科研對醫(yī)學(xué)院校醫(yī)用有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的影響

王海波 秦向陽 辛春艷 冀 楠 何 煒

空軍軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)系化學(xué)制藥學(xué)教研室，陜西西安 710032

醫(yī)用有機(jī)化學(xué)是高等醫(yī)學(xué)院校的必修課，是生命科學(xué)研究以及臨床醫(yī)療實(shí)踐中不可或缺的重要基礎(chǔ)課程，對學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)或?qū)I(yè)課起著舉足輕重的作用[1-2]。因此，如何在醫(yī)學(xué)院校的化學(xué)教學(xué)中進(jìn)行創(chuàng)新性改革已成為亟待解決的重要問題，其有效途徑之一是將教師的科學(xué)研究（以下簡稱“科研”）工作和教學(xué)工作有機(jī)結(jié)合，形成互補(bǔ)的良性循環(huán)關(guān)系，以提高教學(xué)效率，搭建醫(yī)學(xué)和化學(xué)的理論及實(shí)驗(yàn)教學(xué)互通的平臺。

1 教學(xué)、科研相互促進(jìn)的研究現(xiàn)狀

我國高等教育法（2018 修正版）規(guī)定，高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)具有社會責(zé)任感、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級專門人才，發(fā)展科學(xué)技術(shù)文化，促進(jìn)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)。2016 年8 月我國教育部科技部明確提出：高校作為人才培養(yǎng)的主陣地，要引導(dǎo)、激勵(lì)科研人員積極進(jìn)行教書育人，注重知識的擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移，及時(shí)將科研成果轉(zhuǎn)化為教育教學(xué)資源，以促進(jìn)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高[3-4]。

1.1 國內(nèi)外教科研融入教學(xué)的研究進(jìn)展

美國哈佛大學(xué)文理學(xué)院院長亨利·羅索夫斯基曾指出：“科研和教學(xué)是相互補(bǔ)充的，大學(xué)等級的教學(xué)如果沒有科研提供新的思想和啟示，其教學(xué)水平是難以提高的?！盵5]現(xiàn)代大學(xué)教育應(yīng)充分認(rèn)識到科研成果對教學(xué)質(zhì)量提高起促進(jìn)作用，應(yīng)把教師的科研優(yōu)勢融于其教學(xué)實(shí)踐中，以高水平的科研工作來實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高[6]。在教學(xué)過程中，將科研反哺于教學(xué)，能夠促進(jìn)教師實(shí)現(xiàn)“教授一碗水，自身一桶水”的境界；對于學(xué)生來說，可以開闊眼界，體驗(yàn)求知探索的樂趣，更加利于培養(yǎng)學(xué)生的科研思維，對其今后獨(dú)立解決問題起到良好的鋪墊作用[7]。

目前，國外高校已形成了良好的科研與本科教學(xué)相互促進(jìn)發(fā)展的教學(xué)模式，學(xué)生在大學(xué)期間即可獨(dú)立開展研究工作。自2000 年開始，我國對于科研促進(jìn)本科教學(xué)相互關(guān)系的研究有所增長，尤其是化學(xué)學(xué)科的教學(xué)與科研互補(bǔ)關(guān)系的研究，已引起化學(xué)教育學(xué)者的高度重視。例如，2015 年，石先瑩[8]在本學(xué)科研究工作的基礎(chǔ)上，總結(jié)了其在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中滲透科研成果一些具體實(shí)例，為教師在有機(jī)化學(xué)的教學(xué)中開展科研助力教學(xué)質(zhì)量的提高提供了有意義的借鑒。2016 年，清華大學(xué)材料學(xué)院的吳音等[9]報(bào)道，他們依托無機(jī)非金屬材料制備技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，開展了將實(shí)驗(yàn)室科研成果轉(zhuǎn)化為本科生實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容的探索，學(xué)生實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)緊跟科技發(fā)展的步伐，通過比較分析多屆本科生實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)效果，證明這種改革與實(shí)踐對培養(yǎng)學(xué)生的科研思維、分析和解決問題的能力均有較明顯的促進(jìn)作用。2018 年，胡勝雄[10]基于有機(jī)化學(xué)研究領(lǐng)域的新進(jìn)展，淺析了有機(jī)化學(xué)教學(xué)中引入科研成果的方式，使得有機(jī)化學(xué)的教學(xué)效率有所提升。

1.2 我國高?？萍汲晒D(zhuǎn)化為本科教學(xué)資源面臨的問題

目前，與豐厚的科研產(chǎn)出比較，我國高校科技成果轉(zhuǎn)化為本科教學(xué)資源的改革研究相對較少，科研反哺教學(xué)的能力還處于起步階段，分析原因，主要有以下幾個(gè)方面[11-12]：首先，教師缺乏將科研工作融入教學(xué)的主觀能動(dòng)性，缺乏真正的教學(xué)科研的深度融合意識，對于科研成果轉(zhuǎn)化為本科教學(xué)資源來提升學(xué)生綜合素質(zhì)的總體認(rèn)識不足。這與我國高校中存在偏重科研成績的現(xiàn)象直接相關(guān)，教師需將相當(dāng)一部分精力用于科研項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)研究中，傾心于將自己的科研成果或先進(jìn)的科研進(jìn)展融入教學(xué)設(shè)計(jì)的教師較少，科研成果向本科教學(xué)資源的轉(zhuǎn)化深度和質(zhì)量不高[13-14]。其次，與學(xué)生創(chuàng)新能力相配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的更新較滯后。在本科教學(xué)中，對學(xué)生創(chuàng)新和質(zhì)疑精神的培養(yǎng)至關(guān)重要。目前的醫(yī)學(xué)院校教學(xué)中，化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容往往較為陳舊，與醫(yī)學(xué)和藥學(xué)的關(guān)聯(lián)度不夠緊密，學(xué)生在低年級時(shí)所期望的通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)受到一定的影響。最后，科研成果自身的適用性是其順利的轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源的前提。而目前多數(shù)教師在申報(bào)科研項(xiàng)目時(shí)將其與教學(xué)內(nèi)容和培養(yǎng)學(xué)生的要求聯(lián)合起來的意識較弱，而只有與教學(xué)實(shí)踐規(guī)律相符的科研成果，才能夠豐富教學(xué)內(nèi)容，促進(jìn)教學(xué)水平的有效提高[15]。

針對上述我國高校中科研和教學(xué)深入融合的現(xiàn)狀和存在的問題，筆者作為醫(yī)學(xué)院?；瘜W(xué)教學(xué)的一線教師總結(jié)了在科研和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的一些心得體會，并提出了在科研促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提升中的一些方法和策略，以期為我國醫(yī)學(xué)院校中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

2 科研提升醫(yī)學(xué)院校醫(yī)用有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的舉措

2.1 依托科研項(xiàng)目改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

醫(yī)用有機(jī)化學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，其驗(yàn)證性或綜合性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對于學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力、開發(fā)創(chuàng)新思維和培養(yǎng)科研素質(zhì)均具有重要作用[16]。近年來，我們著眼于以科研成果提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的做法，結(jié)合學(xué)?！霸鐚?shí)踐”和“本科生導(dǎo)師制”，把有機(jī)合成、藥物化學(xué)等相關(guān)學(xué)科的科研內(nèi)容融于醫(yī)用有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，將教師的科研課題分解為若干單元，從中選取與實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容密切相關(guān)的單元設(shè)置為不同的自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主題（實(shí)驗(yàn)內(nèi)容見表1），提供給學(xué)生，學(xué)生根據(jù)自己的興趣和知識背景，自愿選擇確定實(shí)驗(yàn)主題，并借助教師提供的參考資源如參考文獻(xiàn)、實(shí)驗(yàn)書籍等自行制定實(shí)驗(yàn)方案，通過超星學(xué)習(xí)通平臺、微信等在線方式與教師溝通完善，實(shí)驗(yàn)方案經(jīng)教師審定后，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)過程。

表1 與科研課題結(jié)合的學(xué)生自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

這種將教師的一部分科研項(xiàng)目滲透到實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中的模式，實(shí)現(xiàn)了科研成果反哺教學(xué)的目的，促使學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)的過程中對化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)有了更深入的了解，學(xué)生通過查閱中英文參考文獻(xiàn)，能夠很好地?cái)U(kuò)大其所學(xué)知識面，例如，在完成神經(jīng)鎮(zhèn)靜藥物苯妥英的合成實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要了解該類藥物的臨床應(yīng)用有哪些、思考該實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了什么類型的化學(xué)反應(yīng)及機(jī)制、產(chǎn)物的分離純化方法等諸如此類在理論課上講授的知識點(diǎn)，使學(xué)生能夠主動(dòng)思考，激起興趣，逐步達(dá)到對知識的融會貫通。更為重要的是，學(xué)生對如何確定科學(xué)研究的思路有了一定的認(rèn)識，對其分析及解決問題的能力、質(zhì)疑精神等都有較好的培養(yǎng)。

2.2 發(fā)揮虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢

醫(yī)學(xué)院校中，醫(yī)用有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生獲取知識和提高技能的重要途徑。然而，由于化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特殊性，一些操作復(fù)雜或涉及高壓、低溫、極端環(huán)境的實(shí)驗(yàn)，難以用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法向?qū)W生大范圍開放，導(dǎo)致與醫(yī)學(xué)、藥學(xué)或軍事相關(guān)的綜合性化學(xué)實(shí)驗(yàn)無法順利開展[17-18]。近年來，國內(nèi)多所醫(yī)學(xué)院校相繼開展了基于虛擬仿真技術(shù)的實(shí)驗(yàn)平臺的應(yīng)用。筆者所在的化學(xué)制藥學(xué)教研室也嘗試了開設(shè)面向?qū)W生的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)內(nèi)容見表2），實(shí)驗(yàn)內(nèi)容均來源于教師的科研課題，形成了虛擬實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)模式（教學(xué)組織流程見圖1），收到了較好的教學(xué)效果，以期對國家提倡的科研促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提升有一定的推動(dòng)作用。

表2 依托于科研課題的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

圖1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)組織流程

例如：青蒿素作為我國第一個(gè)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的抗瘧疾新藥，在全球特別是發(fā)展中國家挽救了數(shù)百萬人的生命，屠呦呦因此獲得了2015 年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)[19]。但青蒿素價(jià)格昂貴，全世界需求量較大。其傳統(tǒng)提取方法周期長，效率低，急需改進(jìn)青蒿素的提高工藝[20-21]。因此，我們將青蒿素的提取工藝制作成了虛擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)中完成實(shí)驗(yàn)試劑和實(shí)驗(yàn)儀器的選取，按照操作流程完成青蒿素的提取，在得到青蒿素純品之后，在虛擬實(shí)驗(yàn)中再學(xué)習(xí)應(yīng)用1H NMR、13C NMR 進(jìn)行結(jié)構(gòu)和純度的鑒定方法。

再如，筆者將承擔(dān)的國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目輻射防護(hù)藥物的設(shè)計(jì)合成及藥效學(xué)研究中結(jié)構(gòu)較為簡單的目標(biāo)分子的合成及結(jié)構(gòu)鑒定制作成了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)背景中向?qū)W生介紹輻射已成為一種廣泛存在于自然界的“隱形污染源”，引起機(jī)體嚴(yán)重的氧化損傷，使對輻射的致傷機(jī)制及抗輻射藥物有所了解，有效拓展了其醫(yī)學(xué)和軍事背景知識。在實(shí)驗(yàn)操作部分，著重強(qiáng)調(diào)了該有機(jī)合成反應(yīng)的類型和機(jī)制及有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)鑒定方法，與其在理論課中學(xué)習(xí)的波譜章節(jié)密切銜接。

2.3 “多途徑”提升教師的科研與教學(xué)結(jié)合的意識

目前，有些醫(yī)學(xué)院校的教師缺乏科研融入教學(xué)的意識，因而在教學(xué)過程中往往存在知識體系陳舊的傾向，或不能把最新的科技信息傳遞給學(xué)生的問題。本文總結(jié)了筆者所在教研室在提升教師科研與教學(xué)結(jié)合的意識上所采取的一些做法。

首先，我們通過強(qiáng)調(diào)科研工作來促進(jìn)教師的自我知識結(jié)構(gòu)更新和知識體系的充實(shí)，加深教師對本學(xué)科知識的理解和對科技前沿的把握，奠定其將科研融入教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的“能動(dòng)性”基礎(chǔ)，通過對科研課題的撰寫、開題、中期匯報(bào)，結(jié)題答辯等環(huán)節(jié)進(jìn)行集體討論，提高教師對科研過程的參與度。我們還開展扎實(shí)有效的閱讀最新科研文獻(xiàn)的活動(dòng)，通過文獻(xiàn)精講，思考和提出如何將科研思路與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，在實(shí)踐中提升自己的教學(xué)和科研水平，并能夠提升其將科研融入教學(xué)活動(dòng)的意識[22]。

其次，科研工作通常較為艱苦，對教師的開拓創(chuàng)新和頑強(qiáng)拼搏精神有著很好的培養(yǎng)，而教師如何將在科研工作中培養(yǎng)出來的敬業(yè)精神、創(chuàng)新意識和進(jìn)取心潛移默化的傳遞給學(xué)生是我們在培養(yǎng)教師時(shí)重點(diǎn)關(guān)注的問題[23]。定期組織所屬教師去院士學(xué)科或大型科研平臺參觀學(xué)習(xí)，傳承科研精神。鼓勵(lì)教師定期瀏覽相關(guān)國內(nèi)外醫(yī)學(xué)及化學(xué)新進(jìn)展，不斷用新進(jìn)展、新案例充實(shí)教學(xué)。同時(shí)，組織教師認(rèn)真研讀學(xué)校的人才培養(yǎng)方案，深刻地認(rèn)識社會和軍隊(duì)對醫(yī)學(xué)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，思考培養(yǎng)人才最佳知識、智力結(jié)構(gòu)的有效途徑，通過科研創(chuàng)新去探索和掌握本科教學(xué)規(guī)律。而對于青年教師的培養(yǎng)也盡力實(shí)現(xiàn)教學(xué)能力和科研水平的綜合培養(yǎng)，要求其聽取生物化學(xué)、分子生物學(xué)、病理學(xué)、生理學(xué)等醫(yī)學(xué)專業(yè)課程，強(qiáng)化醫(yī)學(xué)功底，并要求青年教師結(jié)合撰寫或參與的科研課題進(jìn)行備課和試講，通過“導(dǎo)—學(xué)—講—練”模擬課堂教學(xué)活動(dòng)，使其盡快掌握課堂教學(xué)實(shí)踐能力，通過開展教學(xué)基本功訓(xùn)練與競賽、評選等活動(dòng)，讓他們能以飽滿的精神狀態(tài)和對教學(xué)、科研工作的極大熱情走上講臺。

3 小結(jié)與展望

教師需要樹立和增強(qiáng)科學(xué)研究融于教學(xué)的意識和自覺性[24-25]。多年來，在教育實(shí)踐中面臨的主要問題不是教師能否從事教育科學(xué)研究的問題，而是要引導(dǎo)教師從教育教學(xué)實(shí)際出發(fā)，“立足于提高教育教學(xué)質(zhì)量”，把科研同教學(xué)工作緊密結(jié)合起來，從備課到講授，從教材到學(xué)生，從課內(nèi)到課外，從知識到能力，都體現(xiàn)著“研”的內(nèi)涵?；诮逃虒W(xué)開展的科研，將更有活力和延續(xù)性，融入了科研的教學(xué)，將更有啟迪和創(chuàng)新性。