生物化學實驗的教學論文
1傳統(tǒng)模式下的生物化學實驗教學現(xiàn)狀
根據(jù)教學計劃，大多數(shù)高校開設的生物化學實驗一般為36～54個學時，少數(shù)高校為72學時，在這么短的時間內(nèi)要完成如此龐大的教學內(nèi)容，傳統(tǒng)的做法是每一個實驗的頭尾工作由教師代替完成，教師在實驗前配制好實驗所需的試劑，采集、培養(yǎng)、處理好實驗材料，準備各種儀器設備，學生只是掐頭去尾操作其中的一段;為了節(jié)省時間，課堂上學生被動的接受教師灌輸?shù)膶嶒災康�、原理、操作步驟等，然后，按部就班，“照方抓藥”，按照思維定勢，不假思索就能順利得到預期的實驗結(jié)果。這種程序化的教學方法，嚴重束縛了學生創(chuàng)新思維的拓展，抑制了學生動手能力的施展。不僅如此，開設的大多是內(nèi)容簡單、彼此孤立的“靜態(tài)”實驗，各個實驗間缺乏內(nèi)在聯(lián)系。由于缺乏學習興趣，部分學生不僅不動腦思考，而且根本不動手操作，缺乏主動性，喪失了通過實驗課堂培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力的功能。為了突顯學生的主體地位，調(diào)動學生的學習積極性，培養(yǎng)學生的科學精神，提高學生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，必須改革生物化學實驗課的教學內(nèi)容和教學模式。
2優(yōu)化生物化學實驗教學內(nèi)容的策略
2．1定性與定量實驗相結(jié)合
作為一門實驗性學科，生物化學應該包含定性與定量實驗才是完整的研究方法。定性分析就是運用物理、化學的手段，對生物活性分子進行“質(zhì)”的分析，再通過歸納和演繹、抽象與概括、分析與綜合等方法，對獲得的各種信息進行思維加工，由表及里、去偽存真，以了解生物大分子的存在形式。定量實驗是以定性實驗為基礎(chǔ)的研究活動，研究生物大分子的性質(zhì)、組成和影響因素之間的數(shù)量關(guān)系，收集精確的數(shù)據(jù)，然后進行統(tǒng)計分析。定性和定量結(jié)合研究有助于學生對生物大分子賦予意義的基礎(chǔ)上產(chǎn)生正確的認知和準確的定位，認識生物分子運行、變化的本質(zhì)規(guī)律，揭示其結(jié)構(gòu)與功能的內(nèi)在聯(lián)系。生物化學實驗內(nèi)容包括對糖、脂質(zhì)、氨基酸、蛋白質(zhì)、酶、維生素、核酸、激素等生命分子的研究，還包括物質(zhì)代謝與生物氧化實驗，實驗方法涵蓋滴定、蒸餾、離心、分光光度比色、各種層析技術(shù)(薄層、凝膠、離子交換、親和層析)、色譜技術(shù)(氣相、高效液相色譜)、電泳、熒光、旋光法等。顯然，相比于大學一年級開設的無機及分析化學實驗已稍顯復雜，是一門從基礎(chǔ)實驗過渡到專業(yè)實驗的專業(yè)基礎(chǔ)課。憑借這門課程學生初次認識到上述生物分子，依據(jù)循序漸進的原則，在有限的課時內(nèi)選擇有代表性的實驗內(nèi)容。例如我們在實際教學中，關(guān)乎生物分子的提取、分離、純化、鑒定等內(nèi)容選作定性實驗，這些多為經(jīng)典實驗，一般占25%;而定量測定多為綜合性實驗，內(nèi)容涉及基本知識在解決實際問題中的應用，一般占65%;另有10%的實驗為定性與定量相結(jié)合的實驗，內(nèi)容多為探究性實驗。學生通過實驗，從特定的性質(zhì)洞察這些物質(zhì)的存在，從精確的數(shù)據(jù)了解它們在生物體內(nèi)相互制約、相互轉(zhuǎn)化的過程，根據(jù)質(zhì)和量的統(tǒng)一促進學生對生物分子的全面認識，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。
2．2驗證性與探究性實驗相結(jié)合
人們曾一度廣泛提倡要摒棄驗證性實驗，認為只有大量開設綜合性和創(chuàng)新性的探究實驗才能培養(yǎng)出社會需要的人才。這種做法是違背教學規(guī)律的。探究性生物化學實驗是探索生物大分子的未知性質(zhì)，了解它們的組成、生物轉(zhuǎn)化和變化特征，以及在機體內(nèi)與其他分子的聯(lián)系等的一種實驗，受學生已知知識和技能的限制。驗證性生物化學實驗是指為了驗證生物分子已被廣泛認識的性質(zhì)、概念、理論，通過演示再現(xiàn)其事實，強調(diào)其科學性。驗證性實驗可以把學生從懵懂狀態(tài)引入生化知識的殿堂，有利于在較短的時間內(nèi)獲得更多的知識，繼承研究方法，規(guī)范化、程序化的訓練學生的實驗技能，起到承上啟下的作用。一些經(jīng)典的驗證性實驗甚至可以激發(fā)學生的學習興趣，有的驗證性實驗還可以發(fā)揮潛在的作用，例如利用前人的研究成果應用到一個確定的問題上比探究如何獲得新成果要重要得多。所以在大力提倡探究性實驗教學的同時不可隨意摒棄驗證性實驗。我們需要做的是正確處理好繼承和發(fā)揚的關(guān)系，把內(nèi)容單一、彼此孤立的實驗有機的結(jié)合起來，設立系列實驗，實施層次化教學。例如，利用“3，5－二硝基水楊酸定糖法”測定馬鈴薯中還原糖含量是一個經(jīng)典的驗證性實驗，如果利用該法測定馬鈴薯中總糖含量就在原來基礎(chǔ)上增加了一個非還原糖的水解過程，再依據(jù)其還原性測定總糖，這就成為一個綜合性實驗;如果利用該法比較幾個同學的唾液淀粉酶活力，這就需要定義一個“酶活力單位”，掌握底物與酶專一性、溫度和pH對酶活性影響等知識的基礎(chǔ)上，將糖和酶的作用加以拓展。顯然，這個驗證性實驗很自然地過度到了探究性實驗，提高了學生的學習興趣。探究性實驗就像這樣通過具體實驗來回答一個感興趣的問題，激發(fā)學生的好奇心，培養(yǎng)科學探究能力。再如根據(jù)三聚氰胺事件、艾滋病、地溝油等時事關(guān)注熱點，探討相關(guān)的研究工作、提出解決方案、設計創(chuàng)新實驗，引導學生跳出課本的局限，拓展學生的思維和知識面，并利用所學知識解決實際問題。如果說驗證性實驗是傳授知識和方法，那么創(chuàng)新性探究實驗是傳播一種科研思想，甚至是一種科研精神和社會責任。
2．3“靜態(tài)”和“動態(tài)”實驗相結(jié)合
《生物化學》教科書由“靜態(tài)”和“動態(tài)”兩部分知識構(gòu)成，所謂“動態(tài)”就是新陳代謝，簡稱代謝，是生物體表現(xiàn)其生命活動的重要特征。作為實踐環(huán)節(jié)的生物化學實驗，往往偏重于靜態(tài)部分內(nèi)容，即對生物大分子的定性定量研究方面的訓練比較重視，而忽視了代謝調(diào)控部分的研究。這也許是因為實驗課時不好掌握，實驗所需的環(huán)境條件不易控制造成的。然而，從知識完整性來考慮，這是片面的，因為生物大分子在生命體內(nèi)都不是孤立存在的，彼此之間有著錯綜復雜的關(guān)系，它們也不是靜止不變的，不停地發(fā)生著化學變化，不斷得到自我更新。所以，在生物化學實驗內(nèi)容中應該包含一定比例的“動態(tài)”實驗，通過實驗使學生明白生物大分子是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，其特殊運動體現(xiàn)著生命現(xiàn)象，生命是生物大分子的存在形式，而且代謝使生物大分子以一定的有序性處于穩(wěn)定的狀態(tài)中，一旦代謝紊亂，穩(wěn)定的生物分子體系就要向無序發(fā)展，機體就會病變。按照物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方向，“動態(tài)”知識應該掌握兩對重要的概念，即物質(zhì)的分解和合成代謝過程，能量的釋放和供給過程。鑒于此，生物化學實驗要有的放矢涉及這方面的內(nèi)容，以引導學生學會綜合思考問題。例如，以“肌糖原的酵解作用”實驗為代表了解在缺氧條件下經(jīng)過一系列的酶促反應，最后轉(zhuǎn)變成乳酸，并供給組織能量;利用瓊脂糖凝膠電泳分離檢測乳酸脫氫酶同功酶，可以作為某些代謝紊亂或炎癥疾病診斷的依據(jù)之一。
2．4實驗的“正結(jié)果”與“負結(jié)果”
傳統(tǒng)的教學模式總是希望學生得到正確的實驗結(jié)果，于是，實驗前總是給學生設計好各種操作流程，學生完全“照單抓藥”，無需多加思索就能夠獲得預計的結(jié)果，毫無懸念，以至于學生提不起精神做實驗，也無以挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛質(zhì)。為了改變這種狀況，我們在實際教學過程中通過創(chuàng)設問題情境，甚至適當設置“陷阱”，使學生明確探究發(fā)現(xiàn)的主題，然后設計實驗實施方案，在實驗過程中通過自己的思考和實踐解決疑難問題，以提高學習興趣，促進知識的融會貫通。例如在“2，6－二氯酚靛酚法測定維生素C含量”實驗中，故意選擇紫葡萄、沙棘、西紅柿等作為實驗材料，在它們的提取液中含有色素類物質(zhì)，給滴定終點的觀察造成困難，這就要求學生自己去尋找方法解決問題。有的同學選用陶土或活性炭脫色，有的同學選擇脂溶性溶劑(加1mL氯仿)萃取色素，這就很好地排除了對水相滴定終點的干擾。為了解決由于白陶土或活性炭吸附，或者氯仿萃取對維生素C造成的誤差，同學們進一步測定已知標準維生素C樣品的回收率來校正未知樣品的結(jié)果。一個普通的驗證性實驗通過更換實驗材料調(diào)動起學生探究的積極性，使得一個“負結(jié)果”的實驗方法得以延伸和完善。此外，在實驗操作步驟中有意設置漏洞，留下一塊空白，在學生現(xiàn)有知識的基礎(chǔ)上給予一定的提示，同學們?yōu)榱艘?guī)避潛在的風險，自覺地認真預習實驗項目，甚至查閱文獻資料，這種效果遠勝于硬性強調(diào)預習的重要性。例如在“血清蛋白醋酸纖維素薄膜電泳”實驗中，血清是一個混合的蛋白質(zhì)樣品，其中各種蛋白質(zhì)的等電點大多在pH4．0～7．3之間，在pH8．6的緩沖液中均帶負電荷，在電場中都向正極移動。因此，點樣端應該置于電泳槽的負極端。在以往的教學中反復強調(diào)這一點，總有學生放反薄膜�，F(xiàn)在我們只把原理講清楚，不強調(diào)具體怎么操作，那些放反薄膜的同學勢必得不到實驗結(jié)果，這種失敗他將會牢牢記住，再給一次重做的機會，獲得成功之后的喜悅不言而喻。實踐表明，得到一個“負結(jié)果”所起的作用遠大于順利地得到“正結(jié)果”，至少學生可以在失敗中引起警覺和反思，進而主動探求解決方案。
3結(jié)語
總之，傳統(tǒng)的實驗教學模式過于注重知識傳授，輕視啟發(fā)式和創(chuàng)新性的培養(yǎng)，我們應該探索出更多更新更好的實驗教學方法，進一步促進生物化學實驗的教學效果。引導學生利用定性和定量實驗方法揭示生物的現(xiàn)象和本質(zhì)，培養(yǎng)學生用嚴謹?shù)目茖W態(tài)度自覺探求未知知識，學會舉一反三、融會貫通。以驗證性實驗作為起點，全面優(yōu)化生物化學實驗教學內(nèi)容，有效整合教學方法，挖掘教學潛力，逐步培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，充分調(diào)動學生的主觀能動性，更好地激發(fā)學生的學習自主性，使之努力成為既有實踐動手能力，又有創(chuàng)新科學思維和科研探究能力的人才。
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