關的參考文獻，闡明實驗的研究目的意義、研究內容、實驗方案、技術路線、研究進度及預期成果。要求實驗設計具有科學性、規范性和先進性。實驗操作和記錄要求尊重事實，認真嚴肅地在“浙江省大學生生命科學競賽平臺”上記錄實驗數據和細節。在實驗記錄上傳之前，需要參賽隊確認上傳實驗記錄的真實性，要求在實驗當天及時上傳實驗過程的原始記錄和實驗結果。實驗過程中出現失誤或失敗的，只要分析清楚，不影響得分。

（三）實驗結果以論文形式展示

通過對競賽期間實驗結果的整理與綜合分析，進行實驗結果的思考與分析，對最新研究進展的比較，其出現的問題及其在課題上提出問題的進一步解決，以論文的形式進行實驗課題的匯總與報告。對實驗中出現的問題進一步提出與思考，在課題中存在的不足與改進，學生能從實驗方法上進一步大膽創新，減少實驗過程中的干擾因素，有利于創新性思維的形成。

（四）PPT匯報

通過對實驗結果、實驗過程中出現的現象進行整理與分析，形成PPT，通過PPT匯報的形式提出小組實驗課題的創新性和解決的問題，圍繞課題進行實驗，通過實驗得出實驗結果，進而得出實驗結論，對課題中提出的實驗問題進行實質性的解決。在此過程中通過專家提問的形式使學生更加了解自身在實驗操作及數據分析過程中掌握的定位和在課題設計中的不足。學生通過答辯問答在心理素質、自身素養和科研素養等方面有了很大的提高，極大提高了其對生物化學實驗的興趣和創新能力。

三、實驗競賽對生物化學實驗教學的啟發

（一）增加綜合性和設計性實驗

綜合性、設計性實驗是要求學生運用相關課程的知識，依靠掌握的基礎理論知識和基本操作技能，完成實驗全程操作的實驗教學方式。實驗內容有一定的綜合性，在實驗過程中體現設計性，而實驗結果具有一定的探索性。綜合性、設計性實驗教學方案的精心設計與組織實施，營造了一種適宜培養學生創新能力和提高學生素質的良好環境，著重培養了學生獨立解決實際問題、創新組織管理的能力。

在生物化學實驗教學中，我們只選取其中具有代表性的實驗內容，將驗證性實驗數量的比重控制在所開出實驗總量的30%，主要目的在于讓學生先行掌握學習生物化學的基本方法，如離心、電泳和紫外分光光度計的檢測等。除驗證性實驗外，我們還開展了一個綜合性實驗：血漿低密度脂蛋白（LDL）的分離、純化與鑒定。實驗分為5個部分，分別為超速離心法分離低密度脂蛋白、凝膠層析法純化低密度脂蛋白、聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測低密度脂蛋白分子量、免疫雙擴散法鑒定低密度脂蛋白及lorry法檢測低密度脂蛋白的濃度。通過此實驗的學習與操作，要求學生掌握生物化學的四項核改技術——離心、層析、電泳及光譜技術外，還要求學生掌握設計實驗的基本思路，強化實驗操作技術，嚴密組織實驗步驟，合理地安排實驗時間，最終培養獨立實驗、獨立科研的能力。

（二）分組競賽，增強學習的積極性

由于血漿低密度脂蛋白（LDL）的分離、純化與鑒定實驗過程時間長，分離純化的結果如產物得率、純度等結果不同，我們要求4位學生一組，展開實驗競賽，同組學生之間可分工協作，共同完成實驗設計、實驗安排、實驗結果分析、實驗報告的寫作及PPT匯報，提高學生自主學習的能力和學習生物化學的興趣。同時在實驗競賽中能有效地考驗和提升學生的心理素質，在競爭激烈的條件下，短期內能準確、順利地完成實驗及相關數據分析，不僅考驗了學生的動手操作能力，還挑戰了學生的心理素質。

開展實驗競賽，能使學生進一步端正自己的學習態度，同時能更好地清楚自身對實驗實際操作掌握情況的差距，通過發現問題，進行對比，尋找差距，進而反思，讓學生更好地了解自身的優點與不足，從而有針對性的提高，使學生有針對性地主動學習，提高教學質量。

（三）開展成績的形成性評價

傳統的生物化學實驗課程考核形式比較單一，以課堂點名、實驗報告、理論考試的終結性評價方式為主，過于形式化，難以綜合考查學生的開放性思維能力和實踐能力，不利于課程教學質量的提高和綜合型人才的培養。在生物化學實驗中通過自主完成實驗和分析實驗結果，形成的實驗記錄、實驗結果以PPT形式進行匯報，通過評價其原始的實驗記錄，使學生對實驗操作過程中出現的與理論不符的情況進行分析與討論，有利于培養學生的自主思考能力、分析討論能力和創新性能力，改善現今固定的實驗形式以及以實驗報告和理論考試為主的評價方式。

（四）實驗競賽能增強團隊合作精神

在生物化學實驗課程中，以小組為單位參加實驗競賽，小組每個成員的操作是否嚴謹和成敗都會影響整個團隊的成績。小組成員之間必須相互溝通，遇到困難時一起討論解決，相互幫助，在操作的嚴謹上能做到相互幫助，共同培養和增強團隊之間的合作精神。

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