科研創新能力導向的生物醫學碩士研究生課程教學模式構建

摘 要 生物醫學碩士研究生教育是在本科教育基礎上的繼續學習和提升，對國家培養生物醫學高端創新型科研人才具有至關重要的作用。課程教學在生物醫學碩士研究生的知識體系構建、創新能力培養和實踐技能提高等方面具有不可替代的作用，改革課程教學模式，提高教學質量，對培養生物醫學碩士研究生的科研創新能力具有重要的意義。實踐表明，基于科研創新能力導向，構建生物醫學碩士研究生雨課堂+案例式教學模式，顯著提高了學生的學習積極性，發揮了課程教學提高碩士研究生創新能力的作用，為生物醫學碩士研究生教育及相關專業的課程教學提供了參考。

關鍵詞 科研創新能力；生物醫學碩士研究生；雨課堂；案例式教學；基因工程技術；生物信息學

中圖分類號：G643.2 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）20-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.20.111

0 引言

創新型人才是一個國家發展的原動力，是推動科技提升和生產力發展的重要力量。生物醫學碩士研究生教育對國家培養高端創新型生物醫學科研人才具有至關重要的作用，而具備較高的科研能力是衡量研究生培養的重要指標，因此，碩士研究生教育更需要關注科研能力的培養[1-2]。隨著我國研究生教育的快速發展，研究生在校人數迅速增加[3]。隨著招生規模的擴大，近些年生物醫學碩士研究生的生源質量有顯著差異，由于學習經歷不同，其所具備的專業理論知識和實踐技能不盡相同，不同層次高校的生源、相近專業甚至跨學科的生源都會出現在同一個專業甚至同一位導師的指導下。碩士研究生對專業知識的學習也從寬泛的重基礎轉向集中的聚焦某一研究方向，對知識的綜合分析歸納、自主重塑和再運用及創新都有了更高的要求。在培養過程中，部分研究生科研創新意識差、實踐能力弱等問題開始顯現[4]，給生物醫學碩士研究生的教學帶來了巨大的挑戰。提高碩士研究生的科研創新能力已經成為碩士研究生培養工作中需要重點解決的問題[5]。課程教學在幫助學生建立知識體系、培養創新能力和提高實踐技能等方面具有重要作用，因此，探究生物醫學碩士研究生教學模式改革，對培養生物醫學碩士研究生的科研創新能力具有重要意義。

1 生物醫學碩士研究生教學中存在的問題

和教學模式改革的必要性

1.1 生物醫學碩士研究生教學中存在的問題

1.1.1 科研創新能力弱

生物醫學碩士研究生大多是完成本科階段學習后直接考取碩士研究生，由于本科階段的人才培養目標要求和碩士階段的要求差異大，相應造成剛考取碩士研究生的學生研究意識不強，科研創新能力弱，還不具備科研工作者的特質，主要體現在主觀能動性差，不善于閱讀文獻和總結，不善于在自己的研究范圍內發現問題、提出問題，不善于尋求解決問題的辦法，文字組織能力弱，邏輯思維能力差，學術理論水平普遍偏低[6]。因此，必須結合學生科研創新能力不足的原因，根據專業人才培養要求，創新教學手段和模式，使學生真正參與教學過程，提高學生的主觀能動性，培養他們善于發現問題、解決問題的能力，不斷增強其科研創新意識，進而提高其科研創新能力。

1.1.2 現有教學模式不利于科研創新能力培養

現有碩士研究生教學模式存在“研究生課程本科化”的問題[7]，以教師為主導的講授模式已經暴露出明顯的弊端[6]。在教學過程中，對于部分學生來說，教師所講授的內容可能與本科階段的教學內容有較大的重疊，這必然會影響這部分學生參與課堂的積極性；而另一部分學生（特別是跨專業報考的學生）對授課內容可能沒有扎實的相關學科基礎，難以理解這些教學內容。這就容易造成同一門課程的教學出現分化，因而影響整體教學效果。這種教學模式必然導致部分學生厭學，早退、曠課時有發生，難以實現培養學生的自主學習意識和創新意識的目標[8-9]。

1.2 教學模式改革的必要性

教學模式對研究生的科研能力和創新思維培養極為重要[10]。濱州醫學院藥學院生物醫學碩士研究生的課程教學多采用傳統的教師講授為主的模式，部分課程選取適當內容進行翻轉課堂教學，總體來看，仍然不能實現有效的課堂，課堂互動較少，學生逃課和早退現象時有發生。這種教學方式沒有達到碩士研究生的教學要求，嚴重影響了課程教學在碩士研究生培養過程中的作用。同時，由于大多數的碩士研究生從入學就開始進入導師負責制下的研究室進行科學研究，在心理上已經有放松課程學習的趨勢，重心已經轉移到科學研究工作上，勢必影響課程教學的參與度。因此，要改革現有的課程教學模式，提高學生的課堂參與度，且要契合碩士研究生的培養要求，在設計課程內容方面，需要著重培養碩士研究生的科研創新能力，有針對性地鍛煉和提高學生發現問題并針對問題找到解決辦法的能力，從而使學生在教學過程中真正融入課堂，帶著問題學習。這樣學生才能在科研過程中參考本領域已有的研究提出新的見解，進而開展創新性的科研工作。

2 雨課堂+案例式教學模式的構建

從大學本科到碩士研究生，是從寬口徑、重基礎、學實踐技能的專業知識教育，轉變為定方向、重實踐、強創新的專業方向教育，在教學中需要引入新理念、新知識、新方法和新技能。在現有的教學模式中，通過比較分析找出能夠提高學生參與度的常用的教學方法，如翻轉課堂、PBL和案例式教學。本項目組認為案例式教學最能有效實現當前階段碩士研究生教學目的。案例式教學（Case-based Teaching，CBT）是利用典型案例作為教學媒介的一種教學方法[11]。運用該教學方法，學生轉變為課堂的主體，在教師的引導下進行主動學習和思考。有別于填鴨式的傳統課堂教學，案例式教學中最重要的一個環節是討論，討論式教學給學生提供了自主表達、交流和探討的機會，學生的創新意識得到激發，有助于其建立創新性思維[6，12-14]，養成問題意識和批判性思維，進而在科學研究的道路上始終保持質疑的態度和習慣。

基于濱州醫學院藥學院生物醫學碩士研究生課程體系，選擇基因工程技術、基因組學與生物信息學分析技術等課程作為教學模式構建的改革課程，因為這些課程包含大量的生物醫學基本原理和實驗技術，能有效地設置教學案例[15]，且與生物醫學碩士研究生的科研工作密切相關，容易提高學生的課堂參與度。具體構建路徑如圖1所示。

2.1 構建雨課堂+案例式教學模式具備的基本條件

學生根據預留的案例學習課程知識，查閱資料，分析和解決問題，這些問題的解決需要利用碎片時間來完成，而研究生階段是碎片時間較多的階段，學生要很好地利用這些時間?！盎ヂ摼W+教育”時代，電腦和智能手機是碩士研究生的學習必備品，線上線下相結合的網絡教學模式眾多，故將雨課堂引入碩士研究生的案例式教學中有其天然的便利條件。雨課堂是清華大學開發的一種新型在線教學工具，充分融合了線下教學與線上教學的優勢，可以在課程內容預習、課堂互動教學和課后作業之間建立便捷、及時和有效的溝通渠道，極大地方便教師教學，在眾多高校教學中得到推廣和使用[16-17]。

2.2 課前學情分析

對新入學的生物醫學碩士研究生發放教學調查問卷，有針對性地調研各研究生入學前的基礎情況，如所學專業、能獨立操作的實驗技術、導師實驗室常用的實驗技術和研究方向等，從而有針對性地輔助設計教學案例，提高研究生的課堂參與度、學習興趣，進而促使他們學以致用。

2.3 教學案例篩選

結合教學調查問卷的反饋，重新梳理與組織基因工程技術和基因組學與生物信息學分析技術等課程的知識體系，以基于學生現階段的知識基礎和密切貼合學生的科研工作為基本要求撰寫案例，同時輔以和案例密切契合的預習習題，習題賦以一定的考核成績，使其具備約束作用。預習習題的設置要求：基礎知識扎實的學生通過預習習題的練習，基本能達到課上討論的要求；而基礎知識相對薄弱的學生，必須查閱資料才能掌握預習習題。通過該措施有效地解決研究生生源質量參差不齊帶來的基礎知識差異問題，防止學有余力的學生不認真分析案例，而基礎薄弱的學生又不知如何去分析案例所包含的知識點，從而增強案例式教學課堂的討論效果。

2.4 基于雨課堂的線上線下混合教學

以雨課堂具備的能“課前—課上—課后”全面互動的便利和優勢，充分利用學生的碎片時間，課前借助雨課堂發布案例及與案例相契合的練習題，督促學生提前對案例進行相關知識的查閱、思考、分析，為在課堂中進行討論和交流奠定基礎；在課堂教學中引導學生以案例為討論的出發點，分析問題和解決問題，拓展創新思維，進而提高科研創新能力?；谟暾n堂的線上線下混合教學中，學生線上個性化自主學習與線下課堂討論相結合，遇到問題可在課前反饋給教師。對于相對簡單的問題，教師可通過微信、QQ等進行答疑和個性化指導；對于不易理解的重點、難點問題，教師進行匯總、整理和分類，通過雨課堂發布到全班，用于課堂集中討論。在教學案例探究過程中，鼓勵學生積極查閱文獻，思考案例問題，嘗試自主分析問題、解決問題，為線下討論做好充足的知識儲備。

2.5 有效考核方式的探究

科學合理的考核機制會起到有效的督促作用，有利于保障和增強教學效果。傳統的研究生課程考核往往基于本門課程內容，結合自己的研究方向選擇某一研究內容進行綜述，不能有效考查學生對課程的掌握程度，雖然能夠鍛煉學生的綜述撰寫能力，但無法分辨學生提交的綜述是自己撰寫的還是從網絡資源中拷貝的，沒有有效的鑒別機制，容易導致學生應付了事，失去課程考核的意義。因此，設置適當的考核方式，結合學生的科研實際，以提高學生的科研創新能力為目標，以案例或者綜合性題目為主，使學生既能參與課程考核，又能進一步通過考核強化在科研工作中用到的基本理論和實驗技能。

2.6 優化教學模式

授課完成后，針對授課過程，再次開展問卷調查，進行學情分析，根據問卷調查情況，結合下一個年級授課前的學情分析，優化和替換教學中采用的案例與預習習題，完善基于雨課堂的線上線下混合教學模式，改進考核方式等，為科研創新能力導向的生物醫學碩士研究生雨課堂+案例式教學改革提供保障。

3 改革成效

3.1 建立有效的線上線下互動教學模式

通過構建雨課堂+案例式教學模式，引導學生積極參與課堂，增強教學效果。參與問卷調查的學生都認為該教學模式能有效利用自己的碎片時間，在案例分析過程中提高了分析問題和解決問題的能力。通過有針對性的案例，學生不僅提高了實驗設計能力，強化了對實驗技術的理解和掌握，還會在案例的探討和學習中提高實驗技術的運用能力。

3.2 建立有效的動態案例庫

生物醫學碩士研究生入學前的本科專業差別較大，以學校2022級生物醫學碩士研究生為例，約有50%的學生本科階段沒有開設基因工程課程，導致學生在基因工程技術和生物信息學方面的知識儲備差別巨大，因此需要借助有針對性的教學案例才能達到預期的教學效果。在教學改革中，通過對不同年級的研究生進行調查分析發現，基因工程技術課程主要集中在RT-qPCR技術、Western blot、載體構建、引物設計和基因敲除等原理與技術；生物信息學課程主要集中在生物信息學軟件和生物信息學數據庫的使用，如SnapGene、DNAMAN、Primer Premier、NCBI-Blast等方面。基于這些需求，建立有針對性的案例庫，并隨著技術的發展和調查問卷的反饋，動態調整授課案例。例如：圍繞RT-qPCR技術設置案例，討論比較樣品不同處理條件下基因的表達變化，討論分析使用RT-qPCR技術研究基因表達變化的基本流程及可能出現的問題。有針對性的案例庫有助于提高課堂效率，提高學生的學習興趣并學以致用。基因工程技術和生物信息學技術繁雜多樣，只有基于調研分析，才能有針對性地設計教學案例，達到事半功倍的教學效果。

3.3 建立有效的考核方式

對于綜述撰寫和綜合性題目這兩種考核方式進行問卷調查，結果表明，對兩種方式皆認可的學生約占50%。以往綜述撰寫考核，學生撰寫的課程綜述質量不高，與課程的考核要求并不匹配?；趯W生在基因工程技術和生物信息學方面的基礎知識相對薄弱，本研究采用以綜合性題目為主的考核方式，與綜述相比較，更能促進對所學知識的鞏固和運用。通過綜合性題目的考核，強化課程所學知識。例如：在基因工程技術課程中通過題目“需將某一真核生物重要功能基因克隆并實現真核表達，簡要闡述你準備選擇的宿主、載體及其特點，并說明選擇原因，論述表達系統的構建和表達過程”，綜合考核學生對知識的靈活運用能力。這種考核題目往往與學生的課題研究內容緊密聯系，從考核的角度再次凸顯學以致用的目的，將課程考核與學生的研究相結合，相得益彰。實踐證明，該考核方式優于綜述撰寫。

4 結束語

生物醫學碩士研究生階段的教學與本科階段教學有本質的區別，是在本科教學基礎上的繼續學習和提升，對科研創新能力有較高的要求。如何基于這個要求提高生物醫學碩士研究生的教學質量是非常值得探究的課題?；趯ι镝t學碩士研究生的科研創新能力現狀分析和雨課堂的優點與案例式教學模式的特點論述，對濱州醫學院藥學院生物醫學碩士研究生的招生規模、生源來源與質量及以往的碩士研究生的學情特點進行綜合比較分析，構建適應當前生物醫學碩士研究生教學需要的教學模式，也為同類院校的研究生教學提供參考。但教無定法，不同的學校，師資力量、招生規模和生源質量等都有差異，因此沒有通用的教學模式，只有結合本校實際狀況，探究適合本校的研究生教學模式，才能有效地提高研究生教學質量，并使之與社會發展相適應。

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*項目來源：2018年山東省研究生教育優質課程立項建設項目“基因組學與生物信息學分析技術”（編號：SDYKC18092）；

濱州醫學院2021年研究生教育教學改革研究項目“基于科研創新能力導向的生物學學術型碩士研究生雨課堂+案例式教學模式的構建”（編號：BYYJSJG2021013）；濱州醫學院2021年校級教學改革與研究項目“基于建構主義的分子生物學實驗‘線上理論+虛實結合’教學模式的構建”（編號：JYKTMS2021053）。

作者簡介：姚慶收，通信作者，博士，副教授；孔令慧、張小華、賽思翔，博士，副教授；秦加陽，博士，教授。