“双一流”背景下医学生物化学实验教学探讨.pdf

继续医学教育 2023年7月 第37卷 第7期 141“双一流”背景下医学生物化学实验教学探讨基金项目：湖北医药学院药护学院教学研究项目（YHJ2022016）作者单位：湖北医药学院基础医学院生物化学教研室，湖北 十堰 442000叶祥东 朱雯 孙芳 覃陈虎 陈宗运 罗旭东【摘要】“双一流”医科院校建设旨在培养具有高尚职业素养、扎实的临床实践操作能力和创新探索能力的复合型医学人才。医学生物化学实验是所有医学相关专业的必修实验课程，是医学院学生掌握和应用生物化学理论知识、训练实验技能、培养科研思维和提高创新能力的关键环节之一。2018 年，湖北医药学院正式进入湖北省“双一流”建设方阵，学校进一步加速了医学生物化学实验课程的建设。笔者根据“双一流”培养专业知识扎实、创新探索能力强的医学人才的要求，针对医学生物化学实验教学中存在的师资队伍结构不合理和教学培养方式单一等不足，探索了一条加强实验技术人才队伍的建设、改革教学内容与教学方式和优化双向教学评价体系的综合建设体系。文章基于湖北医药学院近五年双一流建设实践，对医学院校生物化学实验教学优化进行了探讨。【关键词】医学生物化学；双一流；实验教学；赫尔巴特教学法；医学思维；复合型人才【中图分类号】G642 【文献标志码】A【文章编号】1004-6763（2023）07-0141-04doi:10.3969/j.issn.1004-6763.2023.07.0362015 年 11 月国务院发布统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案，教育部同时指出，将建设一流本科教育纳入“双一流”建设方案，要坚持以一流为目标，培养富有创新精神和实践能力的创新型、应用型、复合型优秀人才1-2。湖北医药学院是一所以医学为主，医、理、工、管等学科协调发展的普通高等院校，是湖北省和鄂豫渝陕毗邻地区唯一独立设置的西医类普通高等医学院校。2018 年，湖北医药学院正式进入湖北省“双一流”建设方阵。生物化学实验课程不仅是医学院校的一门重要基础实验课程，更是“双一流”建设过程中的重点建设课程，是培养医学生的实践操作能力和创新科研思维能力的重要途径3。近年来，随着现代生物技术和分子生物学的飞速发展，不同学科领域之间的科学技术不断交叉、更新。如何在“双一流”建设背景下，紧跟科学研究前沿，了解最新的科学技术发展，提高学生的实践操作能力、创新能力以及对现有知识灵活应用能力，是医学院校生物化学实验课程改革和建设面临的新问题3。本文基于湖北医药学院近五年双一流建设实践，对医学院校生物化学实验教学优化，从优化实验技术人才队伍、优化实验教学内容、多元化实验教学方式和优化教学评价体系 4 个方面进行了探讨。1 优化实验技术人才队伍教学实验室是培养学生科研思维和创新意识的重要平台，实验技术人才是实验教学的核心，其建设情况直接反映了培养学生实践操作能力的教学水平4-5。“双一流”建设需要专业技术过硬、创新能力强的实验技术人才为高校人才培养和学科建设提供强有力支撑6。自 2018 年以来，湖北医药学院开始实施高层次人才引进计划，生物化学教研室共引进“双一流”大学毕业的优秀博士 8 名，有力地壮大了生物化学教研室的师资力量。目前教研室有教师 25名，其中博士 22 名，具有教授职称的教师 8 名，副教授 7 名，教师队伍结构层次合理，梯队配置完备。生物化学实验课程的教学团队以教学名师、学科带头人为骨干，教授 100%参与，中青年教师为主体。在青年教师培养方面，制定严格的新老教师“一对一传帮带”制度，老教师对新教师的教案、教学设计、课件等进行一对一指导，新教师授课前必须通过试预讲，严格把关新教师的教学质量。除此之外，教研室定期组织全体教师进行集体备课、教师技能大演练等活动，通过多种途径提高青年教师的教学水平和职业素养，形成一支教学水平高、结构合理的教学创新团队，从142 Continuing Medical Education,July 2023,Vol.37,No.7而满足“双一流”建设背景下医学高校人才培养和学科建设的发展需要。2 优化实验教学内容2.1 内容紧密结合临床，学以致用生物化学作为连接基础医学和临床医学的重要桥梁，在生物化学实验课程中应紧密联系临床案例或临床样本，帮助学生充分理解和掌握理论知识7。例如血清蛋白质含量的测定、血清谷丙转氨酶活性的测定以及血浆高密度脂蛋白-胆固醇含量的测定等实验中，常常采用兔子的血清或者血浆代替临床样本。为了让学生更直接地了解相关指标临床情况，笔者尽最大可能采用临床样本，例如同附属太和医院的检验科和体检中心建立人才合作培养方案，收集一定数量与生物化学实验内容相关的临床样本。例如检测血清谷丙转氨酶活性时，一个实验班级分为 6 组，至少提供 4 个以上不同患者的临床样本，其中包含 1 个肝功能正常的样本和 2 3 个肝炎或者肝损伤患者的血清样本，让学生自己分析检测结果差异可能的原因，采用临床样本加深学生对血清谷丙转氨酶（alanine aminotransferase，ALT）活性的临床意义的理解和认识，帮助学生进一步掌握理论知识并培养学生灵活应用理论知识的能力。2.2 设立阶段性目标导向，培养学生创新思维科研创新能力的培养是一个循序渐进的过程，也是一个知识与技能不断积累的过程。因此，将传统的赫尔巴特阶段教学法融入现代生物化学实验教学中，形成“实验技能训练、基础性实验训练、综合开放性实验训练和临床应用型开放实验训练”的新型“赫尔巴特”阶段教学法8，将生物化学实验课程划分为 4 个阶段，设立阶段性的培养目标，循序渐进，环环相扣地培养学生的科研创新能力和临床实践能力。首先，掌握基础实验技能，提高实验兴趣。医学生物化学实验课是面向实验技能几乎空白的大一或者大二上学期的学生开设的专业实验课，应首先保证每一位学生能够熟练掌握移液器、离心机、分光光度计等生物医学领域基础实验仪器的原理和使用方法。在此基础上，通过 PPT 或者动画展示一些与课程相关的先进科研设备或者临床检测仪器，如酶标仪、高效液相色谱法（high performance liquid chromatography，HPLC）等，增强学生对生物化学实验课程的兴趣和信心，加深对临床医学检验或者科学研究的了解和认识。其次，基础实验要与时俱进和科学合理。目前医学生物化学实验项目大多是基础性或验证性实验，需根据理论教学进度安排相应的实验教学。首先，基础实验要与时俱进，例如醋酸纤维薄膜电泳分离血清蛋白质，尽管该实验经典、操作简单、现象明显且成功率高，但是该技术在临床和科研中已经被淘汰，应替换为临床或科研中广泛应用的电泳技术如十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝 胶 电 泳（sodium dodecyl sulfonate-polyacrylamide gel electrophoresis，SDS-PAGE）或者琼脂糖凝胶电泳。其次，实验项目要科学合理，如肝糖原的提取及鉴定和血 浆 高 密 度 脂 蛋 白-胆 固 醇（high-density lipoprotein cholesterol，HDL-Ch）含量的测定，这两个实验的本质是利用物质的物理性质分离得到肝糖原和 HDL-Ch，再利用其化学性质进行鉴定或者含量测定，实验思路基本一样，给学生一种换汤不换药的感觉。因此，在实验安排时，可以将学生分组，学生自主选择两个实验中的一个完成实验，实验后两组学生互相交流，分析两个实验设计的共性与差异，从而提高学生的科研思维。第三，综合开放性实验锻炼科研思维。为适应一流学科建设和创新人才培养需求，开设高水平的综合性和开放性实验势在必行9。例如“绿色荧光蛋白的基因克隆与表达纯化综合大实验”，可以让学生进一步理解和掌握基因工继续医学教育 2023年7月 第37卷 第7期 143程的理论知识，通过详细的实验操作帮助学生将复杂的基础理论具体化，印象更深刻，掌握更透彻。蛋白质的表达与纯化可以让学生进一步掌握很多蛋白质类临床医药产品的生产工艺和原理，如疫苗、免疫球蛋白等，加深学生对临床药物的功能和特性的掌握。综合性的实验教学更能帮助学生将理论知识和实践能力紧密结合起来，锻炼学生科研实践能力和创新思维。最后，临床应用型开放实验训练。医学院校重在培养实践能力强、科研创新能力强的医学人才。当学生具备一定的科研素养后，由教师选择一些生物化学理论知识应用于临床实践的案例，将其设计成一系列实验课题。学生以小组合作的形式，选择其中一个课题，根据生物化学理论知识和网上查阅相关文献自主设计实验，实验方案经教师优化修改后自主完成。教师负责提供临床样本以及实验全程指导，帮助学生解决突发的问题，并对学生的实验设计、完成度、实验结果打分，作为生物化学实验课程成绩的一部分。实验完成后，小组先自我总结与反思，然后小组间互相评价和提出建议，最后由教师整体点评。通过学生自主选择课题、自主设计课题、完成实验并解决实验中遇到的问题训练学生的科研创新能力。除此之外，鼓励本科生进入研究所进行科研训练。首先在教师或者研究生的指导下，通过参与指导教师的科研项目进一步提高实验技能和培养科研思维。其次，具备一定的实验操作能力和科研思维后鼓励学生单独开展部分实验项目，培养学生独立思考和自主完成实验的能力。最后，鼓励学生申报大学生创新创业训练项目，并鼓励学生在教师的指导下，自主完成项目并顺利结题。20192021年期间，生物化学教研室教师共指导本科生获批 27 项大学生创新创业训练项目，其中国家级和省级项目有 23 项（占 85%）。项目的完成过程中不仅提高了学生的科研思维和创新能力，也大大提高了学生对科学研究的兴趣。2.3 实验设计体现学科交叉，助力整合医学思维培养传统的医学实验教学采用以学科为单位的教学模式，存在教学体系分散、教学内容缺乏有机衔接等问题10。为了维持医学知识的系统性和完整性以及培养学生融会贯通应用知识的能力和临床创新思维的能力，笔者将多学科知识交叉融于生物化学实验教学中11，例如在“肝糖原的提取及鉴定”实验中，笔者将实验小鼠进行饥饿处理和正常饲养处理，模拟人体不同生理状态下，肝脏糖原合成的状态。结果发现饥饿状态下，小鼠肝糖原的含量很低，而饱食状态下，肝脏合成了大量的糖原，从而理解人体不同生理环境对肝脏物质合成与代谢的影响。例如在学习 DNA 聚合酶链式反应技术（polymerase chain reaction，PCR）时，笔者把编码流感病毒核衣壳蛋白（N 蛋白）的 DNA 作为扩增模板，结合流感病毒引发秋冬季节流行性感冒讲解 DNA 复制原理以及 PCR 技术的原理和实验操作，将病原微生物相关内容、生物化学与分子生物学理论知识以及临床病毒核酸检测和抗原检测等知识整合在一起，使学生系统完整地掌握病毒临床检测的原理和技术方法，培养学生的科研思维和医学思维。3 多元化实验教学方式3.1 鼓励本科生参与预实验目前医学院校为了生物化学实验课顺利开展，是由专门的实验技术人员完成实验材料准备、试剂配制以及预实验检验。为了学生对实验项目有更加全面的认识，可以鼓励本科生参与预实验中，以自愿报名的方式，每个实验项目接纳 5 6 名学生参与实验材料和试剂的配置。预实验使学生对实验原理、实验步骤和影响实验结果的因素有更加深入的认识和理解，并且预实验中学生动手机会更多，主观能动性更强，更利于提高学生的实验操作能力和分析解决问题的能力。鼓励学生参与预实验不仅突显实验教学中学生的主体地位，还能为培养学生的科研创新思维奠定基础。144 Continuing Medical Education,July 2023,Vol.37,No.7参考文献1 王琦.中医药大学的“双一流”建设 J.北京中医药大学学报，2022，45（9）：865-870.2 倪艳波，金昌洙，李淑珂，等.“双一流”背景下临床医学创新人才培养模式探索 J.继续医学教育，2020，34（7）：11-13.3 孙焕顷，王婷婷，梁菲菲.新形势下生物化学实验教学改革的探究 J.现代农村科技，2022（2）：88-89.4 栗兴，张美旭，高峰，等.“双一流”背景下实验室实体化建设与管理 J.实验室研究与探索，2021，40（3）：243-246.5 薛雨飞，张贺翠，李帮秀，等.新农科背景下基础生物化学实验课教学改革的探讨 J.现代职业教育，2021（15）：20-21.6 李倩，安琼，王贞香.医学生物化学实验教学改革策略以河西学院为例 J.西部素质教育，2022，8（23）：158-161.7 李玲，刘欢，贺亚玲，等.“双一流”医科院校建设背景下医学微生物与免疫学实验教学的优化探讨 J.医学教育研究与实践，2020，28（3）：426-430.8 袁卓宏，丁亚景，郭美璇.赫尔巴特学派教学理论“五段式教学法”在舞蹈教学中的运用J.尚舞，2022（15）：96-98.9 舒青龙，冯洁.引入“科学前沿”，提升高校生物化学课堂质量 J.生命的化学，2020，40（3）：454-457.10 杨丹，张珉，张忠.整合医学理念下基础医学实验课程改革的实践 J.卫生职业教育，2020，38（14）：43-44.11 祝宁侠，陈健，王勇，等.“实践赋能，创新驱动”的整合实验教学体系构建以桂林医学院基础医学实验整合课程为例 J.医学教育管理，2022，8（1）：12-16.12 王鹏，曹永刚，巴立娜，等.SPOC 结合翻转课堂教学模式在医学实验教学中的应用J.中国高等医学教育，2019（10）：70-71.13 崔志芳，吕英海，李慧娟，等.结合慕课与“三位一体”实验教学平台的生物化学探究性实验教学 J.中国轻工教育，2021（2）：78-85.收稿日期：2023-03-033.2 录制微课或微视频，丰富实验手段由于课时或学生精力有限等因素，生物化学实验课通常一个实验项目只使用一种方法或一种仪器，例如一般采用双缩脲法利用分光光度计测定血清蛋白质含量，为拓展学生的知识面和加深学生对蛋白质理化性质的理解，可以将凯氏定氮法、紫外吸收法、考马斯亮蓝染色法录制成视频或者直接在网上搜索相关视频播放给大家，让学生对不同方法的实验原理和实验现象、实验结果有更为直接和清晰的认识12。科学利用课堂时间不仅开拓了学生的视野，还能传授当前没有条件展开的前沿科学技术，成为课堂教学的有力补充13。4 优化教学评价体系传统医学生物化学实验作为医学生物化学课程的子课程，其成绩只占医学生物化学这门课程的一部分，并且考核模式比较单一（主要由实验报告和实验考试来确定）。实验课程考试应注重学生的实践操作能力和科研探索创新能力的考核。首先，丰富实验操作考核（占 40%）的方式，采用抽签方式决定考核内容，如移液器、离心机、分光光度计、PCR 仪等常规仪器的使用和操作。其次，科研创新能力的考核（占 40%）：1）实验教师通过评估学生在综合开放性实验中的课堂表现和实验报告成绩来完成，其中实验报告以科研论文的形式呈现在学习通等线上APP平台；2）实验设计能力的考核：教师根据已学实验项目，提供 3 5个与之相关的实验课题，请学生们自由选择课题并自主设计实验，教师根据学生设计的实验方案给出成绩。最后，加强学生的平时考核（占 20%，其中互动参与度占 10%，平时实验报告成绩占 10%），学生要严格按照要求认真完成实验报告，教师要认真批阅，充分发挥实验报告的作用。互动主要包括在实验课、学习通等平台签到率、讨论问题参与度以及回答问题的情况等。医学生物化学是医学院校连接基础医学和临床医学的重要学科，医学生物化学实验是锻炼医学生实验操作能力和创新科研能力的重要途径。通过优化实验技术人员的队伍建设，优化教学内容、多元化的教学方法和教学评价体系，不断推进教学改革，提高教学质量，才能适应双一流医科大学建设背景，培养出专业基础扎实、实践操作能力强和创新探索能力高的新型拔尖医学人才。