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浅析生物化学实验教学在高校生物化学教学中的作用
作者:史锋 周楠迪 田亚平  时间:2011/12/5 11:21:00  来源:论文天下论文网

  论文关键词:生物化学 实验教学 生物化学实验

  论文摘要:生物化学实验教学是高校生物化学教学的重要组成部分,对于加深学生对生物化学专业理论知识的理解和掌握,培养学生对生命科学的科研兴趣和求知欲,以及锻炼学生的实践能力和分析问题、解决问题能力都具有重要的作用,本文就此阐述了几点体会。

   生物化学是一门实验科学,生物化学学科的飞速发展离不开生物化学实验方法的不断进步和深入。同样,对生物化学知识的理解、掌握和运用也离不开生物化学实验。在高等学校生命科学、生物技术、生物工程等专业、以及农、林、医、相关专业中,生物化学实验都是生物化学教学中必不可少的环节,也是培养学生的科研兴趣和实践能力的重要环节。笔者在近十年的教学实践中深刻体会到生物化学实验教学和理论教学之间相辅相成、互相促进的关系。
  一、生物化学实验有助于加强学生对生物化学专业理论知识的理解和掌握
  生物化学是一门内容极其丰富且发展迅猛的学科,也是生物、医药农业、食品等众多学科的专业基础,这使得生物化学一方面容易引发学习的兴趣,另一方面又比较难学。生物化学专业理论知识的学习需要大量的记忆,但是单纯的死记硬背不仅无济于事,还会抹杀生物化学的活力,使得理论学习变得枯燥乏味。因此需要进行理解性记忆,并随时进行归纳总结、融会贯通。生物化学实验是加深理解专业知识的重要途径,它能够使抽象的生物化学理论以形象、生动的形式展现出来,有助于加强学生对理论知识的理解和掌握。生物化学实验的内容丰富多彩,包括普通生化实验、生化分离实验,以及一些技术水平更高的生化实验等。普通生化实验主要是对各类生物分子进行定性和定量研究;生化分离实验主要是利用层析、电泳、超速离心等方法对各类生物分子进行分离和纯化;其他高级生化实验则包括研究生物大分子结构的X—射线衍射技术,研究物质代谢的同位素示踪技术,与分子生物学相关的DNA重组技术,等等,其中的一些技术促进了新兴学科的发展并成为这些学科的核心技术。
  在高等学校生物化学教学中涉及到的主要是普通生化实验和生化分离实验。这些实验与理论教学相辅相成,能有效地帮助学生理解和掌握专业理论知识。例如,在“蛋白质的两性反应和等电点的测定”实验中,通过观察在加酸、加碱过程中,酪蛋白溶液酸碱度的变化和沉淀——溶解情况的变化,形象、直观地展现出蛋白质的两性解离过程,使同学们切实理解了蛋白质的两性解离性质和等电点的概念;通过比较在不同pH值下酪蛋白溶液的沉淀量,不仅可以反映出酪蛋白的等电点,还使得同学们对蛋白质胶体溶液稳定性的影响因素有了更为深刻的理解和认识。在“酶的抑制与激活”实验中,利用同学们自身的唾液淀粉酶,通过比较分别存在Cl-和Cu2+时,酶催化淀粉水解后,水解产物与碘所呈现出的不同颜色,不仅可以直观地反映出抑制剂和激活剂对唾液淀粉酶的作用,帮助理解酶的抑制和激活这一性质,还可以促进同学们思考抑制剂与变性剂之间的差别,并使同学们对各自的唾液淀粉酶酶活高低及其性能有了初步的认识。
  二、生物化学实验有助于培养学生对生命科学的科研兴趣和求知欲
  生物化学和相关的生命科学都是实验科学,实验是这些学科的基础,是理解已有知识、发现新知识的重要途径,也是激发求知欲和探索欲的良好手段。生物化学作为揭示生命的化学本质的一门学科,是21世纪最富生命力的学科之一,也是研究热点众多、研究成果日新月异的学科之一,其旺盛的活力离不开实验的开展和创新。在生物化学实验教学中,深刻地体会到学生对生物化学实验的浓厚兴趣,这有效地缓解了生物化学理论知识学习的枯燥感,使得生物化学焕发出它本身特有的学科魅力。
  在生物化学教学中,有些概念和性质仅仅通过理论讲解显得很空洞,很难使学生深刻理会。而在理论讲解的基础上,结合直观的实验现象,就能调动起学生的兴趣,并启发学生进行思考和总结,从而达到事半功倍的效果。酶学是生物化学中很重要的一部分内容,酶活力是反映酶的性能的基本指标,但是单纯的理论讲解总显得索然无味、力不从心。通过“糖化型淀粉酶活力的测定”“蛋白酶活力的测定”等实验,使同学们对酶活力的概念及其测定有了清晰的认识。在上面提到的“酶的抑制和激活”实验中,由于使用的是同学们自身的唾液淀粉酶,个体之间存在酶活差异,需要同学们自己对酶液进行适当的稀释。有的同学酶液稀释得正好,激活组、抑制组和对照组表现出明显的差异,分别呈现出黄褐色、蓝黑色和酒红色;有的同学第一次酶液稀释过头,重新调整后得到明显的实验现象。鲜明的实验结果令同学们非常新奇和兴奋,激发了同学们的实验热情和研究兴趣,并使同学们领会了酶活力的影响因素和酶活测定的关键。糖代谢是动态生化的重要内容,其中的糖酵解途径以及糖的有氧代谢需要同学们完全掌握。在理论学习的基础上,通过“碘乙酸抑制糖酵解”实验,比较在三氯乙酸、碘乙酸存在下酵母的葡萄糖代谢情况,以及中间产物3-磷酸甘油醛的积累差异,使同学们对酵母的葡萄糖代谢和糖酵解途径有了更为生动和直观的认识,提高了对动态生化的学习兴趣,也为以后学习和研究微生物代谢奠定了良好的兴趣基础。
  三、生物化学实验是锻炼学生实践能力和分析问题、解决问题能力的良好方法
  生物化学研究的是生命的化学本质,生物化学实验所用的材料是生物材料,生物材料往往存在较大的个体差异,且稳定性较差,因此生物化学实验的相对误差较大。为了获得准确的实验结果,需要具备优良的实践能力,以及严谨、细致、灵活、创新的科研作风。生物化学实验是锻炼学生实践能力的良好途径,也是培养学生严谨的科研作风的有效手段。通过生物化学实验,还可以锻炼学生分析问题、解决问题的能力。
  高校生物化学实验教学采用的多为方案成熟的验证性实验,在正确的理解和严谨、规范的操作条件下通常都能得到满意的实验结果,这不仅能使同学们体会到实验的神奇,更能感受到成功的喜悦。但有时候也会因各种各样的原因而导致实验失败或结果不太好,这时,鼓励同学们从中分析原因、总结经验、进而解决问题,同样能够起到良好的锻炼效果。在“蛋白质的凝胶过滤层析”实验中,不同分子量和颜色的样品在凝胶柱中彼此分离开,并通过检测器和电脑的记录,显示出它们的洗脱曲线,使得同学们真正理解了凝胶过滤层析的原理和方法。有的组样品分离效果很好,洗脱峰狭窄;有的组则分离效果不好,峰形展宽,通过观察、分析,同学们重新沉降柱面、并平稳上样,取得了良好的分离效果。这不仅提高了同学们的实验技能,也使同学们认识到实验操作需要严谨、细致。
  在生物化学实验教学中,除了安排大量的验证性实验以锻炼学生多方面的实践能力之外,在此基础上适当地安排综合性、设计性实验,还有助于培养学生的实验设计能力和科研能力。例如,在“酵母蔗糖酶的提取”实验中,通过让同学们来设计不同的实验方案,可以使他们更好地理解生物分子分离的常规过程和常用方法;通过让各个组实施不同的操作方案,不仅能锻炼他们的科研技能,还可以锻炼他们分析问题的能力和协作精神。通过不同实验方案的实施,使同学们认识到生化分离实验除了具有严谨的科学性之外,还表现出灵活的艺术性,并随着被分离样品的不同而可以艺术性地采用灵活多样的生化分离手段。
  总之,生物化学实验教学在高校生物化学教学中具有重要的作用。
  参考文献:
  [1]王镜岩,朱圣庚,钱长法.生物化学[M].第3版.北京:高等教育出版社,2002.
  [2]李建武,萧能,余瑞元,等.生物化学实验原理和方法[M].北京:北京大学出版社,1994.
  [3]周楠迪,史锋,田亚平.生物化学实验指导[M].北京:高等教育出版社,2011.

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