科研实践与生物化学教学体会

摘要：生物化学是生命科学领域一门重要的专业基础课，但因其知识点多、理论性强、且知识点与相关技术更新较快，如何打破传统教学的框架，开展有效的教学改革具有较大的现实意义。本文探讨了科研实践在教学改革中的作用，并深入分析了科研实践如何与教学相互促进，有助于提高生物化学的教学效率。

关键词：生物化学；教学改革；科研实践

生物化学是生命科学领域中研究生物体化学组成以及化学变化规律的一门重要基础学科[1-2]，是生命科学类(生物科学、生物技术、生物信息等)各专业本科生必修的专业基础课程，也是农林院校大农学各专业(农学、植保、园艺、食品、资环)重要的专业基础课程[3-4]。然而该课程知识体系庞大、理论抽象，多学科交叉密切[5]，加上其知识与技术方法发展更新较快[2]，学生普遍反映难学难懂。因此，势必要求教师打破传统的教学框架，开展教学改革，通过合理有效的教学设计，选择适合不同专业和不同特性学生的教学方法，结合课程内容与社会热点，挖掘知识体系中蕴含的德育资源和思政元素，凸显“以教学为主导，学生为中心”的理念，达到教书育人的教学效果。下面结合本人经验，谈谈科研实践与生物化学教学相长的体会。

1教学科研相结合的优势

教学没有科研做底蕴，就是一种没有观点的教育[6]。教学是科研的基础，而科研则是教学的延伸和提升。只有将教学和科研有机结合，才能充分推动教育的均衡发展，从而提高学生的求知欲望[7]。理论学习与科学研究相结合是本人在生物化学教学改革中的一个重要实践。经过十年的教学，发现科研活动与课程学习和教书育人密切联系，教学科研相结合具有以下优势。1.1有助于课程理论的理解。提前进入实验室，学生在研究生或本科高年级学生的直接指导下学习相关实验技能，课堂理论可以更好地得以实践，更有利于教师启发式教学，有效促进学生对理论的理解，提升学习效果。同时，在理论学习中通过对专业典型案件或学生正在研究案例的讲解可以促进学生进一步理解科研实践过程中涉及的实验原理，让学生更有效地掌握与运用相关实验技术，激发兴趣，寓教于乐，加强学生对课程的代入感，变被动学习为主动思考，有效提高理论知识的吸收转化，二者相互促进。1.2有助于科研兴趣的培养。生物化学的研究对象为所有活着的生命体，因此，蛋白质、核酸、糖、脂、相关酶等的组成、结构、理化性质、生物学功能及变化规律都属于本课程的范畴[8]。在课程理论学习基础上开展主动性的科研实践，是对未知科学问题的探索与求证，而不仅是为了学习实验技术。提前进入实验室，让学生在科研实践和问题与质疑中学习，可激起他们更为浓厚的科研兴趣和更为饱满的学习热情[9]。同时，科学研究还可让学生提前接触专业领域的前沿动态，有助于促进学生对专业领域的认识与求知欲望，进一步培养学生对科研的兴趣爱好。1.3有助于研究方向的选择。研究方向的选择是开启科研之路的重要一环，若一开始就能遵从个人的兴趣，便可更坚定地在科研道路上走下去。然而，很多学生在临近本科毕业时没有经过“轮转”(rotation)培养或更深入的了解，草草选择实验室和研究方向，这不但无法完全激发学生的研究兴趣与热情，也会让他们今后的科研道路布满荆棘，学生培养的效果也会倍受影响。通过低年级的科研实践，更有利于学生对毕业论文研究方向的选择，从而对学生将来从事科研工作起到重要的引领和启迪作用，为今后顺利开启科研之旅提供重要前提[9]。1.4有助于工匠精神的培养。科研的过程是充满惊喜与收获的，同时也是枯燥与反复的。在研究道路上能走下去，对研究人员的要求不仅仅是实验技能的娴熟和求知欲望的催化，更需要坚持不懈的毅力、严谨的科研态度与刻苦的学习精神[10]。通过开展基于《生物化学》理论学习的课外科研实践，有利于学生拓展理论课堂上接触不到的学习体验，对学生务实求真的态度以及思维方法的培养起到重要作用，大大提升了教书育人的成效[11]。当然，在理论学习的基础上提前开展科研实践也存在一些不足。如大量课余时间的投入可能会影响学生全方位综合能力培养的比例，毕竟每个人的时间精力是有限的。因此，在生物化学课程的理论学习基础上开展科研实践，只能是鼓励学生积极参与，根据每位学生的兴趣与需求，选择性、多元化、多水平地开展，对专业与科研充满兴趣的同学无疑在这项活动中可使二者产生良性互动，受益良多。

2教学科研相结合的成果转化

基于产出为导向的教育理念(outcome-basededucation,OBE)从成果的角度激励学生的理论学习热情与科研实践的激情，可有效促进学生的自主学习，从而有效提升学生的学习成效[8,12]。教学科研相结合除了具有以上几点优势外，还可与以下多项成果密切挂钩：2.1与毕业论文挂钩。从低年级起提前进入实验室参加科研实践，学生就会有充足的时间学习相关实验技能，了解国内外研究现状与存在的问题，从而可提前选题，提前开展实验，有效解决科学研究过程中发现的问题，大幅提升本科毕业论文的研究水平和质量。2.2与实验技能挂钩。提前进入实验室进行科研实践的学习效果与教学过程中的实验课完全不同。实验课上学生只是重复了可获得的实验结果来熟悉实验方法，主要在于培养学生的基本实验技术[13]；而在科学研究过程中，由于研究对象以及研究体系的差异需要不断摸索优化实验内容。因此，不但要求学生掌握相关实验技能，还要训练学生在科研过程中有效应用实验技术来分析和解决科学问题的能力，为今后开展进一步研究提供重要的技术基础。2.3与挂钩。在理论学习的基础上提前进入实验室进行科研实践，能获得相应的实验数据和研究结果，若安排的课题合乎科学性与创新性，且实验设计合理，数据完整，可鼓励其将实验结果整理成科研论文投稿发表。本科生若能作为第一作者发表文章，不但科研写作能力得到了很好的训练，更充分肯定了其科研能力与水平，为学生进一步深造与研究提供了重要的基础。如我校2014级植保创新班本科生赵国辉在学习生物化学课程时提前进入实验室开展埃及伊蚊关乳凝集素与不同受体蛋白质互作的研究，并从蛋白质结构及功能的角度开展了苏云金杆菌杀虫机制的研究[14]。研究过程中，他不但学习掌握了大量生物化学与分子生物学技能，还通过研究结果的整理，以第一作者于期刊Parasites&Vectors(JCR小类1区，2019年影响因子3.22)发表了相关论文，并顺利被厦门大学录取为硕士研究生。2.4与科学素养培养挂钩。从进入实验室学习基本技能开始，学生就要严格地以科研人员的标准要求自己，如遵守实验室规章制度、遵守科研诚信、注重团队精神、提高实验室安全意识、坚持不懈开展科研活动等理论课堂上学不到的科学素养。同时，进一步提升自我学习的能力，在科研过程中碰到的困难面前不畏惧、勇往直前等坚毅性格的培养也起了重要的课程思政的作用。2.5与课外创新创业竞赛挂钩。科学研究过程获得的课题数据与相应结果也在学生们参加各种创新创业竞赛中发挥了重要作用。如部级、省级及校级的“挑战杯”大学生课外作品赛和大学生创新创业竞赛等项目，不但令学生通过课余时间开展的科研实践获得了认可，还让他们在参加各种比赛的过程中得以全方位锻炼，让学生培养达到最大化的效果。以福建农林大学为例，在生物化学课程学习过程中参与科研实践的部分学生获得了全国挑战杯课外作品赛的一、二等奖。2009级生命科学学院本科生刘昭霞等的项目“埃及伊蚊抵御Bt菌株LLP29侵染的转录组分析及其关键基因功能鉴定”获得了第十三届全国挑战杯课外作品赛二等奖。同时也有多名学生获得了全国或省级创新创业竞赛的奖项。这些成果与经历也为学生们继续步入更高级别的高校或研究单位深造起到重要作用。这些成功的学生案例也为之后的学生起到了榜样作用，极大地促进了他们的学习热情，实现了良性循环，有效促进了学生的学习效率。2.6与专业科研人才培养挂钩。与普通学生相比，在课程开始时提前申请进入实验室的学生在实验技能、对科研的理解和前沿学术的定位上存在明显优势。这些特殊培养的学生往往理论学习更扎实、实验技能更娴熟、科研视野更广阔、专业素质更过硬，而且具备更明显的创新精神和创造能力。然而，在课余时间实施科研实践的过程中也存在一定的困难，如学生学习任务较重，课余时间比较有限；因经费或平台问题，学生不能随意选择感兴趣的实验室或课题开展实践等。因此，要想在生化课程之余深入开展科研实践，还需要学校与不同科研平台在政策和经费上的支持。

总之，生物化学课程应以培养学生掌握生物化学理论知识和实验技能为主要目标，课程教学设计应渗透科研探索思想[11,15]，结合科研实践的鼓励与开展，奉行科学服务于人的发展理念[16]，提倡科研实践在理论学习中的相互促进，在帮助学生全面掌握生物化学的基本原理、基本知识和基本实验技术基础上有效提高学生的创新思维、分析和解决问题的能力，为学生进一步学习后续的专业课程及为国家培养高素质创新性生物化学人才和具有深厚生物化学基础知识的相关学科人才奠定良好基础。

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作者:张灵玲 牟少亮 艾育芳 马洪丽 单位:福建农林大学生命科学学院