依托前沿科学研究,培养和提高本科生的创新实践能力

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　　摘 要: 本文作者结合工作实际,阐述了自己在本科生毕业论文中,指导学生参加国家自然科学基金等前沿科学研究的方法和体会。以国家自然科学基金项目为背景,指导本科生完成毕业论文,通过文献的检索和查阅、实验方法的设计、动手能力的培养及科技论文的写作等几个方面,引导学生在实践中去提出和解决科学问题,培养和提高本科生的科研素质与创新实践能力。
　　关键词: 前沿科学研究 本科生 创新实践能力
　　
　　依托前沿科学研究指导本科生完成毕业论文,将学生的毕业论文与教师的科研结合,可以使学生了解当前生命科学的一些前沿课题,对学生拓宽思路、开阔视野大有益处。以科研项目指导本科生毕业论文,目的是使学生将学过的专业知识和实验操作相结合,通过自己的动手实践,加深对书本知识的理解。下面笔者结合工作实际,阐述在本科生毕业论文中,指导学生参加国家自然科学基金项目《基于线粒体基因组全序列的唇口目苔藓动物系统发育研究》,开展科学研究的方法和感受。
　　
　　1.文献的检索和查阅
　　
　　何谓文献?我国1984年公布的《文献著录总则》中给文献下了一个简明的定义:“文献是记录有知识的一切载体。”有的学者进一步描述为:“文献是人类的知识用文字、符号、声像等记录保存下来,并可以交流传播的一切物质形态的载体。”在我们的实际工作中,文献较多地指代科研论文。
　　我们在开始科研工作之前,往往先要了解国内外的研究现状,这就必须借助于文献的检索和查阅。就拿《基于线粒体基因组全序列的唇口目苔藓动物系统发育研究》来讲,这其中蕴含几个方面的核心内容,包括线粒体、线粒体基因组、唇口目苔藓动物及系统发育等。我们借助于国内的数据库,比如维普和万方等,就可以用“线粒体”、“线粒体基因组”、“唇口目苔藓动物”及“系统发育”分别作为关键词检索这些数据库,获得与本课题相关的中文文献,而在进行全文或者摘要的下载之后就可以初步掌握国内在这一领域的研究现状。除此之外,我们还可以将其英文的翻译:mitochondrion,mitochondrial genome,cheilostome bryozoans,phylogeny等作为关键词通过PubMed,Google Scholar,Web of Science等数据库进行搜索,从而了解国际上在这一领域的研究进展。文献的检索和查阅虽然看似基础,没有太多技术含量,但其实想做好这项工作需要很多技巧和实践经验,而且这项工作为我们后续工作的开展,包括“实验方法的设计”、“动手能力的培养”和“科技论文的写作”等奠定了基础。
　　
　　2.实验方法的设计
　　
　　通过文献检索和查阅,学生得知,获得动物线粒体基因组的实验方法有很多种,而最为常用的有两种:一是基因组DNA提取和长PCR扩增,二是线粒体基因组DNA的直接分离。通过分析比较,我们认为在DNA提取的两种方法中,线粒体基因组DNA的直接分离更为重要。以分离的线粒体基因组DNA为PCR的扩增模板,不仅可以提高线粒体DNA的扩增效率,还可以显著降低线粒体在核上的假基因的扩增概率。不仅如此,由于后生动物线粒体基因组的变异还是非常高的,以已知的序列设计引物来扩增未知的线粒体基因组,这个策略对于有些类群是难以实现的,而直接分离、纯化的线粒体基因组DNA就可以直接用于文库的构建和测序,避免这一问题。当然,提取线粒体基因组DNA所需要的样品量比直接提取全基因组要高很多倍,在具体物种中需要权衡利弊。
　　
　　3.动手能力的培养
　　
　　要培养创新性人才,动手能力的培养是关键。就拿我们这个课题来讲,实验中涉及一系列的分子生物学的技术和手段,包括线粒体和基因组DNA的提取、引物设计、常规PCR和LA PCR扩增、DNA测序、文库构建和生物信息学分析等。如果没有过硬的动手能力,就只是纸上谈兵,没有办法将科研创新工作付诸实践。所以,我在每个课题组成员正式进入实验室之前都会安排分子生物学基本技能的培训。通过两三个月的时间,学生真正地动手做一做,在实践中加深了对课堂知识的理解和认识;不仅如此,他们还获得了基本的分子生物学的实践操作能力,为他们今后从事生物学相关领域的科研工作奠定了基础。
　　
　　4.科技论文的写作
　　
　　实验完成以后就进入科研论文的写作阶段。一项科学实验无论取得多么重大的研究成果,在未发表之前都不能说它是完整的。有创造性的研究成果必须发表,而成果的发表又是研究过程的精髓。科技论文区别于其他文体的特点,在于创新性科学技术研究工作成果的科学论述,是某些理论性、实验性或观测性新知识的科学记录,是某些已知原理应用于实际中取得新进展、新成果的科学总结。因此,完备的科技论文应该具有科学性、首创性、逻辑性和有效性,这也就构成了科技论文的基本特征。一篇完整的科技论文包括标题、摘要、关键词、正文、参考文献和致谢等内容。
　　科技论文的写作有助于增进交流,提高科研水平,推动科学事业的发展及提高逻辑思考和分析问题的能力,除此之外,写作对于阅读、听力和口语等也有促进作用。所以在实际的工作中,我很注重培养学生的科技论文写作能力,使他们理解科技论文的写作方法和技巧,为今后的论文写作和发表提供保障。
　　
　　5.结语
　　
　　大学生创新能力的培养是当前教学改革的目的。人才培养是高校的根本任务,人才培养的质量是衡量高校教育教学水平的一个重要标准,而提高教育教学质量则是高校生存和发展的唯一途径。当前,知识经济高度发达,本科层次的人才培养也已经从注重传授知识、单纯强调教学转向注重培养学生的综合素质、知识应用能力及创新能力,这对高等教育提出了更高的要求。生命科学是一门实践性很强的学科,实践动手能力与创新能力的培养对生物学专业人才培养来说显得尤为重要。大力开展本科生科研技能训练是培养学生积极创新、勇于创新的一个重要环节。本科生毕业论文是学生专业技术和实践能力的全面检验,是深化教学改革、提高教学质量的重要渠道。因此,依托前沿科学研究培养和提高本科生创新实践能力是高等学校培养创新性、实践性人才的重要方面。
　　
　　参考文献:
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　　本研究受2009年淮海工学院教改立项课题资助

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