大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃促進(jìn)化學(xué)教學(xué)改革

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[摘要]基于大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項(xiàng)目視角，結(jié)合本院生物化學(xué)教學(xué)工作，發(fā)現(xiàn)較多平時教學(xué)和實(shí)踐中容易忽視的問題。鑒于此，將創(chuàng)新訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn)融入日常的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中進(jìn)行改革，取得了良好的效果。

[關(guān)鍵詞]大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項(xiàng)目；生物化學(xué)；教學(xué)改革

生物化學(xué)是全國高等學(xué)校生物工程、醫(yī)學(xué)、食品工程、獸醫(yī)學(xué)等相關(guān)專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。專業(yè)基礎(chǔ)課是連接基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識的重要課程，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科知識的融會貫通。對專業(yè)基礎(chǔ)課知識的學(xué)習(xí)、理解、掌握和運(yùn)用程度，直接影響到學(xué)生專業(yè)課的學(xué)習(xí)和從事專業(yè)工作的素質(zhì)與能力。生物化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的基礎(chǔ)專業(yè)課，不僅需要學(xué)生掌握一定的生物化學(xué)基礎(chǔ)理論知識，更重要的是對學(xué)生科學(xué)思維、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、綜合分析問題能力和團(tuán)隊協(xié)作意識的培養(yǎng)。大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項(xiàng)目是教育主管理部門面向本科生立項(xiàng)的項(xiàng)目，也是“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一[1]。目的是通過開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的改革，促進(jìn)人才培養(yǎng)觀念的轉(zhuǎn)變，提升大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素質(zhì)和能力，為創(chuàng)建創(chuàng)新型國家儲備人才[1]。筆者曾主講大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)必修課；在2019年被聘為學(xué)校創(chuàng)新導(dǎo)師；指導(dǎo)本科生曾獲2019年和2018年國家級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項(xiàng)目。無論是賽前項(xiàng)目書的選題、寫作、答辯，項(xiàng)目立項(xiàng)與實(shí)施期實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)與監(jiān)督、中期檢查，還是項(xiàng)目結(jié)題時成果發(fā)表、總結(jié)，每次的經(jīng)歷都會有很大的收獲。這些寶貴的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，相信將對本院生物化學(xué)教學(xué)和教學(xué)改革起到了積極的推動作用。

1促進(jìn)教師教育觀念的更新和多元化教學(xué)方法的探究

教育觀念是一個與教育思想、教育理念相互聯(lián)系而又有所區(qū)別的概念[2]。在過去一個世紀(jì)中，教育觀念經(jīng)歷了由“教授”到“教學(xué)”再到“全面發(fā)展教育”等的變遷過程[2]。為了使培養(yǎng)的學(xué)生既適應(yīng)國家現(xiàn)代化建設(shè)的需要，又適合社會發(fā)展和新時代市場需求，首先高校教師應(yīng)樹立先進(jìn)的教育思想，適時更新教育觀念。生物化學(xué)是一門交叉學(xué)科，它運(yùn)用化學(xué)的理論與方法研究生物的化學(xué)組成和生命活動中的化學(xué)變化[3]。生物化學(xué)是19世紀(jì)末期誕生的新學(xué)科之一[3]。諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎和諾貝爾化學(xué)獎得主均是在生物化學(xué)領(lǐng)域有杰出貢獻(xiàn)的科學(xué)家；特別是20世紀(jì)50年代以后，生物領(lǐng)域的所有獲獎成果中，有50%以上與生物化學(xué)相關(guān)[3]。在諾貝爾化學(xué)獎中，也有近三分之一的獲獎成果屬于生物化學(xué)領(lǐng)域[3]。因此，生物化學(xué)是一門既古老又具有時代性很強(qiáng)的學(xué)科，其內(nèi)容既豐富又龐雜。學(xué)科競賽例如大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項(xiàng)目(簡稱“大創(chuàng)”)可以對日常教學(xué)過程中存在的問題進(jìn)行反饋，有針對性地將競賽中發(fā)現(xiàn)的問題整合到日常教學(xué)活動的各個環(huán)節(jié)中，促進(jìn)教師不斷完善教學(xué)觀念，提升專業(yè)素質(zhì)[4]。“大創(chuàng)”細(xì)則的制定、項(xiàng)目書的評分標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)答辯的問題選取等，是需要參照理論基礎(chǔ)知識和生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的進(jìn)度，借鑒生物化學(xué)領(lǐng)域最新研究成果。這就需要教師有過硬的理論和與時俱進(jìn)的專業(yè)知識。項(xiàng)目實(shí)施過程中的儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)、學(xué)生指導(dǎo)等問題，有助于課堂教學(xué)中教師實(shí)際問題的提出，引起學(xué)生的注意和興趣，啟迪學(xué)生思維。例如，硫酸銨沉淀法、酸沉淀法、有機(jī)溶劑萃取法等是用于蛋白質(zhì)、小肽類物質(zhì)等粗提常見方法。學(xué)生在“大創(chuàng)”實(shí)施中容易出錯在以下方面：試驗(yàn)方法選取、溶劑選擇、沉淀時間等。教學(xué)上，教師結(jié)合實(shí)操時的誤區(qū)、難點(diǎn)等進(jìn)行系統(tǒng)、深入的分析和探討，并對試驗(yàn)中應(yīng)注意的問題提出建議和改進(jìn)，能加強(qiáng)學(xué)生對知識點(diǎn)理解和運(yùn)用。蛋白質(zhì)純度鑒定常用物理化學(xué)的方法，常見的如電泳、沉降和HPLC(高效液相色譜)等。“大創(chuàng)”實(shí)施中發(fā)現(xiàn)電泳分析如IEF和SDS-PAGE等不適用于鑒定分子量較小的蛋白質(zhì)。小肽分子的質(zhì)量是很小的，它的分子質(zhì)量變化范圍在100Da到5kDa或更小一些。例如在乳制品和淀粉類中分布廣泛能夠引起食物中毒的致吐毒素(cereulide)是一個小分子親脂性的是的十二環(huán)縮酚酞，分子量為1152Da。查閱近幾年研究文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，因cereulide分子量小，沒有抗原性，用于檢測cereulide的免疫檢測技術(shù)方法缺乏。因cereulide具有強(qiáng)親脂性，其較為容易吸附在實(shí)驗(yàn)室常用色譜柱上，長時間使用會出現(xiàn)柱效降低，分離效果差等現(xiàn)象，HPLC和HPLC-MS等儀器方法不能對cereulide進(jìn)行精確定量的檢測。目前應(yīng)用方法較多的是采用分子生物學(xué)手段對其進(jìn)行快速檢測。教學(xué)上，教師可針對生物化學(xué)專業(yè)研究和生產(chǎn)實(shí)際所需的案例，結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和文獻(xiàn)分析，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

2對學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)的促進(jìn)作用

2.1促進(jìn)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)科學(xué)作風(fēng)和規(guī)范細(xì)致操作習(xí)慣的培養(yǎng)

“大創(chuàng)”項(xiàng)目書主要包括以下幾個方面內(nèi)容：申請理由、項(xiàng)目方案、項(xiàng)目進(jìn)度安排和預(yù)期成果。部分學(xué)生在申報書撰寫時會出現(xiàn)選題不夠科學(xué)、研究內(nèi)容欠缺技術(shù)性與細(xì)節(jié)性，會因無法區(qū)分項(xiàng)目方案和進(jìn)度安排而感到困惑，會因?qū)懽鞑灰?guī)范和格式問題等在評審時被扣分。項(xiàng)目書是廣泛查閱國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)后，基于該團(tuán)隊已具備的知識、條件、特長、興趣和前期準(zhǔn)備等，圍繞所提出的擬解決科學(xué)問題，為驗(yàn)證該科學(xué)問題而構(gòu)建的包含有研究方法、人員分工、研究內(nèi)容的詳細(xì)項(xiàng)目方案，并論證該研究方案設(shè)計的科學(xué)性、邏輯性、可行性和創(chuàng)新性。在此基礎(chǔ)上，項(xiàng)目進(jìn)度安排是項(xiàng)目方案下，對每一個研究內(nèi)容依據(jù)實(shí)際情況調(diào)整和安排實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，應(yīng)考慮到階段性成果、內(nèi)容順序、時間分配和完成期限等因素。更進(jìn)一步地，基于該項(xiàng)目研究結(jié)果，給出預(yù)期的成果，通常包括、專利發(fā)明、推廣應(yīng)用、調(diào)查報告、設(shè)計、產(chǎn)品和鑒定等。結(jié)合生物化學(xué)專業(yè)特點(diǎn)和“大創(chuàng)”的1.5年實(shí)施周期，其預(yù)期成果更多是中文核心、國家發(fā)明專利申請、調(diào)查報告等。研究方法和研究內(nèi)容的撰寫也會讓學(xué)生比較困惑，往往會混淆，甚至是張冠李戴。研究內(nèi)容是圍繞該項(xiàng)目研究目標(biāo)，先提出擬解決的科學(xué)問題，再針對科學(xué)問題結(jié)合理論展開分析，列出具體解決問題的研究設(shè)計，即：科學(xué)問題是什么？如何提出科學(xué)問題？如何驗(yàn)證或解決科學(xué)問題？而研究方法是指解決科學(xué)問題所需的思路與方法。學(xué)生通過參與“大創(chuàng)”，并基于上述模式進(jìn)行了研究和專業(yè)實(shí)踐，使學(xué)生能夠體驗(yàn)和掌握項(xiàng)目選題、申報、執(zhí)行及結(jié)題的全過程。大學(xué)語文是大學(xué)生在校期間必修課，但關(guān)于學(xué)科專業(yè)的科技論文寫作在我國高校不夠重視，學(xué)生普遍欠缺這方面的基本知識、寫作方法和技巧。隨著“大創(chuàng)”等學(xué)科競賽的興起，學(xué)生通過參與項(xiàng)目書的寫作、專業(yè)答辯和后期相關(guān)科研成果的撰寫，分析和總結(jié)寫作中存在的主要問題，不但可以提高學(xué)生科技論文寫作的規(guī)范和水平，而且可以讓學(xué)生對生物化學(xué)認(rèn)識更加深刻，能夠科學(xué)、客觀、邏輯地分析研究對象和激發(fā)創(chuàng)造性，能夠鍛煉學(xué)生考慮問題的嚴(yán)密性、邏輯性。

2.2促進(jìn)學(xué)生知識的系統(tǒng)化和學(xué)生邏輯思維的培養(yǎng)

生物化學(xué)課本和課堂學(xué)習(xí)中會有大量的專業(yè)性術(shù)語，因其枯燥乏味、深奧難懂，容易造成混淆，讓學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，從而導(dǎo)致對該課程厭學(xué)。本院生物化學(xué)教學(xué)雖然開設(shè)了對應(yīng)的必修實(shí)驗(yàn)課程，但受限于學(xué)院公共實(shí)驗(yàn)中心儀器設(shè)備不足、課程學(xué)時較短和場地限制等問題，生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容都是幾個獨(dú)立的簡單實(shí)驗(yàn)，因此學(xué)生往往難以將理論知識和實(shí)驗(yàn)操作系統(tǒng)掌握。而“大創(chuàng)”中涉及的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)是基于基本技能和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的升華，采用的是綜合性實(shí)驗(yàn)—探索與設(shè)計性實(shí)驗(yàn)的模式去培養(yǎng)學(xué)生，極大地提高了生物化學(xué)教學(xué)效率和質(zhì)量。學(xué)生通過“大創(chuàng)”系統(tǒng)的訓(xùn)練，使生物化學(xué)各個章節(jié)知識點(diǎn)的聯(lián)系、銜接與延伸得到了強(qiáng)有力的加強(qiáng)，使學(xué)生獲得完整的協(xié)調(diào)的知識體系結(jié)構(gòu)。

3結(jié)語

生物化學(xué)的教學(xué)和教學(xué)改革成功開展，需要教師和學(xué)生在日常教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)和相關(guān)學(xué)科競賽過程中共同努力和不斷探索。教師引導(dǎo)學(xué)生將基礎(chǔ)知識和生物化學(xué)專業(yè)知識結(jié)合，基于大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項(xiàng)目模式進(jìn)行研究和專業(yè)實(shí)踐的鍛煉，有效地加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)和提高學(xué)生綜合素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

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作者：鄧鳳如   單位：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)