基于科研兴趣与实践能力提升的研究生生物技术理论课堂教学方法改革探究

丁壮，温敏，赵燕娜，陈芳，王正平

（聊城大学，山东聊城 252059）

近年来，生物医药研发逐渐成为全球生物制药企业发展核心技术、科研院所及高校高水平学科建设的重点投入领域，是当前发展最快、最为活跃的技术领域之一[1]。在生物医药领域，较高的行业标准和技术要求对生物医药领域从业人员素质提出了更高的要求[2-3]。目前，我国生物学/医药学专业学生在本科学习阶段往往只是掌握了一般性的实验技术，对于一些较高水平的实验技术大多只有理论层面上的认识。因此，研究生阶段是培养与提升生物学/医药学专业学生科研素质的关键阶段[4-5]。作为研究生阶段的基础课程，生物技术理论课程对于研究生掌握基础理论、培育创新思维和实践能力具有重要作用[6]。因此，在该专业课程教学过程中，教师应探索如何培养学生对于学科的兴趣、充分激发学生主动学习的积极性，这对切实提升学生开展科研活动和勇于创新的能力具有重要意义[7-8]。

1 教学团队在以往教学改革中的尝试

针对学生课堂积极性不高、以往教学中存在“重理论、轻实践”等问题，教学团队根据近几年研究生相关课程改革经验在教学方法、考核方式等多个方面进行了尝试[9-10]。首先尝试了启发式、讨论式教学方法，该方案提出改进现有授课方式，改变传统的讲授式教学方式，增加研讨环节，引导学生成为教学活动的主体。但是在教学实践中发现，学生刚刚进入研究生阶段，普遍缺乏参与讨论的知识储备和应变能力，同时缺乏主动参与讨论的勇气和自信。还尝试采用了“课堂表现”考核评价方案，提升学生的参与感，如指导学生根据兴趣选择教学内容，制作课件参与教学，均作为课堂表现计入平时成绩[11]。教学团队发现该方法在调动部分学生课堂参与积极性方面的确发挥了积极作用，然而由于学生性格特点和教育背景具有差异，课堂表现考核评价在总体考核评价中不宜占比过高，以避免部分学生形成不求高分、只求通过的应试心理。

2 基于提升学生科研兴趣与实践能力的课程改革探究

近年来，社会各界开展了“讲好科学家故事、弘扬科学家精神”的思政教育活动，不仅营造了良好的科研创新生态，也在全社会营造了大力建设科技强国的氛围[12]。通过这些活动，总结和挖掘了很多科学家在科研工作中的故事，突出体现了科学家在探索科技前沿、永攀科技高峰过程中的科学创新精神。将这些故事与技术原理、技术核心内容充分结合，融入生物医药专业研究生课堂教学，让学生掌握科学技术的原理和内涵，同时激发学生的创造性思维，使其学习科学家锲而不舍的探索精神[13]。

2.1 挖掘课程内容中所涉及的“科学故事”，提升学生自主学习积极性

收集、整理、总结国内外生物医药技术发明发现过程的相关资料及其背后的“科学家故事”，既要深入挖掘科学发明发现过程中关键节点所体现的科学家思维和科学家精神，又要总结这一过程中的科学趣事，展现科研工作中有趣的一面。之后，完成新教学素材与原教学内容的整合，实现新教学内容与原教学内容的无缝衔接，同时利用新教学内容有效提高课堂趣味性。例如：作为生物医药科学发展领域最重要的技术之一，PCR 技术背后的科学故事就非常值得总结、梳理[14]。据发明人Mullis在访谈节目中透露：PCR 技术的灵感来自他在1983 年4 月的一个周末夜晚驾车行驶在通往北加州红杉林县的山间公路上时的突发奇想。在该技术研发过程中，既有科学家大胆的天才设想，也有团队技术人员的严谨实践，还有科学家有趣的人生经历，这些“科学故事”可有效调动学生学习的兴趣与积极性。

2.2 “科学家思维”结合实践教学，实现教学效果最大化

生物医药科研技术的复杂性使其具有技术特征多、需掌握的要点多、易混淆的基础知识点多等特点。这就要求教师能够将课堂教学与实验室展示相结合，同时在整个过程中充分调动学生的积极性、参与性，让学生真正掌握科研技术的关键点、真正理解这些技术在实际中的应用。仍以PCR 技术研发为例：PCR 这个开创性设想的实验验证并不是一帆风顺的，1983 年9 月8 日，Mullis 利用人体基因DNA作为模板进行了世界上第一次PCR 实验，但并没有成功，分析发现失败的原因是忽视了退火温度、模板/引物设计以及聚合酶活性等因素对最终PCR 反应结果的影响。最终，这些关键的技术难点依靠整个PCR 研发团队集体智慧被一一阐明并攻克，这项技术在1984 年11 月15 日获得了成功。通过科学史的详细讲述，结合技术具体实施的视频或现场演示，可以使学生对这些关键要点的记忆不是仅停留在理论认知阶段，同时能够对其在实践中的作用产生更为深入的认知和理解。

3 课程改革教学成效

教学团队在生物化学与分子生物学专业研究生的现代实验技术课程开展了教学内容改革实践。在每个学期课程教学工作结束后，以选择性调查问卷（匿名发放、填写、回收）的形式收集学生对本课程内容及教学效果的反馈信息。在2019 至2022 年间共回收38 份有效反馈，设置问题及反馈结果统计见图1。结果显示：有81.6%的学生表示本课程学习对熟悉和掌握相关实验技术有明显帮助，有92.1%的学生对于该课程课堂学习整体感受较好。关于“科学家故事”内容的设置，有86.9%的学生认为这一内容设置对教学过程有很好的促进作用，全部学生对于“科学家故事”内容设置都表示支持。

图1 调查问卷中所设置问题反馈统计

4 结束语

生物医药类专业具有学科交叉、技术密集、发展迅速的特点，对该专业研究生阶段的课程设置、专业建设和培养模式方面提出了很高的要求。课程教学是关系研究生培养质量的重要环节，课程教学质量和效果是培育一流人才的核心，必须适应我国生物医药产业快速发展的需求。在研究生生物技术理论的课程内容中，以技术研发过程中的科学家故事、科学家思维历程、科学家精神为切入点，不仅能够充分吸引学生的课堂注意力，引导学生学习借鉴大科学家创新思维，提高学生创新能力，又能够让学生了解科研工作的价值和意义，加强学生对科研工作的使命感和责任感，进一步弘扬科学家精神，为现代生物医药企业培养德才兼备的高质量应用型人才。