高校生物化学设计性实验的教学实践

王玉兰，石镇霞，陈默祺

（1.河南大学 医学院，河南 开封 475004；2.河南大学 计算机与信息工程学院，河南 开封 475004）

0 引言

实验教学相对于理论教学更具有直观性、实践性、综合性、设计性、创新性，在加强对学生的素质教育和培养学生的创新能力方面有着重要的、不可替代的作用。 传统的实验教学以验证性实验为主，实验内容、实验步骤等在实验教材中列出，实验时学生只要按照实验教材中列出的操作步骤进行操作就可完成实验，虽然能够帮助学生进一步掌握实验程序、熟练使用有关仪器设备等，但学生的主体作用、积极性和创新能力却得不到充分发挥。 这种实验教学方式已经不能满足当今社会对人才培养的要求。 设计性实验是指学生运用所学知识，在查阅相关资料的基础上，自行设计实验方案、实验步骤，自选实验仪器设备，经过独立操作，得出实验结果，并写出实验报告的过程，是介于基础教学实验与实际科学实验之间的具有对科学实验全过程进行初步训练的教学实验。 开展设计性实验，可以培养学生的创新意识和创新精神，提高学生分析问题和解决问题的能力[1]。

1 开展设计性实验的原则

1.1 开展设计性实验应与学生的知识结构相适应

生物化学开课时间一般在第三学期。 这时学生刚刚接触医学基础课，在开展设计性实验时，要注意处理好继承与发展、改革与创新的关系；要了解学生，根据因材施教的原则，控制设计性实验的难度，使之达到适中程度。 因为若难度过小，不利于调动学生学习的积极性， 不利于培养创新思维能力；难度过大，通过努力仍达不到目标，则会令学生望而却步，反而会挫伤学生学习的积极性。 阿特金森就成就动机问题指出：“问题情境难度在50%左右最有利于激发学习动机。”[2]所以教师在给学生开展设计性实验时要了解学生这个主体，有针对性地提出设计目标，否则会适得其反[3]。

1.2 要有利于培养学生的科学思维和创新能力

开展设计性实验是深化教学改革的新生事物，主管部门应给予足够的重视和大力支持。 设计性实验项目，应首先由实验室主任审核，然后提交由本学科和相关学科教授组成的专家组，根据教学目的和要求，对设计方案、实施步骤进行论证，确认为实验具有可行性、创造性和科学性，才能在学生中开展。 要防止开展设计性实验流于形式，保证设计性实验有利于培养学生的科学思维能力和创新能力。

2 设计性实验的教学过程

2.1 选题

设计性实验中的设计是在教师指导下的设计，给学生提出的设计目标应具有科学性、创新性和可行性。 我们的设计性实验项目主要来源于两个方面，一是由传统的实验改造而来，如琥珀酸脱氢酶的作用及其可疑性抑制。 二是由教师的教研、科研成果转化而来，如细胞DNA 的提取与鉴定。 根据我们实验室仪器设备以及能够提供给学生的实验药品情况，要求学生以小组为单位（一般为2 人一组）进行实验步骤的设计。

2.2 实验设计阶段

这个阶段主要是让学生查阅文献。 教师应加强对实验方案的指导，要求学生对查阅到的资料进行整理，撰写一份初步设计方案，并交指导教师审阅。教师侧重审查学生方案的可行性、 科学性和安全性， 学生根据教师提出的修改意见进行修改完善，经指导教师签字后，方可进入实验室、进行实验。

2.3 实施阶段

在这个阶段，学生根据自己的设计方案进行操作，记录实验过程中的现象，并且进行分析、得出结论，教师主要是加强巡视、点拨、示范、提问。 因而在指导教学的过程中，教师不宜包揽一切，而应充分调动学生学习的主动性，启发学生独立思考、积极创造，尽量让学生自己解决发现的问题，教师可以提供一些启发性的意见，让学生融会贯通地掌握理论知识和实验技能，提高分析问题和解决问题的能力[4]。

2.4 总结阶段

实验结束后，要求学生对实验结果进行讨论和整理，最后按一般科技论文的要求撰写实验论文。教师在这个阶段主要是讲解科研论文的格式和要求，指导学生撰写论文。

3 设计性实验的教学效果

3.1 提高学生的文献综述能力及实验综合技能

为了设计出最优的实验方案, 学生需要查阅大量文献资料,从而提高检索和阅读文献、工具书以及综述这些资料的能力。传统验证性实验是针对某一部分的知识进行实验，而综合设计性实验则是将多方面的知识融合在一起， 给予学生综合实验技能的训练。同时，设计性实验激发了学生对实验课的兴趣，特别是学生可以实际利用自己得到的产品，由此产生成就感，这就进一步调动了学生的学习积极性。

3.2 培养学生团队协作精神及创新思维能力

设计性实验安排每两名学生为一小组，实验过程有些是简单的操作、有些是较复杂的操作。 这就需要学生分工合理、互相协作,充分发挥各自的积极性和创造性，有不同意见相互交流，安排好各自的责任范围， 并且具有高度的责任心和严谨的作风，共同处理实验中出现的异常现象和问题, 从而培养学生的团队协作精神。

学生在实验过程中，可以运用所学知识分析和解决实际问题，通过查阅资料，获取相关信息。 这有利于培养学生进行科学研究的能力和态度。 学生在提高综合技能和积累实践经验的同时，创新思维能力也能够得到培养。

4 设计性实验教学中应注意的问题

4.1 对选题的要求

指导教师在给定实验题目时， 就要有所考虑，要知道学生的实际理论水平和实验技能达到了什么程度，并以此来确定实验题目的难易度，要做到让学生通过努力，基本上可以独立完成实验项目。题目要求过高，超过了学生的实际能力，学生难以独立完成实验，就会变成靠教师指导完成实验，这样会挫伤学生的积极性， 也不利于对学生能力的培养；反之，如果题目过于简单，学生轻而易举地就可以完成，也会令他们兴趣索然，他们的知识和能力也不可能得到充分的发挥，同样达不到教学目的。

4.2 方案的审查和总结

指导教师应认真审阅学生提交的实验方案,审查其合理性、可行性，指出问题所在,激发学生的思维能力，引导学生独立解决问题，而不是拍板定案[4]。实验方案以学生为主，鼓励学生采用不同方法进行实验。 学生根据教师的审查意见修改、完善实验方案，以便实施。 实验结束后，指导教师应及时对实验进行总结，并组织学生对实验结果进行讨论[5]。

4.3 对指导教师的要求

对于同一题目， 学生的设计方案多种多样，提供给学生的仪器也比其他类型的实验多得多。 指导教师必须首先查阅资料，为学生提供全面的背景资料，并熟知所用仪器设备的性能，有较强的实际操作能力和解决问题的能力，有接受学生挑战的勇气，能以自身的创新意识、 创新思维及创新能力去感染、带动学生创新能力的形成和发展，营造生动活泼的学习局面，从而激发学生的创新激情。

5 结语

设计性实验对培养学生的科学思维和创新能力具有显著的作用。 近年来，我们改革传统的实验教学方法，对开展设计性实验进行了探索，形成了新的实验教学模式，提升了实验教学的层次和水平，提高了学生对实验课的学习兴趣，训练了学生的初步科研能力，受到了学生的好评。 实践证明，开展设计性实验是促进学生理论与实践相结合、提高学生综合素质和创新思维能力的有效途径。

[1] 周德辉. 开设研究型实验，培养创新能力[J]. 实验室研究与探索，2005，24（12）：67-69.

[2] 百度百科： 成就动机理论 [DB/OL].[2011-09-20].http://baike/boraid.com/doc.asp?id=5818.

[3] 崔宝玉. 改革实验教学方式和内容，提高创新能力的培养[J]. 现代医药卫生，2007，23（24）：3790-3791.

[4] 翟烨. 新时期高校实验教学改革初探[J]. 石家庄学院学报，2006,8（3）：121-122.

[5] 深化医学教学改革，提高医学生综合素质[J]. 山西医科大学学报，2005，7（5）：509-510.