生物化学技术实验研究探析

宋庆发　乙　引　余天华　冯晓英

【摘 要】本文在指出传统的生物化学技术实验教学中存在的问题的基础上,分析生物化学综合性与设计性实验的研究,得出综合性与设计性实验教学的现实良好效果。

【关键词】生物化学技术 综合性 设计性 实验

传统的生物化学实验仅停留在以验证性实验为主的阶段,缺乏综合性和设计性实验,既难以锻炼学生独立承担实际工作的能力,又不利于培养学生的创新性思维,已经很难跟上当前生物化学技术的发展步伐。为适应培养学生综合能力,提高学生素质这一新的发展形势,生物化学实验教学应改变过去那种被动的实验教学模式,在教学内容和教学形式上进行大胆改革,对生物化学综合性与设计性实验进行研究,把传统的、经典的内容与现代的内容有机地结合起来,引入现代的实验设计和方法,提高学生的动手能力,充分发挥学生的积极性和主动性,使学生学会学习。

一、传统的生物化学技术实验教学中存在的问题

生物化学实验是当代生物学中的前沿学科,是生物化学教学的重要方面。它既与理论教学有联系,更是一个相对独立的部分,是培养学生综合能力和科研素质的重要途径。然而,传统的生物化学实验教学沿袭基础课的实验教学方法,附属于理论教学,侧重于演示现象,验证课堂理论,很少让学生自己去创造、设计,教学模式基本上是“填鸭式”的。学生进行实验之前,教师在讲台上讲授实验原理、实验过程、注意事项,学生仅限于被动学习。多数学生对上这种实验课兴趣不大,完全是“为做实验而做实验”。这不仅不能反映出实验内容和方法的进步,而且不能有效培养和提高学生分析问题和解决问题的能力,完全达不到实验教学的目的。

二、综合性与设计性实验的研究

1.综合性实验的研究

综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或相当于本课程知识的实验,它是对学生实验技能和实验方法进行综合训练的一种复合性实验。如猪胰蛋白酶的提取及性质的研究由以下几个小实验组成:猪胰蛋白酶的提取;离子交换柱层析纯化猪胰蛋白酶;猪胰蛋白酶活性的测定;反应时间对产物形成的影响;pH值对酶活性的影响和最适 pH值的测定;温度对酶活性的影响和反应活化能的测定;酶热稳定性测定;底物浓度对反应速度的影响及 Km和 Vmax的测定;抑制剂对反应的影响。该综合实验所覆盖的实验原理、方法、技术是多样化的。通过该实验,学生可以掌握电泳、离心、光学分析、盐析、层析等生物化学基本实验技术。

2.设计性实验的研究

设计性实验是给定实验目的要求和实验条件,由学生自行设计实验方案并加以实施的实验。学生自己动手设计实验,能有机地结合以前所学的知识,进一步培养实事求是的作风和勇于创新的精神。例如蛋白质含量的测定,在开设了有关蛋白质基础实验(如凯氏定氮、层析、分光光度分析等蛋白质含量测定实验)后,给定一些材料让学生自选,如各种蛋类、各种动物血液、各种奶制品等,要求学生在已掌握的蛋白质理论知识和实验技能基础上,从蛋白质含量的测定方面开展实验,根据实验结果对不同材料的营养价值从蛋白质角度进行分析和评价,最后以小论文的形式提交实验报告。

从实验中可以看出学生的创新意识和创新热情在不断提高。在“果蔬维生素 C含量测定及其分析”的实验中,学生了解了维生素 C的基本性质后,教师给定一些材料让学生自选,如苹果、梨、香蕉、桔子、白菜、芹菜、菠菜等。有的学生同时选用水果和蔬菜,有的选用不同贮存方式的水果或蔬菜,有的选用不同贮存时间的水果或蔬菜,的用同一种水果或蔬菜的不同部位作为实验材料。再如肝脏碱性磷酸酶的提取、活性测定及 Km值的测定。酶提取实验有多种方法,教师可提供很多试剂、仪器,学生可根据自己查阅的文献进行选择、对比,设计提取方案。提取的酶蛋白通过活性测定后,才能决定下一步能否测定酶的 Km值。 Km值结果计算又有几种方法,都由学生自己选择。最后上交实验报告。这样做不仅巩固了理论知识,而且在原有实验的基础上进行创新,收到了良好的教学效果。

三、综合性与设计性实验的教学效果

1.内容安排合理,增加了知识的关联性、系统性综合性实验内容连贯性好,操作一次性完成,节省了教学时间,并且综合性实验是一个连续的、紧凑的过程,其所融汇的知识面更广,相对难度和操作复杂性增大,可促使学生做好预习,并自觉查阅相关资料,决问题,对实验中用到的技术有更全面的了解,培养自学能力,为其今后专业课的学习打下基础。

2.提高了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。在综合性与设计性实验教学中,教师只讲解实验要点和容易出错的地方,提出问题让学生回答,给学生充分的想象空间,提高学生做实验的兴趣。在实验中,注意调动学生的积极性,发挥他们的想像力。

3.破除了学生对权威的迷信,树立了勇于创新、敢于挑战的精神传统的生物化学实验都是学生按照教师设计好的步骤做实验,实验结果是预先知道的,这在很大程度上束缚了学生的思维。综合性与设计性实验要求学生从实验材料、试剂的准备到实验仪器操作、结果记录、书写论文式实验报告均自己完成。每个步骤对学生来说都是全新的,充满了挑战,实验结果不是预先知道的。学生必须对实验中出现的现象及实验结果进行分析。破除了学生对权威的迷信,树立了他们勇于创新、敢于挑战的精神。

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注:本文系贵州师范大学青年教师基金项目。