应用型本科院校生物化学实验教学改革与探索

2012-08-15谢海伟

赤峰学院学报·自然科学版 2012年9期

关键词：生物化学实验室实验教学

谢海伟，张斌，王娣，许晖

（蚌埠学院生物与食品工程系，安徽蚌埠 233030）

应用型本科院校生物化学实验教学改革与探索

谢海伟，张斌，王娣，许晖

（蚌埠学院生物与食品工程系，安徽蚌埠 233030）

为了提高应用型本科院校生物化学实验教学质量，有必要对生化实验教学模式进行改革.本文通过对生物化学实验教学现状，提出了生物化学实验教学改革的措施，包括生物化学实验教学内容、教学手段、实验室建设、教学团队建设以及实验考核方式等几个方面进行探索性改革，加强了学生主动性学习的能力，激发学生的学习兴趣，增强学生的综合素质和创新能力，使学生更好地掌握生物化学的基本理论知识.

生物化学实验；生化实验教学内容；生化实验教学手段；实验室建设

生物化学是生物科学领域相关专业本科生必修的重要专业基础课，通过生物化学实验教学不仅有助于学生对生物化学基础理论和基本技能的学习和理解，同时对培养学生的科学研究与创新能力也至关重要.目前，在生物化学实验教学过程中面临一些问题.传统的生物化学实验大多是一些验证性实验，注重知识的传授，却忽视学生综合能力的培养和综合素质的提高.教学改革可以从缓解这种矛盾人手，引入一些新的教学方法和手段，调整实验教学内容，以提高生物化学实验的教学质量，使学生在生化实验技术方面及时跟上生物科学的发展.对培养基本功扎实、动手能力强的创新型应用型本科人才具有重要意义.

1 目前生物化学实验教学的现状及主要问题

1.1 生物化学实验教学内容陈旧，缺乏科学性

生化实验教学内容的设置缺乏专业整体性、系统性，制约了学生创造力的发挥.实验内容的设置及教学大纲的制定没有体现出应用型本科专业对生化实验技能的特殊要求.实验内容相对陈旧，绝大多数情况是经验式、验证性的实验占有相当大的比例，实验内容与实际生活和应用往往联系的很少，导致学生在实验课堂上积极性不高，并且对学生今后就业的帮助并不大[1].

1.2 传统生物化学实验教学模式单一，教学手段落后

学生在整个实验过程中处于被动地位，生化实验教学形式呆板，指导教师布置任务，讲解实验原理、步骤、注意事项，学生模仿，按部就班地完成操作，最后完成模式化的实验报告；二是实验内容多以验证性实验为主，缺乏综合性和设计性实验.实验时教师都把每一个实验内容的实验目的与要求，实验原理，材料，仪器，试剂，操作过程安排得井井有条，大大地束缚了学生的手脚，抑制了学生的个性发展和创新性的培养；三是实验教学方法单一、教学手段落后，缺乏激发学生创新能力机制，无法吸收生物化学实验中的新技术，导致生化实验课操作机械，内容单调，激发不了学生的兴趣和创新欲望，缺乏激励学生的竞争机制，不能及时反映新技术的前沿.

1.3 学生的基础与学习能力存在差异，缺乏针对性实验方案设计

近年来，由于扩招影响，部分地方高校人均实验经费投入不足，实验仪器设备分配率低，学生的基础参差不齐，部分学生学习基础相对较好，动手能力较强，现行实验设计难以满足他们要求.但也有一部分学生动手能力相对较弱，基础实验操作不规范，复杂实验又难以胜任.这部分学生做实验草率而不考虑实验结果，或根本不动手操作，做实验的目的只是为了完成任务，敷衍了事.因此针对这种现状，进行精心设计实验内容，另外事先考评学生的实验操作能力，理论知识掌握能力，根据考评将班级学生分成优秀、良好、中等三个档次，进行合理进行实验分组，将优秀、良好、中等三档次学生各1名同学分成一个三人实验小组，使基础不同的学生能相互学习，相互提高，建立一个良好的实验团队，提高实验的效率.

1.4 缺乏完善的实验成绩评价体系，考核方式不科学

现行的生化实验考核体系无法公正客观地评价学生的实验综合素质和创新能力，不能有效地调动学生参与实验的积极性.以实验结果为标准的考核方式不科学，缺乏完善的对学生实验动手能力的考核方法，学生只重理论不重实践.传统的实验考核标准是以学生的实验报告的实验结果来衡量的，仅凭实验报告并不能充分反映出学生对知识的理解和实验的实际操作能力，也避免不了个别学生在实验中做旁观者，抄袭他人的实验报告的情况.还存在不预习、不认真做实验，或者编造实验数据等现象的发生.另外生化实验考试模式有待完善，目前大多数学校的生物化学实验课成绩的考核方式是以理论课的成绩为主，实验课的成绩只是做为参照，只占生物化学这门课程的很小比例，结果很多同学只注重理论课，不注重实验课，从事实验的积极性不高.在整个实验教学过程中，学生的主观能动性、创新性没发挥出来，这不利于学生严肃的科学态度和严谨学术作风的培养,不利于创新型人才的培养.

2 生物化学实验教学改革的具体措施与实践

2.1 重新修订生物化学教学大纲，调整理论教学与实验教学比重

根据学校制定的“应用型、工程化”本科院校的人才培养思路，重新修订生物化学课程教学大纲，制定新的教学目标.根据开设生物化学实验课程的各专业学生所应该具备的实验能力，对现有的专业培养方案进行修订，按不同学科对生物化学实验课程进行模块设置，根据生物化学实验课程特点，大幅增加实验教学课时，过去我校生物化学共10个实验，30学时，调整后共16个实验48学时，实验课与理论课的比例达到4：5.同时，完善生物化学实验教学大纲，遵循课程教学改革的目标和基本原则进行，突出学生基本知识能力科学素养和创、新能力的培养，力求将生物化学前沿动态及时引入到实验教学中.

2.2 重新整合生化实验教学内容，构建“三大板块”生物化学实验教学体系

将实验内容划分为“验证性实验”、“综合性实验”、“设计性实验”三大板块，课时比例 3：1：1，构建一个既突出专业特点，又能逐步提高学生基本实验技能、综合创新能力的实验教学体系[2].

2.2.1 精选“验证性实验”内容，夯实学生实验基本技能，在验证性实验板快中，教学目标重点要突出对学生基本实验技能的培养，使学生熟悉掌握生化实验中的常规仪器的使用方法.验证性实验的开设主要为综合性及设计性实验教学内容的实施奠定了基础.

2.2.2 开设“综合性实验”，强化培养学生综合研究素质，在综合性验板块中，教学目标重点突出对学生的实验操作能力、分析问题、解决问题等综合研究素质的培养.综合实验的开设，学生分析问题、解决问题的能力有明显提高，更重要的是以“综合性”实验题目整合实验教学可以激发学生的学习与研究兴趣，在引导学生主动获取知识、运用已有知识解决实际问题的过程中，学生将自然地提高自身综合素质和实践能力[3].

2.2.3 增加设计性实验和科研性实验，培养学生的创新能力，在“设计性实验”模块中，应针对教学大纲科学、理性的设计实验，实验题目自拟，要有综合性并应具有一定的难度；设计性实验的题目要有趣味性，力求引导学生设计出一些有创意的实验；设计性实验应提出有悬念性的问题并提出解决的思路.在“设计性实验”模块中[4]，学生应该充分突出学生参与实验的主动性，激发创造热情.学生学会如何查阅相关文献、选择实验材料、确定实验方案、准备实验试剂、分析实验结果、撰写研究报告等问题，整个实验由学生独立完成.在“设计性实验”模块中，指导教师应该对实验学生进行分组，分析学生自定实验方案的可行性，做好实验室开放工作，保障实验药品、仪器的正常供应；对实验过程进行全程跟踪指导；对各组实验结果和过程进行考评.通过开设设计性实验，培养了学生的创造性思维和创新能力，为学生将来走上工作岗位具备一定的科研能力奠定了良好的基础.

2.3 实行开放式生物化学实验教学探索

2.3.1 生物化学实验时间的开放，在生物化学实验教学过程中，受实验条件和时间安排等条件影响，学生只有在规定的时间去做事先就规定好的实验，填写实验报告，无法发挥学生实验创造力.为了让学生能够比较自由安排自己的实验时间，我们对实验时间实行开放管理.采用预约制，实验室在时间上尽可能开放，学生通过预约随时都可以进入实验室.学生和实验指导教师互动，实验指导教师采取值班的形式.利用网络资源，实现网上选课，选择适合自己的时间做相关实验[5].

2.3.2 生物化学实验内容的有限开放，根据学生专业背景不同在一定范围内选择实验项目，完成实验教学大纲的实验内容外，增加综合性、设计性实验项目内容，供学生自由选择.这些开放性的实验内容，由学生自己选择实验材料，设计实验方案，制定实验方法，选用实验设备，配置实验试剂，实验前将方案和指导老师讨论，审核可行后，由学生自行完成.

2.3.3 生物化学实验室的开放，采取实验室的科学管理，多室实验设备共享，充分利用现有的实验室资源，打破各个科室的保护壁垒.加强对指导教师的综合能力的培训.对实验室人事分配方案进行了调整，责、权、利明确，调动实验室人员的积极性.采取开放式的实验室管理模式后，实验室的容量大幅度提高，实验室和实验设备得到了充分的利用，最大程度上优化了实验室的现有资源[5].

2.4 生物化学实验室建设和实验设备更新及管理

2.4.1 规范和完善实验室制度建设[6]，现行实验室制度是多年前制定的，已跟不上时代发展的需要，需要补充一些新规定和措施，用规范和完善的制度去规范实验室的操作和仪器使用.量化工作目标，细化工作责任，达到有效管理的目标，更好地发挥实验室制度的功能，为提高实验教学质量打好基础.

2.4.2 加强实验室仪器设备等硬件设备的建设，对一些实验仪器和实验用品，应该爱护、细心使用，对一些精密的大型实验仪器，应该建立“仪器管理档案”，建立和制定“使用登记证明”制度，填写使用登记证明.定期对实验室硬件设施进行调试和维护.

2.4.3 加大实验室建设的投资力度，更新实验室设施，扩大实验室硬件投资规模，根据实验室的具体情况，在条件允许的情况下，购买一些功能齐全、设备先进性能好的仪器和设备，进行实验室设备和仪器的更新，扩大实验室硬件投资规模，确保生物化学实验室的建设满足教学和科研的需要，不断增加实验室的实验功能和科研的实力.另外，加强实验室软件投资和建设，包括科研和工作人员的培养制度、技术人员的定期培训制度、培训方法和方式.

2.4.4 增加实验室建设的管理经费，加大实验室建设力度，增加实验室经费投入，促进实验室建设，增加实验室建设管理经费，提高实验室材料的管理经费，加大学生培养经费，强化实验室培训功能经费，协调好培养教育经费.

2.5 生物化学实验教学考核手段改革

为保证生物化学实验的教学质量，应充分重视学生对实验课成绩评定这一环节，需制定一套全面的有利于培养与提高学生的实验技能的考核办法.在生化实验教学评价过程中，需要全面考核学生的实验能力，包括学生的动手能力、思维能力、设计能力、查阅资料的能力、提出以及解决问题的能力等.加强实验课综合考核力度，建立一套能准确客观地评价学生综合创新能力的实验考核体系.将生物化学实验成绩分为4部分：基础实验、综合实验、研究性实验各占总成绩的30%，实验技能竞赛成绩占10%.每次实验成绩细分为4部分：前期预习情况占20%，实验过程完成情况占30%，实验技能掌握运用情况占25%，实验结果与讨论情况占25%.通过这种方法，改变了学生重理论轻实验的现象，促进学生认真做实验，规范书写实验报告，认真分析实验结果，这种考核方法有利于训练学生的基本技能、掌握实验理论和培养学生的科研思维，有利于提高学生的综合素质，使教师有了可参照的执行标准，改变了过去实验教学中存在的主观随意性的成绩评定方式.

3 生物化学实验教学手段多元化

3.1 传统生化教学手段的改进与完善

科学合理的实验教学模式和手段是提高学生掌握基础理论，基本技能，提高他们的科学思维及动手能力的重要方法.除了优化实验教学内容外，我们还积极实施自主性教学模式，充分调动学生积极性，提高实验的教育效率.增加学生动手机会，提高实验教育效率.传统上的实验课是以教师为中心，学生遵照实验指导，按部就班地依照实验步骤去做试验，这样学生很难达到训练科学思维和提高实验创新能力的目的.针对这种教学模式的不足，我们实施自主性教学模式，表现在让学生自己培养实验材料、自主配制实验试剂等操作技能，让学生自己查阅数据，进行试验细节的论证和讨论，让学生走上讲台，向大家介绍与实验内容相关的知识和注意事项等，让学生亲身感受实验的每一个步骤，培养动手操作和科学研究与思维能力，提高实验的教育效率.实验的学时是有限的，我们提倡广泛的实验后的公开讨论和辩论，给学生更多的思考机会，特别是建议学生把问题和解释写成报告的形式，教师必须给与认真地答复.

3.2 新型生化试验教学手段的应用

3.2.1 充分利用网络资源，实验教学过程中，利用国内外期刊全文数据库网站，下载学术论文，对传统生化试验方法、材料进行改进，做到试验方法、试验内容不断创新，激发学生的做实验的热情和积极性；利用国内外生物化学相关的网络资源及论坛，如“生物资源网”、“生物谷”、“生物秀”、“生物通”、“生物实验网”、“中国生物化工网”以及各个生物化学精品课程网站等，拓展学生学习空间，培养学生自我学习、自我思考问题的能力，使学生及时掌握生化实验领域中的最新新技术.

3.2.2 运用多媒体化实验教学，运用幻灯、投影、电影、电视、录像、计算机和虚拟仪器等多种电子媒体和技术设备，采用 Powerpoint、flash、Quicktime 等手段，制作一个生物化学实验的多媒体课件，并在实验教学中采用多媒体教学.生动形象、直观地展现实验教学内容，吸引学生注意力，使其理解容易记忆牢固、运用准确.在开展多媒体实验教学过程中，要能够将实验教学内容整合到教学软件之中，充分激发学生的学习兴趣，最大程度地提高教学效果[7].在开展多媒体实验教学过程中，运用多媒体手段一定要服从实验教学目的，应根据教学内容、教学对象的特点，精心组织教学内容，科学设计教学方法有效运用技术手段.充分、合理、有效地运用多媒体化实验教学手段，可以节省实验教学时间，降低实验教学的难度，提高实验教学质量.

3.2.3 构建网上虚拟生化实验教学的新体系，虚拟实验教学是基于互联网络或校园网设施条件，通过多媒体计算机模拟仿真技术在电脑屏幕上创造出模拟的仪器性能、实验条件和实验环境，实验者可以像在真实的环境中一样完成各种预定的实验项目，从而达到真实或接近真实实验的效果[8].运用虚拟实验教学手段网上实验教学可以实现教学资源的高度共享，促进教学资源的优化配置.可以推动各院校的相互交流与协作，发挥各院校的优势和特色，促进新内容、新技术在实验教学中的应用，共同发展实验教学.运用虚拟实验教学手段学生可以完成对于一些在现实的实验室里难以执行实验计划，如有高危险性的实验、涉及高精密仪器的实验、实验场地及实验材料缺乏等等的实验.而且可以让学生接触和掌握更多、更新、更好的仪器.虚拟实验室能够弥补现实实验室的不足，发挥现实实验室的作用；运用虚拟实验教学手段可以与现实实验相辅相成.在虚拟实验室中，学生可以自由地、随时上机进入虚拟实验室进行操作，完成各种分析测试任务.在计算机上对虚拟实验达到熟练后再进入实验室进行真实操作就会轻车熟路，大大增加现实实验的操作熟练度和速度，因此虚拟和现实实验相结合会起到事半功倍的作用；运用虚拟实验教学手段可以节约成本，降低损失.充分发挥计算机技术网络的优势，利用计算机图形技术、虚拟现实技术、网络技术等可以仿真出可视化的实验环境，引入多种多样先进、昂贵的实验仪器设备，同时降低误操作的危害与损耗.

3.3 加强生物化学实验教学中培养团队合作精神

生化实验课中，将学生4～5个人分一组，各个层次的学生相互取长补短，相互提高.组建团队后，细节问题让小组讨论解决，而老师解决一些共性的问题，这样大大提高了实验课的效率以及团队协作的能力[9].以教研室科研项目为依托，形成教授、讲师、助教、研究生、本科生的梯形教科研团队，让学生充分参与到教师的科研项目中来，拓宽了学生的视野和思路，从而激发学生的学习动机，能充分调动学生学习研究的兴趣，进一步培养学生团队协作的意识.对学有余力的学生，鼓励他们以双向选择形式参与教师的科研工作[10].学生在科研实践中学习，并把各门课程所学的知识与具体实践相结合，不仅巩固了所学的知识，而且学会了运用已掌握的知识解决实际问题的能力.在科研中，教师不仅教给学生知识与方法，而且给学生一个更广阔的视野，使学生了解科学的发展方向，把握时代脉搏，增强了每一个学生的时代感与使命感，为学生展示才华提供了舞台.

总之，通过生物化学实验教学改革，有效改变了学生重理论、轻实验现象，学生实验的自觉性和积极性明显提高，参与意识增强，不但注重了动手能力的培养，还增强了合作意识，改革效果明显.这就要求我们重视实验教学，抓好实验教学的每一个教学环节，改革实验教学体系，培养学生综合创新能力.

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〔2〕张俊杰,贾长虹,张会宜.生物化学实验教学模式的探索 [J].河北理工大学学报 (社会科学版),2009,9(2):114-116.

〔3〕唐宁,周梅仙,张红琳.开设生物化学综合性实验的改革与探索[J].生物学杂志,2007,24(6):77-78.

〔4〕于文阁,张丽霞.改革生物化学实验教学培养学生综合创新能力[J].大庆师范学院学报，2007,27(5):158-160.

〔5〕李明元,唐洁,李玉峰,等.工科生物化学开放式实验教学研究[J].高等教育研究,2008,25(4):32-34.

〔6〕黄雅琼,李桂芬,庞起,等.生物化学实验室教学改革与建设问题的探讨[J].安徽农学通报，2009,15(20):126-128.

〔7〕王桃云，胡翠英，顾华杰，钱玮.生物化学实验教学改革的探索与实践[J].科技信息，2009（2）:15-15，17.

〔8〕许树军,邹淑君.开放性实验课中虚拟实验教学手段的应用探索[J].世纪桥,2010,202(11):134-134,138.

〔9〕毕红征,赵君玫.改革《药理学》实验教学手段,培养学生创新能力[J].中国医疗前沿,20l0,5(8):77-79.

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