生物化學開放性創(chuàng)新實驗教學理念淺析

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摘要:運動生物化學開放性創(chuàng)新實驗是該課程教學的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的重要手段。為了改變傳統(tǒng)實驗內(nèi)容單一、理論脫離實踐、學生學習積極性不高的教學方法，本研究應用“線上研討，線下實操，自主分析，創(chuàng)新探究”的開放創(chuàng)新的現(xiàn)代化的教學方法，以“開放拓展，實訓結(jié)合，創(chuàng)新設計，服務運動”的主線改革和豐富實驗教學內(nèi)容，采用“實驗基礎(chǔ)，應用為主，多方考核，綜合測評”的實驗考核方法，調(diào)動學生學習的積極性與主動性，拓展學生的思維，實現(xiàn)“以生為本，科創(chuàng)融合”的實驗教學理念，提高學生實踐創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞:運動生物化學;實驗教學;創(chuàng)新模式

運動生物化學是一門實踐性極強的體育專業(yè)基礎(chǔ)課程，實驗課是該課程教學不可缺少的重要組成部分。一般傳統(tǒng)教學的實驗課，僅限于普通的課堂實驗教學，學生被動學習，教學效果較差。本研究堅持“以生為本，科創(chuàng)融合”的實驗教學理念，運用“線上研討，線下實操，自主分析，創(chuàng)新探究”的教學方法，以“開放拓展，實訓結(jié)合，創(chuàng)新設計，服務訓練”的主線改革實驗教學內(nèi)容，采用“實驗基礎(chǔ)，應用為主，多方考核，綜合測評”的實驗考核形式，探討學生實驗課自主學習模式和開放性創(chuàng)新實驗教學方法，為提高學生的實驗操作技術(shù)與技能，培養(yǎng)創(chuàng)新體育科學人才提供理論依據(jù)與實用方法。

1傳統(tǒng)運動生物化學實驗課教學的特點

運動生物化學是從分子水平上研究運動對人體化學組成的影響、運動時物質(zhì)代謝和能量代謝特點和規(guī)律的一門科學［1］。運動生物化學的理論與方法廣泛應用于體育鍛煉和運動訓練實踐中，因此，實驗的教學和開展是科學運動的主要手段與方法。目前，運動生物化學實驗課一般為普通單獨的課堂教學，內(nèi)容陳舊，方法單一，學生被動學習，效果較差。

1．1實驗課內(nèi)容單一，理論脫離實踐

目前，我國大部分高等院校受實驗教學模式的保守性和封閉性的傳統(tǒng)教育思想的影響，基本上延續(xù)了以傳授理論知識為主，實驗技能操作為輔的實驗課堂教學模式。實驗教學模式更是偏重于基礎(chǔ)性、驗證性、演示性實驗。很多實驗內(nèi)容簡單、陳舊、幾十年一成不變，實驗內(nèi)容與體育運動實踐很少有銜接，理論與實踐嚴重脫節(jié)。傳統(tǒng)實驗通常由教師根據(jù)教學大綱提前準備好實驗內(nèi)容，課上由實驗教師講解實驗原理、步驟，然后進行分組，學生操作，課后每個人寫一份實驗報告，實驗的內(nèi)容往往就是單個項目，如血尿素的測定(二乙酰一肟法)，學生只能根據(jù)老師的指導和實驗指導書進行被動練習。至于測定血尿素有什么作用，與體育運動實踐有什么關(guān)系，為什么要用這種方法?還有沒有其他的測定方法，學生一知半解。在整個實驗教學過程中忽略了學生主動學習和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，學生學完后也不知道如何應用，沒有發(fā)揮實驗課的真正作用，學習與實際應用脫離，導致學生積極性不夠，興趣不高。

1．2實驗方法陳舊，未能適應時代要求

傳統(tǒng)的運動生物化學實驗課一般有6－8個實驗，實驗方法一般都是簡單的化學比色方法［2］，如血乳酸的測定方法仍是保留20世紀80年代的楊氏改良的對羥基聯(lián)苯測試方法，其基本原理就是:無蛋白清液中的乳酸能被濃硫酸氧化分解成乙學校體育XUEXIAOTIYU醛，在銅離子存在時，乙醛與對羥基聯(lián)苯反應，生成紫紅色復合物，其顏色的深淺與乙醛濃度成正比，通過比色求出血液中乳酸的含量。然而，科學發(fā)達的今天，血乳酸的測定方法早已經(jīng)從簡單的比色法發(fā)展到了酶法、酶電極法和層析法等;儀器設備也從原來簡單的分光光度計發(fā)展為乳酸半自動儀、全自動儀;測試儀器的形狀也從較大型改變?yōu)楸銛y式的掌上測試儀;測試的精確度越來越高，測試的時間越來越短。尿蛋白測定的方法的發(fā)展更是日新月異，從簡單的雙縮脲法的尿蛋白半定量測定發(fā)展為全自動的蛋白測試方法，尿蛋白的單一指標檢測也變?yōu)榈鞍捉M學的分析，原來的簡單比色法只能檢測單一的尿總蛋白，現(xiàn)在使用的尿蛋白組學測試，如全掃描的蛋白質(zhì)組學定性定量技術(shù)(data－independentacquisition，DIA)，利用高通量的實驗技術(shù)，可以鑒定尿液中的蛋白質(zhì)分子并研究其生物學功能。可見，傳統(tǒng)的實驗教學，學生學習的測試方法較為落后，未能適應目前體育科學和運動訓練的要求。通過我們的開放性設計實驗，學生不僅學習了傳統(tǒng)實驗方法，也了解和使用目前先進的生物化學的測試儀器與測試方法，擴大了學生學習的知識面，為學生畢業(yè)后的運動訓練的服務與研究奠定基礎(chǔ)。

1．3教學方法簡單，創(chuàng)新意識不強

傳統(tǒng)實驗教學中，老師著重上課的幾分鐘講解與示范，學生過度依賴老師和實驗指導書，缺乏自主動腦和自主思考的時間和空間，自主實驗意識淡薄，動手能力差，遇到問題直接向教師求助，不善于獨立思考和解決問題。不能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和思維。

1．4考核形式單一，不能反映學生能力

實驗室的管理制度與方法影響了老師和學生的正常發(fā)揮，也固定了教師對學生的實驗課的成績考核。許多實驗的考核往往只是學生的實驗報告的單一考核，未能對學生的實驗原理的理解、操作技術(shù)的水平和實驗創(chuàng)新能力的綜合考核。在實際的操作過程中，每位同學的實驗報告大同小異，甚至雷同，不能體現(xiàn)考核的公平性和科學性，實驗課程是培養(yǎng)學生實踐能力和科研思維的重要環(huán)節(jié)，從現(xiàn)有的考核形式來看缺乏合理性?？己私Y(jié)果難以體現(xiàn)公平性、科學性和合理性。

2堅持“以生為本，科創(chuàng)融合”的運動生物化學實驗教學理念

教學理念是對認識的集中體現(xiàn)，同時也是人們對教學活動的看法和持有的基本的態(tài)度和觀念，是人們從事教學活動的信念。正確的現(xiàn)代化的教學理念對實驗教學活動有著極其重要的指導意義。我們堅持“以生為本，科創(chuàng)融合”的實驗教學理念，在實驗的教學過程中，以學生為本，改革開展實驗課思路和實踐方案設計實驗內(nèi)容與方法，利用網(wǎng)絡資源，實驗與科學研究相結(jié)合，實驗與體育運動實踐相結(jié)合，鼓勵和指導學生“自主學習、自主實驗、自主研究、自主創(chuàng)新”，開展開放性創(chuàng)新實驗教學活動，增強開放性實驗的效果，培養(yǎng)學生積極主動學習能力，激發(fā)學生求知欲，建立終身學習與科研意識，從而提高學生的創(chuàng)新科研能力。運動生物化學實驗課一般在三年級上學期進行，學生已經(jīng)學過了運動解剖學、運動生理學等課程，對實驗的操作和設計有一定的基礎(chǔ)，為我們的開放性實驗的開展提供扎實的基礎(chǔ)。在教學過程中，我們加強了學習基礎(chǔ)較差學生自主學習的培訓和相關(guān)能力的培養(yǎng)，同時密切聯(lián)系體育運動實踐，重點解決體育鍛煉與運動訓練出現(xiàn)的問題，學生學習的積極性越來越強，實驗操作技術(shù)的學習和掌握也很快，對體育運動中出現(xiàn)問題的發(fā)現(xiàn)也越來越多。如體育鍛煉和運動訓練中，經(jīng)常應用運動生物化學的指標評定運動員的運動強度、運動量和運動性疲勞程度。而運動負荷的評定往往要用2－3個不同的生化指標，如用血清肌酸激酶、血乳酸評定運動負荷強度，用血尿素、尿蛋白評定運動負荷量。但在以前的實驗課教學中，往往都是一個指標要上兩節(jié)課，有些指標的測定可能需要更長的時間。學生對指標的測試原理和應用的理解大部分都是片面的。在傳統(tǒng)的實驗教學過程中，教師、實驗員以實驗課為中心，以實驗室為中心，以教材、實驗指導為中心，學生根據(jù)老師提出的實驗目的、實驗原理，實驗操作方法，步步緊跟，進行實驗操作、寫出實驗報告。學生被動學習，對實驗的目的、原理和方法理解不充分，學生的實驗技術(shù)、操作技能得不到很好的提高。因此，在實驗教學的改革中，我們堅持以生為本，從學生的利益出發(fā)，改變以教師、實驗室為中心的傳統(tǒng)做法，在學生通過運動生物化學理論課的學習和實驗課實驗基本操作技術(shù)的訓練后，由學習成績不同層次的學生組成課外科研小組和學習小組，協(xié)同學習;引導學生根據(jù)體育運動實踐，結(jié)合教師的科研課題，與老師一起，利用網(wǎng)絡的有關(guān)資源，研究和設計實驗，提出課題的設計，并做好課題的實施計劃。經(jīng)老師批準后，在運動場、實驗室進行實施，測試各種指標，完成教師的部分科研測試數(shù)據(jù)，并根據(jù)研究的成果撰寫實驗報告或科研論文，同時教學論文研討和報告，真正做到“以生為本，科創(chuàng)融合”，提高學生的實驗開放創(chuàng)新能力。

3線上研討，線下實操，自主分析，創(chuàng)新探究的實驗教學方式

教學過程中，教是外因，學是內(nèi)因，開放性創(chuàng)新實驗的目的就是培養(yǎng)自主學習的意識，提高學生自主學習，創(chuàng)新和應用的能力，主要發(fā)展學生發(fā)現(xiàn)問題－提出問題－分析問題－解決問題的能力［3］。開放性創(chuàng)新實驗可以有老師的啟迪，引導，啟發(fā)和幫助，但其核心是學生是主體，學生通過“線上研討，線下實操，自主分析，創(chuàng)新探究”的開放性創(chuàng)新實驗教學方式等實現(xiàn)學習目標。目前，運動生物化學實驗課常為12學時，基礎(chǔ)實驗和開放性實驗的線下學時比例為1:2，學生通過線上自主學習，線下實驗基本操作學習4學時，學生基本掌握運動生物化學的實驗原理、實驗操作技術(shù)和開放性實驗設計的基礎(chǔ)后，我們鼓勵學習利用課余時間，增加四個單位時間進行線上學習討論。通過線上的討論和探究學習，再組織學生線下8學時的開放性實驗。

3．1線上研討

學生可以自己發(fā)現(xiàn)問題，教師也可以引導，啟發(fā)學生發(fā)現(xiàn)問題。學生在問題的驅(qū)動下，利用網(wǎng)絡的資源，學習小組之間進行自主學習、探討，自主探索，自主分析和提出問題。線上研討主要包括三個階段:基礎(chǔ)知識的查閱與學習、開放性實驗題目的研討和實驗數(shù)據(jù)與結(jié)果的探討。

3．2線下實操

學生在老師的指導下，根據(jù)實驗指導書，在實驗室認真實驗，規(guī)范操作步驟，練好實驗操作技術(shù)，提高實驗的操作技能;

3．3自主分析

學生根據(jù)教學目標，實際問題，通過線上線下查閱資料，自己或者團隊協(xié)作，提出實驗方案，完成開放性創(chuàng)新實驗過程，并總結(jié)實驗結(jié)果，完成實驗報告或撰寫課程小論文。

3．4創(chuàng)新探究

有目的有機會組織學生的課題研討會或課程小論文報告會，通過學習、研究、報告、討論和答辯，進一步修改、研究已經(jīng)完成的課題。(具體做法如圖一)

4“開放拓展，實訓結(jié)合，創(chuàng)新設計，服務運動”，及時優(yōu)化實驗教學內(nèi)容

運動生物化學的理論知識與實驗課比例大約為3:1，實驗內(nèi)容也是運動訓練實踐中常用的生物化學指標，但這些指標的進行內(nèi)容較為簡單，陳舊，單一，指標之間沒有關(guān)聯(lián)，在運動訓練實踐中很難應用。我們對原來實驗的內(nèi)容按實際測試項目進行合理的歸類和整合;采用線上和線下學習相結(jié)合，加強學生自主學習和探究能力的培養(yǎng);根據(jù)運動生物化學實驗技術(shù)的進步和發(fā)展，以及體育運動的發(fā)展設計實驗，要求學生認真查閱和學習近期的參考文獻，補充新的實驗內(nèi)容，介紹新的實驗方法。同時，我們結(jié)合運動訓練實踐教學主體，在注重實驗教學的綜合性、設計性和應用性的基礎(chǔ)上，采用“開放拓展，創(chuàng)新設計，實訓結(jié)合，服務運動”的方法，對運動生物化學的實驗教學內(nèi)容進行優(yōu)化。

4．1開放拓展，實訓結(jié)合

在完成實驗室的基礎(chǔ)學習后，我們帶領(lǐng)學生走出實驗室，以自主探索，自主創(chuàng)新為前提，結(jié)合學生專項，通過運動訓練的第二課堂，學生將實驗原理、技術(shù)及時應用到身邊的體育鍛煉和運動訓練，例如:通過校運會，專項課和教師的科研項目，開闊學生的思路，充分提高學生的動手能力和創(chuàng)新能力，拓展現(xiàn)有的實驗內(nèi)容。學生根據(jù)學過的知識，補充、更新和完善實驗的內(nèi)容，學習積極性大大提高。

4．2創(chuàng)新設計，服務運動

我們從體育運動的實踐出發(fā)，運用多種多樣的、先進的教學方法。如運用分層教學法、案例式教學法、群體教學法等先進的教學方法，教師引導，啟發(fā)學生，發(fā)現(xiàn)問題，由學生根據(jù)自己的專項要求、專項特點、專業(yè)發(fā)展方向及興趣愛好，自主選擇實驗項目。要求學生實驗做到課堂實驗與第二課堂實驗相結(jié)合，基礎(chǔ)實驗與開放創(chuàng)新實驗相結(jié)合，應用性實驗與設計、創(chuàng)新性實驗相結(jié)合，并且結(jié)合身邊出現(xiàn)的問題，善于發(fā)現(xiàn)，善于總結(jié)，不斷更新設計。建立起教師引導下，以學生自主學習，自主探索，自主創(chuàng)新為主的實驗教學模式，不斷更新實驗教學手段，廣泛利用互聯(lián)網(wǎng)輔助教學實驗軟件、多媒體課件和網(wǎng)絡教學，探索運動生物化學在運動實踐中的應用。體育運動科學化，需要運動生物化學的測試與監(jiān)控，我國的競技水平和全民健身效果的不斷提高，離不開我國運動生物化學科學的發(fā)展。我們要求學生在掌握基礎(chǔ)實驗的前提下，學會將運動生物化學的實驗方法與手段應用于體育運動實踐中。幫助體育運動者進行人體機能測試、運動強度制定、訓練方案設計已經(jīng)運動訓練的科學監(jiān)控等，解決運動訓練中的實際問題。如學生學習了運動訓練時人體的四個能量供能系統(tǒng)后，我們引導學生進行系統(tǒng)的總結(jié)(如表1)，從整體的情況下，分析各種引導生物化學指標在運動訓練中的應用，并設計出各種不同的實驗方案，同時，開展實驗的測試。學生根據(jù)運動訓練實驗項目的設計，從實驗結(jié)果回饋科學，豐富了運動生物化學的實驗內(nèi)容，又鍛煉和培養(yǎng)了學生的科研意識、科研方法和科研能力，提高了人才培養(yǎng)的質(zhì)量，實現(xiàn)科創(chuàng)融合。

5開放性實驗教學模式的構(gòu)建

開放性創(chuàng)新實驗是培養(yǎng)學生實踐能力、科研思維和綜合素質(zhì)，是體育專業(yè)必不可少重要部分，也是激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學生積極性、主動性和求知欲的重要途徑［4］。以培養(yǎng)創(chuàng)新人才為指導思想和目標，開展開放性實驗教學模式的實踐，符合目前社會對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求，對全面培養(yǎng)學生的科學作風、實踐能力以及創(chuàng)新意識有著重大的作用和深遠的意義［5－7］。目前，國內(nèi)很多高校都已經(jīng)開始普及開放性實驗項目［8－10］。運動生物化學課程根據(jù)自身課程的特點，積極開展開放性創(chuàng)新實驗教學，參照校內(nèi)外先進的教學經(jīng)驗，逐步總結(jié)出一套基于自主學習，自主探索，自主創(chuàng)新，結(jié)合體育專業(yè)特點的開放性創(chuàng)新實驗教學模式。首先，結(jié)合體育專業(yè)學生實際情況，按照人才培養(yǎng)方案，根據(jù)實驗課程教學目標，緊密聯(lián)系體育運動實踐，基于自主學習，自主創(chuàng)新教學理念，引導學生進行自主學習，即在課堂基本教學內(nèi)容學習的基礎(chǔ)上，學生組成不同的學習小組，制定學習運動生物化學基本知識與實驗操作基本技術(shù)，學生一邊學習，一邊有意識參與體育運動;其次，通過學生第二課堂和線上的討論，利用網(wǎng)絡資源和圖書資料，科研小組開展協(xié)同學習，發(fā)現(xiàn)問題，提出課題;第三，學生在老師的指導下，反復利用網(wǎng)絡資源，經(jīng)過設計、實驗、評定，擬出開放性實驗的計劃;第四，組織學生，分成不同的實驗小組，根據(jù)學生自主設計的開放性實驗計劃，利用實驗室、運動場等，組織開放性實驗，測試實驗指標;最后，與學生一起，線上處理和分析實驗數(shù)據(jù)，將初步結(jié)果應用于體育運動實踐，經(jīng)實踐檢驗后最終形成課程小論文或?qū)嶒瀳蟾?如圖三)。如學生在學習了體育運動方法的生物化學分析和體育鍛煉效果評定后，我們有計劃開設了血乳酸、尿肌酐的綜合設計實驗課，同時讓學生在平時的體育運動課中、基于網(wǎng)絡的學習中設計各種運動效果的開放性實驗方案。如100米跑、馬拉松訓練效果評定實驗，籃球的體能訓練效果評定實驗等，學生根據(jù)運動訓練中出現(xiàn)的問題，以自己或者同學作為實驗對象，研究探討運動訓練的實際問題，學生興趣特別濃，學習積極性高，收到了預期不到的效果。

6以“實驗基礎(chǔ)，應用為主，多方考核，綜合測評”的運動生物化學實驗考核方式

結(jié)合實驗課程教學目標，對每個同學給出公平、合理、科學的實驗成績，是運動生物化學實驗教學效果的關(guān)鍵之一。對學生實驗能力的考核與評價，要以開放性實驗過程中學生所表現(xiàn)出的獨立分析問題、解決問題的能力及創(chuàng)新意識為依據(jù)，不能只看重實驗的結(jié)果和實驗報告的內(nèi)容。為此，我們對原有實驗教學考核方式進行改革，將考核結(jié)果貫穿開放性創(chuàng)新實驗教學全過程，采用多層次，多角度，多形式、多指標的考核方式，原來的單一的實驗報告的評分改為基本知識、實驗技能、學習能力、合作能力和創(chuàng)新能力的10項指標五個方面的綜合評分;從傳統(tǒng)的教師一個人的評分改為教師、同學和學生本人的評分，更加清晰準確的了解和評價學生實驗過程。通過教師評定、同學互評和學生自評的考核制(表2)，體現(xiàn)了以生為本的教學理念，發(fā)揮了學生的學習主動性與積極性，提高了運動生物化學開放創(chuàng)新實驗的教學效果。7小結(jié)運動生物化學開放性創(chuàng)新實驗是該課程教學的重要組成部分，是學生學習基本知識、基本技能應用于體育運動實踐的重要環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的重要手段。本研究應用“線上研討，線下實操，自主分析，創(chuàng)新探究”的教學方法，從“開放拓展，實訓結(jié)合，創(chuàng)新設計，服務訓練”的主線改革和豐富實驗教學內(nèi)容，采用“實驗基礎(chǔ)，應用為主，多方考核，綜合測評”的實驗考核方法調(diào)動學生學習的積極性，實現(xiàn)“以本為本，科創(chuàng)融合”的實驗教學理念，從而提高學生參加實驗的興趣性，拓展學生的思維，提高學生創(chuàng)新能力。

作者:楊玲 單位:韶關(guān)學院體育學院