“网络药理学”应用于“医学综合设计性实验”课程设计的探索

摘要：网络药理学分析药物在疾病治疗中所涉及的关键靶点、信号转导途径及其潜在作用机制，探究中药单味药及复方的药理学作用。通过构建“药物－靶点-信号通路-疾病”的网络，从分析药效的物质机理到系统地探讨药物与疾病之间的联系，达到研究药物对机体作用的目的，这对药物及疾病的研究有很大的推动作用。“医学综合设计性实验”为我校医学实验教学中心为培养大学生思维开发为主的一门科教融合特色课程，旨在引导大学生具备科研设计的逻辑思维，并初步掌握实验设计的方法。目的是以提高学生创新思维和创新意识为主。 因此本文通过网络药理学与分子生物学的结合在整合“科教一体化”同时，引导大学生更多的参与创新性实验计划项目，从而进一步提高大学生的创新能力和创新意识，加强思考及解决问题的能力。

关键词：网络药理学；创新型人才；科教一体化；医学综合设计性实验

随着科技的进步和社会发展，各个领域对人才的需求呈现高素质、综合性的趋势，培养理论与实践相结合、具备创新精神的综合性人才，成了教育领域未来的发展方向。2021年的中央人才工作会议首次提出“新时代人才强国战略的总体构想”，标志着聚焦创新型人才的培养成为新时代我国人才强国战略的重要目标[1]。高等院校作为创新型人才成长的重要平台，肩负着对学生的培养教育并为社会发展输出人才的重任。科研和教学是高校的两大职能。通过教育教学实现知识传播，通过科学研究推进新知识创造和产生，始终是大学的两个核心功能。因此，正确处理科研与教学的关系，对提升学校的教学质量和科研水平，加快学校发展有着重要意义。目前多数高等院校存在对创新型人才培养理念滞后等思想。在新的人才培养目标下，更加需要让学生在实践中培养解决问题的能力。 且，随着中医药的蓬勃发展，迫切的需要培养综合性中医药人才。尤其是对本科生的教学方式不能局限在理论知识的教学，更加需要在实践中获取解决问题的能力，从而为社会培养具有扎实理论基础和实验操作技能的中医药接班人。

“医学综合设计性实验”是我校医学院实验教学中心针对本科生开设的一门特色课程，旨在通过多媒体手段进行实验教学，发挥学生的主观能动性，促进科研与教学的深度融合。然而目前大部分高校存在导师资源有限以及经费短缺问题。网络药理学通过整合分析药物的活性成分、发现有效成分靶点，从而揭示药物作用分子机制，已广泛应用于临床医学、生命科学等多个学科领域。网络药理学的学习需要在老师指导下通过计算机进行分析，在挖掘并培养学生科研能力的同时，有效节约了导师资源和科研费用。实现网络信息化技术在教学领域的最优化运用，有助于将科学研究更加动态地呈现在大学生面前，为新中医学建设背景下学生科研与实践创新能力的培养提供了良好的渠道。

一、在校本科生科研能力培养的现状和存在的问题

（一）在校本科生的科研学习兴趣浓厚

为促进中医药理论和技术方法的继承和创新，国家在2016年颁布的《中华人民共和国中医药法》中指出：“国家鼓励高等学校、科研机构等，通过采用现代科学技术和传统中医药研究相结合方法，促进中医药方面的科学研究”。故而，加大中医药本科生科研能力的培养力度，提高中医药院校大学生科研素质，已成为新时代下中医药发展的必然趋势。我校作为最具中国特色的中医药大学之一，始终重视培育中医药学方面的人才。然而，经典的中医药教学课堂内容设置传统单一，无法满足新一代大学生对知识的渴求。在此背景下，课堂教学之余鼓励大学生通过互联网学习生物信息技术并通过计算机对生物信息进行分析的科研学习已势在必行。通过对大量生命科学数据的有效处理、分析让学生体验到学术的魅力，从而激发自己学习科研的兴趣。

互联网技术和多媒体设备的广泛引入，如微课、慕课等创新教学方式的普及，使得现代大学生拥有更多的学习工具和思维拓展的机会。“医学综合设计性实验”课程应时而生，本科生能依据自身实际情况获知适合的科研发展方向。信息化时代下的“医学综合设计性实验”不仅是一门单一的实验教学课程，它鼓励大学生通过信息技术查阅与科学研究相关的资料，帮助学生从初步的理论学习到逐步开展实验探索以及论证，有助于提高学生的实践能力，增强理论知识的应用能力[2-3]。课程自开设以来，我校本科生热情高涨，积极参加。课程教学开展过程中，学生积极参与实验室开展的科研活动。在实验室，亲身接触实验仪器，动手进行实验，通过文献学习了解学科前沿。实验课外，通过课堂派等即时通讯工具与老师进行互动，并积极参与创新创业比赛等诸多项目，创造了很多“从0到1”的原创成果，并取得卓越成绩。

“医学综合设计性实验”一方面有效激发了大学生的科研学习兴趣，推动大学生将其发展为科研学术志向，为高校培养学术研究型人才打下了坚实的基础，另一方面促使了信息化教学与接触性实践的深度融合，提升了课程教学质量与效率。

（二）学校导师资源有限和科研经费不足

目前，国内高校教师资源配置方面仍存在诸多问题，如具备科研能力的教师资源相对不足。同时，学生规模急剧扩大，教师在数量上无法与学生的增长比例同步化。且因课时所限，老师几乎没有课堂时间用来讲授跟科研实验设计相关的基础理论知识。然而，随着高等教育的快速发展，教师的教学任务与科研压力与日俱增及传统的理论课与实验课内容与形式的单一化。很难满足新时代观念影响下具有创新性思维的新一代大学生对知识体系的需求。

加强基础研究是提高创新能力必要条件。近年来，我国总体科研投入不断提升，但科研经费投入结构仍有不合理之处。如：大部分学院科研相关软硬件基础设施不完备，导致在省部级乃至国家级基金的申报方面“广种薄收”，以致研究经费短缺、科研活动不能顺利开展。在此情形下需要寻找新的方向，以激发人才创新活力的新型培养模式。

二、网络药理学的简介及应用

（一）网络药理学的简介

网络药理学是通过整合生物学与计算机技术发展起来的一门学科，其实现过程如下：首先，在中药系统药理学数据库与分析平台上检索并筛选可能的药物作用靶标，而后通过对筛选出的药物有效活性成分目标和疾病靶目标进行富集，建立“有效活性成分－作用靶点”的网络模型图以呈现出药物对抗疾病的结果，明确药物成分与疾病之间的相互作用。之后将筛选出的关键靶点，和“药物——有效活性成分——作用靶点”中前5个有效活性成分进行分子对接。

与传统的药理学实验相比，通过网络药理学对靶点和多途径信号通路的预测和分析，不仅提高了药物治疗效果，降低了药物的毒副作用，提升了新药临床试验的成功率，还节省了药物的科学研发费用[4-6]。网络药理学在互联网的不同数据库网站上对相关数据进行搜索、筛选、汇总，其实质就是将信息技术通过多媒体手段进行可视化分析。

（二）网络药理学在“医学综合设计性实验”课程中的应用

大数据时代背景下，如何利用信息技术激发学生学习的兴趣，帮助学生进行思维拓展，是高校教师普遍关注的问题。以“医学综合设计性实验”课程为主的综合设计性实验，是通过实验项目的选择和实验的设计，实现启发学生的科学思维和培养学生创新意识的“一体化”教学目标。然而，面对导师资源不足及科研经费短缺的现实问题，若以分子生物学实验为主要教学目标，则课程教学难以充分开展。网络药理学在现代中医药科学研究中有着独特的优势。它利用专业的网络分析软件，通过对数据进行整合分析、计算，揭示了药物治疗疾病的靶点和分子机制，为药物在临床治疗中的应用提供基础理论依据。

网络药理学的原理及内容简单，学生易于理解吸收，且网络药理学不依赖于真实的实验室，学生可以根据自己的实际情况随时随地完成，不占用上课时间。通过构建“利用信息技术和计算机网络预测药物对疾病的靶点——随后再用相对简单的分子生物学实验技术进行验证——进而使大学生初步地了解科学研究理念”的网络药理学模式，在实验教学中引入科研实验方法和创新思维，有助于提升学生的创新能力和创新意识，培养学生思考问题和解决问题的能力。（如图1所示）。

图1 "网络药理学应用在“医学综合设计性实验”课程中的流程图示

（三）网络药理学与“医学综合设计性实验”结合促进学生综合素质全面提升

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》中指出，“支持学生参与科学研究，强化实践教学环节。”“促进科研与教学互动、与创新人才培养相结合。”“充分调动学生学习积极性和主动性，激励学生刻苦学习，增强诚信意识，养成良好学风。”高校教师作为教学环节的核心角色，将网络药理学与“医学综合设计性实验”相结合，通过科研与教学相结合推进创新型人才培养，使教学传授知识的同时为科研打下夯实的理论基础，同时促进科研成果转化为教学资源，有力的对原有教学内容进行补充和完善、更新，是探索本课题研究的关键所在。这样做的好处如下：

首先，有助于因材施教，进一步培养大学生的科研兴趣。使教学内容显得更为生动、且更有活力。这样既可以保证学生能及时掌握时下科技新动态，又能提高学习兴趣，也可以很快地理解和掌握利用信息技术查阅文献、准确分析实验数据。进而培养学生分析问题、解决问题的能力及创造力。于导师而言，不断启发学生思考、提出问题，也是自己不断的钻研学习、不断提高、和不断创新的过程，亦能增强自身的科研素质。

总之，网络药理学与“医学综合设计性实验”结合的教学方式，是将科研工作与教学内容科学合理的相结合。不仅要求教师要处理好教学与科研之间的关系，也要在教学与科研中灵活运用，这样可以实现教学质量和科研成果的双丰收。既达到了提升教师自我教学科研的能力同时，也为国家培养出更具创新能力的优秀人才。

三、结束语

“医学综合设计性实验”课程是我校科教结合的“三位一体”实验教学体系中的核心课程之一。它以“理论与实践相结合”“培养能力，专注创新，循序渐进，为学生服务”的思想为指导，以构建基础理论知识结构和培养科研实践能力为焦点，着重培养大学生的主观能动性和实践能力。高等教育的基本职能就是培养人才，而人才培养的中心环节就是教学，高校中的科研与教学有力的结合在一起，这样更可以有效地提高教学质量。因此，将教研纳入到科研的视野范围，将教学水平视为学术水平必将有力地促进高校教学和科研的结合和发展。这也是高等教育对社会的发展和变革做出的积极回应。网络药理学是在生物信息学、系统生物学和药理学快速发展的基础之上诞生的新型生物信息化研究方法。其通过各类数据库搜索、筛选，构建药物－疾病－靶点等连接的互作网络，分析药物对疾病潜在的作用机制，对于药物及疾病的研究有着重要的推进作用。通过网络药理学与综合设计性实验的相结合，表明利用网络资源与信息技术手段进行创新性实验教学的设计，有利于提升实验教学质量，达到“多媒体教学+信息化科研”效果的最优化。

作者单位：毛彦稳 李晓娟 荣文慧 李伟 张紫娟

河南中医药大学 医学院

参考文献

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[2]张紫娟，闫秀娟，李伟等.信息化背景下基于科教融合的“三位一体”实验教学体系促进创新型人才培养[J].中国新通信， 2022，24（08）：146-148.

[3]张紫娟，郝莉，曾华辉等.基于微信平台的中医院校综合设计性实验教学改革探析[J].中国新通信，2020，22（23）：226-227.

[4]罗字呈，杨桃，陈江，等.基于网络药理学及生物信息学探讨藤梨汤治疗结直肠癌的作用机制研究[J].空军军医大学学报， 2024，45（03）：311-318.

[5]刘林潇，全德森，马晶鑫，等.基于网络药理学和实验验证探讨苦参对动脉粥样硬化的作用机制[J].亚太传统医药，2024，20（03）：24-30.

[6][1]高丽娟，季欢，赖灵巧，等.网络药理学在人兽共患病领域的应用研究进展[J].中国病原生物学杂志，2023，18（12）：1487-1490.