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本科生动物生物化学实验课程教学的改革探索

更新时间:2016-07-05

动物生物化学课程是生命科学尤其是动物科学专业和动物医学专业本科生的一门非常重要的基础必修课。动物生物化学是研究动物生命科学的必要基础,把普通化学的理论与方法运用到对动物机体的研究上来,包括生命物质组成、营养物质的转化与代谢、酶功能、遗传信息传递等知识内容,旨在探究动物机体的生命现象和内在本质的学科[1],为医学、食品、营养和畜牧等专业提供必备的基础知识。实践性强是动物生物化学的重要特点之一,所以动物生物化学的学习分为理论课程和实验课程2个部分,实验课程是动物生物化学理论学习的必要实践补充,是动物生物化学学习必不可少的组成部分。动物生物化学实验课程对于动物生物化学理论课程的学习发挥着至关重要的作用,动物生物化学的理论知识是通过严密的逻辑推理和严谨的实验论证发现,进而揭示机体的生物化学反应过程、变化规律、内在的本质特征以及生命的奥秘。动物生物化学学习的目的是通过对其深入的研究,把其原有的知识理论作为一个重要的平台或者工具,进行更加深入的实践探索和研究,以阐明更多的生命活动本质。动物生物化学实验课程是学习动物生物化学课程的重要途径和必要扩展补充,动物生物化学实验课程教学的直观性和参与性在本科生教育培养中是理论教学不可替代的[2]。训练学生的实验动手能力,掌握基本操作技能,培养科学求实的科学态度,开发创新创造性思维才智,是实验教学的根本任务和目的。实验课程的学习是增强本科生科学素质和实践动手能力的重要途径,可以强化对生化知识的理解和运用,更重要的是能够培养和激发学生对生物化学科学研究的探索兴趣,提高学生的综合素质。所以,就如何提高动物生物化学实验课程的教学质量和效果,以期在有限的课时内了解和掌握更多的动物生物化学的相关理论知识和基本的实验技能,笔者对该课程的教学改革进行研究探讨。

1 教学现状和存在的问题

地方性院校对非师范类专业的本科生培养目标是:“主要培养德、智、体、美全面发展,掌握本专业基本理论、基础知识与基本技能,具有创新精神和较强的学习能力、创新能力、实践能力、交流能力和社会适应能力,适应地方经济和社会发展需求的高级应用型人才”。教学活动以培养目标以及培养要求开展执行。目前,不仅科学技术发展的速度日新月异,而且实验的设施平台都有了较大的提升和改进,但是在传统的动物生物化学实验教学过程中,还存在着一些需要优化的问题。在本科生动物生物化学实验课中普遍存在一些问题,如教学模式和教学方法上,多以教师主导灌输式为主,学生参与式、启发式和探究式运用的较少;实验内容设置单一,基础性实验的比重远远大于综合性和设计性实验的比重;考核方法形式不完善等。例如,最经典的实验教学方法是教师课前准备仪器设备和配制所需试剂药品,课前,授课教师进行预备实验,验证试剂药品和仪器设备的使用条件,确保实验结果的重复性和可靠性,最大程度预知该实验过程中可能会出现的问题,目的是对学生在操作中可能出现的各种问题做到心中有数。上课时教师讲解实验目的、实验原理、实验方法步骤和注意事项,然后学生按照要求的实验方法步骤动手逐步操作进行完成即可。在该种授课与学习模式下,部分学生上实验课走马观花,没有深入分析实验过程中出现各种现象的原因,其学习积极性和主观能动性难以发挥出来,课堂上能发挥的作用仅仅是熟悉了该实验的基本流程以及实验材料仪器设备,实验结束后,实验的目的和实验原理甚至都是模糊不清晰。实验课程没有充分发挥出应有的作用,不能更好地提高学生的创新意识和创新能力,不能有效提高学生的学习热情、效率和综合素质。为了有效地实现培养目标,提高本科生动物生物化学实验的教学质量和效果,应对新形势下教育教学的要求,笔者在教学内容、教学模式和考核方法等教学环节进行改革和尝试,不断提升实验教学水平。

2 实验内容设置

本科生动物生物化学实验由于课时所限,可优化实验内容的设置,精选10个基础性的验证实验和1~2个综合性的大实验,从整个动物生物化学课程体系上整体把握,安排的实验内容涉及糖、脂肪、蛋白、酶等各个章节内容,要求每个基础性的验证实验具有经典性和代表性,并与其他课程实验课的实验内容不重复,每个实验之间相对彼此独立,增加1~2个系统性、先进性的综合性实验,整个实验框架构成一个整体。例如,在开课前先设定14个基础性的验证实验:考马斯亮蓝染色法测定蛋白质含量及分光光度计原理和使用方法(3学时);糖的还原反应(3学时);蒽酮法测定可溶性糖的含量(3学时);卵磷脂的提取和鉴定(3学时);蛋白质及氨基酸的呈色反应(3学时);纸层析法分离氨基酸(3学时);血清蛋白的醋酸纤维薄膜电泳(3学时);酪蛋白的制备(3学时);酶的基本性质的测定(3学时);酵母中核糖核酸的提取及鉴定(3学时);肌糖原的酵解(3学时);脂肪酸的氧化 (3学时);3,5-二硝基水杨酸比色法测定还原糖和总糖含量(3学时);丙酮酸含量的测定(3学时),根据理论课的规划和进程等实际情况,从上述实验中选定需要的10个实验进行即可。核酸化学的知识可以安排一个DNA的提取、目的基因的扩增、酶切和鉴定(6学时)的综合性实验。并根据具体的实验内容设计出适合学生通过预习和实验分析能够独立解决的问题,引导学生分析问题、解决问题,培养其善于思考的科研能力。优化实验内容的目的在于辅助本科生深入理解和掌握理论知识,锻炼动手动脑能力,增强科研创造力,注重培养本科生的科学思维能力,为其学习和继续深造打下坚实的基础。

3 教学模式

动物生物化学实验课程传统的教学方式是“以教为主”,以教师课前准备实验,上课讲解实验,课后批改实验报告的教学模式开展教学活动。教师把注意事项和可能会出现的实验结果的原因也会给予讲解,学生只是按照实验步骤操作实验,然后完成实验报告,在该种传统的灌压式教学模式下,信息单向流动,学生的主动性和参与性被限制,“以学为主”的课堂被忽视,没有给学生提供思考和创新的空间,也限制了知识向能力的转化及其内化过程[3]

因此,对传统的教学模式进行不断思考与探索,改革创新实验课程的教学方法,目前倡导的有参与式、启发式、探究式以及讨论式等多元化教学模式以推进教学改革。新的教学模式与传统教学模式相比,能够更有效地增强学生学习的主导性和主动性,提高实验教学的质量和效果。该类教学理念和方式方法的不同之处只是在内涵和执行方式上存在差异,它们的核心都体现在“以学为主”,强调学生“学”的中心地位,旨在实现教学过程中学生的自我知识构建和自主探究,“以教为主”逐步向“以学为主”转变[4]。比如参与式教学模式通常是指在和谐的课堂氛围中,学生不再以边缘人的角色出现,而是作为积极的参与者平等主动地投入到教学的各个环节中,在参与整个教学活动的过程中搭建知识体系、掌握问题的分析方法、体验丰富的情感、形成自身能力的一种教学方法,参与式教学不仅促进学生综合能力的培养[5],更实现了教学活动中的师生互动和教学相长,激发教师教学创新的热情,提高其专业水平和业务能力[6]。全员参与式课堂的目的是实现学生参与的全体化,使每一个学生都能够得到发展,对课堂的构建均有贡献[7],提倡的参与式、启发式、探究式以及讨论式等教学模式,均能够更好地实现对本科生的培养要求,不仅能够使学生系统地掌握专业基本理论、基础知识和基本技能,使学生具有较强的实践动手能力、分析问题和解决问题的能力,以及获取知识的学习能力,而且能够了解学科的发展前沿以及相关学科的知识,从而获得创新意识和初步科研的能力。

[3]韩洪文,田汉族,袁东.我国大学教学模式同质化的表征、原因与对策[J].教育研究,2012(9):67-72.

4 考核方式

[1]李留安,袁学军.动物生物化学[M].北京:清华大学出版社,2013.

受杜家台分洪闸开闸分流影响,仙桃站于6日18时出现洪峰,比预报时间提前26小时,水位为35.46 m,比预报值低0.74 m;汉川站于6日21时出现洪峰,比预报时间早29小时,水位为30.34m,比预报值低0.66m。

[5]刘一明.参与式教学与大学生专业综合能力的培养[J].高等农业教育,2014(11):76-79.

式中, ρp为弹丸密度;ρt为靶板密度;m,n为待定系数,一般m约为1/3,n约为2/3。坑深与弹径之比随速度的变化关系,如图4所示。从图4可以看出,曲线在速度大于3 km·s-1超高速碰撞区域内,各种弹-靶组合的Ic/rp大致按up的2/3次幂规律增长。只是在低弹速撞击区域,这种关系才不成立。

[6]陈时见.参与式教学的内涵特征[J].教师教育学报,2014,1(4):108-111,124.

动物生物化学实验课的实践性特点决定了其考核方式有别于理论课。实验课的成绩评定更注重于学生的动手操作能力和问题分析解决能力,对只单纯关注出勤率和实验报告的考核机制进行改革,增加实验课的考核方式方法,扩大考核范畴,从严格遵守实验室的规章制度到透彻理解实验目的原理和掌握实验技能,从预习实验内容到完成实验报告,从动手能力到创新能力都融入考核的范畴,实现考核方案多元化。动物生物化学实验考核方案是总评成绩由平时成绩和考试操作成绩构成,其中,平时成绩占总评成绩的80%,平时成绩包括每次实验考勤、实验预习、实验完成情况、仪器操作、实验报告。操作考试成绩评定方式:抽题回答实验目的和原理,现场操作仪器的使用方法,考试操作成绩按总评成绩的20%记入期末总评分数。在考核方式方法上加强了对学生的实验动手能力的考查,强化理论知识在实践中的应用,能够较全面地反映学生对动物生物化学实验技术的掌握情况,能够有效地调动其学习思考的主动性和积极性,提升学生的综合素质,全面提高本科生的动物生物化学理论和实验课的教学质量和效果。

[2]鲁维飞.农业大学《动物生物化学实验》教学的几点探索[J].教育教学论坛,2015(4):125-126.

笔者在广泛调研国内外掘进机工作特点的基础上,设计了用于掘进机模拟试验平台且可对掘进机所有状态与参数进行动态显示的监控系统,另外搭建了可对各种掘进机位姿检测方法进行验证与对比的高精度掘进机位姿测量精度验证系统。选取了具有代表性的位姿测量方法开展掘进机位姿测量试验,对系统的功能进行验证,并分析了位姿测量精度验证系统的实用性。

[4]顾建民,沈其娟.以教促学 推进课堂教学改革[J].中国高等教育,2013(Z2):48-49,65.

动物生物化学是一门知识面广、内容深奥的实践性较强的学科。动物生物化学实验是生物化学理论的补充和继续,在教学体系中占有重要的地位,在“理论—实践—创新”三者之间发挥着重要的桥梁作用。动物生物化学的理论知识是在生产生活的实践基础上发展而来的,而开设实验课程的目的不仅是为了巩固理论知识,而且有利于形成学生的创新意识,提高创新能力,培养综合素质。动物生物化学实验技术在生命科学各个领域得到了广泛的应用和发展,是理论知识的实践补充,改革本科生动物生物化学实验课程教学设计,优化教学各个环节,提高教学效果和质量,激发学生自主学习兴趣,通过学习动物生物化学实验技术能够更好地理解生物化学的基本理论知识,掌握生物化学实验技术技能,利于开发科学思维,对提高学生的综合素质具有深远影响[8]。动物生物化学实验课程是畜牧兽医等生命科学本科生的重要专业基础课,是动物生物化学理论知识的深化和实践,改革探索教学活动,提升动物生物化学实验课程的教学质量,能够更好地锻炼学生的实验技能,培养学生的创新意识,提高学生的综合素质,并为其后续的学习和科研提供坚实的实验理论基础和实践能力[9]

参考文献:

理解是描述对象的特征和由来,阐述此对象与相关对象之间的区别和联系,是分析问题和解决问题的基础,是创建数学思维的前提,是学习数学的根基,是为生活生产服务的源泉。理解是学生学习相关课程内容的背景,既有利于帮助学生理解相关内容,也促进其将所学知识运用于解决问题的过程中,无疑有利于提高学生的应用数学的意识和能力。

[7]王炎,程红艳.全员参与式课堂探究——让每位学生成为课堂的贡献者 [J].教育理论与实践,2017,37(28):60-64.

[8]徐彦召,胡建和.《动物免疫学实验技术》课程教学改革[J].家畜生态学报,2014,35(3):89-92.

近年来甲状腺结节的检出率逐年升高,成为目前发病率升高速度最快的肿瘤。超声弹性成像技术提供了组织硬度的图像,利用生物组织的弹性信息来评价结节的硬度,更有助于结节的诊断。本研究旨在探讨弹性成像在甲状腺良恶性结节鉴别诊断中的应用价值。

[9]崔英俊,李庆章,高学军,等.动物生物化学实验课程改革的尝试[J].实验室科学,2007(6):51-52.

石建州,王慧芳,赵金兵
《畜牧与饲料科学》2018年第4期文献

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