无反思，不成长—《生物化学实验技术原理》 “四问反思报

我的教学亮点

开课前的前两周天，利用智能教学App创建本课程生物工程和生物科学两个专业的“云班课”和名称为“likeyou生物化学共创学习平台”的QQ课程群，并把云班课号和QQ号发给学生，学生用手机下载云班课App加入“云班课”和“likeyou生物化学共创学习平台”的QQ课程群，突破了传统课堂教学的时间空间限制，使师生沟通从课堂延伸至课外，从线下迁移至线上，在师生间搭建起交流互动的移动平台，为开展线上线下混合式生物化学实验技术原理教学奠定了基础。

“云班课”的第一次班课通知：“同学们好！我是你们生物化学实验技术原理代课老师李科友，同学们也可以叫我like you，希望我们能共同度过一段美好的时光，我会给同学们提供实验相关方面的东西，如果你有时间，请认真看看我给大家发的各种材料，相信你一定会有收获的！加油！” 要求加入“likeyou生物化学共创学习平台”QQ群的同学注明自己的班级专业和姓名，以便大家交流沟通。

①为了了解同学们的基本情况，依据“云班课”平台，发布“头脑风暴”1，简要介绍一下你自己，如姓名，年龄，籍贯，爱好，父母及他们对你的影响，家乡特色，你在西北农林科技大学的最大收获，你对西农的看法或建议，你下一步的打算，说说你对人生或生命科学的体会或感悟。“头脑风暴”2，你为什么选修生化原理与技术?  你对该课程教学有何建议，通过本课程的学习你对自己有什么期望？

从“头脑风暴”1，中了解到同学们都出生于2000年以后，年龄在18-21岁之间；兴趣和爱好广泛，如骑行、跑步、打排球、羽毛球、篮球、打游戏、唱歌、看书、写作、绘画、阅读、英语、跳舞、做饭、手工、钢琴、摄影等等；对父母有感恩之心，父母的影响都是积极和正向的，如热情，不以物喜，不以己悲。对自己要求严格，自律自强，生活上不要斤斤计较，踏实肯干，不怕吃苦，功夫不负有心人、踏实做事，本分做人等等；对家乡是热爱和有感情的，如家乡的美食牛羊肉，烤全羊、手扒肉、油菜花海、水晶、饼灌汤包，牡丹酥，胡辣汤、羊肉泡馍、椰子糖等，家乡的标志有银杏树、十三朝古都、信阳毛尖，豫剧，河南坠子、药王孙思邈、玉华宫、耀州窑、处女泉、中华名酒第一村、丹霞地貌、人参，鹿茸、椰子汁等等；他们在西农的收获有，独立思考、自主学习，团队合作、消除了对农业类学科的偏见等等；对西农的评价也不错，例如很好的平台、优秀的老师、温暖、适合做学问的地方、拥有无限可能的地方、改变中国的伟人们（如赵洪璋院士、周尧教授等），但学术分围和学术平台还是和好的学校有较大差距等等。多数同学下一步打算保研或考研，过好当下，珍惜光阴，沉下心来努力钻研，切忌心浮气躁，眼高手低，脚踏实地，不畏未知的未来，活出自己的样子，活出不一样的人生等等。

人生感悟很特别有深度，如每分每秒都是限量版，需要珍惜，忙碌的时候也要学着停一停问问自己在忙些什么；唯有努力，才能学有所成；门外的繁华不是我的繁华，只有甘于寂寞，甘于奉献，这样才能真真正正的成人成才；相信三分天注定，七分靠打拼，坚信，越努力，越幸运。

苏子曰：'渺沧海之一粟，哀吾生之须臾，羡长江之无穷......'人生短暂，吾辈自当珍惜光阴。

在短短的几十年间，不要抱怨生活的无趣，不要把自己画在圆圈里，精彩是自己去创造的。

人生无非就是一场旅行，向哪里走？和谁一起走？为什么要走？这些都决定了，一个人的人生将是怎样的。

每个人的人生都是不同的，无论别人如何繁花似锦，那都是别人的，再怎么羡慕都与我无关，只有自己去经历，无论是好是坏，那才是生活的意义。

每个人都有他独特的闪光点，就像电影《无问西东》中的那句台词说到的：“这个时代缺的不是完美的人，缺的是从自己心底里给出的真心、正义、无畏和同情。” 当我们始终怀揣着一颗真心，以正义之光照亮世界，以无畏的勇气去面对一切艰险，以同情和善良之心去对待世界，那么世界就会报之于我们以光明，而我们即是足以照亮世界的熠熠生辉的点点繁星。

生命科学是21世纪的科学。生物和物理是推动人类文明发展的两个关键，一个是探寻人类本身的运作原理，一个是探寻人体之外乃至整个宇宙的运作原理。目前人类对于大脑的认知是很有限的，使用频率最高，但认识最少，人的意识是怎么产生的，人的记忆是怎么运作的，人是否能通过大脑来改变身体，这都等待着我们去解答。

从“头脑风暴”2，中了解到同学们绝大多数同学们认识明确，因为上学期在做生化实验时有很多问题没有解决，为了能够更加清楚地了解之前生化实验基本原理，提升自己设计实验能力。但也一个学生这样说“我也不知道为什么选它，我也不知道选它能获得什么，从来没有考虑过，抱歉了，老师！！”建议老师能够激发学生的思考，不拘泥于课本知识和内容，重点培养思维能力。注重于教我们怎样解决实验中出现的问题、怎样去设计实验、怎样通过实验达到我们的目的。希望自己能勤加思考，多和老师同学讨论，学完这门课程之后，能学会生化实验的基本方法、有独立设计与完成实验的能力。

②了解学生对上学期《基础生物化学实验》的学习情况，首先，课前通过小测试了解学生对上学期《基础生物化学实验》的实验名称、研究对象涉及技术等基本情况。小测试结果显示学生平均成绩为70分，说明大多数同学对这些还是清楚的，但少数同学对此还不清楚。其次，要求学生撰写《基础生物化学实验》结构化“六问反思报告” (表1)，对上学期《础生物化学实验》进行自我反思，并征求学生对该课程的意见和建议。

表1   “六问反思报告”作答要求

我的教学亮点

在《绪论》中首先使学生明确中国教育肩负的时代使命，就是“传授已知、更新旧知、开掘新知、探索未知，从而使人们能够更好认识世界和改造世界、更好创造人类的美好未来。” 不忘初心，牢记使命，当代大学生的初心与使命就是上大学为祖国富强，学本领为巨龙腾飞。中国学生发展的核心素养是学会学习，健康生活；责任担当，实践创新；文化底蕴，科学精神。科学精神的核心是求真（实事求是）、独立和合作、质疑(批判性思维）。从脑科学而言，学习就是脑神经细胞激活和建立联系的过程。其本质实在内部经验之间、内部经验与外部性信息之间、外部性信息之间建立联系，关键是激活学习者原有的神经通络。

怎样学习？通过学习金字塔（图1）告诉学生学习有被动学习和主动学习，希望学生要从被动学习向主动学习转变。

图1 学习金字塔

我的教学亮点

如何高效地开展自我学习？就是整理自己的思维、激发自己的思维、表达自己的思维。英国学者托尼·布赞发明的思维导图就是一种很好的学习和思维方式（如图2）。在 “云班课”资源里向学生推荐中国国思维导图培训权威、世界记忆纪录保持者姬广亮“思维导图初学者常犯的错误” 视频，使学生了解思维导图的相关知识和要求，学生在课堂学习和认真看书的基础上，在每章学习结束后，以小组或个人提交作业——思维导图。

图2 思维导图作用和特征

我的教学亮点

“对分课堂”是复旦大学张学新教授首创以提升学生能力为导向的新的教学模式（图3）。

图3 对分课堂的四个过程、小组讨论及汇报

“亮考帮”即“亮闪闪”——在听课、读书、完成常规作业后，要总结出学习过程中自己感受最深、受益最大、最欣赏的内容。“考考你”——把自己弄懂了，但是觉得别人可能存在困惑的地方用问题的形式表达出来，用来挑战别人。“帮帮我” ——把自己不懂、不会的地方提炼出来，在讨论时求助同学。

自己先前对复旦大学张学新教授首创的“对分课堂”虽然有一定的了解，但是一直没有在教学实践中实施，本课程中我把班级分若干个实验小组(4-6人一组)，小组同学轮流做组长，负责召集本组同学对学习内容进行讨论。形成组内亮闪闪、考考你和帮帮我，然后课堂汇报，然后全班讨论，培养学生的团队合作精神，语言组织能力和口语表达能力。

我的教学亮点

学生编写试题是学生参与教学，引导学生主动学习，激发学生的学习兴趣的重要形式。每章结束后，邀请学生每人编写一道单选题、多选题、判断题或填空试题，其中第一章离心技术和第二章层析技术各45道，第三章电泳技术52道，第四章生物化学分析技术25道，第五章生物大分子制备方法23道，共计190道试题，通过审核汇总，进行了5次随堂测试，检查学生运用知识解决实际问题的能力，考后及时总结（分数、易错题、答题技巧等），及时反馈给学生，对测试中出现的问题，要求学生积极思考,查阅相关资料，进行讨论，分析原因，及时改正。

脑科学中认知负荷理论认为，大脑的负荷容量是有限的。依据认知负荷理论指导的高效教学，必须降低外在的认知负荷，增加相关的认知负荷。为此，引导和指导学生以顺口溜来打包信息，编写离心机选用、离心转头、离心沉降影响因素、离心机使用注意事项、影响电泳的主要因素等口诀，层析技术口诀组歌、电泳技术口诀组歌等，帮助学生在理解的基础上，记忆离心、层析和电泳技术的知识要点。

我的教学亮点

从学情分析中了解到上学期在做生化实验时，学生有很多问题没有解决，为了能够更加清楚地了解之前生化实验基本原理，使学生能运用生化实验的基本原理、独立设计实验。以《基础生物化学实验》中“酶的专一性”和“琥珀酸脱氢酶代谢研究”为专题组织学生研讨。

在“酶的专一性”研讨活动中，首先让学生观看视频酶的特性——制糖发的改进、回顾酶的定义、酶的基本性质——极高的催化效率、高度的专一性（绝对专一性和相对专一性）、易失活、活性可调控、有些酶需辅助因子等。其次以课本“酶的基本性质实验”中，酶的专一性实验为例，该实验是以唾液淀粉酶、蔗糖酶对淀粉、蔗糖水解反应的催化作用来观察酶的专一性。采用 Benedict 试剂检测反应产物， Benedict 试剂是碱性硫酸铜溶液具有一定的氧化能力能与还原性糖的半缩醛羟基发生氧化还原反应生成砖红色氧化亚铜沉淀。淀粉酶和蔗糖酶虽然都催化糖苷键的水解生成还原糖， 但是淀粉酶只对淀粉起作用，蔗糖酶仅水解蔗糖。

表2   酶催化的专一性

取6支试管，按上表操作，观察记录各管发生现象，并解释之。

按照实验预期 1、4 号试管有砖红色沉淀，其他试管呈现蓝色溶液，没有沉淀，但是在之前的生化实验中，除几组同学的实验结果与预期完全相同外，其他组同学的实验结果显示 1、 4 号试管有砖红色沉淀与实验预期一致，不同的只是沉淀量的多少和颜色深浅而 异。但是其他试管的实验结果并非呈现蓝色溶液，呈现出多种不同的颜色（好多同学的实验结果是 2 号试管呈现绿色溶液）。为此利用“云班课”活动讨论功能，把同学们的实验结果（照片）汇总在一起上传，给学生布置了这样的任务，从图片上你能观察到什么问题，说明了什么问题？为什么同样的实验得到了不同的结果？开动你聪明的大脑提出自己的独到见解！设置 20 个经验值。同学们纷纷从现象出发多方思考，对实验结果做出自己的解释和推理，并展开了热烈的讨论。对于 1、4 号试 管有砖红色沉淀与实验预期一致，不同的只是沉淀量的多少和颜色深浅而异，大家普遍认同因为理论上是讲得通的，的确淀粉酶水解淀粉，蔗糖酶水解蔗糖都产生了还原糖，还原糖与 Benedict 试剂发生氧化还原反应生成砖红色氧化亚铜沉淀，不同的沉淀量和颜色深浅的差异是反应得到的还原糖量的不同而产生的。2 号试管为何呈现绿色溶液同学们基本上都认为试管里有少量还原糖，其与 Benedict 试剂 反应得到少量砖红色氧化亚铜，后者与未反应的 Benedict 试剂蓝色溶液按照颜色三原色原理显绿色。但是对于 2 号试管里还原糖的来源却产生了较大的分歧，一些同学认为淀粉溶液里含有还原糖，另一些同学认为蔗糖酶溶液里含有还原糖，还有一些同学们认为是实验操作不规范产生的。我进一步向同学们提出问题，如果说淀粉溶液或蔗糖酶溶液里有还原糖，如何通过实验来验证这种假设？如果说是实验操作不规范产生了还原糖，请同学们思考操作中有哪些途径，可能使 2 号试管里有还原糖？这些问题的提出进一步激发了同学们探究问题的热情。

同学们还从思想认识的高度进行了深入的经验总结：

并不是大多数人对某个实验的得到结果是一样的就能说明他们是对的。有时真理是掌握在少数人手里。

在实验过程中，我们要熟悉原理及步骤，对出现的实验结果做出预判。既不能因为与他人的结果相同，就认为自己是对的，也不能因为自己与他人的实验结果不同而盲目进行自我怀疑。而应从实际出发，结合实验原理，进行准确的分析和判断。

细节决定成败。在进行实验操作之前，我们应认真清洗所要用到的实验器具（烧杯、试管、滴管、移液管等）， 避免因之前的同学未洗净实验器材而对自己的实验结果产生影响。实验材料对实验结果的影响不容忽视。一旦实验材料发生污染，就可能导致产生错误的实验结果。

设置对照原则在实验设计中非常重要。在实验设计中，为排除无关条件的干扰，常常要设立对照实验。 通过干预或控制研究对象，以消除或减少实验误差，鉴别实验中的处理因素与非处理因素的差异。例如，设置条件对照、空白对照、相互对照等。

 对待每一次实验，无论它看起来是困难还是容易，复杂还是简单，都应抱着严谨的求真务实的态度去完成它，既不因困难而退缩，也不因简单而懈怠，唯有如此，方能有所得。

通过研讨激发了学生的思考，培养了学生的思维能力，使学生理解了怎样解决实验中出现的问题、怎样去设计实验、怎样通过实验达到的目的。

在“琥珀酸脱氢酶代谢研究”专题研讨中，为了培养学生设计实验和分析问题的能力，首先给学生提供有关酶的学习资料，如视频“关于酶本质的探索”和“酶的本质——酿酒的故事”，使学生了解人们对酶的化学本质探索，从最初的酿酒发酵到巴斯德与李比希的发酵之争，从毕希纳的新发现到萨姆纳脲酶是蛋白质鉴定，从酶都是蛋白质T.Cech和S. Altman核酶的发现。人们对酶本质的认识是一个不断发展的过程！

 1.对于权威大家我们要尊敬,但不能盲从, 要敢于质疑勇于探索！实践才是检验真理的唯一标准。
    2.科学研究中的失败或异常现象,并非坏事,可能存在着难得机会,要善于观察,善抓机遇,刨根问底。
    3.良好的材料对于科学研究的成功不可等闲视之。

其次发送微信链接戊二酸脱氢酶是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂吗？

第三、带领学生重温了酶促反应动力学酶浓度、底物浓度、温度、Ph值、激活剂和抑制剂对酶促反应的影响，然后，提出《基础生物化学实验》中“琥珀酸脱氢酶代谢研究”实验设计是否合理？实验设计存在什么问题，为什么？实验结果计算公式对吗？开动你聪明的大脑提出自己的独到见解，改进实验设计！在理论学习和上学期实验的基础上，让同学们讨论，激发了同学们的巨大热情，大家对《基础生物化学实验》中“琥珀酸脱氢酶代谢研究”实验进行了深入的研讨。

原实验设计方案

1、原实验方案 “温度对琥珀酸脱氢酶催化反应的影响”部分，“操作步骤”中，没有将实验所用的底物琥珀酸钠、酶液、缓冲液、显色剂甲烯蓝等在相应保温温度下进行预热，造成实验结果的不准确性。

2、原实验方案“有机酸对琥珀酸脱氢酶催化反应的抑制效率测定”中，把戊二酸作为琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂，而戊二酸在进入琥珀酸脱氢酶活性中心以后，会被催化脱氢转变成反戊烯二酸，不是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂，而是琥珀酸脱氢酶的另一种底物。可以用草酰乙酸来代替戊二酸进行实验，因为琥珀酸和草酰乙酸都是四碳的二元羧酸，两者结构上极为相似，草酰乙酸为琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂。

研究不同种类的有机酸对琥珀酸脱氢酶催化反应的抑制效率，应该使其浓度相同。研究同种抑制剂的不同浓度对琥珀酸脱氢酶反应速度的影响，然而没有对乙二酸、丙二酸进行相同处理。

3、原实验方案“结果处理”中，计算公式错误，应更正为

4、 原实验设计片面，不全面。酶促反应动力学涉及影响酶促反应速度的因素包括底物浓度、酶浓度、pH、温度、激活剂/抑制剂，而本实验仅仅针对温度、抑制剂设计了实验，没有设计实验研究底物浓度、酶浓度、pH对琥珀酸脱氢酶活性的影响。

5、甲烯蓝不是最佳的琥珀酸检测剂，还有硫酸甲酯吩嗪（PMS）反应法，铁氰化钾[K3Fe（CN）6]还原法，TTC（氯化三苯四氮唑）法，MTT法，NBT（氯化硝基四氮唑蓝）法。

6、建议把材料改为干酵母。褪色终点判断不准确，可以用分光光度计来测定琥珀酸脱氢酶活性：

实验设计方案

在上述深入讨论的基础上，同学们独立设计了以下7个实验，对琥珀酸脱氢酶进行较为系统的研究。 

1. 琥珀酸脱氢酶的酶的专一性

2. 酶浓度琥珀酸脱氢酶反应速度的影响

3. 底物浓度对琥珀酸脱氢酶反应速度的影响

4. pH值对琥珀酸脱氢酶反应速度的影响

5. 温度对琥珀酸脱氢酶反应速度的影响

6. 相同抑制剂对琥珀酸脱氢酶反应速度的影响

7. 不同抑制剂对琥珀酸脱氢酶反应速度的影响

难能可贵的是程映皓等同学们结合上述几个方案的综合考虑，设计了一个总的实验方案，可完成除温度和pH值外的其他 5个实验，还从实验设计的高度进行深入的总结，例如，温度和pH对酶活性的影响。对于温度（或pH），可以采用控制变量的形式，保证其他条件相同，在不同温度（或pH）下进行反应，观察相同时间下，不同试管指示剂颜色的变化，或者通过相同指示剂颜色变化，所需要的时间来比较对应温度（或pH）的反应速度快慢。底物浓度对酶促反应的影响，关于底物浓度，可以考虑到两个状态下的作用。第一是没有加入竞争性抑制剂情况下，改变底物浓度；第二种是加入竞争性抑制剂情况下，改变底物浓度，通过指示剂颜色变化，对比反应快慢，同时两方面对照研究，可以得到更完善的实验结果。

一些学生这样感慨：美国著名教育家布鲁纳指出:“知识的获得是一个主动的过程,学习者不应是信息的被动接受者,而应该是获得过程的主动参与者”。在传统的课堂教学，只是一种单向的信息传输的方式.所以只是记住了结论而已。相比之下，此研讨先提出问题,让学生带着问题去思考,自己进行实验设计得出结论,自己学会应用知识，最关键的是体会了构建知识的过程和方法,让我们学会了求知。

我的教学亮点

建立以提高学生素质为目标的考核体系,对于调动学生学习的积极性和主动性具有重要的导向作用。为此,建立了“云班课“为平台，传统课堂与“手机课堂”教学相结合，对学生学习全过程性考核（表3），督促学生在学习的各个环节充分发挥自己的主观能动性，积极认真地参与到学习的全过程。

表3  综合考核成绩表

对于在学习中积极参与，深入思考，善于总结的学生，都在QQ群及时给予表扬，表现特别突出的刘宇飞、石佳2位同学约平时成绩记满分，颁发班级“学习之星”荣誉证书，对于实验设计有创新的石佳、高茹茜、彭琪朗、魏淇等4名同学颁发“最佳创意选手”荣誉证书，对于合作精神良好的付小丫、连升2个小组颁发“最佳创意合作组”荣誉证书，对于有实验设计很好的聂子琪、程映皓、石佳、黄映、焦计彤等同学颁发班级“最佳实验设计选手”荣誉证书，以资鼓励，对综合考核优秀的彭宁、付小丫、任鹏、郭新媛、龙智旭、焦计彤、刘宇飞、高茹茜、朱亚轩等9位同学颁发“综合考核成绩优秀”荣誉证书，以资鼓励（图4）。

图4电子荣誉证书

在课程结束布置的“六问反思报告”中，同学们对本学期教学的亮点进行了概括：

□  思维导图，让我们必须认真，仔细地看课本、阅读课本、认真分析、归纳整理零散的知识，增强了我们的自主学习能力。

□  “亮闪闪、考考你、帮帮我”以小组为单位讨论式学习，发挥各自的优点，交流学习经验，学习方法，并且互相找出不足，加以改进，更能激发我们的自主学习能力，最重要的增进了同学之间的感情。

□  学生自己出题，就会掌握某一方面的知识，再汇集所有同学的题，进行测验，相当于大家一起查漏补缺，不仅可以巩固所学知识，还可以测验大家所学的水平。

□  专题研讨，使我们对生物化学实验有了更深的认识，提高了我们分析问题和解决问题的能力，更为重要的是培养了我们自己设计实验的能力。

通过上述教学活动，激发了学生对父母的感恩之心，对家乡、母校和祖国的热爱之情，实现了师生的有效互动和以知识传授为主，向以思维方式和独立思考能力的提升为主的转变，使学生在获得生物化学实验原理和技术专业知识的同时，又习得了一种思维方式，使学生学习从被动的行为转化为自主的行为，培养了学生求真务实、批判性思维、独立思考和团结合作的科学精神，并在实践中取得了良好的效果。

 我的教学不足  

 “换位思考”不到位，例如开始以为学生上学期既学习了《生物化学》理论课，又学了《基础生物化学实验》，做了相关实验，有理论和实践的基础，对本学期学习《生物化学原理和技术》应该没有太大困难，上完《绪论》后第一章的电泳技术，没有太多的讲解就让学生分组讨论，而学生虽然学了生物化学理论课，也做了基础生化实验，但是许多内容都忘记了，因此理论联系实际的能力不足，讨论效果不佳。这说明学生学习的有效输出，必须以有效的输入为基础，否则学生就不能有效的输出，这正是“对分课堂”中四个过程中的第一个过程“讲授”的具体要求。另外，在学期开始忽视学生还有其他课程作业，既要求学生画思维导图，又要写每章的”五问反思报告”，学生反映负担太重，自己通过匿名问卷调查，及时对学生作业进行了调整。

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