动物生物化学实验教学中科学素养的培养

罗君谊 陈婷 孙加节 习欠云 张永亮

摘要：在自然科学本科教育中，理论知识、技术实践与科学素养缺一不可。以动物生物化学实验本科生教学为例，阐述本科阶段生物化学实验的特点及不足，提出实验教学中培养科学素养的思考，通过实践为生物化学教学实验改革提供借鉴。

关键词：动物生物化学;科学素养;实验教学;本科教育

中圖分类号：G642.4 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2020）22-0100-02

生物化学是一门广泛开设于各高校的农学、生命科学等专业的专业基础课程，旨在从化学层面研究和解释生命现象、生命物质以及生命过程[1]。其中，动物生物化学着重于研究动物体内的代谢活动和化学变化规律[2]，从分子水平探究动物健康和营养[3]。对于动物科学专业学生来说，未来大多是从事畜牧养殖等相关工作或接受研究生教育，在具备理论知识与实验技能之外，还要求学生用科学方法应对科学问题。科学方法指的是在科研工作中所涉及的逻辑思维、行为方式以及工作准则，是科学素养的重要组成部分，而这些科学方法往往需要在科学实践中习得[4]。因此，在开展实验教学时，应把科学方法纳入课程当中，为培养创新型人才做好铺垫[5]。

一、动物生物化学实验课程的特点

（一）课时较少，教学模式简单

生物化学是一门复杂的学科，然而，32个实验课时相对于学科内容来说十分有限[6]。为了尽可能覆盖生物化学学科的各个模块，几乎所有材料预处理和试剂配制都由实验员和研究生助教提前完成。同时，授课老师着重讲解实验原理、操作要点等，对实验材料的特点、来源、预处理等缺少交代，因此，学生对实验缺乏完整性的认知，难以激发学生对实验的兴趣。

（二）实验内容以验证性实验为主

在32个学时中，包括涉及蛋白质、酶、血糖、血脂、维生素C、DNA等验证性实验8个，在这些经典的验证性实验中，学生只需按照实验指导进行操作，大部分能得到理想的结果，即使得到不理想的数据，也因知其然而不知所以然，不能激发学生进行主动思考[7]。

另外，每一个验证性实验都是孤立的内容[8]，学生完成实验后，对该实验在科研中的角色得不到清晰的认识，无法整合知识体系与实验技能[9]，长此以往，学生对实验内容感触不深，缺乏主动思考的动力。

（三）实验教学资源不充足

生物化学实验涉及许多分子实验，所用仪器和试剂均较为昂贵，对于实验室与实验课程的资金和技术投入要求比较高[10]，但是资金预算与其他实验课程是一致的，从而导致教学压力较大。我院设立了实验教学中心与科研实验仪器共享平台，可以借用科研实验室的高新仪器进行实验教学，不过，由于上课学生多达40人以上，仍旧不能让学生近距离接触这些仪器。

二、实验教学中的科学素养培养实践

（一）加强安全教育

良好的实验习惯和安全意识是实验过程中最重要的工作准则之一。在生化实验中，不可避免地要接触有毒有害试剂以及高温加热等。我们鼓励学生提前了解实验试剂和流程，对实验安全操作进行预习。在SDS-PAGE电泳实验中，在课堂讲解时强调SDS、丙烯酰胺和TEMED的毒性，并要求学生全程佩戴手套，避免交叉污染。同时，要求学生做好废弃物的收集和处理，了解危险化学品的回收、碎玻璃的处理等。此外，在课程第一次实验开始前便针对移液器、离心机等开展专门的培训，教导学生规范操作仪器，保持认真谨慎的态度。

（二）改变“验证性”思维模式

尽管许多实验教学改革的重点都放在增加综合性、创新性实验上[11]，但验证性实验基础性强，实验结果明确，学生能够更轻松地掌握实验技能。因此，改革重点应落在改进验证性实验的教学上，转变师生“唯实验结果”导向的定式思维[12]。例如，在唾液淀粉酶活性的影响因素的实验中验证温度对酶活性的影响时，水浴温度为0℃、37℃、100℃。2018年全国硕士研究生招生考试农学门类联考动物生物化学试卷中，出现实验题“设计实验测定某哺乳动物唾液淀粉酶的最适温度”，从卷面可看出，大部分考生能模仿书本写出大致的实验方案，但书本实验只证明了37℃时酶活性较高，并不能证明37℃是最适温度。许多考生默认最适温度为37℃，继而围绕“验证37℃”的实验目的设置实验条件，因此出现了温度区间设置过大、梯度不合理等情况。

由此可见，现有的验证性实验教学需要老师将“验证”引导为“探索”，将强调“结果”转换为强调“实验目的”，并且与学生探讨实验思路是如何从“目的”探索得到“结果”的，逐渐帮助学生建立一个科学的思维模式。

（三）教学与科研实验室接轨

动物生化实验面向的是大学二年级的学生，过早要求他们自主选题、自主创新并不现实，因此，在基础实验阶段，如在鸡血糖测定中要求学生在预习时查询文献，了解鸡空腹血糖的正常范围，学习血糖浓度单位换算，并在实验后自主分析血糖变化的影响因素。在课程中后期，我们给学生一定的自由度，在蛋白质测定实验中，对于几种经典测定方法（双缩脲法、福林—酚法、考马斯蓝法、紫外分光光度法），学生可以从中选择多种方法进行尝试，对比其中的差异。同时，我们也鼓励学生提出自己感兴趣的实验材料，培养学生对科学研究的兴趣[13]，提高学生探索科学的自信心，在探索中形成自己的科学思维方式[14]。

由于教学实验室设备更新滞后，在借用科研实验室的仪器设备时，授课老师和研究生助教通过QQ视频通话的方式，将实验场景同步放映在大屏幕上，用远程示教的方式让学生接触科研实验的一角，以此了解科研工作是如何开展的[15]。

三、结语

生物化学是一门实践性极强的学科，而科学素养的培养是一项长期而系统的工作。在实验教学中，明确教学目的，贴近科学研究方法组织实验教学，引导学生沿着科学研究的逻辑思维方式学习实验项目，方能培养本科生的基本科学素养。

参考文献：

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[3]习欠云，张永亮.简论动物生物化学对营养与饲料科学的科研教学启示[J].饲料工业，2015，36（06）：36-42.

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[15]袁尔东，任娇艳，向智男，等.食品生物化学实验教学双一流建设实践[J].实验室研究与探索，2019，38（04）：152-155.

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年华南农业大学教育教学改革与研究项目“以应用能力为导向的《动物生物化学实验》实验教学模式改革”（编号：JG18061）

作者简介：罗君谊（1993-），女（汉族），广东兴宁人，硕士研究生，实验员，研究方向：动物生理生化。

通信作者：张永亮（1966-），男（蒙古族），河北沧州人，博士，教授，研究方向：动物营养生化。