生物化學實驗教學改革與實踐探討

1、生物化學實驗教學改革與實踐探討 摘要：生物化學實驗是生物專業(yè)主干實驗課程，也是培養(yǎng)專業(yè)興趣和創(chuàng)新能力的入門課程。對生物專業(yè)生物化學課程開展了持續(xù)的教學改革與實踐，優(yōu)化課程體系，改進考核方式，密切結(jié)合學科競賽，著力培養(yǎng)學生的實驗技能和創(chuàng)新能力，取得了良好的實踐效果，為實現(xiàn)學院的“具有創(chuàng)新能力的應用型復合型人才”培養(yǎng)目標奠定基礎。 關(guān)鍵詞：生物化學實驗；創(chuàng)新能力；課程體系；學科競賽 一、教學改革的必要性 （一）課程設置需求。生物化學是一門不斷發(fā)展更新的科學，新理論、新方法、新技能不斷涌現(xiàn)，生物化學實驗課程必須不斷改革優(yōu)化，以適應學科的飛速發(fā)展。如在我校2011版培養(yǎng)方案中，蛋白質(zhì)的等點聚焦電泳技術(shù)

2、曾經(jīng)入選我校生物化學實驗課程，能夠讓學生很好地學習到蛋白質(zhì)的電泳、等電點等特性，但隨著雙向電泳技術(shù)的普及，該實驗日漸落后而被取消。另一方面，課時被壓縮是幾乎所有課程的總體趨勢，倒逼實驗課程內(nèi)容的精選和優(yōu)選。（二）學生培養(yǎng)需求。在我校2016版培養(yǎng)方案中，培養(yǎng)目標突出復合應用型人才的培養(yǎng)，創(chuàng)新能力是人才質(zhì)量的重要衡量標準。學生培養(yǎng)采用“3+1”培養(yǎng)模式，即3年的校內(nèi)理論和實驗教學環(huán)節(jié)、1年的校外實踐環(huán)節(jié)。校外實踐環(huán)節(jié)對接科研院所、企事業(yè)單位，要求實習學生具有良好實驗技能培訓，能夠勝任理化分析測定、蛋白質(zhì)電泳技術(shù)、核酸技術(shù)等實驗操作。生物化學實驗作為生物專業(yè)基礎主干課程實驗，必須在依據(jù)課程設置的基

3、礎上，充分考慮校外實踐環(huán)節(jié)中對生化相關(guān)實驗技能的需求。（三）社會需求。生物產(chǎn)業(yè)是21世紀最重要的創(chuàng)新技術(shù)集群之一，在引領(lǐng)未來經(jīng)濟社會發(fā)展中占據(jù)著戰(zhàn)略性地位日，也是北京“科技創(chuàng)新中心”的重要體現(xiàn)。北京地區(qū)云集著眾多世界級、國家級生物、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、能源、環(huán)保領(lǐng)域企業(yè)和研究機構(gòu)，用人單位的專業(yè)技術(shù)需求是生物化學實驗課程改革的重要動力之一。 二、教學改革的具體實踐 （一）密切結(jié)合理論教學，優(yōu)化課程體系建設。糖、氨基酸、蛋白質(zhì)、酶學等是生物化學的核心章節(jié)，與其配套的實驗內(nèi)容是生物化學實驗課程體系的首選，也是生物產(chǎn)業(yè)相關(guān)用人單位重要技術(shù)需求。在2011和2016版培養(yǎng)方案執(zhí)行期間，我們不斷優(yōu)化實驗課

4、程內(nèi)容。淘汰技術(shù)相對落后的等點聚焦電泳，更換為經(jīng)典并廣泛應用的重要實驗SDS-PAGE，充分體現(xiàn)蛋白質(zhì)分子量大小、帶電量、分子性狀、亞基組成等特點。實驗改革過程中，也曾經(jīng)引入酶聯(lián)免疫吸附試驗（ELISA）。該實驗雖然能夠體現(xiàn)免疫蛋白特性，在眾多酶制劑企業(yè)廣泛使用，但ELISA實驗過程相對比較復雜，有較高難度，用于二年級學生失敗率較高，故而舍去。另外，由于分子生物學及其實驗，也是生物專業(yè)主干課程，考慮到課程銜接和避免重復問題，生物化學實驗課程體系中，沒有涉及核酸分離提取、聚合酶鏈式反應（PCR）等實驗內(nèi)容。（二）密切結(jié)合課程考核，強化動手能力和創(chuàng)新思維?？茖W合理的考核體系是檢驗教學效果的重要途徑

5、。實驗類課程考核往往包括實驗報告、課堂提問、平時成績、實驗操作考試和筆試等內(nèi)容。我校生物專業(yè)生物化學實驗課程考核注重對基本實驗原理、技能掌握水平和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，主要考核指標包括：實驗報告（30%）、課堂提問（20%）、閉卷考試（40%）和平時成績（10%）。實驗報告要求必須手寫，包括實驗目的、實驗原理、實驗材料與儀器、實驗步驟、實驗結(jié)果、實驗分析。注重實驗分析中對整個實驗的歸納總結(jié)和問題分析，同時嚴格杜絕抄襲實驗指導的行為。課堂提問環(huán)節(jié)，取代以往撰寫預習實驗報告的做法，采用翻轉(zhuǎn)課堂的互動方式，由每組同學在實驗課開始時講解實驗原理、操作步驟、注意事項，實驗過程中演示實驗基本操作，下一次實驗開始前

6、回顧上次實驗內(nèi)容、分析實驗結(jié)果。課堂提問和閉卷考試環(huán)節(jié)中的實驗分析和實驗設計，對學生自主思考習慣的養(yǎng)成和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，起到了非常積極的效果。（三）密切結(jié)合學科競賽，強化創(chuàng)新能力培養(yǎng)。學科競賽是大學生第二課堂的重要組成部分，是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要平臺，能夠激發(fā)學生專業(yè)興趣和創(chuàng)新潛力，培養(yǎng)學生自主思考、開拓進取的創(chuàng)新精神。我校生物類學科競賽主要有“挑戰(zhàn)杯”首都大學生課外學術(shù)科技作品競賽、“創(chuàng)青春”首都大學生創(chuàng)業(yè)大賽、北京市大學生生物學實驗技能競賽等，并由北京農(nóng)學院本科生科研訓練項目給予一定經(jīng)費支持。生物化學實驗涉及相關(guān)實驗技能是生物類學科競賽的技術(shù)支撐，如重要功能酶的分離純化、酶活測定、環(huán)境污染物

7、測定等，都是作為參加“挑戰(zhàn)杯”等競賽非常適合的研究內(nèi)容。通過實驗課程，引導同學們開展頭腦風暴，如何利用掌握的蛋白質(zhì)純化方法和原理，對未知樣品進行分離純化，比如用于化妝品行業(yè)的木瓜蛋白酶、用于醫(yī)藥行業(yè)的伴刀豆凝集素等。引導同學們挖掘興趣課題、查閱文獻，選擇對口的學科競賽導師，開展實驗研究、撰寫研究報告、參加學科競賽。通過生物化學實驗和學科競賽的結(jié)合，極大拓展了課程基本內(nèi)容，激發(fā)了學生自主學習能力，促進了創(chuàng)新能力培養(yǎng)。 三、教學改革的成效 在2011版和2016版本科生培養(yǎng)方案執(zhí)行期間，生物化學教學團隊不斷改革和優(yōu)化實驗課程體系，并連續(xù)在生物專業(yè)實踐超過8年，取得了良好的教學效果，啟發(fā)了學生的專業(yè)

8、認同感和研究興趣，提升了學生的專業(yè)基本操作能力，在“挑戰(zhàn)杯”等重要賽事中不斷取得好成績，專業(yè)實習基地和用人單位信息反饋表明，學生實驗基礎技能扎實、能靈活運用。生物化學實驗課程教學改革最直觀的效果之一就是，實驗課任課老師是每年本科生畢業(yè)設計填報的熱門導師，并且報名者尤以實驗動手能力強、勤于思考的學生為多，充分說明了課程提高的生物專業(yè)學生的專業(yè)認同和科研興趣。在2013年至今的三屆“挑戰(zhàn)杯”首都大學生課外學術(shù)科技作品競賽中，生物專業(yè)學生團隊累計獲得特等獎1項、一等獎1項、二等獎2項、三等獎1項，分別實現(xiàn)了我校學生在該賽事特等獎、一等獎獎項零的突破。更值得一提的是，相關(guān)獎項均由生物化學實驗任課教師指

9、導下完成。2014級寧英杰同學團隊，以野生真菌粉褶白環(huán)菇（Leucoagaricusnaucinus）LAC-04菌株為材料，利用生物化學實驗中蛋白質(zhì)分離純化相關(guān)理論和實驗技術(shù)，采用離子交換層析、凝膠過濾層析等手段，獲得純化的環(huán)柄菇漆酶，開展酶學特性、農(nóng)藥和染料降解應用研究，撰寫并發(fā)表研究論文，最終獲得2017年度“挑戰(zhàn)杯”首都大學生課外學術(shù)科技作品競賽特等獎。該研究項目從研究思路到實驗技術(shù)均與生物化學實驗相關(guān)技能高度契合，充分體現(xiàn)了學以致用和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。 四、結(jié)束語 生物化學實驗不僅僅是生物專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎實驗課程，也是引導同學們步入科研生涯的領(lǐng)航課程，擔負著培養(yǎng)基本實驗技能和專業(yè)研究興趣的雙重作用。不斷開展生物化學實驗課程改革，優(yōu)化內(nèi)容設置和考核方式，強化學生對專業(yè)基本原理和實驗操作的掌握，引導學生開展創(chuàng)新性思考和實踐，積極參與專業(yè)學期競賽，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的應用型復合型人才打下堅實基礎。 參考文獻： 1陳鈞輝,李俊.生物化學實驗(第五版)M.北京:科學出版社,2014. 2郝