浅谈自主学习在食品生物化学实验教学中的应用

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　　摘 要：本文通过探讨自主学习在食品生物化学实验教学中的应用，对于学生被动接收学习，主动性不高的特点，针对性的采取了相应的措施，通过自主学习，学生在实验的效果、实验知识的掌握、实验设计能力、应对富有挑战性的综合实验等方面都有显著提升。本文为生物化学实验教学的更新提升提供了一些探索。
　　关键词：食品生物；挑战性；化学实验
　　现有的食品生物化学实验教学存在一些缺陷，如验证性实验占比较多，学生学习的积极性不高。由于国内现有教育体系的缺陷，学生在残酷的升学压力下，特别是实验操作在高考中并不作为实际操作进行考核；为了确保升学率，很多学校对于实验教学都是采用了演示为主，或者观看一些视频或者课件。学生在整个中学阶段只是被动的接受，动手训练机会比较少，缺少最基本的实验操作技能，如基础实验操作时物品的称量，吸量管的使用，容量瓶的使用等都不够标准与熟练。对于操作步骤过多，比较复杂的综合性实验，学生的动手能力和团队合作意识存在明显不足以至于难以承担相应实验设计等。
　　针对以上存在的问题，食品生物化学实验教学团队在教学过程中引入了自主学习。自主学习不仅仅是课前对实验报告进行预习，还通过新媒体与自主学习工作平台对实验课进行全面的自我学习，充分地理解该实验项目的目的、要求以及内涵。直接教学的主要缺点在于直接的灌输，学生对于知识点接收的有效性比较差。而实验教学和理论教学的显著区别在于，实验教学的效果主要体现在实验是否能正确完成，实验是否能获得成功需要在一个较短时间内得到体现，客观上对于学生自主学习能力的要求更高。
　　根据团队多年的教学实践发现，大学二年级的学生自主学习能力比较弱。大學一年级时很多学生尚保有高中时期学习用功的惯性，同时有迫切的在大学期间学好相关专业的动力，自主学习的驱动力较强。大四由于进一步深造及毕业论文、设计等工作的要求，自主学习能力也比较强。而大学二年级与三年级恰是学生自主学习能力较弱的阶段，自我驱动力较弱，思想上也比较懈怠，处于自主学习曲线的谷底。
　　学生通过自主学习可以获得下列方面的提升。
　　1. 实验的效果。通过带有一定强制性的自主学习的要求，学生对实验课所需要的视频、课件、讲义等等都进行一定时间的观看学习，并且通过相应的预习测试题对预习的效果进行检测，可检测学生对实验所需掌握的知识点的掌握程度，对同学们掌握不牢或者理解有问题的知识点在实验课中进行相应的讲述与加强。全面的预习了解了该课程的要求，熟悉该课程所要求的实验操作，在实际操作中可以更好的完成实际操作。
　　如凯氏定氮法属于生化实验中经典的实验，但是实验的操作步骤比较复杂，特别是凯氏定氮蒸馏仪的整个操作过程比较复杂，需要学生通过自主学习更好地掌握正确的使用方法。学生主要通过观看相应的实验课件，阅读参考文献，观看相应的实验操作视频，做预习测试题进行，同时可以在实验操作视频设定的任务完成点，可以从学习端后台获取此类数据，了解学生对哪些知识点掌握的比较好，哪些还需要加强。
　　2. 对于实验知识的充分掌握。通过让同学制作微课件与微视频的办法，加深学生对实验所需的知识的深度与广度。如微课件的制作，分别制定几个专题，学生通过此专题的学习，全面的了解了这个仪器的历史发展，这类仪器的现有的发展与类别，可以对实验讲义中不能涉及到的内容进行相应的补充。微视频的制作过程，可以锻炼学生对该实验对于实验操作重点的把握，达到深度学习的要求。微视频不同于一个复杂实验综合的视频，时长达半个小时甚至更长。
　　近年来随着智能手机的普及以及短视频网站的普及，学生越来越容易接受时长3-5分钟，将一个问题或者一项操作解释清楚的微视频，学生的接受程度较好，下图就是根据2017级145个学生对于实验操作视频时长接受程度的调查表绘制的，可见学生对于3-5分钟的视频接受程度最高。
　　3. 对于实验设计。可以通过正交软件等对于虚拟的实验数据进行相应的分析。获得对实验数据相应的分析能力。实验课由于经费和课时的制约，一些实验周期比较长，花费比较高的实验在食品生物化学这样的专业基础实验中的难以运用，如SDS-PAGE电泳，所需的实验试剂较贵，具有一定的神经毒性，如操作不当，会给操作者带来比较严重的伤害，电泳所需的时间较长，整个周期需要十几个小时，由于课时的限制，没法给学生提供相应的实验条件。
　　通过仿真实验的设计，学生可以反复多次进行SDS-PAGE电泳实验，并且可以通过不同参数的设置获得不同的凝胶孔径，以及相应的目标蛋白的分离结果，以获得更优的配比，在实际实验中很难在短期内获得那么多次的实验结果。
　　但是通过对正交设计软件的自主学习，同学们可以对实验数据进行相应的处理，模拟复杂的综合性实验处理，通过仿真软件的学习可以对一些价格昂贵，台套较少的仪器进行训练，缩短学生对实体仪器的响应时间。
　　4. 根据学习记忆获得理论。学习记忆的获得是一个循环往复的过程，一件仪器的具体使用方法指望学生在两到三个小时内就能达到熟练使用的程度是不切合实际的，课后对于实验过程中问题的总结与复习也是非常重要的。
　　通过学习通上课后思考题的设置可以引导学生对实验中出现的问题及时的总结，学生可以通过讨论组之间的互相讨论来解决实验中出现的相应问题，教师的主要工作是监测讨论组的情况，并对议题进行适当的指导。
　　5. 通过自主学习。可以设置若干具有挑战性的实验。根据教育部部长陈宝生2018年6月26日的讲话指出：“中小学阶段学生应当减负，大学阶段学生应当适当增负，挤去课堂的水分，增加课堂的含金量；大学应当切实的做到宽进严出，成为真正培养各类人才的地方。”在食品生化实验的教学实践活动中，教师确实可以感受到，学生对于简单重复的实验常常缺少兴趣，难以集中注意力，实验效果反而不理想。
　　通过设置一些具有挑战性的实验，可以激发学生自主学习的兴趣，通过讨论组来解决问题。实验的设置要考虑到学生对现有知识点的掌握，具有挑战性，学生需要查询相应的资料进行实验设计，并通过设计软件对实验方案进行优化，通过实验组之间的互相配合共同完成实验项目，并对实验结果进行相应的分析并给出结论。
　　下面这张图为对15，16级食品质量与安全专业学生共105人对设置综合性实验的挑战性的打分区间的调查表绘制，满分为10分，学生对于这类具有挑战性的实验，认可的程度还是比较高的。
　　综合以上方面，食品生物化学实验在引用了自主学习模式后，学生的学习积极性得到了显著的提升，学生从被动的吸收和满堂灌的状态逐渐掌握了一些科学的研究方法，并且学会了整个团队进行设计与解决问题的能力。我们为食品生物化学实验教学的更新与提升提供了一些探索。
　　作者简介：
　　李赓，安徽省合肥市，合肥学院生物与环境工程系。
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