课题式大实验在生物化学实验教学中的应用探索

张信娣 金叶飞

(绍兴文理学院 生命科学学院，浙江 绍兴 312000)

生物化学是生物科学专业的核心课程，生物化学实验是其重要的实践教学环节。实验教学在应用型人才培养体系中具有无可替代的作用[1-2]。

原有的生物化学教学过程中，实验部分由多个独立的小实验组成，每个实验内容单一，各实验之间基本无关联，主要目的就是学习某种实验方法，学生根据实验指导书按部就班进行，始终处于被动状态，基本没有主动思考过程，缺乏主动性和创造性。学生被动接受的仅限于一些书面知识，即英国著名物理化学家和思想家波兰尼提出的显性知识，而实际上学生对缄默知识(隐性知识)的形成是培养创新能力的核心素质。比如，直觉、感悟、体验、洞察力、技能、经验、价值观等等。所有的显性知识根源于缄默知识，缄默知识积累充足时便转化为显性知识，产生社会价值[3]。本教学改革的主要目的就是要把学生的被动式接受性学习转变为主动式研究性学习，以积累学生的缄默知识体系，激发和培养学生的创新实践能力。

在新生物化学实验教学模式中，采取实验模块化，形成课题式探究性大实验，如表1所示，实验内容涵盖蛋白质、酶、糖、核酸等，实验技术包括定量测定、分离、纯化、电泳、层析等。

表1 生物化学实验模块和研究课题

课题式探究性大实验把传统的被动式接受性学习转变为研究性学习，激发学生的学习兴趣，培养学生对知识的综合运用和分析问题解决问题的能力，提升学生的科学素养，拓展学习的创造性和挑战性。教师在整个教学过程中起到设计、组织、引导、管理的作用。

在课题式大实验教学中，采取学生自主设计实验、线上线下结合、小论文形式提交实验报告等方式，提高教学效果。

一、学生自主设计实验

学生在积累一定知识的基础上提出自己的设想，并通过实验进行探索和发现，最终得出结论，这样一个过程锻炼培养了学生分析问题解决问题的能力以及创新能力[4-5]。为此，本教学中选取部分贴近生活实际、有较强趣味性但不乏学术性的实验作为学生自主设计性实验，如“Vc对果蔬褐变的抑制作用”。先由教师提前布置实验课题，以问题形式引导学生查阅相关资料进行实验设计，经课前小组讨论、线上师生讨论后确定实验方案，随后在实验室开展实验。具体流程如图1所示。

图1 学生自主设计性实验教学流程图

二、线上线下混合式教学

利用“超星泛雅”网站和“学习通”软件，在线上为学生提供教学PPT、动画、视频、习题等学习资料，以及相关实验的文献资料，教师设计制订教学日历、教学计划、学习要求。学生线上学习基本在课堂外进行。实验前学习课件、视频等内容，完成教师设计的任务，了解实验项目的目的意义、相关实验理论和方法以及当前相关研究进展，按需要自主补充查阅文献资料。某些实验项目需要学生在完成课前预习后进行自主设计。在实验室课堂中穿插线上小练笔，以查找问题，巩固知识。针对线上自学中一些突出的或普遍性问题在线下课堂中予以分析。实验后完成实验报告及一定量的线上任务。整个学习过程中贯穿线上线下相结合的生生互动和师生互动，包括课前课后的线上互动讨论、线下小组讨论、课堂的线下互动、线上练笔等。课程考核也是通过线上线下相结合的方式，具体从六方面进行：线上学习完成度、实验设计情况、线上互动活跃度、线上测试及线下的实验操作、实验报告，所占比例分别为5%、10%、5%、10%、30%、40%。具体教学过程如图2所示。

图2 线上线下混合式教学模式

通过线上线下的有机结合，学生可以不受时间、地点等限制进行自主性学习、探究式学习和交互式学习等，实现从教师教学为中心向以学生学习为中心、从知识传授为主向能力培养为主、从课堂学习为主向多种学习方式为主的转变，由传统的被动式接受性学习转变为主动式研究性学习。教师在其中起主导作用，充分调动学生学习的积极性，让学生养成良好的学习习惯，加强学生主动汲取知识的能力，积累学习经验。

三、小论文形式提交实验报告

撰写实验报告是实验教学的一个重要环节[6]。传统的实验教学仅是一些分散的小实验，实验报告只是简单罗列实验内容。在本次改革后，每一次实验就是一次课题研究，每一份实验报告都是一篇有材料有方法有结果的小论文。对实验报告的撰写作明确要求：以小论文的形式，包括题目、目的和原理、器材和试剂、实验方法、结果与分析、讨论、参考文献等部分。其中实验方法往往会随实验材料或条件的不同而作相应改变，因此，强调学生要实事求是根据实际操作进行记录，以养成严谨的科学态度。讨论是实验报告的重点部分，要求每小组经口头讨论后对实验结果进行深入分析、综合归纳，并通过参阅文献资料，进行一定推理或比较分析。若出现意外的结果，则分析可能的原因。引用资料内容需要标注，并在文末列出参考文献。规范实验报告使学生养成实事求是的科研态度，提高综合分析能力，培养实验技能和科研创新素质[7]。

四、教学改革实施效果

以2018级生物专业作为实验班级进行生物化学实验教学改革，学期结束后以问卷调查形式对实验班级及未实施改革的2017级对照班级调查改革效果，并比较两个班级的实验报告质量、实验理论测试成绩、平时实验操作成绩等。

问卷由单选题及简答题组成，单选题采用5点记分。调查内容如表2所示。调查统计结果如表3所示。

表2 教学改革效果问卷调查内容

表3 教学改革效果问卷调查统计结果

统计结果表明，经教学改革，学生对该课程的兴趣显著提高，并且综合能力得分显著高于对照班级。在课程重要性、学习积极性和总体满意度方面，两个班级给予的分数无显著差异，但在课程重要性上均给了较高分数，说明学生普遍意识到该课程知识对自身发展的作用。实验班级有41%的学生认为改革后最大的优势是锻炼培养自己分析问题、解决问题的能力，15%的学生认为最大的优势是大实验形式更利于透彻理解掌握实验技能。

实验考核优秀率统计从表4可以看出，实验班的实验报告、实验操作、总评成绩优秀率分别达到56.7%、50.0%、60.0%，均明显高于对照班级，实验班级的线上测试优秀率达73.3%，说明此番改革在加强操作技能、提高学生动手能力的同时巩固了理论知识的理解和掌握。

表4 实验考核各项成绩优秀率比较

五、结语

本教学改革以学生为主体，以提高专业素养、培养综合实践能力为目标，为培养新世纪应用型人才迈出重要一步。教学改革实践表明,学生学习该课程的兴趣明显提高，分析问题和解决问题的能力显著增强。教学改革是一项长期的任务，需要不断努力探索，积累经验，提高自身专业水平和思想修养，构建更合理的实践教学体系和教学模式。