依托开放实验项目医学生科研能力培养与实践

赵亚娥，胡 丽，寻 萌，张宛钰，韩 蕾，刘成程

(西安交通大学医学部基础医学院病原生物学与免疫学系， 西安710061)

开放实验是20世纪60年代美国学者提出的以学生为中心将兴趣点与科研课题、课程内容以及实验技术相结合的教学改革项目，旨在培养学生实践能力与创新精神[1,2]。西安交通大学医学部有着优良课外实践育人传统，自2008年启动开放实验项目以来，从最初每学期20项发展到目前76项，业已成为我校医学本科生科研能力培养常规方法。按照《西安交通大学本科教学实验中心(室)开放办法》，项目每学期可申请一次，每位教师可申报1-2项，择优立项，每项32课时，计2学分。教师填写申报表，包括项目名称、实验类型、开放对象与人数，项目主要内容、难点、创新点，实施方案及预期目标。学生自愿申请参与项目。学期末指导教师提交总结表，包括项目完成情况、取得成果、存在问题、解决方法及建议等；参与学生提交考核表，包括个人总结、参与工作、完成情况及个人体会等，由指导教师给出评语和成绩，教务处组织专家考核。我们团队作为病原生物学学科开放实验的探路者，连续13年完成指导项目25期，培养学生200余人，几乎每年有学生申请并中标国家级或省级大学生创新实验项目。为了推动我国医学本科生科研能力普遍提升，现将我们在这方面的探索与实践经验总结成文，旨在抛砖引玉，取长补短，与同行交流共勉。

1 筛选学生

筛选学生是项目顺利进行的前提，包括4个指标：①学生年级。考虑到病原生物学课程设置在第四/第五学期，我们起初指定大二、大三学生参与。然而，大三学生课程多且时间紧，进而影响实验进度与完成质量；因此提出以大一、大二学生为主，感兴趣的大三学生也可参与，但不报学分，旨在尽可能提供学生参与科研的机会。②学习能力。学有余力是筛选学生的基本原则。本科生的基本任务是掌握学校开设的基础课程知识，开放实验项目是为学有余力的学生提供接触科研的平台。对于“挂科”的学生，我们应尽量劝退，避免影响其正常学业。③英语水平。项目实施过程中重要工作之一就是阅读并翻译SCI论文，制作PPT进行组会报告。因此，良好的英语水平是入组学生必备的能力。④学生人数。起初，我们严格按照学校要求申报(4-10名学生)，然而申报人数远远超出计划，许多学生不能如愿参加而失落。为了保护学生积极性，近年我们进行了大胆调整，让更多低年级学生参与基础科研训练。

2 项目实施

项目启动之初，指导教师向学生介绍团队研究现况、项目开展计划与注意事项等，随后项目开始实施。首先，学生学习检索与阅读专业文献。团队研究生向本科生讲授中英文文献数据库使用方法，定期通过QQ群或微信群发送SCI论文供学生翻译，要求学生学习科研论文写作、课题设计与实验方法等。第二，指导教师每周开展一次2 h左右的组会。内容包括：①学生分析实验中遇到的问题，提出解决方案；②学生总结工作进度，制定工作计划；③3-4名学生制作PPT汇报SCI论文。指导教师通过点评论文设计思路、创新点和研究价值，启发学生科研兴趣。第三，学生开展实验。我们以“重要医学节肢动物的分类鉴定与DNA条形码研究”为团队长期研究方向，符合本科生能力，且适度拔高科研潜能。开展实验的第一步，获取虫源，学生可通过多渠道采集，包括从自己、周围感染者或医院皮肤科患者身上获取人蠕形螨或人疥螨，也可联系宠物医院获取犬蠕形螨、疥螨、兔痒螨和猫痒螨等；第二步，学生跟随研究生学习并开展实验操作，包括DNA提取、PCR扩增、克隆等；第三步，学生汇总实验结果，学会使用相关统计学软件和生物信息学软件对实验结果进行描述分析，总结完成项目报告。在学期末由学生填写项目考核表、个人总结与体会，递交学校并结题。

3 成效与反馈

经过十余年25期200余人开放实验项目的探索与实践，我们团队在学生科研素养的培养方面取得了良好成效。学生给予了充分肯定。

3.1 熟悉了科研基本流程

初入大学的学生普遍认为科研是神秘不可及的，但经过开放实验项目一学期的规范系统训练，逐步学会了自文献数据库检索下载专业文献，了解了最前沿科研进展，学习了相关实验技术，通过总结实验操作过程中遇到的问题，分析、解决问题能力得到培养，对科研有了更客观的认识，激发了科研热情。2008级五年制学生在个人总结中写到“大二参加项目让我很快掌握了文献检索方法，SCI论文翻译以及PPT制作和文献汇报；熟悉了蠕形螨获取及形态观察方法；学会了自GenBank下载螨类序列进行比对分析，设计引物以及PCR扩增克隆等相关多项技术”。

3.2 提高了专业英语和语言表达能力

SCI医学论文阅读对于本科低年级学生是非常困难的。然而，我们团队坚持组织学生开展英文文献翻译与PPT汇报训练。十余年，学生共翻译SCI论文500余篇，制作PPT组会交流200余次，专业英语阅读理解及语言表达能力得以提高，专业词汇量明显扩大，英语能力由高中阶段应试技能逐步转化为医学专业实用技能。2020级新同学写到“第一次翻译感觉难度很大，需要不断查阅相关术语；第二次翻译就顺利很多，英文词汇和英语翻译能力得到快速提高。经赵老师指点，我熟悉了英文写作框架和思维逻辑，锻炼了英语阅读与表达能力，拓宽了学术眼界”。

3.3 锻炼了沟通与交流能力

医学院校的学生将来从事的是与人打交道的工作，必须具备良好的沟通能力。实验所需的人体螨虫标本需从临床一线皮肤病患者采集，学生必须通过耐心讲解取材方法和标准，解除病人疑虑，提高患者依从性；获取动物螨虫标本需要与宠物医院联系，说服动物医生协助获取，在此过程中学生的沟通交流能力得到锻炼。2014级临床七年制学生写到“为了开展实验，我们利用课余时间，无论是去交大一附院自患者身上取虫，还是去宠物医院动物身上取虫，都需要学会与医院的老师或宠物医院的医生沟通，请求提供虫源。如果取不到螨虫实验则无法开展，这让我们深深领会到与人交流的重要性”。

3.4 促进了对专业知识与技能的掌握

项目实施过程中，我们团队以病原生物学为基础，灵活地将分子生物学、生物信息学等多学科知识贯穿其中，让学生真切体会到将专业知识转化为实践技能的乐趣。学生通过阅读文献，了解了指导教师研究领域，在实验过程中学习了DNA提取、PCR扩增、凝胶电泳、基因克隆等相关分子生物学实验方法，以及Primer premier、DNA ssist、MEGA、Clustal、Blast等序列分析软件的使用。2018级临床五年制学生在总结中写到“经过赵老师耐心指导，我能够熟练应用图书馆在线数据库检索文献，掌握了蟑螂等节肢动物样本采集，显微镜下形态观察、拍照与录像技术，学会了DNA分子鉴定与实验操作流程，培养了科研创新意识与动手能力”。

总之，学生从不同角度对我们提供开放实验接触科研的机会表示由衷感谢，许多学生也表达了希望继续跟随团队参与申请大创项目的愿望。

4 经验与体会

开放实验项目尚无标准的培养模式，十余年的探索与实践使我们体会到：①教师要负责。指导教师要亲自督促学生开展实验项目，对学生进行系统化和规范化指导。②选题要适宜。指导教师结合科研方向和本科生能力，挑选难度适中且有价值的课题。蠕形螨、疥螨、粉尘螨作为危害人和动物健康的重要病原体，对其进行流行病学调查与分类鉴定，对于医学螨虫防控意义重大。这一选题与日常息息相关，能有效激发学生的好奇心和探究欲。③学生与指导教师选择要有灵活性。项目开始后，如果发现学生对指导教师课题不感兴趣，应允许学生适时退出，重新选择指导教师。这样既利于学生科研能力和积极性的培养，也使得开放实验项目能更好地执行。④开放实验项目为后续申请创新性实验项目奠定基础。大学生创新性实验是全国性培养学生科研创新能力的项目，要求申请者必须学业优秀、善于思考、动手能力强，对科学研究和科技活动有浓厚兴趣，具有一定创新意识和探索精神[3]。作为指导教师，通过前期开放实验项目可以发现具备从事科研基本素质的优秀学生，有意识培养申请大创实验项目；而参与学生有了开放实验项目的经历，可以发现自己研究兴趣所在。我们团队培养的学生后期大部分都申请到国家级或省级大创项目，参与发表SCI论文7篇，多个课题获全国大学生基础医学论坛暨实验设计大赛奖项，多名学生获国家奖学金等荣誉。他们表示这些成绩的取得离不开早期开放实验项目给予的基本科研训练。

本科生创新意识、创新思维和创新精神的培养是实现我国高等教育强国兴国战略的关键。教育部明确提出“科研创新意识和能力训练要贯穿在本科教学各个阶段”。本研究依托病原生物学开放实验项目对医学本科生科研能力的培养与实践，不仅能提早让低年级学生了解科学研究基本流程，熟悉科研论文写作，掌握先进实验技术，更重要的是能开阔学生科研视野，培养科学思维，激发研究兴趣。我们团队十余年的实践证明，我校医学部组织开展的开放实验项目是培养医学本科生科研创新能力和实验动手能力的有效途径。