生物化学实验如何培养学生创新能力

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摘要：生物化学实验教学是一门实践性非常强的内容，为切实有效地提升学生的创新能力，不断优化学生的动手能力，应该积极有效地改进实验教学方式。本文通过分析生物化学传统实验教学模式存在的问题，总结培养创新能力的意义，提出生物化学实验教学改进的方向，培养创新能力的详细路径等几个方面展开讨论，为生物化学实验教学的全面提升和进一步优化提出了建议。

关键词：生物化学实验教学；创新性实验；创新能力

生物化学是一门研究生物体分子结构和功能、物质代谢与调节及其在生命活动中的作用的学科。21世纪是生命科学高速发展的时期，生物化学技术与理论已经渗透到与之相关的生命科学的各个领域，学生对该学科知识的掌握关系到其他学科的学习。为切实有效地提升学生的创新能力，教师应该注重结合生物化学的学科特征，积极开展培养学生创新能力的实验。通过培养创新能力的实验，引导学生将所学的内容积极应用到实验过程中，切实有效地提升学生的实验素养以及动手能力。

1传统生物化学实验教学模式的分析

生物化学作为一门实践应用型学科，是当前医学、生物学方向高等教育的重点学科。为深入全面推动该学科的发展以及创新，为不断提升该学科的整体教学成效，教师应该注重生化实验教学的不断改进、不断更新。但受传统教学理念的影响和制约，教师在生物化学实验教学中仍采用传统的教学模式，这必然会在很大程度上影响和制约着实验教学的整体成效与水平，也不利于提升学生的综合能力。

1.1学生按照教师既定的实验方案来完成实验步骤

在生物化学实验教学中，教师结合理论课程的内容提前设计实验方案和步骤，严格督促学生按照既定的步骤来完成实验。在这样的生物化学实验中，学生没有真正参与整个实验的设计，也没有自主分析每个实验步骤的原理，不熟悉所使用的实验材料及实验仪器设备等，而是在教师的引导下被动性地进行实验。虽然学生能够很好地完成实验，并且获得较为满意的实验结果，但这种相对被动的实验操作流程，无法真正优化学生的实验自主性，也无法有效地提升学生的实验积极性。同时，在实验过程中，教师并没有给予学生一定的自主权，也没有引导学生自行分析、解决、改进实验过程中存在的问题以及不足，而是随时指正学生的课堂操作错误以及实验结果的不足，在很大程度上影响了学生的探索能力，也难以提升学生的创新能力[1]。

1.2以验证性实验为主，实验内容缺乏拓展

在生物化学实验教学过程中，为切实有效地提升以及优化学生的实验能力，教师应该注重合理安排实验内容，全面开展科学性实验教学。但当前阶段教师在引导学生进行实验的过程中，更多的是以验证性实验为主，而且实验内容也相对比较狭隘。比如教师引导学生利用教材中的实验来开展验证性实验，目的在于引导学生掌握实验的流程以及方法，明确实验的步骤及思路，继而更好地优化实验教学，但这种验证性实验，无法真正激发学生的实验思维能力。若验证性实验占据了主流，那么学生的实验能力必将受到影响。学生只有真正参与实验的探究过程中，才能从始至终来贯彻落实自身的主观能动性，能够更好地保障实验成效，也能够更好地提升实验综合能力。此外，在生物化学实验教学过程中，由于每个小组的实验任务是相同的，这无疑会影响学生对实验的重视，甚至直接抄袭其他人的实验结果，久而久之必将影响学生的实验思维以及整体能力。

1.3学生课前预习不足，存在被动等靠心理

在生物化学实验教学过程中，学生是关键的学习主体。因此，为了有效地提升学生的课前预习质量，也为了引导学生充分明确实验的设计理念以及实验方法，要求学生有一定的自主学习能力。但当前阶段，生物化学实验教学一般安排在低年级阶段，对于低年级的大学生而言，他们在学习过程中，仍受高中阶段学习方式的影响，使得他们在学习过程中明显缺乏主动性和积极性。虽然教师布置了课前预习任务，但学生的课前预习质量无法得到保障，即便是开放性的实验，他们也缺乏想象力，甚至直接搜索相关的实验流程及方法，并没有主动积极地思考。

2生物化学实验教学中培养创新能力的意义

生物化学学科本身就蕴含着非常丰富的实验内容，同时也具备较强的实践特色。在生物化学实验教学实践中，按照课程大纲的要求，教师应该精准地、全面地把握课程特点，充分结合学生的知识特点，为有效巩固学生的理论知识，更好地提升学生的实践应用能力，根据实际情况开设创新性实验，并最大程度展现其创新性实验的实施成效，创新型实验的开设对培养学生的创新能力具有非常重要的意义。

2.1创新性实验提升学生的认知能力

通过开展创新性实验，能够在很大程度上提升以及优化学生的创造性思维，能够进一步提升并夯实学生的认知能力。在生物化学实验教学中学生是参与的主体，他们在学习以及实验操作过程中，应该自主全面地结合所学内容，积极开展科学且高效化的生物化学实验设计，自主开展实验探究，自主建构实验流程，自主完善实验方案，高效优化并提升自身的实验能力和整体素养。作为生物化学实验教学的教师引导学生根据实际情况适当地开设开放性、综合性、探究性、研究型的实验情境，引导并鼓励学生积极参与其中，更好地夯实学生的实验素养以及整体认知水平[2-4]。

2.2创新性实验优化学生知识应用能力

通过开展创新性实验，能够活跃学生的生物化学思维，引导他们积极开展实验探索，更好地优化他们的知识应用能力。在传统的生物化学实验中，教师更多的是引导学生按照既定的实验方案开展验证性实验。虽然在这样的实验条件下，也能够提升并优化学生的实践应用能力。但相对传统且单一化的实验开展方式，极容易限制学生的实验思维，也难以优化学生的生物化学理论知识的实际应用能力。在实践过程中，如果开展创新性实验，学生自己进行实验分析，精准把握实验条件，有效梳理实验过程，就能产生更好的实验成效。未来社会对学生创新性能力的要求非常高，教师应该顺应培养应用型人才的要求，积极设计创新性实验，把创新性实验切实融入常规教学中，为进一步优化学生的整体认知和素养打好基础。

2.3创新性实验满足学生的需求

通过开展创新性实验，能够满足不同学生的学习需求。生物化学是一门整体难度偏大的学科，具有较强的逻辑性和抽象性。部分学生在生物化学的学习及实验过程中，极有可能面临着较大的学习困难及压力，这无疑会在很大程度上降低他们的学习积极性，也难以提升他们的主观能动性。因此，教师在实验教学过程中，应结合不同学生的水平差异及知识需求，精准地设计创新性生物化学实验，巧妙地设计层次化的实验任务，鼓励和引导学生通过自主探究或者合作探索的方式来完成实验内容。在这样的实验背景下，学生的实验能力能够得到有效地提升，学生的实践素养也能够得到合理的优化和促进，能够进一步培育学生良好的思维习惯及创新能力。

3生物化学实验教学中培养创新能力的改革方向

在生物化学实验教学中，为充分全面地满足培养应用型人才的要求，也为了更好地夯实学生的实践素养及创新能力，教师应该精准地、全面地把握好生物化学实验特征，积极明确实验教学改革方向，切实有效地提升生物化学实验教学的整体实效。

3.1制定合理的教学计划

首先，教师与学生要经常进行沟通，根据本校学生实际情况和学生提出的合理建议，调整教学计划，对一些验证性实验和基础实验加以精简，不断改进实验方法，并增加设计性、综合性、开放性、探究性实验，全面体现学生的主体地位[2-4]。为确保创新性实验的有序化开展，教师应该积极全面地构建科学教学计划。在创新性实验开展过程中，完整且规范化的教学计划，是非常重要的立足点，是保障实验教学工作有序开展的前提条件。教师先拟定题目，学生通过收集资料，查阅文献，设计实验方案，再与教师进行探讨修正，确定全部实验流程并具有可行性再进入实验室，实验过程中要求学生做好完整的实验记录，对实验药品、实验条件、实验过程中发现的问题、解决的方案、实验结果等内容进行详细记录，为后续分析实验数据及撰写实验报告做参考。

3.2制定精细化的实验评分标准

在生物化学实验教学过程中，为进一步夯实学生的实践素养及创新能力，教师应该着重创新以及改革传统的教学评价体系。在传统的生物化学实验教学中，教师可能更多采用相对统一的评判方式，以学生实验结果的正确性、实验方案的完整性、实验过程的操作规范性等作为评价依据。这种相对闭合性的评价方式，极容易淡化学生的创造性。因此，在实践过程中，教师应该卓有成效地变革以及创新生物化学实验的评价方式和手段，积极采用高效且科学的多元化评价方式，力图给予学生精准全面化的评价。比如根据实验性质的不同，可以设计不同的评价体系，评价体系中可以包含老师的评价、学生自身的评价、各组学生互相评价等内容，并且各占一定的比例。评价时可以制定相应的实验设计评价表（师评用、学生自评用、互评用）来进行评价。评价表里应该包括实验题目的独创性、前期准备是否充分、实验思路是否清晰、实验设计得是否合理、实验结果是否正确等内容。通过改善评价体系引领学生更好地把握自身的发展特色及发挥自身的创新能力[5]。

3.3完善实验条件给予学生一定的自主空间

在生物化学实验教学中，为更好地推动创新性实验的开展，应该积极主动地优化实验室的软硬件设施，为学生提供更好的实验环境及平台，这样可以调动学生的积极性和主观能动性。完善化的实验条件，是创造性实验有序开展的重要前提。为此，教师应该积极寻求学校的支持，科学全面地更新实验室的器材及相关设施，积极创设良好的实验环境，有效地满足学生创新性实验开展的需求。同时，在创新性实验的开展过程中，教师还应该积极给予学生充分的自主权利和自主空间。比如在精准把关学生的实验方案，全面优化实验过程的安全管理的基础上，教师可以鼓励学生在课余时间，通过自主申请的方式来利用实验室，或者借用实验室的相关辅助设施等进行实验。通过这样开放化的环境，能够满足学生创新性实验的开展需求，也能够真正提升学生的整体实验能力以及创新能力。

4生物化学实验教学中开展创新性实验的路径

在生物化学实验教学过程中，为有效地提升学生的实验素养，为不断提升学生的实验操作能力，全方位培育学生的创造性思维，教师应该结合课程目标，结合学生的认知特点，行之有效地开展创新性实验。在生物化学实验教学过程中，创新性实验能够为学生给予充分的实验自主权，也能够进一步激活学生的积极性。在创新性实验的开展过程中，教师应该有效增加设计性实验、综合性实验、开放性实验、探究性实验的整体比重，引导学生自主积极地开展实验设计，认真梳理实验目的、实验原理、实验步骤以及实验结果，并让学生展开积极有效地思考、讨论、分析、总结。

4.1以设计性实验来优化学生的实验设计能力

设计性实验是指给定实验目的、要求和提供实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。在生物化学的实验教学过程中，设计性实验的深入开展，能够为学生提供广泛的自主空间。在实验过程中，实验设计本身就是非常核心的环节，也是综合考核学生思维能力及理论知识掌握程度的关键阶段。学生只有对设计的实验课程内容充分全面地掌握和理解，了解实验方法和原理等整体的认知，才能够更好地进行实验设计。否则，没有扎实的理论基础作为支撑，那么实验设计是乏力的，实验设计也是无序的。在设计性实验的开展过程中，教师要引导学生严格按照实验目的进行实验设计。为避免实验资源的浪费，教师也可以引导学生提前向教师提交实验设计方案，由教师进行把关。在设计性实验的开展过程中，教师应该为学生创设相应的问题，引导和鼓励学生积极调动思维，积极改善实验设计方案。此外，在设计性实验的开展过程中，教师要有效地培养学生的团队合作意识，要引导和鼓励学生深入全面地开展合作探究，并相互借鉴和分享知识点，切实有效地夯实自身的学习素养。

4.2以综合性实验来提升学生的知识综合运用能力

在生物化学实验教学的过程中，综合性实验的开展，则更能够充分全面地提升学生的知识运用能力，最大程度优化学生理论结合实际的能力。生物化学实验教学与其他学科之间的关联性比较大，教师有必要结合教学需要和教学目的进行设计综合性实验。在综合性实验的开展过程中，教师要指导学生立足于生物化学实验目的及方法，为有效提升实验的整体成果，教师可以指导学生尝试从不同角度进行实验设计及实验尝试，并借助其他学科的知识来完善实验思路及实验步骤。通过这样的实验迁移以及相互拓展，既能够为学生提供广阔的实验视野，也能够在很大程度上提升学生的实验综合能力，还能够进一步夯实学生的知识体系，确保学生能够从整体层面掌握实验知识。比如教师可设置酶的提取、分离纯化、酶活性的测定等项目的综合性实验。实验操作涉及溶剂提取、萃取提取、微波辅助提取、超声波辅助提取、超临界CO2提取等提取技术，离心、超滤、微滤、层析、吸附、电泳等分离纯化技术，分光光度法、高效液相色谱、气相色谱法、色谱-质谱联用法等测定方法的实验基本操作技术。通过这样的综合性实验，学生既能够掌握对生物化学实验的内容，也能够明确这些操作技术的使用方法，这些都有利于整体提升学生的实验素养及综合学习能力。

4.3以开放性实验来培养学生的科学探索能力

在生物化学实验教学过程中，为了开展开放性实验学校有必要开放相关的实验室，加大实验资源的共享，同时让学生自觉、积极地投入生物化学实验中，从而培养学生的知识应用能力和探索能力。在开放性实验的开展过程中，教师首先给学生介绍生物化学理论及学科前言知识，为学生的创新提供基础。学生经过积极思考摸索、勾勒出实验框架、设计实验方案、实施实验。最终学生对实验过程中发现的新问题进行原因分析、改进方法，通过以上程序的反复中完善整个实验方案。本过程中，仅凭借某一学生的能力是远远不够的。因此，教师可以引导学生以分组合作的方式来进行。比如教师引导学生结合实验目的做好精细化的分工，明确每个学生的具体任务，有的学生负责实验资料的整理以及搜集，有的学生负责实验方法的选择，有的学生负责实验步骤的确定等。当每个小组都完成实验方案后，教师要通过集中实验方案展示，引导每个小组来进行相互评价和点评，指出不同实验方案中存在的问题，继而更好地优化实验方案，培养学生严谨的科学态度和思维方法[2]。

4.4以探究性实验来激发学生的创新能力

在生物化学实验教学过程中，结合化学与生命科学学院科学研究方向，根据学生的兴趣鼓励学生组建科研团队，自行联系科研方向对应的老师，让部分学生参与科研项目，给学生提供全程参与科研活动的机会和平台。在教师的指导下，通过参与校级、省级、国家级的创业大赛和挑战杯赛，用申报创新训练项目等方式，提高学生的创新能力[6]。未来社会对于学生综合能力及创新能力的考核要求非常高，不仅要求学生具备一定的专业知识，同时也要求学生具备扎实的综合性知识、较高的动手能力及灵活的思维能力。因此，在探究性实验开展过程中，教师要为学生提供学习和思考的方向，并提出有关的实验问题。教师引导学生分析问题，讨论解决实验原理及实验技术，启发学生提出解决问题的方案，然后由教师对方案进行分析、指导、完善后形成可行的实验方案，学生进行实验并分析实验结果。这样，可以巩固学生的综合性知识，继而更好地提升学生发现问题、解决问题的能力，提高学生的逻辑思维能力和创新能力[2,3]。

5结论

在生物化学实验教学过程中，传统的实验教学未能够真正突出学生的主体地位，也没有深入全面地优化学生的实验素养。为切实有效地夯实学生的实验能力，不断提升学生的创新能力，教师应该在合理安排实验课时，不断改进实验方法及评价体系，有效地开展设计性实验、综合性实验、开放性实验和探究性实验，全面提升学生的实践能力、创新精神、逻辑思维能力，培养适应当展的人才。

参考文献：

〔1〕王欣媛,隋洪玉.生物化学实验教学中创新精神的培养[J].广东化工,2021,38(06):176-177.

〔2〕宋智勇,涂敏,崔鸿.生物科学专业实验课教学模式及评价体系思考[J].中国大学教学,2011,33(01)：80-81.

〔3〕王一倩,龚青.医学院校生物化学实验教学改革与创新人才培养的探索[J].决策探索,2021,37(3下)：68-69.

〔4〕郭波.“双一流”建设背景下的生物化学实验教学改革与实践[J].化工教学,2021,43（04）：84-85.

〔5〕郑晓蕙,陆风艳,唐思贤,等.建构高校生命科学实验课程发展性学习评价体系[J].高等理科教育,2007，15(06)：93-96.

〔6〕顾华杰,胡翠英,郭伟强,等.生物化学实验教学的思索与实践[J].实验室科学,2021,19(02):72-74.

作者：萨如拉 单位：赤峰学院 化学与生命科学学院