基礎醫學拔尖創新人才培養實驗教學體系的構建與實施

閆景瑞　張緯　胡瑩瑩　王海明　鄧為民

[摘 要]天津醫科大學探索構建了基礎醫學拔尖創新人才培養實驗教學體系。課題組根據OBE目標成果導向理論，圍繞動手能力、學科融合能力、自主學習能力、團隊協作能力、設計與創造能力構建實驗課程體系和保障實施體系。在實驗課程體系中，課題組結合布魯姆的教學目標分類理論，將實驗課程分為基礎技能、驗證性、綜合性、創新性四個層次，按照課程內容設置了六個實驗模塊，改革實驗教學方法，改進評價方式。為了保障實驗教學的有效實施，天津醫科大學在師資保障、平臺保障、制度保障以及質量保障四個方面做了一系列的改革。實踐表明，此教學體系能夠有效培養學生的五種核心能力，實現了培養拔尖創新人才的目標。

[關鍵詞]基礎醫學;教學改革;實驗教學;教學體系;創新能力

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2022）05-0200-04

2018年10月，教育部等六部門發布了《關于實施基礎學科拔尖學生培養計劃2.0的意見》，要求遵循基礎學科拔尖創新人才成長規律，創新培養模式，形成拔尖人才培養的中國標準和中國模式。基礎醫學首次被納入基礎學科拔尖學生培養計劃和強基計劃，凸顯出國家對培養基礎醫學研究領域更多創新領軍人才的殷切期望。基于學習金字塔理論[1]（見圖1），實驗教學是學生主動學習的一種方式，是培養學生實踐動手能力、團隊協作能力、科學素養、創新能力的重要手段，是培養拔尖創新人才的重要路徑[2]。但基礎醫學實驗教學普遍存在依附于理論教學，以驗證性實驗為主，教學模式主要是被動“填鴨式”，實驗教學的評價方式單一，實驗教學師資隊伍水平偏低，研發開放性實驗項目的能力不足，實驗設備陳舊，跟不上生命科學技術的發展等一系列問題[3]。

作為國家級一流學科建設高校，天津醫科大學2014年開設基礎醫學專業，每年計劃招收20人，以培養基礎醫學拔尖創新人才為目標，對基礎醫學實驗教學體系進行了重構。經過6年的探索實踐，天津醫科大學初步構建了以實驗項目為載體，以能力培養為核心的遞進式實驗教學體系，實現了實驗教學項目菜單化、教學內容層次化、選題項目自主化、教學方法多樣化、評價方式多元化。

一、實驗課程體系的構建

（一）基于OBE（Outcomes-based Education）理論設計實驗課程體系（見圖2）

基礎醫學專業的培養目標為：培養具有寬厚的自然科學、生命科學基礎，扎實的基礎醫學理論知識，較強的創新精神、實踐能力和科研素養，較大的發展潛能，擁有國際視野和家國情懷的拔尖復合型人才。基于此培養目標拆解出學生的8種核心能力素質，即動手能力、設計與創造能力、語言能力、學科融合能力、溝通能力、團隊合作能力、自主學習能力、堅忍不拔能力[4]。從8種能力中篩選出與實驗教學相關的五種能力，即動手能力、學科融合能力、自主學習能力、團隊協作能力、設計與創造能力。圍繞這5種核心能力，結合布魯姆的教學目標分類理論[5]，課題組將實驗項目分為4個層次，按照課程內容設置了6個實驗模塊，并改革實驗教學方法，改進評價方式。

（二）實驗項目層次化

梳理全部實驗課程內容，根據布魯姆教學目標分類理論將實驗項目分為4個層次（見圖3）：基礎技能性實驗、經典驗證性實驗、綜合性實驗和創新性實驗。壓縮基礎技能性實驗和經典驗證性實驗占比，提高綜合性實驗和創新性實驗占比。基礎技能性實驗占比20%，目標是培養學生必備的基本實驗操作技術，其教學內容具有規范性、基礎性的特點，為后續的綜合性實驗和創新性實驗打好基礎。如：醫用實驗動物學、形態學實驗技術，組織培養實驗技術，免疫技術原理與應用等。經典驗證性實驗占比20%，目標是在驗證和重復一些經典實驗項目的過程中，加深學生對基礎理論知識、實驗原理、操作技能的掌握和理解。如蛋白質定量測定、質粒DNA的提取與鑒定、抗毒素中和、凝集和沉淀等實驗項目。綜合性實驗占比30%，目標是培養學生對知識的綜合運用，以及從多學科、多角度分析和處理復雜問題的能力。綜合性實驗包括學科內和跨學科的綜合實驗，學科內綜合實驗如：醫學免疫學的內毒素休克模型的建立及鑒定實驗，此實驗室將醫學免疫學中原動物實驗技能培養、小鼠中樞和外周免疫器官觀察、細胞因子ELISA測定等實驗進行了綜合。跨學科綜合實驗如：心肌缺血再灌注損傷綜合實驗整合了生理學、病理生理學、組織胚胎學、免疫學四個學科的內容，心肌缺血再灌注損傷的造模和取材屬于生理學與病理生理學內容;心肌組織石蠟標本的制備、切片、蘇木精-伊紅染色、變色酸2R-亮綠染色屬于組織胚胎學內容;Western blot檢測心肌組織中磷酸化P38絲裂原活化蛋白酶、ELISA法檢測血清肌鈣蛋白屬于免疫學內容。創新性實驗占比30%，主要內容是根據實驗目的要求和實驗條件，由學生自主設計實驗方案、自主實驗得出實驗結果，目標是培養學生的創造性思維和創新能力[6]。如：基礎醫學探究性實驗中針對“不同濃度血清對于P44/42絲裂原活化蛋白激酶的激動作用”，學生需要查閱文獻，分組討論，自行設計實驗思路，制訂實驗流程，最后匯報實驗結果和討論。科研思維與實踐I-II則是依托專業導師，以學生為主，導師協助、學院資助的形式開展的科研訓練項目。

（三）實驗項目模塊化

拔尖人才需要有較強的學科融合能力，即綜合利用多學科知識解決實際問題的能力[7]。天津醫科大學依托本校國家級基礎實驗教學示范中心，打破傳統學科界限，將相近學科進行調整、合并，形成了六大實驗教學模塊，即人體解剖學實驗模塊，涵蓋了系統解剖學、局部解剖學、斷層解剖學;形態學實驗模塊，涵蓋了組織學與胚胎學、病理學;細胞與分子生物學實驗模塊，涵蓋了醫學細胞生物學、醫用生物化學、醫學遺傳學、分子生物學;病原與免疫實驗模塊，涵蓋了人體寄生蟲學、醫學微生物學;醫學免疫學機能實驗學模塊，涵蓋了生理學、病理生理學、藥理學;科研素養實驗模塊：涵蓋了早期接觸科研訓練、科研思維與實踐I-II、科研與成長。

（四）改革教學方法

1.案例教學

教師在實驗項目開始前布置相關的臨床、科研案例或者生活實例，讓學生運用所學知識進行分析探討，使學生變被動為主動，帶著問題和興趣去學習[8]。如在進行心肌缺血再灌注損傷實驗前，給學生發布一個急性心肌梗死的臨床病例，然后讓學生在實驗中通過實驗觀察心電圖的變化，測定心肌酶，再回去分析和解釋之前病例的發展與轉歸，這極大地提高了學生的學習興趣。

2.翻轉課堂

教師將創建好的教學視頻、圖片、動畫等學習資料在課前發給學生，布置學習任務，課上教師再針對性地講解，組織學生對難點問題進行討論[9]。如在組織胚胎學授課中，將30人分成5組。教師提前一周發布教學課件、實驗視頻、教學目的和各知識點任務單，并通過學習平臺監測學生預習情況。每次課選出一組作為主講小組。課中主講學生利用多媒體互動系統結合鏡下結構主講知識點，其余學生根據觀察結果提問，主講小組成員回答。在這個過程中教師隨時總結和提問，并根據成員表現評分，最后學生之間再進行交流討論。課后教師整理評分，批改作業，反思教學過程。

3.開放式教學

開放式實驗教學是將實驗時間、實驗項目、試劑耗材、儀器設備、實驗場所等資源通過網絡平臺，面向本科生開放，學生自主申請和設計開展實驗[10]。如在進行基因克隆技術實驗前，教師在網絡實驗預約平臺上發布研究內容和五篇與實驗相關的文獻資料，讓學生自行設計實驗方案，制作實驗流程圖，然后進行系統提交，提交后教師進行調整，審核通過后，學生即可按照預約時間進行實驗操作，其間教師對學生的操作進行指導，并為學生表現打分。

4.PBL教學

PBL教學法是基于問題的教學方法，能夠培養學生的批判性思維和創新能力，激發學生學習興趣[11]。如在進行“腫瘤基因P62表達質粒構建及對人宮頸癌Hela細胞增殖的影響”實驗前，圍繞腫瘤基因P62的研究進展和功能以及臨床意義，各實驗小組查閱文獻后，進行PPT講解。教師組織學生進行討論，引導學生修訂實驗方案，最后指導學生完成實驗，這個過程培養了學生自主學習的能力。

（五）改進評價方式

傳統實驗課程成績主要由實驗考試+實驗報告+實驗操作+考勤按照比例組成，隨著教學方法的改革，評價方式也逐漸優化[12]。1.提高了過程性評價成績占比，降低了實驗考試的占比。如采用翻轉課堂教學的組織胚胎學成績構成：出勤（10%）+翻轉教學活動評分（40%）+畫圖作業（25%）+課堂測驗（10%）+期末實驗考試（15%）。2.實驗報告不再統一模版，要求學生平時做好實驗記錄，教師重點依據學生課前預習、參與程度、實驗數據的分析情況進行打分。3.對于開放性實驗，學生要根據實驗結果撰寫一篇小論文，教師對論文進行打分，擇優推薦發表[13]。

二、保障體系

實驗教學體系的成功實施，離不開完善和強有力的保障體系。天津醫科大學在師資、平臺、制度、質量監控四個方面進行了多項改革，確保實驗教學體系的有效運行。

（一）師資保障

高水平的實驗教學，離不開優秀的教學隊伍。1.確立課程負責人制度，跨學科綜合實驗和創新實驗教學團隊采用課程負責人制，出臺文件確定課程負責人職責。負責人主要負責課程的開發以及團隊成員的培訓。要求課程團隊，每周召開一次跨學科集體備課。2.作為高層次人才的科研助手，全部回歸學科參與實驗教學。科研助手本身科研能力較強，對研發創新實驗有較大幫助。3.依托基礎醫學國家級實驗教學中心定期開展實驗教師和技術人員的交流培訓，促進學科的交叉融合，提升教師水平[14]。4.開展實驗技術人員競賽，以賽代練。

（二）平臺保障

高水平實驗場所以及完善的管理平臺，對實驗的開展起著至關重要的作用。1.教學平臺：對國家級基礎醫學實驗教學中心按照實驗項目模塊進行優化和重組。對實驗室進行大規模改造，淘汰老舊設備，配備酶標儀、電泳儀、分光光度計、凝膠成像分析儀、熒光顯微鏡等科研常用設備。2.科研平臺：成立基礎醫學研究中心，整合全校資源打造醫藥+X多學科交叉平臺，主要是學生跟隨導師開展科研訓練的場所。3.網絡平臺：實驗室預約平臺由學生開展創新實驗或者課后重復實驗使用。網絡教學平臺是教師課前發布學習資料、監控學生的學習情況、開展師生互動的平臺。實踐教學平臺可讓導師發布實驗項目招募學生，學生根據興趣選擇，通過導師面試后，可以加入導師課題組開展科研訓練。PBL教學平臺可進行案例庫的建設、PBL教學及相關評價。微信公眾平臺開設了“天醫解剖之家”，成為開展學生競賽和展示優秀作品的窗口。

（三）制度保障

1.出臺《實驗室開放管理辦法》，要求教學科研實驗室必須全部對基礎醫學專業本科生開放。

2.出臺《創新學分管理辦法》，對基礎醫學專業設置4個科研創新學分。

3.出臺一系列激勵機制。每年開展實驗教學改革專項立項。參與教學改革的實驗技術人員在同等條件下優先晉升。綜合性、創新性實驗教學工作量按照基準課時的1.8倍計算。

（四）質量保障

1.利用評教系統，開展即時評教，課下學生掃描二維碼，對教師、實驗技術人員、課程進行打分，如發現問題，即知即改。

2.開展督導專家和同行專家聽課。

3.定期召開學生座談會，聽取學生意見。

4.與第三方合作，開展獨立的實驗教學調研。

三、存在問題

1.大幅增加綜合性、創新性實驗項目，對實驗場所、設備和經費投入都有較高要求。天津醫科大學基礎醫學專業每年招收人數在20人左右，使實驗分組和資源都得到了保障。

2.高層次人才對實驗教學體系構建的參與度不高，主要原因是管理部門還存在教學和科研分離的思維，主觀上認為高層次人才不愿意參與教學活動，未給高層次人才提供充足的參與機會和渠道。

3.個別分子生物學實驗時間要求較長，存在排課困難和時間浪費的情況。

四、結語

通過基礎醫學拔尖創新人才培養實驗教學體系的構建與實施，培養效果已初步顯現。近三年本校基礎醫學專業本科生共獲得省部級以上各類獎項45項，獲得專利4項，發表論文15余篇，以第一作者身份在Nucleic Acids Research（IF：11.147）、Frontiers in Genetics（IF：3.517）上發表論文各一篇。37名畢業生中有26名學生繼續深造，占比70.3%，遠高于本校平均水平。在對學生導師的問卷調研中，98%的導師認為基礎醫學專業學生在動手能力、學科融合能力、自主學習能力、團隊協作能力、設計與創造能力上都優于其他專業學生。第三方機構對本校2019屆畢業生的調查顯示，學生對實驗教學的滿意度為98.7%。

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[責任編輯：鐘 嵐]