生物化学开放性创新实验教学理念浅析

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摘要:运动生物化学开放性创新实验是该课程教学的重要环节，是培养学生创新能力的重要手段。为了改变传统实验内容单一、理论脱离实践、学生学习积极性不高的教学方法，本研究应用“线上研讨，线下实操，自主分析，创新探究”的开放创新的现代化的教学方法，以“开放拓展，实训结合，创新设计，服务运动”的主线改革和丰富实验教学内容，采用“实验基础，应用为主，多方考核，综合测评”的实验考核方法，调动学生学习的积极性与主动性，拓展学生的思维，实现“以生为本，科创融合”的实验教学理念，提高学生实践创新能力。

关键词:运动生物化学;实验教学;创新模式

运动生物化学是一门实践性极强的体育专业基础课程，实验课是该课程教学不可缺少的重要组成部分。一般传统教学的实验课，仅限于普通的课堂实验教学，学生被动学习，教学效果较差。本研究坚持“以生为本，科创融合”的实验教学理念，运用“线上研讨，线下实操，自主分析，创新探究”的教学方法，以“开放拓展，实训结合，创新设计，服务训练”的主线改革实验教学内容，采用“实验基础，应用为主，多方考核，综合测评”的实验考核形式，探讨学生实验课自主学习模式和开放性创新实验教学方法，为提高学生的实验操作技术与技能，培养创新体育科学人才提供理论依据与实用方法。

1传统运动生物化学实验课教学的特点

运动生物化学是从分子水平上研究运动对人体化学组成的影响、运动时物质代谢和能量代谢特点和规律的一门科学［1］。运动生物化学的理论与方法广泛应用于体育锻炼和运动训练实践中，因此，实验的教学和开展是科学运动的主要手段与方法。目前，运动生物化学实验课一般为普通单独的课堂教学，内容陈旧，方法单一，学生被动学习，效果较差。

1．1实验课内容单一，理论脱离实践

目前，我国大部分高等院校受实验教学模式的保守性和封闭性的传统教育思想的影响，基本上延续了以传授理论知识为主，实验技能操作为辅的实验课堂教学模式。实验教学模式更是偏重于基础性、验证性、演示性实验。很多实验内容简单、陈旧、几十年一成不变，实验内容与体育运动实践很少有衔接，理论与实践严重脱节。传统实验通常由教师根据教学大纲提前准备好实验内容，课上由实验教师讲解实验原理、步骤，然后进行分组，学生操作，课后每个人写一份实验报告，实验的内容往往就是单个项目，如血尿素的测定(二乙酰一肟法)，学生只能根据老师的指导和实验指导书进行被动练习。至于测定血尿素有什么作用，与体育运动实践有什么关系，为什么要用这种方法?还有没有其他的测定方法，学生一知半解。在整个实验教学过程中忽略了学生主动学习和创新能力的培养，学生学完后也不知道如何应用，没有发挥实验课的真正作用，学习与实际应用脱离，导致学生积极性不够，兴趣不高。

1．2实验方法陈旧，未能适应时代要求

传统的运动生物化学实验课一般有6－8个实验，实验方法一般都是简单的化学比色方法［2］，如血乳酸的测定方法仍是保留20世纪80年代的杨氏改良的对羟基联苯测试方法，其基本原理就是:无蛋白清液中的乳酸能被浓硫酸氧化分解成乙学校体育XUEXIAOTIYU醛，在铜离子存在时，乙醛与对羟基联苯反应，生成紫红色复合物，其颜色的深浅与乙醛浓度成正比，通过比色求出血液中乳酸的含量。然而，科学发达的今天，血乳酸的测定方法早已经从简单的比色法发展到了酶法、酶电极法和层析法等;仪器设备也从原来简单的分光光度计发展为乳酸半自动仪、全自动仪;测试仪器的形状也从较大型改变为便携式的掌上测试仪;测试的精确度越来越高，测试的时间越来越短。尿蛋白测定的方法的发展更是日新月异，从简单的双缩脲法的尿蛋白半定量测定发展为全自动的蛋白测试方法，尿蛋白的单一指标检测也变为蛋白组学的分析，原来的简单比色法只能检测单一的尿总蛋白，现在使用的尿蛋白组学测试，如全扫描的蛋白质组学定性定量技术(data－independentacquisition，DIA)，利用高通量的实验技术，可以鉴定尿液中的蛋白质分子并研究其生物学功能。可见，传统的实验教学，学生学习的测试方法较为落后，未能适应目前体育科学和运动训练的要求。通过我们的开放性设计实验，学生不仅学习了传统实验方法，也了解和使用目前先进的生物化学的测试仪器与测试方法，扩大了学生学习的知识面，为学生毕业后的运动训练的服务与研究奠定基础。

1．3教学方法简单，创新意识不强

传统实验教学中，老师着重上课的几分钟讲解与示范，学生过度依赖老师和实验指导书，缺乏自主动脑和自主思考的时间和空间，自主实验意识淡薄，动手能力差，遇到问题直接向教师求助，不善于独立思考和解决问题。不能培养学生的创新意识和思维。

1．4考核形式单一，不能反映学生能力

实验室的管理制度与方法影响了老师和学生的正常发挥，也固定了教师对学生的实验课的成绩考核。许多实验的考核往往只是学生的实验报告的单一考核，未能对学生的实验原理的理解、操作技术的水平和实验创新能力的综合考核。在实际的操作过程中，每位同学的实验报告大同小异，甚至雷同，不能体现考核的公平性和科学性，实验课程是培养学生实践能力和科研思维的重要环节，从现有的考核形式来看缺乏合理性。考核结果难以体现公平性、科学性和合理性。

2坚持“以生为本，科创融合”的运动生物化学实验教学理念

教学理念是对认识的集中体现，同时也是人们对教学活动的看法和持有的基本的态度和观念，是人们从事教学活动的信念。正确的现代化的教学理念对实验教学活动有着极其重要的指导意义。我们坚持“以生为本，科创融合”的实验教学理念，在实验的教学过程中，以学生为本，改革开展实验课思路和实践方案设计实验内容与方法，利用网络资源，实验与科学研究相结合，实验与体育运动实践相结合，鼓励和指导学生“自主学习、自主实验、自主研究、自主创新”，开展开放性创新实验教学活动，增强开放性实验的效果，培养学生积极主动学习能力，激发学生求知欲，建立终身学习与科研意识，从而提高学生的创新科研能力。运动生物化学实验课一般在三年级上学期进行，学生已经学过了运动解剖学、运动生理学等课程，对实验的操作和设计有一定的基础，为我们的开放性实验的开展提供扎实的基础。在教学过程中，我们加强了学习基础较差学生自主学习的培训和相关能力的培养，同时密切联系体育运动实践，重点解决体育锻炼与运动训练出现的问题，学生学习的积极性越来越强，实验操作技术的学习和掌握也很快，对体育运动中出现问题的发现也越来越多。如体育锻炼和运动训练中，经常应用运动生物化学的指标评定运动员的运动强度、运动量和运动性疲劳程度。而运动负荷的评定往往要用2－3个不同的生化指标，如用血清肌酸激酶、血乳酸评定运动负荷强度，用血尿素、尿蛋白评定运动负荷量。但在以前的实验课教学中，往往都是一个指标要上两节课，有些指标的测定可能需要更长的时间。学生对指标的测试原理和应用的理解大部分都是片面的。在传统的实验教学过程中，教师、实验员以实验课为中心，以实验室为中心，以教材、实验指导为中心，学生根据老师提出的实验目的、实验原理，实验操作方法，步步紧跟，进行实验操作、写出实验报告。学生被动学习，对实验的目的、原理和方法理解不充分，学生的实验技术、操作技能得不到很好的提高。因此，在实验教学的改革中，我们坚持以生为本，从学生的利益出发，改变以教师、实验室为中心的传统做法，在学生通过运动生物化学理论课的学习和实验课实验基本操作技术的训练后，由学习成绩不同层次的学生组成课外科研小组和学习小组，协同学习;引导学生根据体育运动实践，结合教师的科研课题，与老师一起，利用网络的有关资源，研究和设计实验，提出课题的设计，并做好课题的实施计划。经老师批准后，在运动场、实验室进行实施，测试各种指标，完成教师的部分科研测试数据，并根据研究的成果撰写实验报告或科研论文，同时教学论文研讨和报告，真正做到“以生为本，科创融合”，提高学生的实验开放创新能力。

3线上研讨，线下实操，自主分析，创新探究的实验教学方式

教学过程中，教是外因，学是内因，开放性创新实验的目的就是培养自主学习的意识，提高学生自主学习，创新和应用的能力，主要发展学生发现问题－提出问题－分析问题－解决问题的能力［3］。开放性创新实验可以有老师的启迪，引导，启发和帮助，但其核心是学生是主体，学生通过“线上研讨，线下实操，自主分析，创新探究”的开放性创新实验教学方式等实现学习目标。目前，运动生物化学实验课常为12学时，基础实验和开放性实验的线下学时比例为1:2，学生通过线上自主学习，线下实验基本操作学习4学时，学生基本掌握运动生物化学的实验原理、实验操作技术和开放性实验设计的基础后，我们鼓励学习利用课余时间，增加四个单位时间进行线上学习讨论。通过线上的讨论和探究学习，再组织学生线下8学时的开放性实验。

3．1线上研讨

学生可以自己发现问题，教师也可以引导，启发学生发现问题。学生在问题的驱动下，利用网络的资源，学习小组之间进行自主学习、探讨，自主探索，自主分析和提出问题。线上研讨主要包括三个阶段:基础知识的查阅与学习、开放性实验题目的研讨和实验数据与结果的探讨。

3．2线下实操

学生在老师的指导下，根据实验指导书，在实验室认真实验，规范操作步骤，练好实验操作技术，提高实验的操作技能;

3．3自主分析

学生根据教学目标，实际问题，通过线上线下查阅资料，自己或者团队协作，提出实验方案，完成开放性创新实验过程，并总结实验结果，完成实验报告或撰写课程小论文。

3．4创新探究

有目的有机会组织学生的课题研讨会或课程小论文报告会，通过学习、研究、报告、讨论和答辩，进一步修改、研究已经完成的课题。(具体做法如图一)

4“开放拓展，实训结合，创新设计，服务运动”，及时优化实验教学内容

运动生物化学的理论知识与实验课比例大约为3:1，实验内容也是运动训练实践中常用的生物化学指标，但这些指标的进行内容较为简单，陈旧，单一，指标之间没有关联，在运动训练实践中很难应用。我们对原来实验的内容按实际测试项目进行合理的归类和整合;采用线上和线下学习相结合，加强学生自主学习和探究能力的培养;根据运动生物化学实验技术的进步和发展，以及体育运动的发展设计实验，要求学生认真查阅和学习近期的参考文献，补充新的实验内容，介绍新的实验方法。同时，我们结合运动训练实践教学主体，在注重实验教学的综合性、设计性和应用性的基础上，采用“开放拓展，创新设计，实训结合，服务运动”的方法，对运动生物化学的实验教学内容进行优化。

4．1开放拓展，实训结合

在完成实验室的基础学习后，我们带领学生走出实验室，以自主探索，自主创新为前提，结合学生专项，通过运动训练的第二课堂，学生将实验原理、技术及时应用到身边的体育锻炼和运动训练，例如:通过校运会，专项课和教师的科研项目，开阔学生的思路，充分提高学生的动手能力和创新能力，拓展现有的实验内容。学生根据学过的知识，补充、更新和完善实验的内容，学习积极性大大提高。

4．2创新设计，服务运动

我们从体育运动的实践出发，运用多种多样的、先进的教学方法。如运用分层教学法、案例式教学法、群体教学法等先进的教学方法，教师引导，启发学生，发现问题，由学生根据自己的专项要求、专项特点、专业发展方向及兴趣爱好，自主选择实验项目。要求学生实验做到课堂实验与第二课堂实验相结合，基础实验与开放创新实验相结合，应用性实验与设计、创新性实验相结合，并且结合身边出现的问题，善于发现，善于总结，不断更新设计。建立起教师引导下，以学生自主学习，自主探索，自主创新为主的实验教学模式，不断更新实验教学手段，广泛利用互联网辅助教学实验软件、多媒体课件和网络教学，探索运动生物化学在运动实践中的应用。体育运动科学化，需要运动生物化学的测试与监控，我国的竞技水平和全民健身效果的不断提高，离不开我国运动生物化学科学的发展。我们要求学生在掌握基础实验的前提下，学会将运动生物化学的实验方法与手段应用于体育运动实践中。帮助体育运动者进行人体机能测试、运动强度制定、训练方案设计已经运动训练的科学监控等，解决运动训练中的实际问题。如学生学习了运动训练时人体的四个能量供能系统后，我们引导学生进行系统的总结(如表1)，从整体的情况下，分析各种引导生物化学指标在运动训练中的应用，并设计出各种不同的实验方案，同时，开展实验的测试。学生根据运动训练实验项目的设计，从实验结果回馈科学，丰富了运动生物化学的实验内容，又锻炼和培养了学生的科研意识、科研方法和科研能力，提高了人才培养的质量，实现科创融合。

5开放性实验教学模式的构建

开放性创新实验是培养学生实践能力、科研思维和综合素质，是体育专业必不可少重要部分，也是激发学生学习兴趣，培养学生积极性、主动性和求知欲的重要途径［4］。以培养创新人才为指导思想和目标，开展开放性实验教学模式的实践，符合目前社会对创新型人才培养的需求，对全面培养学生的科学作风、实践能力以及创新意识有着重大的作用和深远的意义［5－7］。目前，国内很多高校都已经开始普及开放性实验项目［8－10］。运动生物化学课程根据自身课程的特点，积极开展开放性创新实验教学，参照校内外先进的教学经验，逐步总结出一套基于自主学习，自主探索，自主创新，结合体育专业特点的开放性创新实验教学模式。首先，结合体育专业学生实际情况，按照人才培养方案，根据实验课程教学目标，紧密联系体育运动实践，基于自主学习，自主创新教学理念，引导学生进行自主学习，即在课堂基本教学内容学习的基础上，学生组成不同的学习小组，制定学习运动生物化学基本知识与实验操作基本技术，学生一边学习，一边有意识参与体育运动;其次，通过学生第二课堂和线上的讨论，利用网络资源和图书资料，科研小组开展协同学习，发现问题，提出课题;第三，学生在老师的指导下，反复利用网络资源，经过设计、实验、评定，拟出开放性实验的计划;第四，组织学生，分成不同的实验小组，根据学生自主设计的开放性实验计划，利用实验室、运动场等，组织开放性实验，测试实验指标;最后，与学生一起，线上处理和分析实验数据，将初步结果应用于体育运动实践，经实践检验后最终形成课程小论文或实验报告(如图三)。如学生在学习了体育运动方法的生物化学分析和体育锻炼效果评定后，我们有计划开设了血乳酸、尿肌酐的综合设计实验课，同时让学生在平时的体育运动课中、基于网络的学习中设计各种运动效果的开放性实验方案。如100米跑、马拉松训练效果评定实验，篮球的体能训练效果评定实验等，学生根据运动训练中出现的问题，以自己或者同学作为实验对象，研究探讨运动训练的实际问题，学生兴趣特别浓，学习积极性高，收到了预期不到的效果。

6以“实验基础，应用为主，多方考核，综合测评”的运动生物化学实验考核方式

结合实验课程教学目标，对每个同学给出公平、合理、科学的实验成绩，是运动生物化学实验教学效果的关键之一。对学生实验能力的考核与评价，要以开放性实验过程中学生所表现出的独立分析问题、解决问题的能力及创新意识为依据，不能只看重实验的结果和实验报告的内容。为此，我们对原有实验教学考核方式进行改革，将考核结果贯穿开放性创新实验教学全过程，采用多层次，多角度，多形式、多指标的考核方式，原来的单一的实验报告的评分改为基本知识、实验技能、学习能力、合作能力和创新能力的10项指标五个方面的综合评分;从传统的教师一个人的评分改为教师、同学和学生本人的评分，更加清晰准确的了解和评价学生实验过程。通过教师评定、同学互评和学生自评的考核制(表2)，体现了以生为本的教学理念，发挥了学生的学习主动性与积极性，提高了运动生物化学开放创新实验的教学效果。7小结运动生物化学开放性创新实验是该课程教学的重要组成部分，是学生学习基本知识、基本技能应用于体育运动实践的重要环节，也是培养学生创新能力的重要手段。本研究应用“线上研讨，线下实操，自主分析，创新探究”的教学方法，从“开放拓展，实训结合，创新设计，服务训练”的主线改革和丰富实验教学内容，采用“实验基础，应用为主，多方考核，综合测评”的实验考核方法调动学生学习的积极性，实现“以本为本，科创融合”的实验教学理念，从而提高学生参加实验的兴趣性，拓展学生的思维，提高学生创新能力。

作者:杨玲 单位:韶关学院体育学院