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由于教學課程設置和學時數的限制,生物化學實驗課一般在低年級開設,學生思維仍沿襲高中的授課方式,每個實驗從實驗原理、儀器、步驟到結果等都由教師告知,學生被動接受和模仿,實驗報告千篇一律,不能有效發揮學生的主觀能動性,自主性較差。教學方式較為單一和枯燥,缺乏啟發性和趣味性,無法調動學生的熱情和積極性。同時,生物化學實驗教學過于強調對理論知識的補充和驗證,忽視知識的更新和發展;過于注重傳統經典的生化實驗方法(如提取分離純化和鑒定生命物質)的掌握,忽略對現代分子生物學實驗技術(如PCR,定點突變,Western-blotting)的理解和學習。此外,由于長期形成的重理論輕實驗的思維習慣,學生在實驗過程中很少主動思考,動手能力和分析解決問題的能力較差。這些問題嚴重影響了生物化學實驗課的教學效果和學生實驗技能與創新能力的提高。
二、生物化學實驗教學改革的方法和內容
教學改革的關鍵在于教學方法的改變,教學方法的科學性將直接決定教學過程的質量和效率。對教學方法的徹底改革和創新是培養適應社會發展的創新型人才的前提條件。教學方法只有與教育目的和培養目標相適應,才能實現其價值。目前的生物化學實驗教學無論從方法上還是從內容上都應做出調整,以適應新形勢下學科發展的需要。
1.豐富授課方式,增加學生主動性。
生物化學實驗教學不同于理論教學,它除了要求學生掌握基本原理外,還需熟悉儀器使用,試劑配制,投入到整個實驗過程中。在教學過程中,為提高學生的實驗動手和科研思維能力,應減少灌輸式、增加啟發式教育,讓學生自己在實驗中發現問題、解決問題。具體做法是要求學生課前理解實驗原理,預習實驗內容,熟悉實驗方案。教師主要講解儀器的操作、使用,關鍵的實驗方法和步驟,大部分時間交給學生進行實驗。實驗過程中,引導學生觀察實驗現象,發現問題,積極主動思考。實驗結束后,組織學生討論和分析實驗結果,總結實驗。教師針對出現的問題進行分析和點評。通過這種方法的轉變,增加了學生自主性和參與意識,減少他們對教師授課的依賴,從而調動學生的積極性,有助于提高生物化學實驗教學效果。
2.優化實驗教學內容,適應學科發展需要。
生命科學發展到21世紀,其技術理論正發生翻天覆地的變化。生物化學已從過去注重分離純化和鑒定生命活性物質,進入到分子生物學的發展階段。因此,生物化學實驗教學必須適應生命科學這種發展趨勢,在教學內容上進行有效調整,從而為科學研究和社會生產培養合格的人才。在實驗內容設置上遵循新穎性、系統性和連貫性,適當減少驗證性實驗內容,增加定量分析和綜合性實驗。在實驗安排上由淺入深,循序漸進,逐漸滲透。筆者所在的生科院目前開展的本科生物化學實驗主要有酵母蔗糖酶的提取及比活性測定,菠蘿蛋白酶的提取、初步純化及活性鑒定,SephadexG-75分離純化菠蘿蛋白酶,SDS-PAGE測定純化的菠蘿蛋白酶分子量,動物組織乳酸脫氫酶同工酶聚丙烯酰胺圓盤電泳和植物胰蛋白酶抑制劑的提取及活性測定。在六個實驗中,蛋白質的提取和檢測就占了一半內容,電泳實驗也重復設置。今后可去掉兩個蛋白分離鑒定的實驗,相應增加一個RNA提取實驗(如動物組織基因組RNA的抽提及檢測)和一個分子生物學實驗(如特定基因的PCR擴增和凝膠回收);同時去掉重復設置的圓盤電泳實驗,增加一個分子免疫實驗(如western-blotting蛋白免疫印跡實驗)。通過這樣的調整,使學生了解從基因的克隆到蛋白的獲取和有效鑒定的整個實驗過程,加深學生對現代生物技術的理解和掌握。
3.開展自主性實驗,培養學生科研能力。
根據自身情況和特點,為學生創造條件開展自主性實驗。明確實驗目的和要求,提供必要的實驗條件由學生自行設計實驗方案并加以實現。這個過程需要學生掌握較扎實的生物化學理論知識,并熟悉實驗儀器的操作和使用。實驗過程完全由學生自主準備實驗材料,配制實驗試劑,安排時間,完成實驗,并分析和整理實驗數據,撰寫實驗報告。這樣做的好處是使學生能夠獨立、全面的投入到整個實驗過程,切身感受實驗的每個環節,經受實驗技能和實踐的鍛煉,真正實現了教學活動由“教”向“學”的轉變。因此,自主性實驗能夠極大激發學生的學習興趣和學習熱情,充分調動學生學習的積極性和主動性,全面培養學生分析問題和解決問題的能力,是提高實驗教學效果的一條行之有效的途徑。
4.建立科學完整的評價體系,客觀公正的考核學生。
傳統的生物化學實驗教學,對學生實驗成績的考核往往存在重結果輕過程,重合理性輕真實性等問題。教師往往不能掌握學生在整個實驗過程中的情況,僅以實驗報告作為唯一評價依據。必須改變這種以實驗報告作為實驗成績評定唯一依據的方式,應建立科學完整的評價體系。教師應跟蹤學生對實驗的準備、實驗過程中的操作和完成的情況、實驗報告的書寫、實驗中出現問題的分析和總結,從而能夠對學生的實驗能力有全面和準確的把握,做到客觀公正地考核學生。
5.注重先進教學手段的使用。
生物化學實驗步驟繁多,操作復雜,原理艱深,依靠傳統的文字、圖像等方法很難將實驗過程講解清楚,同時學生不容易把握要點,事半功倍,教學效果往往離預期差距較大。教師應充分發揮多媒體教學的優勢,平時注意搜集實驗教學視頻、動畫,授課時展示給學生,對于關鍵的實驗過程可設置為循環播放,這樣加深了學生對細節的認識,避免學生走彎路,節省了寶貴的課堂時間。
三、結語
總之,生物化學實驗教學改革是個長期和漸進的過程,作為直接參與的教師應保持對實驗教學的關注和投入,努力提高學術水平和自身素質,樹立創新意識,更新教育觀念。拓寬專業知識領域,并注重教學效果的反饋,做到與時俱進,推動生物化學實驗教學水平的不斷提高。
作者:吳駿 母培強 單位:華南農業大學