生物化學實驗課程最佳化探究論文
摘 要：近年來, 中國藥科大學生物化學教研室在教學方法和手段、教學內容、成績評估方式和教學資源等方面, 對藥學專業生物化學實驗課程的教學進行了系列改革, 取得顯著成果。透過最佳化教學模式、構建課程新體系, 提高了學生的科研素質和能力, 為培養高質量藥學人才奠定了基礎。
關鍵詞：生物化學; 實驗教學; 教學改革; 課程最佳化;
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;
生物化學實驗是藥學專業一門重要的專業基礎實驗課, 為了能讓藥學生在有限的資源和時間內更好地掌握實驗技能, 生物化學實驗教學課程體系需要不斷最佳化和完善。近年來, 本校生物化學教研室在教學方法和手段、教學內容、成績評估方式和教學資源等方面, 對實驗課程的教學進行了系列改革。透過實踐, 提高了學生的科研素質、分析問題與解決問題的能力, 為培養高質量藥學人才奠定了基礎。
1 最佳化實驗教學方法和手段
1.1 整合教學課件與錄影
生物化學理論知識較為瑣碎和抽象, 因此制約了學生對一些問題的理解和思考[1]。教研室利用集體備課機會, 完成了整套多媒體實驗教學課件的製作, 堅持在授課中不斷補充和修改內容。透過動畫和圖片的使用, 增強了教學的直觀性, 但對於實際操作過程中的一些細節和注意事項的把控仍有所欠缺, 迫切需要影片輔助。生物化學實驗教學影片在網路上有很多素材可供下載, 教研室多年前也購買過整套課程, 但這些影片或技術陳舊, 或不符合當前專業大綱培養要求, 或與教材內容有出入, 使用時經常會出現需要口頭更正、不能連續播放等問題。
針對上述問題, 教研室利用假期, 由授課教師操作, 錄製完成所有大綱涉及實驗以及部分暫時有困難無法開設的演示實驗的教學錄影, 這些錄影因為貼合大綱要求, 具有鮮明的藥學特色。而對於凝膠層析和凝膠電泳等基礎實驗, 還拍攝了前後兩代儀器使用的影片, 從而在實驗原理和前沿性技術等方面, 更易於學生比較、理解與掌握。
課件和錄影的聯合使用實際組成了若干個“微課”, 作為翻轉課堂的基礎和“網際網路+”模式的資源支撐, 改善了傳統教學模式的枯燥單一, 提高了學生的學習興趣。與之前的教學相比, 實驗效率提高, 實驗失敗率降低。
1.2 嘗試翻轉課堂
筆者在教學中發現, 因為很多學生課前預習敷衍、依賴性強而缺乏獨立思考能力、課上疲於應付進度而無法完成深度學習等原因, 導致課堂效果不理想。為了解決這些問題[2], 利用現有的資訊科技手段、課件和錄影等課程資源, 筆者在部分專業班級嘗試了生物化學實驗的翻轉課堂教學。透過課前分組→準備相關資料→網路“課件+錄影”學習→課堂上各組彙報交流→教師解答疑問→獨立完成實驗→課後撰寫實驗報告→總結經驗成果→教師評價等流程和方式, 重新規劃課前、課上、課後的教學安排, 逆轉傳統教師和學生的角色。
以Folin-酚試劑法測定蛋白質含量實驗為例, 將全班學生分成6~8組, 每組按大綱要求自主查閱文獻資料, 製作PPT, 教師提前釋出關於原理和注意事項的課件以及微量移液器、721分光光度計的使用錄影, 感興趣的學生也可參與實驗準備。正式實驗時, 每組先由1名學生代表彙報, 教師隨時點評彙報內容和解答學生預習過程中的疑問, 隨後分別進行實驗。如此, 筆者在實驗結束批改報告時發現, 和以往相比, 學生直接抄書的現象基本沒有, 實驗討論和結論部分的撰寫不再敷衍, 儘可能體現自己的見解和創新。
在翻轉課堂的實踐中, 教師的角色不僅僅是課程內容的傳授者, 更多則轉變為學習過程的引導者, 學生則由原來被動的接受者, 轉變為積極主動的參與者[3]。
1.3“網際網路+”模式的改革
中國教育正在邁向新時代, “網際網路+”的概念給教育方式帶來了新的變革, 但它們並不會取代傳統教育, 而是會給傳統教育帶來新的活力[4]。實驗教學中, 筆者也經歷了天空教室→微博平臺→e Class網路課堂+微信平臺的變遷, 現在主要依託eClass和微信兩個平臺。eClass是整合多資源的線上教學平臺, 平臺針對不同專業、不同層次學生的生物化學實驗課程已經建立完整, 學生可透過教學大綱和教學日曆瞭解開課計劃與要求, 在課前能獲得課件及影片預習, 可線上提交預習報告, 過程性考核所需要的隨堂測驗也能在平臺上進行。但由於網路課程平臺的互動性和即時性存在不足, 如通知公告的釋出、最新進展的推送、實時答疑、問卷調查、課堂簽到等就可以利用微信平臺作為功能補充, 而教師則透過在學期初建立授課微信群, 定期維護公眾號等舉措, 打造出一個實驗教學的移動化學習平臺[5]。
2 最佳化實驗成績評估制度
近年來本校各專業的生物化學實驗均採取實驗理論與操作並重的考核方式。實驗成績評估是考核學生在實驗原理、方法、操作及實驗過程中的注意事項、原始資料記錄和結果分析等各方面的綜合水平, 以此全面客觀評價學生成績。
(A:每一次實驗成績;B:理論筆試成績;C:操作考試成績;D:考勤分)
表1 生物化學實驗操作評分標準 (以觀察s ALT活力變化實驗為例)
生物化學實驗成績的組成包括: (1) 平時成績 (A) , 佔總成績的50%, 實驗操作和實驗報告兩部分同等重要。實驗操作主要考查學生的預習情況, 實驗過程中的動手能力, 每個實驗均制定細緻的`評分標準 (舉例見表1) 。實驗報告則主要考查學生的寫作、資料處理和分析解決問題的能力。近年來教研室統一對實驗報告的格式和書寫進行了設計與規範, 增加了摘要部分, 為學生將來撰寫本科畢業論文和科研文章打下良好的寫作基礎。 (2) 實驗考試, 佔總成績的40%, 其中理論筆試 (B) 和操作考試 (C) 各佔20%, 筆試主要考查學生對本課程所有實驗的原理、步驟、儀器使用、注意事項的掌握情況, 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驗考察。 (3) 考勤 (D) , 佔總成績的10%, 包括出勤和值日情況, 在規範的管理下, 該專案學生基本能得滿分。
3 最佳化實驗教學內容
近年來教研室制定了既注重基礎性、又重視先進性的新實驗教學大綱。新大綱合併或刪除了一些重複或陳舊的實驗, 保留擴充套件了反映生物化學實驗前沿性的部分, 構建了新的實驗教學內容體系。教學內容主要分為基礎實驗 (驗證性實驗) 、綜合性實驗和設計性實驗三大部
3.1 篩選基礎實驗
生物化學基礎實驗主要培養學生的基本技能和常規實驗儀器的使用[7]。筆者精選下列8個基礎實驗:蛋白質的鹽析、葡聚糖凝膠層析法、Folin-酚試劑法、SDS-PAGE、質粒DNA的提取、瓊脂糖凝膠電泳、s ALT活力的測定、米氏常數的測定等。這些實驗不僅包含生化的基本實驗技術, 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、凝膠層析系統、721分光光度計、電泳儀、凝膠成像儀、恆溫振盪器、紫外透射儀、恆溫水浴鍋、旋渦混合器、微量移液器等常見生化實驗儀器的使用。
3.2 整合綜合性實驗
在小範圍班級試點生物化學實驗教改課題[8,9]之後, 筆者確定了綜合性實驗教學內容, 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的實驗, 質粒DNA的提取及瓊脂糖凝膠電泳兩次核酸實驗, 透過綜合性實驗的訓練, 學生基本能掌握生物大分子的分離提取和檢測流程。
3.3 挑選設計性實驗
設計性實驗的目的主要是加強對學生科研創新能力的培養。教研室為此準備了幾套設計性實驗方案, 供不同專業、年級的學生使用。教研室教師也會開設教學和科研開放性實驗, 有的實驗是教師科研課題的一部分;有的是讓學生自主選題, 查閱資料設計實驗方案, 最終根據實際的儀器裝置情況確定實驗內容, 這部分實驗也屬於設計性實驗的範疇。
4 最佳化實驗教學資源
4.1 儀器裝置不斷更新
教研室依託國家級生物製藥實驗教學示範中心, 重新裝修實驗室, 裝備先進的多媒體裝置和實驗示教裝置, 添置了高速冷凍離心機、凝膠自動成像儀、核酸雜交儀、等電聚焦系統、PCR儀、酶標儀、超淨工作臺等實驗儀器, 每年都會不斷淘汰更新實驗室裝置, 學生較以往更容易接觸到前沿的生物化學與分子生物學實驗技術。
4.2 實驗室分組管理
生物化學實驗教學採取兩人小組進行實驗, 教研室進一步規範實驗小組的管理, 實現實驗室責任到組。例如, 上課前每班的課代表領回常備儀器櫃鑰匙, 開櫃後以組為單位, 先清點儀器, 登記簽字, 實驗結束後歸還記錄本和鑰匙。實驗室嚴格實施垃圾分類原則, 嚴禁生活垃圾進實驗室和廢液倒入下水道, 結合考勤考核和臺賬登記, 垃圾分類井然有序。規範分組管理後, 杜絕之前存在的儀器亂放、垃圾亂扔現象, 玻璃儀器的破損率也有所降低。
4.3 實驗室的開放管理
培養高層次藥學人才, 提升其創新能力, 實驗教學質量是很重要的部分。當必修課程的學時設定已不能滿足學生對實驗能力訓練的要求時, 合理利用開放實驗室, 不僅可以提高實驗室的利用率, 還能確保學生擁有安全的實驗場所, 滿足學生參與或獨立開展科研的需要[10]。教研室依託實驗中心, 在非教學時段增加實驗室的開放。與創新性實驗相對週期比較長的特點不同, 開放實驗室可以利用學生的碎片式課餘時間參與實驗, 實驗專案多, 週期短, 容納能力強, 能使學生得到多方面的實驗技能訓練。
生物化學實驗教學透過最佳化課程體系, 著重培養學生的創新能力和實踐能力。實踐表明, 改革富有成效, 新的實驗課程體系獲得學生和同行的認可, 提高了學生對學習生物化學的興趣, 有深造意願的學生可較早進入並適應實驗室的科研工作。近年來教研室教師指導學生參加挑戰杯、全國及省級大學生生命科學競賽、國家級實驗中心的實驗技能大賽, 均獲得了優異的賽績。
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