姜山峰，王軍，高源，黨凱，牛衛(wèi)寧

（西北工業(yè)大學(xué) 生命學(xué)院，陜西西安 710072）

生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)是研究生物分子、生物過程和生物機(jī)能的重要途徑之一，在醫(yī)學(xué)、生物技術(shù)、生物制藥、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。隨著技術(shù)的進(jìn)步，生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)逐漸發(fā)展成為一門綜合性學(xué)科，包括分子生物學(xué)、蛋白質(zhì)化學(xué)、酶學(xué)、代謝途徑等多個(gè)方向?，F(xiàn)代生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)包括基因克隆、蛋白質(zhì)純化、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析、代謝途徑研究、細(xì)胞信號傳導(dǎo)研究等，這些技術(shù)在疾病診斷、藥物研發(fā)、食品安全等領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。未來，生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展，為人們解決更多生物學(xué)和醫(yī)學(xué)上的難題提供更好的支持[1-4]。

因此，生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在生物學(xué)科教學(xué)中有著不可替代的作用。生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一方面能夠幫助學(xué)生理解生命現(xiàn)象的本質(zhì)，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)可以親手操作，感受生物化學(xué)反應(yīng)的過程和結(jié)果，從而更深入地理解生物化學(xué)概念；另一方面能夠培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力和科學(xué)思維，使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)流程和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，提高實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，了解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的方法。然而，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常是按照固定的實(shí)驗(yàn)流程和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行的，已經(jīng)不能滿足新工科建設(shè)要求，因此，開展綜合性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革勢在必行[5-7]。

1 傳統(tǒng)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的主要問題

1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏層次化

傳統(tǒng)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要以實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐為主，一般只進(jìn)行一些基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)操作，如DNA 提取、蛋白質(zhì)分離和酶活性檢測等，而且各個(gè)實(shí)驗(yàn)之間相互獨(dú)立，整個(gè)課程體系缺乏連貫性，學(xué)生不能形成良好的整體認(rèn)知。特別是實(shí)驗(yàn)結(jié)果以驗(yàn)證性為主，枯燥乏味，缺乏科學(xué)研究的探索性，難以對學(xué)生形成吸引力。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容往往是基于教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教材的范圍進(jìn)行選擇的，存在一定的單一性和重復(fù)性，缺乏多樣性和新穎性，往往不能滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，也無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力，不能很好地滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求，影響其知識和技能的掌握。而且，傳統(tǒng)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)所使用的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備大多為老舊的設(shè)備，無法滿足現(xiàn)代生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的需求。在這種情況下，學(xué)生難以了解現(xiàn)代生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作過程和技術(shù)要求，難以掌握前沿的實(shí)驗(yàn)技能和應(yīng)用能力。

1.2 教學(xué)組織形式單一

在傳統(tǒng)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教學(xué)組織形式僅限于課堂教學(xué)，所有實(shí)驗(yàn)要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成講、學(xué)、練、做，這與科研生產(chǎn)中的實(shí)際情況不符。在課堂教學(xué)中，教師通過講授理論知識、舉例分析和課堂討論等方式，向?qū)W生介紹生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本原理和實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生通過實(shí)際操作、觀察和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等方式培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能。這種組織形式使得教學(xué)內(nèi)容多以基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)操作為主，缺少對實(shí)驗(yàn)應(yīng)用和實(shí)踐操作的引導(dǎo)和訓(xùn)練。在這種情況下，學(xué)生難以將所學(xué)的實(shí)驗(yàn)知識運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)和科研中，難以形成實(shí)際操作能力和創(chuàng)新能力。

1.3 學(xué)生參與度不足

現(xiàn)代生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入了多種多樣的新型教學(xué)技術(shù)，通過采用多種教學(xué)形式與手段，如圖片、實(shí)例、視頻等方式，讓學(xué)生更加直觀和深刻地理解生物化學(xué)知識，但是，教師仍然是課堂教學(xué)的主導(dǎo)者，學(xué)生的主動性未得到充分調(diào)動。教學(xué)過程缺乏師生之間的互動，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中往往處于被動接受知識的狀態(tài)，無法真正掌握實(shí)驗(yàn)技能和理論知識，更難以發(fā)揮創(chuàng)造力和實(shí)踐能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)要盡可能激發(fā)學(xué)生的興趣，使他們能夠積極參與實(shí)驗(yàn)，通過引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，讓學(xué)生主動提出一些問題，積極探索，預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的思維能力。

1.4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果難以評估

傳統(tǒng)的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在難以評估的問題，一方面，教學(xué)設(shè)計(jì)存在缺陷，學(xué)生被要求完成一系列操作，很少有機(jī)會思考實(shí)驗(yàn)背后的科學(xué)原理和意義，只對知識進(jìn)行片段性學(xué)習(xí)和記憶。這種教學(xué)方式難以有效評估學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理的理解和掌握程度，而且許多傳統(tǒng)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏針對性，無法直接評估學(xué)生的能力水平。例如，有些實(shí)驗(yàn)一次性完成，難以驗(yàn)證學(xué)生掌握的科學(xué)知識和技能。另一方面，傳統(tǒng)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)成績等形式來評估學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)驗(yàn)水平，教學(xué)效果往往過于依賴實(shí)驗(yàn)結(jié)果的成功與否，無法全面評價(jià)其實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新能力，導(dǎo)致評估結(jié)果不夠準(zhǔn)確和全面。此外，評估結(jié)果未能及時(shí)反饋給學(xué)生，導(dǎo)致學(xué)生不了解自己的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)驗(yàn)水平，未及時(shí)作出調(diào)整，重復(fù)出現(xiàn)同樣的錯(cuò)誤。

2 綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

2.1 將基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)操作融入綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)

生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為研究生命科學(xué)領(lǐng)域的重要技術(shù)之一，是生物學(xué)的基礎(chǔ)課程之一。將基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)操作融入綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，是生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一種新型教學(xué)模式，它改變了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，把各學(xué)科之間的知識有機(jī)結(jié)合起來，通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握綜合性和創(chuàng)新性的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能[8-9]。

綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，是在原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上向高階性發(fā)展。生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要包括氨基酸和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、酶的結(jié)構(gòu)與功能、核酸的結(jié)構(gòu)與功能、代謝產(chǎn)物的分析等內(nèi)容。這些基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基石，不僅有助于學(xué)生鞏固生物化學(xué)的基礎(chǔ)知識，還能讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握實(shí)驗(yàn)技能。綜合性實(shí)驗(yàn)主要是將多個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合起來，通過綜合實(shí)驗(yàn)來培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力、創(chuàng)新思維和解決實(shí)際問題的能力，如通過α-淀粉酶的分離純化、鑒定和米氏常數(shù)測定實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生系統(tǒng)地掌握酶活力測定、疏水層析和離子交換柱層析、聚丙烯稀酰胺凝膠電泳以及紫外分光光度法等技術(shù)。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)主要是通過開展一些具有新穎性和前沿性的實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展，如通過基因克隆、蛋白表達(dá)、RNAi、基因組編輯等技術(shù)，探究細(xì)胞、生物體中的基因和代謝途徑的分子機(jī)制，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用能力。

2.2 課題式和開放式的教學(xué)形式

在傳統(tǒng)的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教學(xué)組織形式受限于課時(shí)及實(shí)驗(yàn)室的使用情況，需在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成有限的教學(xué)任務(wù)，且只能在課堂開展教學(xué)。課題式和開放式的教學(xué)組織形式，能夠有效優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力[10-13]。課題式教學(xué)是一種以課題為組織形式，以學(xué)生為主體，強(qiáng)調(diào)探究和創(chuàng)新，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的教學(xué)形式。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可以將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置為一個(gè)課題，由學(xué)生自主選擇研究方向，完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高學(xué)生的自主性和主動性，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力。同時(shí)，課題式教學(xué)可以使學(xué)生更好地學(xué)習(xí)知識，促進(jìn)學(xué)生綜合運(yùn)用知識，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。通過課題式教學(xué)，學(xué)生可以深入了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，強(qiáng)化對理論知識的理解和掌握，提高實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)踐能力，如設(shè)置飲食中營養(yǎng)素含量的測定實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生通過測定不同食物中的營養(yǎng)素含量來了解飲食中的營養(yǎng)均衡問題，例如測定蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素等含量。

開放式教學(xué)是一種注重學(xué)生實(shí)踐、體驗(yàn)、自主探究和自主學(xué)習(xí)的教育模式，強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生的自主性和創(chuàng)新能力。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以將實(shí)驗(yàn)課堂打造成為開放的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和實(shí)際情況選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)操作方法，不僅提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度，還可以培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和探究能力。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師引入課題式和開放式教學(xué)，可以取長補(bǔ)短，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。教師通過設(shè)計(jì)并提供多個(gè)選題和由學(xué)生自主確定實(shí)驗(yàn)方案的方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。學(xué)生自主選擇研究方向，根據(jù)實(shí)際情況選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)操作方法。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行分析和總結(jié)，形成總結(jié)報(bào)告。課題式教學(xué)和開放式教學(xué)需要培養(yǎng)學(xué)生的自主性，教師主要作為指導(dǎo)者、輔助者，為學(xué)生提供必要的資源和支持，例如實(shí)驗(yàn)器材、文獻(xiàn)資料、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)等。在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)結(jié)束后，教師可以對學(xué)生的總結(jié)報(bào)告進(jìn)行指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生深入思考實(shí)驗(yàn)結(jié)果所表明的問題和意義，發(fā)掘?qū)嶒?yàn)內(nèi)容的深層次含義。

將課題式教學(xué)和開放式教學(xué)兩種教學(xué)形式應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，能夠促進(jìn)學(xué)生綜合能力的提升，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的能力，使學(xué)生增加實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和提高實(shí)踐能力，更好地掌握理論知識和實(shí)驗(yàn)技能。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課題設(shè)置也需要結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況和實(shí)際要求，進(jìn)行創(chuàng)新和變革，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)更符合學(xué)生的需求。

此外，教師通過帶學(xué)生到課題組觀摩學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生了解學(xué)科前沿知識和實(shí)踐操作。教師通過將部分課題內(nèi)容以競賽的方式展開，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，使學(xué)生在實(shí)踐中發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，鍛煉學(xué)生交流、合作、互助的能力。

2.3 以學(xué)生為中心的教學(xué)方法

使用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，學(xué)生的參與度不足，不能充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)課程的優(yōu)勢。實(shí)驗(yàn)課程是激發(fā)學(xué)生興趣、調(diào)動學(xué)生參與創(chuàng)新活動積極性的有效途徑。生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)組織形式的改革需要通過以學(xué)生為主體的教學(xué)方法來實(shí)現(xiàn)教學(xué)預(yù)期目標(biāo)。以學(xué)生為中心的教學(xué)方法是以學(xué)生的需求和興趣為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，教師成為學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和幫助者。教師根據(jù)學(xué)生的興趣、需求、能力方面的差異，設(shè)計(jì)和實(shí)施教學(xué)活動，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和發(fā)展?jié)摿?。課程通過實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)法、問題驅(qū)動式教學(xué)法以及展示活動來提高學(xué)生在教學(xué)過程中的參與度，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)法強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主探究、感知與思考，通過設(shè)計(jì)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在實(shí)踐中探索實(shí)驗(yàn)結(jié)果，利用學(xué)生的求知欲來激發(fā)學(xué)生的主觀能動性。問題驅(qū)動式教學(xué)法通過設(shè)問題，讓學(xué)生自主查閱文獻(xiàn)，開展小組討論、實(shí)驗(yàn)觀察等活動，進(jìn)行交流，激發(fā)學(xué)生的問題意識，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。展示活動則是通過展覽、報(bào)告等形式，讓學(xué)生充分展示自己的實(shí)驗(yàn)成果，讓其他學(xué)生和教師能夠更好地理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和思路。

2.4 以能力為導(dǎo)向的考評方式

課程的教學(xué)目標(biāo)是學(xué)生能力的提升。單一的實(shí)驗(yàn)報(bào)告考評不能及時(shí)反饋學(xué)生學(xué)情，對于學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰εc科研思維提升的作用有限。建立考核與指導(dǎo)并重、實(shí)時(shí)向?qū)W生反饋的考評方式，能夠更為有效地提升教學(xué)效果[14]。

在進(jìn)行考評方式改革時(shí)，一方面，保留了實(shí)驗(yàn)報(bào)告的評價(jià)方式。實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為評價(jià)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要方法之一，不僅能夠提高學(xué)生的寫作能力，同時(shí)也對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力、理解能力等方面進(jìn)行評價(jià)。另一方面，制定綜合評價(jià)體系，對學(xué)生的綜合能力進(jìn)行考評。教師針對不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可以設(shè)定不同的能力指標(biāo)，如實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)操作能力、數(shù)據(jù)分析能力等。此外，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生的參與度和合作能力也是非常重要的，應(yīng)該注重評價(jià)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，提高學(xué)生綜合思考和協(xié)作能力。通過制定能力達(dá)標(biāo)的具體表現(xiàn)和相應(yīng)的得分標(biāo)準(zhǔn)，教師在觀察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)記錄和分析的過程中，評估他們的能力表現(xiàn)，并按照考評標(biāo)準(zhǔn)給予相應(yīng)的評分。根據(jù)考評結(jié)果，教師及時(shí)向?qū)W生反饋其能力表現(xiàn)和存在的不足之處，幫助他們提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。以能力為?dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考評方式，可以更加客觀、公正地評價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ龠M(jìn)學(xué)生能力的全面提升。

3 教學(xué)效果

綜合性和創(chuàng)新性的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對于生物學(xué)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)具有重要作用。近年來，通過對生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行綜合性和創(chuàng)新性改革，其教學(xué)效果得到了顯著提升，不僅體現(xiàn)在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績、教學(xué)滿意度、目標(biāo)完成度等教學(xué)指標(biāo)上，更重要的是學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)用能力得到了有效提升。

一方面，綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的引入，使得生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加貼近實(shí)際應(yīng)用。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生只是進(jìn)行簡單的實(shí)驗(yàn)操作，難以體現(xiàn)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綜合性和創(chuàng)新性。而在綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過引入不同學(xué)科領(lǐng)域的知識和實(shí)踐技能，使學(xué)生能夠更好地理解生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)概念和應(yīng)用方法，學(xué)生的知識水平和實(shí)驗(yàn)技能得到提高，拓寬了學(xué)生的視野，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。另一方面，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生需要自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，探索未知領(lǐng)域，從而培養(yǎng)了創(chuàng)新能力。這種創(chuàng)新能力的提高能夠鼓勵(lì)和幫助學(xué)生參加學(xué)科競賽。近年來，西北工業(yè)大學(xué)生命學(xué)院學(xué)生在中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、國際遺傳工程機(jī)器大賽中屢創(chuàng)佳績，參賽人員的覆蓋面也越來越廣。

4 結(jié)語

綜合性和創(chuàng)新性生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)組織形式、教學(xué)方法及考評方式等方面開展改革，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合、知識與能力并重、創(chuàng)新性和實(shí)用性相統(tǒng)一，培養(yǎng)學(xué)生現(xiàn)代科學(xué)思維，有效促進(jìn)學(xué)生知識、能力、素質(zhì)的全面提升，在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮著不可替代的作用。