学生自选型生物化学创新实验的研究

摘要：在生物化学实验中开展学生自选型创新实验教学法，引导学生发挥主观能动性，自主选择实验内容、设计实验方法，准备实验条件，完成实验研究。自选型创新实验教学法以学生为主体，加强师生互动，引导和鼓励学生自主性学习，达到整合专业知识和技能，培养学生创新思维和实践能力的教学目标。

关键词：自选项目；生物化学实验；创新；实验教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）38-0249-03

生物化学是生物工程专业一门重要的专业基础课，有着很强的实验性和应用性，因此生物化学实验在生物化学教学中占有极其重要的地位。生物化学实验更新速度较快，为了培养能够适应新世纪发展的高素质大学生，需要不断改进、完善生物化学实验项目，创新实验教学模式，以求进一步提高大学生的综合能力和创新能力。结合多年的教学经验，笔者创新性的在生物化学实验中引入学生自选型创新实验，以培养学生的自学能力、创新精神。

一、学生自选型创新实验与传统实验的区别

传统生物化学实验项目，主要分为基础实验、综合实验、设计实验三大类。其中基础实验和综合实验所研究的项目都是教师首先教授学生实验原理，不需要学生去发现，只要按简单的方式去重复实验，以验证事实和提供实验结果，而不是重复这些实验的发现路径，走的是获取知识的捷径。教师是传授知识和技能的主体，学生则被动地接受知识和技能。整个实验过程中，从实验项目的确定、实验试剂和仪器的准备和实验步骤的制定等都是教师完成的，实验时学生只需要机械地按照规定的步骤操作即可。而且实验前一般经过教师的详细讲解，甚至是操作示范，学生不需要主动思维和创新，依样画葫芦就可以了。学生自选型创新实验是对传统型实验的革新，通过引入现代化、主动化教学模式，统一、融合基础实验、综合实验、设计实验三大类实验，宗旨是以学生为主体的实验教学，实验项目分类不是最终目的而只是辅助手段，打破原有的实验教学思维模式。其总体思路是通过对生物化学实验整合、分类后，选择同类实验，每类实验设计项目8～10项，在网上教学平台实验项目，每班学生自行分组，每组2～4人，进行网上自选，学生设计出实验路线，由教师指导论证，进入实验室进行实验，获得实验结果，提交实验报告。整个流程由于通过网络平台辅助完成，具有快捷、高效的特点，最重要的是在教师的引导下把学生推到实验的主体地位，在实验的过程中，由学生自行选定实验课题，选择仪器设备，制定实验步骤等，教师只在提供实验资料和解答实验问题等方面为学生提供服务。一方面摆脱了原有固定实验项目的束缚，由一变多，使学生思维更加灵活，另一方面通过教师辅助指导，学生由被动接受式转变为主动探索式，提高了学生学习积极性，使学生在实验教学过程中有较大的思维空间和活动空间，可以充分运用自己所掌握的知识和技能，淋漓尽致地发挥自己的聪明才智。

二、学生自选型创新实验具体突施方法

在实际的教学过程中，根据学生的认知过程，实验自选法可以从以下两个方面循序渐进地实施。

1.实验项目、方案的自选。首先的实验项目要使学生选择面宽广些，项目的目的是引导学生进行发散思维，不必担心学生做错或者做得不好，重要的是打开学生的思维空间，培养学生严谨的学术作风和创新的科研意识。比如可以开设从不同材料中DNA、RNA提取及鉴定的实验项目，由于实验材料不限，自选型项目题目可以有多种选择，如动植物中的猪肝、鸡血、洋葱等，微生物中的酵母、细菌，实验方法和技术路线由学生来定，比如提取方法可以是浓盐法、蛋白酶K法、CTAB法等，鉴定方法可以是琼脂糖凝胶电泳、核酸分析仪自动检测、苔黑酚法、定磷试剂等，只要具备科学性和可行性即可。再比如关于多糖的提取、分离与检测的实验项目，可以从植物中的银杏叶、牛蒡、山药，食用菌中的香菇、灵芝、金针菇等材料选择，范围也很广泛，提取方法学生可以自己设计路线，如醇沉水提法，酶解法，超声法等，检测方法可以是蒽酮比色法、苯酚硫酸法，也可以是层析法、色谱法等。从实验方案确定，讨论实验方法，预实验等每一个环节都需要学生团队共同努力完成。这实际上是模拟了科学研究的过程，为学生今后独立开展科研工作奠定基础。实验过程中教师只讲解实验要点和容易出错的地方，提出问题让学生回答，给学生充分的想象空间，提高学生做实验的兴趣。

2.“线上线下”实验仪器、材料的自选。通过“线上”实验项目、给定实验目的要求和实验条件后，学生自由组成团队进行选择，根据网络平台统计出的选题结果，对学生进行分组，每组可以包括多个学生团队，即多个相似实验项目同时开设。“线下”将实验室划分为实验材料准备区、仪器设备区两大部分。其中实验材料准备区可以划分为称量区、预处理区，实验设备区可以再根据仪器种类进行划分，使得选择不同实验项目的学生在实验中能有序的进行实验而不混乱。

3.结果提交方式的自选。自选型实验结果递交形式可以多样化，可以给学生划定几种提交形式，如小论文、大实验报告、小型产品等，来检验学生的实验结果。比如给定一些材料让学生自选，如各种蛋类、各种动物血液、各种奶制品等，要求学生在已掌握的蛋白质理论知识和实验技能基础上，从蛋白质含量的测定方面开展实验，根据实验结果对不同材料的营养价值从蛋白质角度进行分析和评价，最后以小论文的形式提交实验报告。这样从实验项目选址、实验材料准备到实验仪器操作、结果记录、书写实验报告均是由学生自己完成的。

三、学生自选型实验的开设效果

1.培养学生创新能力。学生自选型实验旨在进一步强化学生的实验技能，培养学生善于发现、分析、解决问题的综合能力、实验动手能力及查阅参考文献的能力，全面提升学生的实践能力。在学生自选型实验的教学过程中，教师的职责已经越来越少地传授知识，而是越来越多地极力于让学生思考，把教师放在从属的地位。培养、训练学生的求异思维、辐射思维、异向思维、侧向思维、联想思维等创造性思维和批判意识，鼓励学生主动提出、发现和探索问题，使学生真正进入知识世界去求知。学生自选型实验具有学生主导性的特点，可以引导学生主动获取知识、运用已有知识解决实际问题的过程中，巩固学生已经掌握的实验操作技能、梳理已经学过的理论知识，而且可以拓宽学生思维空间，提高综合思维能力，挖掘潜在的创造力，培养学生坚韧不拔的意志、实事求是的科学态度、相互帮助的协作精神。由于影响实验的因素有很多，除了学生主体因素外，还会受到不同时间、不同季节的影响，有时对发现的问题教师也往往措手不及，但在发现问题时教师不要急于析疑，应引导学生自己发现问题、自我矫正，将机会留给学生，从而不断增强学生的主体意识和创新意识。这样，学生自选型实验就克服了学生受传统教学限制的思维定势的影响，开拓了学生思维，提高了学生分析问题、解决问题的能力，激励学生敢于标新立异提出富有新意、与众不同的实验方案，激发学生的创新意识。

2.强化了学生的实验操作能力。采用开放式自选实验预约模式，学生根据教师实验项目，自己预约实验进行操作。虽然现场有实验教师指导，但是实验操作主要还是依靠学生自己完成，因此迫使学生必须经过严格的实验预习才能进行实验，在一定程度上强化了学生的实验准备和实际动手能力。

3.体现了素质教育的特点。学生为了完成好自选型实验，需要亲身投入精力去进行文献研究、方案设计和实验准备，运用专业技能完成实验内容，并进行实验总结，撰写实验报告。在这些实践环节中，应用到文献检索、科研方法、专业课程等前期相关课程知识。学生只有将课堂上学习的专业知识加以整合并综合应用，才能取得圆满的实验效果。例如，以往学生在实验结束后，实验报告多是照搬照抄教师课堂上已经讲过的实验目的、方法、实验步骤，学生相互抄袭的现象十分普遍，实验结果也是简单描述，或照抄其他学生报告。开展自选型实验教学法，教师可以调动学生的主观能动性，由学生为主体，根据不同实验项目完成实验报告，在这个过程中，学生的科学思维能力和专业素质可以得到提高。

4.有助于新的教学评价机制的建立。通常的实验教学中，学生实验的评价侧重于理论知识、基本技能和实验报告等方面。在自选型实验教学法实施过程中，由于学生是主体，教师能有更多时间和精力评价每一位学生，同时需要探索新的教学评价体系，将学生在实验中的专业素养、综合能力、创新精神等素质因素纳入实验成绩评价体系，体现对学生“素质、能力”的培养和激励机制。例如，通过考察实验设计方案的科学性、合理性、综合性、创新性，评价学生的创新性思维和综合应用能力；通过学生在具体实验中的操作，评价学生真实的动手操作能力和创新思维能力；通过考核实验总结中的分析讨论、逻辑推理和总结报告，评价学生的批判性思维和综合归纳能力。

5.节约、高效利用实验室条件。传统的生物化学教学实验室一般为一学期集中开设使用2个月左右，大部分时间处于闲置状态，实验室的利用率较低，实验设备浪费极大。自选型实验的开设，提高了实验室和实验设备的利用效率，通过采用集成式管理、集约化运行模式，使实验室一年之中一直处于很高的利用状态，而且实验开设期间，中午、晚上以及节假日，实验室均对学生开放，使实验室和实验设备得到了充分的利用，节省了实验室建设和实验设备的投资，减少了实验室面积，为现代化实验室建设、管理与运作提供了可行性参考。

总之，在生物化学实验中引入学生自选型创新实验，打破了传统的教学模式对学生主观能动性和主动性学习的束缚，树立了学生在实验教学中的主体地位，引导学生自主选择实验内容、设计实验方法，准备实验条件，完成实验研究，运用科学思维进行分析总结。在实施过程中，通过加强师生互动和生生互动，引导和鼓励学生的自主性学习，达到整合生物化学实验知识和应用技能，培养学生创新思维和实践能力的教学目标。

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基金项目：徐州工程学院实验教学示范中心专项建设项目；徐州工程学院课程改革重点课题（KCGG201310）。

作者简介：董玉玮（1980-），男，江苏徐州人，硕士，讲师，研究方向：食品生物技术。