現代藥學—生命科學學科融合為導向的授課模式初探

［摘 要］ 生命科學是現代生物醫藥研究對應的基礎研究學科，與醫學、藥學的眾多細分領域的研究和發展息息相關，因而成為現代藥學類專業本科教育的必修課程?！吧锘瘜W”“分子生物學”和“細胞生物學”是生命科學的三大支柱學科，具有內容龐雜、系統性強、輻射面廣、前沿更新速度快等特點，學習難度較大。三門課程內容相關性強，但因分開授課且內容煩瑣，通常授課周期長，初學時易顧此失彼，僅通過強記學科知識和概念，無法建立課程之間的聯系及實現深層次的融會貫通，難以將課程所學知識用于實際藥學研究和實踐，是開展教學工作并提高教學質量的巨大挑戰。通過對藥學類專業生命科學課程教學實踐中遇到的問題進行總結，提出以學科知識融合為導向的授課模式，旨在為廣大高等教育教學中的生物學學科教育工作者提供參考。

［關鍵詞］ 現代藥學專業；生物化學；細胞生物學；學科融合；教學實踐

［基金項目］ 2022年度湖北本科高校省級教學改革研究項目“藥理學實驗課程線上教學資源建設”（2022012）；2023年度武漢大學中南醫院醫療科技創新平臺支撐項目“基于代謝穩態重建的獲得性癲癇/顳葉退化共病靶標篩選及干預策略研究”（PTXM2023015）

［作者簡介］ 王雅潔（1985—），女，湖北荊門人，博士，武漢大學藥學院講師，主要從事神經退行性病變的細胞及分子病理研究；童 靜（1975—），女，湖北荊州人，博士，武漢大學藥學院副教授，主要從事藥食兩用中藥新資源新用途開發研究；陳新軍（1973—），男，湖北武漢人，博士，武漢大學中南醫院藥學研究院副主任醫師，主要從事神經外科腦血管疾病的臨床與基礎研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）52-0029-04 ［收稿日期］ 2024-02-01

引言

“生物化學”“分子生物學”和“細胞生物學”是生命科學的重要組成部分，也是現代生物醫藥研究對應的基礎研究學科，與醫學、藥學的眾多細分領域的研究和發展息息相關，因而成為現代藥學類專業本科教育的必修課程。這三門學科既具有生命科學學科的共性，如系統性強、內容基礎、學科輻射面廣、學科前沿更新速度快等特點，又具有各自的學科側重及學科特色。在課程設置上，這三門學科的學習次序通常為“生物化學”—“分子生物學”—“細胞生物學”，學習時間跨度貫穿大學本科一至二年級，其中“生物化學”由于學習內容較多而占據一至兩個學期，“分子生物學”和“細胞生物學”學習時間通常為一個學期。三門課程在學習內容和研究領域上是高度關聯的，但由于授課內容繁復，授課周期長，初學者在學習過程中常常顧此失彼，表現為機械強記學科基礎知識點、概念，無法建立學科之間的聯系以實現知識構架上的融會貫通，難以將該課程所學用于思考和解決藥學專業研究和實踐中的各種問題，這對該學科教育工作者是一個巨大挑戰。通過對現代藥學專業的生命科學課程教學實踐中遇到的問題進行歸納總結，筆者思考并提出了面向該專業以學科知識融會貫通為導向的融合授課模式。

一、強調生命科學對現代藥學研究的重要性

迄今為止，生命科學歷經三次顛覆性的發展，從邊緣科學發展到當今熱門領域。第一次是1953年DNA（脫氧核糖核酸）雙螺旋結構的發現，使生命科學從表型觀察轉而進入了分子時代。第二次以全基因組測序及功能研究為主題，推動了生命科學的基因組研究。第三次是在當前的21世紀，生命科學將物理、化學、工程、信息等學科融入其中，實現了迅猛發展，對傳統醫藥領域的研究思路和研究格局產生了顛覆性的影響。比如，靶向藥物的開發，基因編輯技術對難治性遺傳性疾病的預防和治療，腫瘤免疫療法等一系列新的診療措施的開發，都是生命科學在醫藥領域的應用。

我國的醫藥產業自20世紀50年代起，主要依靠仿制藥來支撐產業發展和滿足臨床需求。20世紀90年代加入世界貿易組織后，仿制藥受到了限制，我國轉而開啟了模仿創新的藥物研發階段，即根據已發現的藥物靶點研發具有自主知識產權的藥物。2018年后，我國在藥物研發和新藥上市的貢獻顯著增加，國際影響力不斷攀升，這一發展需求決定了原創新藥研究已成為我國醫藥研究的首要目標，而基礎生命科學研究的突破則是引領創新藥物發展的內在驅動力。這一現狀對藥學人才的培養提出了新的導向和要求，即需更加強調藥學專業人才對生命科學基礎課程的學習和掌握，逐步培養生物醫藥領域的高端原創研究人才。

這一新的發展導向面臨的現狀是，我國在生命科學領域基礎研究相對薄弱，盡管部分領域已在飛速發展階段，但在較大范圍內仍缺乏原創能力，這成為醫藥產業發展的制約因素。而傳統藥學人才培養模式下，初學者往往無法意識到藥學學科發展變革的新導向以及生命科學課程學習的重要性，在應對該領域課程學習時往往避重就輕，而將更多的精力放在“藥物化學”等仿制藥時期人才培養的重點課程上。

二、生命學科基礎學科相關概念的梳理歸納及原理的交叉融合

現代藥學為多學科交叉融合的綜合性學科，創新藥的研發需要先吸納生命科學及其他科學的前沿進展，再通過藥學專業人才對這些信息的整合來探尋藥物的研發思路和策略，因此跟蹤和深入理解生命科學領域發展前沿是現代藥學專業人才應掌握的必備能力。“生物化學”“分子生物學”和“細胞生物學”是生命科學三大支柱學科，因而也成了藥學專業培養計劃中的必修課程，這些課程有助于建立生命科學的基本理論框架，引導和培養研究型的思維能力。內容上，“生物化學”與“分子生物學”的內容聯系更加緊密，“分子生物學”也被看作“生物化學”的衍生學科。“生物化學”與“細胞生物學”在內容上的聯系稍顯松散，因而初學者在學習過程中往往認為二者之間沒有很明確的關聯性，從而影響了對知識系統性的理解和應用。這一狀況是由于兩門課程教材編撰思路和側重點不同，而改變這一狀況最直接的方式是在授課過程中引導學生對兩門學科的相關概念進行梳理歸納。舉例來說，三羧酸循環是“生物化學”學習內容中的重點和難點，“生物化學”中強調三羧酸循環的每一個中間代謝物、催化步驟中酶的特性、調控方式及生物學意義，那么初學者在學習過程中就會將主要精力放在記憶中間代謝物的化學式、催化酶的名稱，嘗試理解各個酶的作用機制，進而掌握該代謝過程的全貌。然而，三羧酸循環是糖類和脂類物質分解代謝的主要途徑，發生場所是線粒體基質和線粒體內膜，與線粒體的呼吸鏈和細胞能量代謝關系緊密，而這些則是“細胞生物學”的學習內容?！吧锘瘜W”內容繁復，完成了該課程的學習后再開始“細胞生物學”的學習，通常導致初學者無法將三羧酸循環與線粒體的結構和功能聯系起來。此時，教師在講授過程中可對三羧酸循環的生化反應過程相關知識點進行回顧和復習，引導學生掌握線粒體的結構和功能對能量代謝的作用，從而使線粒體內膜結構中呼吸鏈承載的氧化磷酸化作用原理更容易被理解。

三、結合藥學專業特色精練教學內容，案例教學引導理論知識的運用和內化

“生物化學”“分子生物學”和“細胞生物學”屬于理學基礎學科，可與各個應用性領域相互融合。藥學類專業多為應用性方向，旨在制作藥物和優化生產工藝。但隨著學科發展，藥學類專業人才的培養思路已逐漸轉向基于疾病發病機理原創藥物的設計和研發方向，這就要求藥學專業培養過程中必須將生命科學與藥學進行學科交叉，使學生做到融會貫通。然而，由于生物學與藥學學科的融合還處于初級階段，使用的教材也為生命科學專業的基礎教材，缺乏有針對性的藥學類專業教材，學生無法將自身專業知識與生物學課程有機聯系，忽視了生命科學在未來學科發展過程中的重要作用，從而減少了對該學科學習投入的時間和精力。這一狀況在臨床類醫學專業也多有出現［1］。為此，授課教師需要在教學過程中采取有效的教學方式，建立起學科融合的橋梁，培養更多具有扎實的生物學—藥學交叉背景的創新型人才。

藥學專業培養計劃中，生物學科的教學工作往往面臨內容多而學時少的局面。因此，需對教學內容進行取舍和精練，以藥學專業所需基本生物學基礎知識為原點，以知識的實用性為導向，對每一知識板塊的各項內容進行梳理歸納和適當提煉，以便在授課過程中重點講述基礎核心知識點，再以此建立起知識網絡，并及時引導學生梳理知識點的脈絡，進而高效全面掌握生物科學基礎課程的核心內容［2］。比如，核苷酸分解過程中產生腺嘌呤和鳥嘌呤，二者在腺嘌呤/鳥嘌呤脫氨酶—黃嘌呤氧化酶的作用下得到共同的代謝中間產物黃嘌呤，隨后由黃嘌呤氧化酶催化得到尿酸。包括人在內的靈長類動物只具有腺嘌呤/鳥嘌呤脫氨酶—黃嘌呤氧化酶的編碼基因，因而尿酸無法被繼續分解利用而排出體外，其他動物則因具有尿酸氧化酶、尿囊素酶、尿囊酸酶和脲酶的編碼基因，可將尿酸依次分解為尿囊素、尿囊酸、尿素和氨。此外，如果人體內的尿酸無法正常排出而過量沉積于體內將引起痛風，治療該疾病的特殊藥物“別嘌呤醇”與次黃嘌呤結構類似，可強烈抑制黃嘌呤氧化酶的活性，經“別嘌呤醇”治療后，痛風患者排出黃嘌呤和次黃嘌呤而非尿酸，以緩解疾病癥狀。在該示例中，講授內容包括“生物化學”的嘌呤代謝過程及酶活調控機制，“分子生物學”的基因轉錄表達，“細胞生物學”中酶的表達分選及定位等基礎內容。在講授該知識點時，可設置適當的問題指向三大生物學學科的關聯之處，啟發學生通過思考和解決具體問題建立“生物化學”“分子生物學”和“細胞生物學”之間的學科關聯，以問題為導向幫助學生梳理生命科學不同學科之間的區別和聯系，使其牢固掌握該領域的知識框架。在此過程中，應突出以藥物研發為導向的思維模式，將知識的獲取、理解和靈活運用過程相互銜接，在案例思辨中使生命科學不同學科之間融會貫通，培養以生命科學與藥物研發為導向的思辨能力。

四、打造提出—分析—解決科學問題的思辨閉環，培養學術型思維

任何一門學科都需要以培養學術思維為目標，而大學階段如果能夠及早樹立培養學科思維的意識，對于學生來說是受益無窮的。枯燥的概念和理論背后，蘊含了學科發展的全部沿革過程和精彩的科學史故事［3］。因此，可在明確授課內容后，挖掘科學史中的相關內容，圍繞學科發展過程中某些重要現象的發現、關鍵概念的提出、理論的建立時所處的時代背景，提出或引出授課內容中所對應的學術問題，激發學生以第一人稱視角而不是上帝視角對科學問題產生好奇心；引導學生在所提供的背景知識中收集信息，思考解決問題的方式方法，嘗試以科學家的身份對獲得的信息、研究基礎進行歸納、思辨，通過思考和課堂討論提出解決當前科學問題的思路、假說及論證的方法；揭示當時的研究者采用的研究思路和方法，并引導學生對不同的研究方案進行對比，從思維層面啟發學生思考科學研究的時代局限性，研習實驗設計、論證和分析等關鍵的學術思辨過程，體會不同研究者的思維方式的先進性和局限性。由此，在課堂上以學術問題為導向，在思維層面上打造提出—分析—解決科學問題的閉環，幫助學生思考、理解和掌握學術概念和理論的本質，將高深的學術理論與學習者的個人體驗緊密結合，培養具有學術思維能力的專業人才。

隨著時代的進步，社會對于高等教育的質量要求與日俱增，這對于高校教師的授課能力、授課水平都提出了更高的要求。讓大學生學有所得、學有所成是每個高等教育工作者必須思考的問題。本文從藥學類專業生物學學科教學實踐中面臨的問題出發，提出了藥學—生命科學學科融合為導向的授課模式，旨在為廣大高等教育教學中的生物學學科教育工作者提供參考。

參考文獻

［1］王峰松.臨床醫學專業醫學細胞生物學教學實踐與思考［J］.赤峰學院學報（自然科學版），2020，36（5）：100-102.

［2］劉潔，沙保勇，張妮，等.“對分課堂”教學模式在醫學細胞生物學雙語教學中的應用［J］.海南醫學，2018，29（21）：3064-3066.

［3］劉朝暉，喬國軍.發現教學法在醫學細胞生物學教學中的應用［J］.承德醫學院學報，2014，31（5）：451-452.

A Preliminary Study on the Integrated Teaching Mode of Biochemistry and Cell Biology for Modern Pharmacy Majors

WANG Ya-jie1， TONG Jing1， CHEN Xin-jun2

（1. School of Pharmaceutical Sciences， Wuhan University， Wuhan， Hubei 430071， China;

2. Pharmaceutical Research Institute， Zhongnan Hospital of Wuhan University， Wuhan，

Hubei 430071， China）

Abstract： As a basic research discipline corresponding to modern biomedical research， Life Science is closely related to the research and development of many subdivided fields of medicine and pharmacy， so it has become a compulsory course for undergraduate education of modern pharmaceutical majors. Biochemistry， Cell Biology and Molecular Biology are the three pillar disciplines of Life Science， which have the characteristics of complicated content， strong systematization， wide radiation， and fast update speed， and so on， and have considerable degree of difficulty in learning. The contents of the three courses are highly related， but are taught separately， and the teaching period is usually long， which can’t achieve satisfying effect. Only memorizing subject knowledge and concepts， students can’t establish links between the courses and deepen the understanding， and it is more difficult to apply the knowledge learned in the courses to actual pharmaceutical research and practice， which is a huge challenge for improving the teaching quality. By summarizing the problems encountered in the teaching practice of life science courses for pharmaceutical majors， the author puts forward the teaching mode guided by the integration of subject knowledge， hoping to provide reference for other educators in this field.

Key words： modern pharmacy major; biochemistry; Cell Biology; discipline integration; teaching practice