生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生科研思維的培養(yǎng)探討*

白長(zhǎng)存，段巧玲，馬 佳，張玉心，石 瑩，夏 俊 (蚌埠醫(yī)學(xué)院生化與分子生物學(xué)教研室， 蚌埠 233030; 通訊作者)

生物化學(xué)是醫(yī)學(xué)院校的專業(yè)基礎(chǔ)課，作為一門(mén)實(shí)驗(yàn)性較強(qiáng)的學(xué)科，其中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于學(xué)生非常重要。學(xué)好生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課，一方面可以幫助學(xué)生理解和掌握所學(xué)的生物化學(xué)理論知識(shí)，另一方面通過(guò)實(shí)驗(yàn)理論學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)訓(xùn)練及實(shí)驗(yàn)技術(shù)的綜合應(yīng)用，能夠大大提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂蒲兴季S能力，為應(yīng)用生化實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。

在目前的生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生主要存在兩方面的問(wèn)題:一是實(shí)驗(yàn)技能不高，包括對(duì)某些特定的實(shí)驗(yàn)技術(shù)接觸過(guò)少，或者動(dòng)手能力欠缺;二是缺乏科學(xué)思維的訓(xùn)練，不會(huì)分析科學(xué)問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，無(wú)法描述、分析和總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)然也就提不出科學(xué)的判斷和見(jiàn)解［1］。第一個(gè)問(wèn)題相對(duì)容易解決，只要讓學(xué)生多動(dòng)手，多進(jìn)行專項(xiàng)訓(xùn)練，熟能生巧，學(xué)生自然而然就掌握了各種實(shí)驗(yàn)技能，他們之間的差距也不會(huì)很明顯。關(guān)鍵是第二個(gè)問(wèn)題，并不是那么容易所能改變。甚至對(duì)某些學(xué)生而言，這就是一個(gè)“技術(shù)員”與“科學(xué)家”的分水嶺，是一些人很難跨越的鴻溝。但是一旦跨過(guò)這個(gè)鴻溝，我們就可以說(shuō)這個(gè)學(xué)生“入門(mén)”了。也只有這樣的學(xué)生才真正有機(jī)會(huì)成為合格的科研工作者。

學(xué)生科研思維的缺失，究其根源在于他們本科階段所接受生物化學(xué)課，尤其是實(shí)驗(yàn)課中存在的教育缺失?，F(xiàn)在高校的本科生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在諸多問(wèn)題，在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式上已經(jīng)不能適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要，極大制約了教學(xué)進(jìn)展和學(xué)生素質(zhì)的提高［2］，因此必須對(duì)舊有模式進(jìn)行改革。為了提高生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量，訓(xùn)練學(xué)生的科研思維能力，結(jié)合本校教學(xué)實(shí)際，我們對(duì)傳統(tǒng)生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)策略。

1 傳統(tǒng)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

1．1 教學(xué)模式單調(diào)，難以激發(fā)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性 大部分學(xué)生和一些實(shí)驗(yàn)教學(xué)老師簡(jiǎn)單地把實(shí)驗(yàn)課作為單獨(dú)的一門(mén)課，為了完成任務(wù)而做實(shí)驗(yàn)，忽視了實(shí)驗(yàn)課跟理論課的聯(lián)系，不能有效地將理論課知識(shí)延伸到實(shí)驗(yàn)課中;也不能把實(shí)驗(yàn)作為發(fā)現(xiàn)新知識(shí)的手段和過(guò)程，更沒(méi)有把實(shí)驗(yàn)當(dāng)作培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的重要手段和載體。

1．2 內(nèi)容比較單一，難以培養(yǎng)學(xué)生的科研探索能力 在教學(xué)內(nèi)容上，多是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師會(huì)按照“最佳”條件將各種所需試劑、材料準(zhǔn)備好，學(xué)生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室后只是按教師的板書(shū)或者實(shí)驗(yàn)教材上的步驟按部就班地完成操作。很少主動(dòng)思考該怎樣完成實(shí)驗(yàn)，更不會(huì)深入探討實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路，自然也無(wú)法處理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。一旦實(shí)驗(yàn)不成功，就會(huì)簡(jiǎn)單地把原因歸為操作不當(dāng)，不去思考影響實(shí)驗(yàn)的因素，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)也難以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的調(diào)整［3］。

1．3 實(shí)驗(yàn)缺乏綜合性，不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng) 一般實(shí)驗(yàn)不要求學(xué)生自己查閱文獻(xiàn)、分析資料，因此學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)要解決的科學(xué)問(wèn)題缺乏了解，不知道實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵鈭D。這就造成學(xué)生只是被動(dòng)接受知識(shí)和技能，而不能主動(dòng)探索和思考科學(xué)問(wèn)題。也就是說(shuō)，學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)，只知道完成了哪些步驟，學(xué)習(xí)了什么技術(shù)，但不明白這個(gè)實(shí)驗(yàn)是為解決什么科學(xué)問(wèn)題而設(shè)計(jì)的，是怎樣設(shè)計(jì)的，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是否達(dá)到了預(yù)期的目的［4］。這樣一來(lái)，學(xué)生并沒(méi)有得到科學(xué)思維的訓(xùn)練，只是知識(shí)與技能的簡(jiǎn)單積累。結(jié)果進(jìn)入研究生等更高級(jí)的學(xué)習(xí)階段后，還是不知道該怎樣做實(shí)驗(yàn)，如何進(jìn)行科學(xué)研究。因此科學(xué)思維的教育培養(yǎng)，在大學(xué)本科階段非常重要。有了這樣的訓(xùn)練，學(xué)生將來(lái)才能根據(jù)實(shí)際的科學(xué)問(wèn)題，提出設(shè)想，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)先前的設(shè)想作出驗(yàn)證、判斷，從而得出科學(xué)的結(jié)論，進(jìn)而才能夠提出新的科學(xué)觀點(diǎn)，真正推動(dòng)科學(xué)的進(jìn)步。

1．4 實(shí)驗(yàn)報(bào)告模式化，不利于學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求是學(xué)風(fēng)的養(yǎng)成 在課后的實(shí)驗(yàn)報(bào)告書(shū)寫(xiě)中，很多學(xué)生不認(rèn)真思考，只是照抄實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)條件，更有甚者，為了迎合實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)的結(jié)果，獲取高分，而去編造數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這是一個(gè)非常嚴(yán)重的問(wèn)題，也是科學(xué)研究絕對(duì)不能容忍的態(tài)度和行為。

上述問(wèn)題的存在，反映出傳統(tǒng)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)嚴(yán)重制約了學(xué)生科研思維、科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，因此對(duì)其進(jìn)行改革刻不容緩。

2 生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革策略

為解決上述問(wèn)題，我們提出多種策略，總的來(lái)講就是以做科研的態(tài)度和方法來(lái)做實(shí)驗(yàn)，以科學(xué)思維指導(dǎo)生化實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)。

2．1 重視學(xué)生能力培養(yǎng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動(dòng)性 我們?cè)谧錾瘜?shí)驗(yàn)前，要求學(xué)生盡量多查閱相關(guān)資料，不僅要對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)原理有所了解，更重要的是了解實(shí)驗(yàn)的科學(xué)背景和實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，有余力的學(xué)生也可以在此基礎(chǔ)上自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。以酪氨酸酶的催化作用為例，學(xué)生在上這堂課之前，通過(guò)自己查閱資料，不僅知道催化酪氨酸生成多巴的酪氨酸羥化酶與催化多巴生成多巴醌的酪氨酸酶其實(shí)是同一種多功能酶，而且還明白酪氨酸酶在人體不同部位參與催化的反應(yīng)不同，是黑色素代謝和兒茶酚胺生成的關(guān)鍵酶，也是目前唯一已明確的黑色素代謝酶。通過(guò)主動(dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠?qū)⒈敬螌?shí)驗(yàn)的內(nèi)容跟理論課上講過(guò)的知識(shí)有機(jī)結(jié)合在一起，既調(diào)動(dòng)了學(xué)生積極性，同時(shí)也加深了他們對(duì)于整個(gè)生化相關(guān)知識(shí)的理解和掌握。

2．2 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神，提高發(fā)現(xiàn)、分析、解決問(wèn)題的能力 在生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，改變單一的“最佳”實(shí)驗(yàn)條件，將多種影響因素分開(kāi)考慮，設(shè)計(jì)多組平行實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較，讓學(xué)生自己去尋找“最佳”條件，并探索分析各種影響因素的作用，培養(yǎng)學(xué)生的科研意識(shí)及創(chuàng)新精神。例如琥珀酸脫氫酶的作用及其競(jìng)爭(zhēng)性抑制實(shí)驗(yàn)中，在驗(yàn)證底物與抑制劑濃度比值對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響時(shí)，傳統(tǒng)上的做法是使用0．2 mol/L和0．02 mol/L兩種濃度的底物琥珀酸及0．2 mol/L和0．02 mol/L兩種濃度的抑制劑丙二酸，按照琥珀酸和丙二酸濃度比值分別是1∶0，1∶1，10∶1，1∶10 設(shè)計(jì)四個(gè)實(shí)驗(yàn)組，此外再設(shè)置一個(gè)只加正常底物不加抑制劑及琥珀酸脫氫酶提取液的對(duì)照組。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，有同學(xué)提出了問(wèn)題:實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中只考慮底物與抑制劑濃度的比值而不考慮濃度的高低是否合適?比如在1∶1實(shí)驗(yàn)組中加入0．2 mol/L琥珀酸與 0．2 mol/L丙二酸和加入0．02 mol/L琥珀酸與0．02 mol/L丙二酸，底物與抑制劑的濃度比值均是1∶1，但是前者濃度高于后者，兩組的結(jié)果是否相同?所以我們?cè)谥蟮膶?shí)驗(yàn)過(guò)程中，讓提出問(wèn)題的同學(xué)把自己的想法用實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，極大地增加了他們對(duì)探究實(shí)驗(yàn)的參與熱情，提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、解決問(wèn)題的能力。

2．3 培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求是的科學(xué)態(tài)度，按科研論文格式如實(shí)書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 當(dāng)前學(xué)術(shù)界屢屢出現(xiàn)的學(xué)術(shù)造假丑聞，與本科階段實(shí)驗(yàn)課中嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度與實(shí)事求是學(xué)風(fēng)的教育不足有一定的關(guān)系。為了培養(yǎng)學(xué)生的科研誠(chéng)信，我們從生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)抓起，首先要求實(shí)事求是地記錄各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而培養(yǎng)學(xué)生在科研上的誠(chéng)信。其次，要求學(xué)生在書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告過(guò)程中，參考科研論文的格式，把研究背景(原理)，實(shí)驗(yàn)材料、試劑及儀器，實(shí)驗(yàn)方法(步驟)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果，討論等部分都在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中體現(xiàn)出來(lái)，盡量詳細(xì)書(shū)寫(xiě)，尤其強(qiáng)調(diào)討論部分，實(shí)驗(yàn)結(jié)果跟預(yù)期一致，要及時(shí)總結(jié)，再接再厲;實(shí)驗(yàn)結(jié)果跟預(yù)期不一致，更要求學(xué)生分析原因，把影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素統(tǒng)籌考慮，找出問(wèn)題之所在，以利于以后實(shí)驗(yàn)操作成功率的提高。

2．4 培育良好的團(tuán)隊(duì)精神，增強(qiáng)學(xué)生的交流和協(xié)調(diào)能力 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，各學(xué)科間呈現(xiàn)愈來(lái)愈明顯的交叉、滲透趨勢(shì)［5］。傳統(tǒng)的個(gè)體科研人員存在學(xué)科局限、信息量和知識(shí)量不足等固有缺陷，逐漸被更加系統(tǒng)化的科研團(tuán)隊(duì)所取代，科研團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成為高?？蒲邪l(fā)展的重要組成單元［6］?？蒲袌F(tuán)隊(duì)內(nèi)部協(xié)作潛力巨大，成員之間充分實(shí)現(xiàn)科研資源共享、智力共享，各成員之間協(xié)同有序，能夠更加高效地取得科研創(chuàng)新成果。在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們著力培育學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神，特別是培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)小組內(nèi)部的分工協(xié)作、共同進(jìn)取的良好作風(fēng)，為他們將來(lái)走向社會(huì)打下良好的基礎(chǔ)。對(duì)于一般的生化實(shí)驗(yàn)，我們將兩個(gè)同學(xué)分為一組，有的實(shí)驗(yàn)四人一組。在小組內(nèi)部，大家分工合作。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中鼓勵(lì)他們多交流討論，集思廣益，做到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)組內(nèi)共享、實(shí)驗(yàn)報(bào)告單獨(dú)完成。

總之，生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課不僅是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的重要手段之一，更是鍛煉學(xué)生科研思維的一個(gè)非常好的平臺(tái)，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)對(duì)于培養(yǎng)創(chuàng)新型的高素質(zhì)人才具有重要的意義。在今后的教學(xué)工作中，我們將結(jié)合具體情況，根據(jù)不同專業(yè)層次的要求選取適合的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)模式，緊跟科技發(fā)展的步伐，繼續(xù)努力開(kāi)展創(chuàng)新教育，以培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的具有科研思維的創(chuàng)造性人才。

［1］ 宋國(guó)斌，席國(guó)萍．生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的幾點(diǎn)體會(huì)［J］．山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào):基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教學(xué)版，2010，12(7):727－728．

［2］ 劉林麗，李云，肖紅利．生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討［J］．高校實(shí)驗(yàn)室工作研究，2006，90(4):17 －18．

［3］ 賴小玲，陳華絮，肖生鴻．改革生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高學(xué)生綜合創(chuàng)新能力［J］．生物學(xué)雜志，2007，24(3):38，68 －69．

［4］ 向玉勇，汪美英，殷培峰．改革生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的科研素質(zhì)［J］．黃山學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，13(3):124 －127．

［5］ 遲穎．我國(guó)高?？蒲袆?chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)研究［D］．吉林大學(xué)，2009．

［6］ 戚紅，趙學(xué)銘，張振興．天津醫(yī)科大學(xué)科研績(jī)效影響因素分析［J］．基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育，2013，15(12):1111 －1113．