神经科学基础课程教学模式的分析与思考

李 凌,武嘉琪,饶倩茹,李文娟

(电子科技大学生命科学与技术学院生物医学工程系,成都 610054)

神经科学是生命科学领域富有潜力的前沿学科之一[1-3]。它具有多学科交叉、多元混合特性，融合了分子神经生物学、细胞神经生物学、神经生理学、发育神经生物学、神经药理学、神经遗传学等学科，致力于从分子、细胞、系统水平探索生物结构和功能的奥秘[4，5]。因此，神经科学课程的开设对于基础理论知识、临床医疗知识的普及以及科学研究等具有非常重要的作用[6]。近年来，为完成高等教育强国战略，提升高等教育综合实力和国家竞争力，我国大力推行“双一流”建设、“双万计划”建设，有目标、有重点地培养更多创新型、复合型和应用型高端人才[7]。为积极响应国家重大战略人才需求的号召，电子科技大学与加拿大麦吉尔大学创办了生物医学工程-神经科学双硕士学位教育项目，以人才培养为核心，创新性地设置中西合璧的教育模式，激发研究生对神经科学课程的研究兴趣，积极主动地探索神经科学的奥秘，全方位培养研究生的自主学习能力和创新性思维能力，为国家培养出具有特色化、交叉化、国际化的跨学科卓越人才。因此，本文将详细介绍IPN主干课程的课程内容和教材、授课模式、考核方式以及相应的教学思考。

1 麦吉尔大学综合神经科学研究生项目课程简介

电子科技大学与加拿大麦吉尔大学生物医学工程-神经科学双硕士学位教育项目学制设置为3年，学生第1年修习生物医学工程专业课程，第2年修习神经科学专业课程，其余时间从事科研工作。按照麦吉尔大学IPN硕士学位课程要求，学生需修满9个学分的课程：必修课6学分，包括神经科学基础I和神经科学基础II，各3学分；选修课3学分，例如神经信息学基础(由电子科技大学教师在硕士第一学年进行授课)。此外，学生还需修习一门无学分必修课程-学术道德规范研讨课。

神经科学基础I和神经科学基础II是麦吉尔大学IPN最重要的专业基础课，授课对象为硕士和博士研究生。该课程旨在培养学生对神经科学基础的全面、系统的认识。通过系统地学习神经科学各个领域的基础知识，学生不仅增强了对自己研究课题的内容和背景知识的充分理解，还接触到其他研究领域的研究内容和方法等，为理解文献资料和科学问题打下扎实的基础。

2 神经科学基础课程内容和教材使用

麦吉尔大学一个学年包括三个学期，每4个月为一个学期。神经科学基础I一般在秋季学期(9月-12月)开设，共22次课，每次课程3 h。11位相关专业领域的教授承担该课程的教学工作，每位教授结合其研究领域和神经科学课程相应的基础知识进行备课和授课。课程内容分为三大部分：第一部分为神经系统的发育，介绍神经细胞的生长、发育及神经系统是如何形成的；第二、三部分为细胞间的电信号与化学信号传递，这两部分主要介绍了动作电位的传导、神经递质的生命周期和种类、信号传导相关的离子通道、突触的形成等。

神经科学基础II一般开设在冬季学期(1月-4月)，共11次课，每次课程3 h。神经科学基础II的课程内容是从神经科学基础I的基础上进阶到脑认知功能的宏观层面，相比神经科学基础I中较为基础的分子和细胞层面的生理机制，神经科学基础II更关注宏观层面，包括皮层、脑区、脑区之间的交互以及神经疾病等。根据不同的教学内容，该课程由9位相关领域的教授进行授课。课程内容分为两大部分：第一部分为神经科学史，讲述脑科学的起源和发展历程，人类意识的产生和研究，脑功能的整体学说和分区学说等神经科学发展进程中的重大历史事件节点；第二部分为人体内负责不同功能的神经系统，从内容上分为感觉系统、视觉系统、嗅觉系统、眼动系统、运动系统、认知、情绪、奖赏系统八个模块，并从神经元和神经解剖学两个层面讲述神经系统在生命过程中的神经生理学机制、与该过程相关疾病的成因以及治疗手段的原理和方法。

为促进学生深入了解神经科学领域最前沿的基础知识，把握神经科学发展现状，同时提升学生的专业英语水平，提高利用英语理解、掌握专业知识的能力，该课程推荐的英文参考教材主要有Neuroscience(第六版，Purves等著)，PrinciplesofNeuralScience(第五版，Kandel等著)。另外，寿天德主编的《神经生物学》作为中文教材。此辅助教材可与英文教材配套使用，帮助学生深入理解神经科学。

3 授课模式

麦吉尔大学采取了线上授课模式。为便于学生复习及充分掌握所学内容，线上授课支持课程录制与回放，无法参与面授的学生可以自行观看课程录播。考虑到时差因素，国内学生作息时间无法与国外线上授课的时间相匹配，对课程内容产生的疑问也无法及时提问，麦吉尔大学针对这一问题特意在每周设置了一次研讨课。授课教师直接参与学生的研讨课，除了检查学生对授课内容的掌握程度，也为无法直接参与线上授课的学生答疑解惑。

具体而言，在研讨课中，授课教授根据授课内容挑选出课件中的重点问题作为讨论主题。学生需要根据自己分配到的主题，通过学习授课内容和查找参考资料，以小组合作的形式制作主题PPT并在研讨课上进行展示、汇报。教授根据学生的汇报情况评估学生对该部分知识的掌握程度，并对展示内容提出指正和评价。挑选出的主题是学生掌握专业知识的关键问题。学生以小组合作的形式在课前自主查阅文献书籍、搜集相关资料并对主题进行充分讨论；教授在授课过程中引导学生运用所学知识整理分析资料、厘清逻辑关系，提高解决问题的能力。这种研讨形式在保障学生掌握基础知识的前提下，为学生提供了更多的自学机会，激发学生的求知欲望，同时培养学生检索、阅读文献的能力，锻炼学生的语言表达能力和表现自我的能力，真正实现“授之以渔”，为学生今后的学习和科研工作打下坚实的基础。

这种教学模式以学生为主体，教师的作用是引导学生全面思考，鼓励学生逻辑思辨逐步建立解决问题的逻辑思维，在促进学生强化专业基础知识的同时，也提升了学生自主学习的能力和解决实际问题的能力。研究认为，这种以问题为基础、以学生为中心的启发式教学模式，能够充分激发学生的学习兴趣，调动学生学习的主动性和积极性，加强学生的团队协作精神，培养学生的科研思维习惯，提高学生的自学能力及分析问题、解决问题的综合能力[2，6，8，9]。同时，学生产生任何关于课程的问题，都可以通过邮件求助助教老师或各位教授。麦吉尔大学设置的研讨课的双向学习交流模式，不仅保证了国内学生的课程问题能够及时解决，促进其对专业知识的理解和掌握，也促进学生之间的交流和合作以及师生之间的密切互动关系。

神经科学基础I和神经科学基础II课程同时面向硕士和博士研究生授课，课程内容难度系数较大。教学内容具有适当的难度和挑战度，容易激发学生的学习兴趣和探索科学问题的动力[7]。学生通过整合既有知识和查阅得来的新知识解决实际问题，从而获得学习的成就感和喜悦感。此外，课程采用英语授课形式且涉及大量的神经科学专业术语，对于非英语母语以及缺乏神经科学背景的学生来说相对困难。考虑到此种困难，麦吉尔大学为线上课程添加了英文字幕。虽然利用软件实时添加字幕提升了课程的可阅读性，但由于软件的局限性，软件转译的文字有时与教授讲述的内容有所出入。因此，在课程初期，学生听课和理解知识点会相对缓慢。学生通常需要提前预习课件或者查看中文资料以增强对课程内容的理解从而跟上学习进度，后期随着课程的逐渐深入和自身专业知识的积累，会逐渐适应英语授课，并在理解知识点和授课内容上有所好转。

4 考核方式

神经科学基础I课程考核包括三次线上考试和一项家庭作业，其中考试成绩占最终课程总成绩的75%(每次考试占25%)，作业成绩占比25%。三次线上考试内容分别对应三大部分课程内容，考核内容仅限该部分课程知识，即已考核过的课程内容不会再次考核。试卷一般以问答方式命题且无唯一标准答案，学生需要深刻理解课堂所学知识，并融会贯通地加以应用。考生可于试卷公布起72 h内选择任意时间开始答题，并在6.5 h内完成作答及提交答卷至学校教学平台。家庭作业一般要求每位学生独立完成一份书面研究报告，任课教师将给出数个不同的研究主题，学生可以自行挑选其中一个完成。每位学生基于自己选择的主题，分三个阶段完成研究计划：第一阶段，学生需提出自己的研究问题，选择同一主题的学生之间将进行随机互相评审；第二阶段，学生根据获得的评审意见进行修订及补充，并再次对修改后的内容进行互评；第三阶段，学生根据前两个阶段的意见进行修改并提交最终的研究计划，提出该主题的教师将对每位学生的研究计划进行评分。

神经科学基础II的考核方式较为简单，包括一次中期和期末考试，各占总成绩的50%。考试内容皆为简答题。学生主要结合课程内容，并查阅参考文献，在48 h内做出解答并提交。

考试题目中设置的场景和问题通常贴近生活，具有较强的趣味性。这种考试题目的设置也充分考验学生对于课程知识是否具备足够的理解能力和应用能力。书面研究计划也十分锻炼学生的综合能力。学生将经历从查阅文献、提出感兴趣的研究问题到提出研究目标与假设，再到最终独立完成一份完整的研究计划，将体验一项研究的萌生、规划、同行评审、书面计划的撰写整个过程。无论是神经科学基础I，还是神经科学基础II，线上考试必须独立完成，勿互相借鉴或直接搬运文献原文，严重的雷同将被视为抄袭，将会面临严重的后果。

多元化的考核模式有利于全面反映学生的综合素质。在课程考核方式上，增强对学习过程的考核，有利于培养学生独立思考、学以致用的能力[7]。麦吉尔大学采用的多元化的评估体系，有利于全面监督神经科学课程的授课效果，对于学生的长远发展也有重要意义。

5 思考和启示

通过近距离接触该课程的教学全过程，结合国内研究生课程教学现状，笔者提出以下思考和启示。

5.1 研究生课程内容的系统性与前沿性的有机融合

国内研究生课程通常设置授课教师1-2位，有利于保证课程的系统性，但研究生层次课程内容日新月异，1-2位教师很难顾及课程内容的及时更新和调整。而一旦一门研究生课程由10位及以上专业教师承担上课，授课方式容易变成讲座形式，缺乏课程内容的系统性。以麦吉尔大学的神经科学基础II课程设置为例，授课教师总共9位，授课内容分别为神经科学史、感觉系统、视觉系统、嗅觉系统、眼动系统、运动系统、认知、情绪以及大脑的奖励机制。该课程各部分内容有效地组织了专业教师系统地准备基础课程内容，同时专业教师又可结合自身科研成果相应增加神经科学领域的前沿进展和最新研究技术，有意识地在教学过程中建立浓厚的科研氛围，向学生传播近期的科研成果有助于激发学生的学习兴趣和探索神经科学奥秘的热情[6]，并延伸基础理论知识的应用。并且，知识结构体系与系统性教学内容有机结合能显著提高教学效果[10]。在授课过程中，麦吉尔大学的教授们还注重将各部分相关知识进行系统结合，引导学生在学习新的基础知识点的同时，与刚学过的基础知识点融会贯通，不断提升教学效果。课程内容同时具有了专业性、系统性和前沿性，满足了学生对神经科学基础知识的把握和对最新科研进展的掌控需求。

5.2 研究生课程学习的时间和深度如何平衡

相比国内研究生一个学期学习4-5门课程，IPN一个学期只设置一门课程，学生有充足的时间投入到这一门课程的学习中。学生和授课教师均反映虽然只有一门课程，但学习体验深刻，知识获得感强。这提示我们要思考研究生培养方案的设置，培养目的是希望学生在专业课程上能达到足够的学习深度，还是需要增强学生知识的广度。课程设置是追求多而全，还是少而精，均要与培养目标结合，制定适合本专业的培养计划。麦吉尔大学IPN课程的设计理念旨在通过系统、深入的神经科学课程授课，师生互动的研讨课及个人研究设计报告等，使得学生在深刻理解神经科学课程基本知识的基础上融会贯通地将知识运用到解决科研问题的过程中以及创造新的研究设计探索科学奥秘。在教学过程中，我们可以充分借鉴国外优秀的教学经验和先进理念，更新教学模式，保证课程体系与时俱进[11]，从而培养出具有扎实专业基础知识和富有创造力的高水平应用型人才。

5.3 通过多种方式培养学生创新科研思维

麦吉尔大学开设的神经科学基础课程带给学生的不仅是对神经科学更细致、全面的认识，还通过有限时间开卷考试、研究报告等作业、研讨课设置等方式，在很大程度上培养了学生的综合科研素质，包括查找文献、逻辑推演、研究设计、论文写作等一系列科研中的基本技能，锻炼了学生的发散思维和科研思维，对开展创新科研工作具有极大帮助。这种培养模式也符合我国教育部高等教育对高质量课程建设的评估标准中的高阶性、创新性。高阶性是指通过知识、能力、素质的有机融合，培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维；创新性是指课程内容能反映前沿性、时代性，教学形式呈现先进性、互动性，学习结果具有探究性、个性化[7]。国内近年也采取了类似的教学模式，包括研讨课、研究报告撰写、开卷考试等，促进了学生的自主学习，取得了一定成效，但更重要的还是要严格考核，坚决杜绝抄袭等违反学术道德规范的行为。在课程教学活动中，教师有技巧地加入高阶性、创新性元素，学习国外先进教学理念，树立全球教育发展观[12]，培养学生创新性科研思维。

电子科技大学与加拿大麦吉尔大学创办的生物医学工程-神经科学双硕士学位教育项目，围绕高水平人才培养的主旨，建立中西合璧教学模式，为培养高层次应用型、创新性人才服务。此项目充分发挥了我国高等教育的优势，以中外强强联合的教学方式，使得学生不仅具有前沿的专业知识和扎实的科研技能，而且具有强大的学习能力、敏锐的科研思维，促进学生成为国际化、复合型的卓越人才。这对于国内相关专业人才培养的教学模式具有重要参考意义。