在生物化学实验教学中发挥学生主体性的教学策略

冯 海,朱弼成,陈 珍,陈 亮,王卫东,陈雄文

(1.黄石七中，湖北 黄石 435002;2.湖北师范学院 生命科学学院， 湖北 黄石 435002)

0 引言

生物化学实验在本科生物学实验教学中有着重要地位[1]。由于传统“重理论轻实践”教学观念的影响，部分高校生物学相关专业教学过程中，过多重视生物化学理论知识的传授而忽略对学生实验能力与科研素质培养的现象依然存在。一项关于高师院校化学专业学生实验学习中主体性发挥状况的调查结果表明，学生主体性在实验学习过程中表现不够充分[2]。笔者在多年的实验教学中也发现，学生没有从思想上真正认识到生物化学实验课程的重要性，实验过程中大多是“按方抓药”式机械地进行实验操作[3]，没有充分发挥出其主体性品质。

学生的主体性主要表现在自主性、能动性和创造性等三个方面，其中自主性侧重于主体权利，能动性侧重于主体能力，创造性是人的能动性、自主性的集中反映，是主体性发展的最高表现。学生主体性的发展主要是通过教学活动来实现的。学生主体性教学是在现代教学观念的指导下，充分发挥学生的主动性和创造性，以促进学生主体性发展为目的的一种新型教学思想和教学方式[4]。在整个教学活动中，学生是特定的认识主体和信息交换的主体。近些年来，有关学生主体性教学在众多学科中的尝试受到越来越多的关注[5]。如何将学生主体性教学理念应用于生物化学实验教学的全过程，转变学生的学习观念，充分发挥其主体性品质，提升实验教学效果？为此，笔者在学习借鉴的基础上，通过组织学生参与预备实验，以问题为基础进行教学，引导学生自主设计实验，提倡交流和讨论等教学策略, 将学生主体性教学理念贯穿于实验教学的各个环节，促进了学生主体性的发展，提升了实验教学效果。

1 制定学生做预备实验的制度，发挥学生的自主性

预备实验是生化实验备课的一部分，对实验教学非常重要。 进行预备实验的目的，一是验证所配试剂是否合乎实验要求，二是摸索实验操作条件。生化实验受到多种因素的影响，如试剂的纯度，溶液的浓度，仪器操作熟练程度等。传统的实验教学中，该过程由实验老师一人完成，学生知之甚少，尝试采取学生分组轮流做预备实验的制度，组织学生参与实验课前准备，让同学们学习到实验不仅仅只是单纯的照书本操作，其准备工作的正确，认真细致与否会直接影响实验成败和好坏，认识到实验准备工作不是简单随便，有无都可的。在学生做预备实验的过程中，引导学生积极查阅资料，自主学习，弄清楚实验的原理，操作步骤及相关注意事项，争取预备实验的成功，为实验课的开展做充分的准备。这样，学生就是每次实验课能否顺利进行的主人，唤醒学生的责任感，充分发挥学生的自主性。

2 以问题为基础进行教学，发挥学生的主动性

正所谓“授之以鱼，不如授之以渔”，因此我们不仅要让学生知道怎么做，更要让他们知道为什么要这样做，这样他们才能融会贯通，把实验课的知识变成自己的知识，并且加以灵活运用。每次实验课的开始，都要讲解20 min左右，介绍实验目的、原理、以及操作步骤、注意事项和特殊要求等。在讲解过程中，以问题为基础，启发学生思考每步实验操作的理论依据和注意事项，每个实验项目的意义和设计的合理性。注意将理论与生活实践相结合，利用实验中学到的知识去解释生活中的困惑，激发学生的学习动机和兴趣，充分调动学生的主动积极性。如为什么病人重金属中毒时，可以用吞生鸡蛋或喝鲜牛奶的方法来紧急解毒？这个问题可以在蛋白质的性质实验中找到答案。又如为什么猕猴桃被誉为“水果维生素C之王” 呢？可以让学生利用2,6-二氯酚靛酚法检测各种水果中的维生素C含量来进行验证。在“酵母RNA的提取和组分鉴定”的实验中，为什么酵母粉悬浮于稀碱液中研磨后，还要沸水浴30 min呢？可以利用绝大多数酶的化学本质是蛋白质，而高温可以使蛋白质变性丧失催化活性，特别是破坏两类水解RNA的磷酸酯酶的知识来解释。如果教师仅仅照课本按部就班地讲解实验原理和步骤，学生只会被动地接受知识，这种填鸭式的教学方式必然会导致学生机械的操作实验，遇到问题不知所措。采用以问题为基础的教学方式，不仅可以帮助学生透彻理解实验原理和操作，而且有助于培养学生思考的习惯，激发学生的实验兴趣, 发挥学生的主动性。

3 鼓励学生自主设计实验，发挥学生的创造性

实验操作过程中，教师一方面要加强学生基本技能的训练，如吸量管、分光光度计和离心机的使用；另一方面引导学生独立的完成实验，在操作中要注意理论与实验的联系，不能将思维仅仅停留在操作上，而且需要扩展到实验设计等方面。在实验结果与预期不同的情况下，教师要引导学生积极思考实验设计的优点和不足，如何去优化和完善实验方案，调动学生学习的主动性，激发学生的创新欲望。例如学生在做“pH对唾液淀粉酶活性的影响”实验中，发现按照课本上设置pH为5，5.8，6.8和8时，四支试管的反应产物遇碘呈现的颜色差异不明显，于是笔者提出如何改进实验使反应现象更明显？学生经过讨论和思考，将pH设置为3，5，6.8和9后，很明显的观察到了四支试管的颜色差异。在“小麦萌发前后淀粉酶活力的比较”实验中，具有还原性的麦芽糖能使3，5-二硝基水杨酸(DNS) 还原成3-氨基5-硝基水杨酸，该氨基化合物在500 nm处有最大光吸收, 于是课本上检测吸光值的波长为500 nm，但是学生在检测中发现，含有DNS试剂的空白溶液在500 nm处不能顺利调“0”和调“100”，但是如果换个波长就可以实现，于是，笔者就抓住这个机会，让学生思考出现这个实验现象的原因。学生很感兴趣，积极思考，有学生提出，可能是因为DNS试剂在500 nm处有很强的光吸收值，于是，笔者建议学生将含有DNS试剂的空白溶液和含有氨基化合物的样品溶液做一个波长扫描曲线，结果发现含有DNS试剂的空白溶液在500 nm处的确有很高的光吸收值，严重干扰了测定结果，而在大于540 nm的波长范围里，该空白溶液的光吸收值接近零，而样品溶液的光吸收值随着波长的增加，呈现递减的趋势。根据这个波长扫描结果，同时考虑到提高检测的灵敏度，学生都赞同选择540 nm为检测波长。后来，学生顺利完成了后面的实验，倍感兴奋和成就感。引导学生不要盲目相信课本和权威，鼓励学生改进和自主设计实验，在已有的知识上进行创新和灵活运用，进一步训练和培养学生实事求是的作风和勇于创新的精神。

4 提倡交流讨论，发挥学生的能动性

实验结束后，将不同实验组数据进行比较，鼓励学生交流讨论，有助于学生分析影响实验成败的尽可能多的因素，发现问题和解决问题，拓宽学生的思维，对实验进行创新性改进和完善。对于一些困惑的问题，鼓励学生去图书馆查找专业资料和文献来解决，发挥学生的主观能动性，锻炼学生的自主学习能力。

在完成一个学期的实验教学后，开设一次讨论课，引导学生比较学过的多个实验项目，发现异同，积极思考，尝试总结，将所学知识融会贯通，真正内化为自己的知识。以下就是学生对实验进行的一些总结。

4.1 巧妙的对照实验

对照实验是生物实验设计的基本原则，许多实验项目中都设置了对照。如性质实验“唾液淀粉酶的活化及抑制”中，3号试管的对照作用是消除Na+和SO42-对唾液淀粉酶活力的影响，而4号试管的空白对照则是为了消除蒸馏水的影响。还有在定量实验“维生素C含量的测定及其分析”中，利用标准滴定求出2,6-二氯酚靛酚与维生素C含量之间的关系，利用空白滴定消除提取样品过程中使用的酸化蒸馏水溶剂对实验结果的影响。通过对这些实验进行对比总结，结合查阅与设置对照实验的相关文献，可以得出：空白对照主要用于消除实验中由试剂、蒸馏水和仪器带入的杂质所引起的系统误差；标准对照的作用有排除某种因素对研究对象的干扰，实现单一变量控制，定量计算等。设置对照实验要遵循科学性、平行重复、单一变量的原则[6]。

4.2 定量实验中的“正比关系”

表1 涉及正比关系的部分实验项目[7]

表1中列出了部分生化实验中涉及的“正比关系”。通过比较这些实验项目，可以建立这样一个模型： A+B→C+D；其中，A为含量未知的目标物质，B为另一反应物；产物C为可以通过分光光度法、滴定法或其它方法等定量测定的物质，D为另一产物。基于这个化学反应模型，产物C与反应物A含量之间呈正比关系，由C的含量就可以求出目标物质A的含量。

引导学生比较多个实验项目，发现实验设计的一些基本方法，充分发挥学生的主观能动性，深层次地理解实验设计的本质，培养学生的元认知能力，提高学生的科研素养，为培养创新人才打下良好基础。

5 结语

基于笔者多年的教学实践经验，上述教学策略在推动学生转变学习观念，充分发挥学习的主动性和创造性以及深化实验课程教学成果等方面具有良好的效果。但是，整个教学过程中仍然存在一些问题，老师不能灵活自由的安排实验课开设的时间，学生对自己是学习过程中的主体认识不够等。我们会继续努力不断思考和探索，进一步推进学生主体性教学策略实施和完善。

参考文献:

[1]王剑锋, 黄训端, 孔小卫. 基础生物化学实验教学对学生技能的培养[J]. 生物学杂志, 2009, 26(2): 88～90.

[2]张小菊. 高师院校化学专业学生实验学习中主体性发挥状况的调查研究[J]. 湖北师范学院学报(自然科学版), 2010, 30(2): 113～118.

[3]肖维威, 马文丽, 张兴梅. 生物化学实验教学现状及改革的基本思路[J]. 西北医学教育, 2007, 15(2): 270～271.

[4]王 川. 论学生主体性及其影响因素[J]. 广西技术师范学院学报, 2005, (2): 68～71.

[5]韩春艳. 大学物理实验教学中发展学生主体性的教学策略[J].滨州学院学报.2006, 22(6):80～81.

[6]康乐林. 生物学对照实验的分析判断[J]. 高校理科研究, 2009, (36): 112～113.

[7]魏 群. 基础生物化学实验(第3版)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2009.