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Garry C. Scroop
Institut für Physiologie, Universtität Adelaide, Australien

Vorwort

Physiologischer Praxisunterricht für Studierende der Zahnmedizin, Medizin und Biowissenschaften basiert üblicherweise auf herkömmlichen, nach Verfahrensvorschrift durchgeführten Tierversuchen. Diese Kurse sollen den in Vorlesungen und Seminaren vermittelten Lernstoff mittels praktischer Beispiele von lebendiger Physiologie unterstützen. Dabei wird nach althergebrachten, feststehenden Protokollen verfahren, die sicherstellen sollen, dass alle Studierenden die gleichen Ergebnisse erhalten. Ein solcher konstruierter Lehrprozess unterdrückt nicht nur die essenzielle wissenschaftliche Erkenntnis der biologischen Vielfalt, sondern ignoriert die Widersprüchlichkeit, die darin liegt, Ergebnisse von Tierversuchen zur Veranschaulichung der menschlichen Physiologie zu verwenden, die den Studierenden in Vorlesungen gelehrt wird und die die absolute Grundlage für deren zukünftige Arbeit sein wird.

In den letzten Jahren wird zunehmend neueste IT-Technik in die Praxiskurse einbezogen, aber dennoch bleibt das festgefahrene Prinzip, dass etablierte Lehrsätze durch konstruierte Tierversuche ‚gestützt' werden. Da die Ergebnisse bereits vorher bekannt sind, sind solche Praxiskurse nicht gerade zur Motivation von Studierenden und Lehrenden geeignet; so ist die Wiederverwendung der Ergebnisse von vorherigen Jahrgängen übliche Praxis bei den Studierenden. Oft wird argumentiert, dass solche Praxiskurse den Studierenden im vorklinischen Studium die wichtige Erfahrung des Umgangs mit lebendem Gewebe und Organen bieten. Doch wird jeder Beobachter dieser Kurse schnell erkennen, dass dies ein Trugschluss ist. Die praktische Erfahrung ist kurz, mangelhaft beaufsichtigt, oft auf einen oder zwei Studierende pro Praxisgruppe beschränkt, wird aus ungewöhnlichen Spezies gewonnen und im zukünftigen Berufsleben der Studierenden nie wieder benötigt.

Ganz abgesehen von den moralischen Argumenten gegen solche Tierversuche sind derartige Praxiskurse unvereinbar mit den wissenschaftlichen Prinzipien, die wir als Akademiker - im Grunde nur scheinheilig - gegenüber unseren Doktoranden in den Forschungslabors vertreten. Diese althergebrachten Tierversuche mit ihren konstruierten Ergebnissen sind für die Absolventen keineswegs eine Grundlage für lebenslange Lernerfahrungen, die ihrem weiteren beruflichen Werdegang dienlich wäre. 

Der Weg nach vorn

Obwohl es schon lange eine Unzufriedenheit hinsichtlich des pädagogischen Wertes dieses herkömmlichen Praxisunterrichts gibt, wurde bisher, abgesehen von Versuchen, nur wenig dafür getan, diese Kurse durch Einbeziehung neuer Technologie aufzuwerten. 1990 entschied das Institut für Physiologie der Universität Adelaide, die herkömmlichen tierverbrauchenden Praxiskurse, die viele Jahre lang für Studierende der Zahnmedizin, Medizin und Biowissenschaften im zweiten Studienjahr angeboten wurden, zu ersetzen. Wir stellten uns die Aufgabe, den Studierenden eine geeignete Umgebung zum Erlernen von Problemlösungsstrategien zu bieten, und entschieden uns für eine Vielzahl von einsemestrigen Forschungsprojekten zur Humanphysiologie in den Bereichen Herz-Kreislauf, Atmungssystem, Nieren und Nervensystem. Ziel dieser Initiative war es, dass diese Forschungsprojekte den Studierenden als eine praktische Erfahrung dienen sollten, durch die sie die wissenschaftliche Methode der Problemlösung erlernen. 

Diese neuen ‚Praxiskurse' heißen, recht schlicht, ‚Research Project Practicals' (RPP, ‚Forschungsprojektpraktika'). In kleinen (4- bis 8-köpfigen) Forschungsgruppen entwerfen die Studierenden ihr eigenes Projekt, das sie dann im Laufe eines ganzen Semesters durchführen und abschließen. Die komplette notwendige Forschungsinfrastruktur wird vom Institut zur Verfügung gestellt. Jedes Projekt dauert 13 Wochen (ein Semester), und jeder Studierende hat während eines Studienjahres 2 Projekte - in 2 unterschiedlichen Physiologiebereichen - durchzuführen.

Aufbau

Zu Beginn:

o Die Studierenden finden sich in kleinen Gruppen zusammen und erhalten vom Dozenten Hinweise und Anleitungen zu einer interaktiven Zusammenarbeit als Forschungsteam. Jede Gruppe wird dann einem von vier Laboratorien zugeordnet, die im Bereich der folgenden vier physiologischen Hauptsysteme Forschungen durchführen: Herz-Kreislauf, Atmungssystem, Nieren und Nervensystem. Detailliertes Vorwissen zu dem jeweiligen physiologischen System braucht nicht vorausgesetzt werden, da das zentrale Thema, das praktische Erlernen von Problemlösungsstrategien nach wissenschaftlicher Methode, mit der Lernerfahrung der Physiologie selbst einhergeht.

o Jedes Labor stellt für 3 studentische Forschungsteams die grundlegende Mindestausrüstung und die erforderlichen Räumlichkeiten zur Verfügung, die diese frei einteilbar für ihre wöchentlich 4-stündige Arbeit ein ganzes Semester lang nutzen können. Der Prozess der Datenerhebung selbst wird so einfach wie möglich gehalten, muss aber dennoch die modernste Technologie nutzen. Die technischen Aspekte der Laborarbeit sollten in diesem Stadium der Lernerfahrung und Einführung in die wissenschaftliche Methode nicht so eine große Rolle spielen wie beispielsweise bei der Doktorandenforschung. Dennoch sollte jedes Labor als selbsttragende Forschungseinrichtung verstanden werden, das 3 Forschungsteams den Zugang zu allen benötigten Verbrauchsmaterialien, Geräten, Computerprogrammen etc. gewährt, die für das jeweilige physiologische System relevant und charakteristisch sind.

o Jedem der vier Laboratorien wird ein Dozent des Instituts zugeordnet, der die Forschung der 3 Teams beaufsichtigt und ihnen als Mentor zur Verfügung steht. Es muss immer wieder betont werden, dass diese Forschungsarbeit keinen ‚Praxisunterricht' im althergebrachten Sinne darstellt, und dass der beaufsichtigende Dozent eine passive Rolle einnehmen muss. Die Studierenden sollen ermutigt werden, ihr eigenes Projekt durchzuziehen und auftretende Probleme, soweit angemessen, selbst zu lösen. Eine zentrale Ressourcen-Stelle unter der Leitung von Institutsangestellten dient allen 4 Laboratorien zur Versorgung mit Verbrauchsmaterialien, Kopierdiensten, Information hinsichtlich der Zuteilung, Verwaltung der Studentendaten etc.

Startphase (1. und 2. Woche):

o Zunächst entscheidet sich jedes Forschungsteam für ein Forschungsprojekt-Thema. In dem das Forschungsprojektpraktikum begleitenden Handbuch sind für jedes der 4 physiologischen Systeme 10 oder mehr breite Themenbereiche aufgeführt, die mit der verfügbaren Labor-Infrastruktur bearbeitet werden können. Beispielsweise konzentriert sich das Herz-Kreislauf-Labor auf die Messung von lediglich zwei kardiovaskulären Variablen, nämlich Herzfrequenz (unter Verwendung von Herzfrequenz-Messgeräten von Polar) und Blutdruck (automatische Sphygmomanometer mit Papierausdruck), die beide durch klinische Messungen gewonnen werden und daher für den Berufsweg der Studierenden besonders relevant sind. Das Labor ermöglicht die Messung dieser Variablen in einer von zwei kardiovaskulären Belastungssituationen, nämlich einer Positionsänderung (Kopf nach oben oder Kopf nach unten, mit oder ohne Wipptisch) oder einer Bewegungsbelastung mittels Ergometer (Monark, dessen Belastungsstufen und entsprechende ungefähre Sauerstoffaufnahmewerte bekannt sind). Jedes Labor verfügt, sowohl in elektronischer als auch in Papierform, über veröffentlichte Literatur zu kardiovaskulären Reaktionen im Rahmen dieser grundlegenden Belastungssituationen, d.h. in Orthostate und körperlicher Betätigung. Dies ermöglicht es der studentischen Forschungsgruppe, (ggf. mit Unterstützung des beaufsichtigenden Dozenten) einen Forschungsbereich und einen eigenen Themenvorschlag auszuarbeiten. Außerdem steht dem beaufsichtigenden Dozenten und dem studentischen Forschungsteamleiter für eventuelle Konsultationen ein leitender Mitarbeiter zur Verfügung, der in der Disziplin des jeweiligen Labors (z.B. Herz-Kreislauf-Physiologie) Forschungsarbeit betreibt.

o Sobald die Forschungsgruppe sich für ein Projektthema entschieden hat, muss ein förmlicher Forschungsantrag formuliert und gestellt werden. Dazu kann ein zweckangepasstes Forschungsantragsformular von der Webseite des Instituts heruntergeladen werden. Dieses 4-seitige Dokument hat die Struktur eines einfachen Antragsformulars für einen Subventionszuschuss und verlangt die Angabe des Projektnamens, Kurzbeschreibung des Projekts, Mitglieder der Forschungsgruppe, zu prüfende Hypothese, spezifische Projektziele, Relevanz des Projektes, Hintergrund des Forschungsvorhabens, Forschungsplan mit Versuchprotokollen, erforderliche Ausrüstung sowie die Methoden der Datenauswertung. Die ausgefüllten Formulare müssen von mehreren Seiten mit Unterschrift genehmigt werden, bevor das Projekt begonnen werden kann. Unterschreiben müssen der studentische Forschungsteamleiter (bestätigt das Einverständnis der Gruppe zur Forschungsrichtung), der beaufsichtigende Dozent (bestätigt die Wissenschaftlichkeit des Themas), der Leiter der Ressourcen-Stelle (bestätigt, dass die erforderlichen Verbrauchsmaterialien und Ausstattung vom Institut gestellt werden kann), der leitende Mitarbeiter mit Fachwissen im jeweiligen physiologischen System (bestätigt seine Bereitschaft, bei Bedarf allgemeine, strukturelle Hinweise zum Forschungsprojekt zu geben), und der Ethikbeauftragte (bestätigt die ethische Unbedenklichkeit des Projekts). Da alle Versuche auf den Menschen bezogen sind, ist die Einrichtung eines institutseigenen Ethikkomittees wichtig, das mit dem übergeordneten Humanethikkomitee der Universität in Verbindung steht und diesem Kurzberichte zu allen Projekten weiterleitet. Zudem müssen die Studierenden potenziellen Freiwilligen ein eigenes Informationsblatt vorlegen, um sicherzustellen, dass unterzeichnende Freiwillige sowohl schriftlich als auch mündlich vollständig informiert wurden. Das Informationsblatt und die Einwilligungserklärung müssen dem Forschungsantrag zur Genehmigung durch den Ethikbeauftragten beigefügt werden. Die Frist zur Einreichung der Forschungsanträge endet am Freitag der zweiten Woche nach Beginn des 13-wöchigen Semesters. Bei Problemen mit der Einholung der erforderlichen Unterschriften und entsprechenden Nachbesserungen, die für eine Genehmigung von allen Seiten notwendig wird, kann diese Frist auch verlängert werden.

Durchführung des Projektes (3. - 9. Woche):

o Die Forschungsgruppe wirbt auf Grundlage einer Stärkenanalyse und üblicher Auswahlverfahren Versuchspersonen an. 

o Die Mitglieder der Forschungsgruppe machen sich mit den Gerätschaften (Betrieb, Genauigkeit, Reproduzierbarkeit etc.) sowie mit dem Versuchsprotokoll und den Versuchsprozeduren vertraut, führen Pilotversuche durch und legen Excel-Dateien mit den Daten der Versuchspersonen an. Dies kann bereits in der 1. und 2. Woche beginnen.

o Der Verlauf des Projektes folgt der grundlegenden wissenschaftlichen Methode, die bei jedem Forschungsprojekt am Menschen angewendet wird, und schließt angemessene Kontrollen und wissenschaftlich fundierte Versuchsprotokolle ein. Hinweise und Anleitungen zu diesen Prozeduren werden vom beaufsichtigenden Dozenten gegeben und sind außerdem in dem begleitenden Praxishandbuch enthalten. Zudem wird allen Studierenden einschlägige Fachliteratur (hier: Scott and Waterhouse, Physiology and the Scientific Method (1986)) zur Verfügung gestellt, deren Lektüre empfohlen wird. 

o Die Studierenden haben Zugang zu geeigneter Computersoftware sowohl für die Literatursuche zu älteren Forschungen als auch für die Datenerhebung und -verarbeitung während des gesamten Projektes.

o Der beaufsichtigende Dozent nimmt eine zurückhaltende, nicht-eingreifende (passive) Haltung ein, in der Art, wie die meisten Akademiker z.B. ihre Rolle als Doktorvater verstehen. Erfahrungsgemäß etabliert und verteidigt die studentische Forschungsgruppe ihr Projekt sehr schnell und arbeitet sehr engagiert dafür.

Abschließende Datenanalyse und Plakat-Erstellung (10. und 11. Woche):

o In dieser Phase verbringt die Forschungsgruppe die meiste Zeit damit, Datenblätter fertig zu stellen, statistische Analysen durchzuführen sowie Tabellen und Schaubilder für die Plakat-Präsentation und die schriftlichen Abschlussberichte zu erstellen.

o Die Plakat-Präsentation jeder Forschungsgruppe wird als elektronische Datei erstellt und von der Ressourcen-Stelle als farbiges Plakat im Standard-Plakatformat ausgedruckt. Auch dies ist ein moderner Vorgang in der Forschung, durch den vermieden wird, dass den Studierenden wertvolle Lernzeit durch aufwändige grafische Gestaltungsarbeit verloren geht.

Bewertung der Studierenden und des Praktikumskonzepts

Bewertung der Studierenden (insgesamt 30 Punkte für das Semesterprojekt)

o Jeder Studierende wird zweifach individuell bewertet. (1) in Form einer Auswertung von Hintergrundliteratur (Umfang 600 Worte, 5. Woche), die 5 Punkte zur Gesamtnote beiträgt, und (2) in Form eines abschließenden schriftlichen Berichts (Umfang 3000 Worte, 13. Woche) im Stil eines professionellen Forschungsberichtes, der 10 Punkte zur Gesamtnote beiträgt. Eine ausführliche Anleitung zur Erstellung des Abschlussberichtes ist im Praktikumshandbuch enthalten.

o Die Forschungsgruppe insgesamt wird ebenfalls zweifach bewertet: (1) in der Form einer zu 3 Zeitpunkten im Projektverlauf vorgenommenen Gruppenmitglieder-Bewertung (4., 9. und 13. Woche), die den Mitgliedern der Forschungsgruppe zur Beobachtung ihrer individuellen Leistung in der Gruppe dient (5 von 30 Punkten). Und (2) in Form einer Plakat-Präsentation des Projektes einschließlich einer mündlichen Verteidigung (12. Woche, 10 von 30 Punkten).

o Alle Bewertungen werden zu angemessen Zeitpunkten im Semester angesetzt, und die Bewertungskriterien der Prüfer sind im Praktikumshandbuch der Studierenden enthalten.

Bewertung des Praktikumskonzepts - Wie ist der Lernerfolg?

o Das Konzept dieser Forschungsprojektpraktika wurde in einem Bericht (Nr. 28, 1994) des Australian National Board of Employment, Education and Training, veröffentlich im August 1994, positiv bewertet. Der Bericht entstand nach einem Besuch vor Ort und Gesprächen mit Mitarbeitern und Studierenden des Instituts. Es wurde als ein Beispiel für ‚Best Teaching Practice in Australia' bezeichnet, das die Prinzipien lebenslangen Lernens fördert.

o Bei Einführung der Praktika im Jahr 1990 war dieses Konzept ein Vorreiter unter den pädagogischen Problemlösungs-Ansätzen. Inzwischen ist es weit verbreitet und in verschiedenen Formen in Studienplänen etabliert, insbesondere in den Natur- und Gesundheitswissenschaften.
o Das Erlernen der wissenschaftlichen Problemlösungsmethode ist das zentrale Thema dieser Praxisübung, da es sich dabei um eine äußerst wertvolle Erfahrung für das lebenslange Lernen in jedem beruflichen Werdegang, gleich in welchem Bereich, handelt. Auf jeden Fall wird deutlich, dass in den Natur- und Gesundheitswissenschaften die Bereiche der systemischen Physiologie, die in unseren studentischen Forschungsprojekten und den damit einhergehenden Erfahrungen der Datenerhebung und der grundlegenden Prinzipien der statistischen Analyse die Grundlage bilden, auf eine besonders tiefgehende und nachdrückliche Weise erlernt werden. Ein Grund dafür ist sicherlich, dass die Studierenden das Forschungsprojekt als ihr eigenes und seine Ergebnisse als ihre selbst erzielten Ergebnisse ansehen.

o Ehrgeiz und Stolz auf das eigene Projekt sind sehr deutliche Erscheinungen in den Gruppen, und der Tatsache, dass für einen Erfolg eine echte gemeinschaftliche Anstrengung notwendig ist, wird in hohem Maße Rechnung getragen.

o Das Konzept einer semesterlangen Gruppenarbeit fördert unweigerlich die Weiterentwicklung der zwischenmenschlicher Kommunikationsfähigkeit. Zudem werden die vielfältigen ethnischen Hintergründe unserer Studierendenschaft durch dieses Konzept vorteilhaft genutzt, indem zugleich kultureller Austausch und Interaktion gefördert werden.

o Auch die Dozenten und Mitarbeiter des Instituts, die die Forschungsgruppen unterstützen, gewinnen wertvolle Erfahrungen daraus, in die Forschungsprojekte einbezogen zu sein, und haben große Freude daran, die akademischen Fortschritte und den Erfolg ihrer Studierenden zu beobachten.

o Das Grundkonzept der Bereitstellung einer geeigneten Lernumgebung für die Vermittlung der wissenschaftlichen Methode kann vom ersten bis zum dritten Studienjahr und in jeder wissenschaftlichen Disziplin angewendet werden. Um erfolgreich die wissenschaftliche Methode der Problemlösung zu erlernen, ist kein Vorwissen erforderlich; sondern lediglich die Fragestellung "Warum ist das so?" und die anschließende Erstellung eines Forschungskonzeptes gemäß den Möglichkeiten der verfügbaren Infrastruktur und der Studierendenzahl.

o In Adelaide wurde über zwei Jahre hinweg (1993 und 1994) in jeweils beiden Semestern des Studienjahres der gleiche Physiologie-Unterricht (Vorlesungen, Tutorien und das Forschungsprojektpraktikum) für Studierende der Medizin und der Naturwissenschaften im zweiten Studienjahr zu jeweils ungefähr gleich großen Klassen (ca. 130 Studierende) angeboten. Die Studierenden in diesen Klassen waren durch Numerus Clausus zum Studiengang der Medizin oder der Naturwissenschaften an der Universität Adelaide zugelassen wurden. Die Note, die als NC für die Zulassung zum Medizinstudium verlangt wird, ist wesentlich höher als die NC-Note für das naturwissenschaftliche Studium; aber beide werden für die gleiche Art der Prüfung vergeben, die üblicherweise auf der Bewertung von auswendig gelerntem Faktenwissen, und nicht von Problemlösungsfähigkeiten, beruht. Dementsprechend waren auch die Noten auf schriftliche Prüfungsfragen zu Faktenwissen in allen vier Semestern bei den Medizinstudenten deutlich besser als bei den Studierenden der Naturwissenschaften. Hingegen waren die Abschlussnoten für die Prüfungsaufgaben zu den Forschungsprojektpraktika in allen vier Semestern bei beiden Studierendengruppen gleich, und auch die bewusst in jede schriftliche Prüfungsaufgabe integrierte Problemlösungsfrage ergab keine Unterschiede. Auf jeden Fall lässt dieses vorläufige Ergebnis grundlegende Zweifel an der pädagogischen Methodik und Ausrichtung des Hochschulbildungssystems aufkommen.
B
Fazit

In einer besseren Welt würde die Entwicklung weg von den Praxisseminaren auf der Basis von Tierversuchen und hin zu Studentenpraktika mit Freiwilligen, in denen die wissenschaftliche Methode der Problemlösung erfahrbar gemacht wird, schon allein aufgrund der moralischen Untragbarkeit von Tierversuchen gerechtfertigt. Tatsächlich - und traurigerweise, aber nicht überraschenderweise - findet dieser nun bereits weit verbreitete Wandel jedoch nur deshalb statt, weil die Hochschuldozenten erkennen, dass das Konzept der Forschungsprojektpraktika und ähnliche Problemlösungs-Methodiken pädagogisch einfach weitaus besser sind als die altmodischen Unterrichtsschemen. Diejenigen von uns, die sich für den Schutz von Tieren vor Ausbeutung durch den Menschen engagieren, wünschten sicherlich, dass diese Veränderungen durch die Erkenntnis hervorgerufen worden wären, dass die Verwendung von Tieren zu Versuchszwecken schlicht und einfach falsch ist. Zwar ist das Ergebnis dieser Veränderungen im Bereich der Lehre dasselbe, doch das Fehlen einer Weiterentwicklung auch in moralischer Hinsicht macht eine generelle Hinterfragung der tierausbeutenden Versuchsmethoden in der Forschung zu einer gegenwärtig noch immer ungelösten Aufgabe.


Bibliographie

1. Scott, E. M. and Waterhouse, J. M. (1986). Physiology and the scientific method. Manchester University Press, ISBN 0 7 190 2262 2.
2. Scroop, G. C. (1993). Research project practicals in the Department of Physiology. A 16-page in-house publication available from G. C. Scroop, Department of Physiology, University of Adelaide, South Australia 5005.
3. Scroop, G. C. (1993). Research and the scientific method in practical teaching in the biological sciences. Proceedings of the Australian Physiological and Pharmacological Society, 24, 186P.
4. Candy, P. C., Crebert, G. and O'Leary, J. (1994). An inquiring mind. B Science (Physiology). In: Developing lifelong learners through undergraduate education, Commissioned Report Nr. 28 (ISBN 0644 35349X), National Board of Employment, Education and Training Commission (Australian Government Publishing Service), 201-209.
5. Scroop, G. C. (1995). Use of research project practicals and the scientific method to develop problem-solving skills: a new teaching methodology in the biological sciences which does not require the use of animals. In: Animals in Science: Perspectives on their Use, Care and Welfare, Monash University Clayton Campus, Johnston, N. E. (Hrsg.), (ISBN 0 7326 0636 5), 208-214.

Über den Autor

Garry Scroop ist studierter Mediziner mit über 40-jähriger akademischer Berufserfahrung, u.a. in der humanmedizinischen Grundlagenforschung und Lehre, sowohl in Australien als auch im Ausland. Aus seiner Forschungstätigkeit enstanden Veröffentlichungen zu so vielfältigen Bereichen wie Hypertonie, Fetalphysiologie, Sportphysiologie und zum chronischen Müdigkeits-Syndrom. Seine Lehrtätigkeit, die auf einen ähnlich langen Zeitraum zurückblickt, konzentriert sich vor allem auf Physiologie-Unterricht für Studierende der Medizin und der Naturwissenschaften sowohl vor als auch nach ihrem ersten akademischen Grad. Er ist Mitbegründer der Stiftung MAWA Trust (Medical Advances Without Animals), die jährlich ein Doktorandenstipendium an Studierende vergibt, deren Forschungsthema die Herauslösung von Tieren aus der biologischen Forschung zum Ziel hat. Die pädagogische Methodik, die in diesem Beitrag vorgestellt wird, entstand aus seinem Wunsch heraus, die Tiere aus den studentischen Praxisseminaren herauszuholen, und zugleich den Studierenden die wissenschaftliche Methode der Problemlösung als eine Strategie des lebenslangen Lernens zu vermitteln. 


Außerordentlicher Professor Garry C. Scroop, MBBS (Bachelor of Medicine and Surgery), Dr. med. (Adelaide), Dr. phil. (London)
Institut für Physiologie
Universität Adelaide
Südaustralien 5005
Tel.: +61 8 8303 5331
Fax: +61 8 8303 3356
E-Mail: garry.scroop@adelaide.edu.au 

Derzeitige Anschrift:
Lung Function Laboratory
Level 7 Outpatients Block
Royal Adelaide Hospital
Südaustralien 5000

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