动物生物化学是运用普通生物化学的理论和方法研究动物体的化学组成、代谢、营养、酶功能、遗传信息传递过程等以揭示动物体生命现象和本质的学科[1],是动物科学相关专业的重要必修课程,它是一门实践性很强的课程,因而课程的组成部分---动物生物化学实验课在教学中也具有十分重要的作用[2,3].虽然动物生物化学是在普通生物化学的基础上建立和发展起来的,但该课程更偏重于探讨动物机体的生物化学反应变化过程和规律.因此,要使学生能较好地学习和掌握动物生物化学基础理论和实验方法,必需摆脱普通生物化学实验课的传统教学模式,制定新的教学大纲,选择适合动物科学专业的实验教学内容,优化教学模式和方法.本文是我们为提高教学质量,以阜阳师范学院动物科学专业为例,对动物生物化学实验课程教学进行的改革探索.
1 修订实验教学大纲,理论服务于实际
课程教学大纲是实施教育思想和教学计划的基本保证,是进行教学、教材建设和教学质量评估的重要依据,也是指导学生学习的指导性文件.进行动物生物化学实验教学的改革,首要的工作是修订实验教学大纲.修订动物生物化学实验教学大纲原则是: 依照教育部对动物科学专业教育的要求,按照"理论服务于实际"的教学理念,在重视基础理论、基本知识和基本技能培养的基础上,强调理论实践相结合,且考虑当今动物生物化学实验技术发展迅速[4]的特点,在实验内容中渗透前沿知识.我们修订的教学大纲,在实验类型上涵盖验证性、设计性和综合性三类实验.在内容上,考虑原有的一些陈旧的方法和技术手段已被新的方法与技术所取代,相应的教学内容已经过时,去掉老版教学大纲中过于陈旧或简单的实验,如总糖的测定和维生素 C 含量的测定等仅使用分光光度计就可以完成的实验,增加了使用高速冷冻离心机、全自动生化分析仪等新仪器设备进行的较新的或难度较大的实验如质粒抽提实验; 实验课时安排方面设置两个学期实验,实验数由 10 个实验增加到 12个,增加教学课时.同时增添新设备,如购置高速冷冻离心机、全自动生化分析仪等,购买相关试剂盒; 实验教学方法方面,考虑到动物科学专业作为应用型专业,毕业生多数面向动物生产型企业就业,需要重点培养学生的实验操作能力,所以在大纲中提倡实验操作前的实验理论教学部分,从动物生产实际情况入手,采取讲授法和讨论法相结合的方式,体会相关实验技术在生产过程中的应用.实验操作过程中,教师注意引导和鼓励,充分发挥学生的积极性和主动性,有效培养和发展他们的能力.同时,针对以往教学过程中遇到的问题和教材偏泛等现象,编写出适用的实验讲义,既为学生实验课的学习起到较好的指导作用,又为学生创造了对实验进一步延伸和探究的空间.
2 以经济养殖类动物为研究对象,让学生解决实际问题
动物生物化学是以动物为研究对象,解决动物生产和资源利用中的实际问题,考虑学生就业主要面向动物养殖类企业,因此,我们在动物生物化学实验教学过程中,全部以经济养殖类实验动物如猪、马、牛、羊等为模型,让学生了解动物机体生命过程变化规律和本质,尝试解决在大型经济养殖类动物生产过程中遇到的实际问题.如在蛋白质部分实验中,让学生知道为何不法商人在奶粉中加入被称为蛋白精的三聚氰胺[5]; 在酶的特性实验中,让学生明白哺乳动物和人体温为何需要维持在 37℃ ; 在血糖测定过程中,让学生了解血糖水平高低对动物胚胎发育和后期生长的影响[6].在实验教学过程中,采用"启发-引导-总结"相结合的模式进行教学,强调课前预习,课中让学生对实验原理、目的和步骤等进行讨论,分析实验预期结果,课后对实验结果进行总结和讨论,使学生不仅加深了对动物生物化学理论知识的理解,也明白所学知识在生产实践中具体应用,从而有效激发了学生的学习兴趣,提高了学生的学习效果.
3 增添分子生物学有关实验,紧跟生物技术发展步伐
随着分子生物学技术方法和手段在动物科学领域应用越来越广泛,如克隆小鼠、克隆羊和克隆牛[7]的生产以及生物反应器[8]的应用等,在动物生物化学实验课程内容中引入在科研与生产实践中应用价值较大、更为通用的分子生物学技术与方法显得十分重要.为此在新版动物生物化学实验大纲修订过程中我们单独设立了动物生物化学实验( 二) ,专列了分子生物学有关实验,如 DNA 和RNA 的制备、质粒抽提、PCR 扩增以及分子克隆等,在讲授实验时让学生了解当今动物生产过程中需要动物生物化学技术与分子生物学技术紧密结合,让学生体会这些技术如何在动物生产领域发挥作用,从而为学生动物生物化学的学习及以后的工作与深造打下良好的基础.
4 将网络和多媒体引入动物生化实验教学当今的教育教学离不开网络和多媒体,网络有丰富的教学资源,多媒体能够很好地将声和图结合,生动形象地展示动物生物化学反应的过程,不仅理性和感性进一步加强,也让学生更容易掌握平时难以理解且枯燥的理论知识[10].利用引导教学法,让学生自主浏览农业类院校《动物生物化学》国家级精品课程网站,如南京农业大学、东北农业大学和华中农业大学等.同时我们也正在逐步建立和完善我校毕博网络教学平台动物生物化学网络课程,这不仅能够让学生更系统和主动地学习动物生化的内容,了解更前沿的动物生化知识.同时,也避免了多媒体教学过程中"教师是发生器,学生是接收器"等现象的发生,发挥教师的主导作用.比如在动物基因组 DNA 抽提实验中,首先通过多媒体教学课件向学生展示实验基本原理、流程和注意事项,通过播放实验操作视频,让学生对每一操作步骤产生直观印象,明确操作的目的,也让学生更加规范地操作,避免操作不当引起的意外伤害,提高实验安全性.
5 成立学生兴趣小组,适时开放实验室
我院动物科学专业学生实行"3 +1"培养模式,即前 3 年学习理论知识,最后 1 年主要进行专业实习,动物生物化学理论和实验教学课时有限.因而,我们在大二上学期开放实验室,让对动物生物化学感兴趣的学生成立兴趣小组不失为一个好的尝试.这不仅让学生可以继续进行和延伸课堂上未完成的实验,也可以进行一些设计型和创新型的实验,如成功开发牛羊早期胚胎性别快速鉴定试剂盒以及建立牛奶蛋白质定量检测方法.此外,我院动物科学专业教师主持有多个国家级和省部级科研项目,我们鼓励学生进入相关实验室,用动物生物化学的实验方法和手段进行科学研究,开拓视野,培养能力.通过这一方法和措施,进入实验室的学生实验技能得到迅速提高,部分学生还在国内核心期刊上发表了相关科研论文.
6 完善实验考试考核评价体系,注重实验操作技能的培养
考试考核是评价教学质量的重要指标[9],是教学过程中必不可少的环节.为避免以往教学过程中,部分学生存在"重理论、轻实践"的倾向,我们在完善实验考试考核评价体系,注重实验操作技能的培养上下功夫,建立生物化学实验课程考核目标和考核内容与形式统一的评价体系 .考核 形式包括笔试、操作、设计和实际问题解决等方面.笔试考实验理论,实验当场操作考实验操作技能,实验设计考分析问题解决问题和实验创新的能力,预习报告和实验报告的撰写、结果讨论和出勤率、实验态度等计入平时成绩.这样的实验考核不仅体现出公平公正的原则,也增强了学生学习动物生物化学的动力.
我院 2012 级动物科学专业学生中进行的动物生物化学实验教学改革,已取得了良好的教学效果,明显提高了学生动手、思考和解决实际问题的能力.实践让我们认识到,只有不断对教学模式和方法进行改革探索,才能更好地提高教学质量,培养出高质量的人才.
参考文献:
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