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器官系统生物化学实验课整合改革

2019/08/10 阅读:

【摘要】生物化学实验技术是开启生物学探索研究的大门,是学习生物学、医学、农业、环境等专业的基础,笔者通过整合近些年创新实验教学内容,摸索出了一套新颖的教学方法和模式,规范考核体系,不断更新以综合设计性实验为主要内容的实验教学体系。

【关键词】创新实验教学;综合性实验;整合

一、器官系统整合课程中生物

化学实验课整合的必要性根据《教育部卫生部关于实施卓越医生教育培养计划的意见》(教高〔2012〕7号)要求,树立以学生为本的理念,以岗位胜任力为导向,使学生的知识、素质、能力全面发展。例如,某大学开设了南山班作为教学改革的试点,培养适应全球医疗卫生事业发展的需要,德、智、体、美全面发展,具有宽厚的人文情怀和高度的社会责任感,有坚实的基本知识、基础理论和基本技能,具有国际视野、创新能力和持续发展能力,能够胜任临床医疗、医学研究、医疗管理等相关工作的高素质复合型人才。重在培养学生的岗位胜任能力,包括临床技能与医疗能力,职业精神与素养,医患沟通能力,团队合作能力,疾病预防与健康促进,医学知识与终生学习能力,信息与管理能力,学术研究能力,全球视野。改革试点采取器官系统整合教学模式,改变传统的医学教育模式,课程分为十个器官系统模块进行授课,模块整合遵循从宏观到微观、从形态到功能、从正常到异常、从疾病诊断到治疗和预防的思路。其中生物化学、分子生物学和细胞生物学整合为细胞、分子与疾病模块,对生物化学、分子生物学和细胞生物学实验课进行整合有利于各学科实验技术的融合。笔者在教学中一直尝试对此模块的课程进行整合,目前在实验课方面有一些心得体会。

二、对生物化学实验课进行整合的探索与实践

(一)改革生物化学实验课的教学内容和教学模式的必要性与课堂理论教学相比,实验课是锻炼学生观察能力、动手能力、思维能力、运用能力等智力因素的重要途径,也是培养学生科研思维和创新能力的重要手段。根据教学计划,大多数高校开设的生物化学实验一般为36~54个学时,在这么短的时间内要完成如此庞大的教学内容,传统的做法是每一个实验的头尾工作由教辅人员代替完成,教辅人员在实验前配制好实验所需的试剂,采集、培养、处理好实验材料,准备各种仪器设备,学生只是掐头去尾操作中间的一段;为了节省时间,课堂上学生被动地接受教师灌输的实验目的、原理、操作步骤等,然后按部就班,“照方抓药”,按照思维定势,不假思索就顺利完成了实验,获得了预期的实验结果。这种程序化的教学方法严重束缚了学生创新思维的拓展,抑制了学生的动手能力。不仅如此,开设的大多是内容简单、彼此孤立的“静态”实验,各个实验之间缺乏内在联系。由于缺乏学习兴趣,部分学生不仅不动脑思考,而且根本不动手操作,缺乏主动性,无法达到通过实验课堂培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力的目的。为了凸显学生的主体地位,调动学生的学习积极性,培养学生的科学精神,提高学生的创新能力和综合素质,必须改革生物化学实验课的教学内容和教学模式。

(二)探究性实验应与验证性实验有机结合将生物化学、分子生物学和细胞生物学整合为细胞、分子与疾病模块,实验课总学时为44个学时,其中6个学时为细胞生物学显微镜的使用与细胞形态基本结构观察,其他38个学时将生物化学实验、分子生物学实验与细胞生物学实验整合,开展生物学综合实验,连续4天完成。其中包含两个验证性实验,即Folin酚试剂法测定蛋白质浓度和血清清蛋白分离、纯化与鉴定。学界曾一度广泛提倡摒弃验证性实验,认为只有大量开设综合性和创新性的探究性实验才能培养出社会需要的人才。这种做法是违背教学规律的。探究性生物化学实验是探索生物大分子的未知性质,了解它们的组成、生物转化和变化特征,以及在机体内与其他分子的联系等的一种实验,受学生已知知识和技能的限制。验证性生物化学实验是指为了验证生物分子已被广泛认识的性质、概念、理论,通过演示再现其事实,强调其科学性。验证性实验可以把学生从懵懂状态引入生化知识的殿堂,有利于学生在较短的时间内获得更多的知识,继承研究方法,规范化、程序化地训练学生的实验技能,起到承上启下的作用。一些经典的验证性实验甚至可以激发学生的学习兴趣,所以,在大力提倡探究性实验教学的同时不可随意摒弃验证性实验。要正确处理好继承和发扬的关系,把内容单一、彼此孤立的实验有机结合起来,设立相关系列实验,实施层次化教学。

(三)创新性探究实验案例应用笔者设计了一个生物大综合实验,用带GFP标签的质粒转染Hela细胞,转染后在荧光显微镜下观察转染效率。整个实验需要连续4天的时间。这个实验整合了生物化学、分子生物学与细胞生物学的实验技术,笔者从实验准备(高压灭菌、配试剂)到培养细菌、提取质粒与电泳鉴定、DNA定量、细胞接种、转染、荧光显微镜观察转染效率,全都是让每个学生独自操作。在时间安排上,第一天上午高压灭菌,配细菌培养液,下午接种细菌培养过夜。第二天上午提取细菌质粒,下午琼脂糖电泳鉴定质粒DNA,测定DNA浓度。第三天上午做细胞转染实验,下午换液。第四天下午在显微镜下观察GFP荧光。而两个验证性实验则安排在第三天下午和第四天上午。相比传统的单一的生化实验,这样一个连续的生物大综合实验,能使学生参与一个相对完整的科研设计与流程。做完实验,学生们都对科研产生了浓厚的兴趣。创新性探究实验就是这样通过具体实验来回答学生们一个个感兴趣的问题,激发学生的好奇心,培养其科学探究能力。通过探讨相关的研究工作,提出解决方案,设计创新实验,引导学生跳出课本的局限,拓展学生的思维和知识面,利用所学知识解决实际问题。如果说验证性实验是传授知识和方法,那么创新性探究实验就是传播一种科研思想、科研精神和社会责任。

三、结语

传统的实验教学模式过于注重知识传授,忽视了启发式和创新性的培养,新时代下,我们应该积极探索更多更新更好的实验教学方法,进一步加强生物化学实验的教学效果。引导学生利用定性和定量实验方法揭示生物的现象和本质,培养学生用严谨的科学态度自觉探求未知知识,学会举一反三、融会贯通,以验证性实验作为起点,全面优化生物化学实验教学内容,有效整合实验技术,逐步培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,充分调动学生的主观能动性,更好地激发其学习自主性,使其成为既有实践动手能力又有创新科学思维和科研探究能力的人才。

参考文献:

[1]钱旭红.实验对任何学科都非常之重要(续)[J].实验室研究与探索,2007,26(9):1-4.

[2]王伟祖,郑旭明.构建实验教学新体系培养学生创新能力[J].实验室研究与探索,2007,26(2):70-73.

[3]楼盛华,戴文战,叶秉良.基于培养创新实践能力的高校实验教学体系改革探索[J].高等理科教育,2008(3):109-113.

作者:龚青 熊佳莹 单位:广州医科大学

器官系统生物化学实验课整合改革

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