吳敏昊 高國全 汪雪蘭 周 倜 彭 毅 許志威 郭開華 王淑珍
(中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院, 廣州 510080)
創(chuàng)新性人才培養(yǎng)是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)學(xué)科發(fā)展的核心[1]?,F(xiàn)代醫(yī)學(xué)和社會(huì)的發(fā)展對(duì)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)模式提出了更高的要求,要以寬厚的科學(xué)為基礎(chǔ),著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和科學(xué)研究實(shí)踐能力[2-4]。近年來,國內(nèi)多家醫(yī)學(xué)院校在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)本科生教育改革方面進(jìn)行了一些有益的嘗試,如理論課程體系整合,開展模塊化教學(xué)或開設(shè)課程群;實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,開設(shè)綜合性或探索性大實(shí)驗(yàn)等[4-8]。這些改革措施取得了一定的效果,但在實(shí)施和推進(jìn)過程中仍存在一些不足[9-12]。因此,亟需通過構(gòu)建基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)創(chuàng)新教學(xué)體系,打造高效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,探索出一條適用于拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的新路徑。
中山大學(xué)自2014年起開始復(fù)招基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)本科專業(yè),2020年獲批教育部首批“基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè)(強(qiáng)基計(jì)劃)”及“基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)(陳心陶)拔尖學(xué)生培養(yǎng)基地”。經(jīng)過多年實(shí)踐,逐步構(gòu)建了符合基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)學(xué)科特點(diǎn)的拔尖人才培養(yǎng)體系,形成了“生醫(yī)并重、疾病導(dǎo)向、創(chuàng)新引領(lǐng)”的模塊化課程體系。近年來,中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院積極探索基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系整合和教學(xué)模式改革[5-6],經(jīng)過6年的實(shí)踐驗(yàn)證和不斷優(yōu)化,探索出一種適用于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)本科生創(chuàng)新和實(shí)踐能力培養(yǎng)的“雙課堂”整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。以下重點(diǎn)分享基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)本科“雙課堂”整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的建立和實(shí)施情況。
中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院從2015年起成立了基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革團(tuán)隊(duì),前期在北大、復(fù)旦、交大、浙大等多家國內(nèi)一流醫(yī)學(xué)院校深入調(diào)研,并廣泛征求一線教師、科研項(xiàng)目負(fù)責(zé)人(principle investigator,PI)和醫(yī)學(xué)本科生的意見,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并構(gòu)建了“第一課堂”(實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué))和“第二課堂”(PI實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐)相結(jié)合的整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,不斷優(yōu)化改進(jìn),探索出一種適應(yīng)于醫(yī)學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)“雙課堂”整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式。
學(xué)生可以通過“第一課堂”的綜合性大實(shí)驗(yàn)?zāi)K、學(xué)術(shù)研討模塊和虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊,了解到相應(yīng)的前沿技術(shù)和科研進(jìn)展;通過“第二課堂”獲得全程“一對(duì)一”導(dǎo)師指導(dǎo)和系統(tǒng)規(guī)范化的實(shí)驗(yàn)室培訓(xùn)?;A(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè)本科生前期在PI實(shí)驗(yàn)室輪轉(zhuǎn),確定感興趣的科研方向;中期將第一課堂的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和開題報(bào)告與第二課堂的預(yù)實(shí)驗(yàn)及畢業(yè)設(shè)計(jì)無縫連接,讓學(xué)生近距離接觸和了解學(xué)院PI的科研領(lǐng)域;后期在創(chuàng)新性探索實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定并完成畢業(yè)設(shè)計(jì)課題,全方位培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。具體實(shí)施情況和要點(diǎn)如下:
基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)“雙課堂”整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式全程由一線PI主導(dǎo)設(shè)計(jì)和參與教學(xué),緊密聯(lián)系醫(yī)學(xué)研究實(shí)際需求,綜合性大實(shí)驗(yàn)?zāi)K和專題討論模塊讓學(xué)生全面掌握基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)多個(gè)研究領(lǐng)域的前沿進(jìn)展,讓學(xué)生早期接觸高端、前沿的生物學(xué)和醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)方法,并得到系統(tǒng)、規(guī)范化的實(shí)驗(yàn)技能培訓(xùn);生物安全虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊讓學(xué)生了解生物安全三級(jí)實(shí)驗(yàn)室的進(jìn)出流程、防護(hù)裝備穿戴以及突發(fā)事件應(yīng)急處理的操作規(guī)范;通過創(chuàng)新性大實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)充分發(fā)揮了學(xué)生的自主創(chuàng)新性,培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力、探索精神和創(chuàng)新能力。
“第一課堂”包括《分子醫(yī)學(xué)前沿技術(shù)(一)》(180學(xué)時(shí),5學(xué)分,專業(yè)必修)和《分子醫(yī)學(xué)前沿技術(shù)(二)》(36學(xué)時(shí),1學(xué)分,專業(yè)必修)這兩門整合式大實(shí)驗(yàn)課程,主要在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心完成[5,13]。《分子醫(yī)學(xué)前沿技術(shù)(一)》主要包括分子生物學(xué)、免疫學(xué)、微生物學(xué)、病毒性和機(jī)能形態(tài)學(xué)5個(gè)綜合性大實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)選題從臨床實(shí)際和科學(xué)前沿問題出發(fā),通過提前發(fā)布問題,讓學(xué)生以小組為單位,自主查閱文獻(xiàn),提出實(shí)驗(yàn)方案,和老師討論后確定最終方案并獨(dú)立完成的教學(xué)方式,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和解決問題的能力。5個(gè)大實(shí)驗(yàn)交叉進(jìn)行,全程實(shí)驗(yàn)操作和進(jìn)度安排均由學(xué)生獨(dú)立完成,也解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中因?yàn)檎n時(shí)或場地條件限制導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容“斷片”和“不連貫”問題?!斗肿俞t(yī)學(xué)前沿技術(shù)(二)》主要根據(jù)中山大學(xué)醫(yī)科的優(yōu)勢學(xué)科方向,邀請(qǐng)高水平PI給學(xué)生講授其重大成果的發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷和相關(guān)領(lǐng)域前沿進(jìn)展;并邀請(qǐng)生物安全三級(jí)實(shí)驗(yàn)室主管老師進(jìn)行生物安全培訓(xùn)和虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué),讓學(xué)生了解到生物安全的重要性。通過將一線科研融入課堂教學(xué),加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)于科研的認(rèn)知和理解,幫助他們找到感興趣的科研方向,并自主完成1個(gè)創(chuàng)新性大實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)踐。
課程內(nèi)容設(shè)計(jì)以一線科研PI為主導(dǎo),吸引高水平PI(“杰青”“優(yōu)青”“青千”“青長”和中山大學(xué)“百人計(jì)劃”引進(jìn)人才等)的加盟,打造一支高素質(zhì)、精英化的“學(xué)術(shù)型”教學(xué)團(tuán)隊(duì)。此外,由于大實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長、操作復(fù)雜、各學(xué)生小組獨(dú)立操作,實(shí)驗(yàn)進(jìn)度差異較大,對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和教輔人員提出很高要求。為了保證教學(xué)效果,學(xué)院投入專項(xiàng)經(jīng)費(fèi),從空間、儀器、人員等方面建設(shè)了專門的高水平實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái),配置了流式細(xì)胞儀、熒光正置/倒置顯微鏡、熒光定量PCR、超高速冷凍離心機(jī)、智能凝膠成像系統(tǒng)等一系列高端科研儀器,以滿足基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)綜合創(chuàng)新性大實(shí)驗(yàn)課程的需求。同時(shí),在課程籌備階段由一線PI對(duì)實(shí)驗(yàn)教輔人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn),做好綜合性大實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性大實(shí)驗(yàn)的軟硬件保障。
“第一課堂”為實(shí)驗(yàn)室課堂教學(xué),包括《分子醫(yī)學(xué)前沿技術(shù)(一)》和《分子醫(yī)學(xué)前沿技術(shù)(二)》這兩門整合式大實(shí)驗(yàn)課程,以科學(xué)前沿和臨床疾病為導(dǎo)向,建設(shè)模塊化課程群,通過小班教學(xué)、問題導(dǎo)向、翻轉(zhuǎn)課堂、虛擬仿真、情景教學(xué)等多種教學(xué)模式開展5個(gè)綜合性大實(shí)驗(yàn),同時(shí)加入不同研究領(lǐng)域的專題學(xué)術(shù)討論,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。
“第二課堂”為PI實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐,選擇具有高水平研究能力和擁有開展科學(xué)研究必備的實(shí)驗(yàn)室空間的高水平PI作為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)本科生的學(xué)術(shù)導(dǎo)師或科研導(dǎo)師。學(xué)生和導(dǎo)師間雙向選擇,一對(duì)一指導(dǎo)。前期在PI實(shí)驗(yàn)室輪轉(zhuǎn),讓學(xué)生近距離接觸和了解學(xué)院PI的科研領(lǐng)域,找到自己的科研興趣所在;后期實(shí)行科研導(dǎo)師負(fù)責(zé)制,學(xué)生在科研導(dǎo)師實(shí)驗(yàn)室完成畢業(yè)課題設(shè)計(jì),科研導(dǎo)師對(duì)學(xué)生進(jìn)行科研指導(dǎo),負(fù)責(zé)最后的科研課題完成和論文答辯,保證系統(tǒng)、高水平的科研訓(xùn)練貫穿全程。此外,通過科研實(shí)踐、開題答辯、中期考核、論文審核、畢業(yè)答辯等多個(gè)環(huán)節(jié)的考核和評(píng)估,在“第二課堂”實(shí)行比較全面的進(jìn)行性評(píng)價(jià),強(qiáng)化了對(duì)于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)學(xué)生綜合素質(zhì)、科研能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。
如圖1所示,學(xué)生通過“第一課堂”的綜合性大實(shí)驗(yàn)?zāi)K、學(xué)術(shù)研討模塊和虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊,了解到相應(yīng)的前沿技術(shù)和科研進(jìn)展。“第一課堂”和“第二課堂”的有機(jī)結(jié)合,將創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、開題報(bào)告和畢業(yè)設(shè)計(jì)做實(shí)做細(xì),強(qiáng)化了對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維和科研能力的培養(yǎng)。
“第一課堂”積極探索多種教學(xué)方法和多維度考核評(píng)價(jià)學(xué)生的模式,全方位培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才。通過TBL和翻轉(zhuǎn)課堂、理論教學(xué)、虛擬仿真教學(xué)(包括生物安全線上虛擬游戲模塊和現(xiàn)場VR情景式教學(xué))、探索性實(shí)驗(yàn)、前沿講座、專題研討、個(gè)性化課題設(shè)計(jì)和答辯報(bào)告會(huì)等方式,培養(yǎng)同學(xué)的自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)意識(shí)、分析解決問題能力、組織領(lǐng)導(dǎo)才能等綜合素質(zhì)。在5個(gè)綜合性大實(shí)驗(yàn)中,先讓學(xué)生按小組提出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案,老師引導(dǎo)討論,形成最終實(shí)驗(yàn)方案。小班研討模式有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情,引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生探索未知問題的能力。在“第一課堂”的教學(xué)過程和“第二課堂”的實(shí)踐過程中全面實(shí)施以形成性評(píng)價(jià)為主的考核評(píng)定方式。“第一課堂”分子生物學(xué)、免疫學(xué)、微生物學(xué)和機(jī)能形態(tài)學(xué)大實(shí)驗(yàn)開始前由學(xué)生分小組(每組3~4人)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容匯報(bào)討論,進(jìn)行自評(píng)和他評(píng),確定實(shí)驗(yàn)方案后,以小組為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。每個(gè)學(xué)生在每個(gè)大實(shí)驗(yàn)的開始和結(jié)束進(jìn)行問卷調(diào)查,根據(jù)學(xué)生的反饋及時(shí)調(diào)整。每個(gè)學(xué)年結(jié)束,結(jié)合問卷調(diào)查、課堂評(píng)教、教師反饋和導(dǎo)師意見等多方信息進(jìn)行分析,對(duì)課程教學(xué)設(shè)計(jì)和培養(yǎng)體系進(jìn)行優(yōu)化?!暗诙n堂”借鑒本?;A(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生培養(yǎng)模式的成功經(jīng)驗(yàn),在創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中邀請(qǐng)不同學(xué)科領(lǐng)域的高水平PI做專題講座,參與學(xué)生課題設(shè)計(jì)討論和開題答辯;同時(shí)要求科研導(dǎo)師全程一對(duì)一指導(dǎo)學(xué)生日??蒲袑?shí)踐活動(dòng)(1年以上)、開題答辯、中期考核、論文審核和畢業(yè)答辯,各環(huán)節(jié)參考研究生管理模式進(jìn)行規(guī)范化管理,實(shí)現(xiàn)本科生和研究生教育的無縫銜接。
學(xué)校率先在國內(nèi)本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開設(shè)生物安全三級(jí)實(shí)驗(yàn)室虛擬仿真教學(xué),并將相關(guān)課程思政內(nèi)容滲透其中。生物安全攸關(guān)民眾健康、社會(huì)安定和國家戰(zhàn)略安全。目前多種重大、新發(fā)突發(fā)傳染病嚴(yán)重威脅公共衛(wèi)生和人民健康,其防治研究必須在相應(yīng)的生物安全實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行;而國內(nèi)外生物安全專業(yè)人才緊缺。考慮到生物安全三級(jí)實(shí)驗(yàn)室的特殊性(生物安全風(fēng)險(xiǎn)、場地空間小、防護(hù)裝備昂貴),生物安全虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是最佳普及培訓(xùn)方式[14]。
中山大學(xué)生物安全三級(jí)實(shí)驗(yàn)室是華南地區(qū)最早的生物安全三級(jí)實(shí)驗(yàn)室,承擔(dān)了大量的生物安全研究和人才培訓(xùn)工作。通過生物安全理論講座,讓學(xué)生了解目前國際生物安全前沿動(dòng)態(tài)及國家戰(zhàn)略需求,將個(gè)人發(fā)展與國家需求緊密結(jié)合,提升了國際視野和家國情懷。通過生物安全三級(jí)實(shí)驗(yàn)室VR和網(wǎng)絡(luò)版虛擬仿真教學(xué),并在實(shí)踐過程中根據(jù)師生反饋不斷整合優(yōu)化成兩大模塊:①生物安全三級(jí)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)出流程及防護(hù)裝備穿戴; ②生物安全三級(jí)實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)、溢灑等突發(fā)事故應(yīng)急處理。模擬真實(shí)情景,采用VR沉浸互動(dòng)式智慧課堂教學(xué)方式,顯著提高了學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)效率。由于課堂時(shí)間限制,我們還配套開發(fā)了相同情景內(nèi)容的網(wǎng)絡(luò)版生物安全互動(dòng)游戲模塊,用于學(xué)生課外學(xué)習(xí)和實(shí)踐。該成果目前也成功應(yīng)用到研究生及其他生物安全人員的前期培訓(xùn),獲得“2018年國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目”稱號(hào),并于2020年入選首批國家級(jí)一流本科課程名單。
基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)“雙課堂”整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式經(jīng)過6年的實(shí)踐檢驗(yàn),在創(chuàng)新拔尖人才培養(yǎng)方面效果顯著,得到了師生的一致好評(píng)。據(jù)2018級(jí)和2017級(jí)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè)本科生的教學(xué)評(píng)價(jià)問卷調(diào)查結(jié)果顯示,學(xué)生在“第一課堂”整合式大實(shí)驗(yàn)課程(即《分子醫(yī)學(xué)前沿技術(shù)》)的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、任課教師表現(xiàn)和教學(xué)效果等方面均給出高度評(píng)價(jià)(圖2)。
在最近3屆(第5~7屆)的“全國大學(xué)生基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究暨實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)論壇”上,中山大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生參加全國總決賽合計(jì)26人次,其中獲得一等獎(jiǎng)5人次、二等獎(jiǎng)7人次、三等獎(jiǎng)5人次。此外,“雙課堂”模式中的課程思政和生物安全教育也提高了學(xué)生的使命感和責(zé)任擔(dān)當(dāng)。新冠疫情以來,基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生多次參加核酸檢測、流調(diào)、科普等防疫志愿服務(wù)工作,以極高的參與熱情、良好的服務(wù)質(zhì)量、優(yōu)秀的專業(yè)素養(yǎng),用實(shí)際行動(dòng)展示了中山醫(yī)學(xué)子的勇氣、責(zé)任和擔(dān)當(dāng)。
隨著精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的不斷發(fā)展,可考慮增加生物信息學(xué)分析、分子遺傳學(xué)、分子診斷學(xué)等實(shí)驗(yàn)課程,以確保緊跟醫(yī)學(xué)研究前沿。生物安全是目前國家戰(zhàn)略需求,但目前國內(nèi)生物安全人才緊缺。未來可以增加課程中生物安全講座的學(xué)時(shí),讓學(xué)生了解到更多的生物安全知識(shí)和前沿動(dòng)態(tài),同時(shí)可以加強(qiáng)生物安全防護(hù)裝備實(shí)物穿戴演示的培訓(xùn)。
基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)綜合大實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),目前采取的是全程小班教學(xué),主要面向基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和強(qiáng)基專業(yè)的本科生?!暗诙n堂”全程一對(duì)一導(dǎo)師制依托中山大學(xué)醫(yī)科的雄厚師資,讓學(xué)生得到全程系統(tǒng)規(guī)范的科研培訓(xùn),也為創(chuàng)新性大實(shí)驗(yàn)的開展提供了平臺(tái)。目前全程導(dǎo)師制和基礎(chǔ)科研培訓(xùn)均已納入八年制臨床醫(yī)學(xué)的培養(yǎng)方案中,未來如果實(shí)驗(yàn)場地、師資和經(jīng)費(fèi)許可,可考慮將這種“雙課堂”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式擴(kuò)大至臨床醫(yī)學(xué)八年制學(xué)生。
基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育是醫(yī)學(xué)拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的基石。基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)拔尖創(chuàng)新人才應(yīng)注重培養(yǎng)其寬厚的理論儲(chǔ)備、扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新的科研思維,以適應(yīng)醫(yī)學(xué)發(fā)展和國家戰(zhàn)略需求。基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),“雙課堂”模式將實(shí)驗(yàn)教學(xué)從課堂擴(kuò)展到PI實(shí)驗(yàn)室,保證了全程系統(tǒng)規(guī)范化的科研培訓(xùn)和高水平、個(gè)性化的創(chuàng)新性大實(shí)驗(yàn)的開展,為構(gòu)建適用于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系提供了思路。
利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突
作者貢獻(xiàn)聲明吳敏昊:設(shè)計(jì)課題,收集資料,撰寫論文;汪雪蘭、周倜、彭毅、許志威、郭開華:收集資料,查閱文獻(xiàn),分析問卷;王淑珍、高國全:設(shè)計(jì)課題,修改論文