研究型实验教学模式在生物化学实验课教学中的应用研究

1研究型实验教学模式在生物化学实验课教学中的应用研究赵京山，李爱英，侯建明，刘玉（河北医科大学基础课教学部生物化学教研室河北石家庄050091)[摘要]目的：探讨研究型实验教学模式在生物化学实验课教学中的应用效果。方法：在生物化学实验课教学中，将河医科大学2010级中西医结合临床医学专业本科生随机分为实验组和对照组，实验组采用研究型实验教学模式，对照组采用传统教学法进行教学，采用试卷和技能考试结合问卷调查的方法评价教学效果。结果:实验组的理论测试和技能测试成绩、问卷调查结果均优于对照组，研究型实验教学模式优于传统教学模式。结论：研究型实验教学模式适用于生物化学实验教学，有利于培养具有科研能力的创造型、实用型医学人才。[关键词]研究型；实验教学模式；生物化学传统的生化实验课所开设的内容多以验证性实验为主，实验课的主要目的是加深对生化理论的理解，而且每个实验相互独立，忽视了各个实验间的内在联系，忽视了学生的能力培养，结果培养出来的学生缺乏实践技能和解决实际工作中遇到问题的科研能力和创新能力。为了改变这一现状，在生物化学实验课教学中引入了以训练学生掌握生化实验技能为手段,以应用生化技术解决理论和实践问题为目的研究型实验教学模式，旨在实现从“知识中心型”教育向“能力中心型”教育的转变，培养具有科研能力的创造型医学人才。我们首先在2009级中西医结合临床医学专业尝试了这一教学模式，取得了良好的教学效果，现报告如下：一、对象与方法1.研究对象2009级中西医结合临床医学专业共104人，分为研究型实验教学组（实验组）和传统实验教学组（对照组）。两组学生间学习成绩、性别、年龄均无显著差异。实验组采用研究型教学法，5-6人为一个实验组；对照组采用传统教学法实施教学，2人为一个实验组。2.教学方法（1）对照组：开设十个实验内容，见表1，每个实验四课时，共计四十课时，每个实验为一个独立的教学内容，教师讲课时间约45分，其余时间学生做实验，教师间接指导。按照传统的教学步骤安排实验：学生课前预习；教师讲解实验目的、原理、仪器的使用及注意事项；学生按照实验讲义设计好的实验步骤做实验；实验完成后，学生书写实验报告。（2）实验组：以生物化学四大经典技术（分光光度法、电泳技术、离心技术、层析技术）和分子生物学基本实验技术训练为核心，以应用所学技术解决问题进行探索性实验为目的，将对照组实验内容进行了重新组合，并增加了综合性实验，调整后的实验内容见表1。在进入综合实验教学阶段后，学生可选作规定的实验内容，也可自选探究性的实验题目，该阶段2学生实验室及供研究生和教师使用的研究室向学生开放。（3）教学评价：①实验理论考核：按教学大纲要求，以主要实验技术的理论、应用及实验设计为考点设计考题，100分制。两个教学组在所有教学内容完成后进行闭卷考试。②技能考核：教师设计有关分光光度计、电泳仪、离心机、层析仪、微量移液器、移液管等实验器材的使用及有关试剂的配制、分装和保存方法等方面的操作技能项目进行测试。③采用调查问卷的形式对学生的动手能力、实验设计能力、创新能力、学习兴趣、团队精神等十项指标进行评价（见表3），每项10分共计100分。3.统计方法采用SPSS10.0统计软件对研究性教学组和传统教学组学生的考核和评价成绩进行统计分析，比较两种教学方法的效果。表1两种实验教学模式开设实验内容比较二、结果1.实验理论及技能测试结果表2.两种教学模式学习成绩分析组别实验理论测试成绩实验技能测试成绩实验组82.6±4.3*86.7±3.6#对照组68.3±4.867.5±4.2与对照组比较，*p0.05,#p0.05对照组实验课内容实验组实验课内容改良lowry法测蛋白质含量（4课时）生化技术（16课时）分光光度法：GOD法监测血糖的浓度（4课时）GOD法监测血糖的浓度（4课时）电泳技术：SDS-PAGE法测定蛋白质的分子量（4课时）血清蛋白醋酸纤维素薄膜电泳（4课时）层析技术：凝胶层析法分离蛋白质（4课时）血清脂蛋白琼脂糖凝胶电泳（4课时）离心技术：动物组织Na+-K+-ATP酶活性测定（4课时）SDS-PAGE法测定蛋白质的分子量（4课时）综合实验（16课时）血清γ-球蛋白的分离纯化与鉴定（8课时）纸层析法鉴定转氨基作用（4课时）大鼠肝组织基因组DNA的提取、鉴定β-actin基因的PCR扩增（8课时）凝胶层析法分离蛋白质（4课时）设计试验（8课时）设计实验部分学生完全自主研究，采用学生实验与教师的科研相结合的实验教学方法。该部分实验可在学生实验室及研究室完成，此阶段实验室全天对学生开放。动物组织Na+-K+-ATP酶活性测定（4课时）大鼠肝组织基因组DNA的提取及鉴定（4课时）大鼠β-actin基因的PCR扩增（4课时）3实验组无论在实验理论成绩还是实验技能成绩均明显高于对照组，尤其是对生化实验技术理论的理解、实验技术在解决实际问题中的应用及实验设计方面，实验组表现更为突出(见表2)。2.问卷分析结果问卷调查采用无记名形式，发放104份，回收率100%，问卷共设10个项目每项10分，满分100分，见表2。实验组中各项分数均明显高与对照组，在总分上有明显优势（p0.01）。表3.学生问卷调查分析项目实验组对照组动手能力8.7±0.6*6.6±0.9实验设计能力9.3±0.7#6.3±0.5表达能力8.8±0.4*8.7±0.3激发学习兴趣9.5±0.4#7.0±0.6提高团结协作能力9.6±0.8#7.2±0.7实验技术的应用9.3±0.3#7.6±0.5创新能力的提升9.8±0.5#7.1±0.4实验技术理论的掌握8.9±0.7#7.2±0.3分析解决问题的能力9.6±0.6#6.5±0.4综合能力8.9±0.4*6.5±0.3总分94.6±0.6#72.4±0.5与对照组比较，*p0.05,#p0.01三、讨论（一）开设生物化学研究型实验的必要性研究性教学是遵循教育的一般规律与创新教育的要求而产生的一种新的教学模式，其理论基础是建构主义和人本主义学习理论。研究型教学是在教学过程中，创设一种类似科学研究的情景和途径，让学生在独立的主动探索、主动思考、主动实践的研究过程中，吸收知识、应用知识、分析问题、解决问题，从而提高学生的各方面素质，培养学生创造能力和创新精神的一种教学方式。生物化学与分子生物学是现代化生命科学和医学发展的主要推动力，生物化学从其诞生之日起，就是随着实验手段和技术的发展而发展，是一门实验科学，因此实验教学在生物化学教学中占有极其重要的地位。然而，传统的生化实验课所开设的内容多以验证性实验为主，实验课的主要目的是加深对生化理论的理解，而且每个实验相互独立，忽视了整个实验的内4在联系，忽视了学生思维能力、分析能力、综合能力、科研能力、创造能力的培养，结果培养出来的学生高分低能，缺乏实践技能和解决实际工作中遇到问题的科研能力和创新能力。为了改变这一现状，培养知识面宽，实践技能过硬，有良好科研素质的创造型医学人才，本研究决定改变原有的验证性实验教学模式，采用以训练学生掌握生化实验技能为核心的研究型实验教学模式，在教学内容上选取研究型实验取代验证性实验，目的在于让学生运用所学的生化技术和理论去分析、解决实际问题，提高学生的思维能力和实践能力，最终培养出具有科研能力的创造型医学人才。（二）开设生物化学研究型实验的思路及实施方案以培养学生掌握生物化学四大经典技术（电泳技术、离心技术、层析技术和比色技术）和基本分子生物学技术（PCR技术和基因工程技术）为出发点，以培养学生研究创新能力为目的。首先筛选出有关的研究型实验并将这些内容整理为实验讲义，供学生利用。其次改变老师满堂灌事无巨细地讲实验原理、操作过程及注意事项，而学生照猫画虎地完成实验，验证课堂理论的实验教学模式，引入PBL教学法，根据实验目的和实验内容教师提出问题，学生带着问题预习实验。教师在讲授实验时，不仅讲授实验的内容，而更重要是讲授实验方法产生的背景、实验的设计思路，以及该实验技术的出现和应用解决了哪些问题，在疾病诊断和预后中的应用。在学生完成实验后，要求学生用所学实验技术设计一个实验，解决一个医学实际问题。在完成基本的生化实验技术学习后，精选一、二个综合实验，训练学生运用多种生化技术解决实际问题的能力。实验课结束后为学生开设第二课堂，对学生开放实验室，采用导师制的教学方法，让学生运用所学生物化学实验技术解决自己感兴趣的医学问题，并写出研究论文，提高学生综合运用生化知识的能力，达到培养学生科研思维能力、动手能力、表达能力及创新能力的目的，筛选优秀论文，在老师的指导下精心修改后，在专业杂志上公开发表。按照以上设计思路，首先把生物化学实验课内容分成前后相继的三部分：基本实验技术、综合性实验和设计性实验。基本实验技术部分以生物化学四大经典技术和基本分子生物学技术为教学内容，以教师讲授基本技术和实验仪器的基本原理和应用为主，同时加强学生对基本技术在科研中应用及仪器设备使用能力的培养。综合实验部分以学生自主研究为主，但教师提供综合实验的范例，学生在范例的基础上可以适当的改进，主要发挥学生学习的主动性，以教师讲授为辅，在学生掌握了基本实验技术和仪器操作的基础上，培养学生综合运用实验技术和实验仪器设备的能力。设计实验部分学生完全自主研究，设计性实验采用学生实验与教师的科研相结合的实验教学方法，是一种教学与科研相结合的模式。学生首先根据自己的兴趣自由选择指导老师的研究课题，然后根据研究课题的目的要求，查阅相关的文献。文献查阅的过程是对学生获取、整理、分析和利用文献能力的培养过程，是培养学生科研素养的有效方法和途径。研究方法路线的设计主要由学生根据研究方向和实验室的条件，自行设计完成。在此过程中，指导教师要对研究方法和路线进行严格的审查和科学的论证，保证研究方法和路线的科学性和可操作性，确保研究性实验的顺利进行。研究方法路线一旦确定，学生即可在老师的指导下独立自主地进行实验操作。在此过程中，学生不但要进行实验材料的准备、试剂的配制，还要学会正确使用相关的仪器，对实验过程中出现的问题要正确分析，并及时进行实验总结。（三）实施研究型生物化学实验的效果及启示实验组无论在实验理论成绩还是实验技能成绩均明显高于对照组，尤其是对生化实验技5术理论的理解、实验技术在解决实际问题中的应用、实验设计及团队合作精神的培养方面，实验组表现更为突出。研究型实验教学模式改变了以往完全以教师为主体的教学方式，激发学生学习的主动性和积极性，使学生在实验过程中，建立完善的学科知识与技能体系，把提高学生的思维能力、培养创新精神及综合素质三大目标融为一体，为进一步提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，培养学生的科研作风和能力奠定基础。课题组系统完整地对生化实验课进行科学设计，以训练学生掌握生化技术和研究思路为重点突出学以致用的教学理念，从而实现了从“知识中心型”教育向“能力中心型”教育的转变。研究型实验教学模式要求教师不仅要扎实地理论知识,更要有熟练的操作技能和指导学生正确操作及解决实验中出现的问题的能力。因此,教师更应树立终生学习的理念，不断提高自己的专业知识水平和实验操作技能，从而设计出更好的探究性实验,以利培养创造型人才。实验改革实践与探索证明,生化实验教学改革的核心问题是激发和培养学生自主创新的积极性，教师在培养学生创新精神和实践能力方面肩负着重要的责任,发挥着重要的作用。实验教学改革是一个系统综合工程,在提高学生实验操作技能、培养学生创新意识方面还需教师不断总结经验和积极探索。[参考文献][1]于晓虹,翁登坡,赵鲁杭.医学生物化学实验教学改革探讨[J].中国高等医学教育,2011(6):47-48.[2]朱立成,邹小明,曾建忠.综合性生物化学实验教学改革初探[J].基础医学教育,2011,13(3).[2]王继红,叶芳.医学院校生物化学与分子生物学实验教学改革[J].实验室研究与探索,2011(7):288-292.[3]马列,王梁华,蒋平,等.开放性实验在生物化学教学改革中的实践与探索[J].基础医学教育,2011(8):