基于研究生科學(xué)創(chuàng)新思維和科研素質(zhì)培養(yǎng)的“分子生物學(xué)”課程教學(xué)改革

余 敏，崔清華，熊 偉

（1.云南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，昆明 650091；2.大理大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，云南 大理 671000）

研究生是進(jìn)行科學(xué)研究工作的重要力量，也是國家在各個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)新型專業(yè)人才建設(shè)的主力軍〔1〕。生物醫(yī)學(xué)是綜合醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)與生物學(xué)的理論和方法發(fā)展起來的前沿交叉學(xué)科，運(yùn)用生物學(xué)及工程技術(shù)手段研究和解決生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)問題。生物醫(yī)學(xué)專業(yè)類碩士研究生的培養(yǎng)目標(biāo)是構(gòu)建完整全面的生物學(xué)、醫(yī)學(xué)知識(shí)體系，培養(yǎng)具有科學(xué)思維和科研素質(zhì)，具有創(chuàng)新型思維和解決問題能力的高級(jí)專業(yè)人才。培養(yǎng)科研素質(zhì)和科學(xué)思維是研究生教育的重要目標(biāo)?？蒲兴刭|(zhì)是從事科研工作的科研人員應(yīng)具備的基本素質(zhì)，主要包括科研意識(shí)、科研方法和科研精神?？茖W(xué)思維是形成生命觀念的重要途徑，是生物醫(yī)學(xué)核心素養(yǎng)的重要組成部分，科學(xué)思維指邏輯思維，包括比較與分類、歸納與演繹、分析與綜合、抽象與概括、批判性思維，是形成概念、建構(gòu)模型的重要思維〔2〕。通過科學(xué)思維的培養(yǎng)和訓(xùn)練，學(xué)會(huì)用科學(xué)的方法分析和解決問題。如何培養(yǎng)研究生的科學(xué)思維和科研素質(zhì)是高校研究生培養(yǎng)的關(guān)鍵所在，是高校普遍關(guān)切的重要問題。在研究生培養(yǎng)過程中，課程教學(xué)是培養(yǎng)研究生科研素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)，高質(zhì)量的課程教學(xué)是研究生培養(yǎng)質(zhì)量的重要保障〔3-4〕。“分子生物學(xué)”是生物醫(yī)學(xué)類碩士研究生的專業(yè)基礎(chǔ)課程，通過課程的學(xué)習(xí)讓研究生掌握分子生物學(xué)的技術(shù)及開展分子生物學(xué)研究的基本思路和思維方法，為研究性實(shí)驗(yàn)的開展打下良好的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式不注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、創(chuàng)新思維和解決問題的能力，無法滿足國家對(duì)“新醫(yī)科”人才培養(yǎng)的需求〔5〕。因此，結(jié)合學(xué)生專業(yè)背景，建立以學(xué)生為主的“分子生物學(xué)”課程教學(xué)體系，培養(yǎng)具備科研創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的“多元化、創(chuàng)新型”生物醫(yī)學(xué)專業(yè)研究生是教學(xué)改革的主要內(nèi)容。

1 從技術(shù)的發(fā)明和經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和創(chuàng)新思維

創(chuàng)新能力是當(dāng)前研究生培養(yǎng)的核心目標(biāo)，在課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維是研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)〔2-3〕?！胺肿由飳W(xué)”課程主要包括兩部分內(nèi)容，一是講分子生物學(xué)技術(shù)和應(yīng)用，二是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。在分子生物學(xué)技術(shù)和應(yīng)用的講授中通常介紹技術(shù)的基本原理、基本操作和應(yīng)用。在課程講授中注重學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，如在講解DNA 的測(cè)序技術(shù)時(shí)，會(huì)講到第一、第二和第三代測(cè)序技術(shù)，介紹不同測(cè)序技術(shù)的原理。第一代測(cè)序技術(shù)的雙脫氧法和化學(xué)修飾法基本原理是相同的，只是用不同的方法將待測(cè)序樣品處理成具有相同堿基末端的不同長度的片段，由于可以檢測(cè)出相差一個(gè)堿基長度的不同序列，不同長度堿基排列起來，通過讀取末端堿基便可知待測(cè)序列的順序?？茖W(xué)家在思路上的創(chuàng)新點(diǎn)在于將復(fù)雜的序列測(cè)定轉(zhuǎn)變成長度測(cè)定，加上聚丙烯酰胺凝膠電泳可分辨單堿基差別的片段。講授中不是簡單地講雙脫氧測(cè)序的原理，而是介紹科學(xué)家在研究思路上的巧妙轉(zhuǎn)換，將一類復(fù)雜的事情簡單化，以啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。又如在講解PCR 原理的時(shí)候可以引入PCR 發(fā)現(xiàn)的小故事，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。PCR 技術(shù)的創(chuàng)新性在于將DNA 復(fù)制過程（熱變性-退火-延伸）的循環(huán)在短時(shí)間內(nèi)不斷地重復(fù)，模板不斷被擴(kuò)增。由于特異性引物的加入，使擴(kuò)展的片段是特異的。通過特異性引物的加入擴(kuò)增特異片段，通過改變溫度實(shí)現(xiàn)特異DNA 片段短時(shí)間內(nèi)的擴(kuò)增富集。通過經(jīng)典實(shí)驗(yàn)技術(shù)發(fā)展過程的講解引導(dǎo)學(xué)生深入思考，改變?cè)械乃季S模式，訓(xùn)練和培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和科學(xué)思維。

2 在文獻(xiàn)閱讀和分享中培養(yǎng)研究生科研素質(zhì)和綜合能力

專業(yè)英文文獻(xiàn)的閱讀是每一個(gè)研究生必須掌握的技能和基本功。一篇好的專業(yè)文獻(xiàn)其邏輯思路清晰、語言表達(dá)準(zhǔn)確、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、數(shù)據(jù)充分。通過大量專業(yè)文獻(xiàn)的閱讀可培養(yǎng)研究生的科學(xué)思維?！胺肿由飳W(xué)”課程如果只講分子生物學(xué)技術(shù)和應(yīng)用，學(xué)生學(xué)起來如空中樓閣，不知道該如何去用它們。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)培養(yǎng)的是科學(xué)研究的思路，如何開展研究，從哪些方面入手研究，用哪些方法和技術(shù)去證明？從好的專業(yè)文獻(xiàn)中學(xué)習(xí)是非常好的途徑?！胺肿由飳W(xué)”課程是對(duì)生物醫(yī)學(xué)專業(yè)一年級(jí)的研究生開設(shè)的。學(xué)生在本科學(xué)習(xí)期間讀過的專業(yè)英文文獻(xiàn)較少，對(duì)于一年級(jí)研究生來說，閱讀專業(yè)英文文獻(xiàn)有一定的困難。無論是專業(yè)詞匯還是閱讀方法技巧上都需要不斷訓(xùn)練和學(xué)習(xí)。在教學(xué)中邊講解技術(shù)方法邊導(dǎo)入專業(yè)文獻(xiàn)。首先由教師選擇近期發(fā)表的中等難度分子生物學(xué)方面的英文研究文獻(xiàn)讓學(xué)生進(jìn)行課下學(xué)習(xí)和討論，課堂上教師精講所選文獻(xiàn)，帶領(lǐng)學(xué)生閱讀、理解、剖析文獻(xiàn)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)。目的是在教師的示范下教學(xué)生如何閱讀、分析文獻(xiàn)數(shù)據(jù)。最后教師再梳理文章的研究思路、創(chuàng)新性和不足。課下要求學(xué)生對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行簡單的梳理小結(jié)。下一次教學(xué)，教師在課堂上示范講解難度較大的分子生物學(xué)方面的英文研究文獻(xiàn)，同樣分析文章結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)解析、研究思路梳理、創(chuàng)新性講解。通過2 篇范文的講解，讓學(xué)生基本掌握專業(yè)英文文獻(xiàn)的閱讀方法和技巧，學(xué)會(huì)梳理文獻(xiàn)研究思路。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生比較2篇文獻(xiàn)在構(gòu)思、研究方法、數(shù)據(jù)量等方面的差別，讓學(xué)生體會(huì)文章檔次和優(yōu)劣。教師教會(huì)方法后讓學(xué)生進(jìn)行課下閱讀訓(xùn)練。將學(xué)生分成小組，自行查閱文獻(xiàn)，課下閱讀討論，課堂分享（文章主要研究內(nèi)容和數(shù)據(jù)講解、研究思路和研究方法、創(chuàng)新點(diǎn)介紹），每組講完后同學(xué)提問，小組成員回答問題。通過這樣的學(xué)習(xí)—分享—討論—小結(jié)的學(xué)習(xí)過程，既學(xué)習(xí)了分子生物學(xué)的技術(shù)和方法的應(yīng)用，又培養(yǎng)了學(xué)生的科研素質(zhì)和科學(xué)思維，同時(shí)也提高了學(xué)生語言表達(dá)能力、團(tuán)結(jié)合作和溝通交流的能力。實(shí)驗(yàn)技術(shù)和科研思維只有在研究實(shí)例中才能更加有效地學(xué)習(xí)和掌握，因此，在課程中導(dǎo)入文獻(xiàn)閱讀和分享可以有效培養(yǎng)研究生科研素質(zhì)和綜合能力。

3 將學(xué)術(shù)報(bào)告和教師自身的科研經(jīng)歷引入課堂以培養(yǎng)學(xué)生科研思維

將高水平的學(xué)術(shù)報(bào)告引入課堂教學(xué)，增加學(xué)生了解學(xué)科前沿、開展學(xué)術(shù)交流的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)研究生科學(xué)思維、批判性思維和分析解決問題的能力〔6〕。生物醫(yī)學(xué)是云南大學(xué)重點(diǎn)發(fā)展的學(xué)科，相關(guān)學(xué)院每學(xué)期都會(huì)不定期地邀請(qǐng)國內(nèi)或國際知名專家學(xué)者到學(xué)院做學(xué)術(shù)報(bào)告和開展學(xué)術(shù)交流活動(dòng)。通常受邀者都會(huì)介紹其團(tuán)隊(duì)較新的研究成果或在某一個(gè)研究領(lǐng)域或方向的一些系統(tǒng)性的研究工作。從科學(xué)問題的提出，重要研究成果的展示、研究中的問題如何被解決，如何探索新的研究方法，在這一領(lǐng)域或研究方向尚未解決的問題等方面展開匯報(bào)。聽專家的報(bào)告精彩而引人入勝，仿佛飽餐了一頓科學(xué)盛宴。學(xué)術(shù)報(bào)告的豐富內(nèi)容，既能讓學(xué)生了解最新的前沿進(jìn)展、研究方法，又開闊了學(xué)生的視野，激發(fā)了學(xué)術(shù)興趣。同時(shí)報(bào)告人的人格魅力、科研經(jīng)歷和投身科學(xué)研究的科學(xué)精神也會(huì)感染到學(xué)生，極大激勵(lì)學(xué)生投入科學(xué)研究中。學(xué)術(shù)報(bào)告后的交流討論，專家學(xué)者與學(xué)生在一起面對(duì)面地交流、探討，既可培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，又可達(dá)到不同研究領(lǐng)域間的思想交流和碰撞，極大提高學(xué)生的科研興趣。

同時(shí)在課程教學(xué)中加入教師自身的科研經(jīng)歷，教師從自身的研究方向和課題出發(fā)，講解研究工作開展的過程，提出科學(xué)問題—擬定研究方案—開展科學(xué)研究—數(shù)據(jù)整理和分析—得出結(jié)論。課程通過講座的形式邀請(qǐng)學(xué)院不同研究方向的教師講解各自的研究工作。如以線粒體轉(zhuǎn)錄延伸因子在腫瘤中的作用與機(jī)制研究為例，系統(tǒng)講解研究中如何擬定研究方案，從生物信息學(xué)、臨床組織樣本、細(xì)胞生物學(xué)、信號(hào)通路研究、動(dòng)物模型等方面展開研究，通過這樣的講解，教會(huì)學(xué)生如何開展基因結(jié)構(gòu)和功能的研究。如以植物膜蛋白的提取和分離分析為切入點(diǎn)講解如何開展植物受體激酶調(diào)控植物根發(fā)育的信號(hào)通路研究，教會(huì)學(xué)生如何分析蛋白質(zhì)組學(xué)的數(shù)據(jù)開展科學(xué)研究，學(xué)習(xí)質(zhì)譜技術(shù)及其應(yīng)用。通過這樣的教學(xué)活動(dòng)能夠培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)素質(zhì)，同時(shí)也讓學(xué)生了解不同教師的研究方向和具體的研究工作及取得的成果，知道身邊就有很多“大牛的科學(xué)家”。

4 建立多元評(píng)價(jià)體系綜合評(píng)價(jià)研究生的知識(shí)運(yùn)用能力和科研素質(zhì)

由于教學(xué)形式的多樣化，教學(xué)評(píng)價(jià)方式也應(yīng)該多樣化。原有的研究生課程通常是以教師講授為主，期末考試通常是讓學(xué)生寫一個(gè)研究方案或一篇綜述。免不了有學(xué)生相互抄襲或在網(wǎng)上下載相關(guān)資料交差應(yīng)付的現(xiàn)象，不能客觀公正地評(píng)價(jià)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)情況，同時(shí)也不能保證教學(xué)目標(biāo)的完成。在“分子生物學(xué)”的教學(xué)改革體系下，教學(xué)過程有教師講解、文獻(xiàn)分享、學(xué)術(shù)報(bào)告或?qū)ｎ}講座、課堂討論、課后作業(yè)、期末考試等多個(gè)環(huán)節(jié)，因此，課程評(píng)價(jià)也應(yīng)該多樣化。教學(xué)中采用過程性考核與終結(jié)性考核相結(jié)合，過程性考核占50%，各項(xiàng)組成比例為考勤5%、課堂表現(xiàn)10%、平時(shí)作業(yè)（4 次）20%、文獻(xiàn)匯報(bào)15%（課件制作、課堂匯報(bào)、回答問題、文獻(xiàn)讀書筆記等綜合評(píng)價(jià)）；終結(jié)性考核以開卷考的形式進(jìn)行，占50%，除電子產(chǎn)品以外的教材、文獻(xiàn)、筆記、學(xué)習(xí)資料、作業(yè)等都可以帶進(jìn)考場，試題是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析題，主要考查察學(xué)生對(duì)試題的分析解讀、知識(shí)的整合、綜合運(yùn)用、綜合分析和解決問題的能力。通過多元化的課程評(píng)價(jià)體系可以更加全面客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)情況，同時(shí)課程評(píng)價(jià)體系的改革也督促學(xué)生積極參與課程活動(dòng)、認(rèn)真完成教學(xué)任務(wù)，保證了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

5 教學(xué)改革前后的效果對(duì)比分析

為了對(duì)課程改革的實(shí)際效果做出較客觀的結(jié)論，通過2 個(gè)途徑了解課程改革的實(shí)際效果。一方面是通過對(duì)比理論成績、科研技能成績，從客觀方面了解；另一方面是通過問卷調(diào)查了解研究生從事科學(xué)研究工作后的工作能力，從主觀方面了解。通過課程教學(xué)改革，研究生“分子生物學(xué)”的課程教學(xué)過程運(yùn)行良好，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。第一，學(xué)生在教學(xué)中的地位發(fā)生了根本性改變，由以前的“低頭族”變成課程的“主人”，主動(dòng)性明顯增強(qiáng)，學(xué)習(xí)興趣大幅提高。第二，打破了課堂的界限，以前課堂只限于教室，通過課程內(nèi)容劃分層次后，教學(xué)不僅在教室里，而且擴(kuò)展到實(shí)驗(yàn)室、社會(huì)、網(wǎng)絡(luò)上的調(diào)研與課堂交流中，擴(kuò)展了人才培育的空間與時(shí)間。第三，學(xué)生的自學(xué)能力、文獻(xiàn)檢索能力、資料整理能力、教學(xué)設(shè)計(jì)能力、課堂交際能力、科學(xué)創(chuàng)新能力等均得到明顯的提升，為學(xué)生全面發(fā)展打下了基礎(chǔ)。第四，鞏固了已學(xué)的“分子生物學(xué)”基本原理和理論基礎(chǔ)，發(fā)展了學(xué)生校本課程開發(fā)及教學(xué)設(shè)計(jì)能力，熟悉了科學(xué)實(shí)驗(yàn)及科學(xué)研究過程，以及論文寫作技能，實(shí)現(xiàn)了從專業(yè)基礎(chǔ)向?qū)I(yè)實(shí)踐和科學(xué)研究方向的教學(xué)遷移。第五，在教學(xué)實(shí)踐中，教師的職業(yè)能力、教學(xué)研究能力得到充分發(fā)展，為下一步的課程改革積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。通過這門課的學(xué)習(xí)，每屆學(xué)生每人都能完成1 篇文獻(xiàn)調(diào)研小論文、1 篇調(diào)查研究小論文，優(yōu)秀的調(diào)查報(bào)告、文獻(xiàn)調(diào)研報(bào)告等可設(shè)計(jì)成教案進(jìn)行課堂交流、討論?？傮w來說，課程教學(xué)改革有效地改變了教學(xué)現(xiàn)狀，教學(xué)質(zhì)量得到明顯的提高。但實(shí)施過程中阻力也不小，主要在于課程改革中教與學(xué)的任務(wù)較重，需要學(xué)生和教師的大量配合與付出；對(duì)于極少數(shù)來混學(xué)分的學(xué)生來說，要從根本上改變他們的現(xiàn)狀還存在一定的困難。

“分子生物學(xué)”課程將專業(yè)知識(shí)與科學(xué)創(chuàng)新思維融合，目前生物醫(yī)學(xué)類專業(yè)獲得云南省教育廳學(xué)位辦的研究生優(yōu)質(zhì)課程2門和云南省省級(jí)一流課程1 門，并獲得了生物醫(yī)學(xué)類研究生的高度認(rèn)可，近3年學(xué)生評(píng)教結(jié)果均為A 或A+。學(xué)生反饋通過該課程的學(xué)習(xí)，既學(xué)會(huì)了書本知識(shí)，又提升了科研素質(zhì)，得到國情教育和主流價(jià)值熏陶，提高了思想道德素養(yǎng)。近幾年，通過課程建設(shè)，使研究生的科研思維和能力得到顯著提升，5年來，100%的研究生參與到科研創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，累計(jì)獲得省級(jí)以上科技創(chuàng)新競賽獎(jiǎng)12次。

提高研究生教育質(zhì)量是構(gòu)建世界一流大學(xué)和世界一流學(xué)科的重要基礎(chǔ)，是國家人才競爭和科技競爭的集中體現(xiàn)〔7〕。近二十年來，我國自主培養(yǎng)研究生數(shù)量不斷增加，研究生的培養(yǎng)質(zhì)量也不斷提高，但在探索有特色的高質(zhì)量研究生課程上還存在不足〔8〕。長期以來研究生課程教學(xué)不被重視，普遍認(rèn)為研究生培養(yǎng)重要的是專業(yè)訓(xùn)練和完成畢業(yè)論文〔4〕。教育部對(duì)本科課程提出“兩性一度”，即“高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度”的要求，可見國家對(duì)專業(yè)人才的培養(yǎng)要求達(dá)到了一個(gè)新的高度。而研究生作為國家進(jìn)行創(chuàng)新性研究的主力軍，研究生創(chuàng)新思維、科研素質(zhì)的培養(yǎng)才是研究生培養(yǎng)的核心目標(biāo)〔9-10〕。研究生通過課程學(xué)習(xí)構(gòu)建全面系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)體系，培養(yǎng)基本的專業(yè)素質(zhì)、科學(xué)思維和創(chuàng)新思維，通過專業(yè)訓(xùn)練熟練掌握開展科學(xué)研究的方法，并具有運(yùn)用專業(yè)知識(shí)綜合分析和解決問題的能力。本研究通過“分子生物學(xué)”課程教學(xué)改革實(shí)踐，探索新的教學(xué)模式，分享研究生專業(yè)課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，為國內(nèi)研究生課程教學(xué)改革提供有意義的參考和借鑒。