教育信息化背景下的生物化学实验改革探索.pdf
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1、实验教学教育信息化背景下的生物化学实验改革探索樊佳,郑冬超,阎臻,李佛生,熊莉*(四川大学生物科学国家级实验教学示范中心,成都610065)摘要:实验教学是生物化学教学中的重要环节,如何借助信息技术提高生物化学实验的教学质量是教育信息化时代对教师提出的新挑战。在分析生物化学实验课程的特点和总结实验教学中存在的问题基础上,从优化实验教学内容、建设数字化教学资源、改进实验教学方法和完善实验评价体系等几个方面,探索了基于信息化的实验教学改革的有效途径和方法。教学实践表明,基于信息化技术的实验教学改革激发了学生的学习兴趣,提升了学生的自主学习探究能力,提高了人才培养质量。关键词:教学信息化;数字化教学
2、资源;生物化学实验;教学改革中图分类号:G642.423文献标志码:ADOI:10.12179/1672-4550.20220084Exploration on the Reform of Biochemical Experiment in the Context ofEducational InformatizationFANJia,ZHENGDongchao,YANZhen,LIFosheng,XIONGLi*(NationalDemonstrationCenterforExperimentalBiologyEducation,SichuanUniversity,Chengdu610065
3、,China)Abstract:Scientificexperimentsareindispensablepartsofbiochemistryteaching.Inthiseraofeducationalinformation,howtoimprovetheteachingqualityofbiochemistryexperimentsbyusingtheinformationtechnologyhasbecomeanewchallengeforteachers.Throughanalyzingandsummarizingthecharacteristicsandproblemsofbioc
4、hemicalexperimentteaching,effectivereformmethods based on informatization are explored from the aspects of optimizing experiment teaching content,constructing digitallearningresources,improvingteachingmethods,andperfectingteachingevaluationsystems.Thesereforminitiativesenhancetheinterestinstudy,inde
5、pendentlearningability,andinquiryskillsofstudents,thusobviouslypromotingtalentcultivation.Key words:educationalinformatization;digitallearningresources;biochemistryexperiments;teachingreform生物化学是运用化学的方法研究生命物质的学科,是生命科学各专业的基础必修课,其主要任务是了解生物的化学组成、结构及生命过程中各种大分子的化学变化13。生物化学实验课作为生物学专业学生的一门专业基础课,能够促进理论知识与实践
6、的融合,有效地锻炼学生的基本实验技能,同时又为后续专业课的学习打下坚实的基础。现代生命科学的飞速发展使得生命科学人才培养面临着巨大的机遇与挑战,也对本科的生物化学实验课程提出了更高的要求。为了适应社会发展的新需求,生物化学实验教学应设立更加多元化的培养目标,即在实验技能训练的基础上,提升学生的科学素养和创新意识45。近年来,信息技术的迅速发展已经在教育领域产生了深刻的影响,传统教育观念和教学模式也发生了重大的变革。“互联网教育”已经成为我国推动教育高质量发展的重要发展方向,如何借助信息技术辅助实验教学,提高人才培养质量是目前高等教育教学改革的重点68。为实现信息技术与生物化学实验课程的深度融合
7、,推动实验教学内涵式发展,我们进行了一系列的改革与探索。本文分析了传统实验教学中的短板和弊病,收稿日期:20220223;修回日期:20230530 基金项目:四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目(JG2021-117);四川大学实验技术项目(SCU201047);四川大学新世纪高等教育教学改革项目(SCU9138);教育部产学合作协同育人项目(202101237051)。作者简介:樊佳(1988),女,硕士,实验师,主要从事生物化学实验与分子生物学实验的教学工作。*通信作者:熊莉(1986),女,博士,高级实验师,主要从事医学细胞生物学相关实验的教学工作。E-mail:第 21 卷第 4
8、 期实验科学与技术 Vol.21No.42023 年 8 月ExperimentScienceandTechnology Aug.2023结合本院学生的学习现状及教学团队丰富的实验教学经验,从优化生物化学实验教学内容、建设与应用数字化教学资源、创新实验教学方法和丰富课程评价体系入手,进行了一系列的教学改革实践,构建了基于信息化的新型实验教学模式,旨在进一步提高人才培养质量,为实现“双一流”人才培养目标提供有力的支撑。1课程改革前存在的问题1.1以教师为中心的知识传授型教学方式不利于学生发挥主观能动性传统的实验课以教师讲授为主,通常采用课前学生按照实验教材预习,课堂上老师讲授重点难点环节,之后学
9、生按照实验步骤做实验的教学形式8。在预习环节,教师无法了解学生的真实学习效果;在课堂教学环节,老师只能快速讲解重点内容,而这个教学环节往往是教师单向传授,在 2030 分钟的时间里学生是否真正掌握教学重点和难点有很大的不确定性。以教师为主导的教学方式,学生对教师的依赖性较强,面对问题时往往不愿意主动思考,而是等待教师直接给出答案;做实验只是按照实验指导“照方抓药”,课堂参与度与积极性不强。1.2实验教学内容落后于学科发展,与实际应用相脱节长期以来,实验教学中验证性实验占主导地位,综合性、设计性实验占比偏低,且实验内容更新速度过慢,实验技术方法相对落后,已很难适应现阶段高校创新型、应用型人才培养
10、需求1,8。以酶学实验为例,温度对酶活力的影响实验仍停留在定性实验水平,即利用唾液淀粉酶对蔗糖和淀粉的特异性分解作用观察不同温度下试管的颜色变化,并没有涉及当前酶学性质研究的热点问题,如生物酶生态修复重金属污染、有机物污染等。陈旧的教学内容无法充分锻炼学生的综合能力,也不能激发学生的学习兴趣和创新思维。同时,实验教学内容通常多采用单一技术,实验之间没有相关性,且缺乏与其他学科的融合。1.3实验课时和实验条件等客观因素限制了部分综合性实验的开设在当前本科教育的培养方案不断调整,实验课学时普遍精简的背景下,部分综合性实验因操作繁琐、时间长且环环相扣,学生无法在有限的课时内连续完成实验操作。综合性实
11、验用到的实验设备普遍价格昂贵,很多高校都存在着台套数不足的情况。这些客观因素都限制了综合性实验项目的开设。2教学改革具体措施及效果评价通过整合与优化传统经典生物化学实验,增加适应学科发展的新技术和方法,设计与开发适合本专业的特色数字化教学资源,提高实验教学的信息化水平等措施,在确保学生充分掌握基本技能和提高科学素养的基础上,拓展实验内容的深度和广度,最大限度的激发学生的学习兴趣,提高实验教学效果。2.1优化和更新实验教学内容2.1.1整合优化经典实验,加强基本实验技能训练为了夯实学生实验基础,提高其基本实验技能,课程组在保留和拓展的基础上,对经典实验进行了合理的优化。整合优化后的实验教学内容涵
12、盖了多种生物化学领域最基本、最常用的实验技术(如生物大分子提取技术、电泳技术、滴定技术、分光光度分析技术等),涉及多种常见仪器设备的使用(如离心机、垂直电泳系统、分光光度计等),有针对性地帮助了学生强化实验技能训练。在规范实验操作的同时,着重培养学生的科研素养。具体措施为以实验操作考核、课前小测验的形式检验学生是否规范操作实验仪器;批阅实验报告时对认真观察实验现象、规范记录实验原始数据、科学处理实验数据和分析实验结果的学生进行加分;部分学生如果实验失败,积极引导其认真反思失败实验原因;对没有按照要求处置实验废弃物的学生扣除一定的实验操作分数等。以上措施为学生将来进入科研实验室打下坚实的基础81
13、0。2.1.2增加综合性实验项目,提升学生的综合素质综合性实验能够把多项基础知识和实验技能融合形成一个相互渗透、支撑的知识体系,更好地发挥学生的主观能动性,提高学生综合运用生物化学知识分析、解决现实问题的能力8。改革前实验课程中综合设计性实验占比约为 41%,改革后的生物化学实验课程中综合设计性实验占比为71.4%,改革前后实验教学内容对比,如表 1所示。第 4 期樊佳,等:教育信息化背景下的生物化学实验改革探索87表1改革前后实验教学内容对比改革前改革后课次实验内容类型课次实验内容类型1生物化学实验原理和方法验证型1生物化学实验原理和方法生物化学常用试剂配置验证型23,5-二硝基水杨酸法定量
14、测定还原糖验证型23,5-二硝基水杨酸法定量测定还原糖(考核)验证型3蛋白质含量的测定Folin-酚法验证型3蛋白质综合性实验()综合型4蛋白质含量的测定考马斯亮蓝结合法 验证型4蛋白质综合性实验()综合型5聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定胰岛素纯度综合型5蛋白质综合性实验()综合型6核酸的定量测定定磷法验证型6蛋白质综合性实验()综合型7RNA的定量测定验证型7核酸的定量测定定磷法验证型8温度、PH对酶促反应的影响设计型8RNA的定量测定验证型9激活剂、抑制剂对酶的影响维生素C的定量测定设计型9酶学设计性实验()(考核)设计型10谷丙转氨酶活力的测定验证型10酶学设计性实验()(考核)设计型11生物化
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