化學(xué)生物學(xué)小班教學(xué)方法研究與實(shí)踐

孟 姝，王 霞，葛 微，管遠(yuǎn)志

(中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 基礎(chǔ)學(xué)院， 北京 100005)

化學(xué)生物學(xué)(chemical biology)是近年來(lái)興起的起源于化學(xué)并與醫(yī)學(xué)和生物學(xué)高度交叉的新學(xué)科，發(fā)展至今也僅有20多年的歷史?，F(xiàn)代化學(xué)生物學(xué)出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代，1995年美國(guó)哈佛大學(xué)率先將化學(xué)系更名為“化學(xué)與化學(xué)生物學(xué)系”，牛津大學(xué)、康奈爾大學(xué)等知名學(xué)府也相繼為研究生積極開(kāi)設(shè)了化學(xué)生物學(xué)課程[1]。中國(guó)化學(xué)生物學(xué)的發(fā)展起始于20世紀(jì)末[2]，并逐漸融入生命科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域，在科學(xué)研究中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。2010年左右，北京大學(xué)、中山大學(xué)和南開(kāi)大學(xué)等相繼開(kāi)展了化學(xué)生物學(xué)專業(yè)本科生的招生，標(biāo)志著中國(guó)化學(xué)生物學(xué)課程體系的正式建立，但迄今為止化學(xué)生物學(xué)課程體系仍未臻成熟，化學(xué)生物學(xué)規(guī)劃教材也處于真空狀態(tài)[3]。2013年北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院首次面向醫(yī)學(xué)院校研究生開(kāi)設(shè)了化學(xué)生物學(xué)課程，如何在有限的課時(shí)數(shù)內(nèi)讓學(xué)生對(duì)化學(xué)生物學(xué)的基本知識(shí)和實(shí)驗(yàn)方法有初步的了解，這對(duì)化學(xué)生物學(xué)的授課教師來(lái)說(shuō)是個(gè)挑戰(zhàn)。北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院小班教學(xué)模式具有悠久的歷史傳統(tǒng)并取得了良好的成效，將小班教學(xué)模式應(yīng)用到化學(xué)生物學(xué)課程， 將理論授課與研究案例討論相結(jié)合，有利于激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)生物學(xué)的興趣和科研熱情。

1 首次面向醫(yī)學(xué)院校研究生開(kāi)設(shè)化學(xué)生物學(xué)課程的嘗試

新興學(xué)科化學(xué)生物學(xué)課程是基于化學(xué)和生物學(xué)知識(shí)的融合，其精髓是用化學(xué)的理論、研究方法和手段來(lái)探索生物醫(yī)學(xué)的問(wèn)題[4- 5]?；瘜W(xué)生物學(xué)課程面向綜合院校化學(xué)系和生物學(xué)系的理科學(xué)生開(kāi)設(shè)的比較普遍，而面向醫(yī)學(xué)院校具有醫(yī)學(xué)背景的研究生開(kāi)課并不多見(jiàn)。北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院的學(xué)生學(xué)科范圍較廣，具有生物化學(xué)、藥物化學(xué)、藥理學(xué)、免疫學(xué)和細(xì)胞學(xué)等不同學(xué)科以及扎實(shí)的醫(yī)學(xué)背景知識(shí)，嘗試面向該醫(yī)學(xué)院校的研究生開(kāi)設(shè)化學(xué)生物學(xué)課程，需要綜合考慮各專業(yè)學(xué)生的知識(shí)背景及學(xué)習(xí)期待，對(duì)授課教師來(lái)說(shuō)是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

2 小班教學(xué)的發(fā)展及優(yōu)勢(shì)

1919年北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院即建立了八年制醫(yī)學(xué)生的小班精英教學(xué)模式，至今已有近百年歷史。20世紀(jì)80年代末開(kāi)始，借鑒當(dāng)時(shí)歐美等國(guó)小班教學(xué)研究經(jīng)驗(yàn)，中國(guó)的小班教學(xué)模式逐步發(fā)展起來(lái)[2- 6]。相對(duì)于傳統(tǒng)的班級(jí)授課制，小班教學(xué)模式具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，尤其針對(duì)于以實(shí)踐和技能操作為主要學(xué)習(xí)方式的醫(yī)學(xué)生，以及以具體化、細(xì)節(jié)化的科學(xué)研究為目標(biāo)的研究生群體，小班教學(xué)可以最大化的發(fā)揮其針對(duì)性較強(qiáng)的教學(xué)優(yōu)勢(shì)。首先，小班教學(xué)有利于師生之間的互動(dòng)。小班授課過(guò)程中，每個(gè)學(xué)生都能夠及時(shí)獲得授課教師的關(guān)注和指導(dǎo)，如果學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)有疑問(wèn)，可以隨時(shí)提出疑惑并進(jìn)行討論。其次，小班教學(xué)有利于學(xué)生之間的互動(dòng)互助，給予學(xué)生充分張揚(yáng)個(gè)性的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。再次，小班教學(xué)有利于啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和獨(dú)立思考能力。對(duì)學(xué)生批判性思維和獨(dú)立思考能力的培養(yǎng)是素質(zhì)化教育最重要的目標(biāo)之一，這也是中國(guó)教育體制飽受詬病卻一直存在的短板。與歐美等教育體制先進(jìn)的國(guó)家相比，中國(guó)在這方面存在較大的差距。小班化教學(xué)縮小了師生人數(shù)比例，給予學(xué)生充分展現(xiàn)自己的機(jī)會(huì)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的個(gè)體化意識(shí)，突出個(gè)人能力，激發(fā)個(gè)體創(chuàng)造性，引導(dǎo)學(xué)生在課堂中獲得獨(dú)立思考能力和思辯能力。

3 醫(yī)學(xué)院校研究生化學(xué)生物學(xué)課程設(shè)置及小班教學(xué)實(shí)踐

北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院的研究生化學(xué)生物學(xué)課程目前設(shè)置為43學(xué)時(shí)，包含理論授課(27學(xué)時(shí))和案例討論(16學(xué)時(shí))兩種形式，采用課堂討論和期末科研課題設(shè)計(jì)的綜合考核方式。理論授課以英文原版教材“Introduction to Bioorganic Chemistry and Chemical Biology”為基礎(chǔ)，在對(duì)化學(xué)生物學(xué)學(xué)科內(nèi)容做概括介紹后，圍繞中心法則展開(kāi)，逐步介紹DNA、RNA、Protein的結(jié)構(gòu)、功能及化學(xué)生物學(xué)研究方法和技術(shù)應(yīng)用等(表1)。案例討論方面，每年聘請(qǐng)化學(xué)生物學(xué)前沿領(lǐng)域里的不同專家，結(jié)合個(gè)人科研課題，介紹4個(gè)實(shí)際科研實(shí)例，如“納米技術(shù)在DNA探針設(shè)計(jì)中的應(yīng)用”等，并邀請(qǐng)學(xué)生參與課題設(shè)計(jì)，通過(guò)分組討論和匯報(bào)的方式，鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考能力及小組合作能力，鍛煉學(xué)生提出科學(xué)問(wèn)題、應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析和解決科學(xué)問(wèn)題的能力。在此過(guò)程中根據(jù)個(gè)人參與度及小組團(tuán)隊(duì)表現(xiàn)，學(xué)生會(huì)獲得一定的課堂表現(xiàn)分?jǐn)?shù)，對(duì)表現(xiàn)突出、提出創(chuàng)造性意見(jiàn)的學(xué)生給予相應(yīng)的加分。期末時(shí)，授課教師對(duì)本學(xué)期教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整體梳理和總結(jié)，并給出幾個(gè)預(yù)設(shè)的科研課題，學(xué)生通過(guò)查找和閱讀文獻(xiàn)，獨(dú)立凝練科學(xué)問(wèn)題，提出科研設(shè)想，利用所學(xué)的化學(xué)生物學(xué)知識(shí)(但并不限于此)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，解決該科學(xué)問(wèn)題，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生綜合利用多學(xué)科的知識(shí)和技術(shù)實(shí)現(xiàn)科研設(shè)想。最后，每個(gè)學(xué)生利用10 min時(shí)間，以PPT形式將自己的科研設(shè)計(jì)向大家展現(xiàn)并匯報(bào)。學(xué)生和教師共同對(duì)課題的創(chuàng)新性、可行性及個(gè)人表達(dá)、回答問(wèn)題的能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，學(xué)生獲得科研課題設(shè)計(jì)分。根據(jù)課堂表現(xiàn)加上期末課題設(shè)計(jì)的總分， 對(duì)表現(xiàn)突出的前1/3學(xué)生授予獎(jiǎng)學(xué)金，以資鼓勵(lì)。

表1 化學(xué)生物學(xué)課程主要內(nèi)容Table 1 The main contents of chemical biology course

4 化學(xué)生物學(xué)教學(xué)效果反饋及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

通過(guò)兩年的試運(yùn)行，對(duì)選修了化學(xué)生物學(xué)課程的學(xué)生進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查。結(jié)果顯示，對(duì)化學(xué)生物學(xué)課程的總體滿意度達(dá)到了95%，其中非常滿意占86%。90%學(xué)生認(rèn)為該課程的學(xué)習(xí)激發(fā)了科研興趣，10%學(xué)生對(duì)此表示不確定(圖1A)。在人數(shù)設(shè)置方面，95%學(xué)生認(rèn)為班級(jí)人數(shù)應(yīng)該設(shè)置為20人以下，其中認(rèn)為應(yīng)在10人以下的占55%，認(rèn)為10～20人較合適的占40%，說(shuō)明大多數(shù)同學(xué)認(rèn)可小班授課方式，認(rèn)為人數(shù)會(huì)對(duì)課堂教學(xué)效果產(chǎn)生影響(圖1B)。課程采用的課堂表現(xiàn)分?jǐn)?shù)加上期末科研設(shè)計(jì)分?jǐn)?shù)的考核方式得到了同學(xué)們的認(rèn)可，95%同學(xué)認(rèn)為這種考核方式公平合理，同學(xué)們不再采取“考前突擊”方式復(fù)習(xí)功課，更注重課堂上的點(diǎn)滴積累，主動(dòng)參與到課堂互動(dòng)中去。但還有5%同學(xué)表示不確定這種考核方式是否真的公平合理，認(rèn)為課堂討論時(shí)間有限，在有限的時(shí)間內(nèi)無(wú)法保證每一個(gè)人都能獲得充分展示自己的機(jī)會(huì)(圖1C)?？傮w來(lái)說(shuō)，同學(xué)們認(rèn)為在化學(xué)生物學(xué)課程中收獲很大，所有同學(xué)都認(rèn)為自己對(duì)生物學(xué)知識(shí)的理解，從化學(xué)角度有了更深入、透徹的理解，對(duì)今后生物學(xué)試劑的使用以及生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的改善有了更深的領(lǐng)悟，對(duì)一些生物和醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)問(wèn)題從化學(xué)的角度有了更明了的解釋。80%同學(xué)認(rèn)為分組討論、組間競(jìng)爭(zhēng)的模式培養(yǎng)了自己的團(tuán)隊(duì)精神，使自己在張揚(yáng)個(gè)性的同時(shí)也懂得互助合作的重要性。更加難能可貴的是，70%同學(xué)認(rèn)為該課程提升了自己的科研興趣，對(duì)化學(xué)生物學(xué)前沿領(lǐng)域研究熱點(diǎn)的期待值大大增高。與此同時(shí)，45%同學(xué)認(rèn)為課程提升了自己的創(chuàng)新能力，通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)及案例的分析討論，不但學(xué)習(xí)到了系統(tǒng)化的理論知識(shí)，應(yīng)用知識(shí)的能力也得到了加強(qiáng)，特別是期末的科研設(shè)計(jì)，雖然對(duì)同學(xué)們來(lái)說(shuō)是個(gè)挑戰(zhàn)，但也欣喜地發(fā)掘了自己一直潛藏著的創(chuàng)新活力(圖1D)。

5 未來(lái)課程的調(diào)整及發(fā)展

化學(xué)生物學(xué)小班授課模式獲得了大多數(shù)同學(xué)的認(rèn)可，取得了一定成績(jī)， 為了更好地發(fā)展該課程， 需要對(duì)課程中存在的問(wèn)題進(jìn)行深入分析。第一，理論課部分內(nèi)容與其他學(xué)科內(nèi)容存在交叉。這是由化學(xué)生物學(xué)學(xué)科特點(diǎn)決定的，因?yàn)榛瘜W(xué)生物學(xué)本身起源于化學(xué)，并與醫(yī)學(xué)、生物學(xué)高度交叉，特別是北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院許多研究生選修過(guò)基因分子生物學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)與調(diào)控等課程，化學(xué)生物學(xué)的部分教學(xué)內(nèi)容與這些課程有一定的交叉重復(fù)?？梢赃m當(dāng)壓縮交叉章節(jié)的理論授課時(shí)長(zhǎng)，并著重從化學(xué)生物學(xué)角度介紹這些知識(shí)，增加這些內(nèi)容的課堂討論時(shí)間。第二，學(xué)時(shí)數(shù)明顯不足，展開(kāi)案例討論的時(shí)間不夠。27學(xué)時(shí)的理論知識(shí)講解，僅能對(duì)化學(xué)生物學(xué)領(lǐng)域知識(shí)做一些基礎(chǔ)介紹，無(wú)法深入展開(kāi)，可以適當(dāng)增加授課時(shí)長(zhǎng)。另外，同學(xué)們認(rèn)為案例討論課時(shí)間上也有些倉(cāng)促，鑒于案例討論良好的教學(xué)效果，可以適當(dāng)增加其所占課程的時(shí)間比例。第三，選課學(xué)生知識(shí)背景復(fù)雜，在實(shí)際授課過(guò)程中，無(wú)法顧及所有學(xué)生的知識(shí)背景，導(dǎo)致有些知識(shí)的講解不能達(dá)到所有學(xué)生的預(yù)期。今后的課程設(shè)置可以將化學(xué)生物學(xué)課堂分成兩部分，例如為生物學(xué)背景的學(xué)生設(shè)置的課堂可以多講一些與生物學(xué)相關(guān)的化學(xué)知識(shí)，為化學(xué)背景的學(xué)生設(shè)置的課堂可以多講一些用化學(xué)知識(shí)解決了的生物問(wèn)題和現(xiàn)象。第四，嘗試開(kāi)展化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課。目前化學(xué)生物學(xué)課程仍停留在理論階段，今后可以考慮讓同學(xué)們走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)際參與一些實(shí)驗(yàn)操作，有利于加深對(duì)化學(xué)生物學(xué)的理解，培養(yǎng)同學(xué)們的實(shí)際動(dòng)手能力。第五，編寫(xiě)《化學(xué)生物學(xué)》中文教材。目前，我們使用的教材是在國(guó)際上得到高度認(rèn)可的英文教材，編寫(xiě)屬于北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院的面向醫(yī)學(xué)院學(xué)生的《化學(xué)生物學(xué)》教材，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)將具有重要的促進(jìn)作用。

A.課程滿意度; B.課程人數(shù)設(shè)置; C.課程考核方式滿意度; D.課程收獲圖1 化學(xué)生物學(xué)課程反饋Fig 1 The feedbacks of chemical biology course

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