最近，我從多年的生物技術行業轉到了一個主要的本科機構(PUI)，我注意到許多擁有化學或生物相關學士學位的畢業生加入了工作隊伍，成為入門級科學家。雖然這些來自中西部的學生擁有令人滿意的課本知識，但他們中的絕大多數人仍然缺乏在行業、學術職位或研究生院助教職位上取得成功所必需的技能。雖然他們知道如何使用微管，進行Western blot，為蛋白質測定生成標準曲線，甚至進行細胞培養，但他們對批評、失敗和提交數據的準備不足，這些都是他們本科後職位所要求的。

不幸的是，許多PUIs陷入了做“食譜式”實驗室的窠窠化，欺騙他們的學生認為科學總是“有效”的。此外，即使大多數科學發現發生在假設驅動框架之外，科學方法仍然在初中和高中教授。本科生教師忙於教授大班課程，維持一個活躍的獎學金項目，並參與服務承諾，他們往往沒有時間或機構支持，以專注於將他們的實驗室課程過渡到探究型學習環境。我們正在傷害這些學生，並且給研究生項目和行業導師的培訓帶來了沉重的負擔。更糟糕的是，我們正在讓這些年輕人在大學畢業後的第一份工作或研究生工作中失望。為了他們未來的成功，這一代本科生科學家必須接觸到(1)獨立思考和實驗設計，(2)失敗和研究的迭代過程，(3)包括寫作和批判性提問在內的數據展示。

為了讓我們一年級的普通化學學生有機會獨立思考，並創建自己的方案來回答開放式實驗室問題，伯特利大學化學係一直積極參與麵向過程的引導探究學習(POGIL)項目。通過讓學生有機會投資並擁有他們實驗方法設計的所有權，他們對課程的實驗部分有了更積極的態度。一名正在上這門課的學生跟我分享說:“我喜歡我們可以在實驗室中自己做一些決定，結果會有輕微的變化。”到目前為止，我們已經修改了四分之一的普通化學I實驗室練習，希望在未來幾年繼續努力。

此外，全國各地的一些機構已經開始在多個學科中實施基於課程的本科生研究體驗(cure)。由於CURE模型僅在過去十年中使用，很少有關於其成功的統計數據的全麵研究。大多數報告都是主觀的，基於學生的意見(J Eng Educ (2007) 96: 283);然而，德克薩斯大學的Erin Dolan團隊最近發表的一篇文章(CBE生命科學教育(2016)15:1)表明，第一年課程的CURE經驗使STEM的留存率提高了23%，六年內的總體畢業率提高了17%。作為一個CURE的個人例子，我的高級生物化學II課程有機會與北德克薩斯大學的董事Kent Chapman教授的實驗室合作進行一個植物生物技術項目(生物科技植物》J(2017) 15: 824)。查普曼博士是生物發現研究所的聯合主任，多年來一直與本科生進行研究。我們的合作項目包括將小鼠基因導入煙草葉片，以促進脂質的產生和存儲。生物技術、生物化學和細胞生物學的許多原理都是在基於發現的學習的背景下闡明的。今年春天，我的一個學生在反思這個項目時說:“我喜歡這個項目賦予實驗室目標。實驗室工作不再讓我覺得我是在漫無目的地核對成績——我的工作可以帶來改變的事實給了我成功所必需的動力。該項目的覆蓋通過應用教授基本的實驗室技能，包括與德克薩斯州同行科學家網絡合作的重要方麵。”在春季學期，我們的生物化學II班將與查普曼博士的小組合作，研究脂滴中的萜烯相關研究及其在醫療和天然產物中的應用。

失敗的實驗和“負麵”數據是研究過程中不可避免的一部分。幾個月的辛勤工作和努力可能會過去而沒有產生任何有用的結果。在我們這個社交媒體上有即時反饋和持續積極肯定的時代，今天的年輕人很容易因為缺乏進步而感到沮喪。教授的一個重要作用是指導學生如何處理這種失敗，把它作為通往成功的必要途徑。來自哥倫比亞大學的Stuart Firestein為正在接受培訓的科學家們寫了兩本“必讀書”，題為《無知:它如何推動科學》(牛津大學出版社，2012)和《失敗:為什麼科學如此成功》(牛津大學出版社，2015)。他強調了失敗的重要性，他說:“一個人必須嚐試失敗，因為這是避免重複顯而易見的事情的唯一策略。”能夠在失敗中堅持下來的應屆畢業生，將為他們未來的科學事業，甚至是生活的艱辛做好更好的準備。

最後，科學專業的本科生必須接觸到技術寫作的嚴謹性和在口頭或海報演示中被質疑(有時是批判性的)的不舒服的經曆。這些經曆可以發生在一個有研究顧問的獨立項目中，作為一個高級的頂點項目，甚至作為一個CURE的頂點事件(見上文)。科學寫作遠不隻是通過短信發送到實驗室筆記本上的句子片段。將科學協議和思想組織成一個連貫的論點，可以提交出版或作為論文，需要時間和幾輪草稿。此外，必須練習“站起來”思考，禮貌而專業地承認未知的事物。我還記得我在研究生院的第一次研究報告，以及我對隨之而來的不可避免的問題的恐懼。回顧過去，我希望能像《今日ASBMB》2017年9月號上的流程圖那樣，學習如何回答和提出問題。認識到這些問題可以是居高臨下的，也可以是為了提高自己的工作或智力而提出的，這有助於學生構建一個合適的答案。我們現在的本科生需要做的不僅僅是向他們的朋友、家人和同學展示科學材料，而是在由美國化學學會(ACS)和美國生物化學和分子生物學學會(ASBMB)等主辦的全國會議上。

盡管ACS建議要求由私營企業和政府機構提供本科生研究學分和數百萬美元的實習，但大規模實施仍存在障礙。正如前麵所提到的，本科科學教授經常過度投入;他們日夜忙於課程準備和評估、谘詢和委員會職責、通信、獎學金活動和尋找資金來源等。難怪發展和/或維持開放式的基於探究的活動以取代曆史實驗室實驗的想法似乎是一項壓倒性的任務，而且在目前的晉升和終身職位結構中往往得不到獎勵。此外，許多研究型實驗室需要未知數量的資源，因為學生的發現可能導致需要為每個學生購買新的試劑或不同的試劑。老套的實驗通常涉及廉價的化學品或可以批量獲得的用品。除了時間和成本外，成功實施這些體驗需要增加與學生的一對一互動，這可能是對臨時教師和助教的挑戰。所有這些障礙都可以通過學術管理者更強有力的製度支持來解決。理想情況下，管理人員本身就是研究科學家，他們會理解這些目標的重要性，盡管情況往往不是這樣，我們必須“教育教育者”，也就是說，在下一代科學家的這一基本投資上。

當我們展望未來，預見到人口增長、食物和能源短缺、技術的指數級增長、氣候變化以及更好的診斷和藥物設計對醫療保健的負擔，我們不僅必須增加科學人員的保留，以滿足解決這些問題所需的勞動力需求，但是要使這些學生和培訓生具備必要的工具，使他們成為自信和有能力的科學家，他們能被發現所激勵，並能對批評和失敗作出反應。

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引用:Stoeckman AK(2018)用實驗研究型問題挑戰本科生。醫學化學與藥物雜誌1(1):dx.doi.org/10.16966/2578-9589.e101

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出版的曆史:

收到日期:2017年10月20日,

接受日期:2017年12月30日,

發表日期:2018年1月04