畜牧學(xué)碩士研究生細胞分子生物學(xué)實驗技術(shù)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)及改革實踐

趙佳福, 段志強, 李世軍, 李 輝, 陳 祥*

(1. 高原山地動物遺傳育種與繁殖省部共建教育部重點實驗室,貴州 貴陽 550025;2. 貴州大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院,貴州 貴陽 550025)

碩士研究生培養(yǎng)是高等教育的重要環(huán)節(jié),習(xí)近平總書記在2020年7月29日召開的全國研究生教育會議中指出:研究生教育在培養(yǎng)創(chuàng)新人才、提高創(chuàng)新能力、服務(wù)經(jīng)濟社會發(fā)展、推進國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化方面具有重要作用,明確要求推動研究生教育適應(yīng)黨和國家事業(yè)發(fā)展需要,堅持“四為”方針,瞄準(zhǔn)科技前沿和關(guān)鍵領(lǐng)域,深入推進學(xué)科專業(yè)調(diào)整,提升導(dǎo)師隊伍水平,完善人才培養(yǎng)體系,加快培養(yǎng)國家急需的高層次人才[1]。畜牧學(xué)作為技術(shù)含量較高的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)W科,在社會發(fā)展中有著重要作用。畜牧生產(chǎn)不僅是人類生產(chǎn)活動的發(fā)端,也是社會進步的標(biāo)志[2]。細胞分子生物學(xué)作為現(xiàn)代生命科學(xué)的重要分支,是畜牧學(xué)領(lǐng)域的前沿學(xué)科,其研究手段和方法已成為現(xiàn)代畜牧業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)[3]。因此,自細胞分子生物學(xué)誕生后,就迅速與動物遺傳育種學(xué)、動物繁殖學(xué)、動物營養(yǎng)學(xué)、動物行為學(xué)等畜牧學(xué)科融合,形成了現(xiàn)代畜禽種業(yè)創(chuàng)新、良種快繁技術(shù)、分子營養(yǎng)調(diào)控、遺傳與環(huán)境互作等一系列的學(xué)科交叉領(lǐng)域。在全國碩士研究生擴招的大背景下,傳統(tǒng)的血液基因組DNA提取與鑒定,目的基因PCR擴增、目的基因鏈接轉(zhuǎn)化、感受態(tài)細胞制備、表達載體構(gòu)建等傳統(tǒng)的細胞分子生物學(xué)實驗技術(shù)已不能滿足學(xué)生在碩士研究生階段的知識儲備和實驗技術(shù)需求,亟須對現(xiàn)有的培養(yǎng)方案進行改革,以適應(yīng)現(xiàn)代畜牧業(yè)發(fā)展的需要和國家培養(yǎng)創(chuàng)新型高層次人才的要求[4]。本文以貴州大學(xué)畜牧學(xué)碩士研究生細胞分子生物學(xué)實驗技術(shù)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)及改革實踐為例,將畜牧學(xué)碩士研究生實驗技術(shù)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的措施及改革實踐介紹如下,供同行參考。

1 畜牧學(xué)碩士研究生培養(yǎng)存在的問題

1.1 細胞分子生物學(xué)實驗技術(shù)理論儲備不夠

隨著碩士研究生招生規(guī)模的擴大,越來越多的本科生選擇考研。畜牧學(xué)專業(yè)對應(yīng)的本科專業(yè)是動物科學(xué)專業(yè),通過查閱不同高校動物科學(xué)專業(yè)培養(yǎng)方案可以看出,許多高校在動物科學(xué)本科階段針對細胞分子生物學(xué)技術(shù)相關(guān)的課程設(shè)置較為缺乏。以貴州大學(xué)為例,貴州大學(xué)動物科學(xué)專業(yè)2022版培養(yǎng)方案中,與細胞分子生物學(xué)技術(shù)相關(guān)的課程僅有《細胞分子生物學(xué)》《分子遺傳學(xué)》《現(xiàn)代生物技術(shù)》3門課程,且屬于選修課程,很多學(xué)生認(rèn)為這些課程普遍存在難以理解、考試不容易過關(guān)等問題而不選修這類課程。由于缺乏系統(tǒng)的細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié),導(dǎo)致大部分學(xué)生對細胞分子生物學(xué)基本原理和方法理解不到位,不透徹,不能很好地對實驗中存在的問題和實驗獲得的結(jié)果進行深入分析討論。然而這些課程所涉及的理論技術(shù)是目前畜牧學(xué)碩士研究生需要掌握的必備實驗技能。

1.2 細胞分子生物學(xué)實驗技術(shù)操作能力不強

本科階段能否有足夠的學(xué)時讓學(xué)生參與細胞分子生物學(xué)實驗操作,對學(xué)生相關(guān)技能的培養(yǎng)至關(guān)重要。同樣以貴州大學(xué)為例,2019版培養(yǎng)方案中《細胞分子生物學(xué)》為56學(xué)時,《分子遺傳學(xué)》為42學(xué)時,《現(xiàn)代生物技術(shù)》為36學(xué)時,而3門課程的實驗學(xué)時均只有8學(xué)時。此外,細胞分子生物學(xué)實驗的相關(guān)實驗耗材價格昂貴,很多實驗學(xué)生并不能完全參與。因此,即使學(xué)生選修了這些課程,也會因為實驗課時太少、實驗耗材昂貴等原因?qū)е聦W(xué)生對細胞分子生物學(xué)實驗技術(shù)操作陌生。即便是基因組DNA提取、目的基因PCR擴增、瓊脂糖凝膠電泳檢測鑒定這些最基本的實驗操作也需要花很長的時間去掌握,嚴(yán)重影響了實驗工作效率。

1.3 本科階段實驗課內(nèi)容不能滿足研究生階段的需求

隨著細胞分子生物學(xué)實驗技術(shù)的快速發(fā)展,生命科學(xué)研究在理論與應(yīng)用上均取得了長足進展。同樣,現(xiàn)代畜牧業(yè)的不斷發(fā)展也應(yīng)運而生了諸如現(xiàn)代畜禽種業(yè)創(chuàng)新、良種快繁技術(shù)、分子營養(yǎng)調(diào)控、遺傳與環(huán)境互作等交叉學(xué)科領(lǐng)域。這些交叉學(xué)科領(lǐng)域的研究對當(dāng)代研究生細胞分子生物學(xué)實驗技術(shù)能力提出了更高的要求。學(xué)生在本科階段所學(xué)的血液基因組DNA提取與鑒定,目的基因PCR擴增、目的基因鏈接轉(zhuǎn)化、感受態(tài)細胞制備、表達載體構(gòu)建等細胞分子生物學(xué)實驗技術(shù)已不能滿足畜牧學(xué)科的發(fā)展和科學(xué)研究的需求。因此,亟須在研究生階段開設(shè)細胞分子生物學(xué)實驗技術(shù)指導(dǎo)專業(yè)必修課程,以提高學(xué)生對現(xiàn)代畜牧業(yè)科技創(chuàng)新發(fā)展的適應(yīng)性。

2 教學(xué)改革方法與實踐

2.1 抓住課外時間設(shè)立開放項目,培養(yǎng)學(xué)生實驗技術(shù)創(chuàng)新能力

貴州大學(xué)近年來狠抓本科生考研率,畜牧學(xué)碩士研究生的生源有70%來自本校。為此,我們將研究生培養(yǎng)與本科生培養(yǎng)相結(jié)合,從本科階段入手,打好本科生細胞分子生物學(xué)理論和實踐基礎(chǔ)。一是針對本科生細胞分子生物學(xué)課時不夠的問題,聯(lián)合動物科學(xué)專業(yè)相關(guān)實驗指導(dǎo)教師,鼓勵教師圍繞“動物組織中RNA提取及真核表達載體構(gòu)建”“熒光定量PCR實驗與數(shù)據(jù)分析”“山羊卵巢顆粒細胞的分離鑒定與凍存”“雙熒光素酶報告系統(tǒng)檢測MiRNA與目的基因的靶向互作關(guān)系”等細胞分子生物學(xué)實驗,申請貴州大學(xué)實驗室開放項目,利用課外空閑時間增加學(xué)生開展細胞分子生物學(xué)相關(guān)實驗的時間,進一步提高其動手能力。二是改革實驗室開放項目評價機制,以學(xué)生為中心,采取主動報名方式,3人為1個小組,在本科階段建立“選題-開題-實驗-答辯-評價”的研究生預(yù)培養(yǎng)模式,將研究生階段的文獻查找、選題開題、實驗研究、論文答辯、效果評價等環(huán)節(jié)與本科生實驗室開放項目相結(jié)合,讓計劃考研的同學(xué)提前體驗研究生階段的學(xué)習(xí)和科研狀態(tài)。這種方法一來可以讓想考研的學(xué)生提早對科研工作有個初步認(rèn)識,二來可以提高學(xué)生細胞分子生物學(xué)實驗技術(shù)操作的能力,解決研究生動手能力差等問題。

2.2 改革碩士研究生培養(yǎng)方案,增加相關(guān)實驗操作技術(shù)內(nèi)容

鑒于細胞分子生物學(xué)實驗技術(shù)在研究生培養(yǎng)中的作用越來越重要,通過對其他同類院校畜牧學(xué)碩士研究生培養(yǎng)方案的調(diào)研,并經(jīng)過學(xué)院及學(xué)科點討論決定,對2016版畜牧學(xué)碩士研究生培養(yǎng)方案進行了修訂,以提高畜牧學(xué)研究生細胞分子生物學(xué)實驗技術(shù)水平和本專業(yè)研究生培養(yǎng)質(zhì)量。一是在新修訂的2019版培養(yǎng)方案中,著重增加了36學(xué)時的“細胞分子生物學(xué)實驗技術(shù)”專業(yè)選修課,采用實驗教學(xué)為主,理論教學(xué)為輔的教學(xué)模式,設(shè)置教學(xué)內(nèi)容,其中理論學(xué)時6學(xué)時,實驗學(xué)時30學(xué)時。二是選擇近5年新進的3名青年博士作為任課教師,每人負(fù)責(zé)2個學(xué)時的理論課程和10個學(xué)時的實驗課程,根據(jù)教師個人專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢,以研究生階段必備的細胞分子生物學(xué)實驗技術(shù)為課程內(nèi)容,集中開展相關(guān)實驗。三是提高碩士研究生的畢業(yè)條件,將發(fā)表2篇中文核心期刊論文的畢業(yè)條件改為發(fā)表1篇SCI論文或2篇CSCD論文,同時制定研究生論文獎勵制度,進一步激發(fā)學(xué)生從事科學(xué)研究的動力。

2.3 優(yōu)化細胞分子生物學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容,編寫適合本科生和研究生的實驗教材

通過本教學(xué)團隊在細胞分子生物學(xué)課程10余年的一線教學(xué)經(jīng)驗,發(fā)現(xiàn)動物科學(xué)本科專業(yè)和畜牧學(xué)碩士研究生專業(yè)均沒有切合本專業(yè)特點的細胞分子生物學(xué)實驗教材。因此,為了動物科學(xué)本科專業(yè)學(xué)生和畜牧學(xué)碩士研究生更好、更方便地學(xué)習(xí)細胞分子生物學(xué)課程,提高課程的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量,首先對不同高校動物科學(xué)專業(yè)及畜牧學(xué)相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)方案進行調(diào)研、分析和評估,綜合考慮不同教學(xué)單位的教學(xué)資源、實驗材料來源、教學(xué)課時設(shè)置等狀況,從實驗的重要性、實用性、學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面綜合考量,優(yōu)化了實驗教學(xué)內(nèi)容,分別選擇了10個動物科學(xué)專業(yè)常用的細胞生物學(xué)實驗和分子生物學(xué)實驗作為本科生實驗,同時又分別選擇了6個畜牧學(xué)專業(yè)常用的細胞生物學(xué)實驗和分子生物學(xué)實驗作為碩士研究生實驗。其次,為了提高教材的影響力和受益面,組織貴州大學(xué)、貴州理工學(xué)院、西南大學(xué)、貴州醫(yī)科大學(xué)、河南農(nóng)業(yè)大學(xué)、四川農(nóng)業(yè)大學(xué)、福建農(nóng)林大學(xué)、延安大學(xué)、貴州中醫(yī)藥大學(xué)9所高校長期從事細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)教學(xué)的一線教師編寫了實驗指導(dǎo)教材,并在西南大學(xué)出版社出版。

3 教學(xué)改革效果

3.1 學(xué)生對細胞分子生物學(xué)滿意度總體向好

為進一步評價改革后學(xué)生對細胞分子生物學(xué)的真實看法,選取50名畜牧學(xué)專業(yè)研究生和100名動物科學(xué)專業(yè)本科生進行問卷調(diào)查,涉及的學(xué)生不分年級,均為選修過此門課程的學(xué)生。由表1可見:學(xué)生對任課教師的教學(xué)滿意度最高,達到100%;其次為對考核評價方式的滿意度,最后為對教學(xué)內(nèi)容設(shè)置的滿意度,總體滿意度均達到93.24%以上;關(guān)于教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置部分,通過與部分學(xué)生交流,同學(xué)們認(rèn)為在實驗內(nèi)容的設(shè)置上還應(yīng)該增加蛋白質(zhì)相互作用部分的研究內(nèi)容。

3.2 學(xué)生的細胞分子生物學(xué)實驗操作能力逐年提高

經(jīng)過幾年的共同努力,學(xué)生的細胞分子生物學(xué)實驗操作能力逐年提高。主要反映在以下幾個方面:一是從事傳統(tǒng)畜牧養(yǎng)殖和動物營養(yǎng)飼養(yǎng)科學(xué)研究領(lǐng)域的導(dǎo)師認(rèn)為,學(xué)生的細胞分子生物學(xué)實驗動手能力逐年增強,學(xué)生越來越好帶。二是在學(xué)科點研究生開題過程中,研究生選題面越來越廣。很多以前只局限于開展傳統(tǒng)畜牧養(yǎng)殖和飼料配方等方面研究的老師也可從分子機制層面進行相關(guān)研究。三是學(xué)生在研究生期間進入導(dǎo)師科研工作的時間越來越早。以前很多學(xué)生進入研究生階段后,細胞分子生物學(xué)實驗還需要在學(xué)長們的幫助下才能完成,現(xiàn)在大多可以獨立完成并提早進入導(dǎo)師的項目工作,且文章見刊的時間比以前提前了很多。

3.3 研究生發(fā)表高水平論文的數(shù)量逐年上升

通過對畜牧學(xué)碩士研究生細胞分子生物學(xué)實驗技術(shù)創(chuàng)新能力不斷培養(yǎng)和改革實踐,研究生發(fā)表高水平論文的數(shù)量和質(zhì)量逐年上升。據(jù)統(tǒng)計,2017—2020級本校碩士點研究生以第一作者人均發(fā)表SCI論文從0.05篇/人提高至0.46篇/人(見表2),其中二區(qū)以上SCI論文從2017級的0篇增加到2020級的8篇。此外,2023屆碩士研究生學(xué)位論文質(zhì)量檢測過程中,本校碩士點研究生所有學(xué)位論文均通過了教育部碩士學(xué)位論文的評審,論文良好率達97.5%以上。

3.4 研究生從事細胞分子生物學(xué)領(lǐng)域的人數(shù)逐年上升

無論是繼續(xù)讀博或在畜牧科研院所、科研企業(yè)工作,都需要有扎實的細胞分子生物學(xué)理論和實驗技術(shù)功底。我們將學(xué)生繼續(xù)深造、在畜牧科研院所和科研企業(yè)工作均統(tǒng)計在從事細胞分子生物學(xué)領(lǐng)域的范圍內(nèi)。按照這種統(tǒng)計方法,通過對畜牧學(xué)碩士點近4年畢業(yè)生就業(yè)情況的跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn),2020年(2017級)—2023年(2020級)由于不同高校和科研院所博士招生指標(biāo)和事業(yè)單位指標(biāo)的限制,畜牧學(xué)科點研究生從事這2項工作的人員數(shù)量基本恒定不變,但是在試劑公司就業(yè)的學(xué)生數(shù)量隨著時間的變化呈逐年上升趨勢?？傮w上看,本專業(yè)研究從事細胞分子生物學(xué)領(lǐng)域的人數(shù)比例從2020年(2017級)的45%上升至2023年(2020級)的74.4%(見表3)。這一指標(biāo)說明,學(xué)生在細胞分子生物學(xué)領(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域就業(yè)的意愿有所增強,這與其細胞分子生物學(xué)理論和實驗技術(shù)的提升有密切關(guān)系。畜牧學(xué)碩士研究生細胞分子生物學(xué)實驗技術(shù)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)對學(xué)生從事細胞分子研究領(lǐng)域的工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。

4 小結(jié)

通過對研究生培養(yǎng)方案、教學(xué)內(nèi)容、考核評價方式的改革與實踐,不僅提高了學(xué)生對細胞分子生物學(xué)課程的選課興趣,同時在夯實畜牧學(xué)碩士研究生細胞分子生物學(xué)實驗技術(shù)原理、提高科研創(chuàng)新能力、培養(yǎng)創(chuàng)新型高層次人才方面均取得了較為理想的教學(xué)效果。下一步針對學(xué)生關(guān)于教學(xué)內(nèi)容部分缺乏蛋白質(zhì)相互作用研究的問題,我們將圍繞畜牧學(xué)博士學(xué)位授權(quán)點和動物科學(xué)國家一流專業(yè)的建設(shè)契機,進一步加大課程建設(shè)經(jīng)費投入,適時調(diào)整細胞分子生物學(xué)課程實驗教學(xué)內(nèi)容,努力培養(yǎng)符合現(xiàn)代畜牧產(chǎn)業(yè)和畜禽種業(yè)創(chuàng)新發(fā)展需要的高素質(zhì)人才。