基于研究生科學創新思維和科研素質培養的“分子生物學”課程教學改革

余 敏，崔清華，熊 偉

（1.云南大學生命科學學院，昆明 650091；2.大理大學基礎醫學院，云南 大理 671000）

研究生是進行科學研究工作的重要力量，也是國家在各個領域實現創新型專業人才建設的主力軍〔1〕。生物醫學是綜合醫學、生命科學與生物學的理論和方法發展起來的前沿交叉學科，運用生物學及工程技術手段研究和解決生命科學和醫學問題。生物醫學專業類碩士研究生的培養目標是構建完整全面的生物學、醫學知識體系，培養具有科學思維和科研素質，具有創新型思維和解決問題能力的高級專業人才。培養科研素質和科學思維是研究生教育的重要目標?？蒲兴刭|是從事科研工作的科研人員應具備的基本素質，主要包括科研意識、科研方法和科研精神?？茖W思維是形成生命觀念的重要途徑，是生物醫學核心素養的重要組成部分，科學思維指邏輯思維，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、建構模型的重要思維〔2〕。通過科學思維的培養和訓練，學會用科學的方法分析和解決問題。如何培養研究生的科學思維和科研素質是高校研究生培養的關鍵所在，是高校普遍關切的重要問題。在研究生培養過程中，課程教學是培養研究生科研素質的重要環節，高質量的課程教學是研究生培養質量的重要保障〔3-4〕?！胺肿由飳W”是生物醫學類碩士研究生的專業基礎課程，通過課程的學習讓研究生掌握分子生物學的技術及開展分子生物學研究的基本思路和思維方法，為研究性實驗的開展打下良好的基礎。傳統的教學模式不注重培養學生科學思維、創新思維和解決問題的能力，無法滿足國家對“新醫科”人才培養的需求〔5〕。因此，結合學生專業背景，建立以學生為主的“分子生物學”課程教學體系，培養具備科研創新思維和實踐能力的“多元化、創新型”生物醫學專業研究生是教學改革的主要內容。

1 從技術的發明和經典實驗中培養學生科學思維和創新思維

創新能力是當前研究生培養的核心目標，在課程教學中培養學生的創新思維是研究生創新能力培養的重要環節〔2-3〕?！胺肿由飳W”課程主要包括兩部分內容，一是講分子生物學技術和應用，二是實驗設計。在分子生物學技術和應用的講授中通常介紹技術的基本原理、基本操作和應用。在課程講授中注重學生創新思維的培養，如在講解DNA 的測序技術時，會講到第一、第二和第三代測序技術，介紹不同測序技術的原理。第一代測序技術的雙脫氧法和化學修飾法基本原理是相同的，只是用不同的方法將待測序樣品處理成具有相同堿基末端的不同長度的片段，由于可以檢測出相差一個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序列的順序?？茖W家在思路上的創新點在于將復雜的序列測定轉變成長度測定，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序的原理，而是介紹科學家在研究思路上的巧妙轉換，將一類復雜的事情簡單化，以啟發學生的創新思維。又如在講解PCR 原理的時候可以引入PCR 發現的小故事，增強學生的學習興趣。PCR 技術的創新性在于將DNA 復制過程（熱變性-退火-延伸）的循環在短時間內不斷地重復，模板不斷被擴增。由于特異性引物的加入，使擴展的片段是特異的。通過特異性引物的加入擴增特異片段，通過改變溫度實現特異DNA 片段短時間內的擴增富集。通過經典實驗技術發展過程的講解引導學生深入思考，改變原有的思維模式，訓練和培養他們的創新思維和科學思維。

2 在文獻閱讀和分享中培養研究生科研素質和綜合能力

專業英文文獻的閱讀是每一個研究生必須掌握的技能和基本功。一篇好的專業文獻其邏輯思路清晰、語言表達準確、科學嚴謹、數據充分。通過大量專業文獻的閱讀可培養研究生的科學思維?！胺肿由飳W”課程如果只講分子生物學技術和應用，學生學起來如空中樓閣，不知道該如何去用它們。實驗設計培養的是科學研究的思路，如何開展研究，從哪些方面入手研究，用哪些方法和技術去證明？從好的專業文獻中學習是非常好的途徑?！胺肿由飳W”課程是對生物醫學專業一年級的研究生開設的。學生在本科學習期間讀過的專業英文文獻較少，對于一年級研究生來說，閱讀專業英文文獻有一定的困難。無論是專業詞匯還是閱讀方法技巧上都需要不斷訓練和學習。在教學中邊講解技術方法邊導入專業文獻。首先由教師選擇近期發表的中等難度分子生物學方面的英文研究文獻讓學生進行課下學習和討論，課堂上教師精講所選文獻，帶領學生閱讀、理解、剖析文獻結構、數據。目的是在教師的示范下教學生如何閱讀、分析文獻數據。最后教師再梳理文章的研究思路、創新性和不足。課下要求學生對文獻進行簡單的梳理小結。下一次教學，教師在課堂上示范講解難度較大的分子生物學方面的英文研究文獻，同樣分析文章結構、數據解析、研究思路梳理、創新性講解。通過2 篇范文的講解，讓學生基本掌握專業英文文獻的閱讀方法和技巧，學會梳理文獻研究思路。同時引導學生比較2篇文獻在構思、研究方法、數據量等方面的差別，讓學生體會文章檔次和優劣。教師教會方法后讓學生進行課下閱讀訓練。將學生分成小組，自行查閱文獻，課下閱讀討論，課堂分享（文章主要研究內容和數據講解、研究思路和研究方法、創新點介紹），每組講完后同學提問，小組成員回答問題。通過這樣的學習—分享—討論—小結的學習過程，既學習了分子生物學的技術和方法的應用，又培養了學生的科研素質和科學思維，同時也提高了學生語言表達能力、團結合作和溝通交流的能力。實驗技術和科研思維只有在研究實例中才能更加有效地學習和掌握，因此，在課程中導入文獻閱讀和分享可以有效培養研究生科研素質和綜合能力。

3 將學術報告和教師自身的科研經歷引入課堂以培養學生科研思維

將高水平的學術報告引入課堂教學，增加學生了解學科前沿、開展學術交流的機會，培養研究生科學思維、批判性思維和分析解決問題的能力〔6〕。生物醫學是云南大學重點發展的學科，相關學院每學期都會不定期地邀請國內或國際知名專家學者到學院做學術報告和開展學術交流活動。通常受邀者都會介紹其團隊較新的研究成果或在某一個研究領域或方向的一些系統性的研究工作。從科學問題的提出，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，在這一領域或研究方向尚未解決的問題等方面展開匯報。聽專家的報告精彩而引人入勝，仿佛飽餐了一頓科學盛宴。學術報告的豐富內容，既能讓學生了解最新的前沿進展、研究方法，又開闊了學生的視野，激發了學術興趣。同時報告人的人格魅力、科研經歷和投身科學研究的科學精神也會感染到學生，極大激勵學生投入科學研究中。學術報告后的交流討論，專家學者與學生在一起面對面地交流、探討，既可培養學生的批判性思維，又可達到不同研究領域間的思想交流和碰撞，極大提高學生的科研興趣。

同時在課程教學中加入教師自身的科研經歷，教師從自身的研究方向和課題出發，講解研究工作開展的過程，提出科學問題—擬定研究方案—開展科學研究—數據整理和分析—得出結論。課程通過講座的形式邀請學院不同研究方向的教師講解各自的研究工作。如以線粒體轉錄延伸因子在腫瘤中的作用與機制研究為例，系統講解研究中如何擬定研究方案，從生物信息學、臨床組織樣本、細胞生物學、信號通路研究、動物模型等方面展開研究，通過這樣的講解，教會學生如何開展基因結構和功能的研究。如以植物膜蛋白的提取和分離分析為切入點講解如何開展植物受體激酶調控植物根發育的信號通路研究，教會學生如何分析蛋白質組學的數據開展科學研究，學習質譜技術及其應用。通過這樣的教學活動能夠培養學生科學思維和科學素質，同時也讓學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“大牛的科學家”。

4 建立多元評價體系綜合評價研究生的知識運用能力和科研素質

由于教學形式的多樣化，教學評價方式也應該多樣化。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生寫一個研究方案或一篇綜述。免不了有學生相互抄襲或在網上下載相關資料交差應付的現象，不能客觀公正地評價學生的課程學習情況，同時也不能保證教學目標的完成。在“分子生物學”的教學改革體系下，教學過程有教師講解、文獻分享、學術報告或專題講座、課堂討論、課后作業、期末考試等多個環節，因此，課程評價也應該多樣化。教學中采用過程性考核與終結性考核相結合，過程性考核占50%，各項組成比例為考勤5%、課堂表現10%、平時作業（4 次）20%、文獻匯報15%（課件制作、課堂匯報、回答問題、文獻讀書筆記等綜合評價）；終結性考核以開卷考的形式進行，占50%，除電子產品以外的教材、文獻、筆記、學習資料、作業等都可以帶進考場，試題是實驗設計和分析題，主要考查察學生對試題的分析解讀、知識的整合、綜合運用、綜合分析和解決問題的能力。通過多元化的課程評價體系可以更加全面客觀地評價學生的課程學習情況，同時課程評價體系的改革也督促學生積極參與課程活動、認真完成教學任務，保證了學生的學習效率。

5 教學改革前后的效果對比分析

為了對課程改革的實際效果做出較客觀的結論，通過2 個途徑了解課程改革的實際效果。一方面是通過對比理論成績、科研技能成績，從客觀方面了解；另一方面是通過問卷調查了解研究生從事科學研究工作后的工作能力，從主觀方面了解。通過課程教學改革，研究生“分子生物學”的課程教學過程運行良好，達到了預期目標。第一，學生在教學中的地位發生了根本性改變，由以前的“低頭族”變成課程的“主人”，主動性明顯增強，學習興趣大幅提高。第二，打破了課堂的界限，以前課堂只限于教室，通過課程內容劃分層次后，教學不僅在教室里，而且擴展到實驗室、社會、網絡上的調研與課堂交流中，擴展了人才培育的空間與時間。第三，學生的自學能力、文獻檢索能力、資料整理能力、教學設計能力、課堂交際能力、科學創新能力等均得到明顯的提升，為學生全面發展打下了基礎。第四，鞏固了已學的“分子生物學”基本原理和理論基礎，發展了學生校本課程開發及教學設計能力，熟悉了科學實驗及科學研究過程，以及論文寫作技能，實現了從專業基礎向專業實踐和科學研究方向的教學遷移。第五，在教學實踐中，教師的職業能力、教學研究能力得到充分發展，為下一步的課程改革積累了豐富的經驗。通過這門課的學習，每屆學生每人都能完成1 篇文獻調研小論文、1 篇調查研究小論文，優秀的調查報告、文獻調研報告等可設計成教案進行課堂交流、討論?？傮w來說，課程教學改革有效地改變了教學現狀，教學質量得到明顯的提高。但實施過程中阻力也不小，主要在于課程改革中教與學的任務較重，需要學生和教師的大量配合與付出；對于極少數來混學分的學生來說，要從根本上改變他們的現狀還存在一定的困難。

“分子生物學”課程將專業知識與科學創新思維融合，目前生物醫學類專業獲得云南省教育廳學位辦的研究生優質課程2門和云南省省級一流課程1 門，并獲得了生物醫學類研究生的高度認可，近3年學生評教結果均為A 或A+。學生反饋通過該課程的學習，既學會了書本知識，又提升了科研素質，得到國情教育和主流價值熏陶，提高了思想道德素養。近幾年，通過課程建設，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新實驗項目中，累計獲得省級以上科技創新競賽獎12次。

提高研究生教育質量是構建世界一流大學和世界一流學科的重要基礎，是國家人才競爭和科技競爭的集中體現〔7〕。近二十年來，我國自主培養研究生數量不斷增加，研究生的培養質量也不斷提高，但在探索有特色的高質量研究生課程上還存在不足〔8〕。長期以來研究生課程教學不被重視，普遍認為研究生培養重要的是專業訓練和完成畢業論文〔4〕。教育部對本科課程提出“兩性一度”，即“高階性、創新性和挑戰度”的要求，可見國家對專業人才的培養要求達到了一個新的高度。而研究生作為國家進行創新性研究的主力軍，研究生創新思維、科研素質的培養才是研究生培養的核心目標〔9-10〕。研究生通過課程學習構建全面系統的專業知識體系，培養基本的專業素質、科學思維和創新思維，通過專業訓練熟練掌握開展科學研究的方法，并具有運用專業知識綜合分析和解決問題的能力。本研究通過“分子生物學”課程教學改革實踐，探索新的教學模式，分享研究生專業課程教學經驗，為國內研究生課程教學改革提供有意義的參考和借鑒。