以创新能力培养为核心的动物生物化学实验课程构建与分析

张丽云，王少华，韩 昱，李继连，李忠浩，马旭平

(河北北方学院 动物科技学院，河北 张家口 075131)

动物生物化学这门课程最重要的特点就是具备很强的实践性[1]，而动物生物化学实验是理论的补充和继续，在教学体系中占有重要的地位，在“理论-实践-创新”三者之间发挥着重要的桥梁作用[2]。当前，高校对实践教学中学生创新能力的培养越来越重视，而创新能力培养与实验教学密不可分。鉴于此，笔者将动物生物化学实验与实训整合，发挥教师在学生能力培养过程中的主导作用，构建了以创新能力为核心的“分层次，递进式”实验课程体系。

一、以创新能力为核心的动物生物化学实践课程的构建背景

就创新能力培养而言，传统的动物生物化学实验教学存在以下问题：

(一)缺乏体现动物生物化学科学技术创新性的实验内容

首先，教学内容陈旧，没有做到根据学科发展进行更新，因此，缺乏最新的实验技术手段和对生物化学比较前沿热点问题的探究。其次，实验教学内容知识点较分散，仍以验证性实验为主，缺乏多种知识与技能融合的综合性实验，导致学生学习的兴趣降低，实操技能和创新能力没有得到充分训练，运用所学知识分析、解决问题的能力非常薄弱。

(二)实验教学模式落后，以灌输式教学手段为主

以教师讲解知识点为中心，学生按照步骤机械地操作，从而导致学生在进行实验的时候缺乏积极性[3]，对原理无法牢牢掌握，对实验现象也无法认真分析，同时，由于教学手段单一且师生互动少，学生在课堂上处于被动状态，思维完全被课本和教师束缚，没有主动参与学习的积极性和创新意识，难以取得理想的教学效果。

(三)教学目标模糊，不利于创新能力的培养

部分教师实验教学理念落后且教学目标模糊，没有认识到实验教学的精髓是对学生能力的培养，仅把实验教学当作理论教学的辅助环节，让学生掌握最基础的实验方法和技能进而验证课堂上教师讲授的知识即可。教师对实验教学的不重视，导致大部分学生对实验课产生敷衍心理，学生无法通过实验真正掌握知识要点，不利于其创新能力的培养和提升。

(四)与产学研结合少，实验教学与科研和生产实践的应用脱节

教师作为教学和科研的主体，可以直接参与课题研究并接触生产实践，在提高学术水平的同时，也在不断地更新知识。但在实验教学中，指导教师缺乏将科研与生产实践融入课堂的意识，先进的研究方法及其在生产中的应用知识没有及时传递给学生，造成教学与科研和生产实践的应用相互脱节，学生专业工作能力和科研创新能力的训练机会少。

二、以创新能力为核心的动物生物化学实验课程的构建

课题组经过多次研讨和评估，转变实验教学理念，整合实验和实训内容，以能力培养为主，强化学生的主体意识，循序渐进，最终确定了以创新能力为核心的“分层次、递进式”动物生物化学实验课程体系。

(一)基础性知识的掌握是树立创新意识的前提

实验课程设置的第一阶梯是传授学生动物生物化学实验的基础知识，包括化学试剂配制基本知识、常规仪器的使用保养和注意事项等，通过插播微视频等翻转课堂的授课手段，使学生牢固掌握实验知识，为后续实验操作打好基础。分光光度计技术在生物化学实验中应用广泛，应该让学生更好地掌握该项技术，通过检测样品A值的不同，对比分析造成结果差异的种种原因，使学生充分了解掌握实践操作技能的重要性，锻炼学生的观察能力和分析能力，培养学生严谨的实验态度，为其创新意识的培养打好基础。

(二)验证性实验中创新意识的培养

课程设置的第二阶梯是验证性实验，此类实验在整个课程体系中占有较大比重，涉及多种实验技术，比如电泳技术、核酸提取技术和分光光度技术等，是理论课程章节知识的巩固阶段。以血清谷丙转氨酶(GPT)活性测定为例，该实验中等待反应时间有1个多小时，利用这个时间段让学生参考GPT测定知识点，独立设计谷草转氨酶(GOT)的测定方案，经过师生讨论得以实施完成，以此强化学生的主体参与意识。而在独立的实验项目下，则应因材施教，调动学生的学习主动性，比如在“脂蛋白琼脂糖凝胶电泳”实验中，采用不同采集时间、不同储存条件、同种动物不同年龄段以及不同物种的血清样品进行电泳，分离出来的脂蛋白图谱有所不同，以此引起学生探索知识的积极性和好奇心，感兴趣的学生自行组合、设计实验并完成图谱分离，增强了其创新意识和能力。

(三)综合性实验对创新能力的启发

第三阶梯是实验技能的综合运用，综合性实验可以增强学生对生化知识的系统理解，培养学生的应用能力和创新能力。在蛋白质分离实验中，教师首先采用电泳技术定性的测定蛋白质的相对含量，然后利用所学方法和技术启发学生，尝试设计定量测定蛋白质绝对含量；家兔肝、肾功能指标测定实验是与专业相融合且涉及多科知识的综合性训练项目，涵盖生物化学、药理学、病理学和解剖学等学科内容，从家兔的绑定、血液的采集到样品制备，再到指标结果的比较分析，结合科研和临床动物的案例分析，教师应在实验过程中找到学生兴趣点，让学生主动动手实验。例如家兔由于个体差异，用采血针耳静脉采血困难，这时候教师就可启发学生采用刀片点刺的方法解决问题，以此培育学生的创新能力；教师应在讨论中提出问题，比如肝损伤和合成功能的敏感指标分别是什么，分析为什么敏感，通过问题推进和情景模拟，让学生谈谈自己的想法，激发学生创新思维，锻炼其分析和解决问题的能力。

(四)产学研结合对创新能力的推动

科研能使学生接触一些前沿知识，利用科研资源反哺教学，可吸引学生参与课题和各级相关技能大赛，培养学生的科研能力和创新能力。“产学研”一体化是一个新的备受关注的合作和创新平台[4]，产学研相结合作为课程升华的阶梯，对学生创新能力培养起到重要推动作用。例如，超氧化物歧化酶(SOD)是与生命体健康相关的酶类，而酶联免疫吸附检测(ELISA)与生物化学、传染病学、免疫学和流行病学等方面密切相关。教师可将ELISA检测SOD的实验与科研和临床相关联，采集待测血液样品，通过模拟专业场景，结合市场上SOD产品开发现状，实现生物化学研究成果转化和现实应用的对接，引发学生对生命本质有更深层的认知和思考，同时向学生提出问题，比如试剂盒里的96孔板与普通板有什么区别，酶标仪检测灵敏度为什么精确到纳克，引导学生了解原理进而激发其在自行设计或研究方面的创新思维和能力。

三、以创新能力为核心的动物生物化学实验课程的SWOT分析

SWOT分析又称态势分析法或优劣势分析法，代表了优势(strengths)、劣势(weaknesses)、机遇(opportunities)和挑战(threats)4个方面[5]，最初用于企业战略分析，后被用于教学等领域，便于发现、系统分析和解决问题。

(一)优势分析

基于专业特点，层层递进和逐步强化创新能力的“分层次、递进式”动物生物化学实验教学体系已初步形成。实验中引入专业场景模拟，加强了理论与实践的联系；翻转课堂等教学模式的运用，使课程的理论模块和知识模块并进；产学研相互融合带动学生拓展了眼界，调动了学生的专业兴趣和学习主动性，学生的综合素质和创新能力明显提高，课堂实践效果良好。

(二)劣势分析

创新能力的培养离不开实验场地和仪器设备的配套，如何保证在原有场地和设备基础上高质量地实施实验教学改革成为突出问题。以河北北方学院动物科技学院2019级学生为例，上动物生物化学实验课的学生共478人，其中动物科学、动物药学和动植物检疫专业学时数为48，动物医学专业学时数为36，上课密度大增加了学生操作能力培养的难度，原有实验场地不能满足教学需求，可能导致部分学生得不到锻炼能力的机会。此外，由于使用频率增加导致仪器设备损坏机率加大，常规仪器设备储备是否充足也是问题之一。

(三)机遇分析

在部分本科院校转型发展的背景下，试点高校应用型和技术技能型人才培养模式的构建，产教融合和校企合作人才培养模式的改革，实践教学体系的进一步完善，已经成为必然趋势；“生泰尔杯”和“雄鹰杯”等全国性专业技能大赛的开展，为开阔学生视野以及促进院校间交流提供了机会，激发了学生加强实验技能训练的主动性；企业和社会对应用型人才的需求不断增加，以及学生为自我提升考取各种资格证(比如兽医资格证等)，为动物生物化学实验教学设计领域的扩大提供了条件。以上这些都可作为实验课程建设的依托，为学生创新能力培养提供好的机遇。

(四)挑战分析

学生创新意识的培养建立是一个长期探索的过程，在动物生物化学实验教学中，仍面临诸多问题，比如学生实验操作技能掌握以及创新能力培养的程度难于把握，实验指导教师教学工作量过大、教师业务水平和工作能力需要提高等。

四、改进建议

在对动物生物化学实验课程的SWOT分析基础上，为了有效提高动物生产和动物医学类专业创新型人才的培养质量，提出以下改进建议：

(一)进一步完善以创新能力为核心的“分层次、递进式”实验教学体系

结合专业特点，对实验教学体系各“层次”进行细化，在基础性项目中开发应用性和创新性环节，增加学生自主设计并主动完成的项目，积极引进现代化教学手段，探索新型教学模式，并建立紧密围绕达成实验教学目的评价考核方案，调动学生学习兴趣，强化学生的主体参与意识，形成更符合学生创新能力培养规律的教学体系。

(二)进一步推动产学研结合以提高实验教学水平

“产学研一体化”的人才培养模式不仅可以拓宽学生学习渠道并提高实验教学效果，还可以有效弥补实验教学中创新性的不足，增加学生发挥主观能动性的机会，使学生在生产和科研实践中得到锻炼发现和解决问题能力的机会，培养他们的创新意识和能力，为今后的学习和工作打下良好基础。

(三)进一步加大基础设备投入为学生实验能力培养提供保障

根据师生在动物生物化学实验教学中反映出来的问题，采取按专业分流、高效率和多频次的实验室使用方法，解决现有实验场地不足的问题，同时，增加电子天平、可见光分光光度计和台式低速离心机等小型仪器设备的配套和投入，不断改善实验条件，保障实验教学和学生实验能力培养的质量。

“分层次、递进式”动物生物化学实验课程体系在夯实生化知识的基础上，结合翻转课堂、问题推进和情景模拟等教学模式，基本实现了学生主体性参与，起到了培养学生的综合实操能力和创新能力的作用，有效提升了课堂教学效果。在高速发展的21世纪，培养学生创新能力是高校的重要使命，只有不断深化教学改革，才能提高人才培养质量并提升人才创新能力[6]。