前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的生物化学实验课程创新与改革，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
摘要：《生物化学实验》既是众多生命学科中的基础实验学科，同时也是前沿学科，它既与理论知识关系密切，又有自己的规律和独特之处，在生命科学相关专业的本科生培养环节中不可或缺。但如今的生化实验课程因种种原因存在许多弊端，在一定程度上阻碍了学科的发展和人才的培养。本文将对生化实验课程的变革和创新展开讨论，希望对该课程的改革提供一些思路。
关键词：生物化学实验；课程改革；创新
21世纪是生命科学的世纪，对于生物学科这样一门以实验为基础的学科发展而言，尤其需要大量具有创新意识、创新能力的本科生作为基础人才的储备。生物化学作为生命科学专业重要的专业基础课，其发展迅猛，是21世纪生命科学领域的领先学科[1]。它与分子生物学共同形成了生命科学的语言，是生命科学领域的世界语言[2]。《生物化学实验》是生命相关学科中重要的基础学科，同时它也是发展极为迅速的前沿学科。它既与理论知识关系密切，同时又具有自己的规律和独特之处。实验课程是以现有的理论为前提和基础，通过亲自动手实验，得出所需要的结论。它不仅是理论知识的补充和延续，更是发现新知识的最佳途径。但如今的生化实验课程却存在种种弊端，在一定程度上阻碍了学科的发展和人才的培养[3]。比如，受传统教学思想的严重影响，实验课程的内容包含了较多的理论知识和教师的讲解，少了一些创新性和探究性；验证性实验课内容安排过多，缺少综合性和设计性的实验内容；实验内容及实验方法过于陈旧，与科学研究前沿严重脱节等等。这就使得学生的自主思维受到了较大的限制，阻碍了他们对实验过程和结果的思考及分析，不利于培养学生的创新和科研能力。因此，为了满足培养研究型和创新型人才的需求，就需要高校在本科阶段的生化实验教学中进行实验课程内容和形式的改革，更好地与科学研究的前沿接轨。
1课程体系的改革
上海科技大学是一所新兴学校，学校致力于培养科技创新创业人才，积极投身高等教育改革。课程体系的合理设置是一门课程成功的关键，因此依据学校的办学宗旨，作为理论课程的重要辅助和支撑，我们首先在课程体系方面做出了相应的改革。当然，创新的前提是取前人之精华，去前人之糟粕，所以我们仍会延续传统实验教学的优势。比如，与理论课的紧密联系性。作为生物化学理论课程的重要辅助学科，生化实验课程需要与理论课紧密结合，以达到巩固学生理论知识的目的。我们在课程大纲确定初期，会按照理论课程的教授内容及课时进度，对实验课程进行相应的内容设置。同时，为了实验课程能够紧跟科学研究的前沿，每年我们都会与负责教授理论课程的任课教师进行讨论，优化实验课程大纲，对于其中一些不够完善的实验进行修改或删除，并相应地增加其他更为合理的实验。传统高校的生化实验课程体系单一，通常会配合理论课在一到两学期内完成，集中学习一些基本的实验技术[4]。一方面学生理论基础较弱，不能完全理解个别综合性实验的原理，只能学习一些基础简单的实验；另一方面，这种课程安排会让学生在低年级时突击接受大量的实验技术，到了高年级，学生真正开始运用所学实验技术完成课题的时候，往往发现由于间隔时间较长，一些基本的实验技能早已生疏。为了避免上述情况的发生，相较于传统高校，我们将生化实验课的课程体系进行了较大幅度的调整(表1)。从表中不难看出，我们的生化实验课程设置有着完善的体系，学生从入学到毕业将接受完整的实验课程体系的培训。首先我们会在大一学年的第二学期安排一门实验理论课《现代生物学基础实验理论》。课程主要涉及到八大类实验技术：离心技术、电泳技术、PCR、测序技术、显微镜技术、细胞培养、免疫技术及模式动物。通过该课程的学习，学生能够系统掌握现代生物学实验室常规实验技术理论及原理，把握生物学技术发展的趋势和最新动态；使学生能够将书本上的理论与身边的科学相结合，初步培养学生科学思维的能力。经过学习，学生可以在真正的实验课开始之前，对基本的实验原理有所了解，这样可以大大提升实验课课堂的学习效率，无需再赘述实验相关的基本知识。随后我们将实验课程设置为初、中、高级三个阶段。初级实验课程与传统高校相近，在大二与理论课同步完成，主要进行生物化学基本实验技能的培训，表2列举了部分初级实验内容；中级实验在大三完成，让学生综合运用学过的实验技术完成科研上常用的较复杂的实验项目，如免疫印迹分析(WesternBlot)、酶联免疫吸附测定(Eli-sa)、蛋白质纯化等，具体课程详见表3。课程进行中会让学生对实验中的某个环节进行自主设计，初步对学生的创新性思维进行训练；高级实验安排在大四，会提供一些小课题供学生选择，学生独立进行前期文献查找及实验方案设计工作，最后按自主设计的实验方案完成课题并提交论文。学生经过这样一系列实验课程的培养，对科研过程有了更深层的理解。不仅掌握了基本实验技能，还逐渐形成了完整、严密的科研思维体系，为他们今后继续深造打下了坚实的基础，达到培养具有创新精神和科研能力人才的目的。
2课程内容的创新
我们在《生物化学实验》课程的内容上积极寻求突破和创新，摒弃传统高校仍在使用的较为陈旧的实验教材，为学生量身打造实验讲义。增加综合性、设计性、创新性的实验内容，希望能够在培养本科生基本实验能力的基础上加大对科研及创新能力的培养力度，充分发挥学生的主观能动性，激发学生对该学科的自主学习兴趣和研究激情。另外，我们力争将独立的实验课程串联起来，几次小实验可以形成一个完整的综合性实验，让学生对科研中常用的复杂实验有所了解并分步掌握。举个例子，蛋白质是生物化学课程中最重要的一类大分子，关于蛋白质的实验有很多，比如蛋白质的提取、纯化、含量测定、定性及定量检测等等[5]。我们会将蛋白质类的实验集中在几周内进行，从提取开始，每步的产物留存进行下步实验，几周之后，学生最终会利用SDS-PAGE和考马斯亮蓝染色法将提取纯化后的蛋白质进行半定量检测。除了蛋白质类实验，我们在核酸、脂类、酶类等实验中都会有这样的课程设计。通过一系列实验的训练，学生学到的不再是零散的和不相关的独立实验，而是一套科研中常用的完整的综合性实验。其次，我们在教学中涉及到的实验方法、仪器、材料等都会尽量采用目前科研中最常用的，这样可以让未来有意继续深造的学生学到更多有用的知识和实验技能，从而更快速地融入科研生活。仍然以蛋白质实验为例，早期的蛋白质电泳所用到的聚丙烯酰胺凝胶多数需要自行配制，但随着科研服务行业的兴起，目前很多高校及研究所都已经开始使用市售的预制胶，以避免自制凝胶的不稳定性和不可重复性。因此，我们除了会安排课程让学生学习如何制备PAGE凝胶之外，还会同时为学生提供市售预制胶进行电泳实验，让学生在掌握基本实验技能的基础上，还能与科研前沿的最新信息和知识接轨。
3课程模式的变革
传统的实验教学方法是教师讲述实验原理，学生按部就班地按着教材上设计好的实验流程进行验证性实验。学生在实验进行之前就已经知道了实验结果，这样非常不利于学生创新性思维的培养。翻转课堂(flippedclassroom)作为信息技术与学习理论深度融合的典范，近年来成为教育改革的热点[6]。为了能够激发学生在实验课堂上的主观能动性，我们采用翻转课堂的形式，调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生。首先我们将学生分组，充分发挥学生的主观能动性及团队协作能力[7]，让学生课下通过讲义、视频、网络等方式和途径自学实验相关内容。组内各成员具有不同分工，分别负责资料收集、实验准备、预实验、课件制作、课件展示等工作。课上每组代表为大家讲解实验原理并进行演示实验。这种模式可以让实验课的学习更加灵活、主动，让学生的参与度更强，学习效率更高，同时还可以很大程度上增加学生的自信心。
4考核方式的创新
实验课程的考核通常分为实验操作评分和实验报告评分两部分，我们在对这两部分进行严格考核评分的基础上，还加入了期末论文的考核。希望学生结合生化理论课的学习以及校内相关导师课题组的课题方向选择与生物化学相关的小实验，论证其是否具有课堂教学的可行性。该考核方式不仅可以让学生在完成基本实验课程学习的基础上，针对科学研究的前沿了解更多更新的实验方法、实验技术，同时还锻炼了他们的论文撰写能力。为了避免对期末论文的不客观评价，我们制定了论文评分细则。论文内容主要包括：实验背景介绍、实验原理、实验材料试剂仪器、实验步骤、可行性分析(实验难度、时长、所用设备试剂材料等是否易于采购等)、参考文献等。具体的评分主要根据论文选取实验的可行性及论文格式是否完整两大方面进行综合评定。另外，为了使评价更为客观，我们会邀请多名教师或本校在读的博士研究生对学生的小论文进行共同评分，最后取平均分，以此方式最大程度地降低个人主观性对论文评分的影响。最后，我们会挑选优秀学生论文进行预实验，如果确实具有可行性，我们会在后面的教学中将其加入课程大纲，并将论文经过修改，以本科生为第一作者发表在相关期刊上。这种激励方式会激发学生的学习热情和学习潜力，让学生从被动的知识接受者转变为研究和改革的主导，同时也为生物化学实验的教学改革做出一定的贡献，真正意义上的实现“教”“学”“研”三位一体。生物化学对其他各门生物学科的发展具有深远的影响，经过数百年的发展，它已经成为当今社会的热点和前沿学科。由于生命相关学科的特殊性，实验课程在整体教学中扮演着非常重要的角色，而不仅仅是课程的辅助。如何利用实验课堂培养学生的创新性思维是我们不断要思考的问题，目前取得的成果为生化实验课程的进一步改革奠定了一定的基础，也希望我们对该课程改革进行的思考与尝试能够为其他课程改革提供参考。
作者:康宇佳 单位:上海科技大学生命科学与技术学院
