生物化学实验教学中学生科研思维的培养探讨*

白长存，段巧玲，马 佳，张玉心，石 莹，夏 俊 (蚌埠医学院生化与分子生物学教研室， 蚌埠 233030; 通讯作者)

生物化学是医学院校的专业基础课，作为一门实验性较强的学科，其中的实验教学对于学生非常重要。学好生物化学实验课，一方面可以帮助学生理解和掌握所学的生物化学理论知识，另一方面通过实验理论学习、实验技术训练及实验技术的综合应用，能够大大提高学生的实验技能，培养学生的实验能力和科研思维能力，为应用生化实验手段进行科学研究奠定基础。

在目前的生化实验教学中，学生主要存在两方面的问题:一是实验技能不高，包括对某些特定的实验技术接触过少，或者动手能力欠缺;二是缺乏科学思维的训练，不会分析科学问题、设计实验内容，无法描述、分析和总结实验结果，当然也就提不出科学的判断和见解［1］。第一个问题相对容易解决，只要让学生多动手，多进行专项训练，熟能生巧，学生自然而然就掌握了各种实验技能，他们之间的差距也不会很明显。关键是第二个问题，并不是那么容易所能改变。甚至对某些学生而言，这就是一个“技术员”与“科学家”的分水岭，是一些人很难跨越的鸿沟。但是一旦跨过这个鸿沟，我们就可以说这个学生“入门”了。也只有这样的学生才真正有机会成为合格的科研工作者。

学生科研思维的缺失，究其根源在于他们本科阶段所接受生物化学课，尤其是实验课中存在的教育缺失。现在高校的本科生物化学实验教学存在诸多问题，在教学内容和教学模式上已经不能适应时代发展的需要，极大制约了教学进展和学生素质的提高［2］，因此必须对旧有模式进行改革。为了提高生物化学实验的教学质量，训练学生的科研思维能力，结合本校教学实际，我们对传统生化实验教学中存在的问题进行了分析，并提出了相应的改进策略。

1 传统生物化学实验教学存在的问题

1．1 教学模式单调，难以激发学生的积极性和主动性 大部分学生和一些实验教学老师简单地把实验课作为单独的一门课，为了完成任务而做实验，忽视了实验课跟理论课的联系，不能有效地将理论课知识延伸到实验课中;也不能把实验作为发现新知识的手段和过程，更没有把实验当作培养学生科学思维的重要手段和载体。

1．2 内容比较单一，难以培养学生的科研探索能力 在教学内容上，多是验证性实验，实验指导教师会按照“最佳”条件将各种所需试剂、材料准备好，学生进实验室后只是按教师的板书或者实验教材上的步骤按部就班地完成操作。很少主动思考该怎样完成实验，更不会深入探讨实验的设计思路，自然也无法处理实验过程中出现的问题。一旦实验不成功，就会简单地把原因归为操作不当，不去思考影响实验的因素，出现问题时也难以进行实验设计的调整［3］。

1．3 实验缺乏综合性，不利于学生综合素质的培养 一般实验不要求学生自己查阅文献、分析资料，因此学生对实验要解决的科学问题缺乏了解，不知道实验目的和意图。这就造成学生只是被动接受知识和技能，而不能主动探索和思考科学问题。也就是说，学生做完实验，只知道完成了哪些步骤，学习了什么技术，但不明白这个实验是为解决什么科学问题而设计的，是怎样设计的，实验的结果是否达到了预期的目的［4］。这样一来，学生并没有得到科学思维的训练，只是知识与技能的简单积累。结果进入研究生等更高级的学习阶段后，还是不知道该怎样做实验，如何进行科学研究。因此科学思维的教育培养，在大学本科阶段非常重要。有了这样的训练，学生将来才能根据实际的科学问题，提出设想，设计实验，然后根据实验结果对先前的设想作出验证、判断，从而得出科学的结论，进而才能够提出新的科学观点，真正推动科学的进步。

1．4 实验报告模式化，不利于学生严谨求是学风的养成 在课后的实验报告书写中，很多学生不认真思考，只是照抄实验原理、实验步骤和实验条件，更有甚者，为了迎合实验预测的结果，获取高分，而去编造数据和实验结果。这是一个非常严重的问题，也是科学研究绝对不能容忍的态度和行为。

上述问题的存在，反映出传统生物化学实验教学已经严重制约了学生科研思维、科研创新能力的培养，因此对其进行改革刻不容缓。

2 生物化学实验教学改革策略

为解决上述问题，我们提出多种策略，总的来讲就是以做科研的态度和方法来做实验，以科学思维指导生化实验课的教学。

2．1 重视学生能力培养，调动学生学习的积极性和主观能动性 我们在做生化实验前，要求学生尽量多查阅相关资料，不仅要对每个实验原理有所了解，更重要的是了解实验的科学背景和实验目的，有余力的学生也可以在此基础上自己设计实验方案。以酪氨酸酶的催化作用为例，学生在上这堂课之前，通过自己查阅资料，不仅知道催化酪氨酸生成多巴的酪氨酸羟化酶与催化多巴生成多巴醌的酪氨酸酶其实是同一种多功能酶，而且还明白酪氨酸酶在人体不同部位参与催化的反应不同，是黑色素代谢和儿茶酚胺生成的关键酶，也是目前唯一已明确的黑色素代谢酶。通过主动学习，学生能够将本次实验的内容跟理论课上讲过的知识有机结合在一起，既调动了学生积极性，同时也加深了他们对于整个生化相关知识的理解和掌握。

2．2 培养学生创新精神，提高发现、分析、解决问题的能力 在生化实验教学中，改变单一的“最佳”实验条件，将多种影响因素分开考虑，设计多组平行实验。通过实验结果的比较，让学生自己去寻找“最佳”条件，并探索分析各种影响因素的作用，培养学生的科研意识及创新精神。例如琥珀酸脱氢酶的作用及其竞争性抑制实验中，在验证底物与抑制剂浓度比值对酶促反应速度的影响时，传统上的做法是使用0．2 mol/L和0．02 mol/L两种浓度的底物琥珀酸及0．2 mol/L和0．02 mol/L两种浓度的抑制剂丙二酸，按照琥珀酸和丙二酸浓度比值分别是1∶0，1∶1，10∶1，1∶10 设计四个实验组，此外再设置一个只加正常底物不加抑制剂及琥珀酸脱氢酶提取液的对照组。在实验过程中，有同学提出了问题:实验设计中只考虑底物与抑制剂浓度的比值而不考虑浓度的高低是否合适?比如在1∶1实验组中加入0．2 mol/L琥珀酸与 0．2 mol/L丙二酸和加入0．02 mol/L琥珀酸与0．02 mol/L丙二酸，底物与抑制剂的浓度比值均是1∶1，但是前者浓度高于后者，两组的结果是否相同?所以我们在之后的实验过程中，让提出问题的同学把自己的想法用实验加以验证，极大地增加了他们对探究实验的参与热情，提高了学生发现、分析、解决问题的能力。

2．3 培养严谨求是的科学态度，按科研论文格式如实书写实验报告 当前学术界屡屡出现的学术造假丑闻，与本科阶段实验课中严谨的科学态度与实事求是学风的教育不足有一定的关系。为了培养学生的科研诚信，我们从生物化学实验的基础抓起，首先要求实事求是地记录各种实验结果，从而培养学生在科研上的诚信。其次，要求学生在书写实验报告过程中，参考科研论文的格式，把研究背景(原理)，实验材料、试剂及仪器，实验方法(步骤)，实验结果，讨论等部分都在实验报告中体现出来，尽量详细书写，尤其强调讨论部分，实验结果跟预期一致，要及时总结，再接再厉;实验结果跟预期不一致，更要求学生分析原因，把影响实验结果的因素统筹考虑，找出问题之所在，以利于以后实验操作成功率的提高。

2．4 培育良好的团队精神，增强学生的交流和协调能力 现代科学技术发展迅速，各学科间呈现愈来愈明显的交叉、渗透趋势［5］。传统的个体科研人员存在学科局限、信息量和知识量不足等固有缺陷，逐渐被更加系统化的科研团队所取代，科研团队已经成为高校科研发展的重要组成单元［6］。科研团队内部协作潜力巨大，成员之间充分实现科研资源共享、智力共享，各成员之间协同有序，能够更加高效地取得科研创新成果。在生物化学实验过程中，我们着力培育学生的团队精神，特别是培养实验小组内部的分工协作、共同进取的良好作风，为他们将来走向社会打下良好的基础。对于一般的生化实验，我们将两个同学分为一组，有的实验四人一组。在小组内部，大家分工合作。实验过程中鼓励他们多交流讨论，集思广益，做到实验数据组内共享、实验报告单独完成。

总之，生物化学实验课不仅是培养学生实验技能的重要手段之一，更是锻炼学生科研思维的一个非常好的平台，强化实验课的教学对于培养创新型的高素质人才具有重要的意义。在今后的教学工作中，我们将结合具体情况，根据不同专业层次的要求选取适合的实验内容和教学模式，紧跟科技发展的步伐，继续努力开展创新教育，以培养适应社会发展的具有科研思维的创造性人才。

［1］ 宋国斌，席国萍．生物化学实验教学的几点体会［J］．山西医科大学学报:基础医学教学版，2010，12(7):727－728．

［2］ 刘林丽，李云，肖红利．生物化学实验教学改革探讨［J］．高校实验室工作研究，2006，90(4):17 －18．

［3］ 赖小玲，陈华絮，肖生鸿．改革生物化学实验教学，提高学生综合创新能力［J］．生物学杂志，2007，24(3):38，68 －69．

［4］ 向玉勇，汪美英，殷培峰．改革生物化学实验教学，培养学生的科研素质［J］．黄山学院学报，2011，13(3):124 －127．

［5］ 迟颖．我国高校科研创新团队建设研究［D］．吉林大学，2009．

［6］ 戚红，赵学铭，张振兴．天津医科大学科研绩效影响因素分析［J］．基础医学教育，2013，15(12):1111 －1113．