基于雨课堂平台培养研究生科研创新能力的教学探索

于新凤，曲显俊，许焕丽，郑元元 (首都医科大学基础医学院药理学系， 北京 100069； 通讯作者)

在“互联网+”的时代背景下，线下线上混合式教学模式的开展变得尤为重要。雨课堂智慧教学利用PowerPoint和微信平台，推动线下线上混合式教学模式改革，增加随机点名、弹幕互动和实时答题等师生互动方式。我校在研究生教育中推广使用长江雨课堂。教师积极响应，基于雨课堂智慧平台，探索培养研究生科研创新能力的线下线上混合式教学模式。

1 研究生课程教学模式改革的必要性

科学技术是第一生产力，创新是引领发展的第一动力。科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑。高校作为科技创新的主力军，是创新型人才培养的摇篮。因此，高校研究生教育的目标主要是培养具有科研创新能力的高层次人才，满足国家对高素质创新型人才的需求。我们进行研究生教育教学改革，探索适应新时期人才培养模式，旨在培养具有科研创新能力的人才。

传统的研究生培养模式强调知识传授，对研究生科学思维和创新能力培养普遍薄弱，有些甚至沿用本科生课程知识点讲授模式，缺乏与学生互动教学，使其被动接受知识，知识掌握不系统、不深入，缺乏思考主动性。这造成一些研究生在校学习期间，阅读科研论文较少，被动接受导师对课题的实验设计，课题遇到问题自我解决能力差，缺乏科学思维和创新能力，对现有研究和权威理论不敢质疑。因此，如何在研究生理论授课过程中，潜移默化引导学生思考，探索研究生教育新的教学模式，培养创新能力的高素质人才是当前研究生教育面临的挑战和急需解决的问题。

2 基于雨课堂平台的教学模式在研究生教学中的实践

2.1 雨课堂平台教学特点

多媒体技术和互联网的蓬勃发展为混合式教学模式的应用提供了强大的技术支撑平台。雨课堂教学平台是是清华大学和学堂在线共同推出的新型智慧教学解决方案，将复杂的信息技术手段融入PowerPoint和微信，在课前预习、课堂教学和课后作业等方面建立沟通桥梁[1]。混合式教学是将在线教学和传统教学的优势结合起来的一种线上+线下的教学方式[2]。为了保证研究生课程教学质量，我们推广使用长江雨课堂的研究生课程线上、线下教学一体化平台，在分子药理学和药物筛选研究生课程中探索运用雨课堂教学平台进行混合式教学模式改革。使用雨课堂，教师可以将带有视频和习题的课前预习资料推送到学生手机，课堂上可以通过实时答题、随机点名、弹幕互动，从而建立快捷的师生互动，并且可以灵活多样地进行课后作业包括文件、图片、视频形式，兼顾形成性评价等多种考核方式。

2.2 基于雨课堂平台的教学模式在研究生教学中探索

分子药理学与药物筛选这门研究生课程面向药学和基础医学从事药物研究的研究生开放，选课人数为每年20-30人，属于小班级授课，更适合灵活多样的增加师生互动的教学模式。通过雨课堂二维码或课堂暗号签到进入课堂，教师可以获得学生出勤情况。而且PPT会实时发送给学生手机端，学生认真进行听课和讨论，并可对不懂的PPT进行点击“不懂”按钮标记，教师根据反馈调整授课难点。在课堂讲授过程中，针对学生熟悉的常用实验技术如MTT、CCK8检测细胞活力、裸鼠皮下成瘤实验等常规方法，教师采用提问的方式让学生阐述实验原理和实验过程，进行评价并总结实验应注意的问题，在讲授过程中应用视频、动画、图片等形象生动的方式再现实验情境。药物筛选技术还包括高通量筛选技术，这属于授课的重点难点。教师先对高通量筛选技术的定义进行阐述，以分子水平或细胞水平的实验方法为基础，以微孔板作为实验工具载体，通过程序控制，同一时间对数以千万的样品进行检测，并以相应的数据库系统支持整体运转的技术体系[3]。启发学生高通量筛选技术的检测方法大多是以光学检测为基础而建立的分子水平或细胞水平的分析检测方法，包括光吸收检测、荧光检测、化学发光检测等。对于学生不太熟悉的实验方法如生物芯片(包括基因芯片、蛋白芯片、组织芯片等)、高内涵筛选技术、表面等离子体共振技术等，教师重点介绍其原理和应用。教师利用雨课堂平台，在课堂讲授前将相关文献发给学生预习，极大激发了学生的学习热情和阅读英文文献的能力。例如，近几年新兴的基因组编辑技术CRISPR/Cas9技术可作为高通量药物筛选的新方法。教师在介绍该技术时潜移默化地融入思政元素。该项技术的发明不但有2位外国科学家即德国马克斯·普朗克病原学研究所的Emmanuelle Charpentier博士以及美国加州大学伯克利分校的Jennifer A. Doudna博士的贡献，并荣获2020年诺贝尔化学奖[4]，而且还有一位年轻的华人科学家张锋对此做出了巨大贡献。他率先获得了美国专利，并首次将CRISPR技术运用到真核细胞，推动CRISPR-Cas9“基因魔剪”技术的应用和转化。因此，这种思政元素的融入极大激励了研究生探索前沿领域的信心和动力。

CRISPR/Cas9基因组编辑技术是当今世界上最为前沿的生物技术。在此基础上发展的CRISPR/Cas9高通量筛选技术，其方法首先要设计并合成完备的sgRNA文库，然后通过病毒进入Cas9稳定表达的细胞系中，控制好病毒滴度，获得大规模的基因移码突变的细胞库。通过对细胞库进行筛选可以高通量地研究基因功能，帮助药物的研发和靶点的筛选[5]。为了激发研究生对新技术的兴趣并自觉将新技术应用到自己的研究领域，教师在课前将张锋发表在Nature杂志的英文文献发给同学们预习，并提出相应思考题督促学生查阅资料。教师可以将药物筛选的常用技术以图片、视频的形式发给学生，供研究生在课题研究中应用学习，课堂讲授过程中增加师生互动，培养研究生分子药理学转化医学的思维，将理论知识结合药物研发靶点的发现和高内涵药物筛选技术，激励研究生为我国新药研发事业做出原创性的研究工作。课程讲授过程中，教师可以通过雨课堂发送习题进行多次形成性评价，发送弹幕反馈授课效果，并在课后推送相关拓展资源给学生自学，如李少白主编的《药物筛选：方法与实践》等资源。

3 基于雨课堂进行研究生教学考核方式改革

研究生考核不同于本科生，我们应加强对知识点的理解掌握和灵活运用的考核，而不是对记忆性知识点的死记硬背，并且题型多为开放性问题，更注重理解力和解决问题的能力。而考核成绩中形成性评价的比例要适度提高。因此，我们利用雨课堂随堂进行测试，针对授课内容进行开放式问题，如要求学生结合自己的课题进行设计，谈谈如何进行分子、细胞、器官组织和动物整体水平多层次、多角度对药物活性和功能的检测？研究生通过分子药理学知识和药物筛选技术的学习，培养自身的科研创新思维。研究生可以单独作答，也可以小组讨论互评等形式学以致用，以锻炼独立设计课题和解决问题的能力。

利用雨课堂的优势，我们对研究生的考核增强了课堂提问和平时测验环节，在研究生最终成绩中提高比重。课堂提问可以采用雨课堂随机点名方式，激发了学生的学习兴趣，促进师生交流互动，活跃课堂气氛。教师随时掌握学生的理解情况，限时进行测试，可以进行单选题、多选题和投票题。待学生完成后，教师以投屏方式进行点评。雨课堂能够对数据进行课前-课上-课后的全景式覆盖，包括学生的出勤率、回答问题准确率等，有利于对学生进行个性化评价，为研究生学习过程的形成性评价提供可靠的依据。

在加强对研究生考核形成性评价的过程中，我们增加了以学生为主体的考核方式，如鼓励研究生养成阅读文献的习惯，多读好文献，并让学生以小组讨论的方式，以PPT形式分享阅读文献的收获。研究生结合分子药理学内容讨论学习到哪些前沿的实验技术，如何利用科学的实验方法进行合理的课题设计？由于小班上课，我们可以将研究生分成4小组，每组汇报5 min。在不影响正常授课的前提下，这种以学生讲授为主体的阶段性形成性评价，极大调动了学生学习的自觉性和主动性，有利于拓展思路，培养研究生创新思维能力。

总之，我们结合雨课堂授课，探索在研究生教育考核中增加形成性评价的比重(约占总成绩30%)。分子药理学与药物筛选是一门涉及新技术新方法和新理论的学科。教师利用雨课堂智慧教学，让学生开拓思路，不断拓展学习。

为提高研究生教育的质量，培养具有科研创新能力的高素质人才，研究生教育创新机制亟须完善。我们基于雨课堂教学平台进行混合式教学模式探索，促进课程创新，塑造良好的科研资源环境和学术环境，探索提升研究生科研创新能力的培养方式与评价机制。基于雨课堂教学平台的分子药理学和药物筛选研究生课程混合式教学模式探索，具有重要的意义并取得一定成效。①提高研究生阅读科研文献的方法与能力：教师通过课前或课后发送文献，指导研究生通篇精读或快速泛读的方式阅读文献，养成良好阅读习惯和科研思维。②分子药理实验设计的思路与方法：教师结合药物筛选常用技术和方法，锻炼研究生学以致用并应用到自身课题的研究中、同时借鉴其他研究领域的先进技术和方法、独立完成自身课题的实验设计方案，并通过讨论和点评方式进行反馈，培养学生良好的科研思路和创新能力。③教师增强师生互动以提升沟通交流能力，改革考核方式，增加形成性评价比重，建立科学合理的研究生评价体系，营造活跃的学术氛围，注重分子药理学转化研究和应用，培养具有科研创新能力的人才，以满足新时代国家对于较高综合素质的创新型人才需求。