神經(jīng)科學基礎(chǔ)課程教學模式的分析與思考

李 凌,武嘉琪,饒倩茹,李文娟

(電子科技大學生命科學與技術(shù)學院生物醫(yī)學工程系,成都 610054)

神經(jīng)科學是生命科學領(lǐng)域富有潛力的前沿學科之一[1-3]。它具有多學科交叉、多元混合特性，融合了分子神經(jīng)生物學、細胞神經(jīng)生物學、神經(jīng)生理學、發(fā)育神經(jīng)生物學、神經(jīng)藥理學、神經(jīng)遺傳學等學科，致力于從分子、細胞、系統(tǒng)水平探索生物結(jié)構(gòu)和功能的奧秘[4，5]。因此，神經(jīng)科學課程的開設(shè)對于基礎(chǔ)理論知識、臨床醫(yī)療知識的普及以及科學研究等具有非常重要的作用[6]。近年來，為完成高等教育強國戰(zhàn)略，提升高等教育綜合實力和國家競爭力，我國大力推行“雙一流”建設(shè)、“雙萬計劃”建設(shè)，有目標、有重點地培養(yǎng)更多創(chuàng)新型、復(fù)合型和應(yīng)用型高端人才[7]。為積極響應(yīng)國家重大戰(zhàn)略人才需求的號召，電子科技大學與加拿大麥吉爾大學創(chuàng)辦了生物醫(yī)學工程-神經(jīng)科學雙碩士學位教育項目，以人才培養(yǎng)為核心，創(chuàng)新性地設(shè)置中西合璧的教育模式，激發(fā)研究生對神經(jīng)科學課程的研究興趣，積極主動地探索神經(jīng)科學的奧秘，全方位培養(yǎng)研究生的自主學習能力和創(chuàng)新性思維能力，為國家培養(yǎng)出具有特色化、交叉化、國際化的跨學科卓越人才。因此，本文將詳細介紹IPN主干課程的課程內(nèi)容和教材、授課模式、考核方式以及相應(yīng)的教學思考。

1 麥吉爾大學綜合神經(jīng)科學研究生項目課程簡介

電子科技大學與加拿大麥吉爾大學生物醫(yī)學工程-神經(jīng)科學雙碩士學位教育項目學制設(shè)置為3年，學生第1年修習生物醫(yī)學工程專業(yè)課程，第2年修習神經(jīng)科學專業(yè)課程，其余時間從事科研工作。按照麥吉爾大學IPN碩士學位課程要求，學生需修滿9個學分的課程：必修課6學分，包括神經(jīng)科學基礎(chǔ)I和神經(jīng)科學基礎(chǔ)II，各3學分；選修課3學分，例如神經(jīng)信息學基礎(chǔ)(由電子科技大學教師在碩士第一學年進行授課)。此外，學生還需修習一門無學分必修課程-學術(shù)道德規(guī)范研討課。

神經(jīng)科學基礎(chǔ)I和神經(jīng)科學基礎(chǔ)II是麥吉爾大學IPN最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，授課對象為碩士和博士研究生。該課程旨在培養(yǎng)學生對神經(jīng)科學基礎(chǔ)的全面、系統(tǒng)的認識。通過系統(tǒng)地學習神經(jīng)科學各個領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識，學生不僅增強了對自己研究課題的內(nèi)容和背景知識的充分理解，還接觸到其他研究領(lǐng)域的研究內(nèi)容和方法等，為理解文獻資料和科學問題打下扎實的基礎(chǔ)。

2 神經(jīng)科學基礎(chǔ)課程內(nèi)容和教材使用

麥吉爾大學一個學年包括三個學期，每4個月為一個學期。神經(jīng)科學基礎(chǔ)I一般在秋季學期(9月-12月)開設(shè)，共22次課，每次課程3 h。11位相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的教授承擔該課程的教學工作，每位教授結(jié)合其研究領(lǐng)域和神經(jīng)科學課程相應(yīng)的基礎(chǔ)知識進行備課和授課。課程內(nèi)容分為三大部分：第一部分為神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育，介紹神經(jīng)細胞的生長、發(fā)育及神經(jīng)系統(tǒng)是如何形成的；第二、三部分為細胞間的電信號與化學信號傳遞，這兩部分主要介紹了動作電位的傳導、神經(jīng)遞質(zhì)的生命周期和種類、信號傳導相關(guān)的離子通道、突觸的形成等。

神經(jīng)科學基礎(chǔ)II一般開設(shè)在冬季學期(1月-4月)，共11次課，每次課程3 h。神經(jīng)科學基礎(chǔ)II的課程內(nèi)容是從神經(jīng)科學基礎(chǔ)I的基礎(chǔ)上進階到腦認知功能的宏觀層面，相比神經(jīng)科學基礎(chǔ)I中較為基礎(chǔ)的分子和細胞層面的生理機制，神經(jīng)科學基礎(chǔ)II更關(guān)注宏觀層面，包括皮層、腦區(qū)、腦區(qū)之間的交互以及神經(jīng)疾病等。根據(jù)不同的教學內(nèi)容，該課程由9位相關(guān)領(lǐng)域的教授進行授課。課程內(nèi)容分為兩大部分：第一部分為神經(jīng)科學史，講述腦科學的起源和發(fā)展歷程，人類意識的產(chǎn)生和研究，腦功能的整體學說和分區(qū)學說等神經(jīng)科學發(fā)展進程中的重大歷史事件節(jié)點；第二部分為人體內(nèi)負責不同功能的神經(jīng)系統(tǒng)，從內(nèi)容上分為感覺系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)、嗅覺系統(tǒng)、眼動系統(tǒng)、運動系統(tǒng)、認知、情緒、獎賞系統(tǒng)八個模塊，并從神經(jīng)元和神經(jīng)解剖學兩個層面講述神經(jīng)系統(tǒng)在生命過程中的神經(jīng)生理學機制、與該過程相關(guān)疾病的成因以及治療手段的原理和方法。

為促進學生深入了解神經(jīng)科學領(lǐng)域最前沿的基礎(chǔ)知識，把握神經(jīng)科學發(fā)展現(xiàn)狀，同時提升學生的專業(yè)英語水平，提高利用英語理解、掌握專業(yè)知識的能力，該課程推薦的英文參考教材主要有Neuroscience(第六版，Purves等著)，PrinciplesofNeuralScience(第五版，Kandel等著)。另外，壽天德主編的《神經(jīng)生物學》作為中文教材。此輔助教材可與英文教材配套使用，幫助學生深入理解神經(jīng)科學。

3 授課模式

麥吉爾大學采取了線上授課模式。為便于學生復(fù)習及充分掌握所學內(nèi)容，線上授課支持課程錄制與回放，無法參與面授的學生可以自行觀看課程錄播?？紤]到時差因素，國內(nèi)學生作息時間無法與國外線上授課的時間相匹配，對課程內(nèi)容產(chǎn)生的疑問也無法及時提問，麥吉爾大學針對這一問題特意在每周設(shè)置了一次研討課。授課教師直接參與學生的研討課，除了檢查學生對授課內(nèi)容的掌握程度，也為無法直接參與線上授課的學生答疑解惑。

具體而言，在研討課中，授課教授根據(jù)授課內(nèi)容挑選出課件中的重點問題作為討論主題。學生需要根據(jù)自己分配到的主題，通過學習授課內(nèi)容和查找參考資料，以小組合作的形式制作主題PPT并在研討課上進行展示、匯報。教授根據(jù)學生的匯報情況評估學生對該部分知識的掌握程度，并對展示內(nèi)容提出指正和評價。挑選出的主題是學生掌握專業(yè)知識的關(guān)鍵問題。學生以小組合作的形式在課前自主查閱文獻書籍、搜集相關(guān)資料并對主題進行充分討論；教授在授課過程中引導學生運用所學知識整理分析資料、厘清邏輯關(guān)系，提高解決問題的能力。這種研討形式在保障學生掌握基礎(chǔ)知識的前提下，為學生提供了更多的自學機會，激發(fā)學生的求知欲望，同時培養(yǎng)學生檢索、閱讀文獻的能力，鍛煉學生的語言表達能力和表現(xiàn)自我的能力，真正實現(xiàn)“授之以漁”，為學生今后的學習和科研工作打下堅實的基礎(chǔ)。

這種教學模式以學生為主體，教師的作用是引導學生全面思考，鼓勵學生邏輯思辨逐步建立解決問題的邏輯思維，在促進學生強化專業(yè)基礎(chǔ)知識的同時，也提升了學生自主學習的能力和解決實際問題的能力。研究認為，這種以問題為基礎(chǔ)、以學生為中心的啟發(fā)式教學模式，能夠充分激發(fā)學生的學習興趣，調(diào)動學生學習的主動性和積極性，加強學生的團隊協(xié)作精神，培養(yǎng)學生的科研思維習慣，提高學生的自學能力及分析問題、解決問題的綜合能力[2，6，8，9]。同時，學生產(chǎn)生任何關(guān)于課程的問題，都可以通過郵件求助助教老師或各位教授。麥吉爾大學設(shè)置的研討課的雙向?qū)W習交流模式，不僅保證了國內(nèi)學生的課程問題能夠及時解決，促進其對專業(yè)知識的理解和掌握，也促進學生之間的交流和合作以及師生之間的密切互動關(guān)系。

神經(jīng)科學基礎(chǔ)I和神經(jīng)科學基礎(chǔ)II課程同時面向碩士和博士研究生授課，課程內(nèi)容難度系數(shù)較大。教學內(nèi)容具有適當?shù)碾y度和挑戰(zhàn)度，容易激發(fā)學生的學習興趣和探索科學問題的動力[7]。學生通過整合既有知識和查閱得來的新知識解決實際問題，從而獲得學習的成就感和喜悅感。此外，課程采用英語授課形式且涉及大量的神經(jīng)科學專業(yè)術(shù)語，對于非英語母語以及缺乏神經(jīng)科學背景的學生來說相對困難。考慮到此種困難，麥吉爾大學為線上課程添加了英文字幕。雖然利用軟件實時添加字幕提升了課程的可閱讀性，但由于軟件的局限性，軟件轉(zhuǎn)譯的文字有時與教授講述的內(nèi)容有所出入。因此，在課程初期，學生聽課和理解知識點會相對緩慢。學生通常需要提前預(yù)習課件或者查看中文資料以增強對課程內(nèi)容的理解從而跟上學習進度，后期隨著課程的逐漸深入和自身專業(yè)知識的積累，會逐漸適應(yīng)英語授課，并在理解知識點和授課內(nèi)容上有所好轉(zhuǎn)。

4 考核方式

神經(jīng)科學基礎(chǔ)I課程考核包括三次線上考試和一項家庭作業(yè)，其中考試成績占最終課程總成績的75%(每次考試占25%)，作業(yè)成績占比25%。三次線上考試內(nèi)容分別對應(yīng)三大部分課程內(nèi)容，考核內(nèi)容僅限該部分課程知識，即已考核過的課程內(nèi)容不會再次考核。試卷一般以問答方式命題且無唯一標準答案，學生需要深刻理解課堂所學知識，并融會貫通地加以應(yīng)用。考生可于試卷公布起72 h內(nèi)選擇任意時間開始答題，并在6.5 h內(nèi)完成作答及提交答卷至學校教學平臺。家庭作業(yè)一般要求每位學生獨立完成一份書面研究報告，任課教師將給出數(shù)個不同的研究主題，學生可以自行挑選其中一個完成。每位學生基于自己選擇的主題，分三個階段完成研究計劃：第一階段，學生需提出自己的研究問題，選擇同一主題的學生之間將進行隨機互相評審；第二階段，學生根據(jù)獲得的評審意見進行修訂及補充，并再次對修改后的內(nèi)容進行互評；第三階段，學生根據(jù)前兩個階段的意見進行修改并提交最終的研究計劃，提出該主題的教師將對每位學生的研究計劃進行評分。

神經(jīng)科學基礎(chǔ)II的考核方式較為簡單，包括一次中期和期末考試，各占總成績的50%。考試內(nèi)容皆為簡答題。學生主要結(jié)合課程內(nèi)容，并查閱參考文獻，在48 h內(nèi)做出解答并提交。

考試題目中設(shè)置的場景和問題通常貼近生活，具有較強的趣味性。這種考試題目的設(shè)置也充分考驗學生對于課程知識是否具備足夠的理解能力和應(yīng)用能力。書面研究計劃也十分鍛煉學生的綜合能力。學生將經(jīng)歷從查閱文獻、提出感興趣的研究問題到提出研究目標與假設(shè)，再到最終獨立完成一份完整的研究計劃，將體驗一項研究的萌生、規(guī)劃、同行評審、書面計劃的撰寫整個過程。無論是神經(jīng)科學基礎(chǔ)I，還是神經(jīng)科學基礎(chǔ)II，線上考試必須獨立完成，勿互相借鑒或直接搬運文獻原文，嚴重的雷同將被視為抄襲，將會面臨嚴重的后果。

多元化的考核模式有利于全面反映學生的綜合素質(zhì)。在課程考核方式上，增強對學習過程的考核，有利于培養(yǎng)學生獨立思考、學以致用的能力[7]。麥吉爾大學采用的多元化的評估體系，有利于全面監(jiān)督神經(jīng)科學課程的授課效果，對于學生的長遠發(fā)展也有重要意義。

5 思考和啟示

通過近距離接觸該課程的教學全過程，結(jié)合國內(nèi)研究生課程教學現(xiàn)狀，筆者提出以下思考和啟示。

5.1 研究生課程內(nèi)容的系統(tǒng)性與前沿性的有機融合

國內(nèi)研究生課程通常設(shè)置授課教師1-2位，有利于保證課程的系統(tǒng)性，但研究生層次課程內(nèi)容日新月異，1-2位教師很難顧及課程內(nèi)容的及時更新和調(diào)整。而一旦一門研究生課程由10位及以上專業(yè)教師承擔上課，授課方式容易變成講座形式，缺乏課程內(nèi)容的系統(tǒng)性。以麥吉爾大學的神經(jīng)科學基礎(chǔ)II課程設(shè)置為例，授課教師總共9位，授課內(nèi)容分別為神經(jīng)科學史、感覺系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)、嗅覺系統(tǒng)、眼動系統(tǒng)、運動系統(tǒng)、認知、情緒以及大腦的獎勵機制。該課程各部分內(nèi)容有效地組織了專業(yè)教師系統(tǒng)地準備基礎(chǔ)課程內(nèi)容，同時專業(yè)教師又可結(jié)合自身科研成果相應(yīng)增加神經(jīng)科學領(lǐng)域的前沿進展和最新研究技術(shù)，有意識地在教學過程中建立濃厚的科研氛圍，向?qū)W生傳播近期的科研成果有助于激發(fā)學生的學習興趣和探索神經(jīng)科學奧秘的熱情[6]，并延伸基礎(chǔ)理論知識的應(yīng)用。并且，知識結(jié)構(gòu)體系與系統(tǒng)性教學內(nèi)容有機結(jié)合能顯著提高教學效果[10]。在授課過程中，麥吉爾大學的教授們還注重將各部分相關(guān)知識進行系統(tǒng)結(jié)合，引導學生在學習新的基礎(chǔ)知識點的同時，與剛學過的基礎(chǔ)知識點融會貫通，不斷提升教學效果。課程內(nèi)容同時具有了專業(yè)性、系統(tǒng)性和前沿性，滿足了學生對神經(jīng)科學基礎(chǔ)知識的把握和對最新科研進展的掌控需求。

5.2 研究生課程學習的時間和深度如何平衡

相比國內(nèi)研究生一個學期學習4-5門課程，IPN一個學期只設(shè)置一門課程，學生有充足的時間投入到這一門課程的學習中。學生和授課教師均反映雖然只有一門課程，但學習體驗深刻，知識獲得感強。這提示我們要思考研究生培養(yǎng)方案的設(shè)置，培養(yǎng)目的是希望學生在專業(yè)課程上能達到足夠的學習深度，還是需要增強學生知識的廣度。課程設(shè)置是追求多而全，還是少而精，均要與培養(yǎng)目標結(jié)合，制定適合本專業(yè)的培養(yǎng)計劃。麥吉爾大學IPN課程的設(shè)計理念旨在通過系統(tǒng)、深入的神經(jīng)科學課程授課，師生互動的研討課及個人研究設(shè)計報告等，使得學生在深刻理解神經(jīng)科學課程基本知識的基礎(chǔ)上融會貫通地將知識運用到解決科研問題的過程中以及創(chuàng)造新的研究設(shè)計探索科學奧秘。在教學過程中，我們可以充分借鑒國外優(yōu)秀的教學經(jīng)驗和先進理念，更新教學模式，保證課程體系與時俱進[11]，從而培養(yǎng)出具有扎實專業(yè)基礎(chǔ)知識和富有創(chuàng)造力的高水平應(yīng)用型人才。

5.3 通過多種方式培養(yǎng)學生創(chuàng)新科研思維

麥吉爾大學開設(shè)的神經(jīng)科學基礎(chǔ)課程帶給學生的不僅是對神經(jīng)科學更細致、全面的認識，還通過有限時間開卷考試、研究報告等作業(yè)、研討課設(shè)置等方式，在很大程度上培養(yǎng)了學生的綜合科研素質(zhì)，包括查找文獻、邏輯推演、研究設(shè)計、論文寫作等一系列科研中的基本技能，鍛煉了學生的發(fā)散思維和科研思維，對開展創(chuàng)新科研工作具有極大幫助。這種培養(yǎng)模式也符合我國教育部高等教育對高質(zhì)量課程建設(shè)的評估標準中的高階性、創(chuàng)新性。高階性是指通過知識、能力、素質(zhì)的有機融合，培養(yǎng)學生解決復(fù)雜問題的綜合能力和高級思維；創(chuàng)新性是指課程內(nèi)容能反映前沿性、時代性，教學形式呈現(xiàn)先進性、互動性，學習結(jié)果具有探究性、個性化[7]。國內(nèi)近年也采取了類似的教學模式，包括研討課、研究報告撰寫、開卷考試等，促進了學生的自主學習，取得了一定成效，但更重要的還是要嚴格考核，堅決杜絕抄襲等違反學術(shù)道德規(guī)范的行為。在課程教學活動中，教師有技巧地加入高階性、創(chuàng)新性元素，學習國外先進教學理念，樹立全球教育發(fā)展觀[12]，培養(yǎng)學生創(chuàng)新性科研思維。

電子科技大學與加拿大麥吉爾大學創(chuàng)辦的生物醫(yī)學工程-神經(jīng)科學雙碩士學位教育項目，圍繞高水平人才培養(yǎng)的主旨，建立中西合璧教學模式，為培養(yǎng)高層次應(yīng)用型、創(chuàng)新性人才服務(wù)。此項目充分發(fā)揮了我國高等教育的優(yōu)勢，以中外強強聯(lián)合的教學方式，使得學生不僅具有前沿的專業(yè)知識和扎實的科研技能，而且具有強大的學習能力、敏銳的科研思維，促進學生成為國際化、復(fù)合型的卓越人才。這對于國內(nèi)相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)的教學模式具有重要參考意義。