基于雨課堂平臺培養(yǎng)研究生科研創(chuàng)新能力的教學探索

于新鳳，曲顯俊，許煥麗，鄭元元 (首都醫(yī)科大學基礎(chǔ)醫(yī)學院藥理學系， 北京 100069； 通訊作者)

在“互聯(lián)網(wǎng)+”的時代背景下，線下線上混合式教學模式的開展變得尤為重要。雨課堂智慧教學利用PowerPoint和微信平臺，推動線下線上混合式教學模式改革，增加隨機點名、彈幕互動和實時答題等師生互動方式。我校在研究生教育中推廣使用長江雨課堂。教師積極響應，基于雨課堂智慧平臺，探索培養(yǎng)研究生科研創(chuàng)新能力的線下線上混合式教學模式。

1 研究生課程教學模式改革的必要性

科學技術(shù)是第一生產(chǎn)力，創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力。科技創(chuàng)新是提高社會生產(chǎn)力和綜合國力的戰(zhàn)略支撐。高校作為科技創(chuàng)新的主力軍，是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的搖籃。因此，高校研究生教育的目標主要是培養(yǎng)具有科研創(chuàng)新能力的高層次人才，滿足國家對高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的需求。我們進行研究生教育教學改革，探索適應新時期人才培養(yǎng)模式，旨在培養(yǎng)具有科研創(chuàng)新能力的人才。

傳統(tǒng)的研究生培養(yǎng)模式強調(diào)知識傳授，對研究生科學思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)普遍薄弱，有些甚至沿用本科生課程知識點講授模式，缺乏與學生互動教學，使其被動接受知識，知識掌握不系統(tǒng)、不深入，缺乏思考主動性。這造成一些研究生在校學習期間，閱讀科研論文較少，被動接受導師對課題的實驗設(shè)計，課題遇到問題自我解決能力差，缺乏科學思維和創(chuàng)新能力，對現(xiàn)有研究和權(quán)威理論不敢質(zhì)疑。因此，如何在研究生理論授課過程中，潛移默化引導學生思考，探索研究生教育新的教學模式，培養(yǎng)創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才是當前研究生教育面臨的挑戰(zhàn)和急需解決的問題。

2 基于雨課堂平臺的教學模式在研究生教學中的實踐

2.1 雨課堂平臺教學特點

多媒體技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展為混合式教學模式的應用提供了強大的技術(shù)支撐平臺。雨課堂教學平臺是是清華大學和學堂在線共同推出的新型智慧教學解決方案，將復雜的信息技術(shù)手段融入PowerPoint和微信，在課前預習、課堂教學和課后作業(yè)等方面建立溝通橋梁[1]?；旌鲜浇虒W是將在線教學和傳統(tǒng)教學的優(yōu)勢結(jié)合起來的一種線上+線下的教學方式[2]。為了保證研究生課程教學質(zhì)量，我們推廣使用長江雨課堂的研究生課程線上、線下教學一體化平臺，在分子藥理學和藥物篩選研究生課程中探索運用雨課堂教學平臺進行混合式教學模式改革。使用雨課堂，教師可以將帶有視頻和習題的課前預習資料推送到學生手機，課堂上可以通過實時答題、隨機點名、彈幕互動，從而建立快捷的師生互動，并且可以靈活多樣地進行課后作業(yè)包括文件、圖片、視頻形式，兼顧形成性評價等多種考核方式。

2.2 基于雨課堂平臺的教學模式在研究生教學中探索

分子藥理學與藥物篩選這門研究生課程面向藥學和基礎(chǔ)醫(yī)學從事藥物研究的研究生開放，選課人數(shù)為每年20-30人，屬于小班級授課，更適合靈活多樣的增加師生互動的教學模式。通過雨課堂二維碼或課堂暗號簽到進入課堂，教師可以獲得學生出勤情況。而且PPT會實時發(fā)送給學生手機端，學生認真進行聽課和討論，并可對不懂的PPT進行點擊“不懂”按鈕標記，教師根據(jù)反饋調(diào)整授課難點。在課堂講授過程中，針對學生熟悉的常用實驗技術(shù)如MTT、CCK8檢測細胞活力、裸鼠皮下成瘤實驗等常規(guī)方法，教師采用提問的方式讓學生闡述實驗原理和實驗過程，進行評價并總結(jié)實驗應注意的問題，在講授過程中應用視頻、動畫、圖片等形象生動的方式再現(xiàn)實驗情境。藥物篩選技術(shù)還包括高通量篩選技術(shù)，這屬于授課的重點難點。教師先對高通量篩選技術(shù)的定義進行闡述，以分子水平或細胞水平的實驗方法為基礎(chǔ)，以微孔板作為實驗工具載體，通過程序控制，同一時間對數(shù)以千萬的樣品進行檢測，并以相應的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)支持整體運轉(zhuǎn)的技術(shù)體系[3]。啟發(fā)學生高通量篩選技術(shù)的檢測方法大多是以光學檢測為基礎(chǔ)而建立的分子水平或細胞水平的分析檢測方法，包括光吸收檢測、熒光檢測、化學發(fā)光檢測等。對于學生不太熟悉的實驗方法如生物芯片(包括基因芯片、蛋白芯片、組織芯片等)、高內(nèi)涵篩選技術(shù)、表面等離子體共振技術(shù)等，教師重點介紹其原理和應用。教師利用雨課堂平臺，在課堂講授前將相關(guān)文獻發(fā)給學生預習，極大激發(fā)了學生的學習熱情和閱讀英文文獻的能力。例如，近幾年新興的基因組編輯技術(shù)CRISPR/Cas9技術(shù)可作為高通量藥物篩選的新方法。教師在介紹該技術(shù)時潛移默化地融入思政元素。該項技術(shù)的發(fā)明不但有2位外國科學家即德國馬克斯·普朗克病原學研究所的Emmanuelle Charpentier博士以及美國加州大學伯克利分校的Jennifer A. Doudna博士的貢獻，并榮獲2020年諾貝爾化學獎[4]，而且還有一位年輕的華人科學家張鋒對此做出了巨大貢獻。他率先獲得了美國專利，并首次將CRISPR技術(shù)運用到真核細胞，推動CRISPR-Cas9“基因魔剪”技術(shù)的應用和轉(zhuǎn)化。因此，這種思政元素的融入極大激勵了研究生探索前沿領(lǐng)域的信心和動力。

CRISPR/Cas9基因組編輯技術(shù)是當今世界上最為前沿的生物技術(shù)。在此基礎(chǔ)上發(fā)展的CRISPR/Cas9高通量篩選技術(shù)，其方法首先要設(shè)計并合成完備的sgRNA文庫，然后通過病毒進入Cas9穩(wěn)定表達的細胞系中，控制好病毒滴度，獲得大規(guī)模的基因移碼突變的細胞庫。通過對細胞庫進行篩選可以高通量地研究基因功能，幫助藥物的研發(fā)和靶點的篩選[5]。為了激發(fā)研究生對新技術(shù)的興趣并自覺將新技術(shù)應用到自己的研究領(lǐng)域，教師在課前將張鋒發(fā)表在Nature雜志的英文文獻發(fā)給同學們預習，并提出相應思考題督促學生查閱資料。教師可以將藥物篩選的常用技術(shù)以圖片、視頻的形式發(fā)給學生，供研究生在課題研究中應用學習，課堂講授過程中增加師生互動，培養(yǎng)研究生分子藥理學轉(zhuǎn)化醫(yī)學的思維，將理論知識結(jié)合藥物研發(fā)靶點的發(fā)現(xiàn)和高內(nèi)涵藥物篩選技術(shù)，激勵研究生為我國新藥研發(fā)事業(yè)做出原創(chuàng)性的研究工作。課程講授過程中，教師可以通過雨課堂發(fā)送習題進行多次形成性評價，發(fā)送彈幕反饋授課效果，并在課后推送相關(guān)拓展資源給學生自學，如李少白主編的《藥物篩選：方法與實踐》等資源。

3 基于雨課堂進行研究生教學考核方式改革

研究生考核不同于本科生，我們應加強對知識點的理解掌握和靈活運用的考核，而不是對記憶性知識點的死記硬背，并且題型多為開放性問題，更注重理解力和解決問題的能力。而考核成績中形成性評價的比例要適度提高。因此，我們利用雨課堂隨堂進行測試，針對授課內(nèi)容進行開放式問題，如要求學生結(jié)合自己的課題進行設(shè)計，談?wù)勅绾芜M行分子、細胞、器官組織和動物整體水平多層次、多角度對藥物活性和功能的檢測？研究生通過分子藥理學知識和藥物篩選技術(shù)的學習，培養(yǎng)自身的科研創(chuàng)新思維。研究生可以單獨作答，也可以小組討論互評等形式學以致用，以鍛煉獨立設(shè)計課題和解決問題的能力。

利用雨課堂的優(yōu)勢，我們對研究生的考核增強了課堂提問和平時測驗環(huán)節(jié)，在研究生最終成績中提高比重。課堂提問可以采用雨課堂隨機點名方式，激發(fā)了學生的學習興趣，促進師生交流互動，活躍課堂氣氛。教師隨時掌握學生的理解情況，限時進行測試，可以進行單選題、多選題和投票題。待學生完成后，教師以投屏方式進行點評。雨課堂能夠?qū)?shù)據(jù)進行課前-課上-課后的全景式覆蓋，包括學生的出勤率、回答問題準確率等，有利于對學生進行個性化評價，為研究生學習過程的形成性評價提供可靠的依據(jù)。

在加強對研究生考核形成性評價的過程中，我們增加了以學生為主體的考核方式，如鼓勵研究生養(yǎng)成閱讀文獻的習慣，多讀好文獻，并讓學生以小組討論的方式，以PPT形式分享閱讀文獻的收獲。研究生結(jié)合分子藥理學內(nèi)容討論學習到哪些前沿的實驗技術(shù)，如何利用科學的實驗方法進行合理的課題設(shè)計？由于小班上課，我們可以將研究生分成4小組，每組匯報5 min。在不影響正常授課的前提下，這種以學生講授為主體的階段性形成性評價，極大調(diào)動了學生學習的自覺性和主動性，有利于拓展思路，培養(yǎng)研究生創(chuàng)新思維能力。

總之，我們結(jié)合雨課堂授課，探索在研究生教育考核中增加形成性評價的比重(約占總成績30%)。分子藥理學與藥物篩選是一門涉及新技術(shù)新方法和新理論的學科。教師利用雨課堂智慧教學，讓學生開拓思路，不斷拓展學習。

為提高研究生教育的質(zhì)量，培養(yǎng)具有科研創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才，研究生教育創(chuàng)新機制亟須完善。我們基于雨課堂教學平臺進行混合式教學模式探索，促進課程創(chuàng)新，塑造良好的科研資源環(huán)境和學術(shù)環(huán)境，探索提升研究生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方式與評價機制。基于雨課堂教學平臺的分子藥理學和藥物篩選研究生課程混合式教學模式探索，具有重要的意義并取得一定成效。①提高研究生閱讀科研文獻的方法與能力：教師通過課前或課后發(fā)送文獻，指導研究生通篇精讀或快速泛讀的方式閱讀文獻，養(yǎng)成良好閱讀習慣和科研思維。②分子藥理實驗設(shè)計的思路與方法：教師結(jié)合藥物篩選常用技術(shù)和方法，鍛煉研究生學以致用并應用到自身課題的研究中、同時借鑒其他研究領(lǐng)域的先進技術(shù)和方法、獨立完成自身課題的實驗設(shè)計方案，并通過討論和點評方式進行反饋，培養(yǎng)學生良好的科研思路和創(chuàng)新能力。③教師增強師生互動以提升溝通交流能力，改革考核方式，增加形成性評價比重，建立科學合理的研究生評價體系，營造活躍的學術(shù)氛圍，注重分子藥理學轉(zhuǎn)化研究和應用，培養(yǎng)具有科研創(chuàng)新能力的人才，以滿足新時代國家對于較高綜合素質(zhì)的創(chuàng)新型人才需求。