生物化學(xué)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的實踐
——“基于學(xué)科前沿案例的三步階梯”教學(xué)模式

徐 煌，任湘鵬，劉托平，韓 冬

(嘉興學(xué)院 醫(yī)學(xué)院，浙江嘉興314001)

創(chuàng)新能力是指個體在學(xué)習(xí)科學(xué)知識、解決科學(xué)問題和科學(xué)創(chuàng)造活動中，產(chǎn)生的某種新穎、獨特、有社會或個人價值的思維成果的能力。生物化學(xué)是人類認(rèn)識生命現(xiàn)象本質(zhì)的學(xué)科，生物化學(xué)對生命本質(zhì)的探索過程本身就是科學(xué)家解決科學(xué)問題、進行科學(xué)創(chuàng)新的過程，生物化學(xué)的學(xué)科知識更新就是人類創(chuàng)新能力的集中體現(xiàn)。[1-6]因此，將生物化學(xué)教學(xué)與學(xué)生科研活動結(jié)合有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，更好地發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題。[7]本文從生物化學(xué)課程特點和教學(xué)設(shè)計視角出發(fā)，采用“基于學(xué)科前沿案例的三步階梯”教學(xué)模式開展創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)實踐，將創(chuàng)新理念及創(chuàng)新思維引入課堂教學(xué)，使學(xué)生通過依次攀登知識重構(gòu)-邏輯重建-思維重塑三步階梯，完成夯實知識-突破觀念-遷移創(chuàng)新并最終實現(xiàn)創(chuàng)新能力的提升，希望為專業(yè)基礎(chǔ)課程開展創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供借鑒。

一、研究對象與案例選擇

(一)研究對象

隨機抽取2018級嘉興學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)本科生254人，隨機分為兩組，分別作為觀察組和對照組，其中觀察組129人，對照組125人。觀察組在96學(xué)時的生物化學(xué)課堂教學(xué)中，分階段開展 “基于學(xué)科前沿案例的三步階梯”教學(xué)，對照組則采用常規(guī)教學(xué)模式開展教學(xué)。

(二)學(xué)科前沿案例選擇

生物化學(xué)學(xué)科前沿案例是本學(xué)科發(fā)展的最新進展，學(xué)科前沿案例與基礎(chǔ)知識連接緊密，有廣闊的臨床應(yīng)用前景。在課堂教學(xué)中講授相關(guān)科研前沿成果，有助于學(xué)生在掌握基本知識的同時豐富學(xué)生對該知識的認(rèn)識、理解與深化，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方式。為更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，在選擇學(xué)科前沿案例時應(yīng)遵循5點原則：1)引入具有突破性的學(xué)科最新研究激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識；2)學(xué)科前沿案例要與教學(xué)密切聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生進行知識重構(gòu)邏輯重建，為創(chuàng)新能力培養(yǎng)夯實基礎(chǔ)；3)學(xué)科前沿案例要與臨床醫(yī)學(xué)關(guān)聯(lián)密切，便于激發(fā)學(xué)生思考與討論；4)學(xué)科前沿案例要有廣闊的應(yīng)用價值，便于學(xué)生進行遷移創(chuàng)新；5)介紹中國科學(xué)家的研究成就，以培養(yǎng)學(xué)生的民族自信。具體見表1所示。

表1 生物化學(xué)學(xué)科前沿案例表

二、 “三步階梯”教學(xué)設(shè)計與實施

(一)教學(xué)設(shè)計

本教學(xué)實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)是以學(xué)科前沿案例為核心，教師搭建創(chuàng)新能力培養(yǎng)階梯，學(xué)生通過依次攀登知識體系重構(gòu)-探究邏輯重建-創(chuàng)新思維重塑三個階梯，完成夯實知識-突破觀念-遷移創(chuàng)新，實現(xiàn)創(chuàng)新能力提升的教學(xué)培養(yǎng)模式。知識體系重構(gòu)為第一階梯：學(xué)生通過學(xué)科前沿核心案例的學(xué)習(xí)與梳理，完成生物化學(xué)基礎(chǔ)知識重塑，重構(gòu)知識體系、加深理解前沿學(xué)科發(fā)展，打破章節(jié)界限，重塑知識體系?？茖W(xué)探究邏輯重建為第二階梯：教師通過情境重現(xiàn)科學(xué)設(shè)疑，引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)研究工作者的第一視角分析解決問題，按照發(fā)現(xiàn)事物客觀規(guī)律設(shè)立情境，使學(xué)生在模擬科研工作者的過程中提高分析問題、解決問題的能力，使原本固化的知識體系轉(zhuǎn)換為科學(xué)探究，實現(xiàn)科學(xué)探究邏輯重建。創(chuàng)新思維重塑為第三階梯：教師通過反饋、展望引導(dǎo)，以現(xiàn)階段的前沿科學(xué)理論為出發(fā)點，啟發(fā)學(xué)生開拓創(chuàng)新領(lǐng)域，提出未知的創(chuàng)新科學(xué)問題的解決方案，重塑科學(xué)創(chuàng)新思維。具體的教學(xué)設(shè)計見圖1。

(二)教學(xué)實施

利用生物化學(xué)浙江省級精品課程網(wǎng)站，采用“線上-線下”混合式教學(xué)方式實施?，F(xiàn)以人類基因組計劃項目案例為例，分析討論“基于學(xué)科前沿案例的三步階梯”教學(xué)模式的實施效果及總體評價。

學(xué)生需在課前通過生物化學(xué)省級精品課程線上微課了解有關(guān)人類基因組計劃，并對課程中涉及的人類基因組計劃的知識點進行梳理與結(jié)構(gòu)優(yōu)化，為完成知識體系重構(gòu)奠定基礎(chǔ)。教師在課堂上創(chuàng)設(shè)基因組教學(xué)計劃情境，以科研工作者的視角科學(xué)設(shè)疑、開展討論。如：假設(shè)你利用現(xiàn)有的生物技術(shù)手段如何給總長為30億個堿基對的人類基因組進行測序？你采取的這種測序方法在具體實施過程中會遇到哪些難以解決的問題？你有哪些解決方法？推算一下你采取的這種測序方法的時間成本和經(jīng)濟成本？通過這幾個問題的設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，并養(yǎng)成探究科學(xué)的習(xí)慣。課后要求學(xué)生進一步思考測序有待改進的方面及相關(guān)應(yīng)用。此階段主要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，完成理論到實際、現(xiàn)實到想象的思維重塑過程。

三、 教學(xué)效果評價

(一)創(chuàng)新能力呈現(xiàn)

學(xué)生創(chuàng)新能力采用以學(xué)科前沿案例為核心的“中心式九宮格任務(wù)單”來呈現(xiàn)。學(xué)生圍繞學(xué)科前沿案例，在九宮格第一行完成知識體系重構(gòu)，在第二行完成探究邏輯重建，第三行完成創(chuàng)新思維重塑，每個邊緣格都緊緊圍繞學(xué)科前沿案例這一中心格展開。學(xué)生完成九宮格任務(wù)單的過程實際上就是在教師搭建的階梯下逐層攀登創(chuàng)新能力培養(yǎng)階梯的過程(如見圖2)。

(二)創(chuàng)新能力水平測試

采用“威廉斯創(chuàng)新力傾向測量表”分別對兩組學(xué)生進行創(chuàng)新能力測試。該量表共設(shè)50題，創(chuàng)新能力傾向總分為150分，其中冒險性為33分，好奇心為42分，想象力為39分，挑戰(zhàn)性為36分，用于評價被測試者在冒險性、好奇心、想象力和挑戰(zhàn)性四項的行為特質(zhì)，得分越高，表明被測試者的創(chuàng)新能力越強。[8]計數(shù)資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示，用SPSS22.0進行獨立樣本t檢驗，并進行統(tǒng)計分析，P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

四、結(jié)果

學(xué)生在完成學(xué)科前沿案例討論的同時，自主完成中心式九宮格思維培養(yǎng)任務(wù)單，圖3是學(xué)生提交的以人類基因組計劃為例的中心式九宮格思維培養(yǎng)任務(wù)單。

圖3 學(xué)生中心式九宮格任務(wù)單展示

表2是觀察組和對照組創(chuàng)新能力水平測試對比表。統(tǒng)計結(jié)果顯示，兩組學(xué)生觀察前的創(chuàng)新力傾向、冒險性、好奇心、想象力及挑戰(zhàn)性得分差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；觀察組學(xué)生教學(xué)實踐后的創(chuàng)新力傾向總分、冒險性、好奇心、想象力及挑戰(zhàn)性得分均比教學(xué)實踐前提高，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，且觀察組與對照組教學(xué)實踐后差異也均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

表2 觀察組和對照組創(chuàng)新能力水平測試對比分析

五、結(jié)語

本文對嘉興學(xué)院醫(yī)學(xué)院2018級254名臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)本科生生物化學(xué)課程教學(xué)實踐進行研究，通過分析發(fā)現(xiàn)，采用“基于學(xué)科前沿案例的三步階梯”教學(xué)模式的學(xué)生，其創(chuàng)新力傾向、冒險性、好奇心、想象力及挑戰(zhàn)性均得到了明顯提升，這為醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程開展創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供了有益的探索，也為其他學(xué)科開展學(xué)科前沿案例教學(xué)實踐提供了思路。