依托開放實驗項目醫(yī)學生科研能力培養(yǎng)與實踐

趙亞娥，胡 麗，尋 萌，張宛鈺，韓 蕾，劉成程

(西安交通大學醫(yī)學部基礎醫(yī)學院病原生物學與免疫學系， 西安710061)

開放實驗是20世紀60年代美國學者提出的以學生為中心將興趣點與科研課題、課程內容以及實驗技術相結合的教學改革項目，旨在培養(yǎng)學生實踐能力與創(chuàng)新精神[1,2]。西安交通大學醫(yī)學部有著優(yōu)良課外實踐育人傳統(tǒng)，自2008年啟動開放實驗項目以來，從最初每學期20項發(fā)展到目前76項，業(yè)已成為我校醫(yī)學本科生科研能力培養(yǎng)常規(guī)方法。按照《西安交通大學本科教學實驗中心(室)開放辦法》，項目每學期可申請一次，每位教師可申報1-2項，擇優(yōu)立項，每項32課時，計2學分。教師填寫申報表，包括項目名稱、實驗類型、開放對象與人數，項目主要內容、難點、創(chuàng)新點，實施方案及預期目標。學生自愿申請參與項目。學期末指導教師提交總結表，包括項目完成情況、取得成果、存在問題、解決方法及建議等；參與學生提交考核表，包括個人總結、參與工作、完成情況及個人體會等，由指導教師給出評語和成績，教務處組織專家考核。我們團隊作為病原生物學學科開放實驗的探路者，連續(xù)13年完成指導項目25期，培養(yǎng)學生200余人，幾乎每年有學生申請并中標國家級或省級大學生創(chuàng)新實驗項目。為了推動我國醫(yī)學本科生科研能力普遍提升，現將我們在這方面的探索與實踐經驗總結成文，旨在拋磚引玉，取長補短，與同行交流共勉。

1 篩選學生

篩選學生是項目順利進行的前提，包括4個指標：①學生年級?？紤]到病原生物學課程設置在第四/第五學期，我們起初指定大二、大三學生參與。然而，大三學生課程多且時間緊，進而影響實驗進度與完成質量；因此提出以大一、大二學生為主，感興趣的大三學生也可參與，但不報學分，旨在盡可能提供學生參與科研的機會。②學習能力。學有余力是篩選學生的基本原則。本科生的基本任務是掌握學校開設的基礎課程知識，開放實驗項目是為學有余力的學生提供接觸科研的平臺。對于“掛科”的學生，我們應盡量勸退，避免影響其正常學業(yè)。③英語水平。項目實施過程中重要工作之一就是閱讀并翻譯SCI論文，制作PPT進行組會報告。因此，良好的英語水平是入組學生必備的能力。④學生人數。起初，我們嚴格按照學校要求申報(4-10名學生)，然而申報人數遠遠超出計劃，許多學生不能如愿參加而失落。為了保護學生積極性，近年我們進行了大膽調整，讓更多低年級學生參與基礎科研訓練。

2 項目實施

項目啟動之初，指導教師向學生介紹團隊研究現況、項目開展計劃與注意事項等，隨后項目開始實施。首先，學生學習檢索與閱讀專業(yè)文獻。團隊研究生向本科生講授中英文文獻數據庫使用方法，定期通過QQ群或微信群發(fā)送SCI論文供學生翻譯，要求學生學習科研論文寫作、課題設計與實驗方法等。第二，指導教師每周開展一次2 h左右的組會。內容包括：①學生分析實驗中遇到的問題，提出解決方案；②學生總結工作進度，制定工作計劃；③3-4名學生制作PPT匯報SCI論文。指導教師通過點評論文設計思路、創(chuàng)新點和研究價值，啟發(fā)學生科研興趣。第三，學生開展實驗。我們以“重要醫(yī)學節(jié)肢動物的分類鑒定與DNA條形碼研究”為團隊長期研究方向，符合本科生能力，且適度拔高科研潛能。開展實驗的第一步，獲取蟲源，學生可通過多渠道采集，包括從自己、周圍感染者或醫(yī)院皮膚科患者身上獲取人蠕形螨或人疥螨，也可聯系寵物醫(yī)院獲取犬蠕形螨、疥螨、兔癢螨和貓癢螨等；第二步，學生跟隨研究生學習并開展實驗操作，包括DNA提取、PCR擴增、克隆等；第三步，學生匯總實驗結果，學會使用相關統(tǒng)計學軟件和生物信息學軟件對實驗結果進行描述分析，總結完成項目報告。在學期末由學生填寫項目考核表、個人總結與體會，遞交學校并結題。

3 成效與反饋

經過十余年25期200余人開放實驗項目的探索與實踐，我們團隊在學生科研素養(yǎng)的培養(yǎng)方面取得了良好成效。學生給予了充分肯定。

3.1 熟悉了科研基本流程

初入大學的學生普遍認為科研是神秘不可及的，但經過開放實驗項目一學期的規(guī)范系統(tǒng)訓練，逐步學會了自文獻數據庫檢索下載專業(yè)文獻，了解了最前沿科研進展，學習了相關實驗技術，通過總結實驗操作過程中遇到的問題，分析、解決問題能力得到培養(yǎng)，對科研有了更客觀的認識，激發(fā)了科研熱情。2008級五年制學生在個人總結中寫到“大二參加項目讓我很快掌握了文獻檢索方法，SCI論文翻譯以及PPT制作和文獻匯報；熟悉了蠕形螨獲取及形態(tài)觀察方法；學會了自GenBank下載螨類序列進行比對分析，設計引物以及PCR擴增克隆等相關多項技術”。

3.2 提高了專業(yè)英語和語言表達能力

SCI醫(yī)學論文閱讀對于本科低年級學生是非常困難的。然而，我們團隊堅持組織學生開展英文文獻翻譯與PPT匯報訓練。十余年，學生共翻譯SCI論文500余篇，制作PPT組會交流200余次，專業(yè)英語閱讀理解及語言表達能力得以提高，專業(yè)詞匯量明顯擴大，英語能力由高中階段應試技能逐步轉化為醫(yī)學專業(yè)實用技能。2020級新同學寫到“第一次翻譯感覺難度很大，需要不斷查閱相關術語；第二次翻譯就順利很多，英文詞匯和英語翻譯能力得到快速提高。經趙老師指點，我熟悉了英文寫作框架和思維邏輯，鍛煉了英語閱讀與表達能力，拓寬了學術眼界”。

3.3 鍛煉了溝通與交流能力

醫(yī)學院校的學生將來從事的是與人打交道的工作，必須具備良好的溝通能力。實驗所需的人體螨蟲標本需從臨床一線皮膚病患者采集，學生必須通過耐心講解取材方法和標準，解除病人疑慮，提高患者依從性；獲取動物螨蟲標本需要與寵物醫(yī)院聯系，說服動物醫(yī)生協助獲取，在此過程中學生的溝通交流能力得到鍛煉。2014級臨床七年制學生寫到“為了開展實驗，我們利用課余時間，無論是去交大一附院自患者身上取蟲，還是去寵物醫(yī)院動物身上取蟲，都需要學會與醫(yī)院的老師或寵物醫(yī)院的醫(yī)生溝通，請求提供蟲源。如果取不到螨蟲實驗則無法開展，這讓我們深深領會到與人交流的重要性”。

3.4 促進了對專業(yè)知識與技能的掌握

項目實施過程中，我們團隊以病原生物學為基礎，靈活地將分子生物學、生物信息學等多學科知識貫穿其中，讓學生真切體會到將專業(yè)知識轉化為實踐技能的樂趣。學生通過閱讀文獻，了解了指導教師研究領域，在實驗過程中學習了DNA提取、PCR擴增、凝膠電泳、基因克隆等相關分子生物學實驗方法，以及Primer premier、DNA ssist、MEGA、Clustal、Blast等序列分析軟件的使用。2018級臨床五年制學生在總結中寫到“經過趙老師耐心指導，我能夠熟練應用圖書館在線數據庫檢索文獻，掌握了蟑螂等節(jié)肢動物樣本采集，顯微鏡下形態(tài)觀察、拍照與錄像技術，學會了DNA分子鑒定與實驗操作流程，培養(yǎng)了科研創(chuàng)新意識與動手能力”。

總之，學生從不同角度對我們提供開放實驗接觸科研的機會表示由衷感謝，許多學生也表達了希望繼續(xù)跟隨團隊參與申請大創(chuàng)項目的愿望。

4 經驗與體會

開放實驗項目尚無標準的培養(yǎng)模式，十余年的探索與實踐使我們體會到：①教師要負責。指導教師要親自督促學生開展實驗項目，對學生進行系統(tǒng)化和規(guī)范化指導。②選題要適宜。指導教師結合科研方向和本科生能力，挑選難度適中且有價值的課題。蠕形螨、疥螨、粉塵螨作為危害人和動物健康的重要病原體，對其進行流行病學調查與分類鑒定，對于醫(yī)學螨蟲防控意義重大。這一選題與日常息息相關，能有效激發(fā)學生的好奇心和探究欲。③學生與指導教師選擇要有靈活性。項目開始后，如果發(fā)現學生對指導教師課題不感興趣，應允許學生適時退出，重新選擇指導教師。這樣既利于學生科研能力和積極性的培養(yǎng)，也使得開放實驗項目能更好地執(zhí)行。④開放實驗項目為后續(xù)申請創(chuàng)新性實驗項目奠定基礎。大學生創(chuàng)新性實驗是全國性培養(yǎng)學生科研創(chuàng)新能力的項目，要求申請者必須學業(yè)優(yōu)秀、善于思考、動手能力強，對科學研究和科技活動有濃厚興趣，具有一定創(chuàng)新意識和探索精神[3]。作為指導教師，通過前期開放實驗項目可以發(fā)現具備從事科研基本素質的優(yōu)秀學生，有意識培養(yǎng)申請大創(chuàng)實驗項目；而參與學生有了開放實驗項目的經歷，可以發(fā)現自己研究興趣所在。我們團隊培養(yǎng)的學生后期大部分都申請到國家級或省級大創(chuàng)項目，參與發(fā)表SCI論文7篇，多個課題獲全國大學生基礎醫(yī)學論壇暨實驗設計大賽獎項，多名學生獲國家獎學金等榮譽。他們表示這些成績的取得離不開早期開放實驗項目給予的基本科研訓練。

本科生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)是實現我國高等教育強國興國戰(zhàn)略的關鍵。教育部明確提出“科研創(chuàng)新意識和能力訓練要貫穿在本科教學各個階段”。本研究依托病原生物學開放實驗項目對醫(yī)學本科生科研能力的培養(yǎng)與實踐，不僅能提早讓低年級學生了解科學研究基本流程，熟悉科研論文寫作，掌握先進實驗技術，更重要的是能開闊學生科研視野，培養(yǎng)科學思維，激發(fā)研究興趣。我們團隊十余年的實踐證明，我校醫(yī)學部組織開展的開放實驗項目是培養(yǎng)醫(yī)學本科生科研創(chuàng)新能力和實驗動手能力的有效途徑。