現(xiàn)代分子診斷技術(shù)課程教學(xué)與創(chuàng)新性研究項(xiàng)目結(jié)合培養(yǎng)大學(xué)生自主創(chuàng)新能力探索

冀霞 徐良雄 毛露甜 李瑋瑋 蔡天舒 鐘志娟

［摘? ? ? ? ? ?要］? 現(xiàn)代分子診斷技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的綜合性課程，大學(xué)生創(chuàng)新性研究項(xiàng)目是大學(xué)生面向社會展現(xiàn)自我、鍛煉能力的平臺，具有很高的實(shí)踐價(jià)值。將現(xiàn)代分子診斷技術(shù)這門課程與學(xué)生項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合，從教學(xué)實(shí)際出發(fā)，以課堂內(nèi)容為基礎(chǔ)，結(jié)合科研項(xiàng)目構(gòu)建了“理論基礎(chǔ)→創(chuàng)新研究→技術(shù)開發(fā)”小體系模式，探索培養(yǎng)大學(xué)生學(xué)以致用、自主創(chuàng)新的策略，給大學(xué)生提供了實(shí)踐應(yīng)用環(huán)境，提高了創(chuàng)新思維能力，為培養(yǎng)復(fù)合型、創(chuàng)新型、應(yīng)用性的人才提供了借鑒。

［關(guān)? ? 鍵? ?詞］? 現(xiàn)代分子診斷技術(shù)；創(chuàng)新性研究項(xiàng)目；科學(xué)研究；教學(xué)改革；大學(xué)生；技術(shù)開發(fā)

［中圖分類號］? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ［文章編號］? 2096-0603（2023）35-0097-04

教學(xué)和科研是高校的核心，兩者相輔相成。教學(xué)是高校的根本，科研是高校的底蘊(yùn)。大學(xué)生已經(jīng)具備一定的知識儲備，給予指導(dǎo)和提供平臺可進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的潛能[1]。1969年，美國麻省理工學(xué)院實(shí)施“本科研究機(jī)會計(jì)劃”開創(chuàng)先河；清華大學(xué)于1995年提出“學(xué)生科技訓(xùn)練”計(jì)劃，為我國大學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)做出表率[2]。黨的二十大報(bào)告重點(diǎn)指出，教育、科技、人才是全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐。必須堅(jiān)持科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動力，深入實(shí)施科教興國戰(zhàn)略、人才強(qiáng)國戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，開辟發(fā)展新領(lǐng)域新賽道，不斷塑造發(fā)展新動能新優(yōu)勢[3]。本文通過探索現(xiàn)代分子診斷技術(shù)課程教學(xué)與創(chuàng)新性研究項(xiàng)目結(jié)合培養(yǎng)大學(xué)生自主創(chuàng)新能力，為培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才提供參考。

一、研究背景與現(xiàn)狀分析

我國正處于科技高速高質(zhì)量發(fā)展階段，對自主創(chuàng)新、掌握核心技術(shù)極為重視，但是很多高校在推廣自主創(chuàng)新的教育中思想趨于被動，相對忽視了創(chuàng)新初衷，造成教師和學(xué)生忙于各種活動，注重形式，能力卻得不到明顯提升[4]。面對國外技術(shù)封鎖的大背景，大學(xué)科技類課程更加受到各界的重視，其中現(xiàn)代分子診斷技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，唯有通過完整的技術(shù)理論與較高水平的實(shí)驗(yàn)技術(shù)平臺協(xié)同發(fā)展才能展現(xiàn)出該課程特色[5]。

（一）課程基本情況

現(xiàn)代分子診斷技術(shù)是建立在分子生物學(xué)、微生物學(xué)、免疫學(xué)等課程基礎(chǔ)之上通過前沿的檢測技術(shù)將疾病相關(guān)的蛋白、基因與預(yù)防診斷緊密相連的高度綜合性大學(xué)課程[6]，隨著分子生物學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代分子診斷技術(shù)也在不斷完善，想要深入理解課程內(nèi)容需要學(xué)生大量實(shí)際操作，但基于教學(xué)條件有限，此課程僅由32課時(shí)的純理論課組成，在授課過程中存在理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化困難的問題，導(dǎo)致學(xué)生上課的積極性下降。然而，在人類對健康生活需求不斷提高的背景下，生物技術(shù)類創(chuàng)新應(yīng)用型人才的需求量卻與日俱增，最終導(dǎo)致很大一部分應(yīng)屆本科生在學(xué)校的培養(yǎng)方向不符合用人單位的技術(shù)要求。為了培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，解決現(xiàn)在課程存在的問題，開展現(xiàn)代分子診斷技術(shù)課程改革已愈發(fā)重要[7]。

（二）大學(xué)生創(chuàng)新性研究項(xiàng)目現(xiàn)狀分析

大學(xué)生創(chuàng)新性研究項(xiàng)目是大學(xué)生提高能力，鍛煉自身的重要平臺，具有很高的實(shí)踐價(jià)值[8]。學(xué)生通過參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、生科聯(lián)賽、攀登計(jì)劃等項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)以更高的眼界、更新的思想、更強(qiáng)的技術(shù)與世界對接，但是，在以往的實(shí)踐過程中存在以下問題：（1）指導(dǎo)教師與學(xué)生多為臨時(shí)組隊(duì)，互不了解，存在能力偏差大、部分組員參與度低、組員之間溝通困難等問題。（2）大學(xué)生創(chuàng)新性項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)課有本質(zhì)的區(qū)別，需要系統(tǒng)地設(shè)計(jì)、全面地規(guī)劃，需要面對很多困難和挑戰(zhàn)，很多本科生對科研缺乏了解，只依靠好奇心致使項(xiàng)目“虎頭蛇尾”。（3）部分教師和學(xué)生對國家自主創(chuàng)新政策理解不夠透徹，學(xué)生以拿獎為目標(biāo)，指導(dǎo)教師以完成任務(wù)為導(dǎo)向，在設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí)學(xué)生參與度低，多以指導(dǎo)教師的主動性為主，導(dǎo)致學(xué)生對創(chuàng)新項(xiàng)目缺少體系認(rèn)知，解決不了實(shí)驗(yàn)中的實(shí)際問題。即使獲得獎項(xiàng)，學(xué)生真正能從中提升的創(chuàng)新應(yīng)用能力也有限，違背了創(chuàng)新項(xiàng)目的初衷。

二、促進(jìn)大學(xué)生能力全面提升步驟

根據(jù)《教育部關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》，指出要進(jìn)一步深化本科教育教學(xué)改革，促進(jìn)學(xué)生自主創(chuàng)新培養(yǎng)，大力提升人才培養(yǎng)水平[9]。因此，亟需教師和學(xué)生深刻意識到自主創(chuàng)新的重要性。新時(shí)代對大學(xué)生的培養(yǎng)應(yīng)包括理論、探索、合作、創(chuàng)新，從“理論基礎(chǔ)→創(chuàng)新研究→技術(shù)開發(fā)”的策略啟發(fā)大學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，培養(yǎng)大學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神、榮譽(yù)感和自信心（如圖1）。重實(shí)踐的現(xiàn)代分子診斷技術(shù)課程與需要系統(tǒng)知識的創(chuàng)新性研究項(xiàng)目結(jié)合促進(jìn)大學(xué)生多維度全方面提升。

（一）理論基礎(chǔ)授課方法改革

在講解生物理論知識的基礎(chǔ)上，為教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)創(chuàng)新項(xiàng)目相關(guān)的教學(xué)方案和教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生自主探索。首先，在理論基礎(chǔ)教學(xué)中讓學(xué)生正確理解國家自主創(chuàng)新政策，明確學(xué)科研究領(lǐng)域、專業(yè)發(fā)展前景及應(yīng)用方向（見表1），進(jìn)而確定教學(xué)進(jìn)度和學(xué)習(xí)內(nèi)容，提出學(xué)習(xí)要求。每一個章節(jié)除教師精講外，通過小組拓展、研磨和實(shí)踐的方式，拓展學(xué)習(xí)研究的深度，以學(xué)生的興趣點(diǎn)為基礎(chǔ)，碰撞自主項(xiàng)目設(shè)計(jì)的靈感。如在學(xué)習(xí)《分子生物學(xué)診斷技術(shù)》一章時(shí)，教師有意向?qū)W生介紹一些DNA熒光原位雜交技術(shù)、線性探針分析法、雜交保護(hù)分析法，啟發(fā)學(xué)生從核酸雜交技術(shù)中完成小組創(chuàng)新實(shí)踐研究目的。確立小組研究子課題，確定研究目標(biāo)，明確小組成員個人研究任務(wù)，形成既有分工又有合作的良好研究氛圍。在小組實(shí)驗(yàn)過程中，教師適時(shí)進(jìn)行引導(dǎo)，提供必要的參考文獻(xiàn)和相關(guān)資源，確保研究進(jìn)程和研究方向。研究中期、后期均以小組為單位進(jìn)行匯報(bào)交流，共享研究成果，共同解決研究中遇到的困惑和難題，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)、生成靈感和創(chuàng)新思維提供廣闊空間。

其次，將現(xiàn)代分子診斷技術(shù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識與創(chuàng)新性研究項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)技術(shù)從點(diǎn)、線、面多維度相結(jié)合的方式授課。點(diǎn)是本門課程的知識點(diǎn)，線是項(xiàng)目技術(shù)的時(shí)間線，面是自主創(chuàng)新的世界面。如在講授臨床醫(yī)學(xué)微生物檢測技術(shù)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)CRISPR檢測微生物新技術(shù)的相關(guān)課題，課后布置了SHERLOCK：nucleic acid detection with CRISPR nucleases文獻(xiàn)翻譯作業(yè)，讓學(xué)生在邊學(xué)習(xí)邊思考中找到自己設(shè)計(jì)項(xiàng)目中的問題，從本質(zhì)上理解創(chuàng)新性研究項(xiàng)目。繼而從一位聆聽者轉(zhuǎn)變?yōu)橐晃粎⑴c者，再轉(zhuǎn)變?yōu)橐晃恢鲗?dǎo)者。最后，將之前的知識整合自行設(shè)計(jì)課題，為進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室完成自己設(shè)計(jì)的項(xiàng)目做足了準(zhǔn)備。

（二）創(chuàng)新性研究項(xiàng)目實(shí)踐改革

現(xiàn)如今國家大力推動大學(xué)生創(chuàng)新性研究項(xiàng)目的發(fā)展，以提升學(xué)生科研能力和科研素養(yǎng)為目標(biāo)，通過科研訓(xùn)練支持計(jì)劃，著力提升大學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。每個學(xué)生都有自身潛在的特長，教師要善于通過課堂表現(xiàn)和作業(yè)情況對學(xué)生擅長的科研項(xiàng)目進(jìn)行挖掘。如在學(xué)習(xí)《臨床醫(yī)學(xué)上微生物檢測的技術(shù)》時(shí)，有的學(xué)生對SHER-LOCK：nucleic acid detection with CRISPR nucleases文獻(xiàn)的內(nèi)容表現(xiàn)出興趣，向教師提出了很多問題，同時(shí)還表達(dá)出自己獨(dú)特的想法。教師趁勢引導(dǎo)學(xué)生將CRISPR檢測微生物的新技術(shù)設(shè)計(jì)成了《基于CRIAPR-cas12系統(tǒng)鑒定構(gòu)建細(xì)菌快速檢測體系》，參加大學(xué)生創(chuàng)新性研究項(xiàng)目。從課題設(shè)計(jì)到實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn)操作都由學(xué)生自主完成，克服了以教師為導(dǎo)向的缺點(diǎn)，教師從中只做解惑，項(xiàng)目申請書修改了6個版本，答辯PPT做了4個版本。在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生自覺按實(shí)驗(yàn)要求嚴(yán)格完成實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)過程中解決課堂上提出的問題，及時(shí)標(biāo)記、記錄；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后及時(shí)整理、分析、交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為后續(xù)項(xiàng)目進(jìn)程提供了扎實(shí)的依據(jù)。答辯前試講了數(shù)十次，最終學(xué)生項(xiàng)目取得了滿意的成績。整個研究項(xiàng)目過程不僅能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，還提高了學(xué)生的科研創(chuàng)新、團(tuán)隊(duì)合作能力、論文撰寫等綜合能力。

潛心思研，現(xiàn)代分子診斷技術(shù)課程教學(xué)融入創(chuàng)新性研究項(xiàng)目的初衷，從課堂上基礎(chǔ)的生物學(xué)知識，到創(chuàng)新性的科研方向，再到嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯宽?xiàng)目；創(chuàng)新性研究項(xiàng)目系統(tǒng)結(jié)合現(xiàn)代分子診斷技術(shù)課程教學(xué)的理念，從項(xiàng)目中的自主實(shí)踐到創(chuàng)新思維的成長，再到課堂上深思的課題，支持學(xué)生自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新發(fā)展，激勵學(xué)生弘揚(yáng)格物致知、追求真理的科學(xué)精神，增強(qiáng)學(xué)生面向國家戰(zhàn)略需求、人類未來發(fā)展、思想文化創(chuàng)新和基礎(chǔ)學(xué)科前沿的責(zé)任、使命，培養(yǎng)勇攀科學(xué)高峰、推動科技發(fā)展的未來杰出科學(xué)家。

（三）技術(shù)開發(fā)實(shí)踐能力

創(chuàng)新意識和自主能力在大學(xué)課程內(nèi)容與創(chuàng)新性研究項(xiàng)目結(jié)合下得到顯著提升，重點(diǎn)為學(xué)生立足于社會，長遠(yuǎn)發(fā)展提供保障[10]。用現(xiàn)代分子診斷技術(shù)中《臨床醫(yī)學(xué)上微生物檢測的技術(shù)》章節(jié)，引出前沿科學(xué)研究張峰團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)室的研究成果，對CRISPR技術(shù)原理和研發(fā)思路進(jìn)行重點(diǎn)介紹，讓學(xué)生直觀地發(fā)現(xiàn)該技術(shù)具有的特異、靈敏、廉價(jià)、快速等特性，激發(fā)學(xué)生對創(chuàng)新的欲望[11-12]。讓學(xué)生以CRISPR-cas12蛋白為研究對象，結(jié)合課堂所學(xué)進(jìn)一步查找相關(guān)的文獻(xiàn)進(jìn)行延展，設(shè)計(jì)“基于CRIAPR-cas12系統(tǒng)鑒定構(gòu)建細(xì)菌快速檢測體系”。整個實(shí)驗(yàn)體系的建立都是由學(xué)生自主、教師指導(dǎo)為輔的培育模式。學(xué)生通過Pubmed等檢索引擎進(jìn)行檢索完成，培養(yǎng)學(xué)生對科研輔助平臺的使用，學(xué)生的整理、歸納、分析文獻(xiàn)的綜合能力極大提升，研究成果被中文核心期刊接收。

三、改革成效

通過此次課程改革與實(shí)踐，利用多維度教育形式激發(fā)學(xué)生的研究熱情，提高了大學(xué)生自主創(chuàng)新和實(shí)踐應(yīng)用能力，得到學(xué)生的高度認(rèn)可。自主設(shè)計(jì)的2022年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練省級項(xiàng)目“建立 CRISPR -Cas12a技術(shù)檢測細(xì)菌的方法”；2023年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練省級項(xiàng)目“第二信使小分子化合物Ap4A調(diào)控大腸桿菌群體感應(yīng)”，已公開發(fā)表1篇中文核心科學(xué)研究類論文[13]、一篇SCI科學(xué)研究類論文。此外，學(xué)生加入了汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院組織的“大學(xué)生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)跨校聯(lián)盟”，通過活動有了更好的溝通和交流平臺。

四、項(xiàng)目改革的思考

通過現(xiàn)代分子診斷技術(shù)課程教學(xué)與創(chuàng)新性研究項(xiàng)目結(jié)合培養(yǎng)大學(xué)生自主創(chuàng)新能力是對傳統(tǒng)教學(xué)模式和研究項(xiàng)目實(shí)踐的一種改革，打破了原本呆板模式化的傳統(tǒng)課堂，用先進(jìn)的科學(xué)理念完成教學(xué)，具有較高的推廣價(jià)值。將本次探索形成文字和影像資料，通過發(fā)表論文、項(xiàng)目立項(xiàng)、研討會等形式實(shí)現(xiàn)校內(nèi)全方面共享；通過校外各種比賽項(xiàng)目和各種形式的學(xué)術(shù)交流將課程推廣到全省，再將本次探索的文字和影像資料上傳網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)校外共享。

本次探索項(xiàng)目進(jìn)程連貫性強(qiáng)，需要整體規(guī)劃，但是學(xué)生學(xué)期課時(shí)緊湊，課后習(xí)題任務(wù)頗多，學(xué)生進(jìn)入狀態(tài)的難度明顯增加。后期教師會和學(xué)校匯報(bào)，構(gòu)建一年級課堂科學(xué)啟蒙、二三年級項(xiàng)目強(qiáng)化發(fā)展、高年級實(shí)驗(yàn)室支柱，梯次有序、逐步上升的本科生高水平教學(xué)科研體系，促進(jìn)學(xué)生早進(jìn)課題、早進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、早進(jìn)團(tuán)隊(duì)，達(dá)到通過現(xiàn)代分子診斷技術(shù)課程教學(xué)與創(chuàng)新性研究項(xiàng)目結(jié)合培養(yǎng)大學(xué)生自主創(chuàng)新能力的目的。

五、結(jié)束語

地方性普通本科院校因資源條件的制約常使部分教師產(chǎn)生了重理論輕實(shí)踐的思想，導(dǎo)致科研實(shí)踐遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于理論教學(xué)[14]。然而，新時(shí)代的發(fā)展需要創(chuàng)新型實(shí)踐型人才，自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要以學(xué)科知識為基礎(chǔ)，以創(chuàng)新意識為動力，以發(fā)展理念和實(shí)踐能力為支撐。我們將高度綜合性的現(xiàn)代分子診斷技術(shù)與注重實(shí)踐性的創(chuàng)新性研究項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合，打破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，革新教學(xué)方法，促進(jìn)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目健康發(fā)展。在團(tuán)隊(duì)合作、國際視野、學(xué)以致用、自主創(chuàng)新等重點(diǎn)方向上得到了極大的進(jìn)步，從根本上打破了課堂到自主創(chuàng)新的碎片化。該教學(xué)改革效果良好，具有推廣和應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，通過改革也進(jìn)一步激發(fā)了導(dǎo)師的科研熱情與創(chuàng)新活力，為培養(yǎng)更多的高精尖人才奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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