基于細胞生物學技術培養醫學研究生科研創新能力*

張鳳 趙靜 文今福

1 山東第一醫科大學臨床與基礎醫學院 濟南 250117 2 山東第一醫科大學第二附屬醫院 山東泰安 271000 3 山東第一醫科大學生命科學學院 山東泰安 271016

0 引言

隨著我國社會經濟的發展，尤其是站在“十四五”的新起點上，科學與技術的創新幾乎被提到最重要的位置。科學與技術的創新關鍵在于具有創新能力的高素質人才，而高等學校肩負著培養高素質的創新人才的歷史使命，因此，在高等教育教學過程中提高學生的創新能力對于人才培養和國家戰略都有極其重要的意義。

高等院校中的研究生是未來科學研究工作的主要力量，因此，研究生創新能力的培養對于創新人才隊伍的儲備和建設意義非凡。

伴隨著科技發展，各學科相互交叉融合不斷碰撞出新的火花。細胞生物學作為生命科學的四大基礎學科之一，是當代生物科學領域發展最快的前沿學科之一，其研究成果和技術方法進步對推動醫學發展作出了重要貢獻[1]。

醫學院校碩士研究生學習細胞生物學的基本理論和相關的實驗技術方法可為后續科研工作的開展奠定扎實的理論和技術方法基礎，可以培養科研思維，提高科研能力[2]。

那么，作為任課教師，如何更好地利用課程教育教學過程培養學生的科研創新能力一直是山東第一醫科大學不得不面對的重要課題。在十余年的教學經歷中，山東第一醫科大學一直在自身、教學方法和教學內容等方面不斷摸索，嘗試在多個方面夯實學生理論基礎的同時，逐步提高學生的科研創新能力。

1 提高教師自身素質，創設平等民主的師生關系

培養學生的科研創新能力，首先任課教師自身要具備開闊的視野、廣博的知識，帶領學生站在學科的前沿領略學科的發展和進步。這就要求教師日常要不斷學習，拓寬自身知識面，深度學習，同時也要注重去國內外高水平大學和研究機構訪問學習，提升自身的專業水平和形成全球化視野，提高培養創新人才的能力。

在自身綜合素質不斷提高的同時善于創設平等民主的師生關系，和學生共同探索和交流，從而逐步激發研究生對科學研究的濃厚興趣，培養他們的意志品格，為創新能力的培養打下良好基礎。

例如，在細胞的增殖與運動學習過程中，研究生可根據各自未來不同的選題方向，整理所關注的領域細胞增殖和運動的相關知識和應用，學生與教師之間以及學生與學生之間相互溝通交流，豐富了教師和學生的知識體系，加深了他們對細胞增殖與運動的理解，學生能學習到與細胞增殖與運動異常相關的疾病發病機理及相關的干預策略。這種底層知識體系的構建對于研究生科研創新大廈的建設是至關重要的。

2 根據研究生已有細胞生物學基礎知識的特點，利用主題教學法開展理論教學

筆者以Gerald Karp 主編的CellandMolecular Biology和翟中和等主編的《細胞生物學》為參考教材，大膽取舍，優化整合教學資源。筆者主要分兩個大專題來討論：一是靜態細胞，靜態細胞主要圍繞細胞的結構，包括細胞膜的結構和功能和主要細胞器的結構和功能開展討論；二是動態細胞，動態細胞圍繞細胞的運動、細胞的增殖與調控、細胞信號轉導、細胞的免疫應答、細胞凋亡等主題開展討論[3]。

主題教學是考慮研究生在本科階段都有了一定的細胞生物學基礎知識，研究生階段的學習是進一步歸納整理，并且與最新的科研進展融合進行理解應用的過程。采用主題教學有助于研究生把前期所學到的基礎知識和科學研究當中的相關知識整合起來，讓學生體會基礎與應用之間的無縫銜接，提高學習積極性，有助于激發學生的學習興趣并可以進一步提升學生的探索能力，為學生的創新能力培養奠定堅實的基礎。

在主題教學實施過程中，課前，教師通過網絡平臺拋出主題，引導學生積極展開討論并進行相關資料收集，文獻調研等工作。課堂上教師將最新的科研進展融合進相應的專題討論中，并引導1 ～2組學生進行相關專題的匯報。課后，教師和學生一起歸納整理在本次學習的專題中，專題本身的知識框架以及師生融合進了哪些科學研究方面的應用，有興趣的學生可以進一步延伸學習，閱讀文獻后進行綜述整理等，這樣也訓練了學生科技論文寫作的能力，為其未來的科學研究增添了一項利器。

比如，在動態細胞的細胞信號轉導專題學習中，課前教師拋出問題“你所了解的細胞內信號轉導”。學生集思廣益，充分調研后形成各組“我的細胞內信號轉導”專題報告。課上，教師首先分享經典細胞信號轉導途徑及它們之間的相互作用，同時分享最新的頂級期刊刊登的相關研究進展，展現細胞生物學科學體系日新月異的特點；學生分享他們的主題報告；教師再進行知識的融會貫通：盡管細胞內的信息傳遞路徑千差萬別，但是萬變不離其宗，最終它們實現的都是調控細胞、組織器官乃至個體更好地適應內外各種環境的目標。

整個教學過程有收有放，有擴展也有歸納整理，讓學生沉浸在奇妙的細胞生物學探秘的過程中。每一堂課都有知識的匯聚，思想的碰撞，師生流連忘返，樂在其中，這也正是筆者通過主題教學來營造的學習氛圍。

同時，在主題教育教學實施過程中，要求教師不斷根據最新的科研進展和技術方法進步及時更新教學內容，使細胞生物學理論知識與科學研究有機融合，不斷開拓學生的視野，激發其學習興趣，時時處處播下愛科學、探索科學并不斷創新的種子，在研究生日后的科學研究生涯中能夠逐漸生根發芽，使研究生成長為高素質的創新型科技人才。

3 發揮細胞生物學實驗課作用，培養研究生科研創新能力

細胞生物學是一門實踐性很強的學科，實驗教學是學科教學中尤為重要的一環[4]。研究生階段的細胞生物學的技術和方法也被廣泛應用于研究生后續的科學研究工作中。為培養研究生科研創新能力，筆者在傳統的實驗內容如細胞原代培養、傳代培養、細胞生長測定和細胞凋亡檢測等基礎性實驗的基礎上，增大了探索性實驗的占比，鼓勵學生綜合利用學到的基礎知識和技術方法進行探索性實驗[5]。

在探索性實驗進行過程中，主講教師和學生共同設計實驗方案，比如可以選擇Hela、H9C2 心肌細胞和BGC823 胃癌細胞等實驗材料利用流式細胞術、共聚焦顯微鏡和多功能酶標儀等進行藥物藥效學實驗及初步作用機制研究。

這種相對直觀的科學研究能夠讓學生迅速意識到所學知識原來如此“有用”，這樣能把學生的注意力集中到學科知識上來，后續再進行難度更大、實驗過程也更為煩瑣的實驗，學生也能主動克服困難完成目標任務。

同時，在課程前期就給學生介紹學科內容的安排，這樣學生認識到課程后期要開展大量的探索性實驗，在前期的學習中就會更加積極主動，從而能夠做到基礎知識學習不懈怠，而且對最新的科研進展調研更充分。

隨著課程內容的開展，學生在實驗課程中的實踐和學習又進一步推動了其對基礎知識深入探究和對相關的學科進展及前沿知識產生濃厚興趣，這也正是筆者課程教學的初衷。

通過細胞生物學課程教學，筆者“授人以魚”，更希望能夠“授之以漁”，畢竟在科學飛速發展的今天，個人終身學習觀念的建立對日后的學習和工作都是有益的，這也是筆者在教育教學過程中要始終堅持不懈地培養的學生的重要素養之一。正是有了目標引領，學生的積極主動性被充分調動起來，最終實現了以學生為主體的教育教學，能夠顯著提高學生的科研創新能力。

總之，細胞生物學實驗課教育教學過程中，探索性實驗的融合，顯著提高了研究生的文獻調研能力、學習主動性及實驗動手能力，即研究生的綜合科研素養得到顯著提升，這有助于激發研究生的科研潛能，提高科研創新能力。

4 鼓勵研究生積極參與導師實驗室輪轉和學術交流

依托細胞生物學課程培養醫學研究生的科研創新能力，筆者鼓勵研究生不僅要在課堂上下功夫，走出課堂后，更要注重知識的積累和應用。對醫學研究生來說，鼓勵研究生提前進入導師的實驗室輪轉學習。

由于碩士研究生學制一般是3 年，理論學習加上開展課題和后續的畢業論文撰寫及相關論文的發表等工作都需要在這段時間內完成，學業任務相對較重。而在正式進入實驗室開展具體的科學研究之前甚至本科畢業設計階段就進入導師的實驗室輪轉學習，學生不僅能夠提前適應實驗室的環境，還能夠提前了解相關研究領域的研究進展并快速掌握相關的技術方法，這些無疑為研究生后期開展獨立的科學研究奠定了良好的知識和技術基礎。

比如文今福教授團隊的研究生有的在本科階段就開始著手參與實驗室心肌細胞、人臍靜脈內皮細胞等細胞培養工作及相關的藥物篩選等基礎性實驗，同時參與實驗室的文獻精讀活動，經過幾個月的積累，研究生對實驗的研究領域都會有一定的認識；可以這樣輪轉幾個實驗室，一直到明確個人感興趣的研究領域，再進行個人研究方向的選擇就有的放矢了。

所有的這些基礎性工作都有助于研究生正式進入實驗室開展獨立的科學研究，有了這些經歷，他們能夠很快地深入進行課題的研究工作，有了更多探索和思考的余地，這些為他們后期課題的順利開展和論文發表奠定了良好的基礎，良好的科研基礎也為后期研究生科研創新能力的培養提供了沃土。

另外，筆者鼓勵研究生多參加學術交流。既可以參加校內各個課題組定期召開的Seminar,也可以參加學校乃至網絡平臺邀請的科學家學術報告，也可以參加類似于細胞生物學科研興趣小組的學術交流，這樣學生能夠置身于百家爭鳴的學術科研氛圍中，對其科研創新能力的培養具有深遠的意義。

每年的諾貝爾獎都是非常好的學習素材，筆者嘗試串聯近年的諾貝爾獎，尤其是諾貝爾生理學或醫學獎內容進行小組交流，利用每次10 min 來介紹諾獎的獲獎內容，分享獲得諾獎的科學家的個人經歷，了解他們的“硬核人生”。

比如2019 年獲得諾貝爾化學獎的97 歲高齡的John B. Goodenough，他豐富傳奇的人生經歷和對科學始終如一的堅持與熱愛激勵著我們每一個人；他曾說自己一直像只烏龜，爬得緩慢，但最終會到終點；開始或許有先有后，勝利卻沒有先后，永遠只屬于堅持到最后的人。

2015 年，扎根中藥學研究整整60 年的中國科學家屠呦呦獲得了諾貝爾生理學或醫學獎，成為國內首位榮獲諾貝爾獎的女科學家[6]。屠呦呦先生正是憑著她對中藥學的認真和堅守，在科學界脫穎而出。這些諾貝爾獎獲得者“發現”背后的故事及科學家人生經歷無疑是非常好的思政素材，對研究生個人意志的培養很有幫助。

“榜樣的力量是無窮的”。這些素材帶給學生的無形啟迪能夠讓他們在后續的工作中不輕言失敗，能夠有不斷克服困難屢敗屢戰的勇氣和力量，始終保持對科學的執著和好奇，從而科研創新的后勁十足，這也是筆者對教育教學的最高期望。

5 結束語

在細胞生物學教學的過程中，筆者不僅從提高教師的科研素養和知識積累著手，還應用多元化的教學方法優化整合教學內容，同時聯合各種優勢資源多管齊下培養研究生的科研創新能力。“路曼曼其修遠兮，吾將上下而求索。”幾年來，雖然筆者在教育教學領域取得了一些成績，但是每一位教師的教育之路都是沒有最好，只有更好，唯望我們用心用力最終能夠為國家的教育大廈添磚加瓦，為國家的科技創新貢獻力量。