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新医科背景下医学新生科研潜质培育的探索与实践

2024-11-29 30 上传者：管理员

摘要：创新型新医科人才培养离不开学生科研潜质的培育。在基础医学教育阶段的医学细胞生物学课程教学中，依托线上线下混合式教学模式，从科研兴趣激发、科研思维训练、科研能力锻炼和科研精神培养等多个方面，探索本科生科研潜质培育路径和方法，助力创新型新医科人才培养。

关键词：
医学生
医学细胞生物学
新医科建设
混合式教学
高等教育
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新医科建设顺应了时代变革和中国高等教育的战略改革趋势，要求培养精医、爱国、创新、跨学科融合的医学人才[1]。而创新型医学人才培养离不开学生科研潜质的培育[2]。基础医学教育是医学专门人才培养的第一阶段，如何在这一阶段的课程教学中融入对学生科研潜质的培育，是医学教育改革中值得探索的问题[3-5]。医学细胞生物学是我院临床医学、麻醉学、口腔医学、医学影像学、预防医学等专业大一新生的基础必修课，授课对象刚进入大学学习，从未接触过科研项目，无论是科研意识、科研素质还是科研能力都较为薄弱[6]。针对授课对象的特点，我们在医学细胞生物学课程教学中，充分发挥线上线下混合式教学模式的优势，从激发学生科研兴趣、训练科研思维、锻炼科研能力、培养科研精神等角度，多层次、全方位培育学生的科研潜质，助力新医科建设。

1、多角度激发学生的科研兴趣

在新医科背景下，培养学生的科研兴趣至关重要。兴趣是推动学生进行科学研究的内在动力，激发科研兴趣对医学生成长和发展具有积极影响。在医学细胞生物学教学中，我们在讲述课程内容的同时，广泛收集与课程相关的诺贝尔奖获得者研究内容、医学案例、学科前沿，精简整理成教学素材（见图1），通过线上发放，让学生自主阅读或线下娓娓道来等多种形式，应用于日常教学，以初步激发学生的科研兴趣。

1.1将诺贝尔奖获得者的研究内容融入教学

如在“绪论”章节讲述细胞生物学的发展时，通过对2017年诺贝尔化学奖“开发冷冻电镜用以高分辨率测定溶液中生物分子的结构”的介绍，使学生理解进行科学研究有助于探索生命现象的本质。在“细胞的类型和物质基础”一章讲述核酸结构时，补充介绍美国科学家Katalin Karikó和Drew Weissman因对核苷酸碱基修饰的深入研究促进了新冠病毒有效m RNA疫苗的开发，从而获得2023年诺贝尔生理学或医学奖，使学生感受到科学研究在解决医学重大问题上所发挥的重要作用。在“细胞膜”章节教学中，通过对1997年诺贝尔化学奖“发现第一个离子转运酶———Na-K泵”和“揭示ATP的合成机制”的深入介绍，加深学生对离子进出细胞机制以及ATP合成和分解机制的理解。在“细胞内膜系统”章节引入2013年诺贝尔生理学或医学奖———“发现细胞的囊泡运输与调节机制”，使学生不仅了解了内膜系统各细胞器之间囊泡运输的行为，更理解了这些行为背后的细胞与分子机制，同时也体会到了生命科学研究的可探索性。在“细胞周期与细胞分裂”章节，通过2009年诺贝尔生理学或医学奖获奖者发现“端粒和端粒酶如何保护染色体”的研究介绍，使学生深刻理解细胞分裂时染色体如何完整地自我复制、染色体如何受到保护以维持稳定性。在“细胞的衰老与细胞的死亡”章节教学中，引入2016年诺贝尔生理学或医学奖“发现细胞自噬的机制”，使学生了解细胞自噬行为背后所存在的复杂的分子调控机制。这种不仅介绍知识还介绍知识的来源和应用的教学形式，充分调动了学生学习医学细胞生物学课程的兴趣，使其感悟到科学家献身科学的精神，激发了对科学研究的向往之情。

1.2引入医学案例，展示科学研究应用成果

在教学中，我们还引入细胞生物学相关研究在医学领域成功应用并推动医学发展的案例，以激发学生的科研兴趣。例如，在“细胞膜”这一章节将受体介导的内吞作用与“家族性高胆固醇血症”案例相结合，先利用线上平台在讨论区抛出“家族性高胆固醇血症的发病机制”问题，引导学生查找资料、讨论答案，之后再抛出“家族性高胆固醇血症机制研究对疾病治疗的影响”问题，一步步引导学生了解细胞生物学基础研究对医学发展的促进作用。在“细胞骨架”章节教学中，结合阿尔茨海默病相关案例，引导学生了解微管结合蛋白Tau蛋白与阿尔茨海默病的相关性，同时介绍我校科研团队在阿尔茨海默病等神经系统疾病研究中所做的工作，鼓励感兴趣的学生加入第二课堂，从事科学研究。

1.3介绍我国科学家在学科前沿领域取得的重大成果，增强学生科研信心

在医学细胞生物学教学中，我们还注重融入我国科学家在学科前沿领域所取得的重大科研成果，如在“绪论”章节讲到细胞生物学的发展推动了疾病诊断治疗时，引入屠呦呦发现抗疟新药青蒿素，极大地降低了疟疾患者的死亡率，挽救了全球数百万疟疾患者的生命，为人类健康事业做出了突出贡献，也让世界认识到中国传统中草药的神奇，从而获得2015年诺贝尔生理学或医学奖的故事，增强学生从事科学研究的信心和使命感。而在“细胞核”章节教学中，我们介绍了西湖大学施一公团队为系统解析核孔复合体的结构所做的突破性工作，为结构生物学做出了重大贡献，其主要成果在2022年Science杂志封面专刊上进行展示，以此激发学生的科研兴趣，增强民族自豪感和使命感。

2、混合式实验教学中训练学生的科研思维

学生提出问题、解决问题能力是医学类院校人才培养的目标之一。为适应新医科背景下对卓越医学人才培养的要求[7]，在医学细胞生物学实验教学中，我们以学生为中心，通过提出问题、鼓励学生设计实验、全程参与实验过程来培养其收集数据、制订实验计划、分析问题的能力，训练学生的科研思维。

以面向本科生开设的“小鼠肾基因组DNA的提取”实验为例。（1）课前，我们在雨课堂平台发布讨论主题“如何从活蹦乱跳的小鼠中提取出较为纯净的肾基因组”，鼓励学生通过查阅课本、检索文献等方法查找答案，讨论交流。（2）课上，在讲授原理后，引导学生总结出“个体—组织—细胞—蛋白质DNA复合物—去蛋白—反复提纯—得到DNA”的整个实验步骤，列举出可能需要的试剂和仪器，通过自己配制试剂、设置仪器参数，清楚每一个实验步骤的依据，再进行实验，教师对整个过程进行点评和指导。（3）课后，要求学生对本次实验过程进行总结，在雨课堂讨论区提出实验中的困惑和问题，并思考可能的解决方案，同时鼓励学生在课余时间进行二次实验。通过这种线上线下混合式实验教学模式，学生熟悉实验设计的原则，能够将课本知识应用于实践，同时训练了科研思维（见图2）。

3、多渠道锻炼学生的科研能力

新医科建设需要培养具有自主学习能力和科研实践能力的医学人才。具备自主学习能力的医学生能够主动获取最新信息，整合不同学科知识，独立思考并寻找解决方案，这是医学人才适应职业发展和医学发展的需要；培养科研实践能力能提高医学生的学术独立性，为未来的职业发展打下坚实基础。

3.1第一课堂培养学生的自主学习能力

图1 医学细胞生物学教学素材

图2 线上线下混合式实验教学训练学生科研思维的路径

为培养学生良好的学习习惯、树立终身学习理念、为未来从事临床工作和医学研究打下基础，我们在教学中注意培养学生的自主学习能力。在线上教学中我们准备了很多案例，如“三亲婴儿”案例，通过设置问题引导学生思考线粒体的遗传特点，并设置开放性讨论话题“你如何看待线粒体移植技术”，让学生思考并在线讨论“三亲婴儿”的存在是否符合伦理学原则、生物学上一旦出现“一父二母”的情况时社会责任如何划分等话题，使学生不仅能通过自主学习了解线粒体移植技术的发展和罕见病治愈相关知识，还能树立正确的科学伦理观和法治意识，积极主动了解更多医学难题，增强自身的使命感。

研究显示，学生对信息软件的运用能力与自主学习能力通常呈正相关关系[8]，为此我们尝试使用新的教学手段来促进教学目标更好地实现。在每章节授课结束后，要求学生运用X-mind软件绘制本章思维导图并上传到雨课堂讨论区。要完成这一任务，学生不仅要梳理整章的知识点，还要学习X-mind软件的使用方法，熟悉雨课堂智慧教学平台的功能。在下一章节教学前，教师对部分学生的思维导图进行点评，引导学生优化作图，熟悉并串联知识点。经过一学期的教学实践，学生的归纳总结能力、相关信息技术运用能力、自主学习能力都得到了明显提升。

3.2第二课堂培养学生的科研实践能力

为提高学生的科研素质，鼓励学有余力的学生积极参与第二课堂的科学研究。在教学过程中，线上我们会发送校内外各种学术讲座通知，鼓励学生积极参加学术交流，拓宽知识面；线下要求学生结合所学专业和医学细胞生物学课程相关内容发现自己的兴趣，并根据个人兴趣点选择加入相应的科研兴趣小组，进行科学研究实践。如参加大学生创新创业训练项目、大学生“互联网+”创新创业大赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、学校及有关部门立项的科研项目、大学生专利创新创业大赛、大学生生命科学竞赛等多种实践活动，培养实验设计和操作能力、数据分析和统计能力、文献检索和论文写作能力、创新思维和创新技术运用能力、创新成果表现能力等，全面提高科研实践能力[9]。同时，学生在参加这些活动和项目过程中必然要进行文献检索和阅读，不仅能掌握文献检索方法，还能通过阅读文献了解某一领域的最新进展，进一步思考并提出相应的科学问题[10]。不仅如此，通过阅读文献，学生可以了解科技论文写作方法，为本科毕业论文和科研论文撰写打下坚实基础。这种培养模式强化了学生提出问题、分析问题和解决问题能力，最终提升了科研能力。具体设计见图3。

图3 多渠道锻炼学生科研能力的路径

4、全方位培养学生的科研精神

科研精神是开展科研活动的灵魂，是科研工作者应具备的一种崇高的思想理念，通常包含严谨求实、团结合作等要素[11]。培养科研精神对医学生职业发展和学术成就具有重要意义，也是新医科建设中的一项重要任务。

4.1注重培养学生严谨求实的科研态度

严谨的科学态度和实事求是的工作作风是一名合格的创新型、科研型人才必备的品质，我们在实验教学中注重培养学生这方面的素养。以“精子形态观察及小鼠精子的采集、计数”实验为例，该实验难度较大，部分学生因不能准确取材附睾、无法获得精子而编造实验数据，对此行为教师予以严厉批评。授课过程中，教师反复强调尊重原始数据的真实性，严格遵守学术道德规范准则，切莫为追求实验成功而编造实验数据或抄袭他人的实验结果，因为这样的一小步、一个偷懒的行为就是跨过了学术不端的红线[12]。对于实验结果不理想的学生，要求其在教师指导下重新做实验，培养严谨求实的科研精神。对于实验报告，要求学生用科学、规范、简练的语言总结实验原理、步骤以及实验结果，纠正不规范的表达。实验结束后，要求学生及时关掉仪器的电源开关，检查实验试剂是否正确摆放，清理实验台面，打扫实验室卫生，注意实验室用电用水安全，使学生养成良好的科学实验习惯，缩短从教学实验到科研实验的过渡期。

4.2强调团结协作的科研精神

团队精神是当代大学生必备的素质之一，也是医学生必备的科研精神[13]。不管是在第一课堂实验教学还是第二课堂中，我们都要求学生以团队形式开展实验。如在实验教学中，要求学生4人一组自行分组，每组推举一名小组长，负责整个实验的分配、统筹。由于每个人的性格、知识基础和能力水平不尽相同，要想使整个实验取得成功，每个成员都必须发挥自己的主观能动性，彼此尊重、相互学习、坦诚交流。医学细胞生物学课程共4次实验，每次实验我们根据学生的课堂参与程度、实验操作规范程度、实验报告撰写严谨程度等综合评分，以每组组员的平均分作为该组该次实验的最终得分，以此来培养学生互利共赢的思想。这种小组合作完成实验的方式激发了学生团队合作的热情，提高了团队协作能力。

5、结语

科研潜质培养不是一蹴而就的，而是一个缓慢而持续的过程。我们从大学一年级的基础课程教学开始，就注重科研意识、科研精神和科研能力培养，不仅提高了教学效果，也有助于加快创新性科研型医学人才培养，促进我国医疗事业的发展。

参考文献:

[1]顾丹丹,钮晓音,郭晓奎,等.“新医科”内涵建设及实施路径的思考[J].中国高等医学教育,2018(8):17-18.

[2]教育部,国家卫生健康委员会,国家中医药管理局.教育部国家卫生健康委员会国家中医药管理局关于加强医教协同实施卓越医生教育培养计划2.0的意见[J].中华人民共和国教育部公报,2018(10):16-19.

[3]陈琳,袁国兴,许敬,等.生理学教学对医学生科研素养的培育[J].基础医学教育,2019,21(1):7-8.

[4]朱波,霍如尉.医学免疫学教学如何培养本科生的科研素养[J].河南大学学报(医学版),2021,40(5):359-362.

[5]吴苗苗,房坤.以培养科研能力为导向的医学细胞生物学教学改革探索[J].基础医学教育,2021,23(12):835-838.

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[7]连超群,唐王刚,夏俊,等.新医科背景下生物化学与分子生物学课程融入生物信息学元素探究[J].河北北方学院学报(自然科学版),2023,39(6):54-57.

[8]孙霞,侯琳琳,杨黎,等.移动互联网背景下医学生信息素养､自主学习能力与学业成就的关系研究[J].中国高等医学教育,2023(4):33-35.

[9]郭成林,林明莺,周健,等.医学本科生基础科研能力培养的现状调查分析与思考[J].卫生职业教育,2023,41(12):14-17.