研究性课程教学方案汇编——《生化实验技术》

发布者:陆菁菁发布时间:2015-04-30浏览次数:55

教学内容

课程设计思路上体现以培养创新性应用型人才为目标,以创新能力培养为核心,构建专业教育与行业应用相结合、技能训练与研究能力培养相结合。基础模块选取生化技术最经典的8个实验项目,训练学生的基本生化技能,让学生了解生物体内基本物质成分的分离、分析和鉴定常用方法以及物质代谢的研究方法,并通过实验技术加深对理论知识的理解;综合设计模块选取蛋白质、核酸、多糖等生化大分子物质提取制备和鉴定实验2个大项目为载体,以生物化学理论为指导,综合贯穿生化分离实验经典技术为主线,设计与科技发展前沿接轨的生化实验技术、先进设备操作使用等实验内容,培养学生的综合运用各种生化实验技术的能力,分析与设计能力,逻辑思维、应用创新能力。

二、教学方法与实施流程

基础实验模块采用全程参与、合作讨论、问题式、滚动式、互动交流式教学方法。即教师导学(学习方法及项目安排)—课前预习—网上测试—书写预习报告—课内辅导—实验准备—实验—网上递交实验报告—课后讨论,实验结果微课演示及点评—评价。

综合设计实验模块采用自主合作式,课题研究式实验教学方法。即教师导学(理论辅导与任务布置)—课前预习—网上理论测试—网上选题(或自主设计题目)—网上递交实验设计方案报告—全班课堂方案讨论(全班课堂集中)—审批与修改—实验室自主实验(规定时间内完成)—实验结果汇报讨论—完成课程论文

三、教学手段与资源

本课程理论以网络学习为主,实验操作现场随时指导。为促进自主合作式研究性教学效果,提高学生对理论与实验技术的掌握,本学年在原有生化实验技术精品课程学习网基础上,开发了教学配套资源,成功申报国家级精品资源共享课程。资源有生化实验技术课程所有实验教学理论与操作录像、课件、重难点、仪器操作与实验动画、优学生作品、作业试题库等资源,极大方便学生自主设计及实验课前学习,提高了学生理论及实际操作水平。本学年起两模块课前预习后,为检查及督促学生自主学习,开发了各实验项目的预习试题库,学生实验前必需通过网上预习测试,并将成绩列入课程成绩。课后讨论中增添了结果数据计算处理的微课程录像资源,提高了实验学习效果。本课程所有材料实现网络化互动管理。

四、考核与评价

基础模块:课前测试15%+预习报告5%+操作15%+实验报告30%+理论测试30%+平时讨论10%

综合设计模块:课前测试15%+实验设计20%+操作15%+实验论文30%+讨论汇报20%

基础模块网络化管理

综合设计模块网络化管理

课程设计方案

 

一、课程概况

1.教学队伍

本课程教学队伍主要由5名教师组成,其中高级职称3名、中级职称1名,初级职称1名。在实际教学中,每个实验班级均有专人负责,一般配有两位教师同时或轮流指导实验。具体人员见表1 师资队伍结构。

1 师资队伍结构

姓名

性别

出生年月

职称

教学中承担的工作

钱国英

1961.7

教授

课程负责人、实验课教学

汪财生

1969.5

高级实验师

课程建设,实验课教学

尹尚军

1968.8

教授

课程建设、实验课教学

斯越秀

1979.10

讲师

课程建设,实验课教学

谭志文

1983.10

助教

实验室管理,实验准备

2.课程对象、学分、学时和开设情况

课程对象:生物技术、生物工程、食品科学与工程、食品质量与安全专业

学分:2学时数:32上课周数:8

开设情况:课程在大二第一或第二学期开设

3.课程性质和地位分析

生物化学是生物技术、生物工程专业重要的一门专业基础课,其课程还辐射到食品科学与工程、食品质量与安全两个校内专业,年受益学生达到300-400人。生化实验技术是生物技术中两大核心技术之一,近年来发展相当迅速。生化实验手段不仅推动了本学科的进展,而且被生物其他学科利用,促进了各学科的共同发展。

《生化实验技术》(基础实验)是面向生物技术、生物工程、食品科学与工程、食品质量与安全专业开设的实践教学专业基础课程,为重要核心课程之一,教学计划制定2学分,共32学时;其先导课程为《无机分析化学》、《有机分析化学》及其实践教学课程,为后续生物技术专业《分子生物学》、《基因工程》、《细胞工程》、《发酵与酶工程》、《生化分离工程》、《免疫学》及其实践教学课程、《毕业论文设计》等重要课程服务,与生化实验技术相关的生物技术专业实践教学体系如图1所示,该课程知识与技能的掌握程度将直接影响后续课程的学习效果,并辐射到毕业论文设计及行业中工作能力,生化实验技术的学习已经成为理解近代生命科学的重要基础之一。

1 生物技术专业与生化相关的实践教学体系

4.学情分析

《生化实验技术》(基本实验部分)课程授课对象为以上四个专业大二学生。按教学计划安排已修完大学无机化学、有机化学、基础化学实验等相关的理论及实践教学课程,同步学习《生物化学》理论课程,具备生物化学理论知识及化学实验基本操作技能。传统的教学过程注重学生对生化基础理论知识的掌握和基本操作的训练,但对学生知识和相关技术的应用拓展做得不足。因为,本课程教学过程探索在注重对学生生化基础理论知识的掌握和基本操作的训练的同时,进一步拓展知识和技术的应用性,使学生能把基础知识和技术与相关应用结合起来,增加实验的设计和应用能力,提高实验学习的兴趣,增强综合运用知识的能力。

二、课程教学目标与内容设计

1.课程教学目标

根据课程教学大纲及以上课程性质分析,学校应用型人才培养的定位目标,学生特点,制定本课程应达到的多维教学目标如下:

1)巩固深化对生物化学基本理论的理解,验证生化物质如蛋白质、糖、核酸、脂类等性质及在生物机体中代谢现象。

2)掌握蛋白质、核酸、糖等物质的相关分离检测技术实验的基本操作技术。

3)掌握常规生化仪器的规范使用、培养生化实验规范操作能力,为今后专业学习和科研工作打下实验技能基础。

4)通过全程参与、合作式、讨论式教学,鼓励学生养成发现问题和质疑习惯,培养学生批判性思维能力和科学探索精神,并在探索中综合运用所学知识和技术解决问题的能力。

5)培养学生团队互助合作精神、实验组织协调能力、生化实验兴趣及良好的实验行为习惯。

2.教学内容设计

基于以上教学目标,实验课程内容的设计思路是以基础的实践技能需求为导向,现代生物技术和应用技术融入课程实验教学内容结合课程教学大纲及专业特点,优化整合生化实验技术课程内容。以基本知识与技能训练为目标设计基本实验内容,注重标准化、规范化,经典与现代技术手段相结合。旨在加深学生理解基本原理和培养实验基本技能,同时注重在此过程中进行传统和现代仪器设备的对比教学,学生受到了传统与现代化的实验技术相结合的训练。例如“DNA的琼脂糖凝胶电泳和“SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质的相对分子量”让学生接触到现代生化技术中蛋白质和核酸的最常用的分析手段——电泳,不仅要掌握电泳的原理、基本方法和规范操作的要点,同时要了解电泳的种类及各自的最佳应用范围,为后续的综合分析打下基础。

实验内容的设计兼顾生化物质的6大主要类型(蛋白质、酶、DNA、糖、脂类、维生素等)和生化代谢过程。内容涉及生化物质的定性分析、定量测定、电泳鉴定和代谢检测等主要方向。具体课程教学内容与实验项目见下表2

1)课程知识点

蛋白质等电点、沉淀与变性、酶活力、酶学基本性质参数、双倒数方程、生物氧化还原知识、生化代谢反应知识以及电泳技术、化学检测、光学检测等实验技术理论。

2课程技能点

滴定、沉淀、过滤、离心技术、水平平板与垂直电泳、化学检测技术等生化基本技术;可见/紫外分光度计、电泳仪、凝胶成像仪、匀浆器、紫外透射反射仪、高速冷冻离心机等设备操作使用方法。

3课程教学内容与学时分配

《生化实验技术》(基础实验模块)课程整合优化后的教学内容及学时分配如下表2。实验项目包括4个主题方向:性质分析、定量测定、电泳技术、代谢研究。每个主题方向各包括2个实验项目:蛋白质的等电点测定与沉淀反应过氧化氢酶活力和动力学常数测定(主

2 《生化实验技术》(基础实验模块)教学内容和学时设计

教学模块

教学内容/实验项目

学时

知识点和技能点

课外拓展

基础实验总论

实验教学实施模式和要求介绍

1

介绍课程体系、课程内容概况、课程实施方式、实验要求及实验安全、网络教学平台的使用和流程等

性质分析

实验1蛋白质的等电点测定和沉淀反应

3

缓冲液配制、蛋白离心、分离沉淀技术、蛋白质性质

生物样品中蛋白质分离、沉淀技术应用及分析

实验2过氧化氢酶活力和动力学常数测定

4

溶液配制、标定、高锰酸钾滴定法、紫外分光度法检测酶活力及含量、酶学性质

过氧化氢酶生理意义及酶促反应动力学检测

定量测定

实验33,5-二硝基水杨酸比色法测定糖的含量

3.5

标准曲线绘制、样品处理、分光光度技术、数据处理、还原糖的检测原理

糖的分类,各总糖及还原糖检测技术方法应用

实验4VC的定量测定

3.5

生化氧化还原知识、微量滴定技术

VC检测方法(紫外法)设计

电泳技术

实验5DNARNA

的琼脂糖凝胶电泳

3

缓冲液配制、平板电泳技术、核酸分子大小检测、核酸电泳原理

动植物核酸提取技术及检测

实验6SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质的相对分子量

5

电泳缓冲液配制、垂直板电泳分离技术、蛋白质分子量检测技术、SDS-PAGE电泳原理

蛋白质纯化、分析、鉴定

代谢研究

实验7肌糖原的酵解作用

3.5

生物化学代谢反应知识点、化学检测技术

糖的代谢过程及意义

实验8 脂肪酸的β氧化

3.5

脂肪代谢过程、定性检测方法

脂肪的代谢途径及意义

研讨

总结实验成果和实验过程中出现的问题,失败和成功的原因,思考题的讨论等

2

锻炼学生总结、组织、表达、协作能力

自主设计项目

学生自行确定实验项目,自行设计实验方法,报实验指导教师审批,上交实验结果后,教师根据设计、实施和结果可以给予该课程的适度加分,对于选题、设计、结果都十分突出的项目,学生可以免除该课程的考试,直接获得优秀

培养学生进行实验设计的能力

  

1);3,5-二硝基水杨酸比色法测定糖的含量VC的定量测定(主题2);DNARNA)的琼脂糖凝胶电泳,SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质的相对分子量(主题3);肌糖原的酵解作用,脂肪酸的β氧化(主题4)。学生需完成每个实验项目。学生也可自主设计实验项目,但需符合主题范围内的实验项目的目标要求。

三、教学方法设计和教学组织流程

1.教学方法设计

《生化实验技术》(基础实验)为实践教学课程,基于课程制定的教学内容,围绕培养学生实验动手能力、分析解决问题能力强的应用型人才目标,设计了学生全程参与、合作研讨的实验教学方法,树立“优化课内、强化课外”意识,在实验过程中,倡导“学生主体,教师引导”的实验教学组织形式。

本课程教学采用全程参与、合作讨论、问题式、滚动式教学方法,实验教学改变书本——课堂——教师为中心的传统教学方法,建立以学生为主体、师生互动、全程参与、合作讨论式的教学形式。基础实验整个过程对学生进行强化及严格训练,每个实验项目从查阅资料、实验准备、实验操作、结果分析等整个实验活动都由学生来完成,整个实验活动的实施主体是学生,实验过程突出学生自我训练为主,全程参与式的实验教学方法。每次课堂实验教师用半节课的时间分次讲解实验的知识要点、关键操作和注意事项。教师作为出题者、组织者、裁判者、实验配合及指导者,引导学生完成整个实验过程,以充分培养学生独立分析问题、解决问题的能力和综合表达能力。督促学生认真预习理解每一个实验内容、设计思路和实验关键,提高实验教学效果。通过对实验结果与实验过程中出现问题的讨论,加深对实验原理与实验理论的理解及实验技能的掌握,提高学生学习能力、分析问题与解决问题能力,并强化实验基础操作能力。

2.教学组织流程

具体见图2《生化实验技术》(基础实验)教学组织流程。

根据教学大纲要求开设实验项目,每个项目配套相应几套实验器材及仪器,保证每组学生一套;同一个实验室同时开设2个实验项目(同一个主题),同一个课堂时间内学生各自进行实验,在学期内轮流完成大纲所规定的全部实验。

2个学生为一个小组(实验操作组),共同完成课堂实验操作过程;3-4个小组为1个大组(实验研讨组),共同完成课前试剂配制、课前研讨和课后研讨、汇报交流等内容;每个班级分为4个大组。

学期初在生化实验技术网站(http://shsy.js.zwu.edu.cn/)的在线实验管理平台上发布实验项目→课外组织学生培训实验项目实施流程→学生分组(大组、小组)→实验项目安排→教师网上布置每个实验项目预习讨论思考题→学生查阅资料,项目内容预习→课前网上递交思考题作业→教师批阅→书写实验项目预习报告→学生课前以大组为单位准备实验材料及试剂→进入实验室实验(教师抽查预习情况→介绍相关四个实验内容重点技术及难点→学生以小组组为单位进行不同的实验项目实验→学期内分段轮回完成大纲规定实验项目)→教师巡回指导、学生互助指导→完成实验报告→课后大组讨论→期中,期末两次全班课堂交流汇报总结。

 

学期初教师网上发布完成教学大纲规定的实验项目

课外组织学生培训实验项目实施流程,学生分组

实验项目安排,网上布置每个实验项目预习思考题

学生实验预习,讨论实验方法,网上递交预习思考题

实验大组课外准备实验材料,配置试剂

教师课堂讲解各难点及学生操作点评,交互讨论

检查及提问了解学生实验预习及课外学习情况

学生进入实验室自主实验,操作;教师巡回

指导(包括仪器操作培训)

实验操作考核、理论考核

  

实验大组课后讨论,全班交流

学生上交实验报告,上交讨论材料

2 《生化实验技术》(基础实验)课程教学组织实施流程

自主、合作讨论、开放式教学模式方便了学生对实验结果的成因、影响因素与改进方法的思考,让学生带着问题去学习、探究,逐步引导学生学会学习,培养学生自主学习的能力;小组成员分工合作,逐步培养学生团队合作能力;每个实验均布置一定量的课后研讨题,内容包括对实验操作过程的总结、相关实验技术的应用、实验方案的改进等,通过对资料的收集、整理、分析、归纳,制作书面研究报告,培养学生的行文与表达能力;学生在研讨课堂上的相互质询,培养学生对问题的敏锐反应力和临场应变能力;通过对实际案例的深入研究和讨论,培养学生分析问题和解决问题的能力,使学生的参与度、能动性、合作技能、思维能力、学习水平以及自主发展性得到进一步强化和推进,引导学生学会获取知识与创造知识的方法,在知识学习过程中隐含的能力训练,在不断评价中推进能力发展,在压力与激励中推动自我发展。

四、学习支持服务策略

1.制作适合自主合作研讨式教学开展的精美课件

《生化实验技术》(基础实验部分)课程选用自编《生化实验技术与实施教程》教材,浙江大学出版社出版。在教材基础上,课程组教师开发制作了一套适合自主合作研讨式教学开展的课件,课件分实验课导学和8个实验项目制作。导学部分介绍基础实验教学组织及实施方式,主要包括课程学习目标、任务、课程学习组织与实施方法、具体要求、网站使用方法、考核方法等。每个实验项目的课件内容包括实验目的、原理、材料与器材、实验操作方法、注意事项、实验结果分析与报告要求、课后研讨题、大组汇报交流要求等,同时穿插对实验基本原理和应用等的启发性提问。本套课件非常有利于学生进行实验开展、获取实验操作方法,经过三届学生教学实践使用,能满足生化实验技术教学要求,尤其适合合作式、研讨式学习教学模式开展。

2.提供网上指导与教学服务

建立了国家精品课程《生化实验技术》网站(http://shsy.js.zwu.edu.cn//),与实验课程相关的主要内容包括;实验教学课件、实验教学资源(实验技术介绍、试剂配制方法等)、实验操作动画、学术动态、在线交流等。另一方面,实验前在网上发布本次实验的预习思考题,要求学生在充分预习的基础上,在实验操作之前完成和递交网上预习题答案,督促并检查学生自学情况。网络的学习和预习题的完成情况也作为实验课成绩的组成部分(10%)。网上内容依据实际需求及时更新。充分利用网络资源及计算机辅助教学,能够比较充分地以多种形式阐述教学内容,也在有限的课时内使学生获得丰富的知识信息,提高教学效率,极大地缓解了课时不足和教学内容丰富的矛盾。

3.制定统一的实验报告格式要求

课程组制定了统一格式的《生化实验技术》基础实验部分的实验报告,印刷后于学期初发给学生。每个实验项目包括:第一部分、课前准备和研讨记录,要求学生记录实验准备分工内容和准备实验中发生的问题、现象,拟改进的实验方案或操作关键;第二部分、预习报告,要求在实验课之前完成,内容包含实验目的、实验原理、实验试剂、药品、仪器(包括配制方法)、实验操作方案、实验结果预测;第三部分、实验记录,结果处理与分析等;第四部分、课后研讨题;最后是教师评阅意见和打分。本实验报告包括实验教学实施的各个环节,从课前、课中到课后要求学生完成各阶段的任务和文档,适合本课程自主合作式教学方法的实施,同时规范学生的实验报告写作,启发学生对实验内容和应用的思考。

4.教师参与大组课后研讨

大组完成全部实验项目后要进行课外分组讨论,讨论实验中出现的问题、注意事项、结果是否符合预期、如何改进,以及布置的拓展性、应用性较强的实验设计和应用进展综述,并完成小组课堂总结汇报的ppt和发言稿。在这个过程中,教师参与到大组的讨论中,对实验的设计、实验的结果分析等内容进行指导,并随时了解及检验学生对生化知识的学习及实验操作技能的掌握程度,从而对学生的实验开展进行合理的引导,以利于学生实验、理论知识的学习和对相关技术实际应用的了解与深化。

五、教学考核方式

课程评价不仅是检查学生知识、技能的掌握情况,更应该关注学生掌握知识、技能的过程和方法,以及与之相伴的情感、态度和价值观的形成。因此,本课程建立与完善了以能力评价为中心的多元化考核新模式,对提高实验教学效果起到了十分重要的作用。在评价标准设定上主要侧重对学生综合实验能力和项目设计素质的评价,在评价内容上更多关注实验实施的参与过程、技能提高、实验结果与分析能力等观察点。

在评价标准设定上侧重对学生综合实验能力的评价,在评价内容上更多关注实验实施的参与过程、技能提高、实验结果与分析能力、研讨表现等。具体指标如下:

1.实验预习及思考题完成情况(10%):实验网站预习,预习思考题完成、预习报告及每次抽查提问回答情况;

2.实验报告(30%):每次实验完成实验报告,重点考核对实验结果的讨论分析;

3.实验研讨表现(10%):以大组为单位对本实验进行研讨,形成研讨成果,并定期在全班中进行讨论汇报。讨论评价以大组为单位;

4.实验操作测评(20%):每个实验确定知识点与技能点,明确测评内容和要求,考试时由学生抽取1个考题,当场操作完成,当场评定打分;

5.实验理论测试(20%):针对每个实验原理等进行理论考试;

6.平时操作与出勤(10%):实验前的准备、实验过程、实验后的清理等给予相应的成绩。

此外,对于学生自行确定实验项目,自行设计实验方法,报实验指导教师审批,上交实验结果后,教师根据设计、实施和结果可以给予该课程的适度加分,对于选题、设计、结果都十分突出的项目,学生可以免除该课程的考试,直接获得优秀。

这种全方位的成绩评定方法在一定程度上反映了学生的实际水平和能力,调动和提高了学生学习的主动性和积极性,对提高学生运用理论知识解决实际问题、提高实际操作能力和综合应用能力都有积极的作用。该多元化考核模式的主要特点为考核方式和内容丰富、全面,更侧重对学生参与过程及对学生综合实验能力和素质的考核。

六、教学效果预测

通过自主式、合作式、研讨式教学,生化实验技术课程整体教学效果将不断提升,在实施的三届学生中评价效果良好,所培养的学生实验的综合能力表现突出,不仅为后续专业课程的学习打下了良好的基础,同时也为学生就业后快速适应新的岗位要求、早出成绩奠定了牢固的基石。具体效果表现在以下方面:

1)通过生化实验技术课程学习加深了生物化学抽象的理论理解,让学生有成就感,极大地提高对生化知识的学习兴趣。

2)巩固了生化技术基本的仪器设备规范操作,掌握解决生命科学现象中基本的分析、检测等技术,如应用电泳、离心、光学检测等技能,分析和测定糖、蛋白、核酸、脂类及生物体代谢中问题,并在教学中保证每位学生能独立操作训练,为后续专业课程学习打下了扎实的实验操作基本功。

3)通过生化实验技术自主式、合作式、研讨式教学,探求知识的兴趣、欲望和能力大大加强,在专业知识的学习上入了门,学科综合能力明显提高。

4)合作式实验教学开展,培养了学生团队合作意识,提高学生组织协调、口头表达与文字书写能力,并在学习中建立起有益的相互依赖、互帮互助关系,课堂教学中人文精神得以充分体现。

5)通过课后研讨题的完成和研讨,学生主动学习、学会查找资料文献、相互探讨、不断试验,增强了对实验学习兴趣,并在实验训练成果中感受到成就感。

6)合作式、讨论式实验教学开展,学生养成了良好的实验行为习惯,如学习上自觉做到课前预习、实验准备、认真实验,并养成课堂上保持组内桌面器皿整齐、课后及时整理、自觉做好卫生工作等实验习惯。