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关于提高学生生物化学实验学习能力的探讨
发布时间:2019-12-04 点击: 发布:《教育教学论坛》杂志社
关于提高学生生物化学实验学习能力的探讨
张晓勤, 白雪莲,薛大伟 
(杭州师范大学生命与环境科学学院, 杭州,310036)
 
摘  要:生物化学实验是生命科学专业的基础课程。加强学生自主学习能力,鼓励探索性学习,让学生保持学习的热情,对于学生的个体发展非常重要。本文对生化实验教学过程中教与学的内容及方式的改进,以及如何促进学生综合素质的提高进行了探讨。
关键词:生物化学实验,自主学习,探究性实验    教育教学论坛
 
Discussion on improving students’ learning ability of biochemical experiment
Zhang Xiaoqin, Bai Xuelian, Xue Dawei
(College of Life and Environmental Sciences, Hangzhou Normal University, Hangzhou, 310036)
 
Abstract:  Biochemical experiment is a basic course of life sciences. It is very important for students’ individual development to improve their self-study ability, to encourage inquiry-based learning and to keep their enthusiasm for learning. This paper discussed how to improve the contents and methods of teaching and learning in the teaching process and how to promote the improvement of students’ comprehensive ability.
Key words: biochemical experiment; self-study; inquiry-based experiment
 
生物化学是生物类专业本科生必修的专业课程之一,而生物化学实验课则是对生物化学理论知识强有力的补充,同时生物化学实验也是生命科学专业的基础课程。通过理论结合实际操作,可加深对抽象知识的理解。通过对实验过程中各种现象的探究,从而对生物化学书本上的理论知识掌握得更牢固[1]。如通过做氨基酸层析及显色实验,可以非常直观地显示脯氨酸的颜色反应与其他氨基酸不同,而极性与非极性氨基酸的迁移率又有明显差异,从而加深了学生对氨基酸的结构与性质的认识。又如,学生通过亲手制备聚丙烯酰胺凝胶,可以体会到制胶过程中如果不注意细节,就有可能会造成加样孔的不整齐或者造成凝胶中陷入气泡,从而对后续的加样及电泳分离效果产生影响等等。因此,生物化学实验对于培养学生的动手能力、分析能力、创新思维能力等综合素质都是非常重要的。但是传统实验教学方法,通常是以教师的讲授和指导为主,在这个教学过程中学生往往处于被动接受的状态,难以发挥出学生的积极性和主动性,因此我们在教学过程尝试对教学内容、教学方法以及考核方式等方面做出一些调整及改进,以期能促进学生主动学习的能力,从而夯实基础,提高动手能力,同时又能促进学生的创新思维能力的培养。
1 针对不同的学生群体开展多层次教学
我院面向大二上学期的学生开设与生物化学理论课程配套的生物化学实验课,除了满足本学院的生物类专业、食品专业等相关专业学生的选课需求,还对外学院的学生也开放选课,如科学教育等专业。面对不同的学生群体,专业培养目标不同,因此在制定教学大纲时有所区别,本学院相关专业的学生要熟练掌握生物大分子的分离、鉴定方法及定量方法等理论知识及相关操作技能。实验项目则覆盖了糖类、脂类、核酸、蛋白质与氨基酸、酶及其动力学、维生素、脂代谢等内容。通过该课程的学习,要求学生能够熟练规范地掌握分光光度法,离心技术、电泳技术、层析技术等操作技能。另外在大二下学期我们生物化学课程组还开设有生化分析技术课程,主要是以生物大分子的分离与纯化及分析技术为主的综合性的大实验。已学习过基础生物化学实验并有浓厚兴趣的学生可以继续选修这门课程,进一步夯实生物化学理论及实验操作技能与创新思维。
面对其他学院的学生,因受专业培养方案及课时等多方面因素的限制,我们在本学院各专业的教学大纲的基础上适当删减一些复杂的项目,保留了一些基础性及贴近生活的探索性实验项目。让这些学生通过这些项目能够掌握基础生物化学实验的原理及操作方法,熟悉相关仪器设备的操作,同时也满足学生对生活中蕴藏的生物化学原理的求知欲,激发学生学习的兴趣。对于提高学生的相关科学素养起到了一定的指引作用[2]
2 加强学生自主预习的能力
传统的授课模式下,通常是教师先讲授,然后指导操作,学生往往处于被动地位,难以发挥学生的主观能动性。实验教材上都是按部就班的实验程序,而且教材上的文字通常比较枯燥,对于学生的吸引力不足,因此学生自主预习实验的主动性往往不够,所以课堂效果也会大打折扣。为了加强实验课堂的效果,发挥学生主动学习的热情。我们在开学初即向各专业选课学生公布所有实验项目的安排内容及进度。同时将制作的实验相关课件也一并发给学生,提醒学生在每一次课前自主预习。我们在课件中添加了一些动态效果,增加趣味性,同时也提出一些实验项目相关的问题,在预习时引起学生的思考。在正式实验课前通过抽查预习报告及提问等方式检验预习效果。通过这些措施,提高了同学们学习的积极性,同时结合相关的思考问题,在操作中进一步锻炼其分析能力[3]
3 合理利用碎片化时间加强规范操作
实验操作过程如果不规范就会对实验结果造成很大的影响。生物化学实验要用到一些仪器设备,而学生往往都是首次接触这些仪器,还不会规范地使用。我们在涉及到具体实验项目需要某种仪器设备时,可以利用实验中不可避免的一些等待时间或者一些碎片化时间,合理安排操作指导。为了让学生更熟练地操作仪器设备,课程组在前期已制作好相关器材的使用要求及规范操作的ppt文件,如移液管、滴定管、离心机、分光光度计等器材的操作规范,结合录制或收集的相关视频及图片让学生先熟悉这些仪器的规范操作。到具体实验项目时,教师通过现场巡视指导并纠错,进一步加强规范操作。通过反复强化,让学生能建立起熟练操作相关器材的规范意识,从而提高实验结果的准确性和严谨性。
4 在常规实验项目中鼓励探究性实践
在生物化学实验中,我们鼓励学生尝试自主设计探究性的综合实验。为了让学生能熟练运用所学的知识与技能,最近两年我们尝试将原来教学大纲中某个固定的实验项目改成开设一个自主设计的实验项目,让学生自由分组完成。如我们开展了“蛋白质的提取及定量分析实验”作为一个自主设计的实验,让学生尝试从不同的实验材料中提取各种蛋白质,并采用不同的方法进行定量分析。学生可以自主组队分组,完成包括从查找文献、设计实验方案、配试剂到完成实验并分析实验结果等一套完整的过程。通过近几年的尝试,自主设计实验进一步发挥了学生的积极性。
但是因为自主设计实验时间往往比较长,学生要投入很多精力,不可避免会与其他课程产生冲突,所以正常的教学中无法开展太多的综合性自主设计实验。其实,在常规的实验项目中我们也尝试了增加一些探究性的步骤。比如在氨基酸的纸层析实验过程中,我们开展了探索“在展层液中加显色剂后再展层”与“展层之后再显色”两者对比实验效果。又如在酪蛋白的提取实验中,开展了探索“向牛奶中加入缓冲液之后微调与不调pH”对结果的影响。在影响酶促反应的因素实验中,让不同组的学生各自取唾液并在实验中比较各自的酶活力,通过组间比较,既增加了对实验变量的探讨,又增加了实验的趣味性。还有在SDS-PAGE的实验中制作PAGE凝胶时,可以探讨“催化剂的添加量”或者“凝胶聚合时温度的影响”,等等。这些探索性条件通常比较容易操作,可以在组内或者组间进行,不占用其他时间。通过开展类似的实验,充分提高了学生的参与意识,甚至允许学生在实验中自主发挥,通过与老师探讨后尝试一些其他的探索条件,让常规的实验内容也变得更加丰富多彩、更加有趣味性和科学性。
5关爱学生,让学生更加愿意亲近实验
在生物化学实验中会接触到一些有毒有害、挥发性、腐蚀性试剂,有的还属于危化品。比如乙醚、正丁醇、浓盐酸、浓硫酸、丙烯酰胺溶液等试剂。通常在第一节课的时候我们就会对学生进行实验室安全教育,要求学生进入实验室一律穿实验服,提醒学生注意安全使用相关器材及试剂,万一发生事故如何有效处理尽可能降低伤害。在实验室中我们会准备好手套、口罩等物品备用,提醒学生在移取挥发性试剂时带口罩并到通风橱操作,接触腐蚀性试剂时带手套小心操作。
6 “以评促教”的双向评价机制
本校生物化学实验课的考核标准由以下几部分组成:平时成绩占25%(包括出勤,预习效果,课堂参与等方面),实验报告占25%,期末实验抽测考试占50%(包括操作规范与熟练程度,观测及记录数据的习惯,实验报告的规范性及准确性等)。学生的考核成绩由多个因素决定,而成绩也客观地反映和评价了学生的学习过程。
7 结语
生物化学实验是非常繁琐,然而又非常基础的课程,要让学生重视对基础知识和基础技能的掌握,同时又要激发学生主动学习的热情,以及对探索性学习的求知欲。为了让学生成长为基础扎实又有创新思维能力的人才,还需要不断提高生物化学实验教学质量,不断地探索新的教与学的方式。
参考文献:
[1] 杨志伟, 张玮玮, 陈志玲, 等. 生物化学探究式教学的设计和实施. 生命的化学, 2013, 33(1): 105-108
[2] 李欣, 赵玉红, 石建党, 等.  “双一流”建设背景下的生物化学实验教学改革与实践. 高校生物学教学研究(电子版), 2018, 8(2): 12-15
[3] 周杰, 吕明, 闫国栋, 等. 教学时间碎片化对生物化学实验的影响及课程设置思考. 生命的化学, 2018,38(2): 324-329
作者:张晓勤(1976-),副教授,浙江省杭州市杭州师范大学生命与环境科学学院,
基金项目:杭州师范大学高等教育课堂教学改革研究项目
收稿日期:2019-1-3