生物技術專業科研設計與方法課程教學體會

陳 奇 謝運昌* 劉曉穎

（[1]安徽醫科大學生命科學學院 安徽·合肥 230032；[2]江西師范大學生命科學學院 江西·南昌 330022）

近年來，隨著醫學院校高等教育的飛速發展，學生從事生命科學領域研究與探索的興趣及意識不斷增強。鑒于此，越來越多的相關高校生物學基礎課程教學中均增設了“科研設計與方法”這門專業核心課程。該課程的開設和教授能夠為學生提供必備的基礎理論知識并有效提升學生的基本技能，尤其能夠極大培養學生從事生物醫學相關研究的興趣，并提高科研思維能力。通過該課程的學習，學生能夠具備從事生物醫學科研的基本素質，初步掌握生物醫學科研設計的原理、方法和步驟，以及科研課題申請和科研論文撰寫的基本要求和格式，從而成為一個合格的生物學研究人員和專業學者。

1 課程的定位和重要性

“科研設計與方法”一般開設于四年制本科的大三下學期或者大四上學期，是學生在完成了絕大多數專業核心課程學習之后的一門核心課程。課程的開設有助于學生對已有知識的深入理解和全面掌握，也有助于學生規劃開展即將到來的本科畢業設計，乃至為將來研究生階段的學習以及整個科研生涯歷練做好充分的準備。通過該課程學習，學生能夠掌握開展生物學及醫學研究的基本知識和技能，養成對生物醫學科研的興趣，習得相應的科研思維，從而具備從事生物醫學科研的基本素質。因此，為達到上述目標，課程的教學過程和教學方法主要采用多媒體教學，課堂講授和討論相結合的形式。

2 重視結合自身科研方向開展教學工作

“科研設計與方法”課程教學實施過程中的理論需要結合實際工作中的具體情況加以佐證，相關的任課教師對自身的研究領域的科研情況也有足夠深入的理解。因此，課程教學過程中，任課教師也必須將自身的科研方向與教學實踐進行有機融合。筆者主要從事微生物次級代謝產物的分離和生物合成研究，目前已承擔了包括國家自然科學基金、安徽省高校自然科學研究項目以及廣東省海洋藥物重點實驗室開放課題基金在內的多個科研課題，在相應研究領域取得了較好的研究成果。筆者在科研中得到的一些小分子化合物和相關合成催化功能酶，這些研究成果可以為課程的實施提供一系列有趣生動的研究教學實例。同時，教學過程中存在的一些設計不足之處又可以從科研工作中得到解答。對任課教師來說，更有意義的是，在教學實踐過程中得到的一些心得體會又可為自身科研提供一些新的思路。

3 重視案例教學提升教學工作

案例教學是一種開放式、互動式的新型教學方式，在不同階段、不同層次、不同學科的教學過程中有著極為廣泛的應用。“科研設計與方法”課程理論性強，單純闡釋的理論對于沒有任何科研基礎和經驗的本科生來說，接受難度較大，學習過程也極為枯燥，乏味。因此，在課程的學習過程中經常采用案例教學法，促進學生對理論知識的理解和接受，同時也有利于學生對相關知識的鞏固。例如在講述科研設計的具體設計細節問題時，以不同生境的放線菌分離為例，我們將班級同學分成5組，每組1位負責人，1位秘書，分別設計實驗分離海洋沉積物、淡水沉積物、鹽堿地、動物腸道以及植物內生5種不同環境樣品中放線菌。學生們結合已掌握的微生物基礎知識，進行分組討論和匯總，在40分鐘的時間內，不依賴于網絡學術資源的情況下，能夠設計完成70%-80%的工作量。教師予以適時、恰當的引導，結合課后相關文獻的檢索和閱讀完善，90%以上的學生能夠完整掌握和理解這一知識點。由此可見，案例教學的模式能夠顯著增強了師生之間的互動，加深了學生對知識點的理解，使得課程中的一些抽象的理論變得更為形象具體。這種教學方法不但提高了學生對課程的感性喜愛，而且也能夠引導學生繼續深入了解相關科研知識，教學效果良好。

在結合自身研究方向講述科研的實際價值時，以植物源次級代謝物青蒿素發現和應用的故事進行深層次的解讀。一方面分析為什么當年的諾貝爾生理學或醫學獎會頒發給屠呦呦，而不是相應團隊的其他學者，從而強調原創思維的重要性。另一方面，分析我國在青蒿素整個研究過程中暴露出來的問題，從而強調重視知識產權保護的重要性。最后，結合現有美國Keasling教授團隊利用合成生物學手段，在大腸桿菌和酵母中合成出青蒿素的前體物質—青蒿酸的重要進展，強調生物工業化在整個生物醫學發展中的重要作用?？偨Y時，強調科學研究在解決相關國計民生等最大問題中的重要性。同時，引導學生注重全方位、多角度、發展性的思考和解決問題的辯證思維的訓練。

4 重視情感態度和價值觀教育，完善教學工作

情感態度與價值觀的教育影響著學生求學、乃至整個人生的每一個階段，也是素質教育的重中之重。在“科研設計與方法”的課程教學過程中，同樣不能忽視。例如在講述科研選題的時候，可以結合“細胞學說”發現過程中的人物和故事，引導學生關注身邊的人和事，在平凡的生活中，發掘出新問題，找出源頭創新的“新課題”。同時結合瓦克斯曼教授團隊發現鏈霉素的故事，講述科研工作中毅力與意志品質的重要性。在有了新問題之后，要持之以恒的堅持和實踐，才能最終解決問題。最后加以總結，科研的成功離不開“汗水”，也離不開“靈感”。從深層次來說，這也是不斷強化學生良好行為與習慣養成的教育，能夠促進學生形成正確人生觀和價值觀。

科研的發展給社會帶來的是正反兩個方面的作用，生物醫學相關學科更是如此。教學過程中可以基因編輯這一技術為例，一方面闡述該技術諸多領域中潛在的商業應用價值，例如動植物新品種、人類健康療法、用于科學研究的動物模型、新的化合物以及能量來源的開發等。另一方面，以原南方科技大學賀建奎副教授基因編輯嬰兒事件為例，警告學生新技術如果應用不當就會帶來一定的社會與倫理問題，甚至是災難性的重大社會事件，引發學生進行思考和討論。同時，引導學生結合現有其他的科學技術，談談自身的理解和感悟。這樣，在整個教學過程中，學生可以辯證性的去看待科學技術對人類社會的影響和作用，同時切身體會到合理運用好新技術的重要性，從而形成辯證性看待問題的思維能力。

5 小結和展望

“科研設計與方法”從廣義上來說，側重于方法的和思維的教學，涉及到的知識龐雜、靈活且應用性強。所闡釋的理論并不是一成不變的死知識，而是需要不斷地根據學生實際情況進行微調，并加以靈活運用。如何在有限教學過程中，培養學生對課程的興趣，是值得每一位任課教師思考的問題。因此，新時期“科研設計與方法”的教學工作應充分運用多媒體和網絡平臺，不斷更新教學模式，并根據不同時期學生的特點及時調整教學策略，從而培養出滿足現代化科研需求的優秀本科生。