高校生物化学实验教学改革与探索

2023-08-13裴素俭

现代农村科技 2023年7期

裴素俭

（衡水学院生命科学学院河北衡水 053000）

生物化学是高校生物类本科各个专业的专业必修课程，是重要的基础性学科。而生物化学实验是一门重要的实践性课程，在实验理论、基本技能方面能够系统化的培养学生的综合能力和科学素养，为后续的相关课程学习以及实验的实际操作打下坚实的基础。许多高校均已经将生物化学实验与生物化学学科相分离，并将生物化学实验设定为必修课，足以证明生物化学实验在高校培养高素质人才中的重要性。我校生物化学教研室为了提升学生综合能力和科研素养，为培养符合当前社会经济发展要求的高素质应用型人才，在2021 级生科专业和2021 级生技专业生物化学实验教学过程中进行了改革与探索。

1 优化实验教学内容

1.1 强化开展综合性实验，全面提升学生综合素养。对于综合性实验应将重心放置在对学生动手能力的培养、思维的创新以及分析问题解决问题能力的提升等方面。培养学生学会用学过的理论知识来解释实验现象，充分提升学生的实践能力以及动手能力。在综合性实验“酵母核糖核酸的分离及组分鉴定”的操作过程中，酵母可溶于碱性溶液第一次离心后，为什么要上清液弃掉沉淀？上清液加入酸性乙醇离心后为什么弃掉上清液而要沉淀？在这个过程中引导学生把学过的理论知识和实验现象有机结合。让学生利用氧化—还原反应、颜色反应等综合知识，采用分光光度计等对酵母—核糖核酸的组分进行分离和鉴定，培养学生综合利用学过的知识来分析实验结果[1]。

1.2 开展自主性实验，注重学生创新能力培养。积极调整综合性实验内容，适当减少验证性学时数，适时加入少量的自主性实验。我们把生物化学实验教学体系中的最后一个实验“VC 的测定”单独分离出来，根据学生自身能力进一步拓展实验，要求学生自行查阅资料，在完成资料汇总环节之后，制定合理的实验方案，要求小组内反复讨论，逐步完善方案的科学性、逻辑性和探索性，教师对于学生的实验方案和疑问给予及时指导和帮助，经过和老师进行探讨之后，确定最终的实验方案，结合开放实验室的形式，教师协助学生准备一些实验用具、指导学生配制试剂，学生自主进行操作。学生完成实验之后由其独立分析实验结果，并要求在实验报告中进行总结和反思。在这一过程当中，学生的实践能力不断加强，分析能力以及理论知识应用能力也得到了发展。

2 教学理念创新

高校作为培养创新人才的重要阵地，培养学生创新精神，就是要营造尊重创新、注重创新的良好氛围，激发学生创新欲望，培养学生创新意识[2]。传统的实验教学内容主要是对理论知识的验证，学生的思维局限于老师讲解，学生按照实验项目机械操作，制约了学生创新能力的培养。然而在信息化新常态下，社会需要创新性的高素质人才，这就要求大学教育要注重培养学生的创新意识和综合能力，高校教师需要创新教学理念和教学方法。

生物化学实验教学过程始终围绕以学生发展为中心的教育理念，生物化学实验教学内容由原来全部是验证性实验，逐渐增加由学生根据能力和爱好自选题目拓展实验内容进行综合实验设计，由培养学生的单一实验技能逐渐向培养综合能力过渡，由传统授课方式以教师为主学生被动接受，向“以学生为中心”的理念转变，由传统实验的知识传递向专业化自主创新的能力转变，引导学生树立自己的学习目标，从而达到生物化学实验教学改革的目标[3]。

3 创新教学手段以及教学方法

3.1 线上线下相结合。混合式教学是一种将在线学习与传统面对面教学相结合的教学模式，通过两者的优势互补，来获得最佳的教学效果[4]。目前，随着信息技术与实验教学活动的不断融合，再加上新冠肺炎疫情影响，我们在实验教学过程中，尝试采取了线上、线下混合式教学模式。首先课前预习环节，引导学生利用网络做好课前预习。老师提前把优等教学资源上传到QQ 群、学习通等平台，引导学生课前在这些网络平台进行理论知识、实验技术的自主学习，培养学生自学能力，激发学习兴趣，也可通过学习通、QQ群等平台在线答疑进行交流，老师及时掌握并解决学生课前自主学习中遇到的问题[5]。其次，在实验教学过程中，教师通过教学设计，把实验的重点难点、实验操作技巧及注意事项等内容，以多媒体课件和视频的形式形象生动且有序的呈现给学生，激发学生的兴趣。同时，学生在实验操作过程中，通过发现问题、解决问题从而引发创新思维。实验完成后，老师针对学生实验操作过程中所出现的问题，在学习通、QQ群及时进行总结并引导学生思考，促使学生对知识的进一步巩固。另外，教师在学生书写实验报告时提出要求，除了数据分析外，必须有讨论或反思内容，引导学生养成自省和反思的习惯。任课教师及时在学习通、QQ 群答复学生的疑难问题，充分利用网络资源，增强师生之间的互动性，促进生物化学学科实验教学的有效开展。

3.2 学生自主设计实验。为了培养学生的创新性和探索性，我们鼓励学生自主设计实验方案并进行实施，在VC 的测定实验中，由学生自己准备实验材料，学生根据自己喜好选择苹果、橘子、猕猴桃、柠檬等不同实验材料，改变以往只用猕猴桃一种实验材料，学生根据感兴趣的方向自查资料设计实验，教师和学生一起讨论确定后，学生通过操作对方案进行验证，实现自我设计实验的目标。通过不同组实验结果的差异化，进而启发学生探究，提高创新的意识和能力。教师引导学生进行思考，影响实验结果的因素可能有哪些？从而引激发学生的发散性思维，在同学们的积极讨论过程中，锻炼了学生自身的创新性、开放性思维，培养了创新意识。在参加大学生创新创业训练计划比赛中，“烘干柠檬片的制作工艺及其特性、品质的研究”，就是VC 的测定实验内容的拓展和应用，也得益于教师课堂上对学生发散思维的引导。同时，在实验教学过程中体会到，实验设计从学生身边的科学问题入手，更容易引起学生的兴趣，从而逐步提高学生的实验素质和科学素养。反思实验教学、改进实验教学为进一步提高教学质量提供经验[6]。

3.3 分组合作，学生走上讲台。生物化学实验侧重于学生动手能力的培养，如何充分利用有限的课时，让学生养成会学习、爱学习以及通过实验项目提高动手实践能力、创新能力以及团队合作能力，一直是我们不断探索的教学模式。上学期以“蛋白质的透析”实验作为试点进行了探究，尝试采取了分组合作的教学方法，取得了较好的教学效果。生化实验室有6 个实验台，每个实验台由6 名同学组成团队。蛋白质的透析是生物化学分离提纯过程经常使用的基本操作技术之一。原理是利用小分子透过而大分子不能透过半透膜的原理，不断更换透析水即可将蛋白质和小分子物质分离。第一组同学检测透析前烧杯内成分；第二组检测透析前透析袋中成分，第三组检测透析过程中烧杯内成分，第四组检测透析过程中透析袋内成分。不断更换透析水，透析彻底后第五组检测烧杯内成分，第六组检测透析袋内成分，最后以思维导图的形式，把每组的检测结果，都呈现在黑板上。为了调动每一个同学的积极性，每组由老师随机选定主讲人，团队其他同学做补充，随之进行的提问、讨论，接受其他团队的质疑，不能解决的问题全班同学先进行讨论，老师作为主导者及时答疑，并适时的表扬善于提问和回答问题积极的同学，在讨论过程中，有意识的提高学生的思辨能力，语言表达能力及分析问题解决问题的能力。团队配合的协作能力、应对问题的能力、主讲人的逻辑表达能力、对知识的掌握水平等方面对各小组进行量化评分，作为实验成绩的平时成绩。从实验报告完成情况看，实验报告讨论部分对实验过程进行了总结和反思，可以看出，教学效果不错，让学生走上讲台的教学模式提高了学生自主学习的积极性与主动性，学生由被动接受到主动学习，实现了由“学”到“教”的身份转变，也提高了学生传播知识的责任感[7]。