生物化学设计性实验的探索与实践

吴秀兰，黄丽华，李芸瑛，李充璧

（肇庆学院生命科学学院，广东肇庆526061）

生物化学设计性实验的探索与实践

吴秀兰，黄丽华，李芸瑛，李充璧

（肇庆学院生命科学学院，广东肇庆526061）

以培养学生创新精神和提高学生实践能力为重点，探讨了生物化学设计性实验的教学模式与教学实践过程，并就当前设计性实验存在的问题提出几点看法.

生物化学；设计性实验；改革

生物化学是生命科学领域里重要的基础学科，其理论和技术已广泛应用于农学、医学、生物学等各个领域.由于生物化学是一门实践性很强的学科，因而生物化学实验在教学中占有举足轻重的地位.以验证性、灌输式为主的传统实验教学方式存在较多的弊端[1－2]，不利于学生综合素质和创新能力的培养.为此，我们根据学科发展形势和教育部本科教学水平评估指标的要求，自2005年起在生物技术、生物科学专业生物化学实验教学中，开设并不断提高设计性实验的比例，通过4年多的探索与实践，总体收效良好.本文中，笔者就生物化学设计性实验的教学模式与教学实践过程进行了探讨，并对如何搞好设计性实验的教学提出了一些看法.

1 生物化学设计性实验的教学模式

实验教学既要重视实验技能的训练，又要突出创新能力的培养.长期以来，生物化学的实验教学基本上是以验证生化理论知识、掌握实验基本方法与操作技能为主，忽略了对学生综合创新能力的培养.教学内容以验证性实验为主，学生只要按照实验教材上的方法和步骤进行操作，“依葫芦画瓢”就能完成实验.教师多采用单一的灌输式教学方法，抑制了学生主动参与实验的积极性，教学中未形成有利于学生创新能力发挥的激励机制.显然,这种“灌输”加“模仿”的教学模式不利于学生个性的发展，禁锢了学生创新意识的培养[3].

设计性实验是根据一定的实验目的和实验条件，由学生依据所掌握的理论知识和实验技能，通过查阅相关资料，自行设计实验方案并选择相应的仪器设备，自己制定实验操作步骤，然后独立完成实验、处理实验数据并完成实验报告（论文）[4].肇庆学院生命科学学院的生物化学设计性实验教学模式是：研究课题的选择→实验方案制定→试剂耗材准备→实验操作指导→结果分析与讨论→完成实验论文→实验成绩评定.在整个实验过程中，学生按照科学的研究方法，通过主动探索、大胆创新来解决实际问题.教师只需根据学生的设计方案和实验过程对学生进行必要的引导和指点，不必再详细讲解实验内容，控制实验的过程与结果.通过设计性实验的开展，学生独立完成提出问题、分析问题、解决问题的全过程训练，从而达到完成实验技能训练、开展科研能力培训、提高综合素质能力、培养创新能力的教学目的.

2 生物化学设计性实验的教学实践

2.1 指导选题和方案设计

合理可行的设计性实验选题是学生顺利完成设计性实验的关键.设计性实验课题的选择,既要考虑到学生的理论知识水平和实验操作技能，也要兼顾实验室的仪器设备、试剂耗材及经费使用等诸多因素.此外，选题最好与生产实践或科研前沿紧密联系，这样可提高学生的研究兴趣，充分发挥学生的学习主动性.在选题方面，我们首先给出若干个不同的研究课题供学生选择，主要涉及如下几方面：不同果蔬的维生素C含量对比研究；动植物DNA的提纯与鉴定；不同因素对酶活力影响的研究，动物血清白蛋白的提取与鉴定；目的基因的PCR扩增影响因素，等等.各实验小组学生（4～6人）根据自身特长和兴趣爱好，查阅相应文献资料，经实验小组讨论后选择1～2个研究课题开展实验.

选题确定后，设计性实验方案是否详细完整和科学可行，是学生能否顺利完成设计性实验的根本，而充足的准备时间是成功的重要保证.我们一般在实验前1个月要求学生开始选题,2周后各实验小组制定出课题研究方案.实验选题和方案的制定主要由各实验小组成员讨论决定，在实验条件和经费允许情况下，教师应尽量尊重学生的选题要求；但从实际情况看，大学2年级学生对于实验方案的设计能力不足，教师应多指导学生通过查阅文献资料、对比不同实验方法来改进设计方案，同时指导学生做好不同实验条件下的实验预备方案.对于设计不合理、思路不完善的方案,教师则应及时提出修改意见,让学生进一步加以完善或者重新设计方案,然后再由教师审阅指导.

2.2 加强实验操作指导

加强对设计性实验的操作指导是学生顺利完成设计性实验的保证.设计性实验要求学生自行设计实验方案,独立完成实验操作,但这并不意味着设计性实验的教学是“放羊式”教学.在实验过程中，教师要及时提供实验所需的各种试剂耗材及仪器设备，同时纠正学生实验操作过程中的错误，解决诸如移液器的使用、分光光度计的较零、琼脂糖凝胶的配制等常见操作问题.教师应要求学生在实验过程中勤于思考，对关键实验步骤教师可采用提问的方式让学生多思考.例如：对不同果蔬维生素C含量的对比研究是学生选择较多的课题，学生选择的材料既包括叶菜及茄果类蔬菜，也包括水果、瓜类、果汁等其他众多品种的实验材料.指导教师应指导学生针对不同的供试材料，进行组织破碎、色素的干扰、样品的稀释等不同的处理，强调维生素C的强还原性和稳定性，以保证学生实验的顺利完成.同时，由于各研究小组的实验材料与方法存在差异，实验结果往往也有较大误差，教师要引导学生分析采用不同实验材料和处理方法时所得维生素C的含量差别，以便在今后实践中加以运用.

2.3 规范设计性实验报告的写作

实验报告的写作是对学生综合素养和科研写作能力的一次训练.设计性实验报告应采用研究论文的格式进行书写.这既可以让学生了解科学研究论文的书写格式与方法，训练其科研写作能力，又为其撰写毕业论文打下良好基础.设计性实验研究论文的撰写，由实验小组团队集体完成，团队成员对实验数据结果进行统计处理，然后分析、讨论实验结果，最后执笔完成论文的写作.学生通过撰写科研论文可以回顾实验流程，处理实验数据，分析讨论实验结果，总结实验得失，这有利于培养学生分析问题和解决问题的能力.教师在评阅学生设计性实验论文时，要注重其文字是否流畅，理论和数据分析讨论是否正确合理，之后就发现的问题及时与学生进行交流.

2.4 完善设计性实验的成绩评定

传统的验证性实验通过实验操作技能和实验报告结果两方面进行评价，方法和内容较单一，对于学生的综合应用能力和创新能力考核不够.由于设计性实验重在培养学生分析解决问题的综合能力以及创新能力，因此应更注重实验方案的设计和学生在实验过程中发现与解决问题的能力.为此，设计性实验成绩评定应包括如下内容：课题研究方案制定是否具有科学性、创新性、可行性（20%）；实验操作技能的规范性与熟练性（20%）；小组团队的组织纪律性（10%）；研究论文的写作规范及流畅性（20%）；实验数据结果的准确性（10%）；实验结果的小结与讨论是否合理完善等（20%）.

3 设计性实验存在的问题及思考

几年来，通过生物化学设计性实验的教学实践与探索，我们在培养学生的综合素质和创新能力方面收效良好，在生物化学精品课程建设、生物实验技能大赛、人才梯队建设等方面都取得了可喜的成绩，但一些方面仍然尚待改进.

3.1 为设计性实验搭建良好的工作平台

设计性实验一般需要在不同的实验室进行，且实验时间也比较自由灵活，正常上课时间之外及周末学生也经常进实验室开展实验.同时，设计性实验所需的各类仪器设备要求较多，特别是一些仪器设备不能满足涉及新技术、新方法的设计性实验所需，经常阻碍学生的实验进程，限制学生创新能力的发挥.要解决这些问题，需要建立课余时间的实验安全管理制度，同时学校也要多采购仪器设备；另外，还要让不同实验室间的仪器设备实现互通有无、资源共享，建立开放的实验室工作平台[5].

3.2 加强经费支持

生物化学与分子生物学试剂的价格通常都比较昂贵，加之学生在实验过程中经常由于操作失败而造成一定的浪费，因此需要充足的实验经费才能确保设计性实验的顺利开设[6].同时，由于设计性实验的时间安排主要决定于学生，因此教师与实验技术人员经常要打破上下班的限制，用课余时间在实验室指导学生开展实验，解决各种问题，保证实验室安全有效的运作.这不仅需要教师要有强烈的责任感和奉献精神，同时也需要学校在经费方面给予积极支持，以提高教师和其他工作人员的工作积极性.

[1]赖小玲,陈华絮,肖生鸿,等.改革生物化学实验教学,提高学生综合创新能力[J].生物学杂志,2007,24（3）：68-70.

[2]李遂焰,刘艳秋,熊莉丽.完善教学内容,促进生化实验教学改革的深入发展[J].教育理论与实践,2007,27：158-160.

[3]肖维威,马文丽,朱利娜.生物化学综合性、设计性实验教学改革探讨[J].中国现代医生，2007，45（17）：114-115.

[4]刘竹琴,刘艳峰.设计性实验教学探讨[J].实验技术与管理,2005,22（6）：97-99.

[5]苏何玲,刘永明.开设生物化学设计性实验的实践与思考[J].中国现代医学杂志,2008,18(17)：2 589-2 591.

[6]林春兰,吴智慧,严玉霞.生物化学实验教学改革的发展趋势以及存在的问题[J].医学教育探索,2010,19（2）：256-257.

Practice and Research of Design Experiment on Biochemistry WU Xiulan,HUANG Lihua,LI Yunying,LI Chongbi

(College of Life Sciences,Zhaoqing University,Zhaoqing,Guangdong 526061,China)

To cultivate innovation of students and improve their practical ability,the mode of biochemical experiment design and course of teaching practice is discussed,and some opinions are expatiated on designing experiments and improving quality.

biochemistry；design experiment；innovation

Q5－33

B

1009－8445（2010）05－0057－03

（责任编辑：陈静）

2010－06－20

吴秀兰（1978－），女，江西黎川人，肇庆学院生命科学学院讲师，硕士.