转型期师范院校生物化学实验教学改革与实践

王源秀，李 恩，刘俊红，刘慧君，施媚，张庭廷

(安徽师范大学 生命科学学院，安徽 芜湖 241000 )

转型期师范院校生物化学实验教学改革与实践

王源秀，李 恩，刘俊红，刘慧君，施媚，张庭廷

(安徽师范大学 生命科学学院，安徽 芜湖 241000 )

针对处于结构性调整重要转型期的高等师范院校生物学相关专业，结合安徽师范大学生命科学学院改革的新形势以及生物化学实验教学中存在的问题，进行了重组教学体系，优化教学内容，改革教学方法和手段，建立科学合理的考核评价体系等尝试。在生物化学实验教学各个环节从学生实际需求出发，进一步激发了学生学习兴趣，有效地培养和提高了学生综合素质。

生物化学实验；教学改革；实践；师范院校

1 更新教学观念，重视学生实际需求

传统的教学观认为教师就是“知识权威”，通过知识的“同化”与“顺应”把知识传授给学生，结果导致学生在思维方式和实践操作上缺乏个性和创造力[8]。随着信息网络技术的发展，学生获得知识的途径多样化，有的学生对知识点的掌握已相当完整，甚至对一些知识的认识超过了教师；因此要想激起学生学习的兴趣，激发学生的想象力和创造力，改变教学观念已是目前大学教育改革的重点之一[9]。在实验课程教学中，教师首先应该摒弃既传统的教学方式，改变“知识权威”的角色，把自己定位为学生学习和思考的引导者，培养学生踏实、严谨实验态度的同时，培养他们的创造创新精神。教师在引导过程中也需要虚心向学生学习，同时积极参与科研工作，用现代生物技术理论和方法武装自己，建立合理的知识结构、掌握宽厚的专业知识，具备良好的分析问题和解决问题的能力，这样才能培养出富有严谨科学态度和创新精神的学生。

2 扩展实验理论，注重仪器分析

针对我校学生考研率和录取率较高的情况，为了提高学生在研究生入学考试中的竞争力，以及为学生在研究生阶段的学习和研究奠定良好的基础，教师在教授理论知识的同时，适当增加实验技术理论知识的传授。例如，介绍现代生物化学实验技术的现状和发展趋势、生物大分子的分离和制备方法、最新科研动态与技术和相关先进仪器设备在其中发挥的作用[2]。由于学时的限制，很多知识难以讲解得十分透彻，为此我们会在讲解的同时，引导学生独立查找资料和了解与学习内容相关的知识，并在相关实验的预习报告中有所体现。例如，“氨基酸纸层析”是我校历届学生做的第一个生化实验。在理论课讲解中，不仅对不同层析方法的原理及用途进行讲解，同时对涉及的相关重要仪器设备(如色谱仪)，即使实际实验过程中用不到，也会加以介绍。在实验课中，教师可以利用实验间隙，引导学生将本次实验中涉及的原理与基本原理进行联系，使学生对本次实验原理能够充分消化理解。这不仅有助于培养学生解决实际问题的能力，还拓宽了学生的视野，使学生能够灵活应对研究生入学考试中出现的实验题，也为将来硕士研究生阶段合理地进行实验设计及顺利实验奠定基础。

3 优化教学内容

3.1 注重实验教学内容渐进性，激发学生兴趣和主动性

生物类专业的课程规划中，生物化学是学生必修的专业基础课，同时还需必修分子生物学、植物生理学、微生物等与生物化学密切相关的专业课程。因此，生物化学实验内容的设置应：(1)考虑与其他实验课程间的衔接，避免重复。例如，关于“核酸”的实验，我们只进行DNA提纯和定量测定，而PCR扩增就属于“分子生物学实验”的内容。(2)生物化学的最大特点是前沿性和交叉性，新技术进展很快，学生也不满足于对基本技术的掌握与使用，为此实验内容需要注重渐进性，由浅入深的设置课程。我们的实验设置依次为验证性、综合性和设计性实验，三部分实验有机融合，逐项展开。

验证性实验包括氨基酸纸层析、醋酸纤维素薄膜电泳、血液中葡萄糖的测定和α-淀粉酶米氏常数测定[10]四个实验。重在培养基本实验技能，规范实验操作，掌握常规仪器的使用，了解常规实验技术的操作原理和方法，为以后的生化实验和其他课程学习以及更高层次的研究奠定扎实的基础。通过验证性实验让学生掌握四类基本技术：层析、电泳、离心和分光光度技术。

综合性实验包括蛋白浓度测定、Vc的定量测定和枯草杆菌蛋白酶活力测定三个实验，重在提高综合实验技能，培养学生灵活运用所学的知识和技能去解决实际问题的能力。开展综合性实验可以与生活实际相结合，对实验内容进行适当拓展。在教师引导下学生采用自主探究的形式，激发学生的兴趣。例如，“Vc的定量测定”实验，我们安排学生自带实验试材，每个小组做完自己的样品(三个重复)后，收集其他小组的数据，进行比较、分析和讨论，形成小组的观点。在数据处理上，引入简单的“方差”“标准差”理论，对实验数据进行可信度分析。这样，既达到了实验目的，又使实验内容丰富鲜活，学生通过亲身实践了解到一些常见蔬菜、水果或饮料中的Vc含量，同时也了解到实验设计和数理统计知识在科学研究中的重要作用，使学生在做实验的过程中兴趣盎然。

3.2 开设创新性实验项目，为学生提供创新空间

如何有效地培养学生的创新意识和创新能力，是目前高校人才培养模式改革的核心问题之一。我校自2008年开始，通过建立激励机制鼓励教师针对本科生提出创新实验计划，引导学生利用第二课堂积极参与科学研究。学院从重点学科、重点实验室等平台拨出专项经费，支持教师利用自己的科研工作推出创新实验，学生自由组合3～5名，然后师生双向选择形成创新实验项目。虽然创新性实验不只是限于生物化学一门课程内容，而是综合运用所学的生物学知识。正在学习生物化学实验课程同时参入创新项目的学生，设计性实验以他参入的项目为主进行，生化实验室尽可能的协助，例如，当有组同学需要运用凯氏定氮仪测定某微生物代谢物中的总蛋白含量时，生化实验室积极为其广开“绿灯”。

如今，学院已经建立了生物科学专业的科技创新能力培养体系，并在新的人才培养方案中设立了创新学分，以确保创新训练的质量，这更激起了学生的参入热情。三年来，仅我们生物微生物教研室14名教师就推出15项本科生创新实验，参与的学生近60名，其中有15名是正在学习生物化学的学生。在参入创新性实验项目的过程中，学生们感觉到学以致用，学习主动性明显提高

4 改革实验教学方式

4.1 改革实验教学方法，采用“启发式”教学

在实验的准备、讲解、撰写实验报告等环节激发学生兴趣，实施综合素质和创新能力的培养。

4.1.1 引导学生写预习报告和实验方案

在生化实验课程开始的前一周，教师将本课程所开设的所有实验的基本情况通告学生，要求学生以组为单位撰写验证性和综合性实验的预习报告和设计性实验中的实验方案。要求学生预习报告给予高度重视，自学实验原理、仪器设备、试剂配制以及简要步骤，了解实验中可能出现的问题和解决方案、注意事项和实验预期结果。教师给出预习报告范本，学生可以参照，但预习报告不固定形式，而是引导学生就自己不懂、不会、有疑问的内容做出标记。这些标记可以帮助学生有目的的听课、查找资料，以解决问题或疑问。教师会在课堂上抽出约5～10 min的时间给学生提问和咨询。预习报告可帮助学生了解和掌握实验流程，实际做起实验来就会有条不紊。

设计性和创新性实验方案是实验预习报告的延伸，涉及的问题相对复杂，对试剂配制和实验步骤两项的要求更加严格，因为这两项是实验成功的关键。我们会引导学生拆分“命题”，寻找“小命题”和“先后命题”，按照必要顺序依次设计方案。如“DNA的提取、纯化和定量测定”实验，需要拆分成“DNA的提取”“DNA的纯化”和“DNA的定量测定”三个小实验进行考虑，而且依此顺序进行，还可以延伸到相关PCR扩增等。教师对学生拟定的实验方案认真审阅，方案合格的，在教师协助下进行试剂、仪器的准备，完成实验。不合格的，教师提出建议，修改合格后进行下一步工作。

4.1.2 鼓励学生参入实验准备和实验讲解

生化实验课开始的前一周，我们会发出通告，课余时间多的学生，可报名参入实验准备和实验讲解，实验讲解只针对生物科学专业(原生物教育)的学生。我们把报名的学生分组，分配工作和简要培训。实验准备主要工作是实验试剂的配制、材料采集、实验仪器的配置和搭建、调试。教师注意做好把关工作，在配制试剂前，要求学生写出详细的配制方案，教师在计算试剂用量、选择试剂纯度和配置试剂方法等方面引导学生。仪器配置和搭建时，教师全程指导、示范和讲解，学生完成；实验准备好后，指导学生做预备实验，处理实验结果。这些学生在设计性实验课堂上可以作为小组负责人。

参与实验讲解的学生需要认真备课，熟悉实验流程，一般要能理解实验原理，熟悉实验试剂，能准确做好演示实验，然后才能讲解实验。学生讲解完后，教师进行总结和补充，对“听众”难以理解和不清楚的地方，教师再详细补充。

实施这些措施不仅使学生对实验完整性有了较深的认识，变被动为主动实验，实验技能有了显著提高，而且还能在提高综合素质方面起到事半功倍的效果。

4.1.3 引导学生尝试撰写“研究性实验报告”

在撰写实验预习报告的基础上，生化实验报告按要求将内容分为三部分：(1)简要概括实验目的和要求、基本原理、操作步骤。这部分要求学生用简单语言概括，不得照搬书本；(2)真实详尽地记录实验现象、数据；(3)认真分析与讨论实验结果、实验中出现的问题、异常现象、注意事项以及实验改进建议；设计性实验报告要求讨论并分析在实验中各环节的设计是否合理，这部分是实验报告的重点；即使自己的实验结果与预期结果和其他同学的结果大相径庭，要求学生认真分析讨论原因，在此基础上，可选择重做加以验证。通过这些步骤，希望学生能够发现问题，提出问题，并尝试解决问题。学生在积累知识的同时也培养了能力。

4.1.4 引入竞赛机制，为学生搭建一个充分展示自己能力的平台

每学年我们都会举行学院级实验技能大赛，以学过和正在学习的实验课程为主要竞赛内容，首先通过笔试初赛，初赛胜出约100人，进行简单仪器操作的复赛；复赛胜出约40人进入决赛。生化实验竞赛通常选择一个有代表性的实验作为实验技能竞赛的项目，在设计性实验中实施。竞赛实验完全由学生独立完成。竞赛评分包括实验仪器是否准备齐全、实验操作是否规范、实验结果是否准确、实验分析与讨论是否合理，以及是否具备良好的实验习惯等方面进行综合评价。实验完成后由教师点评实验过程，分析不足，并以此分出优胜等级。我们为学生搭建的这样一个展示实验能力的平台，激发了学生对各门实验课程的学习兴趣，每届学生参与的热情都很高。学生的竞赛成绩可作为申请奖学金、研究生面试、就业面试，甚至申请国外大学入学资格的重要砝码。

4.2 改进实验教学手段，拓展课堂实验教学的空间

4.2.1 利用生物化学网络资源，开拓学生的视野

生化课程开始，教师向学生介绍国内外较热门的生物化学网站资源。如“生物资源网”“生物谷”“科学网”“华南师范大学生物化学课程”“中国医科大学生物化学”“生物化学与生物物理进展”“NCBI”及哈佛大学生物化学和生物物理学网站等，当然也包括我们自己建立的生物化学网络资源。使实验教学不再受时空限制，开阔了学生的知识视野，及时了解生化实验领域中的新技术，培养了学生自我学习、自我思考问题的能力。

4.2.2 引入多媒体课件进行实验课堂，激发学生兴趣和主动性

我们将多媒体教学引入了实验课堂。根据我校生化实验室的具体情况，通过拍照、摄像等手段获得第一手资料，结合网络资源制作多媒体课件。利用多媒体课件讲解和演示实验，可以将比较抽象的实验原理以及复杂仪器的使用等形象直观、生动有趣地教授给学生，以降低复杂实验的难度，易于理解和掌握。例如，索氏提取器的安装与使用，自己摄像；分光光度计的使用，搜集网上视频。对于一些具有代表性的高精尖科学实验技术，因受操作的严格性、技术性及资金投入的限制，本科实验教学中无法开展，我们通过网络或其他手段获取电子资料并制作成课件，介绍给学生。学生获得了知识，实验室节省了经费开支，可谓一举多得。

4.3 建立准确客观地评价学生综合能力的实验考核体系

5 结束语

[1]张庭廷，李恩，刘慧君. 生物化学教学与课程建设的体会 [J]. 生物学杂志. 2008，25(1)：69-71.

[2]于秀梅，刘刚，侯春燕，等. 研究生规模化形势下生物化学实验教学思考 [J]. 河北农业大学学报：农林教育版，2012，14(1)：69-72.

[3]安建平， 郭峰， 王廷璞，等. 高等师范学校生物化学实验教学改革的研究与实践 [J]. 天水师范学院学报，2006，26(5)：104-106.

[4]赵海棠，李晋如，景彦君. 以实验为主导的创新性人才培养模式 [J]. 创新与创业教育，2012，3(4):27-28.

[5]王爱英，何大俊，李鑫. 生物类专业《生物化学实验》课程教学存在的问题和教学改革 [J]. 陕西教育，2012(9)：96， 99.

[6]李恩，张庭廷. 生物化学实验教学的改革与探索 [J]. 安徽农学通报，2012，18(5)：144-146.

[7]韩震. 高等师范院校面临的挑战及其转型 [J]. 中国高等教育，2006(20)：24-26.

[8]崔留娟， 程亚欣， 陈玉洁， 等. 麦麸浸提液对铜绿微囊藻生长的影响[J]. 卫生研究， 2012， 41(6): 1024-1026.

[9]马万华. 关于大学教学问题的理论探讨 [J].现代大学教育，2002(5 )：19-24.

Reform and Practice on Biochemistry Experiment Teaching in Transformation Period of Normal University

WANG Yuanxiu, LI En, LIU Junhong, LIU Huijun, SHI Mei, ZHANG Tingting

(College of Life Sciences, Anhui Normal University, Wuhu 241000, China)

The normal universities are in the important transformation period of structural adjustment. In the new reform condition of our university, there were many problems in the traditional curriculum of biochemistry experiment. According this situation we tried to restructure the teaching system, optimize the teaching content, reform the teaching methods and approaches, and establish the scientific and reasonable evaluating system. In the whole teaching process, we attached great importance to the students’ actual demands and worked hard to encourage their interest for learning and raise their comprehensive quality.

biochemistry experiment; teaching reform; practice;normat university

2014-05-12

安徽师范大学《生物化学》精品课程建设基金资助项目。

王源秀(1976-)，女，博士，高级实验师，研究方向：生物化学与分子生物学。

张庭廷(1955-)，女，教授，博士生导师，研究方向：生物化学和分子生物学。

G642.423；Q5-33

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.04.034