教育教学论坛_2022年2期

王怀颖 靳祎

[关键词] “生物化学与分子生物学”；实验教学；教学设计；创新能力

[基金项目] 2020年度河北大学“新医科”教育教学改革研究项目“基于创新能力培养的生物化学与分子生物学实验教学改革的探索”（2020XYKB-12）；2020—2021年河北省教育厅“新医科背景下多学科交叉复合型人才培养模式的探索——以临床医学专业为例”（2020GJJG015）

[作者简介] 王怀颖（1973—），女，天津人，基础医学硕士，河北大学基础医学院副教授，主要从事生物化学与分子生物学教学与研究。

[中图分类号] Q5-33 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2022）02-0069-04 [收稿日期] 2021-04-28

2020年9月23日，为加快医学教育创新发展，国务院办公厅印发《关于加快医学教育创新发展的指导意见》，把医学教育摆在关系教育和卫生健康事业优先发展的地位。文件中提出全力提升院校医学人才培养质量，深化本科医学教育内容、课程体系和教学方法改革等，为推进健康中国建设，保障人民健康提供强有力的人才保障。文件对新时期医学教育工作提出新的要求与挑战。

培养大学生的创新能力，是实施科教兴国和建设创新型国家的必然要求[1]。创新能力包括自主学习能力、实践动手能力、解决实际问题的能力等[2]。实验教学是连接理论和实践的重要环节，不仅有助于学生理解理论课学习的重点、难点知识，而且锻炼学生的实践操作能力，是培养学生创新能力的重要途径和手段[3]。生物化学与分子生物学是临床医学专业的基础课，为医学生在高年级学习疾病发生、诊断和治疗机制奠定基础医学知识。实验教学是该课程理论教学的一个重要组成部分，是对理论知识的进一步深入理解和应用。本文以“生物化学与分子生物学”实验教学为例，将实验教学改革中的一些实践经验作简要介绍。

一、当前实验教学中存在的问题

目前实验教学中存在一些问题，如教师讲解过多，学生缺乏主动性，参与度低、理论与应用脱节等，造成学生对实验课学习兴趣不高，教学效率低下，不能达到教学预期，不利于培养医学生的创新能力。

（一）教师讲解过多，忽视学生的教学主体地位

学生是学习的主体，只有他们充分发挥积极性，主动加工学习内容，才能真正建构知识意义。而传统实验教学中教师往往成为教学中心。实验课上教师通常会讲解实验目的、原理、方法及注意事项，关键处还会亲自示范[4]。教师的讲解占据过多时间，使学生动手实践和独立思考时间减少，造成学生被动地接收知识，机械地按照教师示范完成实验，对实验步骤没有进行积极思考，学习兴趣不高，只想尽快下课，课堂效率低下。

（二）考核方式单一，不能调动学生的学习积极性

传统的实验考核以实验报告作为实验课成绩的主要依据，不能考查学生在实验过程中的具体表现。部分学生并没有认真做实验，只是等着抄其他同学的实验报告，实验成绩却和认真做实验的同学差异不大，甚至因为书写工整得分更高。这种考核方式削弱了学生的学习动机，造成学生学习积极性下降。

因此，在“互联网+”时代，利用先进的教育信息技术等教学手段，增强教学内容设计的启发性、互动性，探索智能医学教育新形态，才能使学生对实验课由“被动学习”向“主动学习”转变，提升实验教学质量[5]。

二、通过设计不同实验类型提升学生创新能力

（一）引入综合性实验，激发学生的反思意识

传统的“生物化学与分子生物学”实验以验证性实验为主，教学内容单一，学生按部就班地完成实验操作，不利于学生创新能力培养[6，7]。综合性实验是多个相关单一实验的综合，有益于学生对所学知识更深刻、全面的理解[8]。引入综合性实验，可丰富教学内容，提高学生的学习积极性。例如核酸综合实验包括三个独立实验：小鼠肝基因组DNA提取、β-肌动蛋白基因的PCR扩增和扩增产物的电泳鉴定。第一个实验提供基因扩增的模板，第二个实验则是以基因组DNA为模板进行目的基因的特异性扩增，最后通过电泳检验是否扩增成功。连续的实验设计让学生充分理解每一个独立实验在整体实验中的作用，掌握分子生物学基本实验方法和设计思路，激发学生的创新意识和科研意识。同时学生对理论课的相关内容也有了更深刻的理解。

此外，教研室老师积极申请学校的精品实验项目，将科研中经常用到的实验方法如荧光定量PCR技术、组织蛋白提取、定量技术等以综合性实验的形式介绍给学生，使理论与科研实践相结合，以科研促教学，开阔学生视野，培养科研素养。

（二）增加设计性实验，引导学生自主学习

设计性实验是学生在学完实验课程后，通过查阅文献资料自行设计、自主完成的综合性实验，有助于学生更好地理解专业知识，是现代实验教学中重要的补充环节。学生在实验设计过程中，学会查阅文献、了解學科发展前沿、锻炼动手能力及团队精神。设计性实验的完成，有助于培养学生的团队协作能力、自主创新意识和综合分析能力[9]。

设计性实验可以是完成一个新实验的设计，培养学生自学能力、知识迁移能力，运用已有知识解决新问题的能力。比如完成“小鼠肝基因组DNA的提取与鉴定”后，让同学设计“大肠杆菌质粒DNA的提取与鉴定”实验。同为DNA提取实验，但两个实验的DNA来源、结构不同，提取方法存在差异。在实施过程中，学生查阅文献资料，拓宽实验思路，针对质粒DNA的特殊性，完善实验步骤，最终完成新实验的设计。设计性实验也可对原有实验进行改进。“温度对酶活性影响”的实验中，尽管根据理论知识，学生能预测100℃时唾液淀粉酶变性失活，所以淀粉遇碘变为蓝色。但是由于100℃条件下的操作步骤与0℃、37℃不同，同学实际操作中会先加入底物、缓冲液和酶后再加热，结果因为会有水解反应发生，导致加碘后不能呈现蓝色。该步操作易出现错误，不能达到预期效果。为此，在课前要求同学自己设计操作步骤，如何避免错误发生。同学经过积极思考后，设计三种不同的试验方案：加入酶和缓冲液后加热；酶、缓冲液、底物分别加热，再混合；单独加热酶，再加入底物和缓冲液。在实验课上三种实验方案均成功。并且课后同学通过比较不同方案，总结最优方案，单独加热酶即可得到理想的实验结果。实践证明，设计性实验为学生主动学习和解决问题搭建了一个很好的实践平台[10]。

三、利用翻转课堂教学模式发挥学生的主体性

（一）课前学生自学微课视频等教学内容并完成测试

课前，教师将与实验内容相关的微课、教学课件及相关素材上传到移动教学平台，分享给学生，方便学生利用碎片化时间进行预习。同时针对实验中的重点、易错点设计前测试题，要求学生完成预习测试。学生通过预习、查阅资料及复习相关理论知识，充分理解实验目的及原理，并提前熟悉实验操作。教师则通过分析预习测试的数据，了解学生预习情况，有针对性完成实验教学设计，而不是面面俱到的讲解，占据过多实验课时间。师生也可利用教学平台进行教学互动，在线讨论答疑，解决学生在预习中遇到的各种问题，提高实验的成功率。

（二）课中着重解决学生的疑难问题并强化实验操作

在充分预习的前提下，教师采用启发式教学方法，少讲、精讲、多问，让学生多思考，激发学生学习兴趣，成为课堂的主人。

实验过程中，教师是课堂的设计者和组织者，发挥引领作用，对学生进行创新性思维引导，通过组织讨论等各种形式的教学活动提升学生的学习兴趣，培养学生创新思维。课前将同学分为若干小组，每组负责一个实验的讲解。学生自行制作讲解课件，讲解实验原理、操作等内容，既能让学生熟悉实验内容，带着问题学习，也能锻炼学生的自学能力和表达能力，提升综合素质。讲述完成后，进行学生之间的互评，让更多的学生参与教学过程。老师对讲解进行最后总结，讲解同学未能深入阐述的问题，引导学生掌握更多知识点和信息，用知识解决问题。并提出问题让学生回答，或预留问题，启发学生积极思考，实验结束后再回答。老师的恰当点评，会吸引更多学生积极参与实验讲解，防止讲解流于形式。

在给予学生更多自由空间的同时，教师也要重视学生是否掌握操作技能。教师进行课堂巡查，与学生一对一交流，现场纠正实验操作中的错误。例如，在分光光度计使用过程中，由于学生已经观看微课视频，不需再做过多讲解。正式使用仪器前，请一位同学示范操作，其他同学评价，如何拿取比色杯，比色杯装液量等。一方面检查预习效果，另一方面针对易忽视的细节问题，再次强调，对于共性问题，教师当堂示范讲解，规范实验操作。

（三）课后反思实验过程并完善实验方案

实验课结束前，要求学生对实验操作过程进行反思，总结实验过程中的注意事项，并提供可行的改进方案。定量实验如血糖测定结束后，学生分析采血、家兔的应激状态等因素对测量结果的影响，及如何避免或减少这些影响因素等，并将分析结果总结在实验报告中。通过归纳总结，学生在观察现象、记录数据、结果分析、避免误差等方面的主动性都得到提升，逐渐养成独立思考的习惯，也有助于培养学生的创新思维，提高发现问题、分析问题和解决问题的能力。

四、采用多元化评价提高学生的学习积极性

（一）线上评价和线下评价相结合保证评价的全面性

实验报告是传统的考核要求，所以部分同学仅满足抄写其他同学的实验报告，敷衍了事。为了充分调动学生的学习积极性，适当增加学生的学习压力，需改革实验考核机制。利用超星学习通等移动教学平台，增加过程性考核比例，将考核方式分为线下学习考核和线上学习考核，各占50%。线下学习考核包括实验报告、实验讲解及动手操作能力；线上学习考核包括观看课件和视频、讨论发言、单元小测和作业。考核形式多样，能客观反映学生在实验教学过程中的表现，保障学生认真完成每个实验操作，提高实验教学质量。

（二）注重过程性考核促进学生反思成长

过程性评价是现代教育新的评价理念，通过过程性评价可以发现学生的变化及成长过程，更有利于学生能力的持续提升。在实验教学中，可采用电子档案袋的评价方式。首先，将学生每次实验的操作记录成视频，存放到电子档案袋中，教师和其他同学可以及时观看，对比学生实验操作的前后变化，给出针对性的评价，让学生看到自己的进步，提升学习动力；其次，可以将每次单元小测的试卷存入电子档案袋，教师及学生自己可以通过成绩的变化，了解学生的学习状态，制定出有针对性的学习计划，有利于学生的持续进步。另外，有代表性的实验报告、讨论发言等资料也可放入档案袋，作为学生反思的依据。

五、利用移动教学平台，探索智能医学教育新模式

随着现代信息技术与课程的不断整合，雨课堂、超星学习通等移动教学平台将移动互联网技术和课堂教学相结合[11]，将教学过程覆盖课前、课中、课后，为智能医学教育提供新模式。课前，教师将教学资源上传到平台，学生根据实际情况自主安排学习。课中，教师可通过翻转课堂，将问题深入讲解，使得教学既有广度，又有深度。学生也有充足的时间思考每一操作步骤，多问几个为什么，提升学习积极性。课后，设计性实验锻炼了学生自学能力。移动教学平台使得教师成为教学的主导者和设计师。教师制作课件、微课等教学资源，设计具有个人特色的课程主页，为学生提供优质的教学资源。在教学设计过程中，教师自身的教学水平也得到提升。学生则成为教学的主体和中心，丰富的教学资源激发学生的好奇心和学习兴趣，使学生能积极主动的学习，培养其自主学习的能力[12]。移动教学平台记录学生的每次学习活动，学习并将数据反馈给教师，使教师能及时调整教学计划，做到因材施教，提升教学效率。移动教学平台可通过讨论等形式使师生的双向沟通更便捷，真正做到教学相长。

在生“物化学与分子生物学”实验教学中，通过优化教学设计，利用线上、线下混合式教学，加强课前、课中、课后的教学实施，使学生真正成为教学主体，有利于培养学生的创新能力，培养适应时代发展和社会需要的高素质医学人才。