依托前沿科學(xué)研究,培養(yǎng)和提高本科生的創(chuàng)新實(shí)踐能力

摘 要: 本文作者結(jié)合工作實(shí)際，闡述了自己在本科生畢業(yè)論文中，指導(dǎo)學(xué)生參加國家自然科學(xué)基金等前沿科學(xué)研究的方法和體會。以國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目為背景，指導(dǎo)本科生完成畢業(yè)論文，通過文獻(xiàn)的檢索和查閱、實(shí)驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)、動手能力的培養(yǎng)及科技論文的寫作等幾個(gè)方面，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中去提出和解決科學(xué)問題，培養(yǎng)和提高本科生的科研素質(zhì)與創(chuàng)新實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞: 前沿科學(xué)研究 本科生 創(chuàng)新實(shí)踐能力

依托前沿科學(xué)研究指導(dǎo)本科生完成畢業(yè)論文，將學(xué)生的畢業(yè)論文與教師的科研結(jié)合，可以使學(xué)生了解當(dāng)前生命科學(xué)的一些前沿課題，對學(xué)生拓寬思路、開闊視野大有益處。以科研項(xiàng)目指導(dǎo)本科生畢業(yè)論文，目的是使學(xué)生將學(xué)過的專業(yè)知識和實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合，通過自己的動手實(shí)踐，加深對書本知識的理解。下面筆者結(jié)合工作實(shí)際，闡述在本科生畢業(yè)論文中，指導(dǎo)學(xué)生參加國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《基于線粒體基因組全序列的唇口目苔蘚動物系統(tǒng)發(fā)育研究》，開展科學(xué)研究的方法和感受。

1.文獻(xiàn)的檢索和查閱

何謂文獻(xiàn)?我國1984年公布的《文獻(xiàn)著錄總則》中給文獻(xiàn)下了一個(gè)簡明的定義:“文獻(xiàn)是記錄有知識的一切載體。”有的學(xué)者進(jìn)一步描述為:“文獻(xiàn)是人類的知識用文字、符號、聲像等記錄保存下來，并可以交流傳播的一切物質(zhì)形態(tài)的載體。”在我們的實(shí)際工作中，文獻(xiàn)較多地指代科研論文。

我們在開始科研工作之前，往往先要了解國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，這就必須借助于文獻(xiàn)的檢索和查閱。就拿《基于線粒體基因組全序列的唇口目苔蘚動物系統(tǒng)發(fā)育研究》來講，這其中蘊(yùn)含幾個(gè)方面的核心內(nèi)容，包括線粒體、線粒體基因組、唇口目苔蘚動物及系統(tǒng)發(fā)育等。我們借助于國內(nèi)的數(shù)據(jù)庫，比如維普和萬方等，就可以用“線粒體”、“線粒體基因組”、“唇口目苔蘚動物”及“系統(tǒng)發(fā)育”分別作為關(guān)鍵詞檢索這些數(shù)據(jù)庫，獲得與本課題相關(guān)的中文文獻(xiàn)，而在進(jìn)行全文或者摘要的下載之后就可以初步掌握國內(nèi)在這一領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。除此之外，我們還可以將其英文的翻譯:mitochondrion，mitochondrial genome，cheilostome bryozoans，phylogeny等作為關(guān)鍵詞通過PubMed，Google Scholar，Web of Science等數(shù)據(jù)庫進(jìn)行搜索，從而了解國際上在這一領(lǐng)域的研究進(jìn)展。文獻(xiàn)的檢索和查閱雖然看似基礎(chǔ)，沒有太多技術(shù)含量，但其實(shí)想做好這項(xiàng)工作需要很多技巧和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且這項(xiàng)工作為我們后續(xù)工作的開展，包括“實(shí)驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)”、“動手能力的培養(yǎng)”和“科技論文的寫作”等奠定了基礎(chǔ)。

2.實(shí)驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)

通過文獻(xiàn)檢索和查閱，學(xué)生得知，獲得動物線粒體基因組的實(shí)驗(yàn)方法有很多種，而最為常用的有兩種:一是基因組DNA提取和長PCR擴(kuò)增，二是線粒體基因組DNA的直接分離。通過分析比較，我們認(rèn)為在DNA提取的兩種方法中，線粒體基因組DNA的直接分離更為重要。以分離的線粒體基因組DNA為PCR的擴(kuò)增模板，不僅可以提高線粒體DNA的擴(kuò)增效率，還可以顯著降低線粒體在核上的假基因的擴(kuò)增概率。不僅如此，由于后生動物線粒體基因組的變異還是非常高的，以已知的序列設(shè)計(jì)引物來擴(kuò)增未知的線粒體基因組，這個(gè)策略對于有些類群是難以實(shí)現(xiàn)的，而直接分離、純化的線粒體基因組DNA就可以直接用于文庫的構(gòu)建和測序，避免這一問題。當(dāng)然，提取線粒體基因組DNA所需要的樣品量比直接提取全基因組要高很多倍，在具體物種中需要權(quán)衡利弊。

3.動手能力的培養(yǎng)

要培養(yǎng)創(chuàng)新性人才，動手能力的培養(yǎng)是關(guān)鍵。就拿我們這個(gè)課題來講，實(shí)驗(yàn)中涉及一系列的分子生物學(xué)的技術(shù)和手段，包括線粒體和基因組DNA的提取、引物設(shè)計(jì)、常規(guī)PCR和LA PCR擴(kuò)增、DNA測序、文庫構(gòu)建和生物信息學(xué)分析等。如果沒有過硬的動手能力，就只是紙上談兵，沒有辦法將科研創(chuàng)新工作付諸實(shí)踐。所以，我在每個(gè)課題組成員正式進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前都會安排分子生物學(xué)基本技能的培訓(xùn)。通過兩三個(gè)月的時(shí)間，學(xué)生真正地動手做一做，在實(shí)踐中加深了對課堂知識的理解和認(rèn)識;不僅如此，他們還獲得了基本的分子生物學(xué)的實(shí)踐操作能力，為他們今后從事生物學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的科研工作奠定了基礎(chǔ)。

4.科技論文的寫作

實(shí)驗(yàn)完成以后就進(jìn)入科研論文的寫作階段。一項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)無論取得多么重大的研究成果，在未發(fā)表之前都不能說它是完整的。有創(chuàng)造性的研究成果必須發(fā)表，而成果的發(fā)表又是研究過程的精髓。科技論文區(qū)別于其他文體的特點(diǎn)，在于創(chuàng)新性科學(xué)技術(shù)研究工作成果的科學(xué)論述，是某些理論性、實(shí)驗(yàn)性或觀測性新知識的科學(xué)記錄，是某些已知原理應(yīng)用于實(shí)際中取得新進(jìn)展、新成果的科學(xué)總結(jié)。因此，完備的科技論文應(yīng)該具有科學(xué)性、首創(chuàng)性、邏輯性和有效性，這也就構(gòu)成了科技論文的基本特征。一篇完整的科技論文包括標(biāo)題、摘要、關(guān)鍵詞、正文、參考文獻(xiàn)和致謝等內(nèi)容。

科技論文的寫作有助于增進(jìn)交流，提高科研水平，推動科學(xué)事業(yè)的發(fā)展及提高邏輯思考和分析問題的能力，除此之外，寫作對于閱讀、聽力和口語等也有促進(jìn)作用。所以在實(shí)際的工作中，我很注重培養(yǎng)學(xué)生的科技論文寫作能力，使他們理解科技論文的寫作方法和技巧，為今后的論文寫作和發(fā)表提供保障。

5.結(jié)語

大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是當(dāng)前教學(xué)改革的目的。人才培養(yǎng)是高校的根本任務(wù)，人才培養(yǎng)的質(zhì)量是衡量高校教育教學(xué)水平的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，而提高教育教學(xué)質(zhì)量則是高校生存和發(fā)展的唯一途徑。當(dāng)前，知識經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)，本科層次的人才培養(yǎng)也已經(jīng)從注重傳授知識、單純強(qiáng)調(diào)教學(xué)轉(zhuǎn)向注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)、知識應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力，這對高等教育提出了更高的要求。生命科學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)踐動手能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)對生物學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)來說顯得尤為重要。大力開展本科生科研技能訓(xùn)練是培養(yǎng)學(xué)生積極創(chuàng)新、勇于創(chuàng)新的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本科生畢業(yè)論文是學(xué)生專業(yè)技術(shù)和實(shí)踐能力的全面檢驗(yàn)，是深化教學(xué)改革、提高教學(xué)質(zhì)量的重要渠道。因此，依托前沿科學(xué)研究培養(yǎng)和提高本科生創(chuàng)新實(shí)踐能力是高等學(xué)校培養(yǎng)創(chuàng)新性、實(shí)踐性人才的重要方面。

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本研究受2009年淮海工學(xué)院教改立項(xiàng)課題資助