基于細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)培養(yǎng)醫(yī)學(xué)研究生科研創(chuàng)新能力*

張鳳 趙靜 文今福

1 山東第一醫(yī)科大學(xué)臨床與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 濟(jì)南 250117 2 山東第一醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院 山東泰安 271000 3 山東第一醫(yī)科大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 山東泰安 271016

0 引言

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，尤其是站在“十四五”的新起點上，科學(xué)與技術(shù)的創(chuàng)新幾乎被提到最重要的位置?？茖W(xué)與技術(shù)的創(chuàng)新關(guān)鍵在于具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才，而高等學(xué)校肩負(fù)著培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新人才的歷史使命，因此，在高等教育教學(xué)過程中提高學(xué)生的創(chuàng)新能力對于人才培養(yǎng)和國家戰(zhàn)略都有極其重要的意義。

高等院校中的研究生是未來科學(xué)研究工作的主要力量，因此，研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)對于創(chuàng)新人才隊伍的儲備和建設(shè)意義非凡。

伴隨著科技發(fā)展，各學(xué)科相互交叉融合不斷碰撞出新的火花。細(xì)胞生物學(xué)作為生命科學(xué)的四大基礎(chǔ)學(xué)科之一，是當(dāng)代生物科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最快的前沿學(xué)科之一，其研究成果和技術(shù)方法進(jìn)步對推動醫(yī)學(xué)發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)[1]。

醫(yī)學(xué)院校碩士研究生學(xué)習(xí)細(xì)胞生物學(xué)的基本理論和相關(guān)的實驗技術(shù)方法可為后續(xù)科研工作的開展奠定扎實的理論和技術(shù)方法基礎(chǔ)，可以培養(yǎng)科研思維，提高科研能力[2]。

那么，作為任課教師，如何更好地利用課程教育教學(xué)過程培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力一直是山東第一醫(yī)科大學(xué)不得不面對的重要課題。在十余年的教學(xué)經(jīng)歷中，山東第一醫(yī)科大學(xué)一直在自身、教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容等方面不斷摸索，嘗試在多個方面夯實學(xué)生理論基礎(chǔ)的同時，逐步提高學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。

1 提高教師自身素質(zhì)，創(chuàng)設(shè)平等民主的師生關(guān)系

培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力，首先任課教師自身要具備開闊的視野、廣博的知識，帶領(lǐng)學(xué)生站在學(xué)科的前沿領(lǐng)略學(xué)科的發(fā)展和進(jìn)步。這就要求教師日常要不斷學(xué)習(xí)，拓寬自身知識面，深度學(xué)習(xí)，同時也要注重去國內(nèi)外高水平大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)訪問學(xué)習(xí)，提升自身的專業(yè)水平和形成全球化視野，提高培養(yǎng)創(chuàng)新人才的能力。

在自身綜合素質(zhì)不斷提高的同時善于創(chuàng)設(shè)平等民主的師生關(guān)系，和學(xué)生共同探索和交流，從而逐步激發(fā)研究生對科學(xué)研究的濃厚興趣，培養(yǎng)他們的意志品格，為創(chuàng)新能力的培養(yǎng)打下良好基礎(chǔ)。

例如，在細(xì)胞的增殖與運動學(xué)習(xí)過程中，研究生可根據(jù)各自未來不同的選題方向，整理所關(guān)注的領(lǐng)域細(xì)胞增殖和運動的相關(guān)知識和應(yīng)用，學(xué)生與教師之間以及學(xué)生與學(xué)生之間相互溝通交流，豐富了教師和學(xué)生的知識體系，加深了他們對細(xì)胞增殖與運動的理解，學(xué)生能學(xué)習(xí)到與細(xì)胞增殖與運動異常相關(guān)的疾病發(fā)病機(jī)理及相關(guān)的干預(yù)策略。這種底層知識體系的構(gòu)建對于研究生科研創(chuàng)新大廈的建設(shè)是至關(guān)重要的。

2 根據(jù)研究生已有細(xì)胞生物學(xué)基礎(chǔ)知識的特點，利用主題教學(xué)法開展理論教學(xué)

筆者以Gerald Karp 主編的CellandMolecular Biology和翟中和等主編的《細(xì)胞生物學(xué)》為參考教材，大膽取舍，優(yōu)化整合教學(xué)資源。筆者主要分兩個大專題來討論：一是靜態(tài)細(xì)胞，靜態(tài)細(xì)胞主要圍繞細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，包括細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能和主要細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能開展討論；二是動態(tài)細(xì)胞，動態(tài)細(xì)胞圍繞細(xì)胞的運動、細(xì)胞的增殖與調(diào)控、細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞的免疫應(yīng)答、細(xì)胞凋亡等主題開展討論[3]。

主題教學(xué)是考慮研究生在本科階段都有了一定的細(xì)胞生物學(xué)基礎(chǔ)知識，研究生階段的學(xué)習(xí)是進(jìn)一步歸納整理，并且與最新的科研進(jìn)展融合進(jìn)行理解應(yīng)用的過程。采用主題教學(xué)有助于研究生把前期所學(xué)到的基礎(chǔ)知識和科學(xué)研究當(dāng)中的相關(guān)知識整合起來，讓學(xué)生體會基礎(chǔ)與應(yīng)用之間的無縫銜接，提高學(xué)習(xí)積極性，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并可以進(jìn)一步提升學(xué)生的探索能力，為學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)奠定堅實的基礎(chǔ)。

在主題教學(xué)實施過程中，課前，教師通過網(wǎng)絡(luò)平臺拋出主題，引導(dǎo)學(xué)生積極展開討論并進(jìn)行相關(guān)資料收集，文獻(xiàn)調(diào)研等工作。課堂上教師將最新的科研進(jìn)展融合進(jìn)相應(yīng)的專題討論中，并引導(dǎo)1 ～2組學(xué)生進(jìn)行相關(guān)專題的匯報。課后，教師和學(xué)生一起歸納整理在本次學(xué)習(xí)的專題中，專題本身的知識框架以及師生融合進(jìn)了哪些科學(xué)研究方面的應(yīng)用，有興趣的學(xué)生可以進(jìn)一步延伸學(xué)習(xí)，閱讀文獻(xiàn)后進(jìn)行綜述整理等，這樣也訓(xùn)練了學(xué)生科技論文寫作的能力，為其未來的科學(xué)研究增添了一項利器。

比如，在動態(tài)細(xì)胞的細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)專題學(xué)習(xí)中，課前教師拋出問題“你所了解的細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)”。學(xué)生集思廣益，充分調(diào)研后形成各組“我的細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)”專題報告。課上，教師首先分享經(jīng)典細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑及它們之間的相互作用，同時分享最新的頂級期刊刊登的相關(guān)研究進(jìn)展，展現(xiàn)細(xì)胞生物學(xué)科學(xué)體系日新月異的特點；學(xué)生分享他們的主題報告；教師再進(jìn)行知識的融會貫通：盡管細(xì)胞內(nèi)的信息傳遞路徑千差萬別，但是萬變不離其宗，最終它們實現(xiàn)的都是調(diào)控細(xì)胞、組織器官乃至個體更好地適應(yīng)內(nèi)外各種環(huán)境的目標(biāo)。

整個教學(xué)過程有收有放，有擴(kuò)展也有歸納整理，讓學(xué)生沉浸在奇妙的細(xì)胞生物學(xué)探秘的過程中。每一堂課都有知識的匯聚，思想的碰撞，師生流連忘返，樂在其中，這也正是筆者通過主題教學(xué)來營造的學(xué)習(xí)氛圍。

同時，在主題教育教學(xué)實施過程中，要求教師不斷根據(jù)最新的科研進(jìn)展和技術(shù)方法進(jìn)步及時更新教學(xué)內(nèi)容，使細(xì)胞生物學(xué)理論知識與科學(xué)研究有機(jī)融合，不斷開拓學(xué)生的視野，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，時時處處播下愛科學(xué)、探索科學(xué)并不斷創(chuàng)新的種子，在研究生日后的科學(xué)研究生涯中能夠逐漸生根發(fā)芽，使研究生成長為高素質(zhì)的創(chuàng)新型科技人才。

3 發(fā)揮細(xì)胞生物學(xué)實驗課作用，培養(yǎng)研究生科研創(chuàng)新能力

細(xì)胞生物學(xué)是一門實踐性很強(qiáng)的學(xué)科，實驗教學(xué)是學(xué)科教學(xué)中尤為重要的一環(huán)[4]。研究生階段的細(xì)胞生物學(xué)的技術(shù)和方法也被廣泛應(yīng)用于研究生后續(xù)的科學(xué)研究工作中。為培養(yǎng)研究生科研創(chuàng)新能力，筆者在傳統(tǒng)的實驗內(nèi)容如細(xì)胞原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)、細(xì)胞生長測定和細(xì)胞凋亡檢測等基礎(chǔ)性實驗的基礎(chǔ)上，增大了探索性實驗的占比，鼓勵學(xué)生綜合利用學(xué)到的基礎(chǔ)知識和技術(shù)方法進(jìn)行探索性實驗[5]。

在探索性實驗進(jìn)行過程中，主講教師和學(xué)生共同設(shè)計實驗方案，比如可以選擇Hela、H9C2 心肌細(xì)胞和BGC823 胃癌細(xì)胞等實驗材料利用流式細(xì)胞術(shù)、共聚焦顯微鏡和多功能酶標(biāo)儀等進(jìn)行藥物藥效學(xué)實驗及初步作用機(jī)制研究。

這種相對直觀的科學(xué)研究能夠讓學(xué)生迅速意識到所學(xué)知識原來如此“有用”，這樣能把學(xué)生的注意力集中到學(xué)科知識上來，后續(xù)再進(jìn)行難度更大、實驗過程也更為煩瑣的實驗，學(xué)生也能主動克服困難完成目標(biāo)任務(wù)。

同時，在課程前期就給學(xué)生介紹學(xué)科內(nèi)容的安排，這樣學(xué)生認(rèn)識到課程后期要開展大量的探索性實驗，在前期的學(xué)習(xí)中就會更加積極主動，從而能夠做到基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)不懈怠，而且對最新的科研進(jìn)展調(diào)研更充分。

隨著課程內(nèi)容的開展，學(xué)生在實驗課程中的實踐和學(xué)習(xí)又進(jìn)一步推動了其對基礎(chǔ)知識深入探究和對相關(guān)的學(xué)科進(jìn)展及前沿知識產(chǎn)生濃厚興趣，這也正是筆者課程教學(xué)的初衷。

通過細(xì)胞生物學(xué)課程教學(xué)，筆者“授人以魚”，更希望能夠“授之以漁”，畢竟在科學(xué)飛速發(fā)展的今天，個人終身學(xué)習(xí)觀念的建立對日后的學(xué)習(xí)和工作都是有益的，這也是筆者在教育教學(xué)過程中要始終堅持不懈地培養(yǎng)的學(xué)生的重要素養(yǎng)之一。正是有了目標(biāo)引領(lǐng)，學(xué)生的積極主動性被充分調(diào)動起來，最終實現(xiàn)了以學(xué)生為主體的教育教學(xué)，能夠顯著提高學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。

總之，細(xì)胞生物學(xué)實驗課教育教學(xué)過程中，探索性實驗的融合，顯著提高了研究生的文獻(xiàn)調(diào)研能力、學(xué)習(xí)主動性及實驗動手能力，即研究生的綜合科研素養(yǎng)得到顯著提升，這有助于激發(fā)研究生的科研潛能，提高科研創(chuàng)新能力。

4 鼓勵研究生積極參與導(dǎo)師實驗室輪轉(zhuǎn)和學(xué)術(shù)交流

依托細(xì)胞生物學(xué)課程培養(yǎng)醫(yī)學(xué)研究生的科研創(chuàng)新能力，筆者鼓勵研究生不僅要在課堂上下功夫，走出課堂后，更要注重知識的積累和應(yīng)用。對醫(yī)學(xué)研究生來說，鼓勵研究生提前進(jìn)入導(dǎo)師的實驗室輪轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)。

由于碩士研究生學(xué)制一般是3 年，理論學(xué)習(xí)加上開展課題和后續(xù)的畢業(yè)論文撰寫及相關(guān)論文的發(fā)表等工作都需要在這段時間內(nèi)完成，學(xué)業(yè)任務(wù)相對較重。而在正式進(jìn)入實驗室開展具體的科學(xué)研究之前甚至本科畢業(yè)設(shè)計階段就進(jìn)入導(dǎo)師的實驗室輪轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅能夠提前適應(yīng)實驗室的環(huán)境，還能夠提前了解相關(guān)研究領(lǐng)域的研究進(jìn)展并快速掌握相關(guān)的技術(shù)方法，這些無疑為研究生后期開展獨立的科學(xué)研究奠定了良好的知識和技術(shù)基礎(chǔ)。

比如文今福教授團(tuán)隊的研究生有的在本科階段就開始著手參與實驗室心肌細(xì)胞、人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞等細(xì)胞培養(yǎng)工作及相關(guān)的藥物篩選等基礎(chǔ)性實驗，同時參與實驗室的文獻(xiàn)精讀活動，經(jīng)過幾個月的積累，研究生對實驗的研究領(lǐng)域都會有一定的認(rèn)識；可以這樣輪轉(zhuǎn)幾個實驗室，一直到明確個人感興趣的研究領(lǐng)域，再進(jìn)行個人研究方向的選擇就有的放矢了。

所有的這些基礎(chǔ)性工作都有助于研究生正式進(jìn)入實驗室開展獨立的科學(xué)研究，有了這些經(jīng)歷，他們能夠很快地深入進(jìn)行課題的研究工作，有了更多探索和思考的余地，這些為他們后期課題的順利開展和論文發(fā)表奠定了良好的基礎(chǔ)，良好的科研基礎(chǔ)也為后期研究生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了沃土。

另外，筆者鼓勵研究生多參加學(xué)術(shù)交流。既可以參加校內(nèi)各個課題組定期召開的Seminar,也可以參加學(xué)校乃至網(wǎng)絡(luò)平臺邀請的科學(xué)家學(xué)術(shù)報告，也可以參加類似于細(xì)胞生物學(xué)科研興趣小組的學(xué)術(shù)交流，這樣學(xué)生能夠置身于百家爭鳴的學(xué)術(shù)科研氛圍中，對其科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有深遠(yuǎn)的意義。

每年的諾貝爾獎都是非常好的學(xué)習(xí)素材，筆者嘗試串聯(lián)近年的諾貝爾獎，尤其是諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎內(nèi)容進(jìn)行小組交流，利用每次10 min 來介紹諾獎的獲獎內(nèi)容，分享獲得諾獎的科學(xué)家的個人經(jīng)歷，了解他們的“硬核人生”。

比如2019 年獲得諾貝爾化學(xué)獎的97 歲高齡的John B. Goodenough，他豐富傳奇的人生經(jīng)歷和對科學(xué)始終如一的堅持與熱愛激勵著我們每一個人；他曾說自己一直像只烏龜，爬得緩慢，但最終會到終點；開始或許有先有后，勝利卻沒有先后，永遠(yuǎn)只屬于堅持到最后的人。

2015 年，扎根中藥學(xué)研究整整60 年的中國科學(xué)家屠呦呦獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎，成為國內(nèi)首位榮獲諾貝爾獎的女科學(xué)家[6]。屠呦呦先生正是憑著她對中藥學(xué)的認(rèn)真和堅守，在科學(xué)界脫穎而出。這些諾貝爾獎獲得者“發(fā)現(xiàn)”背后的故事及科學(xué)家人生經(jīng)歷無疑是非常好的思政素材，對研究生個人意志的培養(yǎng)很有幫助。

“榜樣的力量是無窮的”。這些素材帶給學(xué)生的無形啟迪能夠讓他們在后續(xù)的工作中不輕言失敗，能夠有不斷克服困難屢敗屢戰(zhàn)的勇氣和力量，始終保持對科學(xué)的執(zhí)著和好奇，從而科研創(chuàng)新的后勁十足，這也是筆者對教育教學(xué)的最高期望。

5 結(jié)束語

在細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)的過程中，筆者不僅從提高教師的科研素養(yǎng)和知識積累著手，還應(yīng)用多元化的教學(xué)方法優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容，同時聯(lián)合各種優(yōu)勢資源多管齊下培養(yǎng)研究生的科研創(chuàng)新能力。“路曼曼其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索?！睅啄陙?，雖然筆者在教育教學(xué)領(lǐng)域取得了一些成績，但是每一位教師的教育之路都是沒有最好，只有更好，唯望我們用心用力最終能夠為國家的教育大廈添磚加瓦，為國家的科技創(chuàng)新貢獻(xiàn)力量。