做好生物化学实验改革培养学生综合素质初探

李宁　孜力汗　李晓宇　滕虎　谢健

摘要：生物化学实验是培养大学生动手能力，启发思维和培养科研创新性人才非常重要的教学环节。本文结合我院生物化学实验内容和教学模式改革过程的经历和体会，主要包括怎样做好生物化学实验准备、培养学生操作技能、发挥学生的主动性、创造性、最终培养高素质人才等，就生物化学实验教学改革提高学生综合素质，培养创新性科研人才进行初步的探讨。通过实验教学改革发现认真细致地做好生物化学实验准备是提高生物化学教学质量的关键，同时加强实验操作过程的考核要求对于培养大学生实验技能素质和提高积极性也非常重要。

关键词：生物化学实验；教学改革；实践；综合素质

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）41-0260-02

生物化学实验是生物工程和技术专业大学生的一门基础实验课程，对培养大学生动手能力，启发思维，培养科研创新性人才具有重要的意义；对加深理论知识的理解，加强科学思维训练具有不可代替的作用，是全面提升大学生综合能力非常重要的实践教学环节。然而，目前生物化学基础实验由于实验内容多以验证性实验为主，学生只是按照教师指导或者书本详细具体的操作步骤进行操作，获得实验结果，完成课程任务而已，对于培养学生基本科研素质没有起到应有的作用。因此，除了改革实验内容之外，还应从教师自身做起，积极充分做好实验准备工作、改革教学和考核模式，提高大学生对生物化学实验兴趣，逐渐提高学生实践能力。大连理工大学生命科学与技术学院于2002年开设生物化学教学实验课，起始是以基础性验证性为主，2008年我院对化工学院600多名学生开设生物化学实验，增加综合实验的比例，投入了更多的实验设备并增补了实验项目。随着教学改革的不断深入，从2013年开始我们已将生物化学实验课程做了较大改革，在不断提高教学质量的同时，增加设计性的大综合实验，并将验证性实验整合其中，实验之间衔接紧密，使教学内容按其内在的联系建立一套相对独立的教学方法和教学模式。以下是几年来在生物化学实验教学实践中的一点体会。

一、做好实验前的准备，提高教学质量

实验准备工作的好坏，直接关系到教学实验能否顺利进行。生化实验准备工作是一项综合繁杂的工作，从实验材料的准备，试剂配制到仪器调试及预试验，都要全面认真地考虑并制定方案，保证课堂实验教学准确无误。每学期还要做好实验器材、材料统计，分类定位和存放保管，实验材料的增减数量必须做到心中有数。首先，在配制使用材料试剂时必须事先进行优化，避免浪费，严格按照实验要求，精准计算，认真配制试剂，精准量取，定容，保证试剂在精准的PH条件下。一些溶液的配制需要多种药品，各药品的溶解次序可能会影响溶质溶解的效果，注意把各溶质分别溶解后，再合到一起进行定容，例如丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺这两种试剂需要分别溶解后，再合到一起定容，如果先合到一起溶解就较难溶解，再进行加热溶解就会出现凝固现象，导致最后不能使用，白白浪费药品和时间。其次就是设备仪器的调试工作。仪器必须经常维护，精心保养。实验课前，都要对实验室的离心机、分光光度计、电泳仪等仪器进行检查、调试，发现问题及时解决维修。如762分光光度计会经常出现屏幕不显示，在紫外波长下出现能量错误，连接的打印机不打印等现象，因此必须提前找到应急解救的办法。还有如高速离心机转子放离心管的孔里是否有水分，必须要保证其清洁，在开机试转过程中还要注意是否有大的不正常的噪音等。最后要保证配套的试剂器材都能顺利地进行实验，因此必须要进行预实验工作。预实验是实验教学必备的环节，是实验教学成功的保障。进行预实验是检验实验准备是否充分的唯一客观有效的方法，以确保所配置的试剂和提供的样品不出现任何差错。比如丙烯酰胺凝胶电泳实验，对过硫酸铵的凝胶效果的检验很关键，如果配制的胶总也不凝，就可以考虑过硫酸铵试剂是否过期失效，不能再使用，要购买新的过硫酸铵试剂，重新配制后再试验。还有离子交换分离蛋白质实验，事先要进行交换剂是否能把蛋白样品分离开的预实验，检验所安装的离子层析柱的缓冲液是否能顺利调控，是否能控制蛋白流量。制作标准曲线的实验过程中，要对待测样品取样量及稀释倍数进行摸索，以使其吸收值落在标准曲线范围内，等等，避免课堂上出现这个不好使那个不行，造成课堂一片混乱，不可收拾的现象。

二、规范学生基本操作

熟练扎实的实验技能是实验成功与否的先决条件，在实验过程中，操作的每一步都关系到实验结果的成败，作为老师，一定要以严谨的科学态度来严格地要求每一位学生，强调实验技能的重要性，规范操作是实验结果准确可信的必要前提。经过老师细心系统指导，学生能够亲自动手清洗干净玻璃仪器，准确称量试剂，精准的取样，移液和溶液稀释及混合等实验基本操作，认真仔细完成每一步操作，以保证整个实验顺利进行。例如垂直板丙烯酰胺凝胶电泳实验：催化剂过硫酸铵，还有加速剂四甲基乙二胺都很微量，只有几微升，该过程中移液枪的使用非常重要，一定要用眼睛看着加到溶液中，如果没有取上来或加到外面就会直接影响凝胶的质量。还有所配置的分离胶倒入垂直板中的位置要规范，要保证分离胶有足够的时间进行凝固，凝胶后，制作的浓缩胶也必须灌满再插梳子，否则形成的加样孔大小不一，层次不齐影响样品的加入，甚至没法加样等。因此，实验过程教师的认真负责和严格要求对培养学生操作的规范性，数据处理和对结果进行分析判断的基本能力具有重要意义。

三、合理运用课堂时间发挥学生的积极主动性和创造性

在生物化学实验课中，老师必须详细了解学生的实验进度情况，积极巡视和仔细观察学生的实验操作是否规范，以便及时纠正学生的不正规的操作。很多实验要保温，离心，凝胶，电泳，层析，需要等待的时间较长，同学显得无所事事。教师利用这些时间穿插些小实验，例如样品进行电泳分离要花上1个小时左右的时间，可以利用这个时间处理小牛肠，做提取碱性磷酸酶的实验，离心，调PH等，还可介绍生物化学的前沿知识方法与技术，使实验课变得更紧凑，更有吸引力，提高实验课堂的教学效率。老师还可开展一些关于实验讨论，让学生积极开动脑筋，变被动学习为主动学习，调动学生探索知识的积极性和创造性。

四、结合科研，提高综合能力

实验综合化，是基础教学的重中之重，把综合性实验置于教学改革的核心位置，是教学改革成功与否的关键。在实验教学改革的具体实施过程中，我们按照实验技术层次或内容进行实验教学内容的整合，协调安排，删减了内容陈旧的验证实验，有针对性地开设一些涵盖面较广的重要基础性实验，以保证减少验证实验学时而不影响对学生基本技能的有效培养。综合实验增加了各实验间的衔接的紧密性，有利于学生对系统知识的全面掌握，充分调动了学生的主动性和创造性。实验课前，老师给出实验主题，让学生从科研的角度来查阅国内外的文献资料，并收集处理相关重要信息，最终设计出可行的实验方案。这样不仅可以了解目前的科学动态，同时还可以让学生巩固生物化学的基本理论和重要知识点。

五、立体化教学模式的尝试

在生物化学的教学实验过程中，往往要求学生掌握理论性很强的知识点，要注意的实验细节很多，学生接受起来往往较为被动，即使讲到位，到学生具体操作时又会遇到很多问题。我们在实验改革中还以独特、新颖的方式将抽象、统一的教学内容转变为充满吸引力的投影，视频动画演示，例如聚丙烯酰胺电泳测定蛋白质的分子量的具体操作，怎样安装垂直板，怎样灌胶，分离胶灌到啥位置，浓缩胶的灌入量，电泳缓冲液加到什么位置，实验有利于抓住实验教学中的细节问题，势必让学生对学习产生浓厚的兴趣，将被动转变为主动。还有762分光光度计法测定蛋白质的标准曲线，仪器本身就可以形成一条标准曲线，但学生操作很容易出现死机问题，就可反复播放视频，让学生正规操作，使自己做的实验结果精确地在仪器上显示出标准曲线。

六、重视实验总结

实验结束后，老师安排时间让学生对本次试验过程进行总结讨论，对实验结果进行系统整理，综合的分析，且让学生以PPT的形式展现给大家。学生们将不同组实验数据进行比较，针对实验现象及存在的问题进行自由交流与总结，例如利用二硝基水杨酸法测定玉米粉原料中的总糖和还原糖含量，各组在数量级上是否一致，有的组的数据为什么出入很大？是哪个环节出现了问题？对出现的问题展开了讨论，提出难点，发表自己的观点，达到培养学生发现问题和解决问题的能力，拓宽了学生的思维，进而大大提高了学生们的积极性和创造性。另外老师对每组学生的报告情况进行点评，针对学生对知识和能力掌握情况形成客观的评价，同时也使生物化学实验的教学效果得到显著的提升，从而全面的提高了学生的综合素质。

几年的实验教学实践证明，生物化学实验教学内容和模式的改革，不仅提高了学生的自我动手操作能力，还从实验的延展性与应用性入手，注重学生系统而连贯的科学思维和科研能力的培养，激发了学生的科研兴趣与自我创新意识，增加了师生之间良性互动，能在轻松的氛围中讨论和交流学术问题，培养了他们的科研探索能力。

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