医学类专业生物化学与分子生物学多元化教学改革探索

刘金文,文晓岚,莫智雯,覃英凤

(1.广西医科大学基础医学院,广西南宁,530001;2.广西医科大学教育评价与教师发展中心,广西南宁,530001)

《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》指出,医学教育要主动适应新要求,以创新促改革,以改革促发展,着力培养大批卓越医学人才。[1]生物化学与分子生物学是高等医科院校临床医学、预防医学、麻醉学、全科医学、医学检验、儿科学等医学类专业本科生必修的一门专业基础课程。该课程主要通过介绍生物化学分子的结构与功能、相关的物质代谢与调节、重要基因的表达与调控等,在分子水平探讨生命的本质。[2-3]该课程中的相关知识与疾病发生机制阐明有着紧密联系,可为医学生后续专业课的学习、专业发展和岗位胜任力打下坚实的理论基础。

但是,该课程的知识点体量大,而且概念抽象,多为微观层面的机理,加上教学课时有限等原因,对学生来说学习难度较大,学生普遍缺乏学习积极性和主动性。[4]因此,教师需要对教学内容进行整合并创新教学方式,提高学生的学习兴趣和综合素质,提高教学效果。近年来,各教学团队也对该课程开展了教学实践探索。[5-8]基于此,本文结合医学专业的特点,探索生物化学与分子生物学多元化教学改革的具体措施,旨在提高生物化学与分子生物学的教学质量。

一、课程教学目标

本文围绕培养一流医学人才的培养目标,根据生物化学与分子生物学课程在医学专业教育中的定位,结合课程的特性与专业发展需求,确定课程教学的具体目标,以实现知识、能力和素质三位一体。[9]课程教学目标分为知识目标、能力目标和素质目标。知识目标为掌握生物化学与分子生物学的重要基本理论、基本知识和基本实践技能。能力目标为培养学生分析问题与解决问题的能力、严谨的科学态度、主动学习的能力、相互学习与团队合作的能力。素质目标为思政与学科知识的有机结合,培养有文化自信、有创新思维、有实事求是态度、爱岗敬业的医学生。

二、教学“三融合”助力目标达成

(一)专业发展

基础课程与专业发展融合度低一直是诸多课程的痛点。生物化学与分子生物学在医学类本科整体课程设置中起着重要枢纽作用,其衔接细胞生物学、化学与生理学等前导课程,后续诊断学、病理学等专业核心课程。当前本科医学生的培养目标要求课程教学强调“三基”,即基本理论、基本知识、基本技能课程应着重加强基础与临床联系。为解决这一问题,教学团队通过定期的集体备课、深入课堂、与临床核心课程教师探讨等方式,融合不同学科的教学思维,结合医学专业发展需求,丰富教学内容。例如,在糖代谢的教学中,针对血糖及其调节部分,适度加大高血糖与低血糖等糖代谢失常疾病的病因形成和机制的教学比例,并引入相关实际临床案例进行分析,让学生深切体会生化知识在临床疾病分析、诊断及研究中的重要性,以提高课程与学生未来职业发展的融合度。这一方式可打破学科固定思维,让生物化学与分子生物学基础课程为专业发展赋能,为后续的专业课学习打下基础,从而提高学生对该课程的学习兴趣与自信心,促进学生专业素养与能力的提升。

(二)课程思政

在《高等学校课程思政建设指导纲要》指导下,课程思政已成为课程教学的指导理念。教学团队将思政教学列为备课的重点内容之一,不断更新和完善生物化学与分子生物学课程思政案例库使思政教学贯穿课程全过程。以践行立德树人的教育为宗旨,以该课程为载体,推进课程思政实践,将专业知识和技能教学与思政元素有机融合,强化学生的医德修养、家国情怀、责任感和使命感,培养学生的医者人文素养。例如:在糖代谢的教学中,学生通过观看纪录片《胰岛素的发现》,了解中国科学家在合成人工胰岛素方面的艰苦历程和重要贡献。这不仅可以让学生学习科学家迎难而上、坚持不懈的科学精神,还可以激发学生强烈的民族责任心和高度的国家使命感;在肝的生物化学教学中,教师可介绍广西医科大学叶馥逊团队在世界上首次报道黄曲霉素是肝癌的主要诱因之一的相关成果,并解释其诱发肝癌发生的原理,通过榜样事迹增强学生的自信心和对学校的认同感与自豪感;在蛋白质合成的干扰和抑制的教学中,教师可通过联系抗生素抑制蛋白质合成的例子,让学生意识到临床上滥用抗生素造成严重耐药性的后果,以及人类探索基因表达奥秘的过程,以此激发学生积极向上,继续为医药健康领域和生命科学的进步而努力。

(三)教研融合

《国务院办公厅关于加快医学教育创新发展的指导意见》指出,以服务需求为导向、以新医科建设为抓手,着力创新体制机制,分类培养研究型、复合型和应用型人才。[10]在新医科背景下,提升医学生的创新能力和加强创新医学人才的培养十分重要。广西医科大学(以下简称我校)积极完成培养高层次医学人才的使命,推动创新型人才培养,促进科研资源转化为教学资源,发挥科研反哺教学、强化科研育人的积极作用,制定与修订了《广西医科大学科研反哺教学管理办法》。我校大力提倡教师通过科研与教学有机结合,向学生传递最新的科研进展和研究成果,强化学术训练和科研实践,培养学生的科研素养和创新能力,优化人才资源在科学研究和教育教学中的共享机制,实现科教融合育人。在课程教学中,教师将最新临床案例、学科研究的前沿进展、学科热点话题、智能医学、科研项目等与课程内容有机融合,以研促教,深入阐明生化知识对生物医学相关领域研究的重要性。例如,在核酸合成与修饰部分讲解中,教师引入2023年Katalin Karikó和Drew Weissman因“通过核苷碱基修饰,使开发出有效的抗新冠mRNA疫苗成为可能”获得诺贝尔生理学或医学奖的例子,拓展讲述mRNA生物技术的理论基础来源、发展历程与mRNA疫苗的原理。这不仅能体现学科的前沿性与时代性,拓宽学生的学术视野,还能增强课程的挑战性和高阶性,激发学生勇于创新的精神。

三、“SPOC+BOPPPS”线上线下混合式教学

小规模限制性在线课程(small private online course,SPOC)是一种新兴的教学模式,因其针对性与自主性更强而得到了迅速发展。[11-12]由导入、目标、前测、参与式学习、后测、总结六个阶段组成的BOPPPS教学模式可使教学过程更加合理、科学和有效,帮助学生和教师专注学习目标并达到理想的学习效果。[13]以学生为中心的教学理念与SPOC和BOPPPS两种教学模式所体现的优势具有高度融合性。因此,基于以学生为中心的理念,课堂教学围绕教学目标,从教学内容确定、教学阶段的划分与实施、教学资源的开发等进行设计与实践。

利用SPOC和BOPPPS两种教学模式有效促进线上线下混合教学深度融合,形成“课前探学—课中研学—课后拓学”的教学思路,挖掘学生的学习潜能和激发其自主性,提升教学质量。例如,在DNA复制的基本特征的教学中,教师课前通过超星SPOC平台发布学习任务,包括观看视频,完成小组分组任务和讨论题目等。学生通过课前的探学初步构建本节课的知识框架,合作完成小组任务,培养自主学习的能力。教师结合学生的线上学习情况调整与设计线下课堂教学环节。在课中,教师采用BOPPPS教学模式开展线上线下混合式教学。首先,以“亲子鉴定的本质是什么”与“爱因斯坦与朱莉的基因数目是否一样多”为导入,激发学生的兴趣,教师通过引导学生讨论和分析问题,引出遗传中心法则不完美的地方和基因组的相关概念,同时证明科学的发展是不断前进的。其次,教师强调本节课的教学目标。教师通过线上前测,检验学生课前探学的成效。教师紧扣教学目标施教,引导学生合作开展关于DNA复制的三个基本特征(半保留复制、双向复制与半不连续复制)的参与式探究学习,让学生从“让我学”转变为“我要学”,充分体现学生的学习主体性。教师通过线上后测,检验学生课中研学的学习成果。为更好地检验目标达成度,后测可适当设置一些具有挑战性的题目,如:“DNA为什么可精确复制,复制方式如何验证?”“半保留复制的母链和子链可利用什么技术区分?”这可以培养学生拓展思维、运用所学知识分析和解决问题的能力。最后,由学生总结与互评,教师进行知识梳理与总结,将DNA复制与医学研究联系起来,讲述其在基础医学领域如基因的功能和调控机制研究、病原体的寻找等方面的应用。课后,教师通过超星SPOC平台推送课堂知识脉络总结、作业和案例讨论(重点强调分析疾病特征和揭示疾病产生机制),并增加相关知识拓展优质资源板块内容。例如,基因编辑技术前沿介绍、Nature公布的2022年值得重点关注的七大前沿技术之精确基因组控制和完整版基因组的相关研究及当前DNA合成中的“痛点”等,让学生在课后内化知识与技能,开展深度拓展学习,激发创新意识,提升综合能力。

“SPOC和BOPPPS”线上线下混合教学模式的应用,充分体现了以学生为中心的教学理念,让学生充分参与教学活动,研讨质疑与主动学习,突出学生主体,达到知识整合、巩固提高和学以致用的目的。

四、重视和加强第二课堂建设

第二课堂是第一课堂的延伸,侧重于学以致用和创新,对提高学生的综合素质和实践能力、促进人才培养有重要作用。本课程主要以多样化竞赛、项目训练与研究为载体,开展以赛促学、以研促学及早接触科研、早进实验室、早进团队的“两促三早”教学—科研—创新融合的第二课堂建设教育路径。

第一,教师积极鼓励与指导学生参加基础医学知识竞赛、基础医学实验技能大赛、全国大学生基础医学创新研究竞赛等与医学相关的、培养学生创新能力的竞赛。近三年来,我校本科生先后获得全国大学生生物医学工程创新设计竞赛二等奖、全国大学生基础医学创新研究暨实验设计论坛竞赛铜奖等诸多国家级和省级奖项。

第二,在全国生化歌曲大赛的驱动下,教师应组织学生将生物化学与分子生物学知识和艺术融合,寓乐于学,将微观抽象的生化知识形象化,巩固知识,创新学习方式,促进学生个性化发展。我校教学团队在2023年共指导学生利用生化知识创作了82首歌曲。通过团队教师初评与深入指导,我校推送了部分歌曲参加全国生化歌曲大赛,并获得了二等奖2项。在后续的教学中,教师将获奖歌曲作为线上教学资源,供学生学习与欣赏,以激发学生的学习与创作热情。

第三,依托学校科研平台,指导学生主持或参加大学生创新创业训练、未来学术之星、教师主持的各类科研项目等。为鼓励学生参与创新创业等训练,我校在人才培养方案中明确了第二课堂实践创新创业素质拓展学分认定办法。如主持并完成“大学生创新创业训练计划项目”或“未来学术之星”等科研项目每项计3学分,参与以上项目每项计1.5学分;主持“互联网+”大学生创新创业大赛项目,报名成功并进入校级比赛每项计3学分,参与该项目每项计1.5学分。第二课堂的延伸与建设不仅满足了学生个性化发展的需求,还有利于培养与提高学生的创新能力和综合素质,在实现双课堂协同育人的同时,也为高层次创新医学人才的培养打下了坚实基础。

五、建立多元化的考核和评价体系

教学考核和评价已成为教学过程的重要环节,它不仅是对学生学习效果的有效反馈,也能直接反映教学设置的合理性,并呈现教学存在的一些问题。生物化学与分子生物学课程的考核方式实施形成性评价与终结性评价并举的多元化、全过程的考核评价体系,其中形成性评价占45%,终结性评价占55%。形成性评价主要由课前自主学习(包括视频学习、章节测试、资料查阅整理等)、课中参与学习度(包括病例讨论、综述写作、阶段测试等)及课后实践学习(包括课后作业、讨论、拓展学习等)三部分组成。根据每个部分具体得分点的权重加和得到形成性评价的总成绩。终结性评价通过期末笔试进行,主要考查学生知识目标、能力目标与价值目标的达成度。除必答的100分值的题目外,试卷还设置了10分值与生化相关的临床案例分析的附加题,进一步将考核评价与医学专业发展紧密联系起来,注重培养学生解决医学问题的能力。在课程结束后,我校通过问卷调查及学校组织开展的师生双向互评等形式调研该课程教与学的具体感受。调查结果显示,我校2020级与2021级的医学专业学生对本课程的教学总体满意度均超过95%。

综上所述,我校根据医学类专业本科生的培养目标,重构课程目标,通过专业发展、课程思政和教研融合,构建“SPOC+BOPPPS”线上线下混合式教学模式,不断完善第二课堂建设、考核与评价体系,实施多元化教学改革,注重发挥学生的主体作用,培养学生自主学习和解决问题的能力,有效提高了学生的创新能力,提升了课程的目标达成度和教学质量。在今后的教学中,教学团队仍需不断发现问题,持续探索新的教学改革措施,提升医学教育质量,全面实现人才培养目标。