基础医学拔尖创新人才培养实验教学体系的构建与实施

闫景瑞　张纬　胡莹莹　王海明　邓为民

[摘 要]天津医科大学探索构建了基础医学拔尖创新人才培养实验教学体系。课题组根据OBE目标成果导向理论，围绕动手能力、学科融合能力、自主学习能力、团队协作能力、设计与创造能力构建实验课程体系和保障实施体系。在实验课程体系中，课题组结合布鲁姆的教学目标分类理论，将实验课程分为基础技能、验证性、综合性、创新性四个层次，按照课程内容设置了六个实验模块，改革实验教学方法，改进评价方式。为了保障实验教学的有效实施，天津医科大学在师资保障、平台保障、制度保障以及质量保障四个方面做了一系列的改革。实践表明，此教学体系能够有效培养学生的五种核心能力，实现了培养拔尖创新人才的目标。

[关键词]基础医学;教学改革;实验教学;教学体系;创新能力

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2022）05-0200-04

2018年10月，教育部等六部门发布了《关于实施基础学科拔尖学生培养计划2.0的意见》，要求遵循基础学科拔尖创新人才成长规律，创新培养模式，形成拔尖人才培养的中国标准和中国模式。基础医学首次被纳入基础学科拔尖学生培养计划和强基计划，凸显出国家对培养基础医学研究领域更多创新领军人才的殷切期望。基于学习金字塔理论[1]（见图1），实验教学是学生主动学习的一种方式，是培养学生实践动手能力、团队协作能力、科学素养、创新能力的重要手段，是培养拔尖创新人才的重要路径[2]。但基础医学实验教学普遍存在依附于理论教学，以验证性实验为主，教学模式主要是被动“填鸭式”，实验教学的评价方式单一，实验教学师资队伍水平偏低，研发开放性实验项目的能力不足，实验设备陈旧，跟不上生命科学技术的发展等一系列问题[3]。

作为国家级一流学科建设高校，天津医科大学2014年开设基础医学专业，每年计划招收20人，以培养基础医学拔尖创新人才为目标，对基础医学实验教学体系进行了重构。经过6年的探索实践，天津医科大学初步构建了以实验项目为载体，以能力培养为核心的递进式实验教学体系，实现了实验教学项目菜单化、教学内容层次化、选题项目自主化、教学方法多样化、评价方式多元化。

一、实验课程体系的构建

（一）基于OBE（Outcomes-based Education）理论设计实验课程体系（见图2）

基础医学专业的培养目标为：培养具有宽厚的自然科学、生命科学基础，扎实的基础医学理论知识，较强的创新精神、实践能力和科研素养，较大的发展潜能，拥有国际视野和家国情怀的拔尖复合型人才。基于此培养目标拆解出学生的8种核心能力素质，即动手能力、设计与创造能力、语言能力、学科融合能力、沟通能力、团队合作能力、自主学习能力、坚忍不拔能力[4]。从8种能力中筛选出与实验教学相关的五种能力，即动手能力、学科融合能力、自主学习能力、团队协作能力、设计与创造能力。围绕这5种核心能力，结合布鲁姆的教学目标分类理论[5]，课题组将实验项目分为4个层次，按照课程内容设置了6个实验模块，并改革实验教学方法，改进评价方式。

（二）实验项目层次化

梳理全部实验课程内容，根据布鲁姆教学目标分类理论将实验项目分为4个层次（见图3）：基础技能性实验、经典验证性实验、综合性实验和创新性实验。压缩基础技能性实验和经典验证性实验占比，提高综合性实验和创新性实验占比。基础技能性实验占比20%，目标是培养学生必备的基本实验操作技术，其教学内容具有规范性、基础性的特点，为后续的综合性实验和创新性实验打好基础。如：医用实验动物学、形态学实验技术，组织培养实验技术，免疫技术原理与应用等。经典验证性实验占比20%，目标是在验证和重复一些经典实验项目的过程中，加深学生对基础理论知识、实验原理、操作技能的掌握和理解。如蛋白质定量测定、质粒DNA的提取与鉴定、抗毒素中和、凝集和沉淀等实验项目。综合性实验占比30%，目标是培养学生对知识的综合运用，以及从多学科、多角度分析和处理复杂问题的能力。综合性实验包括学科内和跨学科的综合实验，学科内综合实验如：医学免疫学的内毒素休克模型的建立及鉴定实验，此实验室将医学免疫学中原动物实验技能培养、小鼠中枢和外周免疫器官观察、细胞因子ELISA测定等实验进行了综合。跨学科综合实验如：心肌缺血再灌注损伤综合实验整合了生理学、病理生理学、组织胚胎学、免疫学四个学科的内容，心肌缺血再灌注损伤的造模和取材属于生理学与病理生理学内容;心肌组织石蜡标本的制备、切片、苏木精-伊红染色、变色酸2R-亮绿染色属于组织胚胎学内容;Western blot检测心肌组织中磷酸化P38丝裂原活化蛋白酶、ELISA法檢测血清肌钙蛋白属于免疫学内容。创新性实验占比30%，主要内容是根据实验目的要求和实验条件，由学生自主设计实验方案、自主实验得出实验结果，目标是培养学生的创造性思维和创新能力[6]。如：基础医学探究性实验中针对“不同浓度血清对于P44/42丝裂原活化蛋白激酶的激动作用”，学生需要查阅文献，分组讨论，自行设计实验思路，制订实验流程，最后汇报实验结果和讨论。科研思维与实践I-II则是依托专业导师，以学生为主，导师协助、学院资助的形式开展的科研训练项目。

（三）实验项目模块化

拔尖人才需要有较强的学科融合能力，即综合利用多学科知识解决实际问题的能力[7]。天津医科大学依托本校国家级基础实验教学示范中心，打破传统学科界限，将相近学科进行调整、合并，形成了六大实验教学模块，即人体解剖学实验模块，涵盖了系统解剖学、局部解剖学、断层解剖学;形态学实验模块，涵盖了组织学与胚胎学、病理学;细胞与分子生物学实验模块，涵盖了医学细胞生物学、医用生物化学、医学遗传学、分子生物学;病原与免疫实验模块，涵盖了人体寄生虫学、医学微生物学;医学免疫学机能实验学模块，涵盖了生理学、病理生理学、药理学;科研素养实验模块：涵盖了早期接触科研训练、科研思维与实践I-II、科研与成长。

（四）改革教学方法

1.案例教学

教师在实验项目开始前布置相关的临床、科研案例或者生活实例，让学生运用所学知识进行分析探讨，使学生变被动为主动，带着问题和兴趣去学习[8]。如在进行心肌缺血再灌注损伤实验前，给学生发布一个急性心肌梗死的临床病例，然后让学生在实验中通过实验观察心电图的变化，测定心肌酶，再回去分析和解释之前病例的发展与转归，这极大地提高了学生的学习兴趣。

2.翻转课堂

教师将创建好的教学视频、图片、动画等学习资料在课前发给学生，布置学习任务，课上教师再针对性地讲解，组织学生对难点问题进行讨论[9]。如在组织胚胎学授课中，将30人分成5组。教师提前一周发布教学课件、实验视频、教学目的和各知识点任务单，并通过学习平台监测学生预习情况。每次课选出一组作为主讲小组。课中主讲学生利用多媒体互动系统结合镜下结构主讲知识点，其余学生根据观察结果提问，主讲小组成员回答。在这个过程中教师随时总结和提问，并根据成员表现评分，最后学生之间再进行交流讨论。课后教师整理评分，批改作业，反思教学过程。

3.开放式教学

开放式实验教学是将实验时间、实验项目、试剂耗材、仪器设备、实验场所等资源通过网络平台，面向本科生开放，学生自主申请和设计开展实验[10]。如在进行基因克隆技术实验前，教师在网络实验预约平台上发布研究内容和五篇与实验相关的文献资料，让学生自行设计实验方案，制作实验流程图，然后进行系统提交，提交后教师进行调整，审核通过后，学生即可按照预约时间进行实验操作，其间教师对学生的操作进行指导，并为学生表现打分。

4.PBL教学

PBL教学法是基于问题的教学方法，能够培养学生的批判性思维和创新能力，激发学生学习兴趣[11]。如在进行“肿瘤基因P62表达质粒构建及对人宫颈癌Hela细胞增殖的影响”实验前，围绕肿瘤基因P62的研究进展和功能以及临床意义，各实验小组查阅文献后，进行PPT讲解。教师组织学生进行讨论，引导学生修订实验方案，最后指导学生完成实验，这个过程培养了学生自主学习的能力。

（五）改进评价方式

传统实验课程成绩主要由实验考试+实验报告+实验操作+考勤按照比例组成，随着教学方法的改革，评价方式也逐渐优化[12]。1.提高了过程性评价成绩占比，降低了实验考试的占比。如采用翻转课堂教学的组织胚胎学成绩构成：出勤（10%）+翻转教学活动评分（40%）+画图作业（25%）+课堂测验（10%）+期末实验考试（15%）。2.实验报告不再统一模版，要求学生平时做好实验记录，教师重点依据学生课前预习、参与程度、实验数据的分析情况进行打分。3.对于开放性实验，学生要根据实验结果撰写一篇小论文，教师对论文进行打分，择优推荐发表[13]。

二、保障体系

实验教学体系的成功实施，离不开完善和强有力的保障体系。天津医科大学在师资、平台、制度、质量监控四个方面进行了多项改革，确保实验教学体系的有效运行。

（一）师资保障

高水平的实验教学，离不开优秀的教学队伍。1.确立课程负责人制度，跨学科综合实验和创新实验教学团队采用课程负责人制，出台文件确定课程负责人职责。负责人主要负责课程的开发以及团队成员的培训。要求课程团队，每周召开一次跨学科集体备课。2.作为高层次人才的科研助手，全部回归学科参与实验教学。科研助手本身科研能力较强，对研发创新实验有较大帮助。3.依托基础医学国家级实验教学中心定期开展实验教师和技术人员的交流培训，促进学科的交叉融合，提升教师水平[14]。4.开展實验技术人员竞赛，以赛代练。

（二）平台保障

高水平实验场所以及完善的管理平台，对实验的开展起着至关重要的作用。1.教学平台：对国家级基础医学实验教学中心按照实验项目模块进行优化和重组。对实验室进行大规模改造，淘汰老旧设备，配备酶标仪、电泳仪、分光光度计、凝胶成像分析仪、荧光显微镜等科研常用设备。2.科研平台：成立基础医学研究中心，整合全校资源打造医药+X多学科交叉平台，主要是学生跟随导师开展科研训练的场所。3.网络平台：实验室预约平台由学生开展创新实验或者课后重复实验使用。网络教学平台是教师课前发布学习资料、监控学生的学习情况、开展师生互动的平台。实践教学平台可让导师发布实验项目招募学生，学生根据兴趣选择，通过导师面试后，可以加入导师课题组开展科研训练。PBL教学平台可进行案例库的建设、PBL教学及相关评价。微信公众平台开设了“天医解剖之家”，成为开展学生竞赛和展示优秀作品的窗口。

（三）制度保障

1.出台《实验室开放管理办法》，要求教学科研实验室必须全部对基础医学专业本科生开放。

2.出台《创新学分管理办法》，对基础医学专业设置4个科研创新学分。

3.出台一系列激励机制。每年开展实验教学改革专项立项。参与教学改革的实验技术人员在同等条件下优先晋升。综合性、创新性实验教学工作量按照基准课时的1.8倍计算。

（四）质量保障

1.利用评教系统，开展即时评教，课下学生扫描二维码，对教师、实验技术人员、课程进行打分，如发现问题，即知即改。

2.开展督导专家和同行专家听课。

3.定期召开学生座谈会，听取学生意见。

4.与第三方合作，开展独立的实验教学调研。

三、存在问题

1.大幅增加综合性、创新性实验项目，对实验场所、设备和经费投入都有较高要求。天津医科大学基础医学专业每年招收人数在20人左右，使实验分组和资源都得到了保障。

2.高层次人才对实验教学体系构建的参与度不高，主要原因是管理部门还存在教学和科研分离的思维，主观上认为高层次人才不愿意参与教学活动，未给高层次人才提供充足的参与机会和渠道。

3.个别分子生物学实验时间要求较长，存在排课困难和时间浪费的情况。

四、结语

通过基础医学拔尖创新人才培养实验教学体系的构建与实施，培养效果已初步显现。近三年本校基础医学专业本科生共获得省部级以上各类奖项45项，获得专利4项，发表论文15余篇，以第一作者身份在Nucleic Acids Research（IF：11.147）、Frontiers in Genetics（IF：3.517）上发表论文各一篇。37名毕业生中有26名学生继续深造，占比70.3%，远高于本校平均水平。在对学生导师的问卷调研中，98%的导师认为基础医学专业学生在动手能力、学科融合能力、自主学习能力、团队协作能力、设计与创造能力上都优于其他专业学生。第三方机构对本校2019届毕业生的调查显示，学生对实验教学的满意度为98.7%。

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[责任编辑：钟 岚]