醫學類專業生物化學與分子生物學多元化教學改革探索

劉金文,文曉嵐,莫智雯,覃英鳳

(1.廣西醫科大學基礎醫學院,廣西南寧,530001;2.廣西醫科大學教育評價與教師發展中心,廣西南寧,530001)

《關于加強醫教協同實施卓越醫生教育培養計劃2.0的意見》指出,醫學教育要主動適應新要求,以創新促改革,以改革促發展,著力培養大批卓越醫學人才。[1]生物化學與分子生物學是高等醫科院校臨床醫學、預防醫學、麻醉學、全科醫學、醫學檢驗、兒科學等醫學類專業本科生必修的一門專業基礎課程。該課程主要通過介紹生物化學分子的結構與功能、相關的物質代謝與調節、重要基因的表達與調控等,在分子水平探討生命的本質。[2-3]該課程中的相關知識與疾病發生機制闡明有著緊密聯系,可為醫學生后續專業課的學習、專業發展和崗位勝任力打下堅實的理論基礎。

但是,該課程的知識點體量大,而且概念抽象,多為微觀層面的機理,加上教學課時有限等原因,對學生來說學習難度較大,學生普遍缺乏學習積極性和主動性。[4]因此,教師需要對教學內容進行整合并創新教學方式,提高學生的學習興趣和綜合素質,提高教學效果。近年來,各教學團隊也對該課程開展了教學實踐探索。[5-8]基于此,本文結合醫學專業的特點,探索生物化學與分子生物學多元化教學改革的具體措施,旨在提高生物化學與分子生物學的教學質量。

一、課程教學目標

本文圍繞培養一流醫學人才的培養目標,根據生物化學與分子生物學課程在醫學專業教育中的定位,結合課程的特性與專業發展需求,確定課程教學的具體目標,以實現知識、能力和素質三位一體。[9]課程教學目標分為知識目標、能力目標和素質目標。知識目標為掌握生物化學與分子生物學的重要基本理論、基本知識和基本實踐技能。能力目標為培養學生分析問題與解決問題的能力、嚴謹的科學態度、主動學習的能力、相互學習與團隊合作的能力。素質目標為思政與學科知識的有機結合,培養有文化自信、有創新思維、有實事求是態度、愛崗敬業的醫學生。

二、教學“三融合”助力目標達成

(一)專業發展

基礎課程與專業發展融合度低一直是諸多課程的痛點。生物化學與分子生物學在醫學類本科整體課程設置中起著重要樞紐作用,其銜接細胞生物學、化學與生理學等前導課程,后續診斷學、病理學等專業核心課程。當前本科醫學生的培養目標要求課程教學強調“三基”,即基本理論、基本知識、基本技能課程應著重加強基礎與臨床聯系。為解決這一問題,教學團隊通過定期的集體備課、深入課堂、與臨床核心課程教師探討等方式,融合不同學科的教學思維,結合醫學專業發展需求,豐富教學內容。例如,在糖代謝的教學中,針對血糖及其調節部分,適度加大高血糖與低血糖等糖代謝失常疾病的病因形成和機制的教學比例,并引入相關實際臨床案例進行分析,讓學生深切體會生化知識在臨床疾病分析、診斷及研究中的重要性,以提高課程與學生未來職業發展的融合度。這一方式可打破學科固定思維,讓生物化學與分子生物學基礎課程為專業發展賦能,為后續的專業課學習打下基礎,從而提高學生對該課程的學習興趣與自信心,促進學生專業素養與能力的提升。

(二)課程思政

在《高等學校課程思政建設指導綱要》指導下,課程思政已成為課程教學的指導理念。教學團隊將思政教學列為備課的重點內容之一,不斷更新和完善生物化學與分子生物學課程思政案例庫使思政教學貫穿課程全過程。以踐行立德樹人的教育為宗旨,以該課程為載體,推進課程思政實踐,將專業知識和技能教學與思政元素有機融合,強化學生的醫德修養、家國情懷、責任感和使命感,培養學生的醫者人文素養。例如:在糖代謝的教學中,學生通過觀看紀錄片《胰島素的發現》,了解中國科學家在合成人工胰島素方面的艱苦歷程和重要貢獻。這不僅可以讓學生學習科學家迎難而上、堅持不懈的科學精神,還可以激發學生強烈的民族責任心和高度的國家使命感;在肝的生物化學教學中,教師可介紹廣西醫科大學葉馥遜團隊在世界上首次報道黃曲霉素是肝癌的主要誘因之一的相關成果,并解釋其誘發肝癌發生的原理,通過榜樣事跡增強學生的自信心和對學校的認同感與自豪感;在蛋白質合成的干擾和抑制的教學中,教師可通過聯系抗生素抑制蛋白質合成的例子,讓學生意識到臨床上濫用抗生素造成嚴重耐藥性的后果,以及人類探索基因表達奧秘的過程,以此激發學生積極向上,繼續為醫藥健康領域和生命科學的進步而努力。

(三)教研融合

《國務院辦公廳關于加快醫學教育創新發展的指導意見》指出,以服務需求為導向、以新醫科建設為抓手,著力創新體制機制,分類培養研究型、復合型和應用型人才。[10]在新醫科背景下,提升醫學生的創新能力和加強創新醫學人才的培養十分重要。廣西醫科大學(以下簡稱我校)積極完成培養高層次醫學人才的使命,推動創新型人才培養,促進科研資源轉化為教學資源,發揮科研反哺教學、強化科研育人的積極作用,制定與修訂了《廣西醫科大學科研反哺教學管理辦法》。我校大力提倡教師通過科研與教學有機結合,向學生傳遞最新的科研進展和研究成果,強化學術訓練和科研實踐,培養學生的科研素養和創新能力,優化人才資源在科學研究和教育教學中的共享機制,實現科教融合育人。在課程教學中,教師將最新臨床案例、學科研究的前沿進展、學科熱點話題、智能醫學、科研項目等與課程內容有機融合,以研促教,深入闡明生化知識對生物醫學相關領域研究的重要性。例如,在核酸合成與修飾部分講解中,教師引入2023年Katalin Karikó和Drew Weissman因“通過核苷堿基修飾,使開發出有效的抗新冠mRNA疫苗成為可能”獲得諾貝爾生理學或醫學獎的例子,拓展講述mRNA生物技術的理論基礎來源、發展歷程與mRNA疫苗的原理。這不僅能體現學科的前沿性與時代性,拓寬學生的學術視野,還能增強課程的挑戰性和高階性,激發學生勇于創新的精神。

三、“SPOC+BOPPPS”線上線下混合式教學

小規模限制性在線課程(small private online course,SPOC)是一種新興的教學模式,因其針對性與自主性更強而得到了迅速發展。[11-12]由導入、目標、前測、參與式學習、后測、總結六個階段組成的BOPPPS教學模式可使教學過程更加合理、科學和有效,幫助學生和教師專注學習目標并達到理想的學習效果。[13]以學生為中心的教學理念與SPOC和BOPPPS兩種教學模式所體現的優勢具有高度融合性。因此,基于以學生為中心的理念,課堂教學圍繞教學目標,從教學內容確定、教學階段的劃分與實施、教學資源的開發等進行設計與實踐。

利用SPOC和BOPPPS兩種教學模式有效促進線上線下混合教學深度融合,形成“課前探學—課中研學—課后拓學”的教學思路,挖掘學生的學習潛能和激發其自主性,提升教學質量。例如,在DNA復制的基本特征的教學中,教師課前通過超星SPOC平臺發布學習任務,包括觀看視頻,完成小組分組任務和討論題目等。學生通過課前的探學初步構建本節課的知識框架,合作完成小組任務,培養自主學習的能力。教師結合學生的線上學習情況調整與設計線下課堂教學環節。在課中,教師采用BOPPPS教學模式開展線上線下混合式教學。首先,以“親子鑒定的本質是什么”與“愛因斯坦與朱莉的基因數目是否一樣多”為導入,激發學生的興趣,教師通過引導學生討論和分析問題,引出遺傳中心法則不完美的地方和基因組的相關概念,同時證明科學的發展是不斷前進的。其次,教師強調本節課的教學目標。教師通過線上前測,檢驗學生課前探學的成效。教師緊扣教學目標施教,引導學生合作開展關于DNA復制的三個基本特征(半保留復制、雙向復制與半不連續復制)的參與式探究學習,讓學生從“讓我學”轉變為“我要學”,充分體現學生的學習主體性。教師通過線上后測,檢驗學生課中研學的學習成果。為更好地檢驗目標達成度,后測可適當設置一些具有挑戰性的題目,如:“DNA為什么可精確復制,復制方式如何驗證?”“半保留復制的母鏈和子鏈可利用什么技術區分?”這可以培養學生拓展思維、運用所學知識分析和解決問題的能力。最后,由學生總結與互評,教師進行知識梳理與總結,將DNA復制與醫學研究聯系起來,講述其在基礎醫學領域如基因的功能和調控機制研究、病原體的尋找等方面的應用。課后,教師通過超星SPOC平臺推送課堂知識脈絡總結、作業和案例討論(重點強調分析疾病特征和揭示疾病產生機制),并增加相關知識拓展優質資源板塊內容。例如,基因編輯技術前沿介紹、Nature公布的2022年值得重點關注的七大前沿技術之精確基因組控制和完整版基因組的相關研究及當前DNA合成中的“痛點”等,讓學生在課后內化知識與技能,開展深度拓展學習,激發創新意識,提升綜合能力。

“SPOC和BOPPPS”線上線下混合教學模式的應用,充分體現了以學生為中心的教學理念,讓學生充分參與教學活動,研討質疑與主動學習,突出學生主體,達到知識整合、鞏固提高和學以致用的目的。

四、重視和加強第二課堂建設

第二課堂是第一課堂的延伸,側重于學以致用和創新,對提高學生的綜合素質和實踐能力、促進人才培養有重要作用。本課程主要以多樣化競賽、項目訓練與研究為載體,開展以賽促學、以研促學及早接觸科研、早進實驗室、早進團隊的“兩促三早”教學—科研—創新融合的第二課堂建設教育路徑。

第一,教師積極鼓勵與指導學生參加基礎醫學知識競賽、基礎醫學實驗技能大賽、全國大學生基礎醫學創新研究競賽等與醫學相關的、培養學生創新能力的競賽。近三年來,我校本科生先后獲得全國大學生生物醫學工程創新設計競賽二等獎、全國大學生基礎醫學創新研究暨實驗設計論壇競賽銅獎等諸多國家級和省級獎項。

第二,在全國生化歌曲大賽的驅動下,教師應組織學生將生物化學與分子生物學知識和藝術融合,寓樂于學,將微觀抽象的生化知識形象化,鞏固知識,創新學習方式,促進學生個性化發展。我校教學團隊在2023年共指導學生利用生化知識創作了82首歌曲。通過團隊教師初評與深入指導,我校推送了部分歌曲參加全國生化歌曲大賽,并獲得了二等獎2項。在后續的教學中,教師將獲獎歌曲作為線上教學資源,供學生學習與欣賞,以激發學生的學習與創作熱情。

第三,依托學校科研平臺,指導學生主持或參加大學生創新創業訓練、未來學術之星、教師主持的各類科研項目等。為鼓勵學生參與創新創業等訓練,我校在人才培養方案中明確了第二課堂實踐創新創業素質拓展學分認定辦法。如主持并完成“大學生創新創業訓練計劃項目”或“未來學術之星”等科研項目每項計3學分,參與以上項目每項計1.5學分;主持“互聯網+”大學生創新創業大賽項目,報名成功并進入校級比賽每項計3學分,參與該項目每項計1.5學分。第二課堂的延伸與建設不僅滿足了學生個性化發展的需求,還有利于培養與提高學生的創新能力和綜合素質,在實現雙課堂協同育人的同時,也為高層次創新醫學人才的培養打下了堅實基礎。

五、建立多元化的考核和評價體系

教學考核和評價已成為教學過程的重要環節,它不僅是對學生學習效果的有效反饋,也能直接反映教學設置的合理性,并呈現教學存在的一些問題。生物化學與分子生物學課程的考核方式實施形成性評價與終結性評價并舉的多元化、全過程的考核評價體系,其中形成性評價占45%,終結性評價占55%。形成性評價主要由課前自主學習(包括視頻學習、章節測試、資料查閱整理等)、課中參與學習度(包括病例討論、綜述寫作、階段測試等)及課后實踐學習(包括課后作業、討論、拓展學習等)三部分組成。根據每個部分具體得分點的權重加和得到形成性評價的總成績。終結性評價通過期末筆試進行,主要考查學生知識目標、能力目標與價值目標的達成度。除必答的100分值的題目外,試卷還設置了10分值與生化相關的臨床案例分析的附加題,進一步將考核評價與醫學專業發展緊密聯系起來,注重培養學生解決醫學問題的能力。在課程結束后,我校通過問卷調查及學校組織開展的師生雙向互評等形式調研該課程教與學的具體感受。調查結果顯示,我校2020級與2021級的醫學專業學生對本課程的教學總體滿意度均超過95%。

綜上所述,我校根據醫學類專業本科生的培養目標,重構課程目標,通過專業發展、課程思政和教研融合,構建“SPOC+BOPPPS”線上線下混合式教學模式,不斷完善第二課堂建設、考核與評價體系,實施多元化教學改革,注重發揮學生的主體作用,培養學生自主學習和解決問題的能力,有效提高了學生的創新能力,提升了課程的目標達成度和教學質量。在今后的教學中,教學團隊仍需不斷發現問題,持續探索新的教學改革措施,提升醫學教育質量,全面實現人才培養目標。