張國慶 劉悅萍 趙曉萌 卜春亞 王文平 黃體冉 張婧

摘要：生物化學(xué)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(xué)課程開展了持續(xù)的教學(xué)改革與實踐，優(yōu)化課程體系，改進考核方式，密切結(jié)合學(xué)科競賽，著力培養(yǎng)學(xué)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(xué)院的“具有創(chuàng)新能力的應(yīng)用型復(fù)合型人才”培養(yǎng)目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：生物化學(xué)實驗；創(chuàng)新能力；課程體系；學(xué)科競賽

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）14-0153-02

一、教學(xué)改革的必要性

（一）課程設(shè)置需求

生物化學(xué)是一門不斷發(fā)展更新的科學(xué)，新理論、新方法、新技能不斷涌現(xiàn)，生物化學(xué)實驗課程必須不斷改革優(yōu)化，以適應(yīng)學(xué)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)曾經(jīng)入選我校生物化學(xué)實驗課程，能夠讓學(xué)生很好地學(xué)習(xí)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(xué)生培養(yǎng)需求

在我校2016版培養(yǎng)方案中，培養(yǎng)目標(biāo)突出復(fù)合應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)。學(xué)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(xué)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(xí)學(xué)生具有良好實驗技能培訓(xùn)，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(xué)實驗作為生物專業(yè)基礎(chǔ)主干課程實驗，必須在依據(jù)課程設(shè)置的基礎(chǔ)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(jì)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(xué)實驗課程改革的重要動力之一。

二、教學(xué)改革的具體實踐

（一）密切結(jié)合理論教學(xué)，優(yōu)化課程體系建設(shè)

糖、氨基酸、蛋白質(zhì)、酶學(xué)等是生物化學(xué)的核心章節(jié)，與其配套的實驗內(nèi)容是生物化學(xué)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(yīng)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(fù)雜，有較高難度，用于二年級學(xué)生失敗率較高，故而舍去。另外，由于分子生物學(xué)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(fù)問題，生物化學(xué)實驗課程體系中，沒有涉及核酸分離提取、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（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

科學(xué)合理的考核體系是檢驗教學(xué)效果的重要途徑。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(xué)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(biāo)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?zāi)康?、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(yán)格杜絕抄襲實驗指導(dǎo)的行為。課堂提問環(huán)節(jié)，取代以往撰寫預(yù)習(xí)實驗報告的做法，采用翻轉(zhuǎn)課堂的互動方式，由每組同學(xué)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(shè)計，對學(xué)生自主思考習(xí)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(xué)科競賽，強化創(chuàng)新能力培養(yǎng)

學(xué)科競賽是大學(xué)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(xué)生專業(yè)興趣和創(chuàng)新潛力，培養(yǎng)學(xué)生自主思考、開拓進取的創(chuàng)新精神。我校生物類學(xué)科競賽主要有“挑戰(zhàn)杯”首都大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、“創(chuàng)青春”首都大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽、北京市大學(xué)生生物學(xué)實驗技能競賽等，并由北京農(nóng)學(xué)院本科生科研訓(xùn)練項目給予一定經(jīng)費支持。生物化學(xué)實驗涉及相關(guān)實驗技能是生物類學(xué)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(dǎo)同學(xué)們開展頭腦風(fēng)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(dǎo)同學(xué)們挖掘興趣課題、查閱文獻，選擇對口的學(xué)科競賽導(dǎo)師，開展實驗研究、撰寫研究報告、參加學(xué)科競賽。通過生物化學(xué)實驗和學(xué)科競賽的結(jié)合，極大拓展了課程基本內(nèi)容，激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，促進了創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

三、教學(xué)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(xué)教學(xué)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(xué)效果，啟發(fā)了學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感和研究興趣，提升了學(xué)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(xí)基地和用人單位信息反饋表明，學(xué)生實驗基礎(chǔ)技能扎實、能靈活運用。

生物化學(xué)實驗課程教學(xué)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(shè)計填報的熱門導(dǎo)師，并且報名者尤以實驗動手能力強、勤于思考的學(xué)生為多，充分說明了課程提高的生物專業(yè)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同和科研興趣。在2013年至今的三屆“挑戰(zhàn)杯”首都大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中，生物專業(yè)學(xué)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(xué)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(xué)實驗任課教師指導(dǎo)下完成。2014級寧英杰同學(xué)團隊，以野生真菌粉褶白環(huán)菇（Leucoagaricus naucinus）LAC-04菌株為材料，利用生物化學(xué)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(xué)特性、農(nóng)藥和染料降解應(yīng)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(xué)生課外學(xué)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(xué)實驗相關(guān)技能高度契合，充分體現(xiàn)了學(xué)以致用和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

四、結(jié)束語

生物化學(xué)實驗不僅僅是生物專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)實驗課程，也是引導(dǎo)同學(xué)們步入科研生涯的領(lǐng)航課程，擔(dān)負(fù)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(xué)實驗課程改革，優(yōu)化內(nèi)容設(shè)置和考核方式，強化學(xué)生對專業(yè)基本原理和實驗操作的掌握，引導(dǎo)學(xué)生開展創(chuàng)新性思考和實踐，積極參與專業(yè)學(xué)期競賽，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的應(yīng)用型復(fù)合型人才打下堅實基礎(chǔ)。

參考文獻：

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