“網絡藥理學”應用于“醫學綜合設計性實驗”課程設計的探索

摘要：網絡藥理學分析藥物在疾病治療中所涉及的關鍵靶點、信號轉導途徑及其潛在作用機制，探究中藥單味藥及復方的藥理學作用。通過構建“藥物－靶點-信號通路-疾病”的網絡，從分析藥效的物質機理到系統地探討藥物與疾病之間的聯系，達到研究藥物對機體作用的目的，這對藥物及疾病的研究有很大的推動作用。“醫學綜合設計性實驗”為我校醫學實驗教學中心為培養大學生思維開發為主的一門科教融合特色課程，旨在引導大學生具備科研設計的邏輯思維，并初步掌握實驗設計的方法。目的是以提高學生創新思維和創新意識為主。 因此本文通過網絡藥理學與分子生物學的結合在整合“科教一體化”同時，引導大學生更多的參與創新性實驗計劃項目，從而進一步提高大學生的創新能力和創新意識，加強思考及解決問題的能力。

關鍵詞：網絡藥理學；創新型人才；科教一體化；醫學綜合設計性實驗

隨著科技的進步和社會發展，各個領域對人才的需求呈現高素質、綜合性的趨勢，培養理論與實踐相結合、具備創新精神的綜合性人才，成了教育領域未來的發展方向。2021年的中央人才工作會議首次提出“新時代人才強國戰略的總體構想”，標志著聚焦創新型人才的培養成為新時代我國人才強國戰略的重要目標[1]。高等院校作為創新型人才成長的重要平臺，肩負著對學生的培養教育并為社會發展輸出人才的重任。科研和教學是高校的兩大職能。通過教育教學實現知識傳播，通過科學研究推進新知識創造和產生，始終是大學的兩個核心功能。因此，正確處理科研與教學的關系，對提升學校的教學質量和科研水平，加快學校發展有著重要意義。目前多數高等院校存在對創新型人才培養理念滯后等思想。在新的人才培養目標下，更加需要讓學生在實踐中培養解決問題的能力。 且，隨著中醫藥的蓬勃發展，迫切的需要培養綜合性中醫藥人才。尤其是對本科生的教學方式不能局限在理論知識的教學，更加需要在實踐中獲取解決問題的能力，從而為社會培養具有扎實理論基礎和實驗操作技能的中醫藥接班人。

“醫學綜合設計性實驗”是我校醫學院實驗教學中心針對本科生開設的一門特色課程，旨在通過多媒體手段進行實驗教學，發揮學生的主觀能動性，促進科研與教學的深度融合。然而目前大部分高校存在導師資源有限以及經費短缺問題。網絡藥理學通過整合分析藥物的活性成分、發現有效成分靶點，從而揭示藥物作用分子機制，已廣泛應用于臨床醫學、生命科學等多個學科領域。網絡藥理學的學習需要在老師指導下通過計算機進行分析，在挖掘并培養學生科研能力的同時，有效節約了導師資源和科研費用。實現網絡信息化技術在教學領域的最優化運用，有助于將科學研究更加動態地呈現在大學生面前，為新中醫學建設背景下學生科研與實踐創新能力的培養提供了良好的渠道。

一、在校本科生科研能力培養的現狀和存在的問題

（一）在校本科生的科研學習興趣濃厚

為促進中醫藥理論和技術方法的繼承和創新，國家在2016年頒布的《中華人民共和國中醫藥法》中指出：“國家鼓勵高等學校、科研機構等，通過采用現代科學技術和傳統中醫藥研究相結合方法，促進中醫藥方面的科學研究”。故而，加大中醫藥本科生科研能力的培養力度，提高中醫藥院校大學生科研素質，已成為新時代下中醫藥發展的必然趨勢。我校作為最具中國特色的中醫藥大學之一，始終重視培育中醫藥學方面的人才。然而，經典的中醫藥教學課堂內容設置傳統單一，無法滿足新一代大學生對知識的渴求。在此背景下，課堂教學之余鼓勵大學生通過互聯網學習生物信息技術并通過計算機對生物信息進行分析的科研學習已勢在必行。通過對大量生命科學數據的有效處理、分析讓學生體驗到學術的魅力，從而激發自己學習科研的興趣。

互聯網技術和多媒體設備的廣泛引入，如微課、慕課等創新教學方式的普及，使得現代大學生擁有更多的學習工具和思維拓展的機會。“醫學綜合設計性實驗”課程應時而生，本科生能依據自身實際情況獲知適合的科研發展方向。信息化時代下的“醫學綜合設計性實驗”不僅是一門單一的實驗教學課程，它鼓勵大學生通過信息技術查閱與科學研究相關的資料，幫助學生從初步的理論學習到逐步開展實驗探索以及論證，有助于提高學生的實踐能力，增強理論知識的應用能力[2-3]。課程自開設以來，我校本科生熱情高漲，積極參加。課程教學開展過程中，學生積極參與實驗室開展的科研活動。在實驗室，親身接觸實驗儀器，動手進行實驗，通過文獻學習了解學科前沿。實驗課外，通過課堂派等即時通訊工具與老師進行互動，并積極參與創新創業比賽等諸多項目，創造了很多“從0到1”的原創成果，并取得卓越成績。

“醫學綜合設計性實驗”一方面有效激發了大學生的科研學習興趣，推動大學生將其發展為科研學術志向，為高校培養學術研究型人才打下了堅實的基礎，另一方面促使了信息化教學與接觸性實踐的深度融合，提升了課程教學質量與效率。

（二）學校導師資源有限和科研經費不足

目前，國內高校教師資源配置方面仍存在諸多問題，如具備科研能力的教師資源相對不足。同時，學生規模急劇擴大，教師在數量上無法與學生的增長比例同步化。且因課時所限，老師幾乎沒有課堂時間用來講授跟科研實驗設計相關的基礎理論知識。然而，隨著高等教育的快速發展，教師的教學任務與科研壓力與日俱增及傳統的理論課與實驗課內容與形式的單一化。很難滿足新時代觀念影響下具有創新性思維的新一代大學生對知識體系的需求。

加強基礎研究是提高創新能力必要條件。近年來，我國總體科研投入不斷提升，但科研經費投入結構仍有不合理之處。如：大部分學院科研相關軟硬件基礎設施不完備，導致在省部級乃至國家級基金的申報方面“廣種薄收”，以致研究經費短缺、科研活動不能順利開展。在此情形下需要尋找新的方向，以激發人才創新活力的新型培養模式。

二、網絡藥理學的簡介及應用

（一）網絡藥理學的簡介

網絡藥理學是通過整合生物學與計算機技術發展起來的一門學科，其實現過程如下：首先，在中藥系統藥理學數據庫與分析平臺上檢索并篩選可能的藥物作用靶標，而后通過對篩選出的藥物有效活性成分目標和疾病靶目標進行富集，建立“有效活性成分－作用靶點”的網絡模型圖以呈現出藥物對抗疾病的結果，明確藥物成分與疾病之間的相互作用。之后將篩選出的關鍵靶點，和“藥物——有效活性成分——作用靶點”中前5個有效活性成分進行分子對接。

與傳統的藥理學實驗相比，通過網絡藥理學對靶點和多途徑信號通路的預測和分析，不僅提高了藥物治療效果，降低了藥物的毒副作用，提升了新藥臨床試驗的成功率，還節省了藥物的科學研發費用[4-6]。網絡藥理學在互聯網的不同數據庫網站上對相關數據進行搜索、篩選、匯總，其實質就是將信息技術通過多媒體手段進行可視化分析。

（二）網絡藥理學在“醫學綜合設計性實驗”課程中的應用

大數據時代背景下，如何利用信息技術激發學生學習的興趣，幫助學生進行思維拓展，是高校教師普遍關注的問題。以“醫學綜合設計性實驗”課程為主的綜合設計性實驗，是通過實驗項目的選擇和實驗的設計，實現啟發學生的科學思維和培養學生創新意識的“一體化”教學目標。然而，面對導師資源不足及科研經費短缺的現實問題，若以分子生物學實驗為主要教學目標，則課程教學難以充分開展。網絡藥理學在現代中醫藥科學研究中有著獨特的優勢。它利用專業的網絡分析軟件，通過對數據進行整合分析、計算，揭示了藥物治療疾病的靶點和分子機制，為藥物在臨床治療中的應用提供基礎理論依據。

網絡藥理學的原理及內容簡單，學生易于理解吸收，且網絡藥理學不依賴于真實的實驗室，學生可以根據自己的實際情況隨時隨地完成，不占用上課時間。通過構建“利用信息技術和計算機網絡預測藥物對疾病的靶點——隨后再用相對簡單的分子生物學實驗技術進行驗證——進而使大學生初步地了解科學研究理念”的網絡藥理學模式，在實驗教學中引入科研實驗方法和創新思維，有助于提升學生的創新能力和創新意識，培養學生思考問題和解決問題的能力。（如圖1所示）。

圖1 "網絡藥理學應用在“醫學綜合設計性實驗”課程中的流程圖示

（三）網絡藥理學與“醫學綜合設計性實驗”結合促進學生綜合素質全面提升

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》中指出，“支持學生參與科學研究，強化實踐教學環節。”“促進科研與教學互動、與創新人才培養相結合。”“充分調動學生學習積極性和主動性，激勵學生刻苦學習，增強誠信意識，養成良好學風。”高校教師作為教學環節的核心角色，將網絡藥理學與“醫學綜合設計性實驗”相結合，通過科研與教學相結合推進創新型人才培養，使教學傳授知識的同時為科研打下夯實的理論基礎，同時促進科研成果轉化為教學資源，有力的對原有教學內容進行補充和完善、更新，是探索本課題研究的關鍵所在。這樣做的好處如下：

首先，有助于因材施教，進一步培養大學生的科研興趣。使教學內容顯得更為生動、且更有活力。這樣既可以保證學生能及時掌握時下科技新動態，又能提高學習興趣，也可以很快地理解和掌握利用信息技術查閱文獻、準確分析實驗數據。進而培養學生分析問題、解決問題的能力及創造力。于導師而言，不斷啟發學生思考、提出問題，也是自己不斷的鉆研學習、不斷提高、和不斷創新的過程，亦能增強自身的科研素質。

總之，網絡藥理學與“醫學綜合設計性實驗”結合的教學方式，是將科研工作與教學內容科學合理的相結合。不僅要求教師要處理好教學與科研之間的關系，也要在教學與科研中靈活運用，這樣可以實現教學質量和科研成果的雙豐收。既達到了提升教師自我教學科研的能力同時，也為國家培養出更具創新能力的優秀人才。

三、結束語

“醫學綜合設計性實驗”課程是我校科教結合的“三位一體”實驗教學體系中的核心課程之一。它以“理論與實踐相結合”“培養能力，專注創新，循序漸進，為學生服務”的思想為指導，以構建基礎理論知識結構和培養科研實踐能力為焦點，著重培養大學生的主觀能動性和實踐能力。高等教育的基本職能就是培養人才，而人才培養的中心環節就是教學，高校中的科研與教學有力的結合在一起，這樣更可以有效地提高教學質量。因此，將教研納入到科研的視野范圍，將教學水平視為學術水平必將有力地促進高校教學和科研的結合和發展。這也是高等教育對社會的發展和變革做出的積極回應。網絡藥理學是在生物信息學、系統生物學和藥理學快速發展的基礎之上誕生的新型生物信息化研究方法。其通過各類數據庫搜索、篩選，構建藥物－疾病－靶點等連接的互作網絡，分析藥物對疾病潛在的作用機制，對于藥物及疾病的研究有著重要的推進作用。通過網絡藥理學與綜合設計性實驗的相結合，表明利用網絡資源與信息技術手段進行創新性實驗教學的設計，有利于提升實驗教學質量，達到“多媒體教學+信息化科研”效果的最優化。

作者單位：毛彥穩 李曉娟 榮文慧 李偉 張紫娟

河南中醫藥大學 醫學院

參考文獻

[1]孫銳.實施新時代人才強國戰略：演化脈絡、理論意涵與工作重點[J].人民論壇·學術前沿，2022（18）：92-101.

[2]張紫娟，閆秀娟，李偉等.信息化背景下基于科教融合的“三位一體”實驗教學體系促進創新型人才培養[J].中國新通信， 2022，24（08）：146-148.

[3]張紫娟，郝莉，曾華輝等.基于微信平臺的中醫院校綜合設計性實驗教學改革探析[J].中國新通信，2020，22（23）：226-227.

[4]羅字呈，楊桃，陳江，等.基于網絡藥理學及生物信息學探討藤梨湯治療結直腸癌的作用機制研究[J].空軍軍醫大學學報， 2024，45（03）：311-318.

[5]劉林瀟，全德森，馬晶鑫，等.基于網絡藥理學和實驗驗證探討苦參對動脈粥樣硬化的作用機制[J].亞太傳統醫藥，2024，20（03）：24-30.

[6][1]高麗娟，季歡，賴靈巧，等.網絡藥理學在人獸共患病領域的應用研究進展[J].中國病原生物學雜志，2023，18（12）：1487-1490.