中医药院校研究生科研技能培训的教学改革

赵欢欢， 陈美娟， 张 灏， 赵凤鸣， 张 旭， 郭 军

（南京中医药大学医学与生命科学学院，南京210023）

0 引 言

中医药学是中华民族的瑰宝，是中华文明宝库中的璀璨明珠［1］。国家和社会都高度重视中医药事业的发展，党中央在十九大报告中也明确指出：“坚持中西医并重，传承发展中医药事业”。而中医药事业的发展需要创新型人才的支撑。当今中医药学的发展，不仅需要优秀的临床医生继承和发扬中医药学精髓，更为迫切的是需要以中医药理论为指导，依靠现代科学技术，以创造性的思维进行科研攻关，从而促进中医药现代化发展的高层次中医药科研人才的培养［2］。

研究生是高层次人才的储备军，其教育是培养具有科学精神和创新意识人才的主要方式［3］。中医药研究生培养质量的好坏，不仅是人才培养质量的问题，更直接影响到我国中医药事业的发展水平［4］。目前很多中医院校针对自身研究生培养存在的研究视野局限和实践技能训练不足等问题，都开展了多种形式的教学改革［5-6］。我校作为全国首批“双一流”和省重点建设高校，就如何完善中医药研究生的实验教学体系，提升研究生实践能力和科学思维，继而把研究生培养成为复合型的中医药创新人才，开展了积极的教学改革和创新。

1 我校研究生实践技能训练课程存在的问题

我校是首批开展中医药研究生培养的高等医学院校，长期以来，建立了系统的研究生培养模式。然而，随着现代生命科学技术和方法的快速发展，多年来形成的培养体系已明显不能适应于现代中医药研究的需要。

1.1 课程内容与科研实践存在脱节

传统的研究生实验教学，过程较为简单，通常仅限于指导学生按照既定的实验设计完成实验操作，缺乏对实验原理的解释和分析以及对学生科研能力的综合培养。同时，由于我校研究生大多来自中医药院校，本科阶段对现代生物技术理论和实践知识学习不够深入，导致很多研究生只能机械地按照实验步骤完成实验过程，而对实验原理知之甚少，一旦实验出现问题，缺乏应对能力［7］。另外，由于实验教学涉及的一些实验技术与方法与研究生即将开展的课题研究相差甚远，当课程结束后学生进入各自的研究领域时，常常会感到茫然，缺乏独立思考和创造性思维等基本科研素养。

1.2 对大型仪器及研究平台缺乏了解

中医药科研水平和层次的提升依赖现代科技进步，尤其是大型仪器及综合研究平台的广泛使用［8-9］。我校的实验室以往是基于学科范畴建设的，实验仪器设备大多归属于教研室或导师名下管理和使用，导致各学科仪器资源使用相对分隔，不能与相关的专业或边缘学科形成良好的协作机制，实验仪器资源很难实现共享。另一方面，由于不同学科专业的研究生在实验过程中交流较少，加上没有特定的交流时间和平台，导致许多大型仪器和科研资源的利用率不高。研究生在科研工作中不能有效利用先进的实验仪器和技术来推动研究进展和提高科研层次。

1.3 落后于现代科技研究的新潮流

随着大数据时代的到来和生命科学领域的迅速发展，生物信息学在中医药研究领域的应用越来越广泛，中医药事业的发展对生物信息学人才的需求也与日俱增［10］。目前，中医药院校在生物信息学教学上普遍缺乏实践教学体系，使得研究生在科学研究中，不能及时利用相关生物信息学技术进行中医药研究，这不仅导致实验工作费时费力和课题研究进展缓慢，也使研究生的科研思维受限，缺乏创新能力，不能跟上现代科技助推中医药快速发展的科技潮流。

2 研究生实验教学改革措施与实践

针对上述中医药研究生培养存在的问题，我院与研究生院、校级大型仪器共享平台开展协作共建，确立了新的研究生实践技能培养体系，开设了以多学科为基础的综合实验课程，以推动研究生实践能力和创新能力的整体提升。

2.1 整合多学科教学，优化教学内容

综合性实验教学课程共计81学时，其中理论课27学时，实验课54学时。虽然理论和实验分开授课，但内容上相互衔接。理论教学主要采取专题形式（包含9个专题，见表1），内容涵盖基因工程、分子生物学、细胞生物学、免疫学、生物化学、生物制药、前沿生物技术及校级大型平台的学习等，旨在探索分子、细胞和免疫等多学科整合的教学改革模式。同时建设高层次和高水平教师团队，不同专题分别邀请本校相关领域的专家教授授课，包括国家杰出青年基金获得者、江苏省特聘教授、引进教授等。这些教师们长期活跃在科研一线，他们结合各自擅长的领域进行专题讲座，同时结合前沿科学和自身研究的课题，和研究生开展广泛的学术交流，引领学生进行科学探究。同时，建立师生之间长期的交流平台，方便对学生进行长期的交流和指导。

表1 理论专题讲座内容

实验课是理论课的延伸，其内容的设置不仅直接影响研究生对理论课的理解程度，对训练研究生的科研思维也十分重要［11］。为克服传统实验教学中各个实验彼此独立，且验证性实验偏多的弊端，课程共设计了5个综合探究性实验（如表2所示），涵盖细胞培养，RNA提取、RT-PCR和实时荧光定量PCR，蛋白质提取与蛋白质印迹，质粒筛选、扩增、提取及鉴定，荧光素酶报告基因检测及ChIP实验等。为确保每个同学都有动手机会，实验课采取2或3人为1组。在内容安排上，也进行了巧妙的设计，确保前后衔接，实验内容环环相扣。如一次性进行细胞培养后，可分别提取RNA和蛋白质，RNA作为qPCR的实验材料，蛋白质则用于定量及Western Blot实验。又如，将外源基因转化大肠杆菌后，可对菌落进行筛选鉴定及大量扩增，再用提取纯化的质粒转染细胞，用于萤光素酶报告基因的检测。而ChIP实验则可以同时用到学生已掌握的细胞培养、qPCR和Western Blot等技术。这样的实验设计，不仅激发了学生的协作性和自主性，也促进了学生对科研整体思路的把握和完整概念的理解。实验结束后，通过引导学生对实验结果的比较分析，归纳总结各种可能影响实验结果的因素，培养学生独立分析问题、解决问题的综合能力，提高研究生创造性思维。

表2 研究生实验内容

2.2 共享大型实验仪器平台，提升学生的科研技能

大型实验仪器平台是培养高层次人才、发展高科技的重要物质基础，是知识和技术创新不可缺少的工具和手段［12］。我校目前已建设了从分子、细胞、组织到动物水平检测的一系列大型仪器检测平台，包括蛋白结晶机器人、超高速离心机、3D数字PCR系统、激光共聚焦系统、高通量多模式微孔板检测系统、高通量悬浮细胞＆微珠分析系统、多光谱组织切片成像系统、动物三维活体成像系统等。科学研究中，先进的技术手段能够助推研究水平的提升，且大型精密仪器的使用能够提供更快、更准、更全的实验检测数据。在研究生实验教学改革中，将大型实验仪器平台培训整合到研究生实验教学工作中，采用网络化和信息化的新型管理模式，建立能与研究生科研工作相适应的管理制度，服务研究生的科研创新工作；同时也建立起一支实验教学和科学研究互通、专兼职结合的高层次教师指导队伍，方便研究生更好、更快地学习和利用大型实验仪器。将大型精密仪器的培训融入研究生实验教学，一方面实现了教学资源共享，有效地提高仪器的利用率，极大方便了研究生进行科学研究；另一方面，大型仪器的使用，要求操作人员细致、严谨、较强的动手能力，有利于提高研究生综合实践技能和创新能力，促进学生从学历型向能力型转变［13-14］。

2.3 融合生物信息学软件及数据库使用，适应以“大数据”为特征的科技发展新潮流

生物信息学是由生物学与计算机科学、应用数学以及统计学等多学科相互交叉而形成的一门新兴学科，它使用计算机和信息技术对生物信息数据进行采集、处理、存储、检索和分析，从而揭示相关数据中所蕴含的生物学意义［15］。生物信息学不断促进基因组学、蛋白质组学和药物基因组学等多学科的发展和融合，是推动中医药现代化的强有力辅助手段。例如，用传统的方法筛选中药物有效成分到该成分的临床应用，需要花费大量的时间、财力和人力，但根据人类基因组研究结果，利用生物信息学预测药物靶标，再进行相关研究，能做到有的放矢，节省大量研究时间和费用［16］。在教学改革中，教师把涉及的生物信息学相关知识融入教学，理论课上介绍了生物信息学概论、核酸序列的比对分析、基因芯片数据的分析、蛋白质结构的分析和重构、化合药物的构象设计等多项生物信息分析技能。实践课上，利用我校信息学院的技术优势，将生物信息学软件及相关数据库整合到研究生实践技能训练中，培养学生使用数据库和软件研究中医药相关问题的实践操作能力。实践内容有：利用Protein Data Bank数据库和SWISS-MODEL平台对蛋白质结构进行分析与建模，运用Gene Bank和DNAStar Lasergene软件包对基因组序列进行整理与综合分析，运用Primr premier和Oligo进行引物设计，运用Graphpad Prism5进行数据分析与处理，运用End-Note进行文献编辑等。通过网络资源建设，实现理论教学和网络自主学习相结合的教学新模式，满足了多个专业研究生的不同需要，方便研究生后期研究课题的开展和实施。

2.4 建立多层次成绩评价体系

科学、公正、客观地全面考核学生的理论学习及操作技能，不仅能调动研究生学习的积极性，而且是提高教学质量的有效措施。在教学评价中打破传统的单一考核模式，采用了多重评价指标对学生进行考查与评价，不仅有对知识和技能掌握程度的测试，还包括对知识的运用能力、科研态度、协作精神、责任性和自主性等综合素质的评价［17］。学生成绩由两部分组成：①理论课平时成绩25%，包括出勤率、课堂上回答问题的次数、随堂作业；小论文撰写15%，课程结束后，要求学生结合自己的研究和兴趣，阐述一种现代生物科学技术在中医药研究领域的应用，培养学生查阅文献和学术论文的写作能力。② 实验课平时成绩包括实验课出勤率10%；在实验前针对与实验有关的相关知识、操作步骤进行提问，检查复习、预习和查阅文献的情况10%；实验操作的规范性和熟练性20%；实验报告20%，主要考核实验图片、数据等记录是否完整，实验结果处理分析是否合理，实验报告的写作水平是否规范、讨论内容是否全面等方面。

3 取得的成效和教学体会

本教学改革已连续实践3年，通过3届200多名硕士和博士研究生（中医、中药、中西医结合等多个专业）的教学实践，本课程改革获得初步成效：确立了前沿性理论教学和创新性实验教学内容，完善了教学考核模式，建设了高水平和高层次的教学师资队伍，提高了大型科研仪器平台的利用，搭建了资源丰富的生物信息软件平台。自开设课程以来，越来越多的学生主动申请参与课程学习，尤其是一些博士研究生也参与其中。学生发表科研论文层次逐年提升，以医学与生命科学学院为例，2017年发表SCI论文共29篇，其中大于5分的论文有6篇；2018年上半年发表SCI论文又有新的发展，大于5分的论文有8篇。

当然，处于教学改革的初期，也不可避免地出现了一些问题，需要进一步解决和改进：① 受教学课时所限，部分实验准备不得不由实验教学中心的老师代为完成，不利于学生对实验系统性和完整性的理解；②一些学生对实验原理了解还不够深入，实验设计缺乏灵活性，造成综合实验能力不强；③ 对于实验课程的考核制度，目前缺少定量的有效反馈机制，后期拟通过开展问卷调查来更好地反馈学生的学习效果；④本课程面对多个不同专业的学生开课，学生学习背景不一，而且对课程的需求不一，有些学生需要熟练掌握技术流程，有些学生只需了解技术操作流程，还有些学生并未选修本课程，也来听课，因为在其专业培养计划中未设置本课程，但其课题工作有需求。这些问题还有待于后期探索，提出更好的解决方案。

4 结 语

我校研究生实践教学的改革，充分调动了学生学习的探索性、自主性和协作性，加强了学生科研思维的训练。教学改革一直贯彻“现代生物技术、信息技术”助推“中医、中药、中西医结合科研的发展”科学理念，将现代生物技术、信息技术和大型实验仪器及平台使用融入研究生课程教学，加快研究生对现代新兴实验技术的掌握，促进研究生适应现代科技“大数据”发展的趋势，同时加强研究生对大型科研仪器平台的利用、提升研究生的科研层次，以培养更多高素质中医药创新型复合人才，促进中医药事业的传承与发展。