王筑婷 李紅梅 雷霆雯

[摘 要]目的：探討設計性實驗在生物化學實驗教學中的效果。方法：選取100名2年級臨床醫(yī)學專業(yè)本科學生為研究對象，在掌握了基本的實驗技術基礎上，教師規(guī)定以“某種蛋白質(zhì)或酶的分離、純化及鑒定”為設計性實驗的內(nèi)容，學生首先分組，查閱文獻，撰寫實驗方案;然后進行PPT匯報，師生交流，確定可行的設計方案;最后完成實驗，并對實驗結(jié)果和教學效果進行評價。結(jié)果：發(fā)放問卷調(diào)查表100份，收回99份，問卷回收率為99%。100%的學生認為設計性實驗能提高學習積極性和學習興趣，培養(yǎng)自學及獨立思考能力，98%的學生認為可繼續(xù)在生物化學實驗教學中開展設計性實驗教學。結(jié)論：在生物化學實驗教學中開展設計性實驗可取得良好的教學效果。

[關鍵詞]生物化學;實驗教學;設計性實驗

[基金項目]2011年度貴陽醫(yī)學院“生物化學實驗中開設設計性實驗的探索”（23）;2013年度貴陽醫(yī)學院“病案式教學法在生物化學理論課中的應用初探”（2013037）

[作者簡介]王筑婷（1980—），女，貴州獨山人，碩士，貴州醫(yī)科大學基礎醫(yī)學院生物化學與分子生物學教研室講師，主要從事食源性多肽的研究。

[中圖分類號] G642.4[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）33-0240-03[收稿日期] 2020-03-26

生物化學主要通過研究生物大分子結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)代謝與調(diào)節(jié)、遺傳信息傳遞的過程與調(diào)控，揭示生物體內(nèi)能量轉(zhuǎn)換、神經(jīng)傳導、激素作用、免疫和細胞間通訊等許多奧秘，在各大高校相關專業(yè)以必修課的形式開展教學，包括理論教學和實驗教學。生物化學實驗教學通過結(jié)合理論，利用實驗技術，讓學生去解決生活或醫(yī)學中出現(xiàn)的常見問題。但現(xiàn)今國內(nèi)的生物化學實驗教學大都是驗證性實驗，學生缺乏創(chuàng)新及解決問題的實踐機會，這個弊端使得教師的教學質(zhì)量難以提升，教學效果很難達到學生的期望值，學生自我創(chuàng)新進行生物化學實驗的需求難以實現(xiàn)[1]。

一、設計性實驗的必要性

設計性實驗是指給定實驗目的、要求和實驗條件，由學生自行設計實驗方案，并加以實施。學生應綜合已學理論知識和實驗技術原理進行獨立自主的實驗設計，在這個過程中發(fā)現(xiàn)并解決問題，這是培養(yǎng)當代學生學科專業(yè)素質(zhì)及自主創(chuàng)新能力的有效手段。設計性實驗的目的在于激發(fā)學生的思維活動、學習主動性，提高學習興趣，使之具備開拓創(chuàng)新能力、實踐能力、解決問題的能力，這是深化實驗教學改革、提高實驗教學質(zhì)量、改革實驗教學模式、適應人才培養(yǎng)需要的一項重要舉措。

改變傳統(tǒng)教學模式并及時更新教學手段和內(nèi)容、增加設計性實驗、減少驗證枯燥無味的實驗內(nèi)容。以科學發(fā)展觀為指導，將實驗教學理念歸納為堅持“以學生為本，以能力培養(yǎng)為核心，融知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展”的實驗教學思想[2]，這是高校教師現(xiàn)階段的首要目標。

二、設計性實驗的教學環(huán)節(jié)

在傳統(tǒng)的實驗教學中，實驗教材詳細列出實驗目的、原理、步驟，學生的實驗過程就是按部就班地完成實驗，從而驗證一些理論課上的重要知識點，導致學生的實驗思路被限定，主觀能動性得不到發(fā)揮[3]。在設計性實驗教學中，以學生為主體，充分發(fā)揮學生的自主性，整個過程中讓學生牢記“不依賴老師、一切靠自己”的主要思想，從設計實驗方案、匯報及確定方案、實施方案幾個環(huán)節(jié)去完成一次設計性實驗，教師只是在其中給予指導、評價、總結(jié)等。主要教學環(huán)節(jié)包括：

（一）教師指定范圍，學生查閱資料，自主設計實驗

教師根據(jù)學生前面幾次實驗所掌握的實驗技術原理，提出實驗范圍。學生分組后開始自主設計方案，設計過程中學生應明確實驗目的、原理、步驟、預期結(jié)果、試劑配制、用到的儀器、參考文獻等各項內(nèi)容，教師需要在整個設計過程中積極解答各種問題，并給予試劑配制方法、儀器使用說明、文獻檢索等相關知識的引導。教師需要全程跟進設計進度但不過多干預設計內(nèi)容，使學生由“學會”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皶W”，引導和鼓勵學生的求異思維和使用新的設計思路[4]。

（二）學生根據(jù)教師意見修改實驗方案，匯報并確定最終實驗方案

教師對各組的實驗方案提出意見，學生修改后，以PPT形式進行匯報，讓學生掌握實驗原理、理清各個步驟、改進現(xiàn)有方案，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力與團結(jié)合作的精神。教師評定完各組的方案后，確定最終的實驗方案。

（三）教師協(xié)助學生實施實驗

學生實施設計性實驗方案的時候，教師首先應當對主要儀器的使用進行示范性操作，避免學生出現(xiàn)錯誤操作，減少學生可能面臨的安全隱患。其次，必須要規(guī)范學生的實驗結(jié)果記錄，讓學生對實驗每一步驟的具體現(xiàn)象進行準確描述與解釋，避免出現(xiàn)只有最終的實驗結(jié)果而對每一步驟出現(xiàn)的現(xiàn)象不能解釋、對實驗原理一知半解的情況。

（四）撰寫實驗報告

設計性實驗教學效果的檢測環(huán)節(jié)是學生撰寫實驗報告。設計性實驗與驗證性實驗的實驗報告有本質(zhì)上的區(qū)別，設計性實驗報告應該更完整、科學、嚴謹，更耐得住實際情況的真實考量。學生以論文的形式提交實驗報告，根據(jù)實驗原始數(shù)據(jù)分析實驗結(jié)果是否與原理相符，是否達到預期目的。實驗如果失敗，分析失敗的原因，提出改進措施，并重新實驗，最終完成實驗報告的撰寫[5]。教師通過此次實驗報告，可以清楚了解學生是否真正掌握理論知識點與某些實驗技術方法，從而給予一個綜合、科學、全面的評價。

（五）教學效果問卷評價

設計性實驗教學因為其特殊方式，會讓很多適應了傳統(tǒng)實驗教學的學生不太接受，因此在完成一次設計性實驗教學后，學生對這種方式的教學效果滿意程度及意見的調(diào)查，是后續(xù)能否更好開展設計性實驗教學的重要環(huán)節(jié)。

三、設計性實驗在我校生物化學實驗教學中的實施

（一）研究對象

研究對象為本校2年級臨床醫(yī)學專業(yè)5年制本科學生共100人，4個實驗組，每個實驗組又分為6小組，每小組4—5人。

（二）實施方法

實驗學時數(shù)為36學時。每次4學時，共9次實驗。將設計性實驗安排在最后1次實驗來實施。

1.課前準備。教師根據(jù)學生前面幾次實驗所掌握的實驗技術，提出設計實驗的范圍。本課題給學生的設計內(nèi)容為：某種蛋白質(zhì)或酶的分離、純化及鑒定。

2.學生查閱資料，寫出設計方案。將設計的內(nèi)容在實施前一個半月發(fā)給學生。以每小組為單位，查閱相關資料，寫出設計方案。方案要求：題目、實驗目的、原理、需要的藥品及儀器設備、操作步驟、時間安排、參考文獻等。

3.教師對方案修改。教師對設計方案的不足提出意見，學生自己完善。

4. PPT匯報，并確定可行的設計方案。實施前2周，每小組由1人以PPT進行匯報。由教師和學生一起討論每一組設計的課題存在的問題及實施的可行性，最后確定了2個設計方案是可行的：（1）幾種市售牛奶中酪蛋白的提取及含量的測定;（2）利用纖維素DE-52從血清中提取IgG。

5.設計性實驗實施。實驗所需試劑及配制由教師完成，具體操作由學生實施。實驗結(jié)束后完成實驗報告。

（三）此次設計性實驗教學效果問卷調(diào)查

以問卷調(diào)查方式對此次設計性教學進行評價，問卷調(diào)查以無記名的方式。發(fā)放問卷調(diào)查100份，收回99份，問卷回收率99%。調(diào)查內(nèi)容及評價結(jié)果見下表。

實驗可連續(xù)進行幾天，非一次完成。

（四）此次實施設計性實驗教學結(jié)論

根據(jù)問卷調(diào)查結(jié)果數(shù)據(jù)顯示：（1）100%的學生認為設計性實驗能提高學習積極性和興趣，培養(yǎng)自學及獨立思考能力;（2）98%的學生認為可繼續(xù)在生物化學實驗教學中開展設計性實驗教學。

四、設計性實驗在我校生物化學實驗教學中的意義及體會

（一）意義

實驗教學在培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級專門人才中有著不可替代的作用，是實施“卓越工程師培養(yǎng)計劃”、實現(xiàn)素質(zhì)教育和創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標、加強學生實踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)[6]。它既是聯(lián)系課堂理論教學的橋梁，又是培養(yǎng)學生實驗能力并在科研實踐中培養(yǎng)創(chuàng)造性能力的途徑。傳統(tǒng)實驗教學以驗證性實驗為主，存在一些問題，比如：不能調(diào)動學生的積極性和主動性、很難提高學生的動手能力和設計能力等。教育部《普通高等學校本科學工作水平評估指標體系》中一級評估指標“專業(yè)建設與教學改革”項，對綜合性、設計性實驗做了明確規(guī)定：“有綜合性、設計性實驗的課程占有實驗課程總數(shù)的比例大于80%，效果好”（A級），這給我們的實驗教學提出了新的要求和任務。

生物化學是醫(yī)學院校的一門重要基礎學科，實踐操作和動手能力是醫(yī)學專業(yè)學生不可或缺的能力。在對醫(yī)學人才的培養(yǎng)過程中，不但要打好扎實的理論基礎，也要注重培養(yǎng)實際操作能力[7]。目前本院生物化學實驗教學缺乏設計性實驗，通過此次調(diào)查問卷結(jié)果顯示，設計性實驗能大大提高學生的學習興趣、綜合分析能力，培養(yǎng)其自學及獨立思考能力，使學生從被動接受知識變?yōu)橹鲃訉W習。同時，學生思維的擴充讓學生設計的實驗方案帶來了新問題，教師沒有碰到過的話，就會督促教師去查閱大量資料來考證該原理的正確性、操作的可行性，使教師也從中受益匪淺。98%的學生能接受并建議繼續(xù)實施設計性實驗，因此我們認為在生物化學實驗課中開設設計性實驗教學是可行的。

（二）體會

1.設計性實驗教學需要課時較長。在此次設計中，有的學生設計的實驗需要4學時，有的需要8學時，有的則更長，因此教師應根據(jù)本院的具體情況選擇合適時間進行。我們認為每次實驗學時最少4學時才可實施。

2.教師能力有待提高。設計性實驗對教師綜合素質(zhì)提出了更高的要求，其目的是要充分調(diào)動學生的主觀能動性，但這并不意味著教師可以不管不問，任由學生自由發(fā)揮。如何分析問題、通過哪些途徑可以為構(gòu)建實驗方案提供可行思路等，都需要教師的引導。設計性實驗的開設不是降低了教師的作用，而是更加突出了教師在引導和激發(fā)學生創(chuàng)新思維、活學活用等方面的意義[8]。教師不僅要掌握本專業(yè)的理論知識和實驗技術，還要具備其他學科的相關知識和技能，這樣才能發(fā)現(xiàn)設計的實驗存在哪些問題，能在實施過程中及時解決未預見的問題。因此，對教師的能力要求會更高。

五、總結(jié)

高等院校教學的主旨是將學習與實踐相結(jié)合，以社會所需的職業(yè)性應用為導向，增強實踐教學強化學生職業(yè)能力的培養(yǎng)，實現(xiàn)高素質(zhì)技術型人才的構(gòu)建[9]。作為生物化學的一線教師，能利用現(xiàn)有資源、提高生物化學的教學質(zhì)量、激發(fā)學生的學習興趣，是我們的目標。高校的教學方式在不斷改進，設計性實驗教學是必然趨勢，要讓學生主動參與實驗，開拓其動手能力與創(chuàng)新能力，培養(yǎng)其收集、處理信息的能力，增強其分析和解決問題的能力。我堅信，設計性實驗教學會讓生物化學的教學更全面、更綜合，對醫(yī)學復合型人才的培養(yǎng)是一種重要的推動方式。

參考文獻

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[9]戴誠.生物化學設計性實驗教學的探索與體會[J].人人健康，2018（24）：256.

Exploration and Practice of Design Experiment in Biochemistry Experiment Teaching

WANG Zhu-ting， LI Hong-mei， LEI Ting-wen

（Department of Biochemistry and Molecular Biology， Guizhou Medical University，

Guiyang， Guizhou 550025， China）

Abstract： Objective： To explore the effect of design experiment in Biochemistry Experiment teaching. Methods： 100 undergraduate students of clinical medicine major in grade 2 were selected as the research objects. On the basis of mastering the basic experimental technology， the teacher stipulated that "the separation， purification and identification of a certain protein or enzyme" was the content of the design experiment. Firstly， the students were divided into two groups. One group consulted the literature， and the other wrote the experimental scheme. Then they carried out PPT report， teacher-student communication， and determined the feasible design scheme. Finally， they completed their experiments. The experimental results and teaching effects were evaluated. Results： 100 questionnaires were sent out and 99 were recovered， with a recovery rate of 99%. 100% of the students think that the design experiment can improve their learning enthusiasm and interest， cultivate their ability of self-study and independent thinking. 98% of the students think that they can continue to carry out the design experiment teaching in Biochemistry Experiment teaching. Conclusions： Good teaching effect can be obtained by carrying out design experiment in Biochemistry Experiment teaching.

Key words： biochemistry; experiment teaching; design experiment