生物化学是一门重要的专业基础课, 该学科通过严谨的科学实验从分子水平揭示生命现象, 为生物学、医学、农学等学科提供基础理论依据, 对促进这些学科的发展起重要的推动作用。水产养殖是多种学科和技术有机结合的一门应用学科, 与国计民生有密切关系。水产动植物的健康养殖、遗传育种、病虫害检测与防治等方面都离不开生物化学理论的指导和支持。因此, 对水产养殖专业学生来说, 生物化学实验不仅有助于其理解和掌握生物化学的基础理论知识、基本的实验方法和操作技能, 熟练分析、解决水产养殖过程中的实际问题, 更有助于提高其在水产养殖领域的科研和创新能力。水产养殖专业是淮海工学院海洋学院唯一的农学专业, 生物化学实验是该专业二年级学生的必修课。培养具有扎实生物化学实验设计和操作能力的水产养殖人材对促进我国水产养殖业的发展具有重要作用。因此, 我们高度重视该专业的生物化学实验教学, 以提高学生问题分析能力、实验设计和操作能力、创新能力为出发点, 对教学内容、教学方法进行的研究和探索, 并在教学实践中初步取得良好效果。
近年来, 江苏省大力推行沿海开发战略, 连云港在江苏省沿海经济建设中起重要作用, 大量需要水产养殖方面的专业人材;同时, 我国水产养殖业发展迅速, 科技含量和现代化程度逐步增高, 对水产养殖专业学生掌握生物化学实验技能的要求就增高。为符合社会经济发展需求, 积极配合发展江苏省海洋经济的政策, 加快培养具有创新和较高科研、实践能力的高级水产养殖专业人材, 淮海工学院海洋学院积极对生物化学实验课程内容和教学方法进行改革, 使其更适于上述人材的培养。我们拟对水产养殖专业生物化学实验课程改革思考如下几点。
1 水产养殖专业生物化学实验课教学目标
水产养殖专业的人材培养首先应该以服务我国水产养殖业科学、健康、快速发展为目标, 其次应注重满足该专业学生个人发展的需求。所以, 水产养殖业生物化学实验课的目标应该是:理解基本生物化学实验原理, 掌握基础生物化学实验技能和水产养殖中应用性较强的新技术、新方法, 培养具有创造性解决问题能力的水产养殖专业人材。
2 教学内容的改革
2.1 更新实验内容
传统的生物化学实验内容单一, 有老化趋势, 而且对各个专业的实验内容都一样, 没有体现出水产养殖专业对生物化学实验技能的特殊需求和要求。不利于学生的专业发展和因材施教的原则。自2004年以来, 我们重视加强生化实验项目的改革, 并且保证每年实验项目都有更新或淘汰。经过多年改革, 目前我校各专业的生物化学实验内容基本相同, 包括:糖类的定量测定、纸层析法分析氨基酸、氨基酸含量的测定、蛋白质的两性性质及等电点的测定、DNA的提取制备、酶活性的测定等。针对水产养殖专业的特点, 我们拟定的新内容如下: (1) 我们将这些实验中的材料均改成水产动植物材料, 例如将以前的香菇总糖和还原糖的定量测定改为紫菜总糖和还原糖的定量测定, 更符合水产养殖专业同学的兴趣, 同时实验的原理和技术要求不变, 将取得更好的教学效果。 (2) 针对水产养殖业常用到的定量测定技术的需要, 增加一些生物大分子提取和定量测定的实验, 如河蟹卵磷脂、蛋白质提取和定量测定实验。 (3) 针对水产养殖专业对水产动植物遗传育种、分子鉴定工作的需要, 在从水产动植物材料中提取DNA的实验基础上增加核酸限制性内切酶多态性分析实验, 加强学生对水产经济增养殖动物遗传物质的组成、多态性以及遗传特性进行分析的能力。 (4) 针对水产动植物疾病防治和检测的工作需求, 增加PCR、探针杂交、免疫杂交检测病原菌的实验。这些内容根据教学课时安排进行灵活组合、删减、优化, 保证学生能学习掌握重要的实验技能, 培养一定的科研素质, 同时也避免教学内容重复。
2.2 更新实验技术
目前我校沿用的是80年代经典的生物化学实验内容, 其中的技术主要是分光光度测定技术、层析分离技术、电泳分离技术、滴定技术、显色观察、离心沉淀等, 这些方法反映出生物化学研究的基本方法和特点, 基本满足当时高等教育人材培养的要求。但是近年来, 生物化学学科发展迅速, 发展出许多新技术、新方法, 如基因扩增技术、克隆技术等, 经典的生物化学实验内容已不能适应现在各专业人材培养的需要。为提高水产养殖专业学生进行转基因水产动植物的科研能力, 拟增加功能基因扩增、电泳检测、克隆和转化的实验, 这些技术分布于核酸限制性内切酶多态性分析实验和PCR检测病原菌的实验。增加实用性较强的分子杂交技术, 这项技术存在于病原菌检测实验中。
2.3 更新实验类型
生物化学实验包括基础验证性、综合性、设计性三类实验, 我们原有的生物化学实验内容主要是验证性和综合性实验, 没有设计性实验。随着水产养殖业对生物化学技术要求的增高, 我们认为有必要对生物化学实验类型进行调整。增加设计性实验, 同时调整三类实验的比例。 (1) 验证性实验的教学目标重点突出对学生基本实验技能的培养, 熟悉掌握生化实验中的常见仪器的使用方法。基本实验技能包括:分光光度技术、层析技术、电泳技术、生物大分子提取和定量技术、分子杂交技术、基因克隆表达技术等。我们认为, 这些验证性实验非常重要, 它们是生物化学实验中最一般的技术、应用范围最广, 学生只有在掌握这些最具应用性、关联性的基本技能后才能在面对具体问题时迅速对认知结构中这些已有的实验技能重新加以组合, 通过类推、分析、比较、综合, 形成解决问题的思路和方法。因此, 我们在生物化学实验中设置验证性实验的比例较高, 约占60%。 (2) 综合性实验的教学目标重点突出对学生运用生物化学基本实验技能分析、解决问题综合研究素质的培养。例如:不同紫菜品种分子鉴定和质量分析实验, 内容包括生物大分子 (糖、脂、蛋白) 提取和定量, 技术包括分光光度技术、层析技术、电泳技术、基因多态性分析等。学生通过综合性实验把所学习的基本技能简单综合起来, 扩宽学生视野, 加深对生物化学技能的总体认识。但是, 我们认为综合性实验必须建立在学生对多种基本实验技能掌握的基础上开展, 才能起到培养学生综合科研素质的目的, 由于生化实验可课时有限, 因此综合性实验不宜过多。另外, 如果综合性实验过多, 其实验内容和技术必然重复出现, 学生学习的兴奋点降低, 必然降低学习效果。因此, 我们的综合性实验在生物化学实验中的比例设置比例在20%。 (3) 设计性实验的教学目标是培养学生分析问题、解决问题的能力, 灵活应用所学实验技能, 初步了解科学研究的过程。开展设计性实验的关键是发挥学生的主导性, 教师起引导和纠正作用。学生可根据自己的专业特点及其兴趣爱好选择具有研究性质的项目, 自主探索实验, 通过对所学知识进行分析、综合、加工、组合, 提高动手能力和创造性解决问题的能力, 开发学生智力和创造潜能。综合性实验只是实验技能的简单组合, 而设计性实验完全以科研形式开展, 学生自主提出课题, 选择、安排和改进研究方法, 自己准备仪器、试剂, 按照一定学术期刊投稿要求撰写标准格式的科学研究学术论文等。可见, 设计性实验对学生提出更高要求, 可以培养学生一定的科研素质和创新能力。但是设计性实验有一定难度, 由耶尔克斯-道德森定律可知, 学习任务越困难时, 学生的最佳动机激起水平越低, 学习效果就越差。因此, 在班级授课的条件下, 为保证整体教学效果, 设计性实验比例不应过高, 我们设置为20%。
3 教学方法的改革
3.1 提高学习动机
学习动机是直接推动学生进行行为活动的内在的心理状态或心理过程, 学习动机和学习活动相互促进。为了获得良好的教学效果, 完成教学目标, 教师在教学活动中必须注重学生学习动机的养成、维持和提高。水产养殖是一门应用性较强的专业, 因此, 该专业学生更喜欢进行与其专业相关的实验操作技能的学习。在生化实验教学中应该抓住学生的这个特点开展教学工作。这就要求教师在实验目的、原理、方法的导入和讲解过程中多结合水产养殖业中的实际问题, 切实让学生认识到学有所用。 (1) 加强启发式教学。在授课之前, 提出相关的具有启发性的问题, 把他们引入一个与水产养殖问题相关的具体情境中, 引起学生的矛盾、惊讶、疑惑的心理, 从而激发出他们的学习兴趣和求知欲。 (2) 激发学生的成功感。建立客观全面的评分制度, 但是同时教师还应注重对学生评价的艺术, 使每个学生保持持续的成功感进而引发学习的动机。
3.2 提高学习自主性
当代大学生处于青年期, 具有较强的自我意识, 开始形成明确的价值探索和追求, 产生自我塑造、自我教育的紧迫感和实现自我目标的驱动力。高等教育中师生双方在教学方法体系中的比重必然有较大变化, 教师由简单地传授知识转变为对学生学习的指导和启发大学生更乐于自我实践、自我体验、自我肯定的学习方式, 因此, 加强学生在教学中的自主性, 更有利于他们的健康成长。 (1) 提高生物化学教学活动中学生的参与程度。让水产养殖专业学生参与到实验试剂配置、仪器调试、实验讲解的教学活动中来, 教师进行指导、纠错、补充, 通过这些活动可以加深学生对知识的认识和掌握, 增强动手能力, 更可激发学生的学习热情。 (2) 适度开展水产养殖中生物化学技术讨论会。首先由教师给出若干问题, 或者学生自选问题, 通过查阅文献找出参考方法, 在讨论会上提出问题和解决办法, 学生一起讨论其可行性, 教师进行点拨和小结。
3.3 开发学生创新潜能
我国高等教育必须贯彻国家的教育方针为社会主义现代化建设服务, 与生产劳动相结合, 高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人材。这是我国法律对高等教育性质和目标的规定, 是我国高等教育工作者的方向和理想。水产养殖是与生产劳动密切相关的专业, 随着大力推进科技化、现代化, 生产过程中会遇到大量具体的问题, 从业人员需要敏锐地发现问题, 快速地提出问题解决方案。这就要求我们在水产养殖专业人材培养过程中必须注重学生的创新潜能的开发, 他们在具体的工作中才能随机应变、灵活运用所学知识和技能, 创造性地提出观点、方法、思路, 快速解决问题。培养出具有创新精神的水产养殖专业人材, 才能促进我国水产养殖业健康迅速发展、国民经济以及人民生活水平的提高。 (1) 鼓励学生提出新观点、新假设。教师要求学生根据水产养殖专业中的生物化学知识和问题提出创新观点、新假设, 只要自圆其说, 不需严格论证, 充分发挥思考和想象, 越新奇越好。授课之前让学生准备, 上实验课前用10分钟时间让学生讲出自己的观点并进行讨论, 评价每个假设的优缺点。这些观点和假设可能是在目前看来很不实际、很标新立异的“空谈”, 但是教师应该认识到今天学生的“空谈”很可能就是明天科学发展的新方向, 所以应该肯定、引导和鼓励学生表达, 容忍不同的新观点、新假设, 而不急于评价。同时, 通过这种教学活动, 既能激发学生创新思维, 又可锻炼学生表达能力、答辩能力, 还可活跃课堂气氛, 一举多得。 (2) 提高教师自身素质。生物化学实验课教师自身应该具有创造力, 对实验操作能够依据具体情境灵活改动, 学生会认识到科学实验并不是那么教条, 也可以在一定原理指导下创造性地做实验。在授课过程中能够联系其他专业知识, 进行分析、比较、结合, 做到专业内的一点懂一切, 专业外的一切懂一点, 这样可以有效地开拓学生知识面, 激发学生发散性思维和创新潜力。
3.4 改进教学手段
教学手段是教学方法中的重要内容, 对于同样的教学内容, 不同的教学手段产生的教学效果也不同。 (1) 制作多媒体课件直观地展示相关内容。例如实验仪器原理和结构图、实验流程图、实验结果图, 学生更容易理解, 比起口头或板书授课更能提高实验课的教学效果。 (2) 充分利用网络的教学功能。例如, 给学生介绍我校自建的生物化学网站和其他高校的生物化学精品课程网、生物化学论坛网、生物化学软件网等, 拓展了学生的视野。另外教师还可以将email留给学生, 方便课后交流, 使实验教学突破时空限制。
4 建立准确客观地评价学生综合能力的实验考核体系
建立全面、客观、准确的学生成绩考核体系对提高学生积极性, 评价教学活动有重要作用。考虑到水产养殖专业应用性较强的特点, 我们将实验成绩分4部分, 其中最后一个部分强调了培养学生对生物化学实验技能的创造性应用的能力:实验报告、考勤和课堂参与表现占50%, 基本实验操作考试占20%, 实验理论笔试占20%, 设计性实验的论文占1 0%。
摘要：近年来, 江苏省大力推行沿海开发战略, 而水产养殖业是江苏省沿海经济建设中的支柱产业, 急需高素质水产养殖专业人才来促进水产养殖业快速、科学发展。为培养高素质水产养殖专业人才, 加快江苏省沿海经济建设, 我们对如何提高水产养殖专业本科生的生物化学实验素质进行了思考, 分析了存在的问题, 提出一些改革的方法和方向。
关键词：水产养殖专业,生物化学实验教学
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