高校生物化學實驗教學改革與探索

裴素儉

（衡水學院生命科學學院 河北 衡水 053000）

生物化學是高校生物類本科各個專業的專業必修課程，是重要的基礎性學科。而生物化學實驗是一門重要的實踐性課程，在實驗理論、基本技能方面能夠系統化的培養學生的綜合能力和科學素養，為后續的相關課程學習以及實驗的實際操作打下堅實的基礎。許多高校均已經將生物化學實驗與生物化學學科相分離，并將生物化學實驗設定為必修課，足以證明生物化學實驗在高校培養高素質人才中的重要性。我校生物化學教研室為了提升學生綜合能力和科研素養，為培養符合當前社會經濟發展要求的高素質應用型人才，在2021 級生科專業和2021 級生技專業生物化學實驗教學過程中進行了改革與探索。

1 優化實驗教學內容

1.1 強化開展綜合性實驗，全面提升學生綜合素養。對于綜合性實驗應將重心放置在對學生動手能力的培養、思維的創新以及分析問題解決問題能力的提升等方面。培養學生學會用學過的理論知識來解釋實驗現象，充分提升學生的實踐能力以及動手能力。在綜合性實驗“酵母核糖核酸的分離及組分鑒定”的操作過程中，酵母可溶于堿性溶液第一次離心后，為什么要上清液棄掉沉淀？上清液加入酸性乙醇離心后為什么棄掉上清液而要沉淀？在這個過程中引導學生把學過的理論知識和實驗現象有機結合。讓學生利用氧化—還原反應、顏色反應等綜合知識，采用分光光度計等對酵母—核糖核酸的組分進行分離和鑒定，培養學生綜合利用學過的知識來分析實驗結果[1]。

1.2 開展自主性實驗，注重學生創新能力培養。積極調整綜合性實驗內容，適當減少驗證性學時數，適時加入少量的自主性實驗。我們把生物化學實驗教學體系中的最后一個實驗“VC 的測定”單獨分離出來，根據學生自身能力進一步拓展實驗，要求學生自行查閱資料，在完成資料匯總環節之后，制定合理的實驗方案，要求小組內反復討論，逐步完善方案的科學性、邏輯性和探索性，教師對于學生的實驗方案和疑問給予及時指導和幫助，經過和老師進行探討之后，確定最終的實驗方案，結合開放實驗室的形式，教師協助學生準備一些實驗用具、指導學生配制試劑，學生自主進行操作。學生完成實驗之后由其獨立分析實驗結果，并要求在實驗報告中進行總結和反思。在這一過程當中，學生的實踐能力不斷加強，分析能力以及理論知識應用能力也得到了發展。

2 教學理念創新

高校作為培養創新人才的重要陣地，培養學生創新精神，就是要營造尊重創新、注重創新的良好氛圍，激發學生創新欲望，培養學生創新意識[2]。傳統的實驗教學內容主要是對理論知識的驗證，學生的思維局限于老師講解，學生按照實驗項目機械操作，制約了學生創新能力的培養。然而在信息化新常態下，社會需要創新性的高素質人才，這就要求大學教育要注重培養學生的創新意識和綜合能力，高校教師需要創新教學理念和教學方法。

生物化學實驗教學過程始終圍繞以學生發展為中心的教育理念，生物化學實驗教學內容由原來全部是驗證性實驗，逐漸增加由學生根據能力和愛好自選題目拓展實驗內容進行綜合實驗設計，由培養學生的單一實驗技能逐漸向培養綜合能力過渡，由傳統授課方式以教師為主學生被動接受，向“以學生為中心”的理念轉變，由傳統實驗的知識傳遞向專業化自主創新的能力轉變，引導學生樹立自己的學習目標，從而達到生物化學實驗教學改革的目標[3]。

3 創新教學手段以及教學方法

3.1 線上線下相結合。混合式教學是一種將在線學習與傳統面對面教學相結合的教學模式，通過兩者的優勢互補，來獲得最佳的教學效果[4]。目前，隨著信息技術與實驗教學活動的不斷融合，再加上新冠肺炎疫情影響，我們在實驗教學過程中，嘗試采取了線上、線下混合式教學模式。首先課前預習環節，引導學生利用網絡做好課前預習。老師提前把優等教學資源上傳到QQ 群、學習通等平臺，引導學生課前在這些網絡平臺進行理論知識、實驗技術的自主學習，培養學生自學能力，激發學習興趣，也可通過學習通、QQ群等平臺在線答疑進行交流，老師及時掌握并解決學生課前自主學習中遇到的問題[5]。其次，在實驗教學過程中，教師通過教學設計，把實驗的重點難點、實驗操作技巧及注意事項等內容，以多媒體課件和視頻的形式形象生動且有序的呈現給學生，激發學生的興趣。同時，學生在實驗操作過程中，通過發現問題、解決問題從而引發創新思維。實驗完成后，老師針對學生實驗操作過程中所出現的問題，在學習通、QQ群及時進行總結并引導學生思考，促使學生對知識的進一步鞏固。另外，教師在學生書寫實驗報告時提出要求，除了數據分析外，必須有討論或反思內容，引導學生養成自省和反思的習慣。任課教師及時在學習通、QQ 群答復學生的疑難問題，充分利用網絡資源，增強師生之間的互動性，促進生物化學學科實驗教學的有效開展。

3.2 學生自主設計實驗。為了培養學生的創新性和探索性，我們鼓勵學生自主設計實驗方案并進行實施，在VC 的測定實驗中，由學生自己準備實驗材料，學生根據自己喜好選擇蘋果、橘子、獼猴桃、檸檬等不同實驗材料，改變以往只用獼猴桃一種實驗材料，學生根據感興趣的方向自查資料設計實驗，教師和學生一起討論確定后，學生通過操作對方案進行驗證，實現自我設計實驗的目標。通過不同組實驗結果的差異化，進而啟發學生探究，提高創新的意識和能力。教師引導學生進行思考，影響實驗結果的因素可能有哪些？從而引激發學生的發散性思維，在同學們的積極討論過程中，鍛煉了學生自身的創新性、開放性思維，培養了創新意識。在參加大學生創新創業訓練計劃比賽中，“烘干檸檬片的制作工藝及其特性、品質的研究”，就是VC 的測定實驗內容的拓展和應用，也得益于教師課堂上對學生發散思維的引導。同時，在實驗教學過程中體會到，實驗設計從學生身邊的科學問題入手，更容易引起學生的興趣，從而逐步提高學生的實驗素質和科學素養。反思實驗教學、改進實驗教學為進一步提高教學質量提供經驗[6]。

3.3 分組合作，學生走上講臺。生物化學實驗側重于學生動手能力的培養，如何充分利用有限的課時，讓學生養成會學習、愛學習以及通過實驗項目提高動手實踐能力、創新能力以及團隊合作能力，一直是我們不斷探索的教學模式。上學期以“蛋白質的透析”實驗作為試點進行了探究，嘗試采取了分組合作的教學方法，取得了較好的教學效果。生化實驗室有6 個實驗臺，每個實驗臺由6 名同學組成團隊。蛋白質的透析是生物化學分離提純過程經常使用的基本操作技術之一。原理是利用小分子透過而大分子不能透過半透膜的原理，不斷更換透析水即可將蛋白質和小分子物質分離。第一組同學檢測透析前燒杯內成分；第二組檢測透析前透析袋中成分，第三組檢測透析過程中燒杯內成分，第四組檢測透析過程中透析袋內成分。不斷更換透析水，透析徹底后第五組檢測燒杯內成分，第六組檢測透析袋內成分，最后以思維導圖的形式，把每組的檢測結果，都呈現在黑板上。為了調動每一個同學的積極性，每組由老師隨機選定主講人，團隊其他同學做補充，隨之進行的提問、討論，接受其他團隊的質疑，不能解決的問題全班同學先進行討論，老師作為主導者及時答疑，并適時的表揚善于提問和回答問題積極的同學，在討論過程中，有意識的提高學生的思辨能力，語言表達能力及分析問題解決問題的能力。團隊配合的協作能力、應對問題的能力、主講人的邏輯表達能力、對知識的掌握水平等方面對各小組進行量化評分，作為實驗成績的平時成績。從實驗報告完成情況看，實驗報告討論部分對實驗過程進行了總結和反思，可以看出，教學效果不錯，讓學生走上講臺的教學模式提高了學生自主學習的積極性與主動性，學生由被動接受到主動學習，實現了由“學”到“教”的身份轉變，也提高了學生傳播知識的責任感[7]。

4 結語

當今科學技術飛速發展，社會對人才在綜合能力和科學素養方面的要求越來越高，這一點在高校生物化學實驗課程教學中體現得比較明顯[8]。經過不斷地改革和嘗試，生物化學實驗教學內容和教學過程，能夠很好的培養大學生的自主創新能力、合作能力、探索能力，提升大學生的科學素養。