基于科教融合理念探讨高等医药院校生物化学教学

汪天明,马克龙,李 璐,宋 航,蔡 标

安徽中医药大学中西医结合学院,安徽合肥,230031

科教融合,即科学研究和教育教学相结合,已成为高校培育人才的重要手段和路径之一,对于培养高等教育人才来说具有重要意义。在当前“双一流”建设的背景下,科教融合已经成为世界一流大学的核心办学理念[1]。以一流的科研支撑一流的本科教学和专业建设,教学支撑科研,科研反哺教学,相互融合、相互支撑,使师生形成学术共同体,让教学与科研相互促进、相辅相成[2]。2019年10月,教育部发布《关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》,明确提出高等学校要强化科研育人的功能,科研助力、反哺教学,激发学生专业学习的兴趣[3]。

生物化学是高等医药院校一门核心课程,是研究生物体分子结构与功能、物质代谢与调节以及遗传信息传递的分子基础与调控规律,用化学的原理和方法研究生命现象的学科。通过对生物高分子结构与功能进行深入研究,揭示了生物体物质代谢、能量转换、遗传信息传递、光合作用、神经传导、肌肉收缩、激素作用、免疫和细胞间通信等许多奥秘,使人们对生命本质的认识跃进到一个崭新的阶段。生物化学是在医药学学科门类中发展最为迅速一门学科,安徽中医药大学积极探索面向新时代的生物化学专业教学改革需求,在生物化学教学中开展科教融合具有很强的操作性和现实意义,同时也是贯彻教育部提出“科教融合”理念具体举措和现实需求。

1 生物化学课程教学现状

生物化学是医药学院校学生必修的一门专业基础课,也是与临床、药学、医技、影像等各学科联系最为紧密的一门课程。医药学院校学生掌握一定的生物化学基本理论、基本知识和基本技术,为其后续专业课程的学习和胜任未来岗位奠定坚实的基础。因此,医药学院校各专业都将生物化学设置为核心基础课程。但是,由于生物化学课程本身知识体系庞大,内容太过复杂抽象,难以理解和识记,知识点错综复杂、逻辑性强,并且本学科发展非常迅速,新的实验技能和实验方法不断涌现,新的研究领域和其他学科交叉融合不断拓展,学生对于这些内容要么不知所措,要么死记硬背、照搬硬套,不能清晰地将知识内化构建知识网络,最终造成对这门医药学基础课程理解不透彻,效果往往不理想,不能为后续的专业课学习打下良好的基础。

2 生物化学课程科教融合教学面临的问题和挑战

2.1 教学内容传统,科教融合的理念缺乏

现阶段,各类规划教材种类繁多,但很多教材逻辑架构不清晰,不能深入浅出,教材内容相对滞后、零散,课程之间内容重复,缺乏系统化,教材创新程度不够,没有将最新科研成果吸纳写进教材,高水平的材料不多。且在实验教学中大多数院校设置为一些验证类的基础性操作或重复实验,通常安排学生按照教材或者教师讲义中的实验步骤按部就班地完成实验操作,完全体现不出实验的探究性和创新性,导致实验课教学的意义不大,收效甚微,起不到培养高质量人才的目的。

2.2 教学模式单一,科教融合的教学手段不够丰富

目前,生物化学课程教学方法大多以教师辅助PPT讲授为主,学生被动学习,学习时间短,且教师上课PPT课件翻动较快,学生对于一些较为抽象概念的理解很不到位,难以调动学生学习这门课程的兴趣,教学效果大打折扣。另外,传统的教学模式中实验教学处于从属地位,不太重视实验教学,实验教师学历配备不高,忽视实验教学和理论教学的结合。殊不知好的实验教学是对理论教学的强有力支撑,并且实验教学方式单一,多数学生主要以完成课堂任务和实验报告为主,缺乏探索性学习环节,也就很难培养学生的创新能力和科学素养。

2.3 教学热情不足,科教融合的程度不够

目前,部分高校在培育、建设“双一流”过程中过度强调科研,存在“重科研、轻教学”的严重现象,破除“五唯”力度不够,科学研究与人才培养融合紧密的程度不高,教育教学质量提升空间有待进一步努力[4]。在教师实际操作方面,如少数青年教师为了评定职称和聘期考核,因而将工作重点放在做基金、做项目研究以及高水平SCI论文的发表等有显示度的工作上面,用在指导大学生开展科研的时间必然受到挤压,而不愿意将精力放在本科生教学上,教学内容上的创新基本没有,一直沿用教研室老教师的PPT,甚至于出现不搞科研的老师就不是好教师的不正确认识现象;有些教授不再承担指导大学生创新创业项目和本科生课程教学。在学生方面,医药院校课程本来就很繁重,大学期间创新训练机会本身也较少,部分学生以能够顺利毕业为目标,本着科研能不参加就不参加的态度,参加科研活动的主观能动性不足,造成科研意识淡薄,创新能力不足[4],科研与书本知识学习出现一定程度的分离和脱节,科教融合程度不够。

3 生物化学课程教学科研融合实施的策略和建议

生物化学作为生命科学的重要组成部分,是一门理论与实践相结合的基础学科,也是新成果集中体现的前沿学科[5]。在重视学生学习主动性的背景之下,科教融合的教学模式应运而生。该教学模式吸收了多种教学方法的优点,可以有效推动学生主动发掘问题、探索思路和解决问题[6],扭转了传统课堂教学以教师讲授为主、学生被动学习的局面,实现师生的有机结合,即实现教师作为引导主体和学生作为学习主体的良性互动[6]。高校内涵式发展的根本在于培养高水平人才,探索科教融合是高校特色发展的必经之路[7],也是“双一流”学科和专业建设的现实需求。将科学研究最新成果转化为最新的教学内容,实现科教融合,不仅是高校自身学科发展的需要[8],更是创新型国家建设的需要。

3.1 科技前沿与教学内容相结合,提升学生的创新热情

生物化学的科学研究发展迅速、日新月异,如果只停留于课本的现有知识体系,难以达到较高的教学期望。因此,笔者建议如下:

第一,对于教师教案设计内容时,明确要求有科教融合的内容和案例,在教学综合评价中,从同行、教学督导以及学生等方面开展关于科教融合评价,从教学制度方面为科教融合做好保障。

第二,强化高校的生物化学课程教学与科研融合,可将生物化学前沿研究融合到日常教学中,例如,在讲授生物化学绪论章节内容时,让学生自主梳理出诺贝尔奖中生理学或医学奖和化学奖中与生物化学相关的内容,并且做专题讲解,既学习了经典理论知识和经典生物化学技术方法,同时也培养学生的学习兴趣。利用教师直接讲授或者翻转课堂等方法,使学生接触到学科前沿、开阔视野、激发科研和课程兴趣[7],例如,在学习核酸章节时,充分介绍背景知识,让学生了解生物化学之父费歇尔(Emil Fischer)在研究核酸时,最初是从嘌呤化合物尿酸入手,逐个地确定了嘌呤化合物的组成和结构,然后合成了其母体化合物——嘌呤及其许多衍生物,并且制备了当时尚未被认识的天然的嘌呤衍生物,其中包括他发现的安眠药——二乙基巴比妥酸。随后,他又探索了嘌呤类化合物与糖类及磷酸的结合,指出由它们能够得到构成细胞的主要成分——核酸,从而为生物化学的发展奠定了基础。这一物质代谢相互联系科学理念影响深远,为生物化学的发展奠定了重要的基础。又比如,在讲解三羧酸循环时,要及时补充非典型三羧酸循环的发现及其在细胞命运决定中的作用[9],又比如,在学习糖代谢内容巴斯德效应以及Warburg效应时,让学生了解最新研究成果:癌细胞可以利用Warburg代谢通过乳酸脱氢酶A(LDHA)代谢酶来维持PI3K信号通路的活性,从而确保癌细胞的持续生长和分裂,这一发现挑战了教科书上长期以来的观点[10]。能够及时将最新研究进展引入课堂教学,强化科研追踪最新研究进展的意识,并且强调科研学习中要有挑战权威的科学精神。

第三,为进一步推进科教融合,学校可举办相关专题讲座、学术交流会、开设选修课,邀请专家、科研人员、企业相关人员分别做学术报告、产学研项目介绍等,生物化学系的教师和学生聆听学习,以此类交流为契机,多层次、多方位了解学科领域现状和发展[11]。例如,邀请国内代谢领域研究有一定影响力的专家,有针对性地在糖、脂、蛋白质、核酸等代谢与疾病相关研究方面开展专题讲座,这样,学生既掌握基础知识又学习了本领域科研前沿知识,在把握科研方向上做到“既顶天又立地”,也可以用来指导课堂理论学习,真正做到科教融合。

3.2 科研平台向本科生开放,提升学生创新思维

推动科研平台向本科生开放,为学生提供参加创新创业大赛的条件,鼓励学生展开自主创新、积极参与生物化学专业的科研赛事等,助力高校高质量本科人才培养[12]。

第一,构建生物化学与分子生物学相关课程的教学实验平台是践行“科教融合”教学理念的必备条件,通过优良的实验教学内容能够使得学生对于理论概念有更深入的认识,培养科学研究的思维和习惯。可以开设较为相对综合一点的生化与分子生物学的实验内容,如聚合酶链式反应(PCR)扩增目的基因,质粒DNA的分离、纯化及鉴定,目的蛋白的生物学活性测定等生物化学实验内容,提高学生的实验兴趣和科研动手能力。

第二,学校科研实验中心可以举办本科生科研素质提升以及实验室安全培训班,此类培训也是提升本科生教学质量的重要举措,邀请学校知名教授结合自身科研经历,详细培训本科生如何进行科研选题、如何开展科研、如何分析数据、如何撰写学术论文以及实验室安全等方面内容,激发参训同学的浓厚科研兴趣。

第三,积极开放安徽中医药大学新安医学教育部重点实验室、安徽省中医药研究与开发等省部级重点实验室,生命科学学院实验中心等科研平台向本科生开放,鼓励学生在老师指导下承担大学生创新创业项目、“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛、全国高等医学院校中医药创意设计大赛等创新创业活动在上述平台上开展科研活动,教师在学生兴趣的基础上,鼓励学生在理论学习基础上提出具体问题和解决方案,形成课题,学生跟着指导教师学习写标书、实验操作、数据处理、结题报告以及形成论文或者其他成果,在培养学生的创新思维和创新能力方面起到积极作用,也为今后学生能成为一名科研型教师奠定基础,年参与人数达1 100余人次,有效促进了科教融合。

另外,依托学校产学研合作基地带动实践教学,通过暑期三下乡活动、暑期见习活动、工厂小学期见习等在各基地的实践活动,提升创新实践能力,更新创业就业能力,实现教研协同育人。

3.3 科研项目与实验教学及毕业论文(设计)相结合,提升学生创新能力

高校教学不仅使学生具备一定的专业知识,更要让学生学会应用、探索、创新知识。本科生早期接触科研是助力高校创新创业教育事业的重要举措,是提升本科生教学质量的重要抓手。第一,本课题组团队每年在药学院二年级本科生中选取2～3名本科生,渐进式参与课题组固定的中药抗感染与免疫研究方向,形成有梯队式科研创新团队,在导师组的带领下,既掌握了生物化学中基本的实验方法,如色谱分离提纯、Western blot、免疫荧光、ELISA、扫描电镜、激光共聚焦以及分子对接等生化技术和方法,又学会了科研思维。随着年级的提高,让更多的大学生选择与生物化学相关的研究课题,直接参与到教师的相关科研活动与项目中。第二,在学生学习了PCR相关知识后,在其参与课题组进行的中药干预溃疡性结肠炎的研究中,实际操作在药物干预下某些致病性基因的转录水平的变化,既促进了对PCR概念的理解掌握,同时也增强了学生对科研的兴趣,一举两得,事半功倍。并将参与内容以毕业论文(设计)的方式体现,这是直接有效的科教融合途径。在征集学生意愿的基础上推行导师制,由导师在育人过程中负责生物化学专业人才的管理和培养,加强对学生的创新指导。在此过程中,学生不仅需要学习书本基础知识,还要对导师的项目和实验过程有所了解。这在一定程度上提高了学生的学科归属感,积累了相应的科研能力[13-14]。

4 结 语

随着我国科教融合战略规划的推广实施,要求生命学科,尤其是高等医药院校的教师在生物化学教学过程中,在注重传统教学的基础上,不断丰富和更新自己的专业知识,紧盯相关领域的前沿进展,将最新的科技成果有机地结合到自己的课堂教学中,提高学生提出科学问题及参与科学研究的热情,提供学生更多更新的科研平台,唯有如此,才能真正做到通过科教融合培养出新世纪复合型创新性人才。