研究生《分子生物學技術(shù)》課程個性化設(shè)置的探索

張艷梅 王詩雯 繆應(yīng)新 姜文容 王粟 丁立 孫召洋 趙虎

分子生物學技術(shù)是在分子生物學理論的基礎(chǔ)上，將其與實際應(yīng)用相結(jié)合發(fā)展而成的分子生物學工具[1]。近年來，分子生物學技術(shù)發(fā)展迅速，滲透了所有的生命科學領(lǐng)域，幾乎所有的生物科學的實驗和研究都或多或少地涉及或應(yīng)用到分子生物學技術(shù)，尤其是醫(yī)學領(lǐng)域的實驗研究[2-5]。所以，在醫(yī)學院，尤其是研究生階段開設(shè)《分子生物學技術(shù)》課程非常必要，可以幫助研究生在學習階段的第一年學習并掌握分子生物學的基礎(chǔ)知識和基本的實驗技術(shù)，從分子水平上深入認識、診斷和治療人類疾病，為后期的課題研究和醫(yī)學工作奠定堅實的基礎(chǔ)。但分子生物學技術(shù)和方法繁多[6-7]，如何在有限的課時內(nèi)合理安排和選擇分子生物學相關(guān)的理論課程和實驗課程，讓學生既能更多了解分子生物學技術(shù)及其臨床應(yīng)用，又能夠親自動手學習和掌握必要的分子生物學技能，讓不同分子生物學技術(shù)基礎(chǔ)和需求的學生同步提高，則需要針對不同基礎(chǔ)和需求的研究生進行課程的個性化探索和設(shè)置。近年來已有一些學者探討了“分子生物學課程”的個性化教學模式[8-9]，但針對分子生物學課程的個性化實驗課程設(shè)置則鮮有報道。本文就我們在“分子生物學技術(shù)的臨床應(yīng)用”課程、尤其是在實驗課程的個性化設(shè)置方面所進行的探索和體會報道如下。

1 《分子生物學技術(shù)》理論課程的設(shè)置和授課方式

根據(jù)當前臨床應(yīng)用最廣泛的分子生物學技術(shù)和分子檢測項目，結(jié)合華東醫(yī)院檢驗科分子生物學實驗室開設(shè)的臨床檢驗項目，我們設(shè)置了8 個理論課程，每個理論課程為2 個課時，分別介紹了“分子生物學技術(shù)概論與原理”、“測序技術(shù)及其臨床應(yīng)用”、“擴增技術(shù)及其臨床應(yīng)用”、“感染性疾病的分子檢測”、“藥物代謝酶的分子檢測”、“腫瘤靶向治療的分子檢測”、“腫瘤液體活檢”和“遺傳性疾病的分子檢測”，既系統(tǒng)介紹了分子生物學技術(shù)的基本原理、方法和最新發(fā)展方向，又詳細闡述了臨床最常用和最新開展的分子生物學檢測項目。

授課方式以多媒體理論教學為主，同時輔以錄像等視頻教程；課時安排為每2 個課時（90 分鐘）內(nèi)，講授部分占約60 分鐘，30 分鐘為學生互動，采取輪流或隨機發(fā)言形式，與學生交流和探討，充分調(diào)動學生的主動性和積極思考并提出見解的能力。為了方便學生課后回顧學習和總結(jié)，我們在課后在線上傳授課PPT，提升了教學效果。改革考核的模式，課程結(jié)束前的書面考核成績僅占總分的50%；出勤率占10%，而平時成績則占多達40%，其中，主動舉手發(fā)言的學生，或課前有預習并準確回答提問的學生，作為平時成績的考核指標之一，占總成績的20%；課程期間，布置了1～2 份課外作業(yè)（小論文或綜述），也作為平時成績的考核指標之一，占總成績的20%。如2018—2019 學年，以“作為液體活檢之一的指標—外泌體和microRNA臨床應(yīng)用的研究進展”為題，要求學生在一周內(nèi)查詢相關(guān)方面的文獻資料，撰寫并提交研究報告。根據(jù)所有選課的23 位研一階段的學生所提交的研究報告完成情況，以報告的形式、報告內(nèi)容的邏輯性和覆蓋面等為量化指標，一一進行評分。同時，我們對學生的論文和綜述進行個體化指導，鼓勵學生積極向?qū)I(yè)雜志和學會投稿。同學們結(jié)合授課內(nèi)容和自己的研究方向，選擇感興趣的分子生物學技術(shù)進行綜述或形成研究報告，不僅讓學生對分子生物學技術(shù)在自己研究方向的應(yīng)用上有了深入認識，同時也培養(yǎng)了他們學術(shù)論文的寫作能力。通過上述教學實踐，選課的全部研究生都對分子生物學的基礎(chǔ)理論知識和分子生物學技術(shù)及其臨床應(yīng)用有了深刻的理解和掌握。學生們普遍反映，這門課是他們感受最深、收獲最大、最容易學，也是最喜歡學習的課程。

2 《分子生物學技術(shù)》實驗平臺的設(shè)置

開展分子生物學技術(shù)臨床應(yīng)用的實驗課教學需要設(shè)置盡可能多的實驗平臺供學生學習（見習）與操作。華東醫(yī)院檢驗科分子生物學實驗室已配置了相對齊全的分子生物學檢測平臺，包括核酸抽提平臺（全自動核酸抽提系統(tǒng)和抽提試劑盒、核酸濃度分析儀等）、PCR 擴增系統(tǒng)（ABI Veriti PCR 擴增儀、ABI 7500 型熒光定量PCR 擴增儀、羅氏Cobas Z480 型熒光定量PCR 擴增儀等）及產(chǎn)物分析平臺（貝克曼GeXP 多重基因片段分析系統(tǒng)、ABI 3500Dx 型一代測序儀、Illumina Miseq 型高通量測序儀、凝膠成像系統(tǒng)等）。

華東醫(yī)院老年醫(yī)學研究所及其中心實驗室配備了焦磷酸測序平臺和數(shù)字PCR 擴增儀；華東醫(yī)院病理科配備原位雜交（FISH）和多色原位雜交（M-FISH）等分子檢測平臺，均為分子生物技術(shù)的熱門檢測平臺[10-11]。為了盡可能完善課程的內(nèi)容設(shè)置，我們將以上與分子生物學實驗技術(shù)相關(guān)的尖端儀器提供給選課的研究生，同時委派精通各儀器和平臺的技術(shù)專家進行系統(tǒng)全面的講解和操作培訓，詳盡講解各種技術(shù)的應(yīng)用原理、操作過程中的注意事項和結(jié)果的分析方法，對學生進行個性化帶教。通過充分結(jié)合和利用老年醫(yī)學研究所及其中心實驗室各技術(shù)平臺或儀器的優(yōu)勢，將理論教學和實踐教學相結(jié)合，從而完善了實驗課程的教學內(nèi)容，滿足了個性化分子生物學實驗教學設(shè)置的需求。

3 《分子生物學技術(shù)》實驗課程的個性化設(shè)置

根據(jù)當今分子生物學技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和分子生物學理論課程內(nèi)容，我們初步設(shè)置了8 個實驗課程，每個實驗課程4 個課時，具體包括：“DNA 抽提”、“RNA 抽提”、“普通PCR 擴增”、“熒光定量PCR 擴增”、“多重基因PCR 擴增”、“Sanger 測序”、“高通量測序”和“高通量基因片段分析”，涵蓋了目前最常用和最新的臨床基因檢測相關(guān)的分子生物學基礎(chǔ)技術(shù)[12-15]。

但是選課的研究生包括碩士研究生和博士研究生，其已經(jīng)了解和掌握的分子生物學的基礎(chǔ)知識和實驗技能的程度及內(nèi)容各不相同，且其后期的實驗研究階段課題研究需要采用的分子生物學平臺和技術(shù)也各不相同。一個人的知識背景和基礎(chǔ)決定了其對新事物的接受程度和能力，研究生一年級的學生來自不同院?；騿挝?，專業(yè)差距大，分子生物學知識基礎(chǔ)參差不齊，給教學團隊帶來了很大的挑戰(zhàn)。此外，由于每個學生的研究方向不同，一個人很難在有限的課時內(nèi)對各種技術(shù)都達到精通的程度。為了在有限的教學課時內(nèi)，讓不同基礎(chǔ)及不同需求的研一階段的研究生盡可能地多學習和掌握分子生物學技術(shù)和方法，我們在第一次的理論課授課時，給每一位選課的學生發(fā)放了一份調(diào)查問卷，問卷的具體內(nèi)容包括學生個人情況及課程需求兩部分。個人情況部分調(diào)查內(nèi)容涵蓋學生攻讀學位情況、專業(yè)、課題方向及其分子生物學相關(guān)基礎(chǔ)，旨在了解所有學生分子生物學基礎(chǔ)知識的情況和掌握分子生物學實驗技能的程度；課程需求部分調(diào)查內(nèi)容包括學生選課原因、對授課方式和授課內(nèi)容的期許、后期實驗研究需要采用何種分子檢測平臺、以及需要掌握的分子生物學技術(shù)和技能等，同時要求學生課后征詢各自導師的意見，確定今后的研究方向以及需要采用的分子生物學方法，旨在征詢所有學生對分子生物學理論課程講解內(nèi)容及實驗課程操作技能的需求。因?qū)嶒瀳龅睾蛢x器設(shè)備的限制，本課程限定選課的研究生名額為20 人，分為4 組進行實驗操作（每年選課的人數(shù)均滿員）。匯總開設(shè)課程4 年來選課的共80 位學生的全部問卷內(nèi)容發(fā)現(xiàn)，完全同意初步設(shè)置的8 個理論課程及8 個實驗課程安排的學生占95%（76/80）；其余5%（4/80）學生已有一部分的分子生物學實驗基礎(chǔ)，故希望實驗課程能夠增設(shè)FISH 和M-FISH、NGS、流式細胞術(shù)、蛋白分析技術(shù)（如：Western Blot 等）、基因芯片技術(shù)、引物設(shè)計等內(nèi)容。

根據(jù)調(diào)研結(jié)果，我們及時調(diào)整了原定的實驗課程，在原實驗課程設(shè)置的基礎(chǔ)上（為之前沒有任何分子生物學實驗基礎(chǔ)的開設(shè)的基礎(chǔ)實驗課程）進行了個性化調(diào)整。我們對于沒有分子生物學技術(shù)操作基礎(chǔ)、以及尚不知曉今后需要采用的分子生物學技術(shù)或方法的學生，按照之前設(shè)置的《分子生物學技術(shù)》的實驗課教程學習與操作；對于有一定的分子生物學技術(shù)的基礎(chǔ)、或已掌握之前設(shè)置的實驗課教學技術(shù)的學生，則允許其在該實驗內(nèi)容課程期間，選擇感興趣的其他分子生物學技術(shù)或操作項目進行見習或操作；對于有明確的分子生物學技術(shù)和方法需求的學生，在已有的實驗課程中的基礎(chǔ)上，根據(jù)學生的個性化需要安排所需的技術(shù)學習與操作，例如在2019-2020 學年的選課學生中，有的學生需在研二階段需要采用NGS 進行課題研究，著重安排其學習NGS 的實驗操作；有的學生在其研二階段需要采用基因芯片技術(shù)，安排其獨自學習基因芯片的檢測與操作，使他們在有限的實驗課時間內(nèi)，分別了解和掌握NGS 和基因芯片技術(shù)與方法。

通過上述個性化實驗課程的設(shè)置和實施，所有選課的學生都學習并基本掌握了各自所需的分子生物學實驗方法和技能，可以為下一階段的畢業(yè)論文的課題設(shè)計和實驗操作提供極大的幫助和便利。

4 《分子生物學技術(shù)》實驗課程形式的個性化設(shè)置

華東醫(yī)院檢驗科的分子生物學實驗室具備完整的五區(qū)劃分，既具有Ⅰ～Ⅲ區(qū)標準的PCR 實驗室，又具備擴增產(chǎn)物分析的Ⅳ區(qū)和科研實驗的V 區(qū)。但每一區(qū)的實驗空間都相對有限，實驗儀器設(shè)備的數(shù)量也有限。為了保證實驗課上所有學生實際動手操作的機會和時間，我們對選課學習采用分組辦法，限定每組實驗操作的人數(shù)不超過5 人，確保每位學生均有親自動手實驗操作的機會。

另外，實驗課嘗試了新的個性化教學模式，比如根據(jù)個性化需要進行分組、每組學生自己設(shè)定實驗安排和組員分工、操作中學生參與流程管理、實驗后組內(nèi)討論、形成實驗報告、共同總結(jié)實驗思考和提出建議等。同時，給有進一步思考需求的研究生提供參考資料，鼓勵學生課后嘗試獨立學習、分析和解決問題，并在下一次實驗課堂上對于學生的反饋進行進一步個性化解答。另外，課程結(jié)束后專門安排總結(jié)討論課程，學生們以小組為單位、以多種形式（如教學場景模擬、臨床場景模擬、專題演講等）對本學期的理論和實驗課程進行全面總結(jié)、討論和評述。此外，我們還鼓勵學生在課程教學范圍外延伸擴展，不局限于教材內(nèi)容，同時鼓勵學生介紹與分子生物學技術(shù)相關(guān)的某一個科學問題的最新研究前沿和技術(shù)，讓學生獨立自主探索并深入了解分子生物學技術(shù)在實際運用中發(fā)揮的巨大作用。這種課堂開展討論、總結(jié)和進一步延伸的教學方式不僅充分調(diào)動了學生的學習熱情，也可以促進學生進行自主學習和深入探索，加強學生對于分子生物學技術(shù)相關(guān)內(nèi)容的理解和掌握。綜上，經(jīng)過4 年的教學實踐，帶教的2017、2018、2019和2020 學年復旦大學醫(yī)學院研一階段的學生均獲得了良好的學習效果。

5 總結(jié)和展望

新時期中華民族的偉大復興，民族崛起和綜合國力的進一步增強都離不開教育的復興和人才的復興。近年來各個學段的學校教育教學都在緊貼時代進行優(yōu)化，逐漸改善或取代以往的教學模式，本文立足于現(xiàn)今個性化教學，探討個性化對提升學生在分子生物學技術(shù)方面?zhèn)€性化學習的作用和取得的教學成果和經(jīng)驗，試圖提出如何進一步提升個性化教學對培養(yǎng)學生個性化學習和綜合素質(zhì)的作用。

在傳統(tǒng)的分子生物學教學過程中，比較偏向于純理論性教學，忽視了學生的個性化學習需求，比如教學內(nèi)容針對性不強、授課方式單一、缺乏個別化指導等，導致學生在學習過程中參與度不夠、主動性不高、興趣不濃厚等，導致教學質(zhì)量大打折扣。個性化教學是指根據(jù)學習者的個體特征差異和發(fā)展?jié)撃苄枰?，采用靈活、適合的方法和策略組織實施教學活動，進而實現(xiàn)學生個體發(fā)展目標的一種教學組織策略[16]。該教學模式真正體現(xiàn)了“以學生為中心”的現(xiàn)代教學教育理念，在整個教學過程中充分尊重和考慮學生的個體差異，進而圍繞學生的發(fā)展需求有目的性的動態(tài)調(diào)整相應(yīng)的授課內(nèi)容、授課方式等具體教學安排，有利于學生在短期內(nèi)高效率的掌握所需知識和技能，顯著提升教學質(zhì)量。經(jīng)過我們在2017—2020 年四年期間在分子生物學技術(shù)課程方面的理論探索和教學實踐，研究表明，采用個性化的課程設(shè)置，尤其是個性化實驗課程設(shè)置，從學生的個性化研究方向和專業(yè)發(fā)展視角出發(fā)，充分考慮并遵循“以學生為中心”的個性專業(yè)發(fā)展訴求，可以顯著提高學生的學習興趣，提升學生的主動性和實際動手能力，還可以讓學生根據(jù)自己課題研究方向掌握其所需要的分子生物學技術(shù)。

實踐表明，本教學模式對學生學習分子生物學技術(shù)產(chǎn)生了以下的積極影響：一是在理論課程的授課內(nèi)容方面中應(yīng)注重教學內(nèi)容取舍，側(cè)重當前臨床應(yīng)用最廣泛的分子生物學技術(shù)和分子檢測項目，全面涵蓋現(xiàn)階段的前沿技術(shù)。同時在理論課程的授課方式方面充分結(jié)合不同的教學形式，通過課堂互動、輪流或隨機發(fā)言的形式充分調(diào)動學生的學習熱情，激發(fā)學生主動思考，提高教學效率；二是在開展教學之前充分考慮不同基礎(chǔ)和需求的研究生，采取問卷調(diào)查方式，充分依托醫(yī)學院附屬醫(yī)院的先進實驗平臺和尖端儀器設(shè)備，根據(jù)學生的個性化需要安排所需的技術(shù)學習與操作，顯著提高了教學效率。從而做到理論與技術(shù)相結(jié)合，理論與實驗并行，緊跟學科發(fā)展前沿，高質(zhì)量地完成教學任務(wù)。但本教學模式同時也存在一定局限，比如需要充分依托醫(yī)學院附屬醫(yī)院的先進儀器設(shè)備、技術(shù)平臺和相關(guān)技術(shù)專家，對于不具備該條件的教學團隊無法開展，因此短期內(nèi)可能無法普及?？傊?，研究生分子生物學技術(shù)的教學改革不僅需要注重理論和實驗教學的結(jié)合，同時還需要針對不同學生的具體需求進行個性化的課程設(shè)置，開展個性化教學模式，從而增強教學質(zhì)量，將分子生物技術(shù)的理論知識和實驗技能更快更好的轉(zhuǎn)化為今后的研究和工作實踐。