動物生物化學實驗教學中科學素養的培養

羅君誼 陳婷 孫加節 習欠云 張永亮

摘要：在自然科學本科教育中，理論知識、技術實踐與科學素養缺一不可。以動物生物化學實驗本科生教學為例，闡述本科階段生物化學實驗的特點及不足，提出實驗教學中培養科學素養的思考，通過實踐為生物化學教學實驗改革提供借鑒。

關鍵詞：動物生物化學;科學素養;實驗教學;本科教育

中圖分類號：G642.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2020）22-0100-02

生物化學是一門廣泛開設于各高校的農學、生命科學等專業的專業基礎課程，旨在從化學層面研究和解釋生命現象、生命物質以及生命過程[1]。其中，動物生物化學著重于研究動物體內的代謝活動和化學變化規律[2]，從分子水平探究動物健康和營養[3]。對于動物科學專業學生來說，未來大多是從事畜牧養殖等相關工作或接受研究生教育，在具備理論知識與實驗技能之外，還要求學生用科學方法應對科學問題。科學方法指的是在科研工作中所涉及的邏輯思維、行為方式以及工作準則，是科學素養的重要組成部分，而這些科學方法往往需要在科學實踐中習得[4]。因此，在開展實驗教學時，應把科學方法納入課程當中，為培養創新型人才做好鋪墊[5]。

一、動物生物化學實驗課程的特點

（一）課時較少，教學模式簡單

生物化學是一門復雜的學科，然而，32個實驗課時相對于學科內容來說十分有限[6]。為了盡可能覆蓋生物化學學科的各個模塊，幾乎所有材料預處理和試劑配制都由實驗員和研究生助教提前完成。同時，授課老師著重講解實驗原理、操作要點等，對實驗材料的特點、來源、預處理等缺少交代，因此，學生對實驗缺乏完整性的認知，難以激發學生對實驗的興趣。

（二）實驗內容以驗證性實驗為主

在32個學時中，包括涉及蛋白質、酶、血糖、血脂、維生素C、DNA等驗證性實驗8個，在這些經典的驗證性實驗中，學生只需按照實驗指導進行操作，大部分能得到理想的結果，即使得到不理想的數據，也因知其然而不知所以然，不能激發學生進行主動思考[7]。

另外，每一個驗證性實驗都是孤立的內容[8]，學生完成實驗后，對該實驗在科研中的角色得不到清晰的認識，無法整合知識體系與實驗技能[9]，長此以往，學生對實驗內容感觸不深，缺乏主動思考的動力。

（三）實驗教學資源不充足

生物化學實驗涉及許多分子實驗，所用儀器和試劑均較為昂貴，對于實驗室與實驗課程的資金和技術投入要求比較高[10]，但是資金預算與其他實驗課程是一致的，從而導致教學壓力較大。我院設立了實驗教學中心與科研實驗儀器共享平臺，可以借用科研實驗室的高新儀器進行實驗教學，不過，由于上課學生多達40人以上，仍舊不能讓學生近距離接觸這些儀器。

二、實驗教學中的科學素養培養實踐

（一）加強安全教育

良好的實驗習慣和安全意識是實驗過程中最重要的工作準則之一。在生化實驗中，不可避免地要接觸有毒有害試劑以及高溫加熱等。我們鼓勵學生提前了解實驗試劑和流程，對實驗安全操作進行預習。在SDS-PAGE電泳實驗中，在課堂講解時強調SDS、丙烯酰胺和TEMED的毒性，并要求學生全程佩戴手套，避免交叉污染。同時，要求學生做好廢棄物的收集和處理，了解危險化學品的回收、碎玻璃的處理等。此外，在課程第一次實驗開始前便針對移液器、離心機等開展專門的培訓，教導學生規范操作儀器，保持認真謹慎的態度。

（二）改變“驗證性”思維模式

盡管許多實驗教學改革的重點都放在增加綜合性、創新性實驗上[11]，但驗證性實驗基礎性強，實驗結果明確，學生能夠更輕松地掌握實驗技能。因此，改革重點應落在改進驗證性實驗的教學上，轉變師生“唯實驗結果”導向的定式思維[12]。例如，在唾液淀粉酶活性的影響因素的實驗中驗證溫度對酶活性的影響時，水浴溫度為0℃、37℃、100℃。2018年全國碩士研究生招生考試農學門類聯考動物生物化學試卷中，出現實驗題“設計實驗測定某哺乳動物唾液淀粉酶的最適溫度”，從卷面可看出，大部分考生能模仿書本寫出大致的實驗方案，但書本實驗只證明了37℃時酶活性較高，并不能證明37℃是最適溫度。許多考生默認最適溫度為37℃，繼而圍繞“驗證37℃”的實驗目的設置實驗條件，因此出現了溫度區間設置過大、梯度不合理等情況。

由此可見，現有的驗證性實驗教學需要老師將“驗證”引導為“探索”，將強調“結果”轉換為強調“實驗目的”，并且與學生探討實驗思路是如何從“目的”探索得到“結果”的，逐漸幫助學生建立一個科學的思維模式。

（三）教學與科研實驗室接軌

動物生化實驗面向的是大學二年級的學生，過早要求他們自主選題、自主創新并不現實，因此，在基礎實驗階段，如在雞血糖測定中要求學生在預習時查詢文獻，了解雞空腹血糖的正常范圍，學習血糖濃度單位換算，并在實驗后自主分析血糖變化的影響因素。在課程中后期，我們給學生一定的自由度，在蛋白質測定實驗中，對于幾種經典測定方法（雙縮脲法、福林—酚法、考馬斯藍法、紫外分光光度法），學生可以從中選擇多種方法進行嘗試，對比其中的差異。同時，我們也鼓勵學生提出自己感興趣的實驗材料，培養學生對科學研究的興趣[13]，提高學生探索科學的自信心，在探索中形成自己的科學思維方式[14]。

由于教學實驗室設備更新滯后，在借用科研實驗室的儀器設備時，授課老師和研究生助教通過QQ視頻通話的方式，將實驗場景同步放映在大屏幕上，用遠程示教的方式讓學生接觸科研實驗的一角，以此了解科研工作是如何開展的[15]。

三、結語

生物化學是一門實踐性極強的學科，而科學素養的培養是一項長期而系統的工作。在實驗教學中，明確教學目的，貼近科學研究方法組織實驗教學，引導學生沿著科學研究的邏輯思維方式學習實驗項目，方能培養本科生的基本科學素養。

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Scientific Literacy Training in Experimental Teaching of Animal Biochemistry

LUO Jun-yi， CHEN Ting， SUN Jia-jie， XI Qian-yun， ZHANG Yong-liang

（College of Animal Science， South China Agricultural University， Guangzhou， Guangdong 510642， China）

Abstract： In undergraduate education of natural sciences， theoretical knowledge， technical practice， and scientific literacy are connected inseparably. This paper， which takes the experimental teaching of Animal Biochemistry in undergraduate education as an example， elaborates its characteristics and deficiencies， and proposes scientific literacy training during experimental teaching， so as to provide reference for future innovations in biochemistry experimental teaching.

Key words： Animal Biochemistry; scientific literacy; experimental teaching; undergraduate education

收稿日期：2019-09-04

基金項目：2018—2020年華南農業大學教育教學改革與研究項目“以應用能力為導向的《動物生物化學實驗》實驗教學模式改革”（編號：JG18061）

作者簡介：羅君誼（1993-），女（漢族），廣東興寧人，碩士研究生，實驗員，研究方向：動物生理生化。

通信作者：張永亮（1966-），男（蒙古族），河北滄州人，博士，教授，研究方向：動物營養生化。