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摘要：《生物化學實驗》既是眾多生命學科中的基礎實驗學科，同時也是前沿學科，它既與理論知識關系密切，又有自己的規律和獨特之處，在生命科學相關專業的本科生培養環節中不可或缺。但如今的生化實驗課程因種種原因存在許多弊端，在一定程度上阻礙了學科的發展和人才的培養。本文將對生化實驗課程的變革和創新展開討論，希望對該課程的改革提供一些思路。

關鍵詞：生物化學實驗；課程改革；創新

21世紀是生命科學的世紀，對于生物學科這樣一門以實驗為基礎的學科發展而言，尤其需要大量具有創新意識、創新能力的本科生作為基礎人才的儲備。生物化學作為生命科學專業重要的專業基礎課，其發展迅猛，是21世紀生命科學領域的領先學科[1]。它與分子生物學共同形成了生命科學的語言，是生命科學領域的世界語言[2]。《生物化學實驗》是生命相關學科中重要的基礎學科，同時它也是發展極為迅速的前沿學科。它既與理論知識關系密切，同時又具有自己的規律和獨特之處。實驗課程是以現有的理論為前提和基礎，通過親自動手實驗，得出所需要的結論。它不僅是理論知識的補充和延續，更是發現新知識的最佳途徑。但如今的生化實驗課程卻存在種種弊端，在一定程度上阻礙了學科的發展和人才的培養[3]。比如，受傳統教學思想的嚴重影響，實驗課程的內容包含了較多的理論知識和教師的講解，少了一些創新性和探究性；驗證性實驗課內容安排過多，缺少綜合性和設計性的實驗內容；實驗內容及實驗方法過于陳舊，與科學研究前沿嚴重脫節等等。這就使得學生的自主思維受到了較大的限制，阻礙了他們對實驗過程和結果的思考及分析，不利于培養學生的創新和科研能力。因此，為了滿足培養研究型和創新型人才的需求，就需要高校在本科階段的生化實驗教學中進行實驗課程內容和形式的改革，更好地與科學研究的前沿接軌。

1課程體系的改革

上海科技大學是一所新興學校，學校致力于培養科技創新創業人才，積極投身高等教育改革。課程體系的合理設置是一門課程成功的關鍵，因此依據學校的辦學宗旨，作為理論課程的重要輔助和支撐，我們首先在課程體系方面做出了相應的改革。當然，創新的前提是取前人之精華，去前人之糟粕，所以我們仍會延續傳統實驗教學的優勢。比如，與理論課的緊密聯系性。作為生物化學理論課程的重要輔助學科，生化實驗課程需要與理論課緊密結合，以達到鞏固學生理論知識的目的。我們在課程大綱確定初期，會按照理論課程的教授內容及課時進度，對實驗課程進行相應的內容設置。同時，為了實驗課程能夠緊跟科學研究的前沿，每年我們都會與負責教授理論課程的任課教師進行討論，優化實驗課程大綱，對于其中一些不夠完善的實驗進行修改或刪除，并相應地增加其他更為合理的實驗。傳統高校的生化實驗課程體系單一，通常會配合理論課在一到兩學期內完成，集中學習一些基本的實驗技術[4]。一方面學生理論基礎較弱，不能完全理解個別綜合性實驗的原理，只能學習一些基礎簡單的實驗；另一方面，這種課程安排會讓學生在低年級時突擊接受大量的實驗技術，到了高年級，學生真正開始運用所學實驗技術完成課題的時候，往往發現由于間隔時間較長，一些基本的實驗技能早已生疏。為了避免上述情況的發生，相較于傳統高校，我們將生化實驗課的課程體系進行了較大幅度的調整(表1)。從表中不難看出，我們的生化實驗課程設置有著完善的體系，學生從入學到畢業將接受完整的實驗課程體系的培訓。首先我們會在大一學年的第二學期安排一門實驗理論課《現代生物學基礎實驗理論》。課程主要涉及到八大類實驗技術：離心技術、電泳技術、PCR、測序技術、顯微鏡技術、細胞培養、免疫技術及模式動物。通過該課程的學習，學生能夠系統掌握現代生物學實驗室常規實驗技術理論及原理，把握生物學技術發展的趨勢和最新動態；使學生能夠將書本上的理論與身邊的科學相結合，初步培養學生科學思維的能力。經過學習，學生可以在真正的實驗課開始之前，對基本的實驗原理有所了解，這樣可以大大提升實驗課課堂的學習效率，無需再贅述實驗相關的基本知識。隨后我們將實驗課程設置為初、中、高級三個階段。初級實驗課程與傳統高校相近，在大二與理論課同步完成，主要進行生物化學基本實驗技能的培訓，表2列舉了部分初級實驗內容；中級實驗在大三完成，讓學生綜合運用學過的實驗技術完成科研上常用的較復雜的實驗項目，如免疫印跡分析(WesternBlot)、酶聯免疫吸附測定(Eli-sa)、蛋白質純化等，具體課程詳見表3。課程進行中會讓學生對實驗中的某個環節進行自主設計，初步對學生的創新性思維進行訓練；高級實驗安排在大四，會提供一些小課題供學生選擇，學生獨立進行前期文獻查找及實驗方案設計工作，最后按自主設計的實驗方案完成課題并提交論文。學生經過這樣一系列實驗課程的培養，對科研過程有了更深層的理解。不僅掌握了基本實驗技能，還逐漸形成了完整、嚴密的科研思維體系，為他們今后繼續深造打下了堅實的基礎，達到培養具有創新精神和科研能力人才的目的。

2課程內容的創新

我們在《生物化學實驗》課程的內容上積極尋求突破和創新，摒棄傳統高校仍在使用的較為陳舊的實驗教材，為學生量身打造實驗講義。增加綜合性、設計性、創新性的實驗內容，希望能夠在培養本科生基本實驗能力的基礎上加大對科研及創新能力的培養力度，充分發揮學生的主觀能動性，激發學生對該學科的自主學習興趣和研究激情。另外，我們力爭將獨立的實驗課程串聯起來，幾次小實驗可以形成一個完整的綜合性實驗，讓學生對科研中常用的復雜實驗有所了解并分步掌握。舉個例子，蛋白質是生物化學課程中最重要的一類大分子，關于蛋白質的實驗有很多，比如蛋白質的提取、純化、含量測定、定性及定量檢測等等[5]。我們會將蛋白質類的實驗集中在幾周內進行，從提取開始，每步的產物留存進行下步實驗，幾周之后，學生最終會利用SDS-PAGE和考馬斯亮藍染色法將提取純化后的蛋白質進行半定量檢測。除了蛋白質類實驗，我們在核酸、脂類、酶類等實驗中都會有這樣的課程設計。通過一系列實驗的訓練，學生學到的不再是零散的和不相關的獨立實驗，而是一套科研中常用的完整的綜合性實驗。其次，我們在教學中涉及到的實驗方法、儀器、材料等都會盡量采用目前科研中最常用的，這樣可以讓未來有意繼續深造的學生學到更多有用的知識和實驗技能，從而更快速地融入科研生活。仍然以蛋白質實驗為例，早期的蛋白質電泳所用到的聚丙烯酰胺凝膠多數需要自行配制，但隨著科研服務行業的興起，目前很多高校及研究所都已經開始使用市售的預制膠，以避免自制凝膠的不穩定性和不可重復性。因此，我們除了會安排課程讓學生學習如何制備PAGE凝膠之外，還會同時為學生提供市售預制膠進行電泳實驗，讓學生在掌握基本實驗技能的基礎上，還能與科研前沿的最新信息和知識接軌。

3課程模式的變革

傳統的實驗教學方法是教師講述實驗原理，學生按部就班地按著教材上設計好的實驗流程進行驗證性實驗。學生在實驗進行之前就已經知道了實驗結果，這樣非常不利于學生創新性思維的培養。翻轉課堂(flippedclassroom)作為信息技術與學習理論深度融合的典范，近年來成為教育改革的熱點[6]。為了能夠激發學生在實驗課堂上的主觀能動性，我們采用翻轉課堂的形式，調整課堂內外的時間，將學習的決定權從教師轉移給學生。首先我們將學生分組，充分發揮學生的主觀能動性及團隊協作能力[7]，讓學生課下通過講義、視頻、網絡等方式和途徑自學實驗相關內容。組內各成員具有不同分工，分別負責資料收集、實驗準備、預實驗、課件制作、課件展示等工作。課上每組代表為大家講解實驗原理并進行演示實驗。這種模式可以讓實驗課的學習更加靈活、主動，讓學生的參與度更強，學習效率更高，同時還可以很大程度上增加學生的自信心。

4考核方式的創新

實驗課程的考核通常分為實驗操作評分和實驗報告評分兩部分，我們在對這兩部分進行嚴格考核評分的基礎上，還加入了期末論文的考核。希望學生結合生化理論課的學習以及校內相關導師課題組的課題方向選擇與生物化學相關的小實驗，論證其是否具有課堂教學的可行性。該考核方式不僅可以讓學生在完成基本實驗課程學習的基礎上，針對科學研究的前沿了解更多更新的實驗方法、實驗技術，同時還鍛煉了他們的論文撰寫能力。為了避免對期末論文的不客觀評價，我們制定了論文評分細則。論文內容主要包括：實驗背景介紹、實驗原理、實驗材料試劑儀器、實驗步驟、可行性分析(實驗難度、時長、所用設備試劑材料等是否易于采購等)、參考文獻等。具體的評分主要根據論文選取實驗的可行性及論文格式是否完整兩大方面進行綜合評定。另外，為了使評價更為客觀，我們會邀請多名教師或本校在讀的博士研究生對學生的小論文進行共同評分，最后取平均分，以此方式最大程度地降低個人主觀性對論文評分的影響。最后，我們會挑選優秀學生論文進行預實驗，如果確實具有可行性，我們會在后面的教學中將其加入課程大綱，并將論文經過修改，以本科生為第一作者發表在相關期刊上。這種激勵方式會激發學生的學習熱情和學習潛力，讓學生從被動的知識接受者轉變為研究和改革的主導，同時也為生物化學實驗的教學改革做出一定的貢獻，真正意義上的實現“教”“學”“研”三位一體。生物化學對其他各門生物學科的發展具有深遠的影響，經過數百年的發展，它已經成為當今社會的熱點和前沿學科。由于生命相關學科的特殊性，實驗課程在整體教學中扮演著非常重要的角色，而不僅僅是課程的輔助。如何利用實驗課堂培養學生的創新性思維是我們不斷要思考的問題，目前取得的成果為生化實驗課程的進一步改革奠定了一定的基礎，也希望我們對該課程改革進行的思考與嘗試能夠為其他課程改革提供參考。

作者:康宇佳 單位:上海科技大學生命科學與技術學院