實驗教材論文：生化教材之編制及改善

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本文作者：沈劍敏田曉柱馬明作者單位：蘭州大學(xué)

注重生物化學(xué)實驗教材的先進(jìn)性與科學(xué)性

實驗教材的先進(jìn)性主要是指所選實驗項目應(yīng)著力體現(xiàn)現(xiàn)代生物化學(xué)研究的新理論、新技術(shù)、新方法，將本學(xué)科的新進(jìn)展和新成果融入教材，及時地介紹、展示給學(xué)生［4］。生物化學(xué)實驗雖然是生物學(xué)實驗教學(xué)中較基礎(chǔ)的部分，但近年來隨著生命學(xué)科的迅速發(fā)展，生物化學(xué)中新的研究成果和研究手段不斷涌現(xiàn)，極大地豐富了生物化學(xué)的內(nèi)涵。因此我們在選編實驗項目時，壓縮了陳舊的重復(fù)驗證性實驗，增加了設(shè)計性、研究性和綜合性的實驗內(nèi)容，補充了反映學(xué)科發(fā)展方向的新實驗，并及時地在實驗教材中介紹最新的儀器設(shè)備。實驗教材的科學(xué)性主要指教材體系能較好地體現(xiàn)本學(xué)科的內(nèi)在科學(xué)邏輯，科學(xué)合理地編排實驗次序，遵循基本操作和基本技能訓(xùn)練要循序漸進(jìn)的原則［5］。例如，在生物大分子分離純化鑒定部分的內(nèi)容中，我們從凝膠層析、親和層析、離子交換層析，最后到高效液相色譜法，逐漸展開介紹各種技術(shù)及適用范圍，這樣既對生命大分子有了全面的認(rèn)識，又將各種方法的特點通過具體的操作加以理解掌握，引導(dǎo)學(xué)生的思維發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識的能力，同時還了解了目前生物大分子分離純化的主流技術(shù)。此外，在教材中每項實驗后面詳細(xì)列出實驗方法的原始出處和參考文獻(xiàn)，有利于追根溯源，開闊學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。

突出生物化學(xué)實驗教材的啟發(fā)性與實用性

1合理設(shè)置生物化學(xué)實驗教材內(nèi)容

(1)有機(jī)整合實驗基礎(chǔ)知識實驗教材要圍繞技術(shù)應(yīng)用能力這條主線來設(shè)計，突出實用性和實踐性。由于生物化學(xué)實驗是一門基礎(chǔ)課，不能完全拋開基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，有必要進(jìn)行基本技能的訓(xùn)練。我校開設(shè)的生物化學(xué)理論課占96個學(xué)時，而與之對應(yīng)的生物化學(xué)實驗是一門獨立的課程，占54個學(xué)時，1．5個學(xué)分。近年來，生物化學(xué)理論日新月異，要求在實驗內(nèi)容的設(shè)置上也與之相適應(yīng)。我們將該實驗與酪蛋白的制備及含量測定結(jié)合起來，這樣學(xué)生在一個實驗項目內(nèi)同時可以達(dá)到學(xué)習(xí)等電點沉淀法制備酪蛋白的原理和方法、掌握紫外分光光度法的原理和操作技術(shù)兩個目的，成為一個綜合性實驗，在有限的學(xué)時內(nèi)多掌握基礎(chǔ)知識。(2)循序漸進(jìn)提升實驗技術(shù)水平在生物化學(xué)實驗技能訓(xùn)練體系中，教材從學(xué)習(xí)該課程的基本技能訓(xùn)練入手，以培養(yǎng)學(xué)生掌握基本的研究手段，強化提高到綜合運用，最后能獨立完成創(chuàng)新課題為主線。在基礎(chǔ)驗證性實驗部分，不是一味照抄經(jīng)典內(nèi)容，而是增加了一些陽性和陰性對照實驗，引導(dǎo)學(xué)生從正反兩方面驗證理論成果，所選實驗突出定性概念;在強化提高部分，應(yīng)用離心技術(shù)、分光光度技術(shù)、電泳技術(shù)、層析技術(shù)等，著重介紹各種生物大分子的分析方法，所選實驗突出定量概念;在綜合運用部分，在前兩部分的基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)訓(xùn)練，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和動手操作能力，其中“卵磷脂的制備及氣相色譜分析”、“高效液相色譜法測定雌激素含量”和“旋光法測定淀粉含量”三個實驗是編者根據(jù)多年教學(xué)科研工作積累編著的，填補了這些教學(xué)內(nèi)容的空白。學(xué)生在完成基礎(chǔ)、強化和綜合實驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)已掌握的理論知識和實驗技術(shù)，結(jié)合自己的興趣，可以選做給出的課外創(chuàng)新研究項目。這樣，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識、綜合運用知識的能力和科學(xué)思維的方法，完成由被動學(xué)習(xí)到主動學(xué)習(xí)、由正向思維到反向思維的轉(zhuǎn)變，使學(xué)生獲得科研的初步能力。(3)重視理論知識和實驗技術(shù)的完整性生物化學(xué)實驗屬于生物學(xué)不同專業(yè)公共的、互通的學(xué)習(xí)內(nèi)容，為了培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，增加可讀性和引導(dǎo)性，使學(xué)生有興趣學(xué)、容易學(xué)，我們合理規(guī)劃教材內(nèi)容，力求知識和技能的全面和系統(tǒng)。根據(jù)生物化學(xué)實驗技術(shù)從易到難的順序，設(shè)計有代表性的實驗，包括生物化學(xué)基礎(chǔ)、強化、綜合三個層次，最后增設(shè)創(chuàng)新項目，作為課外創(chuàng)新訓(xùn)練題材自由選做。全書內(nèi)容設(shè)置包括對糖、脂質(zhì)、氨基酸、蛋白質(zhì)、酶、維生素、核酸、激素等生命大分子的分析研究，還包括物質(zhì)代謝與生物氧化實驗，在綜合實驗和創(chuàng)新項目方面均得到充實和加強。實驗方法涵蓋滴定、蒸餾、離心、分光光度比色、薄層層析、凝膠層析、離子交換層析、親和層析、氣相色譜、高效液相色譜、電泳、熒光、旋光法等技術(shù)，全面展示了生物化學(xué)的理論知識和技術(shù)方法。

2簡明闡釋實驗原理和實驗步驟

實驗是有科學(xué)依據(jù)的教學(xué)活動，必須在邏輯嚴(yán)密的理論指導(dǎo)下進(jìn)行［6］，因此我們必須將實驗原理寫得詳細(xì)、準(zhǔn)確、嚴(yán)謹(jǐn)，便于學(xué)生理解掌握。例如，我們在編寫“動物肝臟DNA的提取”這一實驗原理時，首先，根據(jù)DNP與RNP在鹽溶液中的溶解度不同進(jìn)行分離，進(jìn)而用SDS將DNA與蛋白質(zhì)分開，再用有機(jī)溶劑沉淀除去蛋白質(zhì)，用乙醇使DNA析出，在整個實驗過程中為了使目標(biāo)產(chǎn)物—DNA免于降解，需要抑制核酸水解酶的活性。經(jīng)過這樣遞進(jìn)式的介紹，學(xué)生易于掌握整個提取流程。此外，由于生物化學(xué)原理在一定程度上是一種化學(xué)語言，采用化學(xué)方程式表達(dá)實驗原理更簡明直觀。所以，我們在編寫原理部分時采用文字闡述與化學(xué)方程式表達(dá)相結(jié)合的形式。實驗步驟是學(xué)生進(jìn)行實驗操作的基本素材，應(yīng)繁簡得當(dāng)，可操作性強，條理清楚。我們采用提綱式和表格式來表述實驗操作步驟。對于定性實驗多采用提綱式論述，使操作步驟的來龍去脈有條不紊，特別是某些不可忽視的關(guān)鍵細(xì)節(jié)，以及試劑藥品的配制和儀器設(shè)備的正確使用等內(nèi)容;對于定量實驗多采用表格形式，使加樣等系列操作一目了然，便于數(shù)據(jù)記錄與統(tǒng)計，尤其在標(biāo)準(zhǔn)曲線制作過程中，更顯此法的簡便。

3適當(dāng)設(shè)計插圖

插圖在生物化學(xué)實驗教材中占有非常重要的地位，書中配以高質(zhì)量的插圖可增添教材的可讀性，給人以生動形象、圖文并茂的感覺，從而吸引學(xué)生的注意力，加深學(xué)生的理解。在插圖的表達(dá)形式上，教材采用器皿圖片、裝置圖、曲線圖、色譜圖、操作示意圖、儀器設(shè)備圖、實驗結(jié)果照片等多種形式，從不同角度將生物化學(xué)實驗的原理和操作等內(nèi)容形象、直觀、清楚地展現(xiàn)給學(xué)生，增強了實驗內(nèi)容的表現(xiàn)力。

4注重實驗結(jié)果的處理

實驗結(jié)果的處理是生物化學(xué)實驗教學(xué)中必不可少的環(huán)節(jié)，包括三方面內(nèi)容。首先，要得出定性反應(yīng)的結(jié)論或定量測得的結(jié)果。引導(dǎo)學(xué)生正確描述實驗現(xiàn)象，對實驗的正反結(jié)果加以分析評價。對于定量實驗，書中還列出了相關(guān)計算公式，有的實驗還列出了正常值范圍，便于學(xué)生對照比較。其次，根據(jù)每個實驗項目的難點和知識點，設(shè)計了一些富有啟發(fā)性的思考題，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。最后，引導(dǎo)學(xué)生反觀整個實驗，總結(jié)實驗成敗的關(guān)鍵步驟，書中列出了相應(yīng)的注意事項，以引起學(xué)生的思考。

生物化學(xué)實驗教材的改進(jìn)方向

1加強雙語實驗教材的建設(shè)

開展生物化學(xué)實驗雙語教學(xué)，提高學(xué)生的專業(yè)英語水平，培養(yǎng)具有國際競爭力的高質(zhì)量人才，應(yīng)該成為當(dāng)前我國生物學(xué)科高等教育的內(nèi)容［7］。在現(xiàn)階段雙語教學(xué)主要應(yīng)用于理論教學(xué)中，隨著雙語教學(xué)的進(jìn)一步推廣，它必將延伸到實驗教學(xué)中。但目前國內(nèi)還未見真正適合專業(yè)要求又有利于學(xué)生學(xué)習(xí)的生物化學(xué)實驗雙語教材出版，因此，加強該課程的雙語教材建設(shè)，出版適合國情、專業(yè)的生物化學(xué)實驗雙語教材是一個改進(jìn)的方向。

2出版適合實驗課程體系的教材

生物化學(xué)與分子生物學(xué)的實驗內(nèi)容可以編為一本書出版。通過對基本技能訓(xùn)練，生物化學(xué)基礎(chǔ)、強化、綜合實驗，以及分子生物學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、融合、重組，形成一門獨立的綜合性實踐課。這樣不僅避免了實驗內(nèi)容上的重復(fù)，還實現(xiàn)了知識的相互滲透，形成符合教育教學(xué)規(guī)律的實驗教學(xué)體系，在培養(yǎng)學(xué)生實驗技能、綜合能力上發(fā)揮重要作用［8］。

3充分利用信息資源

實驗教材可以附帶光盤發(fā)行，構(gòu)建數(shù)字化、信息化的實驗教學(xué)平臺［9］。在實驗教材中應(yīng)該介紹與生物化學(xué)實驗有關(guān)的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)頁或網(wǎng)站地址等內(nèi)容［10］，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會利用各種數(shù)據(jù)庫查閱并獲取大量相關(guān)的文獻(xiàn)資料，更直接了解本學(xué)科的研究成果和實驗技術(shù)的最新動態(tài)。這不僅可以引導(dǎo)學(xué)生開闊視野，提高綜合分析問題的能力;更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)的思維方法和檢驗科研的基本功，為今后的創(chuàng)新實踐打下堅實的基礎(chǔ)。