基于研究生科学创新思维和科研素质培养的“分子生物学”课程教学改革

余 敏，崔清华，熊 伟

（1.云南大学生命科学学院，昆明 650091；2.大理大学基础医学院，云南 大理 671000）

研究生是进行科学研究工作的重要力量，也是国家在各个领域实现创新型专业人才建设的主力军〔1〕。生物医学是综合医学、生命科学与生物学的理论和方法发展起来的前沿交叉学科，运用生物学及工程技术手段研究和解决生命科学和医学问题。生物医学专业类硕士研究生的培养目标是构建完整全面的生物学、医学知识体系，培养具有科学思维和科研素质，具有创新型思维和解决问题能力的高级专业人才。培养科研素质和科学思维是研究生教育的重要目标。科研素质是从事科研工作的科研人员应具备的基本素质，主要包括科研意识、科研方法和科研精神。科学思维是形成生命观念的重要途径，是生物医学核心素养的重要组成部分，科学思维指逻辑思维，包括比较与分类、归纳与演绎、分析与综合、抽象与概括、批判性思维，是形成概念、建构模型的重要思维〔2〕。通过科学思维的培养和训练，学会用科学的方法分析和解决问题。如何培养研究生的科学思维和科研素质是高校研究生培养的关键所在，是高校普遍关切的重要问题。在研究生培养过程中，课程教学是培养研究生科研素质的重要环节，高质量的课程教学是研究生培养质量的重要保障〔3-4〕。“分子生物学”是生物医学类硕士研究生的专业基础课程，通过课程的学习让研究生掌握分子生物学的技术及开展分子生物学研究的基本思路和思维方法，为研究性实验的开展打下良好的基础。传统的教学模式不注重培养学生科学思维、创新思维和解决问题的能力，无法满足国家对“新医科”人才培养的需求〔5〕。因此，结合学生专业背景，建立以学生为主的“分子生物学”课程教学体系，培养具备科研创新思维和实践能力的“多元化、创新型”生物医学专业研究生是教学改革的主要内容。

1 从技术的发明和经典实验中培养学生科学思维和创新思维

创新能力是当前研究生培养的核心目标，在课程教学中培养学生的创新思维是研究生创新能力培养的重要环节〔2-3〕。“分子生物学”课程主要包括两部分内容，一是讲分子生物学技术和应用，二是实验设计。在分子生物学技术和应用的讲授中通常介绍技术的基本原理、基本操作和应用。在课程讲授中注重学生创新思维的培养，如在讲解DNA 的测序技术时，会讲到第一、第二和第三代测序技术，介绍不同测序技术的原理。第一代测序技术的双脱氧法和化学修饰法基本原理是相同的，只是用不同的方法将待测序样品处理成具有相同碱基末端的不同长度的片段，由于可以检测出相差一个碱基长度的不同序列，不同长度碱基排列起来，通过读取末端碱基便可知待测序列的顺序。科学家在思路上的创新点在于将复杂的序列测定转变成长度测定，加上聚丙烯酰胺凝胶电泳可分辨单碱基差别的片段。讲授中不是简单地讲双脱氧测序的原理，而是介绍科学家在研究思路上的巧妙转换，将一类复杂的事情简单化，以启发学生的创新思维。又如在讲解PCR 原理的时候可以引入PCR 发现的小故事，增强学生的学习兴趣。PCR 技术的创新性在于将DNA 复制过程（热变性-退火-延伸）的循环在短时间内不断地重复，模板不断被扩增。由于特异性引物的加入，使扩展的片段是特异的。通过特异性引物的加入扩增特异片段，通过改变温度实现特异DNA 片段短时间内的扩增富集。通过经典实验技术发展过程的讲解引导学生深入思考，改变原有的思维模式，训练和培养他们的创新思维和科学思维。

2 在文献阅读和分享中培养研究生科研素质和综合能力

专业英文文献的阅读是每一个研究生必须掌握的技能和基本功。一篇好的专业文献其逻辑思路清晰、语言表达准确、科学严谨、数据充分。通过大量专业文献的阅读可培养研究生的科学思维。“分子生物学”课程如果只讲分子生物学技术和应用，学生学起来如空中楼阁，不知道该如何去用它们。实验设计培养的是科学研究的思路，如何开展研究，从哪些方面入手研究，用哪些方法和技术去证明？从好的专业文献中学习是非常好的途径。“分子生物学”课程是对生物医学专业一年级的研究生开设的。学生在本科学习期间读过的专业英文文献较少，对于一年级研究生来说，阅读专业英文文献有一定的困难。无论是专业词汇还是阅读方法技巧上都需要不断训练和学习。在教学中边讲解技术方法边导入专业文献。首先由教师选择近期发表的中等难度分子生物学方面的英文研究文献让学生进行课下学习和讨论，课堂上教师精讲所选文献，带领学生阅读、理解、剖析文献结构、数据。目的是在教师的示范下教学生如何阅读、分析文献数据。最后教师再梳理文章的研究思路、创新性和不足。课下要求学生对文献进行简单的梳理小结。下一次教学，教师在课堂上示范讲解难度较大的分子生物学方面的英文研究文献，同样分析文章结构、数据解析、研究思路梳理、创新性讲解。通过2 篇范文的讲解，让学生基本掌握专业英文文献的阅读方法和技巧，学会梳理文献研究思路。同时引导学生比较2篇文献在构思、研究方法、数据量等方面的差别，让学生体会文章档次和优劣。教师教会方法后让学生进行课下阅读训练。将学生分成小组，自行查阅文献，课下阅读讨论，课堂分享（文章主要研究内容和数据讲解、研究思路和研究方法、创新点介绍），每组讲完后同学提问，小组成员回答问题。通过这样的学习—分享—讨论—小结的学习过程，既学习了分子生物学的技术和方法的应用，又培养了学生的科研素质和科学思维，同时也提高了学生语言表达能力、团结合作和沟通交流的能力。实验技术和科研思维只有在研究实例中才能更加有效地学习和掌握，因此，在课程中导入文献阅读和分享可以有效培养研究生科研素质和综合能力。

3 将学术报告和教师自身的科研经历引入课堂以培养学生科研思维

将高水平的学术报告引入课堂教学，增加学生了解学科前沿、开展学术交流的机会，培养研究生科学思维、批判性思维和分析解决问题的能力〔6〕。生物医学是云南大学重点发展的学科，相关学院每学期都会不定期地邀请国内或国际知名专家学者到学院做学术报告和开展学术交流活动。通常受邀者都会介绍其团队较新的研究成果或在某一个研究领域或方向的一些系统性的研究工作。从科学问题的提出，重要研究成果的展示、研究中的问题如何被解决，如何探索新的研究方法，在这一领域或研究方向尚未解决的问题等方面展开汇报。听专家的报告精彩而引人入胜，仿佛饱餐了一顿科学盛宴。学术报告的丰富内容，既能让学生了解最新的前沿进展、研究方法，又开阔了学生的视野，激发了学术兴趣。同时报告人的人格魅力、科研经历和投身科学研究的科学精神也会感染到学生，极大激励学生投入科学研究中。学术报告后的交流讨论，专家学者与学生在一起面对面地交流、探讨，既可培养学生的批判性思维，又可达到不同研究领域间的思想交流和碰撞，极大提高学生的科研兴趣。

同时在课程教学中加入教师自身的科研经历，教师从自身的研究方向和课题出发，讲解研究工作开展的过程，提出科学问题—拟定研究方案—开展科学研究—数据整理和分析—得出结论。课程通过讲座的形式邀请学院不同研究方向的教师讲解各自的研究工作。如以线粒体转录延伸因子在肿瘤中的作用与机制研究为例，系统讲解研究中如何拟定研究方案，从生物信息学、临床组织样本、细胞生物学、信号通路研究、动物模型等方面展开研究，通过这样的讲解，教会学生如何开展基因结构和功能的研究。如以植物膜蛋白的提取和分离分析为切入点讲解如何开展植物受体激酶调控植物根发育的信号通路研究，教会学生如何分析蛋白质组学的数据开展科学研究，学习质谱技术及其应用。通过这样的教学活动能够培养学生科学思维和科学素质，同时也让学生了解不同教师的研究方向和具体的研究工作及取得的成果，知道身边就有很多“大牛的科学家”。

4 建立多元评价体系综合评价研究生的知识运用能力和科研素质

由于教学形式的多样化，教学评价方式也应该多样化。原有的研究生课程通常是以教师讲授为主，期末考试通常是让学生写一个研究方案或一篇综述。免不了有学生相互抄袭或在网上下载相关资料交差应付的现象，不能客观公正地评价学生的课程学习情况，同时也不能保证教学目标的完成。在“分子生物学”的教学改革体系下，教学过程有教师讲解、文献分享、学术报告或专题讲座、课堂讨论、课后作业、期末考试等多个环节，因此，课程评价也应该多样化。教学中采用过程性考核与终结性考核相结合，过程性考核占50%，各项组成比例为考勤5%、课堂表现10%、平时作业（4 次）20%、文献汇报15%（课件制作、课堂汇报、回答问题、文献读书笔记等综合评价）；终结性考核以开卷考的形式进行，占50%，除电子产品以外的教材、文献、笔记、学习资料、作业等都可以带进考场，试题是实验设计和分析题，主要考查察学生对试题的分析解读、知识的整合、综合运用、综合分析和解决问题的能力。通过多元化的课程评价体系可以更加全面客观地评价学生的课程学习情况，同时课程评价体系的改革也督促学生积极参与课程活动、认真完成教学任务，保证了学生的学习效率。

5 教学改革前后的效果对比分析

为了对课程改革的实际效果做出较客观的结论，通过2 个途径了解课程改革的实际效果。一方面是通过对比理论成绩、科研技能成绩，从客观方面了解；另一方面是通过问卷调查了解研究生从事科学研究工作后的工作能力，从主观方面了解。通过课程教学改革，研究生“分子生物学”的课程教学过程运行良好，达到了预期目标。第一，学生在教学中的地位发生了根本性改变，由以前的“低头族”变成课程的“主人”，主动性明显增强，学习兴趣大幅提高。第二，打破了课堂的界限，以前课堂只限于教室，通过课程内容划分层次后，教学不仅在教室里，而且扩展到实验室、社会、网络上的调研与课堂交流中，扩展了人才培育的空间与时间。第三，学生的自学能力、文献检索能力、资料整理能力、教学设计能力、课堂交际能力、科学创新能力等均得到明显的提升，为学生全面发展打下了基础。第四，巩固了已学的“分子生物学”基本原理和理论基础，发展了学生校本课程开发及教学设计能力，熟悉了科学实验及科学研究过程，以及论文写作技能，实现了从专业基础向专业实践和科学研究方向的教学迁移。第五，在教学实践中，教师的职业能力、教学研究能力得到充分发展，为下一步的课程改革积累了丰富的经验。通过这门课的学习，每届学生每人都能完成1 篇文献调研小论文、1 篇调查研究小论文，优秀的调查报告、文献调研报告等可设计成教案进行课堂交流、讨论。总体来说，课程教学改革有效地改变了教学现状，教学质量得到明显的提高。但实施过程中阻力也不小，主要在于课程改革中教与学的任务较重，需要学生和教师的大量配合与付出；对于极少数来混学分的学生来说，要从根本上改变他们的现状还存在一定的困难。

“分子生物学”课程将专业知识与科学创新思维融合，目前生物医学类专业获得云南省教育厅学位办的研究生优质课程2门和云南省省级一流课程1 门，并获得了生物医学类研究生的高度认可，近3年学生评教结果均为A 或A+。学生反馈通过该课程的学习，既学会了书本知识，又提升了科研素质，得到国情教育和主流价值熏陶，提高了思想道德素养。近几年，通过课程建设，使研究生的科研思维和能力得到显著提升，5年来，100%的研究生参与到科研创新实验项目中，累计获得省级以上科技创新竞赛奖12次。

提高研究生教育质量是构建世界一流大学和世界一流学科的重要基础，是国家人才竞争和科技竞争的集中体现〔7〕。近二十年来，我国自主培养研究生数量不断增加，研究生的培养质量也不断提高，但在探索有特色的高质量研究生课程上还存在不足〔8〕。长期以来研究生课程教学不被重视，普遍认为研究生培养重要的是专业训练和完成毕业论文〔4〕。教育部对本科课程提出“两性一度”，即“高阶性、创新性和挑战度”的要求，可见国家对专业人才的培养要求达到了一个新的高度。而研究生作为国家进行创新性研究的主力军，研究生创新思维、科研素质的培养才是研究生培养的核心目标〔9-10〕。研究生通过课程学习构建全面系统的专业知识体系，培养基本的专业素质、科学思维和创新思维，通过专业训练熟练掌握开展科学研究的方法，并具有运用专业知识综合分析和解决问题的能力。本研究通过“分子生物学”课程教学改革实践，探索新的教学模式，分享研究生专业课程教学经验，为国内研究生课程教学改革提供有意义的参考和借鉴。