基于大學生創新實驗的藥物設計創新型人才培養模式探索

摘 要 藥物設計創新型人才的培養是時代發展的需求，我們通過各種途徑，在本科生中發現和培養具有藥物設計能力的后備力量。其中大學生創新性實驗是藥物設計創新型人才培養的重要手段之一。本文以所指導的國家大學生創新實驗為例，提煉出一點關于藥物設計創新型人才培養的辦法和體會，以期共同探索出一條創新型人才培養的科學道路。

關鍵詞 大學生 創新實驗 藥物設計 創新型人才 培養模式

中圖分類號：G640 文獻標識碼：A

培養學生的創新意識和創新能力，提高學生的綜合素質是現代教育中不可或缺的重要組成部分，也是高等教育教學改革的發展趨勢和必然要求。高校的創新型人才培養既是時代主題，也是永久課題。①為培養本科大學生的創新實踐能力，我們在學生的本科學習階段，通過講座、授課、創新實驗、畢業論文等途徑，發現和培養具有藥物設計能力的后備力量。具體方式為：以講座、上課等形式培養學生對學科的認識，進而產生專業興趣；②引導學生課余時間到實驗室接受藥物設計基本技能訓練；③吸引學生參與到具體的創新實驗項目中；對已參與創新實驗的學生進行培養模式調研，以進一步優化培養模式。其中大學生創新性實驗計劃是“十一五”期間教育部為推動創新型人才培養工作而實施的一項重要改革舉措，同時也是直接面向大學生立項的創新訓練項目。下面是我們通過對國家大學生創新實驗課題研究的指導，提煉出來的一點關于藥物設計創新型人才培養的辦法和體會。

1 大學生創新性實驗計劃項目的特點

1.1 學生為主，教師為輔

大學生創新性實驗計劃由學生作項目負責人，課題參加人也全部是學生，學生是創新實驗的主體，從課題的申報、立項到實驗安排、實施以及結題答辯等全部以學生為主。教師在整個過程中主要起到一個指導、輔助的作用。通過這種方式，可以大大提高學生自主學習的自覺性，促進創新思維能力的培養和鍛煉。

在藥物設計國家大學生創新項目的開展過程中，我們沒有大包大攬。選題、論證、實驗進度、實驗范圍的擴展、經費使用、結題報告，指導教師都參與其中，但指導教師的作用只限于提供關鍵環節的指導和學術難點的解答，更多的時候是我們一起進行討論，至于最后的選擇、最后的結論，皆由同學們來決定。這就大大提高了創新實驗團隊成員學習的主動性和效果。

1.2 強化創新精神的培養

大學生開展創新性研究，需要學生既要有扎實的基礎知識和基本的實驗技能，還要有積極的創新意識和獨立的工作能力，這就要求學生要有一些科研素養。大學生創新性實驗項目的實施，培養了學生的實驗動手能力、分析問題和解決問題的能力，更重要的是培養了他們的創新思維能力。當他們在實驗實施過程中遇到問題時，指導老師不直接告訴他們應如何解決那些問題，而是啟發學生，引導學生找到破解的突破口，鼓勵學生自己去尋找解決問題的方法。有的學生發現自己的結論和已發表的結論不相符時，就會不知如何處理，此時指導教師就告訴學生先冷靜下來，仔細回想在整個實驗過程中是否有處理不當之處，如能確定自己的操作沒有問題，就可引導學生大膽創新、敢于質疑，對實驗內容、實驗方法和實驗手段進行創新性思考，并找出合理的解釋和解決問題的方法。

2 大學生創新性實驗計劃實施過程

下面以我們指導的一項于2010年10月獲準立項的國家級大學生創新實驗項目為例，介紹整個項目的實施過程。該項目的研究內容要用到同源模建，分子對接，藥效團模建，分子動力學模擬等一系列計算機輔助藥物設計的核心方法。課題的參與者由4位本科三年級學生組成，他們具有較強的思考能力，扎實的理論知識，和較強的動手能力，對計算機輔助藥物設計具有濃厚的興趣。從4名學生中挑選出一名做負責人，負責整個項目的組織實施，該學生具有較扎實的專業知識和較強的組織溝通能力，能夠保證創新實驗的順利進行。該項目歷時一年半，即將于2012年5月結題。我們主要從以下三個環節加以實施：

2.1 實驗前期準備

在老師啟發式的指導下，要求學生掌握一些基本技能，因為這些技能的使用將貫穿實驗的整個過程，比如Linux系統的基本操作；課題相關軟件的使用方法；教會學生如何檢索文獻資料，尤其是如何檢索外文資料。

2.2 完成創新實驗

以學生為主體，在教師的指導和督查下，學生主動根據設計的實驗方案進行實驗。在實驗過程中，要求學生規范操作，對全部實驗數據和結果如實記錄和分析，找到最佳參數條件。在實施創新實驗的過程中鼓勵學生提出質疑，及時發現在實驗過程中出現的問題，并積極地想辦法解決問題。

2.3 科研論文和結題報告的撰寫

在大學生創新實驗的指導過程中，我們意識到一個問題，是學生寫作能力的欠缺，這看起來是個小問題，其實對于學生學術思維能力的培養至關重要。因此，我們要求學生對實驗結果進行分析處理后，除了撰寫完整的結題報告外，還要按照科研論文的格式將研究結果整理并撰寫一篇科研論文。在撰寫過程中我們再給予具體指導。這個過程不僅提高了本科生的寫作能力，而且使他們對整個實驗過程和結果有更深入透徹的理解和分析。這無疑有益于他們以后在研究生階段或實際工作中的科研實踐。

3 創新型人才培養的效果和經驗

3.1 實驗過程比實驗結果更重要

大學生創新性實驗的主要目的是為了培養學生的創新思維、創新意識和創新能力，因此學生對科學研究的興趣培養和實驗研究的過程非常重要。學生直接參與課題的申報、實施、項目中期檢查和項目結題等全過程，從中培養學生學習的積極性和主動性，激發和挖掘學生的創新思維潛能，了解科研工作的基本思想和方法，在科研氛圍中體驗和感悟科學研究的精神。對于實驗結果，不要苛求太多，要允許學生失敗，結果固然重要，但是更重要的是實驗過程以及通過實驗學到知識。④在我們的國家大學生創新實驗研究過程中，指導老師給予學生的是在實驗方法上的具有指導性和啟發性的建議，而不是直接將實驗的具體步驟告訴學生，讓學生嚴格按照給出的步驟進行實驗。具體來說，比如構建藥效團模型時，對生成的多個藥效團模型進行驗證，以確定最佳的藥效團模型這一過程中，最佳藥效團模型的驗證有多種方法，指導老師介紹了各種方法的不同側重點，讓學生自己摸索，嘗試這些不同的方法后，互相比較，對藥效團模型的驗證就會有更加深刻的理解和認識，很好地鍛煉了學生自己尋找解決問題方法的能力。正如學生在工作總結中所寫的那樣：“在大創實驗中，我收獲的不僅僅是對實驗內容、方法的了解和掌握以及所得到的實驗結果，更重要的是實驗研究過程中的相互合作、相互借鑒、相互討論的方式和發現問題、分析問題、解決問題的方法，并且從中使自己的相關能力得以發現、培養和提高。”

3.2 培養創新思維和團隊協作精神

大學生創新實驗不僅可以培養學生的科學研究方法和科研能力，更重要的是能夠使自己表達科學觀點的能力得到鍛煉和提高，同時學習獨立思考、相互合作、討論不同思路方法、互相學習借鑒等一系列的綜合素質和能力。參與大學生創新實驗的學生往往由一個團隊組成，比如我們的國家大學生創新實驗團隊是由4位三年級本科生組成的，每個人都會承擔實驗項目中的一部分工作，各人之間的工作有機協調，相互合作，實驗中遇到困難和問題，大家會一起討論解決。所以，通過實驗可以提高團隊協作能力，培養學生的團隊合作精神，使他們體會到合作帶來的樂趣，在樂趣中得到鍛煉和成長，使整個項目在友好和諧的氛圍中高質高效完成。⑤在對大學生創新性實驗的指導中，令我們甚為欣慰的不僅僅是學生科研能力的提高，更重要的是看到他們成長并逐漸成熟起來，并且可以預見這些同學在具備優秀的品性和自主學習、自我教育能力的情況下，未來可見光明。

3.3 指導教師應率先垂范

這個國家級大學生創新性實驗項目是針對膜蛋白的藥物設計研究，研究內容所涉及的方法包括同源模建，分子對接，分子動力學模擬，藥效團模型識別和虛擬篩選，含蓋了幾乎所有計算機輔助藥物設計的核心方法。這對于還有很多課程學習任務的本科生來講，確實有較大的難度，可以說是一項挑戰。為了使他們能盡快了解課題研究背景，除了他們自己查閱文獻，作為指導教師，我們也及時地把最新最有參考價值的文獻發給他們。實驗過程中，我們經常會主動詢問實驗的進展、實驗中遇到的問題以及他們的想法，以把握課題進展情況，并啟發性地指導他們解決問題，助他們一臂之力，同時還利于我們對課題的指導進行總結，以進一步優化培養模式。同時，我們還請研究生協助對課題進行指導和管理。令人驚喜的是，這4名團隊成員有很強的領悟能力和自學能力，僅僅利用一年半中的課余時間，他們竟然把這個比較龐大的課題做完了。其能力可以和研究生相比。這說明本科學生是有很大的潛力可以挖掘的，只要給他們一個平臺、一個機會，他們就會還你一個驚喜！

4 結語

大學生創新性實驗計劃是高等學校本科教學質量與教學改革工程的重要組成部分，創新型人才培養工作和實施是一項教育改革的重要舉措。大學生創新性實驗計劃，對于倡導以本科生為主體的創新型人才培養模式改革，調動學生的積極性和主動性，培養學生的創新思維和提高創新實踐能力，具有重要的價值和意義。本文總結的藥物設計創新型人才培養辦法僅僅是一種粗淺的探索性嘗試，更多的、更加科學合理的創新型人才培養模式，需要每一位高校教師在（下轉第62頁）（上接第60頁）長期教學實踐中，不斷地進行探索和研究。我們期待并相信不遠的將來一定會收獲創新型人才培養更加輝煌的成果。