依托科研項目培養基礎醫學本科生科研能力的教學與實踐

李小麗

高等院校對大學生科研創新能力的培養是我國本科教育任務的重要組成部分[1-2]，科學研究和教育教學的合理融合是高等院校完成高素質創新人才培養的必經之路[3-4]。為進一步提升醫學專業本科生科研能力和創新精神，高等醫學院校先后開展了多項大學生科研創新計劃項目[5-6]。近年來，重慶醫科大學也從多個方面積極推進醫學類本科生科研能力的培養，包括鼓勵學生參加各級大學生創新創業大賽項目，設立校級本科生科研專項，支持本科生進入感興趣的課題組學習，跟隨有創造力的導師進行科研思維的訓練，組織本科生積極參與科研講座等。文章以教師科研課題為依托，指導基礎醫學專業本科生進行科學研究，經過完整的科研訓練，學生的科研思維和科研能力均得到了較大的提升。

1 基礎醫學專業本科生科研能力現狀分析

目前，我國高等醫學院校主要采用以學科為中心的臨床醫學教育、基礎醫學教育和公共基礎教育三段式教學模式[7]，專業性很強，對學生專業能力的培養要求較高，而對于學生科研能力的要求較低。一方面醫學本科生的教育主要以課程教學為導向，強調知識傳授，忽視了能力素質培養，使得學生安于接受現有知識，缺乏探索性精神，科研能力薄弱，創新能力不足[8-9]；另一方面用人單位在招聘時更重視診斷檢測能力，這使得醫學院校在培養本科生時，對其科研能力培養重視性不夠，加之科研經費不充足等問題，使得醫學本科生科研能力培養的體系不完善。

2 結合基礎醫學專業本科特點及科研能力培養的必要性

2.1 專業特點決定

基礎醫學專業本科的培養目標是培養具備全面的基礎醫學知識，特別是扎實的生命科學和醫學基礎理論及實驗技能，較強的實踐能力和創新精神，既能夠在高等醫學院校和科研機構從事基礎醫學學科的教學及科研，又能在醫藥衛生相關領域從事基礎研究和應用研究的醫學專業人才[10]。

基于基礎醫學本科生培養的目標要求，科研能力的培養是基礎醫學本科生綜合培養的重要部分。建設以科研創新能力為核心的基礎醫學專業人才教育是貫徹以學生為主體的教育模式的必然要求[11]，因此，高等醫學教育培養的基礎醫學本科生應該具有一定的科研能力，才能更好地適應社會需求[12-13]?；A醫學專業學生是我國醫學科研領域中最重要的后備軍，加強其科研能力的培養是十分必要的。

2.2 轉化醫學思想

轉化醫學作為當前醫學科研模式的熱點方向，其主要目標是突破基礎醫學領域與臨床醫學、藥物研發等之間存在的屏障，將基礎醫學研究獲得的成果有效轉化為臨床治療的新方法[14-15]。轉化醫學思想重點就是將基礎醫學和臨床醫學進行有效銜接，這對于當今的醫學生培養來說具有極其重要的意義。因此，醫學生參與早科研，了解基礎醫學研究過程，熟悉科學研究工作，為將來轉化醫學研究打下堅實基礎。

3 依托教師科研基金項目培養基礎醫學專業本科生科研能力的實施

3.1 參與學生的篩選

科研課題的完成離不開一組執行力強的團隊，為了課題的順利展開，團隊的組建成為首要任務?？紤]到課程設置進度，高年級學生課程任務較多，低年級學生有更多課余時間參與科研項目，故本研究自2022 年8 月—2023 年8 月從重慶醫科大學2021 級（二年級）基礎醫學專業本科班級挑選學生。學生的挑選遵循以下幾個原則：（1）具有一定的英語閱讀能力，能夠保證簡單英文論文的閱讀和理解；（2）學有余力且對科學研究有著濃厚的興趣；（3）具有較快的學習新知識的能力，愿意投入一定的時間及精力從事科學研究工作。教師通過學生投送簡歷、中英文自我介紹和敘述對科學研究的初步理解等形式了解學生的情況，最終確定10 名基礎醫學專業本科生參與到項目中。同時，需要挑選1 名責任心較強、綜合素質較高以及具備一定領導力的團隊負責人，協助指導教師管理團隊，統籌協調項目的進展，使得團隊成為一個具有共同追求和價值理念、做事態度嚴謹認真的優秀科研團隊。

3.2 項目的實施

3.2.1 選題階段

科學研究的選擇需要遵循幾個基本要素——科學性、創新性和可行性[16]。新接觸科學研究的本科生具有想象力豐富、思維敏捷等特點，因此多數學生能夠提出具有創新想法的選題，但由于缺乏科研訓練和實踐經驗，他們提出的課題往往可能為了追求熱點而缺乏科學性和可行性，包括技術上忽略了課題依托單位是否具備所需的儀器設備及技術支持等。因此，這一過程學生需要在教師的指導下進行。為了讓學生有較為明確的科研方向，課題依托教師的基金項目開展。首先，教師通過組會形式向學生介紹自己研究領域的主要進展，本項目實施的計劃及注意事項，讓學生明確項目所研究的主體內容。第二，學生在團隊研究生的指導下，了解中英文文獻檢索，學習文獻數據庫的使用，掌握常用文獻數據庫的檢索方法，如知網、維普和PubMed 等數據庫，同時通過讓學生翻譯項目相關重要文獻的摘要部分，對其文獻閱讀能力進行定期考察。第三，通過查閱文獻對項目整體有一定了解后，學生在教師的引導下學習課題設計和確定自己研究的小方向。

選題時應考慮以下幾個因素：（1）科學性：提出的科學假說要合理，假說的提出是基于大量科研論文的閱讀，因此，前期的文獻調研和閱讀就顯得非常重要，指導教師可以指定部分項目相關領域的最新研究論文，讓學生加強閱讀和理解，有了這些文獻的支撐，提出的假說才更科學合理。（2）創新性：提出的問題應該是前人未研究過的或是存在較大爭議且未解決的問題，避免做重復的工作。指導教師可以結合自己研究項目中目前的研究瓶頸提出來，給學生以啟發，幫助學生提出具有創新性的問題。（3）可行性：在提出問題和可能假說后，需要進行實驗設計。實驗設計應該考慮實驗的可行性，例如，實驗平臺條件、實驗技術的難度、科研經費支持和項目的時間計劃等。

3.2.2 項目運行階段

具體課題研究是項目運行過程中的核心環節。在運行過程中，既要堅持以學生為中心，突出自主的創新實踐效果，又要以指導教師為主導，體現出創新研究的教育意義。由于多數本科生未接受過科研訓練，對實驗室的儀器設備都較為陌生，因此在項目正式開展之前，需要對學生進行儀器設備的使用和實驗室安全細則培訓，在課題組研究生的帶領下完成基礎實驗技能的掌握，為項目的順利完成打下基礎。具備一定的實驗技能后，學生可以正式開展相關實驗。筆者科研項目的題目是“X-box 結合蛋白1（X-box binding protein-1，XBP1）通過調控染色質開放性促進軟骨發育的機制研究”，學生通過閱讀相關文獻以及指導教師對項目的介紹，提出了自己感興趣的子課題，經討論最終形成了2 個成熟的子課題，即：（1）XBP1 基因敲除影響小鼠關節軟骨表型的研究；（2）XBP1 基因的敲除對關節軟骨細胞染色質開放性的影響。實驗分為兩個小組，分別對應以上兩個子課題。實驗過程分為以下幾個階段：（1）實驗樣本的獲取。本項目以小鼠關節軟骨作為研究對象，學生可通過觀察學習本課題組研究生的實驗操作，掌握小鼠的飼養和關節軟骨的獲??；（2）小鼠關節軟骨的染色成像拍照及數據統計；（3）原代細胞的提取培養以及染色質轉座酶可及性測序（assay for transposase-accessible chromatin with high-throughput sequencing，ATAC-seq）實驗；（4）學生學會相關生物信息分析方法和統計學方法對實驗數據完成分析，總結分析報告。為解決學生在課題開展過程中可能遇到的問題，指導教師組織學生每周開展一次例行組會，讓學生匯報實驗進展以及實驗中遇到的問題，通過討論總結解決辦法，制定下周的工作計劃，有條不紊地完成課題的每個環節。同時，每周組會輪流請2 名學生匯報項目相關的文獻，學生通過提問討論的方式明確論文的創新點、實驗設計思路以及研究意義，讓學生的科研思維得到訓練。另外，指導教師應注意根據學生的學習基礎和個人能力的不同，制定不同的研究計劃，做到因材施教。與此同時，指導教師還應考慮到學生的自主性，適當給予學生一定的自由度，發揮學生自身的主觀能動性積極完成課題。

3.2.3 項目結題階段

在完成項目研究后，要求學生完成項目結題報告。結題報告作為展現科研成果的主要形式，是科研工作的總結。學生需要及時完成項目結題報告，指導教師對結題報告進行評價，這是對學生階段性創新能力的結論性評價，有助于促進學生科研能力的進一步發展。2 個小組學生均能夠順利完成自己的子課題，子課題（1）XBP1 基因敲除影響小鼠關節軟骨表型的研究中，學生完成了XBP1 敲除小鼠和對照小鼠的飼養，不同周齡小鼠關節軟骨組織的收集，對關節軟骨的蘇木精—伊紅染色法（hematoxylin-eosin staining，HE staining）和番紅固綠染色及拍照，順利拿到了XBP1 敲除小鼠和對照小鼠關節軟骨不同發育階段的染色圖片，通過對比敲除小鼠和對照小鼠關節腿骨的長度、重量和關節軟骨的染色圖片，發現XBP1 敲除小鼠的關節腿骨發育更遲緩，關節軟骨發育受到較大影響。子課題（2）XBP1 基因的敲除對關節軟骨細胞染色質開放性的影響中，學生通過收集小鼠關節軟骨組織，從組織中分離軟骨細胞進行原代培養，完成ATAC-seq 實驗，用生物信息學方法分析實驗數據，獲得實驗結果。結果顯示，與對照組相比，XBP1 敲除小鼠軟骨細胞的染色質開放性發生了顯著變化，部分區域染色質開放性增加。學生整理以上結果，撰寫結題報告。指導教師根據學生提交的結題報告，對團隊成員綜合評價。

4 依托教師科研基金項目培養基礎醫學專業本科生科研能力的成效

基礎醫學本科生通過參與教師的科研課題，科研思維和科學創新能力得到顯著提升。

4.1 了解了科學研究的流程

通過參與教師的科研項目，學生基本了解了科學研究的流程。高校很多教師都承擔了一定的科研項目，獲得資助的項目一般都具有可行性較高，項目設計成熟等特點，本科生若能參與其中，對其科研能力的培養有積極的作用。從查閱下載文獻，關注最新研究進展，學習實驗技術，總結分析實驗中遇到的問題，到最終解決問題和撰寫結題報告等多個環節，使得學生對科學研究有了更深入的認識。在學生的個人總結中，10 名學生都認為，通過參與教師的科研項目，激發了自己對科學研究的熱情，提升了自身的科研素質。

4.2 培養了學生科研文獻的閱讀和理解能力

論文的閱讀理解能力是開展科學研究的前提，通過文獻閱讀，才能夠了解本領域最新的研究進展和研究熱點，因此應特別重視學生英文文獻閱讀能力的培養?；A醫學專業的本科生在參與教師的科研項目中，通過每周例行組會輪流完成文獻匯報、學習討論并提交重要相關論文的摘要翻譯作業，學生的英語文獻閱讀能力和語言的表達能力均有了極大的提高。所有參與的學生都表示，從最開始感覺文獻閱讀難度很大，需要不斷利用查詞軟件查閱翻譯，讀懂1 篇英文文獻需要1 周以上的時間，到隨后的閱讀速度不斷加快，對文獻的理解能力不斷加強，閱讀能力得到顯著提高。

4.3 培養了學生科研協作能力和團隊精神

具有創新型的科學研究往往具有一定難度，很多科學研究課題都需要多人甚至多單位合作才能夠較為高效地完成，不同的研究人員擅長的領域不同，僅一人很多時候不能夠勝任科研項目中的所有工作，通過多個研究者聯合，整合其專長，會更容易做出好的成果。因此，在參與科學研究的過程中應該特別注重科研的協作。學生在參與教師科研項目的過程中，教師通過將研究項目分成若干的小任務分配給學生，明確實驗分工，使學生更清楚自己的研究內容，學生能夠快速進入自己的角色，學習實驗技能和操作，在學習過程中，積極與指導教師、課題組研究生和同班級的學生溝通實驗內容和進展，對學生的科研協作能力和團隊溝通能力有極大的提升。

4.4 培養了學生的科研創新能力

以教師科研項目為依托，為學生提供了較好的科研環境，學生經歷了整個科研過程的培養，在指導教師的引導下，學生通過自主提出子課題，自主開展實驗，自主分析數據，自主撰寫研究報告等，學生的科研素質得到提升。學生在參與教師科研課題的實踐中，高度調動了學生的自主性，學生積極進入研究角色，有了一定的科研思維，從開始的跟隨學習，到后來的發現實驗過程中可能存在的問題，并妥善解決問題，同時，能夠根據現有實驗課題，提出新的可能的科研課題，建立了初步的科研創新思維。

醫學本科生科研創新能力的培養是未來推動醫學發展進步的重要因素之一。本研究以教師科研項目為依托，對基礎醫學專業本科生科研創新能力進行了實踐研究。本研究的實施結果表明，依托教師科研項目進行科研訓練是培養醫學專業本科生的科研能力和科研素質的有效途徑。同時也應該注意到，醫學科學技術日新月異，與之對應的現代醫學教育模式也在不斷發展，這對現代醫學教育工作有了更高的要求。醫學高等教育要不斷適應時代的需求，需要加快相關教學改革步伐，才能夠不斷培養出高層次創新型基礎醫學專業人才，為我國醫學科研領域輸送更多優秀的基礎醫學接班人。