“双元制”培养模式下的生物化学实验教学改革

何献君 尉 捷 王雪涵 田荣荣

北京城市学院生物医药学部，北京 100094

生物化学实验课程是北京城市学院生物医药学部（以下简称“学部”）生物技术专业的核心课程之一，课程建设始终秉承学部“对接需求，发展内涵，强化特色”的理念，做到课程建设与产业发展相一致。学部毗邻中关村生命科学园、中关村生物医药园、永丰高科技技术产业园。生物技术专业充分利用区位优势，加强与园区内具有雄厚研发实力和教学能力的企事业单位的合作，于2011 年成立生物技术（G20 企业）定制培养班，被北京市科学技术委员会、北京市经济与信息化委员会、北京市投资促进局和中关村管委会认定为“北京生物医药产业跨越式发展工程应用型人才培养基地”。

生物技术专业与北京市生物技术产业发展的深度融合，对我们的教学提出了更高的要求。学部采用“双元制”人才培养模式，即学生既在学校接受专业理论和通识教育，又在企业接受职业技能训练。培养模式的转变对我们的教学提出了更高的要求。特别是生物化学实验课程作为专业核心课程，其教学质量的高低与学生专业知识和实验技能水平的高低息息相关，因此，生物化学实验教学改革势在必行。

一、生物化学实验教学改革依据

生物技术专业与企业合作后，加强日常教学与企业需求的深度融合成为教学目标之一，这也是教学改革的依据。为此，我们对2012级—2014级238名学生在用人单位所做的毕业设计的主要内容进行统计，发现其中分子生物学占比为28.6%，生物化学占比为26.8%，微生物与免疫学占比为23.1%，细胞生物学占比为8.4%，其他方面占比为13.1%。由此可见，用人单位对生物化学实验技术的需求比较大，且生化技术的需求主要集中在生物大分子的分离纯化和检测分析技术方面。基于此调研结果，我们对生物化学实验教学进行了改革。

二、生物化学实验教学改革措施

（一）实验教学内容的改革

我们根据用人单位对生物化学实验技术需求的调查结果和目前我校实验室的硬件支撑条件，并借鉴了其他高校的经验，选择了绿色荧光蛋白（Green Fluorescent Protein，GFP）和谷胱甘肽转硫酶（Glutathione STransferases，GST）作为实验材料，设计了以下实验项目，如表1 所示。

前四个项目以绿色荧光蛋白为实验材料，实验内容涉及细菌的发酵、蛋白的诱导表达、细菌的超声破碎、目的蛋白的盐析沉淀、目的蛋白的脱盐处理、蛋白的镍亲和柱层析、蛋白的定量测定、电泳检查纯度、蛋白质分子量的测定和蛋白的免疫印迹技术，这些内容强调以一种实验材料即GFP 为主线，将多个不同的生物化学实验技术串联起来。整个课程实验内容为一个有机整体，既增强了实验的趣味性，又避免了以往教学中将生物化学实验技术以较零散的方式教授给学生、不易留下深刻印象的弊端。同时，实验前后相关联，也使学生必须认真对待每次实验，否则无法继续实验，增强了学生的责任感和主动性。鉴于酶学知识是生物化学中较为重要的部分，且动力学理论知识的学习难度比较大，因此，我们以谷胱甘肽转硫酶为实验材料，学习基本的酶促反应动力学实验技术，对该酶的活力和比活力进行测定，以使学生更全面地掌握生物化学实验技术。

（二）实验教学方法的改革

为了提高教学效果，我们采取了以下改革措施。

1.采用小班制教学

为提高学生实验课程参与度及取得良好的教学效果，生物技术专业的大部分专业核心实验课程均为小班制教学，即每次实验人数控制在25人左右。生物化学实验也采取了这样的教学方式，并且大部分实验为2 人1组，有些实验如重组绿色荧光蛋白定量测定—Folin 酚（Lowry）法实验是1人1组。这种实验时有合作有分工的教学模式既可以保证学生的参与度，又可以培养学生的合作精神，授课教师也能够有精力照顾到更多的学生。

2.让学生参与实验准备

实验准备工作往往是实验成败的关键。传统的实验教学，由实验辅助教师负责实验准备工作，学生来到实验室，只需要按照授课教师的要求做即可，这样容易造成学生缺乏主动性。很多学生都是试剂拿过来就用，有的学生直到实习时还不能规范、准确地配制试剂。为了改变这一状况，唤起学生参与实验的热情，在实验过程中我们适时安排学生自己准备部分实验试剂，如配制培养基、缓冲溶液、亲和层析试剂、福林酚试剂等，以确保课程结课后，学生能够规范准确地配制试剂。学生参与实验准备还可以增强学生对实验内容的理解，加深其对实验准备工作重要性的认识。经过几年的实践，我们发现教学效果良好。

3.加强实验教学过程管理

高效有序的课堂是提升教学质量的保证，因此我们要加强对教学过程的管理。首先，要科学安排教学内容，做到实验步骤紧凑有序，尽量减少实验等待时间，确实需要等待时可以安排讲解相关实验背景知识，也可以播放相关生物化学实验技术视频，有效弥补课堂教学学时的不足。其次，要倡导学生在“做中学”。生物化学本身就是实验性学科，一些较难理解的理论知识辅以实验学习就容易理解了，因此，应倡导学生在做实验中强化对理论知识和实验技能原理的学习，这就需要学生全程参与实验过程。最后，在实验过程中，还应加大教师的巡查力度，而小班制教学为整个教学过程的有效管理提供了保障。实验结束后，要求每位学生必须将实验中观察到的实验现象和测出来的实验数据交由指导教师检查核实，教师核查后，学生才算完成了实验内容。这样既可以掌握每位学生的实验情况，又可以防止学生相互抄袭实验报告的现象发生。

4.加强职业素养的培养

学校对职业素养教育的重视程度不够，使部分学生没有足够的职业意识和技能，毕业后也没有很强的、可立即独立工作的能力，这可能是学生就业难的重要原因之一。实验课程是对学生进行职业素养教育的重要阵地，因此，我们在生物化学实验课上会适当引入一些例子，强化对学生职业素养的培养。例如，有的学生将来可能会进入疫苗或生物制药公司从事质控工作，第一次课我们就会向学生强调，这些工作与普通人的生活息息相关，做好这些工作的关键是要有认真负责的态度和过硬的技术。在实验过程中，也会不断强化学生认真负责的实验态度，强调哪些因素会影响实验的精度、如何科学客观地报告实验结果等细节问题，这些都是他们将来工作的一部分，以此培养他们的专业技能和职业素养。

5.加强教材与课件建设

专业、适用的实验教材是提高实验教学水平的有力保障。实验教材是生物化学实验教学改革的重点突破口。我们以适应我校学生需求为基本原则，参考了一些优秀的生物化学实验教材，编写了《生物化学实验指导》实验教材。教材共分为四章，分别是生物化学实验室要求及基本操作（第一章）、生物化学常用实验技术（第二章）、实验项目（第三章）和附录（第四章），内容涵盖生物化学实验的基本方面，包括基本实验理论、实际实验操作、具体实验内容、常用生物化学实验数据、有价值的资料检索网址等。课件以教材为基础，根据具体实验项目制作而成。课件注重实验材料GFP 背景知识的介绍，让学生了解该实验材料相关科研成果曾获得2008年诺贝尔奖，了解该蛋白的技术应用，使学生对生化实验课程的学习产生兴趣。同时，让学生了解科学家的故事，学习科学家不断探索的精神，实现课程思政。我们还在课件中插入了许多图示和动画，将一些晦涩难懂的理论知识以简洁易懂的方式呈现给学生，提高了学生的学习兴趣。同时，课件强调实验材料源于分子生物学实验，建立了相关课程之间的联系，为后续课程的学习打下了基础。

三、实验教学评价体系的改革

合理、完善的考评机制不仅可以检验教学效果，而且能增强学生的学习动力。因此，我们在第一次课上就向学生阐明了生物化学实验的重要意义、课堂教学形式及实验成绩考核办法，以此来激励和启发学生有目的地开展实验。对于生物化学实验课程考核，我们主要分为平时成绩和期末成绩两部分，平时成绩占60%，期末考试占40%。平时成绩的考核主要从以下几个方面着手：实验操作规范与否、实验记录是否真实详细、实验报告格式是否规范、实验结果是否正确、实验结果和讨论是否深入。通过这五个方面的综合评定，基本能反映出学生的综合能力及平时的学习情况。期末考核分为笔试和实操考核两部分，两部分都在一张试卷上，共10套题。笔试部分主要涉及实验技术的相关理论，实操考核为实验过程中的某个实验环节。课程结束后安排考试，每次安排2 人随机抽取考题，因为抽取的题目不同，杜绝了抄袭现象。同时，学生也不知道会抽到哪套题，因此，在学习和复习的过程中必须认真学习每个知识点和实验操作步骤。通过这种考核方式，加强学生对平时实验技能学习的重视，达到强化学生基本技能训练的目的。

四、生物化学实验教学改革成效及思考

生物化学实验课程在生物技术专业以“双元制”为人才培养模式的前提下，以培养复合型高技能人才为目标，积极进行教学改革的探索与实践。通过改革课程内容、教学方式、考核方法，使知识系统化、专业化、趣味化，以培养学生“守护健康，尽责于微”的服务意识、人文关怀和慎独精神。通过生物化学实验课堂教学改革实践，能积极引导、鼓励和支持学生进行相关的科研创新实践活动，包括参与国家级和北京市大学生创新创业训练计划、北京市生物技能大赛、教师的科研课题等。这明显增强了学生的学习主动性，有效培养了学生对该学科的学习热情和对职业素养的深刻理解，对提升学生的动手能力、独立思考能力起到了积极的作用。同时，教学改革促使教师不断学习与提升自己，其教材编写和课件制作水平也不断提高。2019 年，我校生物化学实验课程教材和课件被评为“北京高等学校优质本科教材课件”。

五、结语

近年来，通过上述改革途径，生物化学实验教学取得了较好的效果，学生的学习积极性和主动性不断提高，同时也培养了学生扎实的生物化学实验操作技能，使其能够较快地适应工作岗位。但我们也应看到，生物化学实验教学不断遇到新的困难和挑战，如在生物技术飞速发展和“互联网+”的大背景下，生物化学实验教学如何帮助学生提高职业素养，如何探索新的教学形式和方法，如何更好地服务产业发展，这些都是值得实验教学工作者在实验教学中不断探索和加以总结的问题。