开放式生物化学实验教学模式的探索与尝试
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作者: 李朝阳 陈玲
摘 要： 为适应学科发展与新的教学形势，满足社会对高素质人才培养的需求，本文作者尝试对部分班级进行开放式教学的新模式，在综合学科知识及实验技能、培养学生科研素质、激发学生创新思维等方面效果显著。
关键词： 开放式 生物化学实验 教学模式 探索与尝试
当前国内高等教育的发展形势正发生着深刻变化，以全国教育工作会议召开和《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)》颁布实施为标志，我国开启了从教育大国迈向教育强国、从人力资源大国迈向人力资源强国的新征程，高等教育由此站在了由大变强的科学发展新起点。随着新一轮西部大开发战略的实施，中央对中西部地方高校特别是对民族地区高等教育扶持力度的不断加大，以及湖南省新一轮大湘西开发战略特别是国家武陵山区经济协作区的建立，区域经济社会发展对人才培养提出了更高的质量要求。特别是我校提出的实现从教学型大学向教学研究型大学转变、立足湘西、领跑边区的十二五战略目标，作为理工科院校，新形势下的人才培养对学生的实验动手能力培养提出了更高的要求［１］。实验动手能力的提高更多倚赖于实验室和实验设备等硬件建设，近年来，我院不断加大实验室建设规模，实验室条件得到极大改善，而研究型实验室的建立，特别是各种基金项目的申报实施，给实验教学提供了紧密联系科学前沿的平台。因此，如何综合利用实验室资源，搞好生物化学实验教学，强化学生动手能力，提高学生的综合素质，从而更好地为理论教学及科研服务是我院当前生物化学实验教学的重要任务。
传统的生物化学实验通常包含三个部分：验证、综合、设计。验证性实验以巩固理论知识，培养学生动手能力为主；综合性实验则重在对学生的动手能力、分析问题和解决问题等综合素质的培养［２］；设计性实验则是在前二者的基础上进一步培养学生独立设计实验、数据处理及分析能力和综合思考能力等。但常规教学中这三部分内容基本都是独立的，缺乏彼此之间的联系，不同的目的赋予不同的实验，从而完成教学任务。其结果是学生确实掌握了一定的实验技能与分析能力，却不能自如地运用。结合当前实验室硬件条件及教学现状，我们提出了开设部分自选开放式实验教学的构想，并在部分教学班级中进行了尝试，取得了良好的教学效果。
1.开放式实验的选定
我院常规生化实验教学项目包括验证性实验8个，综合性和设计性实验各2个。这几个实验涵盖了生物化学中三大重要的基本实验技能：层析、电泳、定量分析。但由于课时及实验条件的限制，学生学习的结果基本上是学而无用，而且不能融会贯通，到大四做毕业论文时，所学的知识基本都已经还给了老师。
随着实验条件的不断完善，以及教师科研项目的不断增加，学生实践的机会也大大增加，由此也相应地提高了对学生基本实验技能及动手能力的要求。在不断修改和完善人才培养方案时，我们对生物化学部分实验项目进行了开放式实验的尝试，选定与科研紧密结合的《维生素C的含量测定》和《小麦种子萌发前后淀粉酶活性变化》为试开放项目。
2.开放性实验内容的设计
《维生素C的含量测定》可分解为如下内容：一、不同水果的维生素C含量的测定。要求对五种以上水果进行维生素C的含量测定，根据结果来评价水果的营养价值。材料来源：学生自己选定。二、同种水果不同生长时期维生素C的含量测定。这个内容因涉及不同生长时期，所以材料由指导老师提供。三、不同产地同种水果维生素C的含量测定。材料同样由指导老师提供。此开放实验向食品专业的同学试开放。
《小麦种子萌发前后淀粉酶活性变化》可分解为如下内容：一、不同浓度重金属处理后小麦种子萌发前后淀粉酶活性变化：重金属为铜、铅和镉中的任一种。二、不同浓度盐分（NaCl）处理下小麦种子萌发前后淀粉酶活性比较。三、不同浓度重金属（铅、铜、镉任一）处理下小麦种子生理变化。测定指标：（1）种子萌发率；（2）萌发前后淀粉酶活性；（3）幼苗维生素C的含量。此实验对生物科学专业及生物工程专业同学试开放。
3.实验过程
实验之前，将实验班级分成四人一小组，每组自选一个题目，并根据题目弄明白各自实验的目的和意义，比如测定同一水果不同生长时期维生素C的含量有什么意义？不同浓度重金属处理下小麦种子生理变化实验中，为什么选定这三个指标？这三个指标分别有什么意义？（备注：淀粉酶是《小麦种子萌发前后淀粉酶活性变化》实验的目的要求，是必测项；维生素C的含量是植物抗逆性指标之一，测定它的目的除了让学生充分理解还原型维生素C的作用外，也是对该知识点的拓展，同时也是对生物化学实验内容的综合；其它抗性指标如三大保护酶的活性测定（SOD、POD、CAT）、游离脯氨酸含量测定等是植物生理实验课内容，因此这里不再引申。）写出实验预习，即可行性实验方案，包括实验方法、材料与仪器、所需药品及试剂的配制方法，以及具体的实验步骤。老师对实验预习进行详细批阅，并面对面地对学生实验方案进行点评和细化。确定好实验方案以后，学生制定计划进入实验室（维生素C的实验要求在一个星期内完成，小麦种子萌发实验要求在一个月内完成），首先是实验的准备，包括实验器材的准备、药品的配制，以及实验操作，都在老师指导下完成。种子萌发实验学生独立完成，要求做好观察记录。记录内容包括：培养期间补液量、萌发情况、生长情况（芽长、根长等），以及重金属或盐分处理浓度与处理时间。
4.实验结果
实验部分结束后，对学生的实验结果进行检查并集中讲解实验数据的处理，包括Excel表格的使用方法、SPSS分析软件的使用、标准曲线的制作方法、如何制表及制图、如何对实验结果进行正确的分析等，详细讲解理科科研小论文的写作格式，最后提出本次开放实验的目标：根据实验结果写出一篇科研小论文，要求有明确的实验结论及合理的分析。实验论文经过指导老师认真提出修改建议，多稿修改后，都基本达到了论文写作要求，格式较规范。在这其中不乏有发表价值的实验论文，指导老师对这些可能发表的论文，再给出建议，补充一些实验进行内容的充实，同时对论文进行至少三稿以上的修改意见，最终推荐发表。
5.开放式实验效果
第一，开放式实验的实施，增强了学生实验的自主性，极大地激发了学生的兴趣，整个实验过程中学生都表现出了与课堂上截然不同的积极主动性，同时动手能力得到了很大提高，学生进入实验室做实验的意愿明显加强，也吸引了一部分没有进行试开放班级的同学参与了进来。
第二，开放式实验给学生提供了一个设计实验的模式，让学生与科研有了一次近距离的接触，让他们不再对科学研究感到陌生，在实验过程中，不少同学都能提出自己的思路和见解，学生的科学思维能力，以及创新能力都得到了锻炼。
第三，实验数据的处理，使学生的综合能力得到了一定的锻炼，实验作业的完成，也为学生日后撰写毕业论文打下了基础。同时他们对科研的兴趣远远超过了没有开放的班级。多数同学在生物化学实验课程结束后，都选择了继续跟老师进行科研实验，熟练的操作技能和较强的动手能力也得到了老师的认同，成为老师得力的科研小助手。
第四，训练了学生的论文写作能力，使学生分析综合能力及写作能力得到了极大的提高，综合培养了学生的科学思维及创新能力、分析能力、动手能力和写作能力。
第五，开放式实验的实验，也提高了实验室和实验设备的利用率。传统的实验室一般为一学年开设使用半期或一学年，也仅限于课堂时间使用，大部分时间还是处于闲置状态，实验室的利用率较低，实验设备浪费极大。开放式实验的开设，保证了实验开设期间，中午、晚上，以及节假日，实验室均对学生开放，大大地提高了生物化学实验室的利用率。学生可以根据自己的时间来进行实验，保证了实验室高效率的运行。
开放式生物化学实验教学模式是在新的高等教育形势下，根据学校和学院提出的教学型向教学科研型转型的要求进行的实验教学方式探索与尝试，根据实验效果来看，尝试性开放实验的教学方式是成功的，而且效果显著，也符合社会对专业人才培养的需求。可见，开放式实验的开设在生物化学实验教学中是可行的，也值得进一步推广。
参考文献：
［1］徐东明.建立校级实验中心实现科学规范化管理［J］.衡水师专学报，2004，（6）：77-78.
［2］赖小玲，陈华絮，肖生鸿等.改革生物化学实验教学，提高学生综合创新能力［J］.生物学杂志，2007，24（3）：68-69.
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