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生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程優(yōu)化探究論文
摘 要：近年來, 中國藥科大學(xué)生物化學(xué)教研室在教學(xué)方法和手段、教學(xué)內(nèi)容、成績評估方式和教學(xué)資源等方面, 對藥學(xué)專業(yè)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)進(jìn)行了系列改革, 取得顯著成果。通過優(yōu)化教學(xué)模式、構(gòu)建課程新體系, 提高了學(xué)生的科研素質(zhì)和能力, 為培養(yǎng)高質(zhì)量藥學(xué)人才奠定了基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：生物化學(xué); 實(shí)驗(yàn)教學(xué); 教學(xué)改革; 課程優(yōu)化;
Abstract： In recent years, a series of reforms on teaching methods, teaching content, evaluation mode and teaching resources have been carried out by the Department of Biochemistry in China Pharmaceutical University, which have proven to be remarkable. Optimization of teaching mode and construction of a new curriculum system have improved students' research ability, which has laid solid foundation for cultivating high-quality pharmacy talents.
Keyword： Biochemistry; experiment teaching; teaching reform; course optimization;
生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)是藥學(xué)專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課, 為了能讓藥學(xué)生在有限的資源和時間內(nèi)更好地掌握實(shí)驗(yàn)技能, 生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系需要不斷優(yōu)化和完善。近年來, 本校生物化學(xué)教研室在教學(xué)方法和手段、教學(xué)內(nèi)容、成績評估方式和教學(xué)資源等方面, 對實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)進(jìn)行了系列改革。通過實(shí)踐, 提高了學(xué)生的科研素質(zhì)、分析問題與解決問題的能力, 為培養(yǎng)高質(zhì)量藥學(xué)人才奠定了基礎(chǔ)。
1 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段
1.1 整合教學(xué)課件與錄像
生物化學(xué)理論知識較為瑣碎和抽象, 因此制約了學(xué)生對一些問題的理解和思考[1]。教研室利用集體備課機(jī)會, 完成了整套多媒體實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件的制作, 堅持在授課中不斷補(bǔ)充和修改內(nèi)容。通過動畫和圖片的使用, 增強(qiáng)了教學(xué)的直觀性, 但對于實(shí)際操作過程中的一些細(xì)節(jié)和注意事項(xiàng)的把控仍有所欠缺, 迫切需要視頻輔助。生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻在網(wǎng)絡(luò)上有很多素材可供下載, 教研室多年前也購買過整套課程, 但這些視頻或技術(shù)陳舊, 或不符合當(dāng)前專業(yè)大綱培養(yǎng)要求, 或與教材內(nèi)容有出入, 使用時經(jīng)常會出現(xiàn)需要口頭更正、不能連續(xù)播放等問題。
針對上述問題, 教研室利用假期, 由授課教師操作, 錄制完成所有大綱涉及實(shí)驗(yàn)以及部分暫時有困難無法開設(shè)的演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)錄像, 這些錄像因?yàn)橘N合大綱要求, 具有鮮明的藥學(xué)特色。而對于凝膠層析和凝膠電泳等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn), 還拍攝了前后兩代儀器使用的視頻, 從而在實(shí)驗(yàn)原理和前沿性技術(shù)等方面, 更易于學(xué)生比較、理解與掌握。
課件和錄像的聯(lián)合使用實(shí)際組成了若干個“微課”, 作為翻轉(zhuǎn)課堂的基礎(chǔ)和“互聯(lián)網(wǎng)+”模式的資源支撐, 改善了傳統(tǒng)教學(xué)模式的枯燥單一, 提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。與之前的教學(xué)相比, 實(shí)驗(yàn)效率提高, 實(shí)驗(yàn)失敗率降低。
1.2 嘗試翻轉(zhuǎn)課堂
筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn), 因?yàn)楹芏鄬W(xué)生課前預(yù)習(xí)敷衍、依賴性強(qiáng)而缺乏獨(dú)立思考能力、課上疲于應(yīng)付進(jìn)度而無法完成深度學(xué)習(xí)等原因, 導(dǎo)致課堂效果不理想。為了解決這些問題[2], 利用現(xiàn)有的信息技術(shù)手段、課件和錄像等課程資源, 筆者在部分專業(yè)班級嘗試了生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。通過課前分組→準(zhǔn)備相關(guān)資料→網(wǎng)絡(luò)“課件+錄像”學(xué)習(xí)→課堂上各組匯報交流→教師解答疑問→獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)→課后撰寫實(shí)驗(yàn)報告→總結(jié)經(jīng)驗(yàn)成果→教師評價等流程和方式, 重新規(guī)劃課前、課上、課后的教學(xué)安排, 逆轉(zhuǎn)傳統(tǒng)教師和學(xué)生的角色。
以Folin-酚試劑法測定蛋白質(zhì)含量實(shí)驗(yàn)為例, 將全班學(xué)生分成6~8組, 每組按大綱要求自主查閱文獻(xiàn)資料, 制作PPT, 教師提前發(fā)布關(guān)于原理和注意事項(xiàng)的課件以及微量移液器、721分光光度計的使用錄像, 感興趣的學(xué)生也可參與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。正式實(shí)驗(yàn)時, 每組先由1名學(xué)生代表匯報, 教師隨時點(diǎn)評匯報內(nèi)容和解答學(xué)生預(yù)習(xí)過程中的疑問, 隨后分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如此, 筆者在實(shí)驗(yàn)結(jié)束批改報告時發(fā)現(xiàn), 和以往相比, 學(xué)生直接抄書的現(xiàn)象基本沒有, 實(shí)驗(yàn)討論和結(jié)論部分的撰寫不再敷衍, 盡可能體現(xiàn)自己的見解和創(chuàng)新。
在翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)踐中, 教師的角色不僅僅是課程內(nèi)容的傳授者, 更多則轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)過程的引導(dǎo)者, 學(xué)生則由原來被動的接受者, 轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極主動的參與者[3]。
1.3“互聯(lián)網(wǎng)+”模式的改革
中國教育正在邁向新時代, “互聯(lián)網(wǎng)+”的概念給教育方式帶來了新的變革, 但它們并不會取代傳統(tǒng)教育, 而是會給傳統(tǒng)教育帶來新的活力[4]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中, 筆者也經(jīng)歷了天空教室→微博平臺→e Class網(wǎng)絡(luò)課堂+微信平臺的變遷, 現(xiàn)在主要依托eClass和微信兩個平臺。eClass是整合多資源的在線教學(xué)平臺, 平臺針對不同專業(yè)、不同層次學(xué)生的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程已經(jīng)建立完整, 學(xué)生可通過教學(xué)大綱和教學(xué)日歷了解開課計劃與要求, 在課前能獲得課件及視頻預(yù)習(xí), 可在線提交預(yù)習(xí)報告, 過程性考核所需要的隨堂測驗(yàn)也能在平臺上進(jìn)行。但由于網(wǎng)絡(luò)課程平臺的互動性和即時性存在不足, 如通知公告的發(fā)布、最新進(jìn)展的推送、實(shí)時答疑、問卷調(diào)查、課堂簽到等就可以利用微信平臺作為功能補(bǔ)充, 而教師則通過在學(xué)期初建立授課微信群, 定期維護(hù)公眾號等舉措, 打造出一個實(shí)驗(yàn)教學(xué)的移動化學(xué)習(xí)平臺[5]。
2 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)成績評估制度
近年來本校各專業(yè)的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)均采取實(shí)驗(yàn)理論與操作并重的考核方式。實(shí)驗(yàn)成績評估是考核學(xué)生在實(shí)驗(yàn)原理、方法、操作及實(shí)驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)、原始數(shù)據(jù)記錄和結(jié)果分析等各方面的綜合水平, 以此全面客觀評價學(xué)生成績。
(A:每一次實(shí)驗(yàn)成績;B:理論筆試成績;C:操作考試成績;D:考勤分)
表1 生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作評分標(biāo)準(zhǔn) (以觀察s ALT活力變化實(shí)驗(yàn)為例)
生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績的組成包括: (1) 平時成績 (A) , 占總成績的50%, 實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報告兩部分同等重要。實(shí)驗(yàn)操作主要考查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況, 實(shí)驗(yàn)過程中的動手能力, 每個實(shí)驗(yàn)均制定細(xì)致的評分標(biāo)準(zhǔn) (舉例見表1) 。實(shí)驗(yàn)報告則主要考查學(xué)生的寫作、數(shù)據(jù)處理和分析解決問題的能力。近年來教研室統(tǒng)一對實(shí)驗(yàn)報告的格式和書寫進(jìn)行了設(shè)計與規(guī)范, 增加了摘要部分, 為學(xué)生將來撰寫本科畢業(yè)論文和科研文章打下良好的寫作基礎(chǔ)。 (2) 實(shí)驗(yàn)考試, 占總成績的40%, 其中理論筆試 (B) 和操作考試 (C) 各占20%, 筆試主要考查學(xué)生對本課程所有實(shí)驗(yàn)的原理、步驟、儀器使用、注意事項(xiàng)的掌握情況, 操作考試則專門選擇一個能較全面反映動手和思考能力的實(shí)驗(yàn)考察。 (3) 考勤 (D) , 占總成績的10%, 包括出勤和值日情況, 在規(guī)范的管理下, 該項(xiàng)目學(xué)生基本能得滿分。
3 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容
近年來教研室制定了既注重基礎(chǔ)性、又重視先進(jìn)性的新實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱。新大綱合并或刪除了一些重復(fù)或陳舊的實(shí)驗(yàn), 保留擴(kuò)展了反映生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)前沿性的部分, 構(gòu)建了新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系。教學(xué)內(nèi)容主要分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) (驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)) 、綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計性實(shí)驗(yàn)三大部
3.1 篩選基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)
生物化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要培養(yǎng)學(xué)生的基本技能和常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器的使用[7]。筆者精選下列8個基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn):蛋白質(zhì)的鹽析、葡聚糖凝膠層析法、Folin-酚試劑法、SDS-PAGE、質(zhì)粒DNA的提取、瓊脂糖凝膠電泳、s ALT活力的測定、米氏常數(shù)的測定等。這些實(shí)驗(yàn)不僅包含生化的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù), 如生物大分子的分離提純、含量測定、分子量測定、離心法、層析法、分光光度法等, 還涉及離心機(jī)、凝膠層析系統(tǒng)、721分光光度計、電泳儀、凝膠成像儀、恒溫振蕩器、紫外透射儀、恒溫水浴鍋、旋渦混合器、微量移液器等常見生化實(shí)驗(yàn)儀器的使用。
3.2 整合綜合性實(shí)驗(yàn)
在小范圍班級試點(diǎn)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教改課題[8,9]之后, 筆者確定了綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容, 包括酪蛋白的提取、純化、含量測定和分子量的測定等四次蛋白質(zhì)的實(shí)驗(yàn), 質(zhì)粒DNA的提取及瓊脂糖凝膠電泳兩次核酸實(shí)驗(yàn), 通過綜合性實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練, 學(xué)生基本能掌握生物大分子的分離提取和檢測流程。
3.3 挑選設(shè)計性實(shí)驗(yàn)
設(shè)計性實(shí)驗(yàn)的目的主要是加強(qiáng)對學(xué)生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。教研室為此準(zhǔn)備了幾套設(shè)計性實(shí)驗(yàn)方案, 供不同專業(yè)、年級的學(xué)生使用。教研室教師也會開設(shè)教學(xué)和科研開放性實(shí)驗(yàn), 有的實(shí)驗(yàn)是教師科研課題的一部分;有的是讓學(xué)生自主選題, 查閱資料設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案, 最終根據(jù)實(shí)際的儀器設(shè)備情況確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容, 這部分實(shí)驗(yàn)也屬于設(shè)計性實(shí)驗(yàn)的范疇。
4 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源
4.1 儀器設(shè)備不斷更新
教研室依托國家級生物制藥實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心, 重新裝修實(shí)驗(yàn)室, 裝備先進(jìn)的多媒體設(shè)備和實(shí)驗(yàn)示教設(shè)備, 添置了高速冷凍離心機(jī)、凝膠自動成像儀、核酸雜交儀、等電聚焦系統(tǒng)、PCR儀、酶標(biāo)儀、超凈工作臺等實(shí)驗(yàn)儀器, 每年都會不斷淘汰更新實(shí)驗(yàn)室設(shè)備, 學(xué)生較以往更容易接觸到前沿的生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)。
4.2 實(shí)驗(yàn)室分組管理
生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)采取兩人小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn), 教研室進(jìn)一步規(guī)范實(shí)驗(yàn)小組的管理, 實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室責(zé)任到組。例如, 上課前每班的課代表領(lǐng)回常備儀器柜鑰匙, 開柜后以組為單位, 先清點(diǎn)儀器, 登記簽字, 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后歸還記錄本和鑰匙。實(shí)驗(yàn)室嚴(yán)格實(shí)施垃圾分類原則, 嚴(yán)禁生活垃圾進(jìn)實(shí)驗(yàn)室和廢液倒入下水道, 結(jié)合考勤考核和臺賬登記, 垃圾分類井然有序。規(guī)范分組管理后, 杜絕之前存在的儀器亂放、垃圾亂扔現(xiàn)象, 玻璃儀器的破損率也有所降低。
4.3 實(shí)驗(yàn)室的開放管理
培養(yǎng)高層次藥學(xué)人才, 提升其創(chuàng)新能力, 實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量是很重要的部分。當(dāng)必修課程的學(xué)時設(shè)置已不能滿足學(xué)生對實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ?xùn)練的要求時, 合理利用開放實(shí)驗(yàn)室, 不僅可以提高實(shí)驗(yàn)室的利用率, 還能確保學(xué)生擁有安全的實(shí)驗(yàn)場所, 滿足學(xué)生參與或獨(dú)立開展科研的需要[10]。教研室依托實(shí)驗(yàn)中心, 在非教學(xué)時段增加實(shí)驗(yàn)室的開放。與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)相對周期比較長的特點(diǎn)不同, 開放實(shí)驗(yàn)室可以利用學(xué)生的碎片式課余時間參與實(shí)驗(yàn), 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多, 周期短, 容納能力強(qiáng), 能使學(xué)生得到多方面的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練。
生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過優(yōu)化課程體系, 著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。實(shí)踐表明, 改革富有成效, 新的實(shí)驗(yàn)課程體系獲得學(xué)生和同行的認(rèn)可, 提高了學(xué)生對學(xué)習(xí)生物化學(xué)的興趣, 有深造意愿的學(xué)生可較早進(jìn)入并適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室的科研工作。近年來教研室教師指導(dǎo)學(xué)生參加挑戰(zhàn)杯、全國及省級大學(xué)生生命科學(xué)競賽、國家級實(shí)驗(yàn)中心的實(shí)驗(yàn)技能大賽, 均獲得了優(yōu)異的賽績。
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