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1.1缺乏完整獨立的教學大綱
原有的生物化學實驗教學無論從內容上還是形式上都附屬于理論教學,沒有單獨開設課程,缺少完整獨立的教學大綱,使得實驗課教學的目標不明確,實驗間的關聯性不強,不能很好地展現實驗教學的系統性和連貫性.
1.2教學內容安排不科學
由于受到實驗教學學時以及實驗儀器的制約,教學中主要以驗證性實驗為主,綜合性及設計性實驗偏少.驗證性實驗的結果都是已知的,操作方法也是固定的,只要按照步驟進行實驗就可以了,學生參與的積極性與主動性都不強,不利于培養學生的創新思維和創新能力.
1.3考核方法不全面
以往生物化學實驗成績只占生物化學總成績的20%,僅單純依賴實驗報告完成的好壞進行評定,這樣的考核方式勢必會造成學生不重視生物化學實驗課,從而使教學效果不能得到很好的保障.
1.4實驗室資源利用率不高
平時實驗室只在實驗教學時使用,對學生在課余時間開展的科研活動未完全開放,造成實驗儀器和設備的利用率不高,導致實驗資源浪費,同時也影響了學生進行科學探索的熱情.
2優化實驗教學體系
新的教學計劃實施以來,借鑒其他高校的成功經驗,結合我校生物化學實驗教學條件的現狀,遵循客觀性、相對獨立性、創新性和系統性原則,對原有的實驗教學體系進行了優化.制定新的生物化學實驗教學大綱,編寫實驗教材,調整實驗教學內容,改進實驗教學方法,優化課程考核方式,提高實驗室的開放力度.通過在這些方面的改革,更好地促進了學生參與實驗的積極性,使其實驗動手能力得到了極大的鍛煉,教學效果也有了較為顯著的提高.
2.1實驗教學大綱的制定
在新的生物化學實驗教學大綱中,明確了課程目標是讓學生在實驗中加深對基礎理論知識的理解,熟悉并掌握生物化學實驗的基本操作技能,培養科學思維、分析問題和解決問題的能力,為以后所參與的科學研究奠定良好的基礎.制定的生物化學實驗教學大綱以基本技術為依據,包括離心、層析、電泳、膜分離、PCR與分子克隆等,根據實驗室的硬件和軟件配置情況,按照驗證性實驗、綜合性實驗和設計性實驗的層次安排了具體的實驗,由簡單到復雜,循序漸進地培養和鍛煉學生的實驗操作能力.
2.2實驗教材的編寫
根據教學大綱的要求,參考生物化學實驗相關的文獻資料,結合教學和科研工作,編寫了適合生物化學實驗教學的教材.實驗內容涉及生物化學課程中的糖類、脂類、蛋白質、酶和核酸等生物大分子的提取、含量和純度的檢測及性質的驗證等,實驗技術包括分光光度技術、電泳技術、層析技術和離心技術等.該實驗教材中還加入實驗記錄、實驗報告寫作規范和寫作要點,也增加了實驗室安全要求、實驗廢棄物的處理方法、實驗中涉及到的安全隱患、實驗器具的洗滌干燥及計量儀器的選擇與使用等較為全面的內容.在教材的使用過程中,及時對發現的問題進行記錄,以期在教材再版時進一步地補充和修正,使其更加完善合理,讓學生真正地理解每個實驗乃至每個實驗步驟的設計目的和原理,這樣可以使所學的知識在以后的科學研究中達到學以致用的效果.
2.3教學內容的調整
實驗教學內容是影響實驗教學質量的一個重要因素,在調整實驗教學內容時,始終注重與生物化學理論課程的銜接呼應,內容從易到難,并適度重復實驗基礎知識、基本方法和基本技能,使學生能夠充分掌握并自我運用.原來的生物化學實驗不是獨立的課程,學時較少,只能以驗證性實驗為主.在新的教學計劃中,生物化學實驗獨立開課,學時也有所增加.教學內容也進一步地調整為:首先講授基本實驗理論,傳授基本實驗技能,進行基本能力的培養,強調實驗技術要領和操作的規范性;然后在此基礎上開展驗證性實驗、綜合性實驗和設計性實驗,綜合性與設計性實驗使學生能夠主動地去選題,查閱文獻,制定實驗技術方案,優化實驗體系,分析和解決實驗過程中出現的問題,對實驗結果進行歸納總結,通過這樣的鍛煉可以培養學生的綜合能力,激發學生對科學研究的興趣,啟發學生的研究思路,挖掘學生的創造潛能,提高學生的創新意識和科研能力.
2.4教學方法的多樣化
傳統的實驗教學基本上以灌輸、模擬和驗證為主.授課方式多以板書為主,信息量較小,雖然能夠傳授知識,但不利于學生創新能力的培養,學生的學習主動性也沒有得到充分的發揮.現在的教學根據生物科學專業的特點建立了“以學生為主體、教師為主導,實現學生自我學習、自我實踐”的教學新模式.
2.4.1以教師為主導,開拓學生的創新思維
通過提出問題→分析問題→實驗實踐→總結歸納→再提出問題的可持續循環模式進行實驗教學,鼓勵學生打破思維定勢,進行發散性、拓展性與聯系性的思考.提出一個科學問題,讓學生去思考,查閱文獻資料進行研讀,自主設計實驗,教師在此過程中適時地給予科學的指導并提出合理化建議,從而使實驗方案具有科學性和可行性.鼓勵學生利用課余時間參與教師的科學研究項目的相關工作,這樣不僅可以鍛煉學生解決科學問題的能力,還可以拓展學生的知識面,同時也給學生營造了良好的思考問題的氛圍,這是一種能夠培養學生科學素養和創新精神的課外教學模式.實踐證明,通過結合科研工作中遇到的問題來教學,可以增強學生學習的趣味性,拓展學習內容,對學生創新實踐能力的培養起著非常重要的作用.
2.4.2以學生為主體,充分發揮學生的主觀能動性
在實驗教學中要鼓勵學生積極參與實驗的準備及講解,充分發揮學生在實驗教學過程中的主體地位,提高學生的語言表達與科學思維的能力.
(1)由學生準備實驗.
在大多數的實驗教學中,實驗準備工作(包括樣品的準備和預處理、試劑的配制與分裝、儀器的調試等),都是由授課教師或實驗教師準備的.這樣造成的結果就是學生在上課時“人到心未到”,像機器人一樣進行操作,缺少必要的思考.為了改變這種現象,現階段生物化學實驗課基本都是由學生自己動手準備,教師給予一定的指導,通過這種方式,使學生知道實驗準備的重要性及規范實驗操作的必要性.
(2)學生主講,教師輔助的教學模式.
實驗教學前,讓學生分成多個小組,把不同的實驗分配給這些小組,讓學生以小組為單位查閱資料、制作多媒體幻燈片,上課時,讓各小組安排學生來講解實驗的目的與意義、實驗原理、操作步驟和注意事項等內容,最后教師進行必要的更正和補充.通過這種教學方式,使學生的語言表達能力得到了鍛煉,同時也使他們在文獻查閱和PPT課件制作方面有所進步,提高了對生物化學學習的興趣,促進了他們在課余時間自主學習的積極性.
(3)以錯誤為鑒,為正確的學習打基礎.
在確保安全的前提下,放手讓學生去做實驗,對于在此過程中出現的一些錯誤和不規范的操作,待實驗結束后再根據實驗結果進行糾正.要求學生在后續的實驗中主動地相互糾錯,培養他們細致觀察、規范操作、認真思考的良好習慣.通過這種方法,可以更好地整合知識,鍛煉思維,全面提高學生分析問題和解決問題的能力.探索以學生為主體,教師為主導的教學新模式,摒棄原有的以教師為中心,學生被動學習的教學方式,使實驗教學逐步實現教向學的轉變.讓學生真正成為實驗教學活動的主體,使他們的主觀能動性能夠得以更好的展現,激發學生的創新意識,有效地培養學生的創新思維能力.通過實施這種新的教學模式,學生在儀器操作的熟練程度、實驗現象的觀察力以及數據的分析能力等方面都得到了很好的鍛煉和增強,學生實踐能力和創新能力得到了較為全面的提高.
2.4.3運用多媒體,增加授課的信息量
利用現代化的多媒體教學工具,如計算機輔助教學錄像、投影幻燈片等,將教學中難以用語言和圖形表述清楚的內容,通過動畫的形式進行演示,這樣既能夠活躍學習氣氛,增加課堂的生動性和趣味性,同時也可以增強學生對抽象知識點或原理的感性認識,調動學生學習的主動性,提高實驗效率和教學效果.
2.5優化考核方式
改革了生物化學實驗課程的考核形式,最終成績由四部分構成:考勤及平時課堂表現占20%,實驗報告占20%,實驗理論考試占30%,實驗操作考試占30%.從實踐效果來看,改變了以往學生重理論輕實驗的現象,使學生的實驗操作能力、綜合分析問題的能力及知識創新能力有機結合在一起,調動了學生參與實驗課程的教與學的主動性和積極性.考核內容更加豐富,考核形式更加趨于合理和全面,打破了以往的實驗報告定成績的慣性思維,提高了學生在實驗中對實際操作的重視程度,也進一步加深了學生對實驗理論的理解.
2.6開放教學實驗室
為促進教學實驗室開放,提高儀器的使用效率,鼓勵本科生提前進入實驗室進行科研活動.從2005年開始設立了“實驗技術研究項目”,在2010年又設立了“教學實驗室開放基金”,制定了相應的管理辦法和操作規范,經費資助力度逐年增加.實驗室的開放,一方面,有利于實現以學生為本實施個性化教育,充分發揮學生的自主性和創造性,培養學生良好的科研思維.另一方面,學生在教師的指導下進行一些探索性科學研究,有利于激發創新靈感的產生,也有利于新想法在實踐中得以釋放和驗證,對培養學生的綜合素質是非常有益的.學生通過參與實驗室開放基金項目的相關課題,可把所學的生物化學知識運用到科學研究的實踐中,使學生對專業知識的理解得以加深.同時也對科學研究的基本流程有了初步認識,增強了積極開展科研的意識和專業學習的興趣,鍛煉了學生實驗操作、文獻閱讀、數據分析以及獨立思考的能力.
3結語
新的實驗教學體系不僅增強了學生的動手能力,而且培養了學生發現問題、分析問題和解決問題的能力,啟迪了學生的創新思維,提高了學生綜合應用知識的能力,激發了學生的求知欲、創新意識和創新能力.通過生物化學實驗教學改革,學生重理論輕實驗的現象得到了改變,學生的動手能力、創新能力和團隊協作精神有了明顯的提高.優化的生物化學實驗教學體系使實驗教學內容趨于合理和全面,將實驗教學環節打造成培養學生實踐動手能力、綜合創新能力,提高學生素質的主陣地,使生物化學實驗教學為其他專業課程和實踐環節奠定良好的基礎.教學改革要以科學發展觀為指導,無論是從內容還是在形式都要與時俱進,同時還要保持知識體系的完整性和連續性.
作者:侯新東 李繼紅 單位:中國地質大學環境學院