对生物学理科基地班生物化学实验课程改革的探索

刘雪萍,史玲玲,汪晓峰

摘要：生物化学是理论知识和实践探索并重的学科，针对生物学理科基地班的特点，我们在加强生物化学理论课教学的同时，对生物化学实验课程在课程体系、教学内容、教学方法和手段以及实验考核等方面进行了改革。这些改革有利于激发学生学习的积极性，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

关键词：生物化学实验；课程体系；教学内容；多媒体；考核方式

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）01-0148-02

国家理科基础科学研究和教学人才培养基地北京林业大学生物学专业点（简称理科基地），是1996年10月经国家教育部、国家基金委批准，以北京林业大学生物科学与技术学院为依托建设的，于1997年开始以生物学专业招生。这一专业是包括清华、北大、中国农大在内的19个“国家理科基础科学研究与教学人才培养基地”专业之一，肩负着为国家培养生物科学领域高新技术人才和森林生物学基础科学研究与教学人才的重任，以培养具有坚实的数、理、化理科基础，较高的外语水平，宽厚的生物学理论，较强的实践动手能力和专业适应能力的学科型人才为目标。国家理科基地在人才培养方面，从长远来说，要培养本学科的科学家和专家，从现行本科教育来说，要明确向高校和科研院所输送高素质的研究性人才。因此，欲想成为高素质人才培养模式的基地，成为教学改革的试验田，必须加强学生创新精神和创新意识的培养，在课程体系和教学改革方面起带头和示范作用，才可能有较强的辐射功能。生物化学是生物学的分支学科，它是理论知识和实践探索并重的学科，作为生命科学的领先学科和中心支柱，生物化学在生物学人才培养建设中起着非常重要的作用。所以，生物化学及生物化学实验课程是我院理科基地班开设的重要专业基础课，其教学效果直接影响到学生对后续课程，如细胞生物学、遗传学、动物生理和植物生理等课程的学习。因此，我们在加强生物化学理论课教学的同时，对生物化学实验课程在课程体系、教学内容、教学方法和手段以及考核方式等方面进行了大力的改革。现就理科基地班生物化学实验课程改革中的实践体会作一概括。

一、课程体系的调整

课程体系是一个专业所设置的课程相互间的分工与配合，课程体系是否合理直接关系到培养人才的质量。生物化学课程体系主要反映在理论课与实践课之间的比例关系上。由于实验教学本身具有一定的系统性和规律性（杨志伟等，2005），目前在生物科学与技术学院教学改革的总体目标下，我校从2008年开始调整，生物化学实验课已建设成为一门相对独立的实验课程。这样改革的结果对学生不仅起到验证和巩固理论课学习的目的，同时又自成一体，具有明确的培养目标和内容，形成一套相对独立的实验技术体系。为了使学生能够从理论和实践的全局高度对相关实验的理论知识和实验技能加以掌握，培养他们在实际工作中发现问题、分析问题和解决问题的能力，我们编写了生物化学实验大纲和生物化学实验教材（生物化学实验技术），对生物化学实验的教学内容进行了全面的改革，并针对每年实验课程的开设情况，对生物化学实验的大纲和教材内容做相应的调整。

二、教学内容的改革

我们根据我校林业学科专业的特点，结合我们现有的教学条件，自编了“生物化学实验原理和技术”，本书结合了目前国内外生物化学科研实践常用的技术和方法，对生物化学实验课的教学内容进行了调整与更新。之前所开设的实验多为基础验证性实验，实验内容包括以下：还原糖含量的测定（3，5-二硝基水杨酸比色法），氨基酸的纸层析，脯氨酸含量的测定，蛋白质的沉淀反应，蛋白质的两性反应和等电点的测定，考马斯亮蓝染色法测定蛋白质含量，SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定种子蛋白质分子量，过氧化物酶活性的测定，维生素C的定量测定等。这些单项实验，实验目的和实验内容过于单一，各个实验彼此间缺乏内在联系，学生即使认真做好了每一个实验，也可能没有真正理解和掌握生物化学课程中的核心问题。因此，为了激发学生的学习兴趣，强化学生分析问题和解决问题的能力，在充分调研了北京相关院校的生化实验教学现状后，我院于2004年开设了综合性和设计性实验。目前我院开设的实验课体系为先有目的的开设些小实验，主要是使学生掌握生化实验的基础知识以及常用仪器，如分光光度计、离心机、电泳仪的使用，内容包括：细胞色素C的制备和测定，SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定种子蛋白质分子量，过氧化物酶活性的测定等。在此基础上，我们开设了溶菌酶的提取和系列性质测定，细胞色素C的分离纯化等综合实验。这些实验的内容不仅涵盖了之前所开设的所有基础验证性实验，而且其连贯性和综合性大大提升，通过综合设计性实验的开设，不仅可以使学生熟悉生物化学的相关知识，掌握相关的实验技能和实验手段，而且可以提高学生的应用能力和分析实验问题的能力，并大大提高了学生的实践动手能力。

三、多媒体的应用

多媒体技术是使用计算机交互式综合技术和数字通信网络技术处理多种表示媒体——文本、图形、图像、视频和声音，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个交互式系统。近年来，随着多媒体技术的不断发展，网络应用的日渐普及，在网络教学平台的基础上，使用多媒体CAI课件教学已经成为教学革新的一种趋势。CAI课件教学具有形象直观，增强记忆，激发兴趣，陶冶情操，突破难点，深入浅出，增大容量，提高效率，人机交互，启发思维等特点，在课程教学中具有不可替代的优势（王文静，2011）。对于课程内容比较抽象、难以理解、教师用语言不易描述、某些规律难以捕捉、需要学习者反复练习的内容等，在条件允许的情况下都有必要实施计算机辅助教学。自2005年起，生物科学与技术学院的实验中心开始为各个实验室安装多媒体系统。经过几年的实践证明，采用多媒体网络教学和课堂教学相结合，提高了实验教学效果，多媒体CAI课件在生物化学实验教学中扮演着越来越重要的角色。多媒体具有丰富的表现力，不仅能对微观过程进行模拟，还可以对抽象事物进行生物直接表现，对复杂过程进行简化和再现，这点在生物化学实验教学中尤为重要。因为生物化学实验原理比较复杂，对其动手操作技能要求较高，用理论或文字解释往往很难让学生真正理解，现在通过图片、动画或视频可将这些微观抽象的概念加以直接展示（蔡志强，2010）。由于生物化学实验较为复杂，实验准备过程持续时间过长或准备步骤较繁琐，因此在有限的实验教学时间内较难达到理想的教学效果（夏守之等，2006）。而使用多媒体课件后，可以化复杂为简单，便捷地控制实验过程的时间，实验预定的实验效果。

四、考核方式的改变

建立完善的实验考核方法是检查教学质量、改革教学方法的重要依据，也是确保实验教学成功的有力保障（高蕊，2011；程金林，2003）。为了保证生物化学实验课程考核涉及内容尽可能全面，在考核中还需重视基本技能操作，注重实验实际操作，强调学生动手、解决问题和归纳总结能力的培养，我们对这一实验课程的考核方式进行了改革和尝试。生物化学实验课程的考核原来仅参考学生的实验报告，考核内容不全面，不能督促学生预习实验，不能充分了解实验过程中及实验结束后学生对实验技术的掌握情况，以及对实验理论知识的理解情况。目前这一课程的考核不仅包括实验报告，还重点参考学生实验过程中的表现，包括对实验课程的预习、实验过程中的认真程度和实验结果，总共占考核成绩的70%，另外30%是闭卷考试，主要考点是各个实验的实验原理以及对实验过程中一些现象和实验结果的解释。

总之，我校生物化学实验课程经过多年教改后自成体系，教学内容得到很大的调整与更新，同时多种教学方式的探索及多媒体课件的应用使得教学方式更为生动，考核制度的完善对于提高学生学习的积极性，提高生物化学教学效果，在我院培养综合型应用人才方面，起到了积极的作用。

参考文献：

[1]杨志伟，刘晓晴，等.生物化学实验教学的改革与实践[J].实验技术与管理，2005：7-10.

[2]高蕊，黄瑾.生物化学实验教学的研究与探索[J].现代医药卫生，2011：320.

[3]程金林，吴斌，黄铮.试论实验教学考试方法的改革[J].实验室研究与探索，2003：26.

[4]夏守之，王若田，张昱.开放实验室教学改革障碍的研究[J].化工高等教育，2006：94-96.

[5]王文静，何金环.生物化学CAI课件的功能和教学体会[J].郑州牧业工程高等专科学校学报，2011：56-57.

[6]蔡志强，赵希岳，等.提高生物工程专业生物化学实验教学效果的改革探索[J].生物学杂志，2010：104-105.

基金项目：北京市教改项目“研究式教学方法与学生创新能力培养的探索”