借鉴浙江省大学生生命科学竞赛 提高生物化学实验教学质量

卢德赵 杨贞 窦晓兵

【摘要】生物化学课程是生物学、医学、农学等学科各专业的共同专业基础课。浙江省大学生生命科学竞赛通过鼓励学生大胆创新，自主学习、思考和设计，提高了大学生实验设计、实验操作和数据分析的能力。文章结合生物化学实验的教学现状，通过与生命科学竞赛相比较，改善教学方法，提高生物化学教学质量。

【关键词】生物化学；实验教学；生命科学竞赛；教学改革

一、传统生物化学实验教学的现状

生物化学是研究生物体化学本质的一门学科，是生命科学和医学类本科生必修的专业基础课，其研究内容主要包括糖类、脂类、蛋白质、核酸、维生素和激素等生物分子的组成、结构、代谢与调控。生物化学实验课是生物化学教学的重要组成部分，是培养学生掌握生物化学基本实验方法和实验技术、熟练操作生物化学常规仪器，并使学生深入理解生物化学理论知识，培养学生发现问题、分析问题和解决问题能力的一门实践操作课程。因此，加强生物化学实验教学对提高生物化学教学效果及培养学生的动手能力和科研创新能力具有重要的意义。但现在生物化学实验教学过程中还存在如下几个问题。

（一）重验证，轻综合

传统生物化学实验教学过程中存在验证性僵化的课堂模式，课堂内实验内容多为验证性实验，综合性实验较少。由于教材中对许多经典验证性实验的实验过程、实验步骤、注意事项等已写得很详尽，所以学生在实验过程中往往只需按照书籍按部就班地操作就能完成实验，而忽视了对实验现象的分析以及对结果进行深入讨论与思考，无法有效启发学生的思考能力，不利于学生的科研能力培养。

（二）重操作，轻设计

传统生物化学实验教学中所需的实验试剂和实验仪器大多为实验教师一手操办。实验前，实验教师先把实验原理、实验方法、实验所需试剂和实验操作步骤详细讲解一次，学生只需按照实验操作步骤进行实验操作即可完成实验。如此教学方法导致学生无需思考，对实验的整体设计一无所知，甚至有的学生在实验中连一些基本实验试剂的配制和一些基本仪器的使用都不会，其结果可想而知，不利于学生动手能力的培养和创新性思维的形成。

（三）重结果，轻分析

对于经典的验证性实验，其实验结果是确定的，学生很容易从教材中获取实验结果。分析传统型生物化学教学模式下学生的实验报告可知，学生对其实验内容一知半解，对操作后的实验结果也不懂得如何分析，不能独立对实验操作过程中出现的问题进行分析。也就是说，由“简单机械重复实验”向“认真实验、实验探讨、实验设计”模式转变，是实验教学中的问题所在。

甚至有些学生在操作过程中出现的阴性结果，往往是由于学生担心其成绩受到影响而根据理论知识进行修改的。因此，我们必须鼓励学生对得到的实验结果进行分析，鼓励学生大胆提出该实验过程的缺陷和改进意见，写入实验报告。这样学生可以在实验中大胆尝试新方法进行改进，不是为了完成任务而做实验，诱使学生思考，培养学生分析和解决问题的能力。

研究文献阅读是培养学生分析能力和科研素养的有效方法和途径之一，通过文献查阅可以培养学生独立获取知识、整理材料和分析问题的能力，提高学生的科研素质。

二、浙江省大学生生命科学竞赛的开展

为了提高浙江省生物类专业大学生的实验能力和科研水平，提高人才培养的质量，自2009年起，浙江省教育厅主办了浙江省大学生生命科学竞赛，其特点如下。

（一）自主实验设计

浙江省大学生生命科学竞赛要求学生围绕生命科学的主题，开展自主性设计实验或野外调查工作，能让学生了解生命科学的发展，寻找解决生命科学问题的有效方法以及防控措施，旨在培养大学生的社会责任感、创新意识、团队精神和实践能力，掌握与生命科学领域有关的调查、监测、检验、检疫、诊断、分析、预防和控制的基本实验技术与方法。

（二）过程评价

竞赛评比包括网络评比内容和现场答辩两部分。网络评比分为立项报告、实验过程记录和论文评阅三部分。立项报告必须围绕参赛队課题内容，阐述相应领域的最新研究进展，需附上相关的参考文献，阐明实验的研究目的意义、研究内容、实验方案、技术路线、研究进度及预期成果。要求实验设计具有科学性、规范性和先进性。实验操作和记录要求尊重事实，认真严肃地在“浙江省大学生生命科学竞赛平台”上记录实验数据和细节。在实验记录上传之前，需要参赛队确认上传实验记录的真实性，要求在实验当天及时上传实验过程的原始记录和实验结果。实验过程中出现失误或失败的，只要分析清楚，不影响得分。

（三）实验结果以论文形式展示

通过对竞赛期间实验结果的整理与综合分析，进行实验结果的思考与分析，对最新研究进展的比较，其出现的问题及其在课题上提出问题的进一步解决，以论文的形式进行实验课题的汇总与报告。对实验中出现的问题进一步提出与思考，在课题中存在的不足与改进，学生能从实验方法上进一步大胆创新，减少实验过程中的干扰因素，有利于创新性思维的形成。

（四）PPT汇报

通过对实验结果、实验过程中出现的现象进行整理与分析，形成PPT，通过PPT汇报的形式提出小组实验课题的创新性和解决的问题，围绕课题进行实验，通过实验得出实验结果，进而得出实验结论，对课题中提出的实验问题进行实质性的解决。在此过程中通过专家提问的形式使学生更加了解自身在实验操作及数据分析过程中掌握的定位和在课题设计中的不足。学生通过答辩问答在心理素质、自身素养和科研素养等方面有了很大的提高，极大提高了其对生物化学实验的兴趣和创新能力。

三、实验竞赛对生物化学实验教学的启发

（一）增加综合性和设计性实验

综合性、设计性实验是要求学生运用相关课程的知识，依靠掌握的基础理论知识和基本操作技能，完成实验全程操作的实验教学方式。实验内容有一定的综合性，在实验过程中体现设计性，而实验结果具有一定的探索性。综合性、设计性实验教学方案的精心设计与组织实施，营造了一种适宜培养学生创新能力和提高学生素质的良好环境，着重培养了学生独立解决实际问题、创新组织管理的能力。

在生物化学实验教学中，我们只选取其中具有代表性的实验内容，将验证性实验数量的比重控制在所开出实验总量的30%，主要目的在于让学生先行掌握学习生物化学的基本方法，如离心、电泳和紫外分光光度计的检测等。除验证性实验外，我们还开展了一个综合性实验：血浆低密度脂蛋白（LDL）的分离、纯化与鉴定。实验分为5个部分，分别为超速离心法分离低密度脂蛋白、凝胶层析法纯化低密度脂蛋白、聚丙烯酰胺凝胶电泳检测低密度脂蛋白分子量、免疫双扩散法鉴定低密度脂蛋白及lorry法检测低密度脂蛋白的浓度。通过此实验的学习与操作，要求学生掌握生物化学的四项核改技术——离心、层析、电泳及光谱技术外，还要求学生掌握设计实验的基本思路，强化实验操作技术，严密组织实验步骤，合理地安排实验时间，最终培养独立实验、独立科研的能力。

（二）分组竞赛，增强学习的积极性

由于血浆低密度脂蛋白（LDL）的分离、纯化与鉴定實验过程时间长，分离纯化的结果如产物得率、纯度等结果不同，我们要求4位学生一组，展开实验竞赛，同组学生之间可分工协作，共同完成实验设计、实验安排、实验结果分析、实验报告的写作及PPT汇报，提高学生自主学习的能力和学习生物化学的兴趣。同时在实验竞赛中能有效地考验和提升学生的心理素质，在竞争激烈的条件下，短期内能准确、顺利地完成实验及相关数据分析，不仅考验了学生的动手操作能力，还挑战了学生的心理素质。

开展实验竞赛，能使学生进一步端正自己的学习态度，同时能更好地清楚自身对实验实际操作掌握情况的差距，通过发现问题，进行对比，寻找差距，进而反思，让学生更好地了解自身的优点与不足，从而有针对性的提高，使学生有针对性地主动学习，提高教学质量。

（三）开展成绩的形成性评价

传统的生物化学实验课程考核形式比较单一，以课堂点名、实验报告、理论考试的终结性评价方式为主，过于形式化，难以综合考查学生的开放性思维能力和实践能力，不利于课程教学质量的提高和综合型人才的培养。在生物化学实验中通过自主完成实验和分析实验结果，形成的实验记录、实验结果以PPT形式进行汇报，通过评价其原始的实验记录，使学生对实验操作过程中出现的与理论不符的情况进行分析与讨论，有利于培养学生的自主思考能力、分析讨论能力和创新性能力，改善现今固定的实验形式以及以实验报告和理论考试为主的评价方式。

（四）实验竞赛能增强团队合作精神

在生物化学实验课程中，以小组为单位参加实验竞赛，小组每个成员的操作是否严谨和成败都会影响整个团队的成绩。小组成员之间必须相互沟通，遇到困难时一起讨论解决，相互帮助，在操作的严谨上能做到相互帮助，共同培养和增强团队之间的合作精神。

【参考文献】

[1]马丽，赵东磊，姜艳军，等.课题研究性的生物化学实验设计探讨[J].2016，19（06）：39-41.

[2]沈剑敏，田晓柱，冯虎元.优化生物化学实验教学内容的策略与实践[J].高校实验室工作研究，2014（11）：9-11.

[3]任艳利.《生物化学实验》教学改革初探[J].新教育时代，2017（21）.