开放式“生物化学实验”教学模式的改革实践

林善枝 刘雪萍 朱保庆

（北京林业大学生物科学与技术学院，北京 100083）

“生物化学实验”作为生命科学的重要基础性实验课程，具有涉及面广、实践性强等特点，已成为我国高校的生物、农学、林学、医学等领域本科生必修的一门重要的专业基础课。它不仅有助于学生夯实对生物化学理论知识及相关实验技能的理解和掌握，而且已成为培养学生动手能力、分析及解决问题能力和科研创新能力等综合素质的一个有效的实践平台。目前，生物化学实验的各种技术已广泛应用于农业、林业、轻化工、环保、医药、卫生、食品等各个领域，引起全国各大高校的高度重视。近年来，为提高“生物化学实验”的教学效果，许多高校教学工作者已从教学内容、教学方式以及考核方式等方面对“生物化学实验”课程进行了各种改革与探索，但真正取得明显成效的却为数不多。因此，如何通过该课程的改革以满足创新型应用人才培养的要求，已成为目前广大生物化学教学工作者努力探讨的重要课题之一。

2009年，北京林业大学食品科学与工程专业的生物化学实验，从过去依附于生物化学理论课程中剥离出来，形成了一门独立的课程（2.5个学分、40学时），并成为该专业极为重要的必修专业基础课。由于该课程是一门新开设不久的专业基础课，而且属于实践性较强的课程，至今全国没有统编的适合于食品专业的实验指导书。据此，在加强生物化学理论课教学的同时，针对北京林业大学食品科学与工程专业的培养目标，笔者对“生物化学实验”课程内容及教学方法进行了改革，建立了以学生为主体的开放式创新型“生物化学实验”教学模式，以期达到提高实践教学的质量与效果的目的，为其他实验课程教学实践提供科学的借鉴。

一、构建科学合理的新型实验教学模块

目前国内许多高校实施的都是由基础性实验、综合性实验和设计性实验3大板块构成的生物化学实验教学体系［1-4］，但由于各高校的“生物化学实验”课程普遍存在课时少、实验时间分散、实验条件缺乏等问题，加上生物化学实验具有连续性强、操作步骤繁琐、实验耗时长等特点［5］，致使许多高校现有的“生物化学实验”教学内容仍以基础验证性实验为主，而且此类实验目的单一、各个实验间缺乏内在联系，层次性、综合性、延展性不强、教学模式单一、过多强调教师的主导位置［4，6-8］。这既不利于学生对生物化学理论知识全面系统的理解与掌握，更不利于学生综合实验素质和创新能力的培养与提高，也无法适应社会对创新型专业人才培养的需要。因此，有必要开展“生物化学实验”教学内容的全面改革与优化。

从2009年开始，北京林业大学以强化学生的综合实验素质和创新能力的培养为核心，采用“由浅入深、由基础性到综合设计性”理念，注重实验教学内容的层次性、延展性和综合设计性，尝试将教学计划40学时的“生物化学实验”课程体系设计成以开放性综合大实验及设计性实验为主，且与基础验证性实验有机结合的科学合理的新型教学模块，并采用了以学生为主体的渐进式开放性引导型教学的新模式。

（一）开设涵盖面广的重要基础性验证实验

验证性实验教学的重点强调的是实验技术要领和操作的规范性，突出对学生基本实验技能的培养。为了实现生物化学实验教学的真正目标，有必要通过删减内容陈旧的验证性实验，有针对性地开设一些涵盖面较广的重要基础验证性实验，以保证减少验证性实验学时而不影响对学生基本实验技能的有效培养。例如，笔者在精选并保留一些具有典型性的基础验证性实验的基础上，通过对以往小型综合性细胞色素C实验的内容拓展与测定方法的优化，增加了细胞色素C的沸石吸附效果的分析评价及纯度鉴定等内容，将其作为重要基础验证性实验内容，有助于强化学生对生物化学实验的各种基本技能和方法的掌握、学会常用仪器设备（如分光光度计、离心机、电泳仪等）的操作与使用，为后续开放式综合性大实验及设计性实验的高质量完成提供有力保证。

（二）增大综合性实验的比例与难度

综合性实验的教学目标是在加强生物化学实验技术训练的基础上，着重强化对学生动手能力、分析及解决实际问题能力、科研创新意识、团队协作精神等素质的综合训练与培养［6-7］。针对北京林业大学食品科学与工程专业的特点，选择目前的研究热点“酶学”为实验对象，着力加大综合性实验的难度和比例（由原来的20%提高现在的50%），整合优化一些具有代表性的、关联性及系统性更强的实验内容与多种实验技术方法组合成综合性大型实验。例如，以鸡蛋为试料，以研究溶菌酶为主线，开设了一个覆盖面广、综合性强的连续性生化大实验，主要包括溶菌酶的提取及分离纯化、酶活力及酶蛋白浓度的测定、纯度鉴定、分子量测定、酶促动力学研究等内容；在此基础上，通过增设溶菌酶的变性与复性、化学修饰等实验内容，以强化综合性实验的难度与训练效果。该综合性大型实验几乎涵盖了酶学研究的所有内容与实验原理，而且涉及到细胞破碎技术、层析技术、电泳技术、离心技术、分光光度技术、盐析及透析技术、酶学研究等多种技术与原理的有效综合与运用，达到了综合性实验的真正教学目标与效果，有助于学生的分析问题、解决问题和科研创新能力等综合素质的全面锻炼与提高。

（三）从实验内容的延展角度设置设计性实验

设计性实验是指给定实验目的、要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验，其重点是突出学生的自主性、强化学生科研能力和创新能力的培养［6-7］。设计性实验是生物化学实验教学目标的升华，而目前一些高校只是将一些综合性实验当作设计性实验，或是将某些相关的验证性实验合并或整合后当作设计性实验［9］，无法真正体现出探索性、研究性、创新性和拓展性等特点，难以满足培养学生科研意识和创新能力的需求。针对此现象，笔者从强化实验内容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综合科研能力的培养，以综合大实验中纯化得到的溶菌酶为对象，引导学生在查阅相关资料文献的基础上，积极开展溶菌酶的固定化及应用等自主创新设计性实验的拓展研究，激发学生的科研兴趣与创新意识，培养学生进行科研探究的能力。

二、建立以学生为主体的开放式实验教学的模式

改进实验教学方法是提高教学质量的关键环节。生物化学实验教学方法改革的核心是突出学生的主体性和能动性，而科学合理的实验教学模式或手段是提高学生掌握基础理论、基本技能、科学思维及动手能力的重要而有效的方法［4］。但是目前一些高校的“生物化学实验”课程教学方法单一，仍采用教师准备实验、教师逐项详细讲解、学生只能完全依照老师所讲或实验教材所示进行机械性操作，甚至只是教师演示实验等传统程序化的教学模式［7，10-11］。这种以教师为主的传统灌输式实验教学方法，无法体现学生的主体性，容易滋长学生对教师和实验教材的依赖心理，难以充分调动学生实验的积极性主动性。因此，为了促进学生综合素质的提高，应改变以教师为主的传统实验教学方法，建立以学生为主体的开放性实验教学新模式。

（一）实行以学生为主体的实验教学方式

为了真正突出学生的主体性，增强教学效果，笔者将整个实验分为制定实验计划、实验讲解、实验准备、基础性预备实验、综合性大实验、设计性实验、课堂讨论7个阶段，严格规范实验的各个环节，要求学生以严谨求实的心态对待实验，鼓励每位学生积极主动全程参与，让学生意识到自己是实验的主体；同时，要注重实验操作的细节化，对于整个实验过程中出现的各种问题，尽量让学生自己去解决，若实在无法解决，可采用协助或启发的方式。例如：①在制定实验计划阶段，采用自由组合方式将班级学生分成几组（每组3～4人），每组选出一名组长，让每组同学通过预习与相互讨论后拟定出实验计划。②在实验讲解中，教师应注重实验原理的讨论与解析，但只对某些关键性操作步骤和注意事项进行适当性的提示，也可以有意留下一些问题让学生在实验过程中去发现和解决，并鼓励学生大胆地对已有的实验方案或操作步骤进行改进与优化，以培养学生自主探究学习的意识。③在实验准备过程中，以前由教师负责完成的各项具体工作及实验所需的各种器皿的清洗，全部由学生利用课余时间来承担，唤起学生对实验的热情和责任感，培养学生的动手能力。④在基础实验过程中，尽量让每位学生都能主动参与到实验的各个环节，强化学生的实验技能。⑤在综合性及设计性大实验过程中，要求学生小组通过团结协作共同完成所有实验内容，同时，积极引导学生大胆地进行实验的创新与设计。对于学生提出的问题，采用诱导启发或互动方式进行回答，培养学生独立思考与解决问题的能力。⑥全部实验结束后，应安排一次师生讨论总结，让每位或每组学生针对实验现象和结果及存在的问题进行自由交流与讨论总结，进而达到培养学生发现问题和解决问题的能力。

（二）采用开放式的实验管理模式

为了达到有效提高实验教学效果的目的，笔者将科研管理机制引入实验教学，采用学生参与制的自主性开放式的管理模式，实行分组管理和班组长负责制。例如组长负责协调管理好同组同学，而班委负责协调管理好全班同学。实验所需的各种大量试剂由班委负责协调各组统一配制，贴上标签，归类摆放，共同使用；实验时间实现开放式管理，每个班的实验时间安排为10天，学生可根据自己的实验进程，自主选择实验时间。实行学生自主负责的开放性实验管理模式，使学生在有限的实验课时内能够有效合理安排时间，连贯性地高质量完成综合性和设计性的实验内容，有效提高了教学效率。

三、“生物化学实验”课程的改革成效

3年来的实验教学证明，采用以学生为主体的开放式教学模式，有助于激发和增强学生的创造性思维，加深学生对所学的生物化学理论知识的理解，使学生较扎实地掌握了生物化学实验的基本原理与技术，进而达到学生综合素质与科研能力的全面锻炼与有效提高，为后续专业课程的学习及从事本专业及相关专业的科学研究打下坚实基础。

［1］张俊杰，贾长虹，张会宜.生物化学实验教学模式的探索［J］.河北理工大学学报：社会科学版，2009，9（2）：114-116.

［2］祝顺琴.“生物化学实验“教学改革与实践［J］.宁夏农林科技，2011，52（10）：106-107.

［3］朱月，毕晓丹，李永春.提高生物化学实验教学质量的实践与思考［J］.赤峰学院学报：自然科学版，2012，28（8）：252-254.

［4］谢海伟，张斌，王娣，等.应用型本科院校生物化学实验教学改革与探索［J］.赤峰学院学报：自然科学版，2012，28（5）：212-215.

［5］张剑云，陈水红.生物化学实验教学存在的问题及优化措施［J］.现代农业科技，2011（3）：44-45.

［6］孟庆祥，郑江.以人为本理念下的生物化学实验课改革［J］.鞍山师范学院学报，2009，11（6）：38-40.

［7］崔喜艳，宋慧，杨美英，等.生物化学实验课程教学改革的研究与实践［J］.安徽农业科学，2012，40（3）：1716-1717.

［8］刘雪萍，史玲玲，汪晓峰.对生物学理科基地班生物化学实验课程改革的探索［J］.教育教学论坛，2012（1）：148-149.

［9］钟广蓉，时国庆.生物化学实验教学的实践与探索［J］.中国冶金教育，2009（2）：47-49.

［10］齐彦，郭丽新，张彦华.改进生物化学实验教学模式 适应素质教育［J］.黑龙江医药科学，2005，28（3）：20-21.

［11］李恩，张庭廷.生物化学实验教学的改革与探索［J］.安徽农学通报，2012，18（5）：144-146.