生物化学理论与实验教学优化策略

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摘要：针对理论和实验教学内容、实验教学方法等方面分析当前生物化学教学中存在的问题，并提出相应的改进措施，包括将生命科学最新进展与现有理论体系有机融合、围绕国计民生的热点问题设计实验、由单一到多元化的教学方法等，以期促进该学科教学工作的发展和学生创新思维、实验能力的提高。

关键词：生物化学；理论教学；实验教学；实验教学方法

21世纪是生物科学高速发展的时代，生命科学新突破、新进展引发人们对生命现象的持续关注，生物工程技术的应用使人们的生活发生了很大的变化，同时给社会生产带来了重大革新，这所有的变化都与生物化学学科的发展密切相关。生物化学是生物学各专业学生必修的一门专业基础课程，学生对这门课程的掌握程度直接影响对其他课程的接受情况，生物化学被列为很多专业如生物类、农业类、医学类等的考研或其他专业考试的科目，所以对该课程的掌握情况直接关系到学生的考研和就业。以全面培养学生的创新能力和综合素质为目标，该课程在教学队伍、教学内容、教学条件、教学方法与手段、教学网站建设、实验教学、教学质量和水平、科研等方面都取得了长足进展，逐渐形成了自己的特色和优势。2011年，生物化学被立项为临沂大学校级精品课程，2012年被立项为山东省省级精品课程。让学生在有限的时间内系统掌握生物化学知识和技能是教学的重要任务，然而在对2013级生物科学和生物技术专业学生的生物化学学习情况调查中发现，多数学生存在讲授内容不能完全掌握、学习兴趣不高等问题。在分析原因的过程中发现在理论和实验教学中依旧存在一些问题。为了有效激发学生的学习兴趣，培养其创新思维和实验能力，拟进一步深化教学改革，全面提高教育教学质量，现分析如下。

一、目前本课程所面临的问题

1.生物化学教材存在更新速度慢和部分重复的问题。目前生物化学课程所用教材门类繁多，但多数只重视生命的本质、生命的基本过程和基本规律，局限于以传统的静态生化、动态生化、机能生化为主的内容，而对生物化学的重大进展的重视不够。生物化学课程的实用性很强，新概念、新成就、新技术层出不穷，这些都没有体现在教材中，大大落后于学科的发展。生物化学还存在教学内容重复的问题，如糖、脂和维生素化学在无机化学和有机化学等课程中已经涉及其中大部分内容，而遗传物质和蛋白质的生物合成及基因表达调控等与分子生物学、细胞生物学、基因工程等课程有部分重复。

2.生物化学实验教学所占比例偏低，且验证性实验所占比例大。据统计，国外知名院校多单独开设生物化学实验课程，且实验学时数与理论时数的比例在1.0以上，本校生物化学实验学时较少，学时比为0.5左右。由于实验学时少，且验证性实验所占比例大，如考马斯亮蓝法测定蛋白质含量、酵母RNA分离及组分鉴定等，而综合性、开放性实验所占比例小，学生普遍欠缺创新、设计能力，抑制了学生的主观能动性，束缚其科学思维能力的发展，非常不利于实验能力的培养。

3.实验教学方法单一。生物化学实验教学长期依附于理论教学而没有受到应有的重视。教学方法以传统讲授形式为主，很少进行问题引导，课堂上以教师为主体，在学生动手实验前，教师从实验原理、方法、步骤、注意事项，甚至实验过程中可能出现的问题都进行详细讲解，学生被动接受知识，照搬照做、步步模仿。教师在讲授过程中多以单一板书的形式进行，多媒体网络化教学手段没有或很少应用，且没有发挥出现代化教学手段的特色。

二、生物化学理论教学的优化———将生命科学最新进展与现有理论体系有机融合

为了解决生物化学教学内容陈旧、与其他学科存在内容重复的问题，许多学者提出了相应的解决方法。刘堰和肖训焰提出教学内容要与时俱进，具体指出在绪论中增加生物化学研究工作的现状与未来、在核酸化学中增加核酸的序列测定等内容。删除蛋白质化学中蛋白质的分类，维生素和辅酶中维生素的概念。胡晓倩等提出，学生在掌握生物化学基本知识和技能的基础上，要了解学科发展的前沿知识与高新技术。谢珍玉和郭伟良具体提出讲授内容的重点部分，部分章节分配到其他学科中进行重点讲解。生物化学教学内容的修改不是简单的增删或将部分章节分配到其他学科中讲述，在增删内容的同时需要解决该课程与其他课程内容的自然衔接问题，待添加的生命科学最新进展内容要与生物化学现有知识体系有机融合。如在讲述基因调控的章节中向学生介绍该研究领域的新热点———微RNA（microRNAs）。让学生了解microRNAs是由非蛋白编码基因转录物形成的茎环结构前体，由核酶剪切，成熟后形成长度为20～25nt的小RNA分子；真核生物、原核生物和病毒都可以编码mi-croRNAs；与教学内容中出现的小分子干扰RNA进行对应比较；通过讲述microRNAs的调控机制、功能、研究技术与方法、应用和前景使学生了解生命科学中该领域的最新发展趋势。

三、生物化学实验教学改革———围绕国计民生的热点问题设计实验

加大生物化学实验教学中综合性、开放性实验的比例，由培养学生基本实验技能为“指挥棒”的教学模式逐渐转变到培养学生创新性思维的模式中来。赵云涛等提出实验项目分为基础性、综合性、设计型和创新型实验。韩寒冰和刘杰凤提出加强自主性实验和研究性实验教学、培养学生创新性能力的观点。在培养创新应用型人才为目标的培养模式下，开展综合性、开放性实验的需求越来越迫切。开设这类实验的目的是拉近理论和实际应用的距离，让学生了解所学知识综合起来可用来解决实际问题，从而激发其创新思维，培养其创新能力。在考虑到理论与实验课程一致性和对应性的基础上，围绕国计民生的热点问题设计综合性、开放性实验作为实验教学改革的切入点，可用以解决教学中课堂与实验室、理论与实践相脱节的问题，并能实现各基础实验项目的有机结合。如2013年3月份报道临沂部分地区冬小麦出现严重病害，表现为受害小麦叶片发黄、枯萎、矮化，严重地块小麦完全枯死，导致这种病害的原因是小麦黄花叶病毒的侵染。据此设计小麦总RNA的提取及小麦黄花叶病毒检测的实验。提取小麦总RNA方法为实验室常规TRIzol法，通过植物总RNA提取实验使学生掌握核酸的基本组成、熟悉移液枪、离心机、研磨器的使用，让学生理解RNA提取对实验条件要求很高，原因是RNA酶无处不在，RNA易被RNA酶降解。随后进行反转录及RT-PCR，以小麦黄花叶病毒的特异性引物进行扩增，获得目的大小的特异性条带。在实验的过程中使学生掌握反转录、RT-PCR及琼脂糖凝胶电泳等一系列生物化学基本操作。通过这类实践性强的实验将原有各自独立的实验统一到同一实验材料和同一题目下，实现各基础实验项目的有机结合，体现出知识的系统性和实验的研究性，同时同一题目下的各个小实验一步紧连一步，增强学生的研究兴趣。

四、生物化学实验教学方法的改革———由单一到多元化的教学方法

近五年来，我校实验中心引进一批具有博士学位的高学历人才作为实验员，这为生物化学实验教学改革注入了新的活力。这些实验员以直接或间接的方式参与生物化学实验教学，可缓解紧张的教师资源，并且他们知识丰富、思路开阔、创造能力强、创新欲望高，能大大提高实验教学质量。在实验教学过程中，实验员与本科生的年龄差别不大，兴趣爱好相近，他们之间交流较容易和顺畅，重要的是他们知道学生最想了解的是什么，能在相对轻松的环境中交流实验心得，讨论问题。对有独特想法的学生，在实验员及教师的指导下进一步深入研究，获得更多的锻炼。在进行实验教学方法改革的过程中，孔繁华等提出实验课“3+1”的教学方法；舒乐新等以启发式、归纳式、问题式、讨论式等教学法，让学生成为教学的主体，激发他们的主动性和创造性。在进行实验教学方法改革过程中以传统教学方法与现代多媒体技术相结合的手段，直观、生动地向学生展示实验内容，充分调动其积极性。采用启发式等的常规教学方法，要求学生在教师的启发下独立完成实验准备、实施与总结，引导学生独立思考、发现问题、解决问题，培养学生创新能力，形成开放式、互动式的教学模式。

五、结语

教学改革的目的是要增强学生素质的培养，加强对学生获得知识、运用知识的能力。通过改革优化，调整理论课程内容，使学习内容具有基础性、现实性和现代性。在理论与实验教学内容对应的前提下，以社会中的热点问题设计实验，将理论学习中的各种基础问题连贯起来，提高学生创新能力和实践兴趣。在精心调整生物化学教学内容的过程中，以新颖的实验教学方法实现实验教学效果的优化。生物化学内容复杂繁多，通过课程改革，学生在学习中得心应手，会促进其对其他课程的学习乃至对未来都会充满信心，这将非常有利于学生的人生发展，而这样的前景激励着我们在生物化学课程改革的道路上不断前进。

作者:王莹 王浩 井文倩 郗冬梅 单位:临沂大学生命科学学院 临沂罗西小学 临沂大学化学化工学院

参考文献：

[1]沈光涛，常灏，黄耀江.我国的生物产业状况与前景[J].生物学通报，2006，41（10）：15-17.

[2]刘堰，肖训焰.高师生物化学教学的现状分析与改革思路[J].教学研究，2003，26（4）：354-356.

[3]胡晓倩，胡斌，毕淑峰《.生物化学》课程的教学现状分析与发展对策研究[J].黄山学院学报，2007，9（3）：154-156.