《Biochemistry and Molecular Biology Education》：Implementation and Evaluation of a Biochemistry Research Skills CURE for First-Year R1 University Students
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基于课程的本科研究经历（CUREs）通过减少学生参与的结构性和后勤障碍，拓宽了获得真实研究机会的途径。一年级本科生参与CUREs与STEM专业保留率的提高、学业成功以及科学推理和数据分析等技能的可测量提升相关。这些技能日益被视为与生命科学领域国家劳动力发展目标
基于课程的本科研究经历（CUREs）通过减少学生参与的结构性和后勤障碍，拓宽了获得真实研究机会的途径。一年级本科生参与CUREs与STEM专业保留率的提高、学业成功以及科学推理和数据分析等技能的可测量提升相关。这些技能日益被视为与生命科学领域国家劳动力发展目标相一致的、面向职业的关键技能。尽管有这些益处，但很少有CUREs聚焦于一年级生物化学学生并对其进行评估。很少有课程提供模块化、可适应的框架，旨在融入现有课程而不破坏课程结构或学生工作量。研究人员利用已建立且全国通用的评估工具和学生反思，为一年级生物化学本科生开发了一个名为“生化研究技能导论”的CURE。该课程的学生通过计算生物化学实验评估蛋白质结构-功能关系，这为教师提供了可扩展的实施方式，并支持学生进行迭代假设生成与检验。参与课程期间所学实践的学生观点表明，他们获得了实用研究技能和科学沟通技能。学生还报告接触到多种问题解决技巧，并指出作为课程一部分参与以蛋白质结构-功能为重点的研究增强了他们对生物化学的热情。在此，研究人员为教师提供采用和改编本课程的资源，并提供有效实施策略。未来工作将评估该课程对学生学业表现、蛋白质生物化学概念理解以及独立本科研究经历进展的纵向影响。
**研究背景、问题与目的**
在生物化学及生命科学领域，本科研究经历对培养学生职业技能至关重要。然而，许多机构（包括主要本科院校，PUIs）缺乏研究生导师或研究经费等资源来支持传统的本科研究学徒制。基于课程的本科研究经历（CUREs）应运而生，将研究与教学整合到结构化课程中，为PUIs和研究型大学（R1）的学生提供更多研究机会。CUREs通过实践应用教授具体方法论，同时培养科学沟通和研究伦理等基础研究技能。然而，现有文献显示，大多数已发表的生物化学CUREs面向高年级学生，针对一年级学生的课程较少，且缺乏模块化、可适应的框架便于融入现有课程。此外，学生早期参与研究过程能提升STEM专业保留率和学业成功，但一年级学生缺乏领域知识，传统课程限制了开放探究和分子级生物化学问题的参与。为解决这一空白，研究人员开发了“生化研究技能导论”课程，作为一年级CURE，旨在通过早期接触真实研究实践和培养科学身份认同，为高年级实验课程和独立研究经历做准备。该课程与CUREs五大核心特征（科学实践参与、发现、广泛相关工作、协作、迭代）相契合。论文发表在《Biochemistry and Molecular Biology Education》。
**主要关键技术方法**
研究人员采用课程开发与评估方法。课程从早期湿实验室模式转向计算生物化学模式，利用开源软件Webina（托管AutoDock Vina）和PyMOL进行分子对接和可视化。评估采用经过验证的Entering Research Learning Assessment（ERLA）工具，测量研究理解与沟通技能、实践研究技能，并结合美国高校协会的VALUE问题解决技能量规。研究对象为2021至2024年期间完成该课程的弗吉尼亚理工大学一年级生物化学学生，共153人，其中90人同意参与（回应率59%）。数据通过匿名期末调查收集，包括课程反馈和ERLA项目。
**研究结果**
**3.1 学生报告收获强调多种研究技能的优势**
通过ERLA调查，学生报告在研究理解与沟通技能（如向他人传达研究相关性、在研究环境中舒适工作）方面获得最大收益。实践研究技能（如设计研究项目）也有较高收益，但记录保持技能收益较低。
**3.2 学生表达了对新手研究人员有益的技能**
学生报告在理解学术文献实践（如“理解”）、接受和使用批评改进工作（“使用批评”）、理解指导研究项目的理论概念（“指导概念”）方面获得高收益。在数据解释、论证构建和团队沟通方面同样表现良好。学习目标#4（批判性思维）覆盖最多技能，学生表示在设计、进行和理解研究项目方面收获最大。
**3.3 学生参与了问题解决过程的多个方面**
调查显示，学生接触到多种问题解决技巧，但较少涉及制定自己研究方法或解决抽象问题。学生希望了解课程外技能的应用，反映了对更广泛研究过程的兴趣。
**3.4 学生表达完成课程的价值**
学生反馈表明，他们认识到蛋白质结构与功能的内在联系，分析了结合口袋内的氨基酸残基、静电和疏水相互作用，以及突变对构象或活性的影响。课程活动加深了对核心生物化学原理（如配体特异性、酶-底物相互作用）的理解。模块化学习内容和分子可视化工具的有效性得到认可。
**讨论与结论**
讨论部分强调，该课程支持一年级学生同步学习领域知识与研究技能，通过自报学习收益发现学生在多种技能上取得进步，有助于他们竞争研究机会。学生通过分子对接和可视化直接应用结构-功能概念，从死记硬背转向应用推理。研究也识别了教学缺口，如记录保持技能不足，需在后续迭代中加强。未来方向包括评估课程对学生学业和独立研究参与的纵向影响。实施策略建议：讨论研究中的模糊性，联系现实世界，按学生水平搭建支架，庆祝学生成长，支持基于验证的生化方案的假设检验。结论：研究人员介绍了一个为期一学期的CURE课程，通过包含经评估工具（ERLA）的调查证明其有效性，学生能感知到与生化研究实践和沟通相关的专业技能学习。课程还通过强化生物化学概念支持学科学习，未来将研究其纵向影响及对STEM保留率的贡献。
