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教學的服務對象是學生,學生是教學的主體。醫學生物化學課程是為大學二年級本科學生開設的重要的基礎醫學必修課程,他們已經具有醫學生物學、醫用物理學、無機化學、有機化學等基本理論和實驗技能,為實施生物化學教學奠定了基礎,但醫學類學生仍然普遍反映醫學生物化學內容抽象、繁雜、微觀、難學。現在高等院校大學生大多為“90后”,他們思路開闊,方法靈活,但缺乏持之以恒的韌勁;實踐動手能力較強,但基礎知識不夠扎實;多才多藝,表現欲強,但自我管理能力和約束力較差。高等院校要把這些大學生培養成才,必須有適合于這些學生的教學內容、教學方法和教學體系[3]。當前提倡的素質教育,其中一個重要環節就是“授之以漁”,即如何引導學生愿意學習并且掌握學習方法,而不是單純地告訴他們學習什么。如何使學生建立對醫學生物化學課程的學習熱情和信心,樹立正確的學習目標和方法,讓學生明白“為什么學,學習什么,怎么學”,應該是教師首要思考的問題。通過教學思路的轉變,使學生成為學習過程的主體,教師更真實的發揮啟發、引導和組織的作用[4]。
2教學內容的反思
由于學生基礎差異大,所學專業不同,教師應該嘗試結合教學大綱和社會實際需求情況來進行教學內容的選擇。對于選定的教材,教師也可量體裁衣,充分挖掘教材的內涵,對教材進行適當的處理,有目的地刪減、添加教學內容。例如對于臨床醫學專業的學生,教學中應該合理搭配臨床實例。課堂上引入實例教學,學生往往興趣盎然,有學以致用的切身感受,對臨床工作形成一定的感性認識。實際上,醫學生物化學課程本身與臨床工作聯系緊密,增加實例教學并不困難,關鍵是方法、時機和內容等的合理搭配。學生普遍對臨床科室的檢測項目、儀器使用及工作程序等有濃厚的興趣。為了學生就業和今后從事科研工作考慮,教師應該在教學過程中有意識地介紹相關的生物化學與分子生物學基礎理論和實驗技術等前沿內容。總之,醫學生物化學課堂教學內容應該結合醫學各專業的特色,從實際到理論再到應用,環環緊扣,步步深入,在激發興趣、啟迪思考中將枯燥且難理解的知識轉變為有趣、有用的知識儲備、能力訓練和素質養成[4]。
3教學方法的反思
教師應該不斷反思自己的教學方法,包括目前教學現狀如何,還存在什么問題以及如何解決。教師還應不斷作出靈活的調整,提高自身的教學能力和課堂教學質量。切不可太過單調,只用一成不變的方法進行填鴨式的教學[5]。每個教師應該根據自己的教學經驗和風格特點,結合學生的實際情況,確定易于被學生接受的教學手段和方法,最大限度地調動學生的學習積極性和主觀能動性。
3.1運用多媒體輔助教學
由于醫學生物化學理論知識體系深奧,傳統的教學方式很難讓學生有效地學習到其中的核心知識點,而借助多媒體教學可以使教學內容更加形象、直觀,便于學生理解和掌握。多媒體課件在課堂教學中已經得到充分運用,其主要優勢是更大容量和更靈活的組織形式,通過幻燈片、動畫、視頻等表述方式及交互性制作技巧有機地整合各章節知識結構,有效提高教學效果。例如對于DNA雙螺旋結構的演示問題,應用計算機特有的三維顯示技術就能輕而易舉的解決,學生掌握了DNA雙螺旋結構的概念,易于理解與這個結構相關的復制、轉錄和翻譯機制。
3.2運用醫學實際和生活實例教學
實例教學是活躍課堂氣氛,加強學生綜合思考能力的一種好方法。為了將枯燥的知識變得生動、鮮活、具體,教學中結合課堂內容,將實際生活和臨床工作中密切相關的生化知識和技術穿插介紹給學生,既提高學生的興趣,又增加他們的生活知識,對其一生都是有益的。生活、臨床、法醫、食品、考古、體育等都有醫學生物化學的應用,可以選擇最有代表性的闡明機理,讓學生達到舉一反三的目的。比如將RNA生物合成機理與臨床艾滋病治療相結合;講解DNA損傷修復時,將DNA損傷修復系統的缺陷與遺傳性著色性干皮癥和早老癥等遺傳病的發生相聯系;講解酶的競爭性抑制作用時,介紹磺胺類藥物的抑菌機理等;通過這樣的聯系,無疑將極大地激發學生的學習熱情,變被動記憶為主動攝取,使學生感覺到所學的醫學生物化學課程不再是抽象的理論和空洞的知識,而是可以實際應用的手段和武器,使其掌握的知識經久難忘,教學效率必然會大大提高[6]。
3.3運用名人名事激發學生學習興趣
醫學生物化學是一門醫學前沿學科,這一領域的許多科學成果獲得了諾貝爾獎。課程教學內容的導入可以利用講故事、民間俗語、生活中的小常識或科技新進展等進行導入。在課堂教學中穿插介紹獲得諾貝爾獎的著名科學家的科技成果和科學研究故事,用名人的科學探索精神和高尚的人格魅力去激勵學生,激發他們對生物化學學習的興趣。比如,在講授復制和轉錄的時候,就可以講述父親KornbergA分離純化了DNA復制需要的DNA聚合酶,兒子KornbergRD發表了第一張RNA聚合酶的全動態晶體,父子兩位科學家都曾在不同年代獲得諾貝爾獎的傳奇故事。與此同時,在課堂講授時引導學生以科學的思維來理解生物化學,逐步培養學生的科學思維方式,提高學生的邏輯思維能力。
3.4運用練習測試鞏固知識
每堂醫學生物化學課給學生介紹的知識點很多,隨著課程的延續,學生不理解的方面越來越多。根據以往的評價和反饋,絕大多數學生認為醫學生物化學難懂難記,對課程的學習興趣逐漸減弱。對此,教師應該在每節課結束前3-5分鐘,針對本節課的知識點設計幾道題目對學生進行隨堂測試,這樣可以使學生對本節課的知識點重新梳理回顧。盡量讓學生在課堂上就對主要的知識點理解透徹,課后再復習時,就有了較深入的認識。學生對課堂練習測試普遍反映良好,通過這種方式既可以幫助學生鞏固知識,提高學生的學習積極性,又可以評估教師的教學效果是否達到預期的目標[6,7]。
3.5培養文獻檢索和查新能力
醫學生物化學學科發展非常迅猛,知識更新很快,新理論與新技術層出不窮,應該教會學生如何利用信息資源來組織自我學習。在教學過程中,針對學生學習醫學生物化學時重記憶、輕思考的特點,筆者培養結合課程內容進行檢索和查新的能力,向學生反復強調不能單純依賴課本,要注重學習查閱文獻和網絡相關資訊作為學習的補充。同時結合不同章節的要點,輔以相關文獻研究進行講解,包括立題的依據、課題的設計以及討論的要點等,并適當安排時間利用電腦給學生展示對某方面內容如何進行文獻檢索,對國內外有關專業網站進行推薦。同時,筆者在中國知網和Pubmed上還篩選一些生物化學專業期刊介紹相關的基礎和專業知識傳授給學生,讓學生的知識系統盡可能跟上學科發展的步伐。對于文獻檢索和查新的學習,學生表現出強烈的學習欲望,主動思考和解決問題的能力明顯提高,對生物化學新知識和新進展也有了更深入的了解[7]。
4教學模式的反思
4.1理論教學精益求精
醫學生物化學課程的特點是高深難懂、枯燥乏味,以理論講授為主,內容繁多,涉及面廣,教學課時有限,學生往往難以消化和理解。教師在理論教學中應該通過同行評課和與高水平的督導員交流,從板書、語言、導入、講解、提問、演示、課堂組織、強化、練習指導等環節著手,分析教學中運用了哪些教學技能、策略和方法,總結教學經驗和教學過程中的優缺點來進行反思,矯正實際教學。教師只有不斷的進行教學反思,力爭精益求精,才能使理論知識的傳授做到深入淺出、通識易懂。此外,教學中難免會出現教與學的偏差,教師應該即時幫助和指導學生,同時進行反思。
4.2實驗教學必不可少
實驗教學是生物化學整個教學過程中必不可少的環節。學生普遍對醫學生物化學實驗課的學習興趣比較濃厚。在實驗室精選實驗項目的前提下,實驗課的課堂教學是最重要的問題。學生做實驗的目的不是為了得到結果,而是應該知道實驗過程中的每一個步驟所蘊含的基本原理,進而通過理論指導實驗操作。這就需要教師不是簡單的講解實驗步驟,而是將教師對理論的講解轉化為學生自己的知識,導向其思維,指導其操作。同時對實驗結果的分析也很重要,學生習慣于用實驗成功或者失敗來總結本次實驗的結果,而實際上最主要的是讓學生分析某種現象或實驗結果的原因,以及實驗結果存在的誤差及其產生的可能原因,進而培養學生的動手能力、科學思維能力和觀察問題、解決問題的能力[8]。
4.3利用臨床見習輔助課程學習
由于教學條件所限,醫學生物化學課程中的部分教學內容可以通過臨床見習的方式來完成。這種方式既解決了教學資源緊張的問題,又使學生直接接觸醫學前沿陣地,感受到醫院的工作氛圍、工作方式和工作秩序,為將來的臨床實習和就業打下堅實的基礎。比如學習肝臟的生物化學這一章節,就可以讓學生直接在臨床醫院檢驗科見習常規肝功能生化檢測的項目,了解黃疸性肝炎患者的臨床特點和診斷依據。
5總結和討論
關鍵詞:生物化學;糖類;實驗教學
生物化學的教學工作一般從糖類、蛋白質、核酸等物質的結構和理化性質開始講授,隨后再介紹這些生物大分子的物質代謝和能量代謝,同時,理論教學和實驗教學分開,不但使教學工作相對枯燥難懂,而且學生也不易掌握生物化學的知識結構和重點內容。許多專家學者在課堂教學方法和理念上對生物化學的教學方面做了很多改革和創新[1-4],也有許多教學工作者在實驗教學方面進行了探討[5-7],為生物化學的教學提供了很多值得借鑒的地方,但如何將生物化學的部分實驗合理的融入教學課堂,將理論教學和實驗教學恰當的融為一體,此類教改文獻較少。本文以糖類教學過程為案例。
一構建糖類的知識結構體系
學習生物化學之前,學生已經學習過《有機化學》課程中關于糖類的章節,對重要的單糖、二糖及多糖并不陌生。但《有機化學》和《生物化學》中的糖類講授側重點并不完全相同,后者的講述要為糖代謝的章節做好鋪墊,而糖代謝則是糖的化學的延伸。雖然課程設計上是先講完糖類、蛋白質、脂類、核酸、酶等物質的結構和理化性質后,再講述糖代謝、脂代謝、蛋白質代謝。但教師不能按照教材孤立糖的化學和糖代謝的關系。因此,圍繞糖類一章要為糖代謝章節服務的思路,重新構建《生物化學》中糖類的知識體系,做到重點突出、邏輯清晰。在講完糖的概念和分類后,由“最簡單的糖是什么”的問題導入,通過介紹甘油醛過渡到同分異構的講解,重點介紹D/L構型。在此基礎上,讓學生思考,如果每延長一個碳,會增加多少同分異構體的同時,引出重要的單糖,如葡萄糖、核糖等。針對性的介紹單糖的化學性質,為糖代謝做鋪墊。如葡萄糖半縮醛羥基上可發生酯化反應,形成葡萄糖的磷酸酯,而葡萄糖的磷酸酯是生物體內糖代謝的重要中間產物。在從α-D-葡萄糖如何形成糖苷鍵轉變為學生所熟知的麥芽糖開始,講述二糖及多糖,最后介紹多糖的化學性質。
二課堂教學中加入演示實驗
生物化學實驗教學和理論教學相結合可加深理解專業知識,通過課堂演示實驗可將抽象的生物化學理論以可視化的方式展現出來,使學生產生興趣,引發學生思考這些化學現象背后的本質,從而產生認知沖突,增強學生的主觀能動性,有助于學生對理論知識的掌握和理解。而在常規的教學過程中,往往理論和實驗分離,教師普遍認為演示實驗簡單,培養不了學生動手操作的能力,從而忽視演示實驗在教學過程中的作用。然而,演示實驗在課堂教學中的實際效果在提高學生興趣方面起到了至關重要的作用。以在課堂教學中引入糖的演示實驗為例,課堂氣氛明顯活躍,學生對糖的一些化學性質比傳統的講授記憶更為深刻。如在講糖類的還原作用方面,教師在上課前可提前準備好斐林試劑和本尼迪特試劑、葡萄糖溶液、果糖溶液、蔗糖溶液、麥芽糖溶液和淀粉溶液、試管、加熱設備等。通過實驗,向5支試管中加入菲林試劑,再分別加入上述五種糖溶液(10g/L),置沸水中加熱數分鐘,取出冷卻后觀察顏色變化[8]。這樣可直觀的觀察不同的糖類顏色有何不同,讓學生思考造成這種顏色差異的原因。引出還原糖和非還原糖的概念。即加深了概念的理解,又對糖官能團進行了直觀的講解。學生課堂反饋積極,可明顯感覺到老師與學生間的溝通和互動是有效的。
三啟發學生設計綜合性試驗
化學實驗通常分為演示性實驗、驗證性實驗和綜合性實驗。然而本科生教學過程中,很少涉及到綜合性實驗,由于教師培養學生創造精神方面缺乏主動性,加上學生自身知識水平所限,綜合性實驗在實施方面存在諸多困難。綜合性實驗帶有一定的綜合應用性質或部分設計性任務。它要求學生在充分理解生物化學基本原理的基礎上,綜合運用所掌握的基礎理論、實驗技能以及各種檢測手和實驗方法,自行設計實驗方案、確定實驗方法、選用配套儀器設備、獨立進行實驗、記錄實驗數據并進行數據的整理和分析、最后寫出比較完整的實驗報告或學術論文[9]。為了進一步使學生熟悉和掌握糖的化學,在演示實驗的基礎上,詳細講解糖的化學性質及這些化學性質和什么官能團相關后,嘗試讓學生自己設計實驗并加以完成。如還原糖因含有自由的醛基或酮基,在堿性條件下,還原糖可與黃色的3,5-二硝基水楊酸(DNS)共熱,被氧化成糖酸和其他物質,3,5-二硝基水楊酸則被還原成棕紅色的3-氨基-5-硝基水楊酸。棕紅色的深淺和糖的含量成正比,用分光光度計在540nm波長下測定溶液的吸光度并查標準曲線,可求出樣品中還原糖的含量。由此,讓學生自己查找資料,結合糖類的化學性質,思考并設計其它的測定還原糖的實驗方案,并在實驗室中完成。不管實驗方案是否可行,實驗是否進行順利,鼓勵學生大膽嘗試,這樣的引導和啟發不但培養了學生獨立思考和設計實驗的能力,也使學生對糖的化學有了更深刻的理解和認識。
四總結
以實驗為導向,結合課堂教學的教學方法,不但使抽象的生物化學學習變得具象化,也容易引發學生興趣,通過自己設計實驗,增強學生成就感的同時,也鍛煉培養了學生一定的獨立學習和思考的能力。
作者:吳震洋 邱嵐 李麗 單位:銅仁學院
參考文獻
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文科生和理科生基礎不同,生物化學相關知識不能很好地銜接,因此,學校主要采取小班式教學。將文科生放在一個班,教師可以放慢進度,將與授課內容有關的高中基礎知識補充講解,方便學生理解后續授課內容,然而目前大學生物化學課普遍存在內容多但課時少的矛盾,使一些教師不注重教法探討和學法研究,往往忽視學生主體,大多利用多媒體技術,以講授法為主,實施灌注式、填鴨式教學策略[5]。對于文科生和理科生的教學內容方法區別不大,雖然教學任務完成了,但是教學效果差,學生短時間無法掌握,學習難度大,每次上課感覺在聽“天書”,久而久之便產生厭學情緒,逆反心理,沒有信心學好生物化學,因此,在有限的學時內,如何積極開展輕松愉快的課堂教學,形成和諧的學習氛圍,提高課堂教學效率是需要生物化學教師共同思考和探討的問題。
2生物化學教學策略的改進
2.1幫助學生陪養興趣,增強學習的信心和動力
“態度決定一切”“興趣是最好的老師”“自信是邁向成功的第一步”……從這些耳熟能詳的名言錦句可以得到啟示,做好一件事,態度是關鍵、興趣是動力、信心必不可少。要想學好生物化學這門課,這三要素同樣不可或缺。首先,學生要明確學科重要性,樹立正確的學習態度。緒論課是一門課程的縮影和向導,是引發學生習興趣、明確學科重要性、樹立良好的學習態度的重要開端,第一節課學生好奇心都較強,應利用這一特點,精心設計有效引導,使學生從“要我學”的被動狀態轉變為“我要學”的主動狀態。隨著多媒體的普及,利用網絡開拓生物化學知識領域成為提高學習興趣的有效途徑。教師可利用課間播放一些生物化學的影視資料,學生可在課后充分利用網絡查閱資料,觀看生物化學相關視頻。另外,學生可利用圖書館資料讀一些相關的課外書籍。從多個方面讓學生感受生物化學的神奇與奧秘,激發學生的求知欲[6-7]。生物化學教材中的物質代謝部分是重點也是難點,涉及多步化學反應以及多種酶,內容較為抽象,難懂易忘,若僅用化學結構式和反應方程式來講解內容難免枯燥乏味,如何讓學生易于接受呢?首先,概述三大物質代謝,其次章分節詳細講解,最后總結三大物質之間的代謝聯系。整個教學采取總-分-總的教學策略,注重理論和實際結合,例如:講解糖代謝時可結合學生體內1d的糖代謝變化分析,掌握血糖的三大來源四大去路。講解三大物質代謝之間的相互轉化關系時,以高糖高脂高蛋白飲食、肥胖患者、三高人群為例。教師在講解過程中要密切結合學科前沿知識、最新研究進展、科學家趣事、臨床實例、日常生活實例等,來增加講解的生動性和趣味性,提高學生的學習興趣[8-9]。心理學家布魯姆提出的“掌握學習”理論在教學實踐中取得了顯著成效,該理論告訴教師一定要對自己的教學充滿信心,并努力創設條件和機會促進每位學生增強自信心,引導文科生從心理上消除畏難情緒。在教學過程中,教師要把握文科生的接受能力,由簡到難、由淺到深的授課,精選教學內容,減輕學生負擔,切不可“滿堂灌”。另外,通過情感教育激勵學生,關愛學生,引導學生敢想、敢說、敢問,逐步培養學生發現問題、提出問題及解決問題的能力[10]。
2.2布置課前預習,提高教學質量,考察學習效果
教師應要求學生課前預習,通過圖書館、網絡等渠道查閱相關資料,了解背景資料及熟悉一些專有名詞,不求深入,初步做到課前心里有底,這樣才能跟上老師的“節奏”,課堂上,學生才能收到良好的效果,例如:核酸的結構和功能這一章,涉及核糖核酸、脫氧核糖核酸、核苷酸、堿基、戊糖、磷酸等名詞術語和它們之間的包含關系,學生通過多讀多查,熟悉定義,理順關系,那么聽課過程中會很輕松,克服了生物化學教學課時少但內容多的矛盾。在授課過程中,教師應將內容分為了解、熟悉、掌握三個層次。授課層次清晰,重難點突出,利于學生把握生物化學的主線[11]。教學大綱要求了解的內容,教師可將該內容布置為課后作業,培養學生自學能力。要求熟悉和掌握的教學內容,教師需注重學習思路、學習方法和學習技巧的講授。生物化學教學中,教師通常利用多媒體與黑板相結合的手段授課,多媒體教學既能將抽象的內容、復雜的代謝過程直觀生動地表達出來,動畫、視頻等元素又能增加生物化學教學的趣味性,同時很重要的一點是可以縮短教師板書的時間,達到事半功倍的效果,例如講授DNA的復制過程時可通過動畫短片,生動地展現各種酶、引物、底物及其他蛋白質因子的動態變化,從而使枯燥乏味的課堂內容變得生動有趣。多媒體在當代教學中發揮十分重要的作用,但是這種手段有一定的缺點,使用不當反而效果大打折扣。教師一定要在幻燈片制作上下功夫,在教學中掌握技巧,不能完全依賴于多媒體。要將多媒體與板書、教材有機結合,才能提高教學效果[12-13]。生物化學教學方式種類繁多,如講解式、引導式、啟發式、舉例式、探究式等[14]。教師可根據不同的教學內容或教學章節靈活選用,一堂高質量的生物化學課往往運用了多種教學法。生物化學知識點繁多、大多需要理解識記,教師要引導學生把無意識記和有意識記巧妙地結合起來,對于需要記憶的內容不要“死記”,而要“巧記”。利用諧音、順口溜、小詩歌記憶法幫助學生記憶[15]。例如可以利用諧音:“假設來借一兩本書”,記憶8種必需氨基酸———甲硫即蛋氨酸、色氨酸、賴氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸。另外以理解為基礎才能記得牢記得準。文科生大多具有思維活躍、理解力強、擅長記憶等優點,因此,利用文科生的長處,方法得當,肯下功夫,相信每個文科生都能學好生物化學。為了督促學生學習,教師可通過課間提問、組織學生進行課堂討論,實踐表明,課堂提問可增進師生交流、活躍課堂氣氛、集中學生注意力、激發學習興趣、開拓學生思路、啟迪學生思維、獲得信息反饋、提高教學質量。開設討論課不僅有助于加強學生對基本理論知識的理解,而且可以激發學生的創新思維能力和綜合學習能力。課后,布置作業,督促學生鞏固已學內容,鼓勵學生利用郵件、QQ、微信等現代通訊手段,相互討論,共同學習[16]。
3結束語
1傳統醫學生物化學與分子生物學實驗教學的局限性
生物化學與分子生物學知識繁多、內容抽象、概念枯燥,理解和記憶的難度很大,使得不少學生越學越記不住,越學越難理解,產生厭煩和畏難情緒。隨著時間的積累,各個學生對生物化學與分子生物學知識的掌握參差不齊,從而影響在實驗課上的表現和發揮;生物化學與分子生物學教材更新迅速,但實驗內容陳舊落后,主要為一些簡單的驗證性實驗,與臨床實踐、實際應用明顯脫節,嚴重滯后于學科發展;實驗課教學采用教師預先優化實驗環節,講授實驗原理、介紹實驗試劑、演示重要操作步驟、強調注意事項,然后學生按照操作步驟依次做實驗、寫實驗報告的教學方法,學生僅僅被動學習,缺乏主動思考,很多學生甚至出現了抄襲實驗報告的現象,根本不知其所以然,更不懂得實驗中觀察實驗現象,發現問題、分析并解決問題的重要性;生物化學與分子生物學實驗課是一門強調學生動手操作,在動手的過程中獨立思考,發現問題、分析問題、解決問題的重視實踐的學科,但由于實驗操作中以組為單位,有些學生不親自做實驗,抄襲實驗報告,養成了眼高手低的習慣,對于臨床本科生而言,不利于今后的發展;可見,傳統實驗教學理論與實踐脫節,對其改革是學科發展、培養創新型人才的教育需求。
2應用分層教學法,全面改革醫學生物化學與分子生物學實驗教學
分層教學又稱分組教學、能力分組,是教師根據學生的知識、能力水平和潛力傾向把學生科學地分成幾組水平相近的群體并區別對待,使得各群體在教師恰當的分層策略和相互作用中得到最好的發展和提高。根據分層教學的理念,教師可以根據各個學生對生物化學與分子生物學知識的掌握、能力水平及個人的發展方向,將實驗課分為基礎實驗、綜合實驗、設計性實驗等。醫學的學習過程是一個重視實踐的過程,所以基礎實驗、綜合實驗作可為必修課程要求每個學生都參加并進行實驗考核;而設計性實驗可作為選修課程,根據學生自己的科研興趣及未來發展志向,自愿選擇。大體規劃如下:
2.1精選基礎實驗,掌握基本實驗技能
基礎實驗的教學目標是掌握基本實驗技能,如醫學生物化學與分子生物學實驗中常見玻璃儀器的使用、清洗和干燥、電泳技術、層析技術、光譜光度技術、離心技術、物質的分離提純及含量測定。按照教學目標,可安排如下基礎實驗:血清蛋白含量的測定、血清蛋白醋酸纖維薄膜電泳、氨基酸薄層層析、肝臟DNA的提取等。通過基礎實驗,學生加深了對基本理論知識的理解,掌握了分光光度計、離心機、電泳儀、水浴鍋等常見生化儀器的使用,熟悉了基礎實驗的操作過程,為開設綜合實驗、研究型實驗奠定了基礎。
2.2開設綜合性實驗,提高動手能力和科研素質
綜合性實驗的教學目標是提高學生的動手能力,培養分析問題、解決問題等科研素質。綜合實驗側重以生物大分子的分離、提純及測定為主,涉及各種實驗技術的綜合。為了達到上述教學目標,可篩選以下實驗:細胞核分離純化及DNA、RNA含量的定量測定、聚丙烯酰胺凝膠電泳分離血清蛋白、堿性磷酸酶的提取和測定等。通過基礎實驗課的學習,學生已掌握了基本實驗技術。在綜合性實驗的開展過程中,要突出學生的主體地位,以學為主,以教為輔。學生通過預習課本,動手實驗、發現問題、分析問題,最后解決不了的問題,教師可以組織學生討論,最后再答疑,指導實驗的完成。通過實驗,學生對實驗原理有了更深入認識、提高了發現問題、分析問題及解決問題的能力,發揮了學生的主觀能動性。如“細胞核分離純化及DNA、RNA含量的定量測定”實驗中,由于細胞質、細胞核的水解液中容易吸入少量沉淀,導致比色時吸光度偏大,實驗數據有偏差,出現該問題怎樣解決呢?首先讓學生觀察實驗現象,試管中的反應液是不是有懸浮物,不清澈呢?然后分析問題。根據分光光度計的測定原理Lamer-Beer定律A=KCL可知,在實驗條件一定的情況下,A與C成正比,那么吸光度(A)偏大是由反應液的濃度(C)增大而引起的。是什么原因引起反應液的濃度增大呢?引導學生思考,是由于吸取水解液時混入少量沉淀而造成的。那如何解決該問題呢?是不是可以采用離心技術,將懸浮物沉淀,再用上清液比色呢?通過離心前后實驗結果的比較,學生懂得了實驗中發現問題的重要性,體會了運用所學知識去分析并解決問題的成就感。當然,也有同學實驗數據還沒認真分析,就已經把反應液倒掉了,若實驗數據有問題,已來不及查找原因,在這種情況下,可以讓學生再重復進行測定部分的實驗。通過重復實驗,學生了解到保存實驗材料的必要性及其對實驗結果分析的重要性。綜合實驗的開設,提高了學生分析問題、解決問題的能力,更重要的是學生通過自己的主動學習,參與實驗的熱情提高,對實驗過程的理解更加透徹,科研素質得到了提升。
2.3組織“研究性實驗”,突出學生創新能力的培養
研究性實驗可作為選修課,實驗題目待定或由各學業導師出相關題目,讓學生參考。學生根據自己的專業特點、興趣愛好、發展傾向選擇研究項目,由學業導師負責指導。學業導師負責做好以下相關工作:(1)幫助學生選題,引導學生查閱資料,設計實驗并跟蹤指導實驗;(2)做好實驗室開放工作,保障實驗藥品、器械的正常供應;(3)幫助學生分析實驗結果。當然,研究性實驗也可以在學業導師自己的實驗室進行。在完成實驗的過程中,學生圍繞自己感興趣的課題經歷了查閱資料、選擇材料、確定方案、準備試劑、分析結果、撰寫研究報告等一系列過程,教師則全程跟蹤指導。研究性實驗的開設讓學生體會到科研的過程,體會到自己查找資料、學習知識的過程,體會到發現問題、解決問題的過程,體會到獨立思考在科研中的重要性,培養了嚴謹的科學態度,同時提高了學生的動手能力,激發了學生對科研的熱情,提高了學生的創新能力,更重要的是提高了學生的獨立性和自信心,這對學生日后從醫或搞科研是非常重要的。在教師的指導下,一些學生通過查閱資料后提出有價值的問題,寫出課題申請,獲得了大學生創新項目的資助,還有一些學生將自己的研究成果在學術刊物發表。可以說研究性實驗為那些喜歡做實驗、搞科研的學生提供了一個平臺。
3結語
課程體系和教學內容是“卓越計劃”指導思想和教育理念付諸實踐的橋梁。根據《卓越工程師教育培養計劃通用標準》對本科工程型人才知識、能力與素質的要求,我們提出構建生物化學實驗教學體系的基本思路是夯實專業基礎,提升實踐能力,拓展創新能力。在此思路上,優化整合原有實驗內容,將實驗分成驗證型和綜合設計型,根據學生能力發展進程將實驗內容分成基礎模塊、提升模塊、創新模塊。生物化學實驗多層次教學體系。生物化學實驗教學的第一階段為基礎模塊實驗,教學目標是使學生掌握扎實的實驗基礎知識,具備基本技能,規范實驗操作;第二階段為提升模塊實驗,教學目標是提升學生實驗能力,注重培養觀察、思維與動手能力,培養組織管理團隊協作能力,培養分析、提出方案并解決實際問題的能力;第三階段為創新模塊實驗,教學目標是培養學生的科研能力、創新能力、產品開發和設計能力。針對原先生物化學實驗教學中存在實驗教學內容與工程實際結合不夠緊密的問題,注重按工程問題優化教學內容,開設一些與企業生產密切相關的實驗項目,培養學生的工程實踐能力,如“皂化價的測定”“蛋白質濃度測定方法比較”“食品中粗脂肪的提取和含量測定”等實驗項目與食品生產過程中的產品開發和質檢標準等緊密相關。
2改革實驗教學方法與手段
充分利用現代化教學手段,將教學大綱、任務書、教案、多媒體課件、參考資料及實驗操作視頻等資料上傳到課程網站,并要求學生提前預習,寫好預習報告。在實驗教學中靈活運用多種教學方法,以“提問式”和“討論交流式”教學法為主,由以往教師講實驗、學生聽實驗的教學方法,改為教師提問學生回答、師生開展討論與交流的方法,加深學生對實驗原理和實驗操作過程的理解。在綜合設計型實驗中著力推動“基于項目的學習”,以學生為中心,強調小組合作學習,要求學生對現實生活中的真實性問題進行探究。下面以實驗項目“土豆中過氧化物酶的提取、純化與性質測定”為例,敘述“基于項目的學習”的開展過程。該實驗項目內容包括:粗酶液提取、粗酶的沉淀、粗酶的純化、分子量的測定、性質分析。粗酶液提取中,要求學生確定細胞破碎的方法、選擇合適的緩沖溶液、確定恰當的固液分離的方法;粗酶的沉淀中,要求學生確定合適的沉淀方法及沉淀條件;粗酶的純化中,要求學生根據過氧化物酶的理化性質,制定合理的純化方案;分子量的測定中,要求學生選擇恰當的測定方法;性質分析中,要求學生考察過氧化物酶的最適pH、最適溫度及金屬離子對酶活的影響。1)組織任務小組。實驗開始前兩周告知學生實驗項目信息,并將學生分成若干小組,每組5人,要求每位成員具體負責該實驗項目中的1項任務。另外指定一名責任心強、有一定領導能力的學生作為總負責人。2)制定項目任務。項目任務步驟為:小組集體討論,小組成員根據各自特長及興趣愛好確定具體實驗內容制定總體實驗方法和技術路線小組成員分頭完成各自實驗方案小組成員匯總集體協作完成實驗方案實施實驗方案,獲得實驗結果。上述任務步驟中,除實施實驗方案之外,其余步驟均需在實驗開始前完成。實驗方案實施過程中,要求各小組自行配制所需試劑,并在教師的指導下獨立使用勻漿機、離心機、層析柱、分光光度計等儀器設備。3)小組實驗方案及實驗結果匯報。完成實驗后,組織各小組以實驗報告的形式呈現他們的實驗方案及結果,并制作成幻燈片,在小組間交流討論。4)實驗方案及結果評價。評價內容包括:學生查閱文獻能力、提出問題能力、實驗方案設計及實施能力以及團隊合作技能。“基于項目的學習”改變了過去教師預先給學生配好實驗試劑,實驗前講授實驗步驟的做法,而讓學生自己設計實驗方案、配制試劑、實施實驗的全過程,促進了學生文獻查閱、實驗操作技能、團隊協作、工程實踐及創新能力的培養。
3改革實驗考核方法
過去對生物化學實驗成績的考核主要是依據學生的實驗報告,導致很多學生不重視實驗操作,有些學生實驗中不愿意動手操作,甚至出現抄襲報告等不正常現象,這嚴重影響了實驗教學效果,更不利于卓越計劃的實施。近年來,我們改變了以往只重實驗報告的考核方式,探索了適合考查學生學習能力及實驗過程的考核方法。考核過程中采取平時考核與期末考核相結合的方式,兩者各占總成績的50%。平時成績中,實驗紀律占10%、操作技能占60%、實驗報告占30%。每次實驗均作考勤,缺席者不得參加期末考試。實驗紀律的考核內容包括學生在實驗期間是否遵守實驗室規章制度、安全與衛生情況。操作技能考核內容包括操作是否規范、團隊協作及解決實際問題能力等。實驗報告考查內容包括實驗報告是否詳細、完整,有無實驗結果及分析,凡實驗報告抄襲者一律重寫。期末考核為開卷考試,試卷內容涵蓋本課程開設的所有實驗項目,考查內容包括實驗原理及方法、操作注意事項,以及針對某個具體問題進行綜合分析并設計實驗方案。新的考核方式使教師能夠對每個學生做出客觀、公正的評價,激發了學生的實驗操作積極性,提升了學生自主學習能力,促進了學生創新精神和實踐能力的培養。
4優化師資隊伍
要實現基于“卓越計劃”的生物化學實驗教學改革,必須建立一支高素質的能夠滿足卓越工程師培養所需的生物化學實驗教師隊伍。徐州工程學院近年來,尤其在成為卓越工程師培養高校之后十分重視教師隊伍建設,大力提升教師專業素質,積極引進高水平教授和優秀博士,鼓勵校內教師到海內外作訪問學者、攻讀博士學位進修;組織“教授公開課”和“青年教師講課比賽”,促進教師提高教學水平;有計劃地選送教師到企業工程崗位工作,積累工程實踐經驗;從企業聘請具有豐富工程實踐經驗的工程技術人員擔任兼職教師。目前徐州工程學院生物化學實驗教學團隊的年齡、學歷、職稱與專業結構如圖1所示。從圖中可以看出生物化學實驗教師隊伍的現狀是:1)年齡組成以年輕教師為主,并注重老中青相結合;2)學歷學位普遍較高,博士學位占大多數;3)職稱組成較高,以副教授職稱為主;4)專業組成多樣,大部分教師具有生物學方面的理學知識,除此之外,還具有食品科學與工程、化學工程與技術、環境安全與工程等工程知識與經驗。綜上所述,徐州工程學院生物化學實驗教學隊伍是一支高學歷、年齡及職稱結構合理、專業組成多樣的團隊,能夠滿足卓越工程師培養的需要。
5結語
[關鍵詞]動態生物化學;比喻教學法;聯系教學法;游戲教學法;多媒體教學法;“線上+線下”混合式教學法
生物化學是一門重要且又抽象難懂的醫學基礎學科。本門課程主要包括四個方面內容:靜態生物化學,研究人體的分子組成;動態生物化學,研究新陳代謝;功能生物化學,研究肝功能;遺傳信息的表達。針對醫學專業學生的動態生物化學即新陳代謝教學過程中的一些方法進行探究和總結。醫學專業的學生將來的工作定位是臨床、護理、預防保健等,理應知道人體正常的新陳代謝是如何進行的,新陳代謝應該保持動態平衡,如果新陳代謝發生異常輕則會影響正常的生理功能,嚴重的會引起疾病甚至導致死亡。新陳代謝包括物質代謝和能量代謝,兩者相輔相成,能量代謝伴隨著物質代謝。因此,新陳代謝錯綜復雜,內容前后聯系比較緊密,然而授課時間并不是連續的,很可能出現“撿了芝麻,丟了西瓜”的情況[1]。作為本課程的教師,必須思考生物化學中的教學方法,引導學生產生濃厚的興趣,并及時總結經驗。筆者憑借多年的生物化學教學經驗,發現比喻教學法、多媒體教學法、游戲教學法都是學生青睞的教學手段,能使書本上枯燥的文字、結構、反應以圖片、視頻呈現或者以自身比較熟悉的事物類比,甚至通過游戲自身模擬分子或者反應,既能使學生對知識點更加容易理解,又能加深學生的印象,活躍課堂氣氛,激發學生的學習興趣,變被動為主動,成為真正的學習主導者。聯系教學法、繪制思維導圖能使學生對知識理解更透徹,對知識點進一步梳理和鞏固。“線上+線下”混合式教學法、融合思政元素是在當前特殊時期和課程思政大背景下較好的手段。
一、比喻教學法
(一)糖代謝
糖是為機體提供能量的主要物質,食物中的糖類消化成單糖之后吸收入血,主要是葡萄糖,平時我們說的血糖指的就是血液中的葡萄糖。在教學中,可以將血糖比作手頭流通的現金,一般都維持在某動態范圍內平衡,氧化分解代謝途徑就好比是“花錢”,會降低血糖,補充血糖的主要來源則是食物。當手頭的現金過多時,我們通常會去存錢(即糖原的合成,使血糖降低),手頭的現金過少時,則會從銀行取錢(即糖原的分解,使血糖升高),如果銀行里的存額不及時補充而又被取完了,則需要靠賺錢來使手頭的現金或者銀行存額增加(即糖異生,使血糖升高)。總之,“花錢”“存錢”“取錢”“賺錢”都是圍繞調整手頭現金的多少。氧化分解代謝途徑好比是“花錢”,糖原的合成好比是“存錢”,糖原的分解好比是“取錢”,糖異生好比是“賺錢”,這些代謝反應都是以血糖為中心,調節血糖的濃度,使其在動態范圍內維持平衡。糖尿病的病理基礎是由于胰島素分泌不足,甚至缺乏(Ⅰ型糖尿病)或者胰島素受體病變(Ⅱ型糖尿病)導致葡萄糖利用率降低,使葡萄糖無法穿過細胞膜進入細胞,從而在血液中堆積起來使血糖升高。我們可以將細胞比作“教室”,細胞膜是“墻”,細胞膜上的通道是“門”。胰島素比作“鑰匙”,細胞膜上的胰島素受體比作“鎖”,當鑰匙(胰島素)被破壞、缺失(Ⅰ型糖尿病,胰島素細胞由于免疫系統紊亂導致胰島素分泌不足或缺乏),不能與(細胞膜上的胰島素受體)結合不能打開門(即細胞膜上的通道),或者鎖壞掉了(Ⅱ型糖尿病,胰島素正常,但是胰島素受體病變),正常的鑰匙也不能打開門,同學們不能通過門進入教室(葡萄糖不能穿過細胞膜上的通道進入細胞,因此細胞不能獲得葡萄糖供能,葡萄糖堆積在血液中濃度升高)。
(二)酮體的生成和利用
酮體的生成和利用這一內容不僅僅是脂類代謝的內容,它作為肝臟往外輸出能源的物質,它和糖類代謝的關系很密切,意義非常重要。酮體只能在肝臟以乙酰CoA作為原料生成,但是不在肝臟利用,而是進入血液運輸到心、腦、腎、骨骼肌等組織器官利用,因為只有肝臟中有生成酮體的酶,肝臟中沒有利用酮體的酶,心、腦、腎、骨骼肌等組織器官中有利用酮體的酶。在教學中,可以將酮體的生成和利用比喻成學生熟悉的“網購”。乙酰CoA好比是需要購買的“產品”,它的功能是進入三羧酸循環提供能量。心、腎、腦、骨骼肌好比是“買家”,當長期饑餓或者糖尿病嚴重時,此時心、腎、腦、骨骼肌等缺少葡萄糖或者葡萄糖利用率低導致能量供應不上,尤其是大腦的能量主要由葡萄糖提供,那么乙酰CoA從哪里獲得需要乙酰CoA?乙酰CoA在肝臟中“包裝”成酮體,所以酮體好比是“包裹”,乙酰乙酸、β-羥丁酸、丙酮就好比是不同形式的“包裹”。“包裹”是在“賣家”這里包裝完成,而肝臟就是唯一的生成酮體的“賣家”。血液是人體最大的“快遞公司”,負責運輸,將“包裹”運輸到“買家”手中。在“賣家”肝臟包裝進去的是乙酰CoA,在“買家”心、腎、腦、骨骼肌等組織器官才能“拆包裹”,將酮體又分解為乙酰CoA,再為這些組織器官提供能量。這樣的比喻能夠很形象地解釋酮體的生成和利用過程,也突出了特殊要掌握的知識點,并且將酮體生成和利用的意義巧妙結合進來。
二、多媒體教學法
多媒體技術近年來迅速興起,并逐漸進入課堂,比起“黑板+粉筆”的傳統教學,多媒體課件的精美圖片、形象生動和不斷變換的畫面、內容豐富且聲情并茂的聲像資料等,有助于吸引學生的注意力,引起學生興奮、愉悅的感受,激發他們的學習興趣,調動他們的學習積極性,將課堂教學引入全新的境界,深受教師和學生的歡迎。同時多媒體教學不用耗費很多時間在板書上,擴大了教學信息量,有利于開闊學生的視野,提高課堂教學效率。使老師的表達方式多樣化,不再是“黑板加口授,有理說不清”那么單一、呆板,能起到語言文字無法替代的作用,有種“只可看圖,不可言傳”的意境。比如分子結構、蛋白質的α-螺旋、β-折疊、DNA的雙螺旋結構,通過圖片能夠形象、生動、直觀地展現出來。又如糖尿病的病理基礎及一系列病癥之間的聯系,通過視頻可以短時間讓學生看到一個動態的變化過程,清楚知道因果聯系。另外,在生化實驗教學中將微課有機結合起來。微課短小精準,可以將實驗目的、原理、操作步驟、實驗結果及分析以視頻的形式呈現出來。學生通過觀看視頻,掌握實驗目的、原理;同時也通過視頻,觀看整個實驗操作過程,更加直觀形象地掌握實驗操作步驟。此外,還可以通過視頻,看到實驗結果并對照實驗結果進行分析,更容易掌握實驗。學生可以充分利用課余時間隨時隨地學習,反復揣摩,這使生物實驗教學不再拘于傳統課堂,而是突破了時間和空間的限制。通過微課的形式展現生化實驗能夠讓學生不僅知其然,更要知其所以然,幫助學生對實驗及理論的理解和分析,達到實驗與理論一體的目的[2]。
三、游戲教學法
游戲教學法,顧名思義就是以游戲的形式教學,使學生在輕松的氛圍中、快樂的游戲中,不知不覺學到書本上的知識,即將教學和游戲巧妙結合起來。游戲教學法貫徹了“寓教于樂”的教育原則,“寓教于樂”是一種先進的、人性化的教育理念。游戲內容必須與教材緊密聯系,在設計游戲時,要充分考慮教學目的和要求,注重教學效果,要以教學內容為中心,根據教學內容考慮游戲的內容和形式。在課堂中適當地設置游戲環節不僅能集中學生的注意力,活躍課堂氣氛,還能幫助學生更好地理解所學內容,使枯燥的知識趣味性增強,提升教學效果。比如在呼吸鏈的教學中,通過游戲教學法,讓學生對該知識點更容易理解。呼吸鏈指的是遞氫體和遞電子體按一定順序排列在線粒體內膜上,將代謝物脫下來的成對氫原子傳遞給氧生成水的過程。將講臺比作是線粒體,請若干個學生到講臺上來模仿兩條呼吸鏈上的傳遞體,用兩支筆代表代謝物脫下來的成對氫,筆帽代表電子。在傳遞過程中,兩條呼吸鏈氫的傳遞不同,但是電子的傳遞是相同的。氫原子解離成氫離子和電子,將筆帽取下繼續由遞電子體傳遞給氧,使之成為負氧離子,再與兩個氫離子結合生成水。這樣學生可以很清晰地看到氫的傳遞和電子的傳遞,也能區別兩條呼吸鏈的相同點和不同點。
四、聯系教學法
生物化學是醫學基礎科目,它與解剖、生理、遺傳、內科、健康評估等多門學科都有聯系,與臨床疾病的診斷、檢驗關系密切,它自己本身的新陳代謝也是相互聯系、密不可分的[3]。所謂聯系,是指一切事物、現象、過程之間及內部諸要素之間的相互影響、相互作用和相互制約。聯系既是客觀存在也是普遍存在。在教學過程中適時、適當將相關方面的知識進行合理聯系,將使學生更容易理解和掌握生物化學理論知識,進而構建系統合理的知識結構體系。比如核酸、蛋白質的合成以及遺傳信息的表達與遺傳學緊密聯系。在學習核酸的同時,結合比喻法將DNA比喻成“老板”,mRNA比喻成“秘書”,tRNA比喻成“搬運工”,rRNA比喻成“裝配工”,核糖體是“裝配車間”,氨基酸是“原料”,蛋白質是“產品”。在老板的指令下,mRNA傳達命令,tRNA搬運氨基酸到rRNA,和蛋白質裝配的核糖體合成蛋白質。將核酸在細胞中的定位及功能與中心法則(DNA轉錄成mRNA,再由mRNA翻譯成蛋白質)、遺傳信息的表達、蛋白質的合成相互聯系起來。比如生物氧化的概念,指的是糖、脂肪、蛋白質等在體內徹底氧化生成CO2和H2O,并且釋放能量的過程。教材中生物氧化章節中介紹CO2和H2O的生成,能量又如何儲存,生成ATP。在教學過程中,可以結合糖代謝中的一些化學反應舉例,同時為糖代謝的講解奠定基礎,比如CO2的生成方式氧化脫羧以異檸檬酸和α-酮戊二酸為例。H2O的生成可以與水的代謝中水的動態平衡聯系起來,其中有一個來源是代謝水,而代謝水從哪里來?以這種方式引出“呼吸鏈”這個知識點。另外,底物水平磷酸化可以以糖的無氧氧化中ATP的生成為例,氧化磷酸化可以以三羧酸循環中的四次脫氫反應為例,將氧化磷酸化與呼吸鏈、線粒體和有氧綁定在一起。既可以對比兩種ATP生成方式的不同點,又能通過對比得出哪種方式是主要方式,哪條氧化呼吸鏈是主要方式。另外,在講解脂類代謝的同時,也可以與糖代謝聯系起來,比如上述比喻法中提到的酮體的生成和利用,將其與糖尿病相互聯系。蛋白質分解代謝應該聯系靜態生物化學部分蛋白質的知識,比如蛋白質消化成它的基本結構單位氨基酸之后,而在學習過氨基酸的氨基和羧基的基礎上,再學習氨基酸的代謝。
五、“線上+線下”混合式教學法
在特殊時期,“線上”教學尤為重要,具備較高的線上教學能力是當前提高教學質量的保障。在“線下”教學的同時,也可將課件及相關的拓展視頻、自創的實驗微課等上傳到職教云平臺,供學生課前預習及課后鞏固,拓展學生學習的深讀和廣度。可以借此平臺進行簽到考勤、完成平時的作業,既節省教師批改作業的時間和統計的工作量,又使學生平時成績的量化度和準確度得以提高。
六、繪制思維導圖
生物化學課程抽象難懂,動態生物化學網絡性太強[4],不是僅靠記憶就行,更多的要有自身的理解和思考,才能一通百通。“授人以魚,不如授人以漁”,通過繪制思維導圖結合比喻法將復雜的知識點串聯起來,把各章節的內容融會貫通,讓學生自己梳理知識體系,使學生理解整體與局部的關系、知識乃至事物之間的相互聯系性,并且可以通過“認識—實踐—認識”進行舉一反三,可以應用于其他學科、生活以及未來的工作中。通過舉行思維導圖大賽激發學生興趣,進一步引導學生將認識用于實踐。
七、融合思政元素
課程思政在大學課程中已深入人心,為適應新時展的要求,生物化學課程在教學過程中融入思政教育,發揮課程立德樹人的作用,進而又能促進學生對本課程知識的學習和掌握,使思政與生物化學教學做到同向同行,如思維導圖大賽的開展,提升學生學習能力的同時,又使學生對生物化學知識得以進一步鞏固。八、結語教無定法。在教學實踐中,教師只有根據教學內容及學生實際水平,靈活運用多種教學方法,因材施教,采取相應的策略才能激發學生的學習興趣與學習熱情,培養其自主學習能力,從而更好地提高教學質量。
參考文獻:
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[2]朱寶安,尹麗.微課在醫學高專生物化學實驗教學中的應用[J].中國醫學教育技術,2015(10):544-546.
[3]蔡曉霞.聯系教學法在高職高專生理學教學中的運用和體會[J].生物技術世界,2014(6).
1.1在明確教學目的的基礎上安排教學。
食品生物化學課程是高職院校食品專業必修的一門基礎課程,這門課程的教學目的就是為食品專業學生的專業課程學習和未來就業打下扎實的理論基礎。食品生物化學課程的設置應該根據教學目標和學生的發展方向做出合理調整,講授課程要有重點有目標。
1.2理論實際相結合激發學生興趣。
食品生物化學課程主要是一門研究關于食品成分的結構、組成、功能以及性質,和食品成分在其加工、運輸、貯藏的過程中可能會發生的物理變化和化學變化的學科。課程涉及的知識面較為寬廣,理論性、實踐性較強,但課程知識點零散、系統性不強以及章節相對獨立,所以高職院校的學生會在接受知識過程中產生畏難的情緒。然而,食品生物化學與日常的生活聯系緊密,這一獨特的優點使得在教學過程中有許多與實際生活聯系的地方,一旦學生對該課程產生興趣,就很快會讓知識變難為易。
2.現代化教學手段
2.1制作動態教學課件。
食品生物化學課程的內容抽象,但又十分重要,所以可以使用CAI課件,把課程所要使用的數據、文字、聲音、圖像和視頻等結合在一起集成處理,這樣的教學效果會非常理想。
2.2制作PPT。
在制作PPT的過程中,盡量不要出現大段的文字,最好使用大量的圖片、圖例或表格,適量的動態內容也是很有必要的。字體應該比較飽滿,字號適中,重要的知識點一定要醒目,例如使用字體加粗格式等。重要的知識點可以運用適量的超鏈接來清晰展現,將啟發式提問貫穿于整個PPT。
2.3寓教于樂。
運用多媒體或者制作flash讓課程處于一個輕松愉快的氛圍,使學生有一個寬松的學習環境,這樣對于學生學習食品生物化學課程會有一個意想不到的效果。但是,這種形式不宜過多使用,過度的多媒體和flash教學會使學生產生視覺上的疲勞,老師的教學任務也會因為大量的實踐而難以完成。
2.4互動教學。
高職學校可以建立食品生物化學課程網站,將任課老師的課件和教學資料放在網上,以便學生能夠隨時隨地自主學習,來彌補在課堂上遺漏的知識點。此外,學校可以砸網站上設立學生試題自測盒老師對學生疑難點答疑,真正落實教學互動,這樣一來就提高了學生對學習的熱情,教師也能在對學生的答疑和學生自測中更好的了解學生的學習狀況,即時查漏補缺。
3.加強實驗室的基礎設施建設
實驗室是食品生物化學課程進行教學、研究的重要基地,對延伸課堂教學的知識點、以理論指導實踐有十分重要的作用,是學校進行教學和科研的一個重要組成部分,是培養學生良好素質和較強能力的重要實踐基地。所以,實驗室的基礎設施建設是食品生物化學課程專業建設的關鍵組成部分,同時鞏固了專業學科的建設。第一,要加大對食品生物化學課程實驗室建設經費的投入,使實驗室的條件完善、設備先進,讓學生在畢業以后很快就能適應工作崗位。第二,要提高實驗教學地位,重視培養實驗師資力量,注重完善實驗室的實驗人員配置,建立具有專業化的實驗隊伍,為學生的自主實驗創造有利的條件。第三,教師要積極鼓勵學有余力且對課程有興趣的學生參加實驗準備過程、實驗管理和教師的科研活動,鼓勵學生自主設計實驗、自主組織實驗,達到一個鍛煉學生組織協調能力和動手操作能力的目的,提高管理水平。
4.教學相長
教師在學生知識的講授過程中扮演著一個至關重要的角色,教師的品德和言行對學生起著潛移默化的作用,所以每位教師須在自己的崗位上為學生做一個良好的榜樣,提高自身的業務學習、文明禮貌、政治素養和敬業精神等。科學文化素質是高職院校教師從事教學方面工作的最根本素質。可能學生喜歡某門課程的其中一個原因就是喜歡該課程的任課教師,自然就會學好這門課程。所以,作為一名受學生喜愛的教師應該做到充分準備并且理解講課內容、課上注重與學生互動、講課方式幽默詼諧通俗易懂、課下關心學生并且時常與學生交流。教師應時刻提升自我,揚長避短,促進教學順利展開。
5.內容、實際和專業三者結合,貫穿課程
培養學生實踐技能是高職院校和本科院校最本質的區別,所以食品生物化學課程就算只是專業基礎課,其課程內容也要優化,要貼近實際而不僅僅是系統性的知識。在課程講授過程中,教師不能忘記要時刻最大限度提高學生的課程學習內容,為以后專業課的知識學習打下結實的基礎。
6.結束語
將我校生物化學實驗教學現狀和學科的戰略位置及國內外大學生物化學實驗課程體系進行分析比較[2],我校生物化學實驗教學主要存在以下一些問題:
1).教學內容單一陳舊。
從現行的實驗題目來看,教學內容主要集中在簡單定性或定量的驗證性實驗,使用分光光度計和滴定測定物質含量的實驗過多。例如:總糖的測定———蒽酮比色法,發酵過程中無機磷的利用,血清中轉氨酶活力的測定,蛋白質含量測定,維生素C含量測定等。在生命科學高度發展的今天,如此水平的實驗很難為后續課程提供知識和技術保障。
(2).實驗教學模式過于單調。
以教師為中心,教師在實驗前做好一切準備工作,課堂上教師告訴學生實驗項目、實驗原理、使用的儀器及實驗步驟等,學生按部就班,照方抓藥,不用思考,這嚴重影響了學生對實驗課的興趣,不利于學生動手能力,應用能力和創新能力的培養。這些現象勢必不利于當前所提倡的創新能力的培養和實現素質教育的目標。為了緊跟現代生物化學實驗技術的發展,培養具有創新精神和實踐能力的人才,對生物化學實驗教學改革勢在必行。建立科學的生物化學實驗教學體系又是生物化學實驗教學改革的重點。通過改革與實踐,建立一套完善的科學的生物化學實驗教學體系,使之更加突出學生的主體地位,調動學生學習的積極性,培養學生的科學精神,提高學生的創新能力和綜合素質,不僅對生物化學課程精品化建設具有重要作用,也對整個專業建設和改革具有重要的意義。我校“生物化學實驗”開設的對象是生物科學和生物技術專業大學二年級的學生,大學二年級同時開設的還有生物化學理論課,所以對生物化學實驗課的要求主要有以下幾方面:第一要求配合理論課內容的進度,讓學生通過實驗加深對理論課的理解。第二要求加入綜合性一些實驗,利用現代生物技術。讓學生理解實驗技術和理論的相輔相成的關系,并提高學生對現代生物化學實驗技術認識。第三還應加入一些研究性實驗,培養學生的應用能力和創新能力。目前,我校“生物化學實驗”開設的項目有:血清蛋白的醋酸纖維薄膜電泳;甲醛滴定法測定氨基氮;總糖的測定———蒽酮比色法;氨基酸的分離鑒定———紙層析法;酵母核糖核酸的分離及組分鑒定;小麥萌發前后淀粉酶活力的比較;氨基酸置換反應(一)———血清中轉氨酶活力的測定(分光光度法);總氮量的測定———凱氏定氮法;發酵過程中無機磷的利用;維生素C含量測定;蛋白質含量測定;脂肪酸的β-氧化作用。共12個實驗,其中驗證性實驗6個,設計性實驗1個,綜合性實驗5個。
2.生物化學實驗教學改革措施
通過查閱相關的資料以及借鑒其他院校在生物化學實驗教學改革過程中的成功經驗[3-5],結合本實驗室已有的條件,本著提高學生的實驗技能和創新能力的宗旨,我們從如下三方面著手改革生物化學實驗:
2.1改革生物化學實驗教學大綱,優化實驗內容
對生物化學實驗教學大綱進行改革。對生物化學實驗的實驗內容,實驗手段,實驗安排等方面進行全面的改革。設置驗證性實驗來驗證有關規律,設置綜合性實驗重點突出對學生綜合研究素質的培養,設置自主性和研究性實驗教學培養學生創新和應用能力。以“驗證性實驗”為基礎,提高學生的實驗基本技能,驗證性實驗是用實驗來驗證有關結論、規律,它是生物化學實驗中的一重要的組成部分,也是綜合性實驗、設計性等實驗的基礎。“驗證性實驗”的教學目標應重點突出對學生基本實驗技能的培養。在教學過程中,在分光光度技術、電泳技術、色譜技術、離心技術及生物大分子物質的分離提取類實驗中篩選出幾個實驗來鍛煉學生的操作能力。例如用“血清蛋白的醋酸纖維薄膜電泳”來讓學生熟悉電泳的原理和具體操作步驟,用“血清中轉氨酶活力的測定(分光光度法)”來熟悉分光光度計的原理和具體操作步驟。提高“綜合性實驗”比例,加強學生綜合研究素質培養,綜合性實驗的教學目標應重點突出對學生動手能力、分析問題、解決問題等綜合研究素質的培養。讓學生運用已掌握的理論知識去分析得出的實驗結果,培養他們的動手能力和應用能力。例如開展綜合性實驗“酵母核糖核酸的分離及組分鑒定”,讓學生通過氧化還原反應,顏色反應等綜合知識,采用分光光度計等手段對酵母核糖核酸的組分進行分離和鑒定,培養學生綜合利用學過的知識來分析實驗結果。加強自主性和研究性實驗教學,培養學生創新性能力。自主性實驗教學模式是以學生自主活動為基礎的新型實驗教學模式。由學生自主設計實驗方案、自主培養實驗材料、自主配制實驗試劑、自主安排實驗進程和實驗時間進行綜合性與設計性實驗。對學生分析問題、解決問題能力、創新精神的培養都要重要的意義。根據教師的科研課題加入1-2個自主性和研究性實驗,結合教師的科研課題即可以為教學節約一定的教學開支,也可為教師提供多次重復實驗的機會。比如在生物化學實驗教學過程中,把最后一個實驗單獨分出來,實驗內容和教學老師的課題相關,要學生自己查找資料,自己制定實驗方案,自己進行實際操作,教師只提供必需的實驗藥品和儀器,在實驗過程中給予必要的幫助和指導。例如在2011級生物科學專業本科生中,開設了“桑葉α-葡萄糖苷酶的提取和活性檢測”的研究性實驗,給一周的時間讓學生自己查找資料,自己制定實驗方案,和老師討論后確定最后的實驗方案,教師只提供實驗藥品和儀器,實驗后學生自己分析實驗結果,以研究論文的形式上交實驗報告,學生普遍反映通過一個具體的研究性實驗學到了科研的基本知識,鍛煉了科研能力,培養了分析和應用能力。
2.2改進教學方法和手段。
重慶師范大學生物化學與分子生物學實驗室得到中央和地方的支持,加大了對實驗室建設經費投入,已經建設成一個設備條件完備的生物化學教學實驗室,擁有多媒體教學設備和一大批先進的實驗設備,在教學中可以充分利用現代化的教學手段提高實驗教學效果。在實驗教學中要充分利用多媒體來輔助教學。為了增加互動性,可將生物化學實驗制作成網頁,以網頁的形式傳遞信息。學生有問題可以直接在網上提問,教師每周會定期進行詳細解答,利用網絡資源開辟遺傳學實驗教與學的新天地。本實驗室對上課學生進行完全意義上的開放。有興趣的學生可以事先預約,與實驗老師一起參與實驗的準備工作,包括材料的培養、處理、試劑的配制、儀器的調試等工作。
2.3完善實驗教學考核辦法
論文關鍵詞:生物化學教學模式創新
論文摘要:結合生物化學教學實際,通過改革教學內容、雙語教學和創新性實驗等,提高學生素質,培養學生創新思維和能力。
生物化學是介于生物與化學之間重要的邊緣學科,是物理、化學等理論與技術應用于生命科學研究領域所產生的交叉學科,是一門集理論與實驗為一體的專業基礎課程,在相關學科的發展中占據非常重要的位置。具有知識密集、信息量大、內容復雜、記憶性強、實驗技術更新快等特點。面對激烈競爭的市場經濟和生物專業學生分配就業時所遇到的困難,本文針對傳統生物化學教學中存在的問題,進行了生物化學創新教學模式的探索,為提高大學生社會適應能力奠定基礎。
1豐富教學內容,提高學生學習興趣
“興趣是最好的老師”。根據大學生的心理特點和學習興趣的發展規律,教師應在教學內容、教學手段和教學形式等方面培養學生對生物化學的學習興趣。
1.1結合學科發展前沿,激發學生學習熱情
現代生物化學是一門飛速發展的學科,教師在教學過程中適當地介紹本學科的最新科研成果,實時更新內容。講到基因表達時,可介紹我校主持的家蠶基因組“框架圖”的研究進展,讓學生了解我國在家蠶基因組研究方面已居世界領先地位,這是建立21世紀“絲綢之路”的起點和里程碑。并把有關基因組草圖的基本知識介紹給學生,豐富教學內容,開闊學生的視野。
1.2理論聯系實際,拓寬學生知識面
生物化學知識與生活密切相關,幾乎滲透到生活的每一個領域。講授理論課時,可通過聯系周圍的生命現象和生活常識了解生化問題,激發對生物化學的學習興趣。如脂類代謝部分,可以介紹目前世界肥胖人數已超過16億,肥胖易引發心腦血管類疾病,已成為全球第一死因,再結合脂代謝機理讓學生懂得如何通過飲食平衡營養控制肥胖。另外,可以通過設問方式聯系實際生活中的問題。如為什么短跑后人會感到小腿酸痛?為什么不能常吃生雞蛋?為什么加鹵水可以制豆腐?為什么多吃糖會發胖等等。用理論解釋實際問題,既使學生掌握了所學的基本概念和原理,拓寬了學生在生物化學領域的知識面,又促進了學生學習生物化學的興趣。
1.3靈活運用多媒體,提高教學效果
隨著生物化學技術的迅速發展,信息量成倍遞增,涉及的許多概念及反應過程非常抽象,盡管教師在講授過程中花費了大量的時間和精力,學生仍然感到概念模糊和難以理解。多媒體是以計算機為載體,集聲、像、動畫、音樂為一體的現代化教學手段,具有信息容量大、視覺效果好、簡明生動、條理清晰、重點突出等優點。
根據教材內容,采用多種軟件制作多媒體課件,如用ChemOfficeUltra8.03繪制氨基酸或核酸的三維立體結構,錄制視頻介紹幾種層析法等實驗性強的理論知識,運用Flash動態畫面模擬體內物質代謝過程。制作的多媒體課件應以基礎知識為主線,遵循內容精簡、版面簡潔、色調清晰,動畫科學,切忌將它制成電子黑板。在圖文并茂、視聽一體化效果的渲染下,配合教師的講解,可使抽象概念形象化,微觀圖像宏觀化,充分調動學生的積極性,提高課堂效果和質量。
1.4采取多樣化的教學形式,調動學生積極性
課堂上以學生為主體,以問題為中心,培養學生的創新思維,實施引導式教學,把傳授知識與培養能力結合起來。對重點和難點,教師可以有目的地組織學生討論,然后以答辯的方式來回答問題;或者教師指導學生查閱相關的文獻開展課堂交流。
在課外,學生可根據自己的實際情況,利用教參閱覽室、視聽閱覽室、網絡圖書館等設施以及學校提供的教學資源進行自學,或通過網絡與同學、教師相互交流。
2開展雙語教學,培養復合型科技人才
根據國家教育部《關于加強高等學校本科教學工作提高教學質量的若干意見》(4號文件)的精神,逐步推廣和實行本科生教育中公共基礎課和專業必修課的雙語教學,已成為培養新時期我國高素質復合型創新人才和實現高等教育可持續發展的重要基礎工作。開展生物化學雙語教學是現階段我國高等高等院校教學改革的一項重要內容,是培養具有創新意識和能力的復合型人才的重要條件。在生物化學的雙語過程中,首先處理好現階段雙語教學和英語教學的關系,其次提高教師的雙語執教能力。我校為了提高教師的口語,組織教師到英語國家培訓。另外要選擇合適的生物化學雙語教學教材,采用循序漸近的教學方式,實現雙語教學目的。
3開展創新實驗,鍛煉學生的科研能力
當今世界科技的競爭實質上是人才的競爭,誰具有一流的人才,誰就可站在科技的制高點。開展創新性實驗,是培養學生科研能力有效手段之一。
3.1加強實驗教學過程中的師生互動、提高學生的積極性
學生參與到實驗中,是提高學生積極性的有效措施之一。如安排學生參加實驗準備工作,使學生熟悉整個實驗環節,從試劑配制到實驗的預試及分析均由學生完成。學生動手又動腦,充分發揮了學生的主體作用。
3.2開展綜合型實驗,培養學生創新意識
由于課時和經費限制,很多學校主要開設驗證性或演示性的實驗,阻礙了學生創新意識的發揮。為了激發學生的創新能力,開設探索性和綜合性的實驗至關重要。如設計“雞蛋清SOD酶的分離純化及性質鑒定”實驗,可以讓學生進一步掌握酶的性質、酶的分離及純化關鍵技術、酶的鑒定方法等知識。
3.3全面開放實驗室,提高學生的科研能力