基于创新能力培养的生物化学实验教学研究

李祥 何金环 潘春梅 李凤玲 索江华

摘  要：具有创新精神和实践应用能力的大学生是应用型本科院校的培养目标，也是高等教育法的基本要求。为增强大学生的创新创业意识，对创新教育背景现状及传统教学模式进行了分析，结合生物化学实验教学，基于OBE教学理念，以云班课为平台，对生物化学实验的教学方法及评价体系进行改革创新，全面提高了学生的实验技能和综合素质及应用能力，对于应用型创新型人才创新能力培养具有重要意义。

关键词：创新能力;培养;生物化学;实验教学;研究

中图分类号：G642        文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2021）14-0041-04

Abstract： To cultivate the college students with innovative spirit and practical application ability is the training objectives of applied undergraduate colleges andalso the basic requirements of higher education law. In order to enhance university students' awareness of innovation and entrepreneurship， the author analyzes the current situation of innovative education background and traditional teaching models， reforms the teaching method and innovate evaluation system based on the OBE teaching concept and the cloud class platform during biochemistry experiment. Students' experimental skills， comprehensive quality and application ability are improved， which is of great significance for the cultivation of innovative ability of application-oriented innovative talents.

Keywords： innovation ability; training; biochemistry; experiment teaching; research

生物化学是高等农业院校中动物科学、动物医学、生物工程、食品工程等生命科学相关专业重要的基础核心课程，而生物化学实验教学与理论教学相辅相成，实验教学是理论教学的延伸，具有直观性、实践性、综合性和创新性[1]，是激发学生好奇心和求知欲的重要源泉，也是培养创新人才的重要环节，因此生物化学实验教学改革对于创新精神和实践能力的培养具有重要作用，本文拟就创新能力培养与生物化学实验教学改革进行探讨，以期激发学生的创新意识，培养学生的实践能力，创新生物化学实验教学体系。

一、生物化学实验教学创新动力

（一）创新人才培养的需要

党的十八大以来，习近平总书记对创新人才培养高度重视，特别指出要重视和加强课堂建设，重视实践育人，坚持教育同生产劳动和社会实践相结合，广泛开展各类社会实践，让学生在亲身参与中认识国情、了解社会，受教育、长才干[2]。高校作为培养创新人才的重要阵地，培养学生創新精神，就是要营造尊重创新、注重创新的良好氛围，激发学生创新欲望，培养学生创新意识[3]。

（二）当前大学生创新意识较弱

目前，大学生的创新思维相对简单。由于大学生自我阅历较少，思维方式通常是单一的或线性的，在思维过程中缺乏全面性、系统性，传统教育主要以知识传授为主要目标，对学生潜能发展和创新能力培养的关注不足，使学生不善于发现问题和提出问题，解决问题的能力也不高[4]，因而大学生的创新能力往往较弱。

（三）传统实验教学创新观念陈旧[5]

传统的实验教学模式主要集中在理论知识的验证上，实验项目相对独立，缺少综合性和设计性实验，学生的思维仅限于实验项目的程序化操作，处于被动学习状态，创新思维受到抑制。此外，实验教学评价模式相对单一，难以客观评价学生的实验知识和能力，对实验过程、基本操作、综合技能及团队合作关注不够，也会制约学生创新能力的培养，学生存在重结果轻过程的弊端，因而对于学生发现问题、分析问题、解决问题、实验技能及创新研究能力的培养往往被忽视[6]。

二、生物化学实验教学创新探索

生物化学实验不仅是生物化学理论知识的有机组成部分，也是探索生命领域科学研究的重要手段，同时对培养学生的创新思维、科研意识和动手操作的实践能力方面具有重要作用[7]。基于创新应用型人才培养的需要，为提高学生的创新思维和实践能力，我们对生物化学实验的教学理念、教学内容和教学方法进行了适当的改革探索，通过对实验教学体系的改革，实验教学的质量、教学效果以及学生创新实践能力得到了有效提高。

（一）OBE教学理念创新

OBE理念是以学生发展为中心的教育理念，以反向设计正向实施为原则，从预期结果出发，为满足目标达成而反向推导所需要的知识、能力和素质要求[8]，从而达到最终以能力为核心的培养目标。基于培养创新精神和实践能力为导向的OBE教学理念，生物化学实验教学由原来单项实验的验证转变为多项实验的交叉综合设计，由单项的实验技能逐渐向综合素质培养过渡，由学生被动接受知识向主动思考研究转变，由传统实验的知识传递向专业化自主创新的能力转变，引导学生树立自己的学习目标，从而达到生物化学实验教学改革的目标。

（二）实验教学目标更新

基于OBE教学理念，我校在原有生物化学实验内容的基础上，通过调整实验项目，适当减少验证性实验增加设计性实验，我们依据教学目标及素质目标将实验项目分为验证性实验、综合性实验、设计性实验三个层次（见表1），同时鼓励学生参与教师的科研项目，进一步提升学生的创新精神和实践能力[9-10]。

1. 开设多个自选平行实验

学生在实验课程开设的多个验证性自选平行实验中，可以选择自己感兴趣的实验，或提出不同的实验材料、路线、方法，提倡学生自己设计实验方案，从而极大程度地激发学生的兴趣和创新意识。如针对蛋白质浓度测定的实验，我们按照双缩脲法或紫外吸收法等不同测定方法进行实验，也可按照实验材料不同如选择鸡蛋、牛奶、鸡血清的蛋白质含量进行测定，或找出不同品牌中性价比最高的牛奶，通过这些实验教学方案的开放创新，既可进一步激发学生的求知欲和创新意识，也可以把枯燥的生物化学实验与现实生活紧密联系，极大增强了实验教学的趣味性、实用性。

在综合性实验中，实验内容通过多项实验方法的交叉综合设计，如在开设血清中免疫球蛋白制备、DNA的琼脂糖凝胶电泳等综合型实验项目中，学生掌握盐析法、凝胶过滤层析法、有机溶剂沉淀法、SDS-PAGE及琼脂糖凝胶电泳法等实验技能，此外学生可以根据自身的兴趣挑选实验项目。在完成实验教学的基本任务后，可以根据自身能力进一步拓展实验，或通过改变实验手段实现实验目标、实验内容、实验结果的差异化，进而启发学生探究创新的意识和能力。

为了更好地激发学生的创新性和探索性，我们组织鼓励学生自主设计实验方案并进行实施。如在蛋清中溶菌酶的提取纯化酶活性测定实验中，溶菌酶作为生物大分子活性物质，具有抗菌、消炎、抗病毒等作用，在畜牧兽医、动物保健等领域已大量应用，因此该实验项目既结合专业特点，又联系实际应用，同时又不能脱离实验教学的总体要求，更不能以实验结果作为唯一衡量标准，而是重点训练学生分析问题解决问题的能力，注重学以致用和理论联系实际，并将实验技术与实际应用相结合。通过这些实验教学项目的设计创新，学生既熟悉了实验原理，掌握了操作技能，同时对不能达到预期结果的原因进行分析，既有利于培养学生的实践技能，增强学生的自信心、成就感及团队合作的能力，又可进一步激发学生的求知欲和创新意识。

2. 科研项目的开放创新

根据学生的时间以及实验能力，学生也可参与教师科研项目的研究，教师在实验项目选题、实验方案设计、实验操作流程等方面给予适当指导，也可帮助修改发表学术论文。学生参与科研项目不仅能帮助学生巩固和掌握基础知识基本技能，同时可调动学生对科学研究的积极性，并且有助于解决教师科研项目实施中人手不足的难题[11]。如学生在进行超氧化物歧化酶提取纯化鉴定、黄芪多糖的提取等实验开放项目中，按照設计由学生自己准备实验用品，通过自己操作对方案进行验证，实现自我设计实验的目标。这种教学方式锻炼了学生自身的创新性、开放性思维，培养了创新意识，形成了研究型学习方式，还可为学生参加科技创新活动竞赛、申报大学生创新计划项目、大学生挑战杯竞赛及毕业论文设计等诸多方面提高学生的创新能力和综合素质。

三、创新应用线上线下教学手段

高等教育主要培养以知识-能力-素质三位一体的创新型人才为目标，实验教学在学生综合素质及创新能力培养中起着举足轻重的作用。在实验过程中对传统的教学方法和手段进行改革，采用移动互联网教学工具云班课，相当于建立了一个网上虚拟实验室，进而创新开展了线上与线下同步联动的教学方法[12]。

实验课前，在线上云班课平台发布生物化学实验教学资源，如实验原理、实验仪器、实验操作流程、实验视频以及注意事项等供学生预习，教师在云班课建立答疑区，引导学生进行思考讨论，遇到的疑问及时反馈给教师，教师及时掌握学生的预习情况及答疑解惑，学生按照预习任务要求提交预习报告。

实验课中，结合线上云班课、微课、翻转课堂等混合式教学方法，按照分层次渐进式实验教学要求，讲解相关重点难点，进行示范操作，并在云班课上发起如头脑风暴、小组作业、抢答、举手回答等活动，调动学生实验的积极性和趣味性。在分组实验中，学生可根据预习报告和资源库的视频和图片掌握实验操作的步骤及要点，针对不同实验方法进行并做好实验操作记录;实验完成后由教师组织学生讨论，对实验结果进行分析，再由学生独立完成实验报告，达到锻炼学生分析问题、解决问题等能力的目的。

实验课结束后，学生通过云班课提交实验操作视频图片，提交实验总结报告，及时反馈实验操作中遇到的问题，上传的实验视频和图片等资源也可供学生随时查看及复习，并在云班课上创建投票问卷活动，让学生对实验教学效果进行评价，使教师及时了解教学效果，加深学生对实验内容的理解，提高学生思维及创新能力[13]。

四、构建云班课实验教学评价体系

生物化学实验教学评价是对学生实验实践探索能力及创新能力的评定。在传统的实验教学评价体系中，只重视实验结果不重视实验过程，学生存在实验操作不认真，书写实验报告前随意改变实验结果或相互传抄等现象，难以激发学生学习的积极性，导致学生在实验过程中敷衍了事，对实验中出现的问题视而不见[14]，因此生物化学实验的评价方法必须进行改进和完善。

我们利用云班课大数据的功能，建立了生物化学实验教学考核评价体系（见图1），利用该平台，对实验项目提前布置预习报告、实验操作记录、实验总结报告等作业任务，并设置经验值，得分评价可由组内同学、组间同学和教师共同评分，同时在课堂问答、课堂表现、实验操作等可给予经验值奖励，借助蓝墨云班课强大的后台数据库，记录所有教师教学过程和学生学习的动态，还对学生所有参与课堂活动的行为进行量化，即实验学习的成果由经验值的积累来反映，为学生最终实验成绩的评定提供可靠的数据支持和依据[15-16]。因此云班课作为大数据云平台，其过程性评价功能强大，依托该平台进行过程化管理与考核，不仅提高了学生学习的积极性，加强对教学过程的监控，同时还对学生的创新思维实践能力培养发挥着重要作用[17]。

五、结束语

创新人才的培养是一个全方位的系统工程，需要教与学的良性互动和共同提高，对于应用型本科院校涉农专业学生而言，生物化学实验教学是培养学生创新意识的重要途径。在教学过程中，我们立足于生物化学实验教学流程，通过创新OBE教学理念和构建教学考核评价体系，创新实验教学方法，以学生为主体，提高学生的创新能力、综合素质和实践能力，学生的学习能力得到巩固和加强，同时也增强了对生物化学理论知识和关键技术的深入理解和科学应用。

参考文献：

[1]吴琳娜，欧田苗，毕惠嫦.生物化学实验多层次教辅体系的构建与优化[J].当代医学，2019，25（12）：180-182.

[2]习近平在全国高校思想政治工作会议上的讲话[Z].新华网，2016-12-7.

[3]冯刚.论青年全面发展与青年教育[J].国家教育行政学院学报，2018（2）：3-9.

[4]孙桂花.如何利用生物实验培养探究能力[J].科技风，2012（4）：206.

[5]刘海贤，李淑梅，马博文，等.畜牧兽医类高职院校动物生物化学课程建设与实践[J].畜牧兽医杂志，2016，35（6）：120-122.

[6]刘银萍，彭端，蒋力立.创新实验教学与传统实验教学的比较[J].广东工业大学学报（社会科学版），2010，10（5）：27-30.

[7]张哲文，郝春燕，闫波，等.构建全新生物化学实验教学模式促进创新型医学人才培养[J].实驗室科学，2015（1）：114-116，119.

[8]黄海婵，孙东昌.基于OBE理念的“微生物学实验”改革探索[J].实验技术与管理，2019，36（5）：232-234，250.

[9]王进波，齐莉莉.基于应用型创新人才培养的生物化学实验教学模式探索[J].生命的化学，2016，36（3）：413-416.

[10]邵敬伟，唐凤翔，郑允权，等.制药工程专业生物化学实验课程的建设与探索[J].生物学杂志，2020，37（1）：107-109.

[11]何小兵，刘连生.生物化学实验教学中关于如何设置综合性实验项目的策略和设计[J].长江大学学报（自科版），2013，10（30）：106-108.

[12]蔡蓉，王家敏，梅文瀚.生物化学与分子生物学混合式教学模式改革探索[J].生物学杂志，2019，36（6）：105-107.

[13]马建民，韩杰，王金秋.“动物生物化学”蓝墨云班课实验教学设计方案[J].黑龙江畜牧兽医，2018（8）：216-217.

[14]林啟福，王红，陈海峰，等.基于应用型创新人才培养的生物化学实验教学改革初探[J].广东化工，2018，45（5）：252，269.

[15]蒋丹，陈静，武双.成果导向下的生物化学课程教学改革研究[J].生命的化学，2016，36（5）：730-734.

[16]高霞.蓝墨云班课在实践教学中的探索与研究[J].智库时代，2018（35）：292，294.

[17]李祥，何金环，李凤玲，等.基于蓝墨云班课的动物生物化学互动反馈式教学模式研究[J].黑龙江畜牧兽医，2019（16）：167-170.