新医科背景下“递进式开放实验室项目”在医学生科研创新训练中的应用探索

王海英，孙昊天，朱宝亮，路 海，刘文彦，亚白柳

(济宁医学院基础医学院生理学教研室，山东 济宁 272067)

建设创新型国家，科技是关键，人才是核心，教育是基础[1]。在以“人工智能”为代表的新一轮科技革命和产业革命背景下，教育部提出加快实施“六卓越一拔尖2.0”计划[2]，强调“新医科”建设是服务于创新型国家发展战略的重要举措之一。面对我国医疗人才创新能力尚有待提高的现状，如何在“新医科”背景下，迎合现代科技发展需求，在本科教育阶段培养医学生的科研创新能力，为医学创新型复合人才的培养打下坚实基础，是摆在医学高等院校面前的一项重要课题[3]。随着医学教学改革地不断推进，为提高大学生的科研创新能力、鼓励大学生参与科研课题的研究工作，医学高等院校着手研究具体的实施手段，其中，“开放实验室项目”是近几年脱颖而出的一种简单、有效的方法，主要包括：基础实验项目、技能训练项目、创新实验项目和科学研究项目[4]。它的实施为医学生提供参与各类科研项目的平台和机会[5]，同时成了医学院校常用的、培养医学生科研创新能力的一种重要手段[6]。

本科生参与传统的“开放实验室项目”存在很多问题，比如：科研实践能力较差、科研项目设计思路不全面、科研经费不足、缺乏团队协作意识等等[7]。为了让更多医学生参与科研活动，使医学生真正从科研创新训练中受益，我们针对传统的“开放实验室项目”弊端，在其基础上进行改革创新，探索性地开展了“递进式开放实验室项目”试点工作。在参与“递进式开放实验室项目”的过程中，通过指导教师有计划地安排学生在不同阶段参与不同层次的开放实验室项目，从传授学生基本的动物实验技术和分子生物学实验技术开始，逐步深入到参与创新实验项目及指导教师的科研项目中。

1 对象与方法

1.1 研究对象

在2015-2018级临床医学本科学生中抽取500名学生参与递进式开放实验室项目，随机分为实验组和对照组,各组250人。其中，已完成项目的2015-2017级学生共400人，其中实验组200人，对照组200人。

1.2 实施方法

校园网于学期初公布“开放实验室项目”，通知学生在规定时间内选课。具体实施方案如下：

对照组采用传统“开放实验室项目”的教学方法，学生以个人兴趣为导向自愿参与到四类“开放实验室项目”中。

实验组学生按培训计划参与到“递进式开放实验室项目”，实施步骤如下：

以《神经生物学》“递进式开放实验室项目”作为试点，简单介绍项目递进式开展的步骤：①针对《神经生物学》专业特点及研究对象，于第一学期开展“大鼠颈部手术”“家兔颈、腹部手术”等“基础实验项目”。经培训，学生基本掌握大鼠及家兔颈、腹部手术的操作方法，为后续机能学实验打下良好基础。②于第二学期开展“细胞培养”“PCR扩增目的基因”“免疫组织化学染色切片制作与观察”等“技能训练项目”，使学生逐步了解和掌握实验室常用方法，为后续参与科研项目奠定基础。③在具备一定的动物实验和实验室常用实验技术的基础上，于第三学期参与“影响大鼠短暂性局灶性脑缺血再灌注动物模型稳定性的因素”和“利用SH-SY5Y细胞制备缺血缺氧细胞模型及HIF-1α的检测”等“创新实验项目”以及指导教师的“科学研究项目”中，使实验组学生能更加全面地了解分子生物学实验技术和实验室操作规范，掌握大鼠脑缺血再灌注模型的制备方法和相关背景知识，进而明确研究方向、培养科研兴趣及良好的科研思维能力。④在项目进行的各个阶段，完成录制动物实验基本技术微课、分子生物学实验微课以及实验数据统计分析微课，并且采用虚拟仿真实验和“实验微课”的方式，将基于“实验微课”的翻转课堂融入“递进式开放实验室项目”中；通过观看虚拟仿真实验和“实验微课”，提前预习相关的实验内容；同时，我们提出并实施了“老带新”的学生互动方式，完成了实验技术在新、老学生中的传递，既提高了学习效率又促进了学生间的沟通和交流。通过积极探索及项目的陆续实施，收到了良好的教学效果，让基于“实验微课”的翻转课堂真正走进学生的实验教学和科研能力培训。

结束“递进式开放实验室项目”的相关培训后，实验组和对照组学生参与申请国家级、省级及校级大学生创新训练计划项目，并报名参加各级“大学生实验创新设计大赛”。

1.3 效果评价

问卷调查。为了更好地了解学生对“递进式开放实验室项目”的满意度，我们设计了问卷调查表，对参与实验的2015-2018级500名学生在问卷星平台以及发放电子版调查问卷的形式，以不记名的方式进行问卷调查。

培训成果。“递进式开放实验室项目”的培训内容全部结束后，我们对已完成项目的2015-2017级参与实验的400名学生取得的培训成果作了数据统计，包括：申请到国家级、省级及校级大学生创新训练计划项目的学生人数和在各级“大学生实验创新设计大赛”获奖的学生数量。

统计学方法。采用SPSS 21.0软件进行数据分析，采用卡方检验和t检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 调查问卷结果

不记名发放给参与实验的2015-2018级学生调查问卷500份，收回问卷500份，有效率为100%，统计结果见表1。

表1 “递进式开放实验室项目”调查问卷结果(n)

2.2 获得大创课题人数及获奖人数统计结果

对于已经完成相关培训的2015-2017级400名学生(其中包括实验组200人和对照组200人)，将实验组和对照组学生随机各分为5个小组，每组40人，对其获得大创的人数及获奖人数进行统计学分析，结果见表2。

表2 科研成果比较组)

3 讨论

3.1 系统性、渐进式的开展“递进式开放实验室项目”的必要性

以往传统式的“开放实验室”项目一直沿用的方式是学生盲目地、没有计划性地选择参与，因此，如何提高“开放实验室”项目在培养医学生科研能力方面的作用效果，是迫切需要解决的问题。目前开展的“递进式开放实验室项目”从动物实验技术抓起，计划用一年半的时间对实验组学生进行递进式的科研能力培训，在夯实动物实验操作技术的基础上逐步开展细胞培养技术以及常用动物模型的建立，再逐步扩展到实验室常规分子生物学实验技术的学习。“递进式开放实验室项目”的开展根据指导教师提前设定的实施路线，让学生有计划地参与到项目中，它不仅避免了学生的盲目性、无序性、完全以兴趣为导向的参与方式，同时又对参与的学生进行系统的、递进式的能力培养，最终目标是培养学生良好的科研思维能力以及帮助学生明确研究方向。在这种新型模式的培养下，学生更加明确了在每个阶段的学习目标和需要掌握的实验技术，有针对性地查阅相关资料和最新研究进展；同时，学生也能更好地建立系统的科研思路，为新医科背景下的医学院校培养创新型卓越人才提供了新的模式和平台。

3.2 “递进式开放实验室项目”的开展取得了良好的教学效果

研究结果显示，经过系统培训的实验组学生认为“递进式开放实验室项目”的开展，可以帮助学生系统了解科研过程、掌握实验技术、提升科研兴趣、培养科研思维以及提高分析和解决问题的能力，与对照组相比有显著差异(P<0.01)；并且实验组学生无论是申请大学生创新训练计划项目的人数还是校级“大学生创新实验设计比赛”获奖人数都显著高于对照组(P<0.01)。可见，实验组学生经过“递进式开放实验室项目”的培训，建立了良好的科研思维和实验操作技能，大部分学生能顺利的申请到科研课题，并且部分学生还在创新实验设计比赛中获得了好成绩。对比传统“开放实验室”项目，无论是申请大创课题学生数量及获奖人数都有了明显的提高，说明了“递进式开放实验室项目”通过系统的、有计划地开展，能够帮助医学生建立良好的科研思维、找到适合自己的科研思路、提高科研创新能力。实验结果提示，“递进式开放实验室项目”的开展受到了参与学生的广泛认可，在医学生的科研培训中收到良好的效果，值得进一步探索和推广。

3.3 对开展“递进式开放实验室项目”的思考

“递进式开放实验室项目”要得到理想的教学效果，至少应注意以下3点。

做好项目宣传。医学生对科研的兴趣既是开展“递进式开放实验室项目”的前提，又是项目开展的目标之一，医学生对未知领域探索的兴趣对项目的顺利实施至关重要。项目实施前的宣传能够让学生更好地了解项目实施方案以及提高学生对科研项目及未知领域的兴趣，促进项目顺利开展。

针对不同专业的学生设计出符合专业特点的培养方案。针对医学专业类别较多的特点，就不同专业可以预先通过各院系教师集体讨论，设定不同的培养实施方案，在大的培养方向不变的前提下，就不同专业的具体实验设计做出调整，以适合学生的专业方向并取得良好的教学效果。

对指导教师做好培训。教师的科研能力和综合素质是保障项目实施效果的关键因素。承担“递进式开放实验室项目”的教师经过层层筛选和培训，选择了科研能力强、有教学经验的教师。在项目管理上，定期进行集体备课、明确教学目标和实施方法，为保障项目的顺利实施打下良好的教学基础。

4 展望

“递进式开放实验室项目”的开展是连续的，受新冠疫情影响，2019级及后续年级的项目将在疫情稳定后逐步启动。项目的开展与培养大学生科研创新能力相结合，增强了医学生团队协作与沟通能力，既提高了医学生的科研创新能力和综合素质[8]；同时也促进了实验室建设，特别是各实验室面向师生的进一步开放。它有利于完善医学生科研创新能力的递进式培养模式，是培养高素质、强科研、能沟通、重团队的医学人才的重要方法和途径[9]。项目的实施，使学生能够充分利用课余时间，参与科研课题和实验的积极性明显提高，实验氛围也变得活跃[10]；同时能够激发学生探索未知领域的欲望，通过团队协作的方式使学习效率得到了很大的提升[11]。这不仅有利于学生间的交流，也在掌握实验技术的同时更加全面地了解科研过程、培养科研思维[12]。

“递进式开放实验室项目”的开展仍然存在很多问题和不足，比如：参与改革的“开放实验室项目”数量不多，目前尚未在全校范围内开展，导致“递进式开放实验室项目”无法在全校层面上统筹安排及筛选出面向不同专业的项目实施方案；由于受到经费的限制，目前“实验微课”的录制内容较少，虚拟仿真实验及“实验微课”的应用受到影响；学生参与“递进式开放实验室项目”的积极性很高，但由于实施范围受限，导致很多学生无法参与等。针对项目存在的问题和不足，我们希望能够将“递进式开放实验室项目”在全校范围内推广，设计适合不同专业学生的“递进式开放实验室项目”实施方案，并且加大资金投入，制作经典“实验微课”及虚拟仿真实验，真正将“实验微课”及虚拟仿真实验应用于医学生科研培训中。

未来，我们将进一步推动“递进式开放实验室项目”的开展，扩大参与“递进式开放实验室项目”学生的数量和范围、扩展项目涉及的领域和专业、加强实验室管理、调动学生和带教教师参与的积极性以及完善项目监督机制，保证项目顺利实施。相信在未来的日子里，“递进式开放实验室项目”能够对医学生科研创新能力的提高和综合素质的培养发挥更加积极的作用，希望有更多的医学生受益于“递进式开放实验室项目”。