基于创新能力培养的实验教学改革的探索

来源:用户上传      作者:王怀颖 靳�t

　　[摘 要] 实验教学是培养大学生创新能力的重要途径和手段，但是传统实验教学模式存在较多问题，不能满足培养高素质医学人才的要求。“生物化学与分子生物学”是临床医学专业的基础课，而实验教学是该课程教学内容的一部分，是培养医学生创新能力的重要途径和手段。以“生物化学与分子生物学”实验教学为例，从优化实验教学设计、丰富实验教学内容、改革考核方式等方面进行实践和总结，阐述如何在实验教学中培养学生创新思维，提升实验教学质量，为实验教学改革提供新的思路和参考。
　　[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W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]。

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