科研项目趋动型课堂教学模式在生物化学和分子生物学教学中的实践研究

李根亮 唐玉莲 钱绘 孙丽双 李书 李曙波

摘 要：科研型教学模式是培养学生科研素养的有效途径，但参与科研项目是否有利于促进学生的学习成绩，这有待进一步研究。我们在生物化学和分子生物学教学过程中实施了一种改进型的科研型教学模式，即科研项目趋动型课堂教学模式。在这一教学模式中，我们将教学内容分成8大模块、9个讲座、6个实验，课程中充分结合学生的兴趣和需要，让学生学会科研数据的分析方法，让学生有充分的获得感。通过比较参与与不参与科研项目设计和实验的学生的期末考试成绩，分析参与科研项目对学生成绩的可能影响，同时比较学习态度对学习成绩的影响。结果发现，参与科研项目和学习态度好的学生的成绩均明显优于不参与科研项目和学习态度不好的学生（P<0.05）。研究结果表明，科研型课堂教学模式能很好地调动学生学习积极性，值得推广应用。

关键词：科研型课堂教学模式;生物化学;分子生物学;科研素养;学习态度

科研素養是新时代大学生的基本品质，培养学生的科研素养，是生物化学和分子生物学教学中的重要方面，传统教学模式在能力培养和科研素质提高方面效果欠佳。为此，许多人开展了大量实践探索，从第二课堂的角度提升学生科研素养[13]。刘志强等以核酸凝胶阻滞实验为例培养理工科专业学生科研能力[4]。周倜等提出了在生物化学课程教学中实施课程多维度改革方案[5]。孙晓明等则从教学内容调整、仪器设备改进等方面分析了生化教学中存在的问题及解决方案[6]。科研型课堂教学已提出多年，许多教师也在教学中开展了一些相关实践和研究。如吴永革等将课堂教学与科研兴趣培养相结合总结培养大学生科研兴趣的途径[7]。赫杰等则将科研成果引入课堂教学探讨创新型人才培养的手段[8]。李宁等依托“大学生创新创业训练计划”项目培养大学生科研思维[9]。这些研究和实践虽然提出了科研素养培养与课堂教学的相关性，但在生物化学和分子生物学教学中的实践和研究在深度和系统性上都有待进一步研究，尤其科研项目的参与以及学习态度是否影响学生的学习成绩，这还有待进一步研究。

因此，本课题组从教学内容的系统性和模块化、科学性和实用性的角度，充分结合学生的兴趣和需要，传授其科研数据的分析方法，让他们在学习中充分地体验获得感。通过整合理论和实验教学，开展线上学习和线下总结和测评，并将教学和实验内容与大学生创新科研项目的申请、科研项目的参与和论文写作相结合，实施了一种改进型的科研型教学模式，即科研项目趋动型课堂教学模式，取得了较好的效果，简要介绍如下。

1 资料与方法

1.1 教改对象

右江民族医学院20级临床医学本科1班和2班共116名学生作为本次研究的对象。根据学生的自主选择是否参与科研项目申请和论文写作分为2组，其中90名学生参与了科研项目申请和论文写作，即参与科研项目趋动型课堂教学模式;26人未参与科研项目申请和论文写作，即只进行常规课堂教学模式。

1.2 教改方法

1.2.1 教学内容的系统性和模块化

我们从系统论的角度将教学内容整合为一个整体。根据内容分为“生化概述”“生命中的分子”“生命中的分子代谢”“基因和基因组和高通量测序”“基因表达”“基因表达调控”“信号转导”“总结、展望及拓展”8大模块。每一模块的内容都通过线上（中国大学慕课平台）学习结合线下讲座及实验开展教学活动。

1.2.2 教学内容的科学性和实用性

我们的课堂教学模式全程共分9个专题讲座。在每个专题讲座中，我们都融线上学习与线下融会于一体、融知识掌握与技能提升于一体、融科学前沿了解与公共平台操作于一体、融趣味性与实用性于一体。具体如下：

讲座一《生物化学及其中的科研思路》：线下教会学生系统性地看待和理解生物化学这门课程，教会学生开展科学研究的思路和常用实验方法，线下指导学生开展科研选题和课题设计。

讲座二《生物分子及其功能分析》：学生线上学习蛋白质、核酸、酶等知识，了解生物分子的常见种类、结构、功能以及生物学意义，教师线下教会学生利用线上平台和软件分析生物大分子结构和功能。

讲座三《生物分子代谢及其调控》：学生线上学习糖代谢、脂代谢、氨基酸代谢等理论知识，教师线下教会学生利用大数据和线上平台分析代谢通路和调控机制。

讲座四《基因序列比对及其功能分析》：学生线上学习基因的结构等，教师线下教会学生利用数据库进行基因序列比对、分析与预测基因及其编码蛋白的结构等。

讲座五《基因表达及其功能分析》：学生线上学习DNA复制、RNA转录、蛋白质翻译等生物信息传递的基本过程和意义，教师线下教会学生利用在线资源分析复制起始复合物、拼接子等分子组成及功能结构，以及利用已有数据分析科学问题的方法。

讲座六《基因表达调控的方式及其分析方法》：学生线上学习基因表达调控的主要方式、非编码RNA、DNA和RNA修饰等表观调控方式的意义及可能分子机制，教师线下教会学生利用公共数据库和软件进一步教会学生分析基因表达调控的常用手段。

讲座七《信号通路的激活及效应分析》：学生线上学习信号通路的基本知识，教师线下教会学生利用公共平台查找和分析基因和蛋白参与的生物学过程以及蛋白—蛋白互作网络等。

讲座八《生化和分子生物学科研数据分析及展望》：学生线上查找某一方向的前沿进展，教师线下教会学生多数据分析平台的使用步骤等。

讲座九《生化和分子生物学科研论文写作和发表》：学生总结实验、分析数据，进行论文写作，教师线下讲授论文写作的技巧和论文发表的方法。

1.3 教学模式对教学效果影响的评价

常规期末考试后，对参与与不参与科研项目的两组学生的成绩进行分析，利用GraphPad Prism软件，通过t检验分析其期末考试卷面总成绩及主观题和客观题成绩的差异。以P<0.05作为差异有统计学意义（下同）。

1.4 学习态度对教学效果影响的评价

对第二个模块和第六个模块学习完后布置的练习题进行汇总。根据学生完成作业的总体情况，将得分排在前50%的和后50%的分别作为态度好和态度不好的学习表现。同样通过t检验分析二者期末考试卷面总成绩及主观题和客观题的成绩差异。

2 结果

2.1 教学模式对教学效果的影响

两组学生期末考试成绩结果显示，无论总得分还是主客观题得分，参与科研项目趋动型课堂教学模式的学生的成绩都明显高于未参与科研项目趋动型课堂教学模式的学生（P<0.05），并且平均总得分差距7.3分（表1和表2）。

2.2 学习态度对教学效果的影响

116人中两次作业总成绩排名50%和后50%的学生各58名。t检验结果显示，无论总得分还是主客观题型的得分，态度好的学生的成绩都显著高于态度不好的学生（P<0.05），并且平均总得分差异明显，差距7.069分（表2）。

3 讨论

科研型课堂教学是培养创新人才的有效途径[10]。我们在教学过程中通过将课堂教学和科研活动有机融合，实施了科研项目趋动型课堂教学模式。设置的6个实验内容与学生申请的科研项目的实验内容完全一致，这也促使学生做好、学好各实验方法;而9个讲座，更能加深学生对实验方法和实验原理的理解，拓展学生科研视野，提升学生科研思维、科研能力及论文写作能力。期末考试的分析结果进一步证明了我们的想法，实践证明，科研型课堂教学模式能很好地调动学生学习的积极性。

在教学过程中，我们老师常常忽略一个问题，那就是学生的获得感。其实没有获得感，学生往往会对所学课程失去兴趣或无法产生兴趣[11]。因此，老师在教学过程中一定要让学生有获得感[12]。在实施本课堂教学模式时，我们注重将学生感兴趣的知识、技能、方法和手段有机融入其中。因此，每次课后学生都会有学到了新知识、学会了新技能的获得感。在这种获得感的推动下，学生对自己实施或参与的科学研究充满着期待。这促使其课前对线上学习任务做一定程度的准备，这就是科研趋动学习。因此，在学习和科研之间形成良性循环[13]。另外，我们还分析了学习态度对学生成绩的影响，发现学习态度严重影响学生的学习成绩，故引导学生树立正确的学习观和良好的学习态度对学生至关重要。而我们知道，学生的学习态度与教师的态度是分不开的。因此，教师如何提高自身素养、树立榜样作用是教学中需要考虑的问题。尤其实施科研型或科研趋动型课堂教学模式的教师，首先需要有较高的科研素养[14]。

另外，在实施本课堂教学过程中，我们发现两个亟待解决的问题。第一个是教师科研素养的问题，第二个是经费的问题。我们在实施本课堂教学时，经费主要来自教师的科研项目，这是一个不能持续的方式，因此需要学校在鼓励教师实施科研型课堂教学的同时，增加这方面的经费支持力度。当然，结合大学生创新计划项目申请，也能得到一定的经费资助，这也是其中的一个重要来源。至于教师科研素养的问题，我们采取的方式是增加对教师科研素养提升的培训力度，长期、多次反复培训，不断地提高其科研素养。

参考文献：

[1]侯宝柱，冯菊香.高校创新型人才培养视角的科研第二课堂课程设计探析[J].陕西教育（高教），2019（06）：3436.

[2]雷岩，张超，方伟，等.从医学生角度谈本科第二课堂科研活动[J].医学教育研究与实践，2019，27（01）：57.

[3]李鑫，李鸿彬，王爱英.“第二课堂”对学生创新实践能力培养的效能研究[J].当代教育实践与教学研究，2016（12）：161.

[4]刘志强，刘旦梅，金竹萍，等.本科生科研素养培养——生物化学授课实例[J].生命的化学，2021，41（06）：13111315.

[5]周倜，高国全，杨霞，等.以提升科研能力为导向的生物化学与分子生物学课程教学改革的探索与思考[J].高校医学教学研究（电子版），2021，11（03）：1419.

[6]孙晓明，苏超，任媛媛，等.基础医学专业分子生物学实验教学改革与实践[J].基础医学教育，2019，21（07）：538541.

[7]吴永革，马俊峰，于湘晖，等.课堂教学与大学生科研兴趣培养相结合的实践探索——以吉林大学生命科学学院“生物化学”课程为例[J].现代教育科学，2019（02）：129133.

[8]赫杰，魏力军，史明，等.Toll样受体的科研成果引入课堂教学的改革探索[J].中国免疫学杂志，2017，33（04）：603608.

[9]李宁，包晓红，张秀梅.依托“大创计划”在生物化学课堂教学中培养本科生的科研能力[J].中国继续医学教育，2016，8（26）：2123.

[10]赖红波.動态博弈视角下教学与科研融合型教学模式创新研究[J].金融教育研究，2019，32（05）：6974.

[11]姜姝，王建光.建构思政课“获得感”的“有用之用”境界路向研究[J].中国农业教育，2017（05）：5256.

[12]郭洪，王艳艳，徐小峰，等.案例式PBL在医学遗传学教学中的创新与实践[J].中华医学教育探索杂志，2020，19（11）：12871291.

[13]于濂清，黄翠翠，郭文跃.研究生教学模式改革的一种尝试：多方位体验式科研[J].教育与职业，2013（24）：190191.

[14]包妮沙，刘亚男，李诺，等.“双一流”建设背景下科研与教学并重型青年教师教学能力提升途径及策略研究[J].高教学刊，2021，7（28）：3841.

基金项目：2020年广西高等教育本科教学改革工程立项项目（2020JGA271）;2020年研究生教育创新计划项目教改项目（JGY2020164）

*通讯作者：李根亮（1970— ），男，江苏连云港人，博士，右江民族医学院教授，硕士研究生导师，主要从事生物化学与分子生物学教学与相关科学研究。