地方高校生物化学实验教学改革与探索

摘要:生物化学实验是巩固生物化学理论知识学习、培养学生创新能力和实验技能的重要实践课程。针对地方高校生物化学实验教学存在的问题,作者从教学条件、教学内容、教学方法和考核方法等方面对生物化学实验课进行了改革。教学改革取得了较好的教学效果。

关键词:生物化学实验;实验教学;教学改革

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)36-0263-02

近年来生物化学实验方法和技术应用广泛,它不仅是生物学的基础,也是医学、化学、农学、食品和林学等学科的基础。为了充分发挥生物化学实验教学的作用,培养符合社会需求的各类人才,笔者结合怀化学院生物与食品工程学院生物化学实验教学实际,从教学条件、教学内容、教学方法、考核方法等方面进行了改革,总结了一些经验,希望对提高地方高校生物化学实验教学质量有所帮助。

一、地方高校生物化学实验教学的现状

1.教学内容陈旧,设计性和综合性实验项目少。地方高校开设的生化实验项目是根据实验开设几年前就已制定的实验教学大纲来设置的,加上教学管理部门要求实验教师开设实验项目时必须严格按照实验教学大纲,因此,地方高校生物化学实验教学内容陈旧,主要是一些验证性实验,实验内容单一,学生不需要费很多时间和精力就能快速做完实验。这些实验主要是偏向理论验证,实验内容既没有体现专业特色,也不利于学生实验技能的培养。

2.实验经费投入少,缺乏大型精密仪器设备。地方高校由于经费紧张,对实验教学投入少,无钱购买一些高端精密的先进仪器设备导致一些实验项目无法开设,而许多常见的实验项目也因为一些常见的仪器设备数量不够使得实验大受影响,出现多人共用一台仪器或几个人一组完成一组实验数据的现象。长此以往,会导致部分学生学习积极性不高。

3.传统的教学方法不利于学生实践能力和创新能力的提高。传统的生物化学实验教学方式是:实验课前由实验教师准备好所需要的实验材料、仪器设备和药品试剂,课堂上由实验教师讲解实验内容,在教师的指导下学生操作实验,实验结束后学生撰写实验报告。因为学生不需要准备药品及材料,不用设计实验方案,也不需要考虑实验能否成功,只需按照老师实验讲义的步骤完成实验就行,这种机械的教学方法,导致学生缺乏独立思考和主动性学习,其最终的结果就是限制了学生实践能力和创新能力的提高。

4.实验考核方式僵化,不能调动学生的积极性。对学生成绩评定主要考核学生实验表现和实验报告撰写两部分。实验表现主要考察学生是否课前预习实验讲义,是否按时完成实验预习报告以及实验课上学生是否有迟到、早退及旷课的情况。实验报告撰写根据实验报告的规范性、实验结果的准确性和对存在问题的分析处理等进行综合评定。考核的依据主要以文字形式出现,导致学生撰写实验预习报告时出现一字不漏地把实验讲义抄一遍的现象,或者抄袭成绩好、实验认真学生的实验报告,即便学生不认真操作实验也有可能得高分。这种考核忽略了对实验具体操作过程的考核,不能真正调动学生的学习积极性。

二、生物化学实验教学改革措施

1.实验教学条件的完善。实验室硬件设施的建设是完成实验教学改革的基础和保障。生命科学突飞猛进,生物化学新技术的不断出现需要对生物化学实验室的基础设施不断改进更新。近几年来怀化学院利用中央与地方共建实验室平台加大实验室的投入,新修建了一栋新的生物实验教学楼,生物化学实验室现有面积756 m2,先后购买了高效液相色谱仪、中高压层析分析仪、荧光分光光度计、高速冷冻离心机、紫外可见分光光度计、PCR仪、超纯水发生器、多功能酶标仪、生化培养箱、光照培养箱、超低温冰箱、冷冻干燥机、浓缩仪、电泳仪和电泳槽等价值近两百万元先进的仪器设备。生物化学实验室基础设施的改进为生物化学实验教学的改革打下了坚实的基础。

2.改革实验教学内容。首先,自编实验讲义。编制的实验讲义要符合实验教学大纲的要求,考虑实验室的教学条件和学生的知识水平。其次,优化实验教学内容。根据实验教学大纲要求,将实验分为验证性实验、综合性实验和设计性实验三大块,建立了一个既具有专业特点,又能提高学生实验操作技能和创新能力的实验教学体系。实验内容选取实用性和可操作性强的实验项目,具体包括验证性实验3个:溶液配制和玻璃仪器的洗涤、纸层析法分离氨基酸、小麦种子淀粉酶酶学性质的研究(温度、pH、激活剂、抑制剂对酶活性的影响);综合性实验6个:食用油碘值的测定、植物组织中丙二醛(MDA)的测定、维生素C的含量测定、总糖和还原糖的含量测定、植物组织中蛋白质的提取与含量测定、小麦种子萌发前后淀粉酶活力的比较;设计性实验9个:枯草芽胞杆菌发酵制备a-淀粉酶、a-淀粉酶的酶促反应进程曲线的制作和酶活力测定、a-淀粉酶的离子交换柱层析、SDS-PAGE法鉴定a-淀粉酶、a-淀粉酶的Km与Vmax的测定、藤茶黄酮的提取、藤茶黄酮提取物的纯化、HPLC法测定藤茶黄酮的含量、藤茶黄酮在油脂中的抗氧化活性研究。通过开设这些综合性和设计性的实验项目,学生不但巩固了相关的生物化学理论知识,激发了参与科研的激情和潜在的创新意识,而且还学习了一些新的实验技术。

3.改革教学方法,提高学生实践能力和创新能力。实验教学方法灵活多变,因此,实验教师需要结合课程的教学内容、对象和目标的不同选择不同的教学方法和教学模式。由于传统生物化学实验教学方法的弊端,在优化实验内容大幅增加综合性和设计性实验项目比例的基础上,我们对生物化学教学方法和模式进行了创新,让学生全程参与了实验教学。首先,实验准备工作由学生在实验老师指导下完成,包括溶液的配制、实验耗材的分发、仪器设备的准备、预习实验等。通过这些工作学生学会了药品剂量的计算、电子天平的使用、溶液配制操作技能、pH计的操作及对实验项目的原理和步骤的初步了解等。其次,选取一些相对简单和容易讲解的实验项目提前两周分派给学生(6个学生为一组,每组一个实验项目)。学生根据老师分派的实验内容上网查阅相关资料,预习实验原理和步骤,设计实验方案和编制实验教案。实验课时由每组选派1-2名学生讲解实验内容,同组的其他学生可以进行必要的补充。讲解完成后实验老师和其他组的同学提问,学生当堂回答问题,如果学生回答不出来可以请求老师协助回答或者学生课后查阅资料等下次实验时再回答。最后,招聘一些认真负责,实验技能强的高年级学生参与实验教学,协助教师指导学生实验操作,这样既锻炼了高年级学生的实验动手能力,又减轻了实验老师的工作量。

4.改革考核方法,提高学生的学习积极性。为了使考核更加科学合理,我们将考核方式改为综合考查学生的实验能力。生物化学实验最终成绩由平时成绩(30%)、实验操作成绩(30%)和实验理论成绩(40%)三部分组成。平时成绩包括:考勤、预习、课堂提问、实验报告、原始数据的记录。其中实验报告着重考查学生能否根据已学的理论知识对实验数据与结果进行分析讨论。实验操作就是将实验用到的所有仪器让学生随机抽签,抽到什么仪器就考什么仪器,根据仪器操作指南设置分数,学生操作考试时分步计分。实验理论考试是以笔试形式考查学生对所学实验的原理、步骤和结果的理解与分析能力。这些措施的实施能够较好地培养学生的实验操作技能和创新能力,也提高了学生学习的积极性。

5.改革成效。通过实验教学的改革,学生主观能动性有了很大的提高,绝大部分学生都能独立思考、亲自动手完成自己的实验项目。在提高学生实验操作技能的同时也培养了他们的科研意识,很多学生以毕业论文、大学生研究性学习与创新性实验项目的形式参與了教师的科研项目。近十年来学生考研率(录取人数与班级总人数)每年都在30%以上,最高的达到68%左右。2008到2016年期间胡朝暾老师所指导的本科毕业论文学生中有31名学生参与了生物化学实验教学管理工作。这些学生本科毕业后有28人(其中985和211高校16人)考上了中国人民解放军军事医学科学院、武汉大学、四川大学、中南大学、湖南大学、湖南师范大学、暨南大学、云南大学、广西大学等高校的硕士研究生,硕士毕业后至少有11人继续攻读博士学位。据不完全统计,这些学生攻读博士学位期间以第一作者先后在Nature Cell Biology、Embo Reports、Cell Research、JMCB、PNAS、Scientific Reports、JBC、Toxins、Toxicon等期刊上发表论文20多篇。很多学生都成为了所在实验室的科研主力军。

参考文献:

[1]陈发波.地方高校基础生物化学实验教学分析及建议和改革措施[J].科技创新导报,2016,13(19):144-145.

[2]李予霞,高剑峰,李鑫,等.生物类专业生物化学实验教学体系的改革与实践[J].河北农业科学,2009,13(02):163-164.