研究生《分子生物学技术》课程个性化设置的探索

张艳梅 王诗雯 缪应新 姜文容 王粟 丁立 孙召洋 赵虎

分子生物学技术是在分子生物学理论的基础上，将其与实际应用相结合发展而成的分子生物学工具[1]。近年来，分子生物学技术发展迅速，渗透了所有的生命科学领域，几乎所有的生物科学的实验和研究都或多或少地涉及或应用到分子生物学技术，尤其是医学领域的实验研究[2-5]。所以，在医学院，尤其是研究生阶段开设《分子生物学技术》课程非常必要，可以帮助研究生在学习阶段的第一年学习并掌握分子生物学的基础知识和基本的实验技术，从分子水平上深入认识、诊断和治疗人类疾病，为后期的课题研究和医学工作奠定坚实的基础。但分子生物学技术和方法繁多[6-7]，如何在有限的课时内合理安排和选择分子生物学相关的理论课程和实验课程，让学生既能更多了解分子生物学技术及其临床应用，又能够亲自动手学习和掌握必要的分子生物学技能，让不同分子生物学技术基础和需求的学生同步提高，则需要针对不同基础和需求的研究生进行课程的个性化探索和设置。近年来已有一些学者探讨了“分子生物学课程”的个性化教学模式[8-9]，但针对分子生物学课程的个性化实验课程设置则鲜有报道。本文就我们在“分子生物学技术的临床应用”课程、尤其是在实验课程的个性化设置方面所进行的探索和体会报道如下。

1 《分子生物学技术》理论课程的设置和授课方式

根据当前临床应用最广泛的分子生物学技术和分子检测项目，结合华东医院检验科分子生物学实验室开设的临床检验项目，我们设置了8 个理论课程，每个理论课程为2 个课时，分别介绍了“分子生物学技术概论与原理”、“测序技术及其临床应用”、“扩增技术及其临床应用”、“感染性疾病的分子检测”、“药物代谢酶的分子检测”、“肿瘤靶向治疗的分子检测”、“肿瘤液体活检”和“遗传性疾病的分子检测”，既系统介绍了分子生物学技术的基本原理、方法和最新发展方向，又详细阐述了临床最常用和最新开展的分子生物学检测项目。

授课方式以多媒体理论教学为主，同时辅以录像等视频教程；课时安排为每2 个课时（90 分钟）内，讲授部分占约60 分钟，30 分钟为学生互动，采取轮流或随机发言形式，与学生交流和探讨，充分调动学生的主动性和积极思考并提出见解的能力。为了方便学生课后回顾学习和总结，我们在课后在线上传授课PPT，提升了教学效果。改革考核的模式，课程结束前的书面考核成绩仅占总分的50%；出勤率占10%，而平时成绩则占多达40%，其中，主动举手发言的学生，或课前有预习并准确回答提问的学生，作为平时成绩的考核指标之一，占总成绩的20%；课程期间，布置了1～2 份课外作业（小论文或综述），也作为平时成绩的考核指标之一，占总成绩的20%。如2018—2019 学年，以“作为液体活检之一的指标—外泌体和microRNA临床应用的研究进展”为题，要求学生在一周内查询相关方面的文献资料，撰写并提交研究报告。根据所有选课的23 位研一阶段的学生所提交的研究报告完成情况，以报告的形式、报告内容的逻辑性和覆盖面等为量化指标，一一进行评分。同时，我们对学生的论文和综述进行个体化指导，鼓励学生积极向专业杂志和学会投稿。同学们结合授课内容和自己的研究方向，选择感兴趣的分子生物学技术进行综述或形成研究报告，不仅让学生对分子生物学技术在自己研究方向的应用上有了深入认识，同时也培养了他们学术论文的写作能力。通过上述教学实践，选课的全部研究生都对分子生物学的基础理论知识和分子生物学技术及其临床应用有了深刻的理解和掌握。学生们普遍反映，这门课是他们感受最深、收获最大、最容易学，也是最喜欢学习的课程。

2 《分子生物学技术》实验平台的设置

开展分子生物学技术临床应用的实验课教学需要设置尽可能多的实验平台供学生学习（见习）与操作。华东医院检验科分子生物学实验室已配置了相对齐全的分子生物学检测平台，包括核酸抽提平台（全自动核酸抽提系统和抽提试剂盒、核酸浓度分析仪等）、PCR 扩增系统（ABI Veriti PCR 扩增仪、ABI 7500 型荧光定量PCR 扩增仪、罗氏Cobas Z480 型荧光定量PCR 扩增仪等）及产物分析平台（贝克曼GeXP 多重基因片段分析系统、ABI 3500Dx 型一代测序仪、Illumina Miseq 型高通量测序仪、凝胶成像系统等）。

华东医院老年医学研究所及其中心实验室配备了焦磷酸测序平台和数字PCR 扩增仪；华东医院病理科配备原位杂交（FISH）和多色原位杂交（M-FISH）等分子检测平台，均为分子生物技术的热门检测平台[10-11]。为了尽可能完善课程的内容设置，我们将以上与分子生物学实验技术相关的尖端仪器提供给选课的研究生，同时委派精通各仪器和平台的技术专家进行系统全面的讲解和操作培训，详尽讲解各种技术的应用原理、操作过程中的注意事项和结果的分析方法，对学生进行个性化带教。通过充分结合和利用老年医学研究所及其中心实验室各技术平台或仪器的优势，将理论教学和实践教学相结合，从而完善了实验课程的教学内容，满足了个性化分子生物学实验教学设置的需求。

3 《分子生物学技术》实验课程的个性化设置

根据当今分子生物学技术的发展现状和分子生物学理论课程内容，我们初步设置了8 个实验课程，每个实验课程4 个课时，具体包括：“DNA 抽提”、“RNA 抽提”、“普通PCR 扩增”、“荧光定量PCR 扩增”、“多重基因PCR 扩增”、“Sanger 测序”、“高通量测序”和“高通量基因片段分析”，涵盖了目前最常用和最新的临床基因检测相关的分子生物学基础技术[12-15]。

但是选课的研究生包括硕士研究生和博士研究生，其已经了解和掌握的分子生物学的基础知识和实验技能的程度及内容各不相同，且其后期的实验研究阶段课题研究需要采用的分子生物学平台和技术也各不相同。一个人的知识背景和基础决定了其对新事物的接受程度和能力，研究生一年级的学生来自不同院校或单位，专业差距大，分子生物学知识基础参差不齐，给教学团队带来了很大的挑战。此外，由于每个学生的研究方向不同，一个人很难在有限的课时内对各种技术都达到精通的程度。为了在有限的教学课时内，让不同基础及不同需求的研一阶段的研究生尽可能地多学习和掌握分子生物学技术和方法，我们在第一次的理论课授课时，给每一位选课的学生发放了一份调查问卷，问卷的具体内容包括学生个人情况及课程需求两部分。个人情况部分调查内容涵盖学生攻读学位情况、专业、课题方向及其分子生物学相关基础，旨在了解所有学生分子生物学基础知识的情况和掌握分子生物学实验技能的程度；课程需求部分调查内容包括学生选课原因、对授课方式和授课内容的期许、后期实验研究需要采用何种分子检测平台、以及需要掌握的分子生物学技术和技能等，同时要求学生课后征询各自导师的意见，确定今后的研究方向以及需要采用的分子生物学方法，旨在征询所有学生对分子生物学理论课程讲解内容及实验课程操作技能的需求。因实验场地和仪器设备的限制，本课程限定选课的研究生名额为20 人，分为4 组进行实验操作（每年选课的人数均满员）。汇总开设课程4 年来选课的共80 位学生的全部问卷内容发现，完全同意初步设置的8 个理论课程及8 个实验课程安排的学生占95%（76/80）；其余5%（4/80）学生已有一部分的分子生物学实验基础，故希望实验课程能够增设FISH 和M-FISH、NGS、流式细胞术、蛋白分析技术（如：Western Blot 等）、基因芯片技术、引物设计等内容。

根据调研结果，我们及时调整了原定的实验课程，在原实验课程设置的基础上（为之前没有任何分子生物学实验基础的开设的基础实验课程）进行了个性化调整。我们对于没有分子生物学技术操作基础、以及尚不知晓今后需要采用的分子生物学技术或方法的学生，按照之前设置的《分子生物学技术》的实验课教程学习与操作；对于有一定的分子生物学技术的基础、或已掌握之前设置的实验课教学技术的学生，则允许其在该实验内容课程期间，选择感兴趣的其他分子生物学技术或操作项目进行见习或操作；对于有明确的分子生物学技术和方法需求的学生，在已有的实验课程中的基础上，根据学生的个性化需要安排所需的技术学习与操作，例如在2019-2020 学年的选课学生中，有的学生需在研二阶段需要采用NGS 进行课题研究，着重安排其学习NGS 的实验操作；有的学生在其研二阶段需要采用基因芯片技术，安排其独自学习基因芯片的检测与操作，使他们在有限的实验课时间内，分别了解和掌握NGS 和基因芯片技术与方法。

通过上述个性化实验课程的设置和实施，所有选课的学生都学习并基本掌握了各自所需的分子生物学实验方法和技能，可以为下一阶段的毕业论文的课题设计和实验操作提供极大的帮助和便利。

4 《分子生物学技术》实验课程形式的个性化设置

华东医院检验科的分子生物学实验室具备完整的五区划分，既具有Ⅰ～Ⅲ区标准的PCR 实验室，又具备扩增产物分析的Ⅳ区和科研实验的V 区。但每一区的实验空间都相对有限，实验仪器设备的数量也有限。为了保证实验课上所有学生实际动手操作的机会和时间，我们对选课学习采用分组办法，限定每组实验操作的人数不超过5 人，确保每位学生均有亲自动手实验操作的机会。

另外，实验课尝试了新的个性化教学模式，比如根据个性化需要进行分组、每组学生自己设定实验安排和组员分工、操作中学生参与流程管理、实验后组内讨论、形成实验报告、共同总结实验思考和提出建议等。同时，给有进一步思考需求的研究生提供参考资料，鼓励学生课后尝试独立学习、分析和解决问题，并在下一次实验课堂上对于学生的反馈进行进一步个性化解答。另外，课程结束后专门安排总结讨论课程，学生们以小组为单位、以多种形式（如教学场景模拟、临床场景模拟、专题演讲等）对本学期的理论和实验课程进行全面总结、讨论和评述。此外，我们还鼓励学生在课程教学范围外延伸扩展，不局限于教材内容，同时鼓励学生介绍与分子生物学技术相关的某一个科学问题的最新研究前沿和技术，让学生独立自主探索并深入了解分子生物学技术在实际运用中发挥的巨大作用。这种课堂开展讨论、总结和进一步延伸的教学方式不仅充分调动了学生的学习热情，也可以促进学生进行自主学习和深入探索，加强学生对于分子生物学技术相关内容的理解和掌握。综上，经过4 年的教学实践，带教的2017、2018、2019和2020 学年复旦大学医学院研一阶段的学生均获得了良好的学习效果。

5 总结和展望

新时期中华民族的伟大复兴，民族崛起和综合国力的进一步增强都离不开教育的复兴和人才的复兴。近年来各个学段的学校教育教学都在紧贴时代进行优化，逐渐改善或取代以往的教学模式，本文立足于现今个性化教学，探讨个性化对提升学生在分子生物学技术方面个性化学习的作用和取得的教学成果和经验，试图提出如何进一步提升个性化教学对培养学生个性化学习和综合素质的作用。

在传统的分子生物学教学过程中，比较偏向于纯理论性教学，忽视了学生的个性化学习需求，比如教学内容针对性不强、授课方式单一、缺乏个别化指导等，导致学生在学习过程中参与度不够、主动性不高、兴趣不浓厚等，导致教学质量大打折扣。个性化教学是指根据学习者的个体特征差异和发展潜能需要，采用灵活、适合的方法和策略组织实施教学活动，进而实现学生个体发展目标的一种教学组织策略[16]。该教学模式真正体现了“以学生为中心”的现代教学教育理念，在整个教学过程中充分尊重和考虑学生的个体差异，进而围绕学生的发展需求有目的性的动态调整相应的授课内容、授课方式等具体教学安排，有利于学生在短期内高效率的掌握所需知识和技能，显著提升教学质量。经过我们在2017—2020 年四年期间在分子生物学技术课程方面的理论探索和教学实践，研究表明，采用个性化的课程设置，尤其是个性化实验课程设置，从学生的个性化研究方向和专业发展视角出发，充分考虑并遵循“以学生为中心”的个性专业发展诉求，可以显著提高学生的学习兴趣，提升学生的主动性和实际动手能力，还可以让学生根据自己课题研究方向掌握其所需要的分子生物学技术。

实践表明，本教学模式对学生学习分子生物学技术产生了以下的积极影响：一是在理论课程的授课内容方面中应注重教学内容取舍，侧重当前临床应用最广泛的分子生物学技术和分子检测项目，全面涵盖现阶段的前沿技术。同时在理论课程的授课方式方面充分结合不同的教学形式，通过课堂互动、轮流或随机发言的形式充分调动学生的学习热情，激发学生主动思考，提高教学效率；二是在开展教学之前充分考虑不同基础和需求的研究生，采取问卷调查方式，充分依托医学院附属医院的先进实验平台和尖端仪器设备，根据学生的个性化需要安排所需的技术学习与操作，显著提高了教学效率。从而做到理论与技术相结合，理论与实验并行，紧跟学科发展前沿，高质量地完成教学任务。但本教学模式同时也存在一定局限，比如需要充分依托医学院附属医院的先进仪器设备、技术平台和相关技术专家，对于不具备该条件的教学团队无法开展，因此短期内可能无法普及。总之，研究生分子生物学技术的教学改革不仅需要注重理论和实验教学的结合，同时还需要针对不同学生的具体需求进行个性化的课程设置，开展个性化教学模式，从而增强教学质量，将分子生物技术的理论知识和实验技能更快更好的转化为今后的研究和工作实践。