生物化學科研創新成果融入本科實驗教學的研究

沈劍敏

（蘭州大學生命科學學院，蘭州730000）

0 引 言

我校是國家首批“雙一流”建設大學，生命科學學院立足“國家基礎學科人才培養基地（1993 年）”“國家生命科學與技術人才培養基地（2003 年）”和“國家級實驗教學示范中心（2007 年）”，努力創建創新人才培養平臺。生物化學是生命科學最重要的主干基礎課程之一，在分子水平闡明生命的本質，是一門以實驗為基礎的實踐性與理論性很強的學科，是生物學、醫學、藥學、農林科學、草業科學、環境科學等學科必需的基礎科學知識。將科研創新成果融入本科生物化學實驗教學是新時代賦予的責任，也是我校長期提倡的做法。生物化學家通過對該領域大量的課題研究，展開實驗觀察、研究試制及辯證思維活動，取得了具有學術創新意義的豐碩成果，其最新科研成果代表著當代生物化學最前沿的知識產品，這是人們通過復雜的智力勞動取得的［1］。為了成為我國新一代生物化學家，大學生肩負著既要學習已取得的科研成果，又要為知識創新積蓄技能的責任。因此，在生物化學基礎教育階段，如何培養大學生的創新意識、創新精神和創新能力為基本價值取向的創新教育是一個亟須正確面對的問題［2］。教材是體現教學內容和教學方法的知識載體，是進行教學的基本工具，是教學改革與教學研究成果的體現［3］。從教育學而言，精編教材是解決大學生知識拓展過程中知識總量之巨大與個人接受能力有限這對矛盾的重要手段［4］，將抽象的基本原理、經典的操作技術與最新的研究成果融合為知識精華，按照一定的教育目標，遵循相應的教學規律，優化設計、轉化、組織成為科學、系統的知識體系，使之成為高等教育人才培養的直接媒介和核心教學資源。

1 影響科研成果向實驗教學內容轉化的制約因素

1.1 科學研究與實驗教學的平臺不同

科研平臺是科技創新體系的重要組成部分。高水平的科研平臺面向國際競爭，往往依托于學校的重點學科、特色優勢學科而建設，提供優化的運行環境和基礎保障，為相關學科的交叉融合開創有利條件，提供充分資源［5］。由此可見，科研平臺旨在增強科技儲備和原始創新能力，側重于高精尖，以滿足學科建設的需要。而實驗教學平臺有著完全不同的定位。近年來，培養創新性人才呼喚高校實驗教學改革，許多高校通過整合生命科學類專業的實驗條件，構建一個功能集約、資源優化、開放充分、運行高效的國家級實驗教學示范中心，為培養應用型、復合型、創新型人才創造有利條件。這一公共實驗平臺搭建以來，秉持“厚基礎、重實踐”的教學理念，在人才培養方面切實取得了一些可喜的成績。但是與科研平臺相比，更側重于基礎，傾向于滿足實驗教學的基本需求，以提高學生的動手能力［6］。加之，異地辦學阻礙了大學生感受科研的氛圍，即使有大學生科研創新訓練項目，由于地域和時間限制，師生隔空對話，無法進入導師研究室［7］。顯然，要把科研成果轉化為實驗教學內容在硬件上存在著差距。

1.2 教師對發表科研論文與編寫實驗教材的積極性不同

長期以來，我國高校工作的重要性排序是科研、課堂教學、實驗教學，大學把主要精力放在抓科研、爭課題、籌經費、上名次方面。誠然，一所大學的科研水平是其辦學水平和綜合實力的反映，高校涌現一批學術大師和重大科研成果，學校的聲譽、排名、影響力名列前茅，各種資源源源不斷［8］。然而，評價學校和教師時，過于強調科研成果、科研水平，忽視教師的教學水平，把發表科研論文作為晉升、提職、評獎的首要條件，而教學看重的是工作量，不是質量。這就導致教師寧愿投入大量時間與精力發表科研論文，不愿意編寫教材。此外，高校現行的教師崗位分類管理制度，將教師劃分為教學型、教學科研型、科研型、實驗教學型等多種類型，雖然分工明確，教師可以根據個人特長選擇工作崗位，提高工作效率，集中精力獲取更大的成果［9］。但是，其弊端是，由于對科研崗位教師的教學要求不高，使得高水平科研人員缺乏將本領域的前沿科研成果及時轉化為教學內容的意識和動力，阻礙了科學研究與教學活動的有效接軌。再者，由于實驗教學工作量有系數折算，績效獎勵等待遇遠遠不如課堂教學人員，導致教師參與實驗教學的積極性更加低落，即使參與其中，在實驗教學中的投入也嚴重不足。沒有在一線積極參與實驗教學，也就沒有編寫新實驗教材的思路源泉。

1.3 科研論文與大學教材的特點不同

現代生物學研究論文是側重某一研究領域開展的科研工作的總結，以學術成果為表述對象，以學術見解為論文核心，揭示生命發生、發展、變化的客觀規律，探索生物領域中的客觀真理，體現與前人不同的新思維、新方法、新成果，推動生命科學的發展。一項科研工作需要投入大量的時間，甚至長期的艱苦探索。而大學生物實驗教材應該具有概念明確、命題正確、推理合乎邏輯、論證符合規律、層次分明、簡潔流暢、定性定量實驗結果明顯的屬性，有利于學生拓寬基礎，承上啟下，形成合理的知識結構，全面提高知識素養［10］。教材要兼顧知識的系統性、完整性、可自學性，要貫穿生命物質性、結構與功能相統一、生物的整體性、生命活動對立統一、生物進化等觀點。經過一個個精心編排的實驗項目訓練，激發學生探求生命科學的強烈興趣，成為今后從事科學研究的動力源泉。所以，科研論文與實驗教材之間在呈現方式、目的原理、研究對象、實驗設計、實驗周期、數據分析、結果處理等方面存在著極大的差別，而這種區別正是生物科研成果向實驗教學內容轉化的制約因素之一。

2 科研成果向實驗教學內容轉化必備的外部環境

2.1 構建和完善實驗教學平臺

學科支撐、師資隊伍、專業定位、創新人才培養體制、資源保障等構成“雙一流”大學的實驗教學平臺。其中，人才培養體制和資源保障是實現科研成果向實驗教學內容轉化的基本條件。可以從以下4 方面入手來完善實驗教學平臺建設：①緊緊圍繞“雙一流”大學建設目標，牢固樹立以學生為中心的理念，在傳授基本知識和基本技能的同時，要因材施教，注重學生的個性化發展，培養學生具備接受和消化由科研成果轉化而來的實驗能力，提高學生的主觀能動性和創新意識。②打破二級學科內實驗教學設置的條塊分割或各自為政，實驗中心布局上突出資源共享，提高實驗儀器設備的利用率。③向大學生開放科研平臺的高精尖儀器設備，為科研成果向實驗教學內容轉化創造必要的硬件條件。學生在教師的指導下動手操作精密儀器，提高學生對實驗的興趣，使學生更直觀地感受到先進儀器設備對科研發展的促進作用。④進一步加強實踐教學，通過科研訓練培養學生的創新精神和實踐能力，促進大學生知識儲備與科研能力，引導學生盡早融入科學前沿。

2.2 加強政策導向，調動教師編寫教材的積極性

編著者的學術水平、教學經驗、編寫積極性，以及經費投入是編寫高質量實驗教材的關鍵因素，需要有力的政策支持和有效的激勵機制。一方面，編著者兼備較高學術水平和豐富的教學經驗是編寫高質量教材的基本條件。要鼓勵學術造詣深，科研水平高，專業知識扎實，了解本學科前沿的教師承擔本科教學，深入到實驗教學第一線，積累教學經驗，掌握教學規律，及時地根據學科發展充實、更新和改革教學內容，使本科生的知識結構得到更好的整合與優化。另一方面，科研成果轉化為實驗教學內容是高校教師的一種創造性勞動成果，應形成長效激勵機制，努力搭建平臺，鼓勵教師積極從事教材編寫工作。眾所周知，教材編寫工作周期長、工作量大、難度高、見效慢、收益少［11］，那些水平高、經驗豐富的中老年教師往往擔負著繁重的教學、科研任務，沒有足夠的時間和精力從事這項工作；加之，出版教材易被盜印、盜版，辛辛苦苦出版的教材得不到版權保護。針對這些情況，學校可以制定相應政策，對編寫并開出創新實驗項目者予以政策傾斜，用加權的方法納入教師工作量考核，提高編寫教材的稿酬，適當減免其他工作任務。對自主研究設計出綜合性、創新性實驗項目的教師，評職稱時可作為重要評聘條件［12］。禁止采用盜印、翻印教材，保護作者的正當權益。提高教材建設經費的投入，解決出書難的問題。定期組織教材評獎，促進廣大教師編寫教材的積極性，提高出版教材的質量，避免所編教材東拼西湊，質量低劣的現象。

3 科研成果向實驗教學內容轉化的實施途徑

3.1 可轉化的科研成果的來源

科研成果通常表現為科研論文、學位論文、科研項目、專利研究報告等。科研論文屬于學術論文，它是論述科研領域中具有創新意義的理論性、實驗性、觀測性的新成果、新發現和新知識，或者是總結某種已知原理應用于實踐所取得的新方法、新技術和新產品的科技文獻［13］。學位論文是攻讀學位者撰寫的研究報告或科學論文，其中博士論文質量最高，是具有一定獨創性的科學研究著作。科研項目是開展科學技術研究的一系列獨特的、復雜的并相互關聯的活動。專利文件記載了發明創造的內容。這4 種科研成果都有向實驗教學內容轉化的潛能。

3.2 收集、甄別、提煉教學素材

明確了教學計劃和教材編寫目的之后，應多渠道收集本領域的科研成果，并從龐雜的素材中甄別、提煉出適合生物化學實驗的新理念、新方法、新內容。①通過各種數據庫、期刊、網絡、圖書館等信息平臺，從科研論文、學位論文、專利報告、專業書籍，或自己從事的科研項目中收集相關素材。收集到的信息量大，涉及面寬，形式多樣，且不直觀、不系統，操控性差。②需要花費大量的時間和精力將收集、匯總的資料按需要進行梳理、甄別和歸類。具體來講，生物化學實驗素材可以按照以下兩種方式歸類：?按照研究對象分類，大致分為糖類、脂質、氨基酸、蛋白質、酶、核酸、激素、維生素等生命物質，然后在某一門類內就具體內容再細化成實驗原理、實驗材料、操作方法、結果處理等，盡可能做到細致入微。?按照研究方法分類，按照蒸餾、離心、滴定、分光光度比色、薄層層析、凝膠層析、離子交換層析、親和層析、氣相色譜、高效液相色譜、電泳、熒光、旋光等技術方法分門別類。這兩種歸類方式各有側重，既有益于素材的管理，也便于隨時查閱。③分析、提煉研究成果。認真閱讀歸類好的科研成果，仔細分析、定位，挑選出有價值的、適合轉化成教材的內容和方法，根據需要加以提煉。借鑒實驗設計理念，參考研究思路，模仿實驗方法，適當引入熱點問題和學科前沿。

3.3 優化設計、轉化、組織成實驗教材

從科研成果轉化成實驗教材，需要對提煉出來的素材進行二度創作。在教材的整體布局上，要注意平衡知識的基礎性和前沿性，要進行整體教學設計、課程創意、合理架構，把握好知識探究的層次和力度。在教材的呈現形式上，以實驗項目為單位，把科研論文、研究報告轉化為實驗目的和要求、實驗原理、試劑和器材、實驗材料、操作步驟、結果處理、討論等結構模塊，力求做到每一模塊主題明確，串聯起來就是結構化的知識體系。在教材的內容組織上，需要將科研論文或報告的操作步驟做適當刪減、濃縮、細化等處理。以知識點為基礎，根據內涵、因果、邏輯關系，將實驗教學內容按照一定主題和內在聯系進行深加工，要言簡意賅，選用有利于大學生理解的語言，啟發和拓展學生的思路。不需要綜述大量的文獻，也不需要深入展開討論，但是，必須結合實驗教學的重點、難點和要點，提出注意事項，編寫思考題。

3.4 科研成果編入本科實驗教材的關鍵要素

3.4.1 遵守學術規范

嚴格遵守國家著作權法的有關規定，編寫教材前應首先系統檢索有關文獻，了解生物化學領域的研究成果，承認并尊重他人的知識產權。編著者需要在生命科學領域有著豐富的知識積累和教學經驗，從科研論文、學位論文、科研項目中引用、轉化他人的成果，編成教材時，要尊重論文、項目的原創版權，必須注明出處；轉引第3 人學術成果時，應該注明轉引出處；引用網絡資料時，要注明具體網址。在對自己編寫的教材和他人的科研成果進行介紹、評價，或討論問題引證時，應遵循客觀、公正、準確的原則。引用專利時要注意專利權的排他性、時間性和地域性3 個特點。

3.4.2 尊重教學規律

教材是教育的載體，課堂是教育的陣地，訓練是教育的主線，只有尊重教學規律才能培養出一流的創新人才。教師在編寫教材過程中，要嚴肅端正負責任的態度，掌握大學生的個性特點，做到有的放矢、因材施教。要有學術批判精神和跨學科融合視野。編著的教材，實驗內容要突出新穎，吸納前沿成果，把新理論、新方法、新知識融入教材。要便于學生學習，對照操作，確保正面引導，獲得正確的實驗結果，通過學習和訓練提高學生的動手能力和創新能力。避免實驗項目拼湊、重復、粗制濫造，樹立精品意識，打造優質教材品牌。

3.4.3 符合教材形式

生物化學是一門實驗性學科，生物化學的許多規律、結論是通過實驗得出的。實驗教材應有實驗目的、實驗原理、實驗步驟、結果處理、思考題等一級標題構成。概括出通過特定實驗項目訓練要達到的目的。闡述實驗所涉及的重要概念，反應機理，定性或定量基礎，實驗方法的特點與適用范圍等，這部分內容根據需要可以用反應方程式、流程圖、表格等形式呈現。應列出實驗所需的藥品、試劑配制方法、器材、實驗材料等，并且要詳細描述實驗操作步驟、現象、儀器操作、注意事項等，根據需要也可以適當設置一些“糾錯”環節，訓練學生發現問題、解決問題的能力，注重科學探究能力的培養。要啟發學生仔細觀察和描述實驗現象，掌握數據處理方法。針對實驗過程中的重點、難點，適當編寫思考題，幫助學生更好地理解和消化。總之，實驗教材應知識結構嚴密、邏輯性和系統性強，概念闡述準確，能夠反映生物化學的新進展；在實驗過程與方法維度、思想政治與人文精神的滲透等方面要有人性化的設計，圖文并茂，激發大學生的科研興趣，培養科研創新能力。

4 結 語

科研成果融入實驗教學是高校提高教學質量的有力舉措，構建和完善實驗教學平臺，加強政策導向，激發教師積極性，努力將前沿、最新的符合實驗教學內容的科研成果融入本科課程的教學中，不僅可以極大豐富教學內容，促進課程建設，而且能夠充分激發學生參與科學研究的積極性，培養學生的科研創新能力，促進大學本科教學與科研之間的緊密結合。