動(dòng)物生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)

羅君誼 陳婷 孫加節(jié) 習(xí)欠云 張永亮

摘要：在自然科學(xué)本科教育中，理論知識(shí)、技術(shù)實(shí)踐與科學(xué)素養(yǎng)缺一不可。以動(dòng)物生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)本科生教學(xué)為例，闡述本科階段生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)及不足，提出實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的思考，通過(guò)實(shí)踐為生物化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)改革提供借鑒。

關(guān)鍵詞：動(dòng)物生物化學(xué);科學(xué)素養(yǎng);實(shí)驗(yàn)教學(xué);本科教育

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2020）22-0100-02

生物化學(xué)是一門(mén)廣泛開(kāi)設(shè)于各高校的農(nóng)學(xué)、生命科學(xué)等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，旨在從化學(xué)層面研究和解釋生命現(xiàn)象、生命物質(zhì)以及生命過(guò)程[1]。其中，動(dòng)物生物化學(xué)著重于研究動(dòng)物體內(nèi)的代謝活動(dòng)和化學(xué)變化規(guī)律[2]，從分子水平探究動(dòng)物健康和營(yíng)養(yǎng)[3]。對(duì)于動(dòng)物科學(xué)專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，未來(lái)大多是從事畜牧養(yǎng)殖等相關(guān)工作或接受研究生教育，在具備理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)技能之外，還要求學(xué)生用科學(xué)方法應(yīng)對(duì)科學(xué)問(wèn)題?？茖W(xué)方法指的是在科研工作中所涉及的邏輯思維、行為方式以及工作準(zhǔn)則，是科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，而這些科學(xué)方法往往需要在科學(xué)實(shí)踐中習(xí)得[4]。因此，在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，應(yīng)把科學(xué)方法納入課程當(dāng)中，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才做好鋪墊[5]。

一、動(dòng)物生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)

（一）課時(shí)較少，教學(xué)模式簡(jiǎn)單

生物化學(xué)是一門(mén)復(fù)雜的學(xué)科，然而，32個(gè)實(shí)驗(yàn)課時(shí)相對(duì)于學(xué)科內(nèi)容來(lái)說(shuō)十分有限[6]。為了盡可能覆蓋生物化學(xué)學(xué)科的各個(gè)模塊，幾乎所有材料預(yù)處理和試劑配制都由實(shí)驗(yàn)員和研究生助教提前完成。同時(shí)，授課老師著重講解實(shí)驗(yàn)原理、操作要點(diǎn)等，對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的特點(diǎn)、來(lái)源、預(yù)處理等缺少交代，因此，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)缺乏完整性的認(rèn)知，難以激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣。

（二）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主

在32個(gè)學(xué)時(shí)中，包括涉及蛋白質(zhì)、酶、血糖、血脂、維生素C、DNA等驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)8個(gè)，在這些經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生只需按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)進(jìn)行操作，大部分能得到理想的結(jié)果，即使得到不理想的數(shù)據(jù)，也因知其然而不知所以然，不能激發(fā)學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)思考[7]。

另外，每一個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)都是孤立的內(nèi)容[8]，學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后，對(duì)該實(shí)驗(yàn)在科研中的角色得不到清晰的認(rèn)識(shí)，無(wú)法整合知識(shí)體系與實(shí)驗(yàn)技能[9]，長(zhǎng)此以往，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容感觸不深，缺乏主動(dòng)思考的動(dòng)力。

（三）實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源不充足

生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及許多分子實(shí)驗(yàn)，所用儀器和試劑均較為昂貴，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室與實(shí)驗(yàn)課程的資金和技術(shù)投入要求比較高[10]，但是資金預(yù)算與其他實(shí)驗(yàn)課程是一致的，從而導(dǎo)致教學(xué)壓力較大。我院設(shè)立了實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心與科研實(shí)驗(yàn)儀器共享平臺(tái)，可以借用科研實(shí)驗(yàn)室的高新儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不過(guò)，由于上課學(xué)生多達(dá)40人以上，仍舊不能讓學(xué)生近距離接觸這些儀器。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)實(shí)踐

（一）加強(qiáng)安全教育

良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和安全意識(shí)是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中最重要的工作準(zhǔn)則之一。在生化實(shí)驗(yàn)中，不可避免地要接觸有毒有害試劑以及高溫加熱等。我們鼓勵(lì)學(xué)生提前了解實(shí)驗(yàn)試劑和流程，對(duì)實(shí)驗(yàn)安全操作進(jìn)行預(yù)習(xí)。在SDS-PAGE電泳實(shí)驗(yàn)中，在課堂講解時(shí)強(qiáng)調(diào)SDS、丙烯酰胺和TEMED的毒性，并要求學(xué)生全程佩戴手套，避免交叉污染。同時(shí)，要求學(xué)生做好廢棄物的收集和處理，了解危險(xiǎn)化學(xué)品的回收、碎玻璃的處理等。此外，在課程第一次實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前便針對(duì)移液器、離心機(jī)等開(kāi)展專門(mén)的培訓(xùn)，教導(dǎo)學(xué)生規(guī)范操作儀器，保持認(rèn)真謹(jǐn)慎的態(tài)度。

（二）改變“驗(yàn)證性”思維模式

盡管許多實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重點(diǎn)都放在增加綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)上[11]，但驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)性強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果明確，學(xué)生能夠更輕松地掌握實(shí)驗(yàn)技能。因此，改革重點(diǎn)應(yīng)落在改進(jìn)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)上，轉(zhuǎn)變師生“唯實(shí)驗(yàn)結(jié)果”導(dǎo)向的定式思維[12]。例如，在唾液淀粉酶活性的影響因素的實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證溫度對(duì)酶活性的影響時(shí)，水浴溫度為0℃、37℃、100℃。2018年全國(guó)碩士研究生招生考試農(nóng)學(xué)門(mén)類聯(lián)考動(dòng)物生物化學(xué)試卷中，出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)題“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定某哺乳動(dòng)物唾液淀粉酶的最適溫度”，從卷面可看出，大部分考生能模仿書(shū)本寫(xiě)出大致的實(shí)驗(yàn)方案，但書(shū)本實(shí)驗(yàn)只證明了37℃時(shí)酶活性較高，并不能證明37℃是最適溫度。許多考生默認(rèn)最適溫度為37℃，繼而圍繞“驗(yàn)證37℃”的實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)置實(shí)驗(yàn)條件，因此出現(xiàn)了溫度區(qū)間設(shè)置過(guò)大、梯度不合理等情況。

由此可見(jiàn)，現(xiàn)有的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要老師將“驗(yàn)證”引導(dǎo)為“探索”，將強(qiáng)調(diào)“結(jié)果”轉(zhuǎn)換為強(qiáng)調(diào)“實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?，并且與學(xué)生探討實(shí)驗(yàn)思路是如何從“目的”探索得到“結(jié)果”的，逐漸幫助學(xué)生建立一個(gè)科學(xué)的思維模式。

（三）教學(xué)與科研實(shí)驗(yàn)室接軌

動(dòng)物生化實(shí)驗(yàn)面向的是大學(xué)二年級(jí)的學(xué)生，過(guò)早要求他們自主選題、自主創(chuàng)新并不現(xiàn)實(shí)，因此，在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)階段，如在雞血糖測(cè)定中要求學(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí)查詢文獻(xiàn)，了解雞空腹血糖的正常范圍，學(xué)習(xí)血糖濃度單位換算，并在實(shí)驗(yàn)后自主分析血糖變化的影響因素。在課程中后期，我們給學(xué)生一定的自由度，在蛋白質(zhì)測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于幾種經(jīng)典測(cè)定方法（雙縮脲法、福林—酚法、考馬斯藍(lán)法、紫外分光光度法），學(xué)生可以從中選擇多種方法進(jìn)行嘗試，對(duì)比其中的差異。同時(shí)，我們也鼓勵(lì)學(xué)生提出自己感興趣的實(shí)驗(yàn)材料，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的興趣[13]，提高學(xué)生探索科學(xué)的自信心，在探索中形成自己的科學(xué)思維方式[14]。

由于教學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備更新滯后，在借用科研實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備時(shí)，授課老師和研究生助教通過(guò)QQ視頻通話的方式，將實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景同步放映在大屏幕上，用遠(yuǎn)程示教的方式讓學(xué)生接觸科研實(shí)驗(yàn)的一角，以此了解科研工作是如何開(kāi)展的[15]。

三、結(jié)語(yǔ)

生物化學(xué)是一門(mén)實(shí)踐性極強(qiáng)的學(xué)科，而科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)是一項(xiàng)長(zhǎng)期而系統(tǒng)的工作。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，明確教學(xué)目的，貼近科學(xué)研究方法組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生沿著科學(xué)研究的邏輯思維方式學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，方能培養(yǎng)本科生的基本科學(xué)素養(yǎng)。

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Scientific Literacy Training in Experimental Teaching of Animal Biochemistry

LUO Jun-yi， CHEN Ting， SUN Jia-jie， XI Qian-yun， ZHANG Yong-liang

（College of Animal Science， South China Agricultural University， Guangzhou， Guangdong 510642， China）

Abstract： In undergraduate education of natural sciences， theoretical knowledge， technical practice， and scientific literacy are connected inseparably. This paper， which takes the experimental teaching of Animal Biochemistry in undergraduate education as an example， elaborates its characteristics and deficiencies， and proposes scientific literacy training during experimental teaching， so as to provide reference for future innovations in biochemistry experimental teaching.

Key words： Animal Biochemistry; scientific literacy; experimental teaching; undergraduate education

收稿日期：2019-09-04

基金項(xiàng)目：2018—2020年華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教育教學(xué)改革與研究項(xiàng)目“以應(yīng)用能力為導(dǎo)向的《動(dòng)物生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革”（編號(hào)：JG18061）

作者簡(jiǎn)介：羅君誼（1993-），女（漢族），廣東興寧人，碩士研究生，實(shí)驗(yàn)員，研究方向：動(dòng)物生理生化。

通信作者：張永亮（1966-），男（蒙古族），河北滄州人，博士，教授，研究方向：動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)生化。