秦付軍，臧文巧，李 敏，唐 悅

(鄭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院微生物學(xué)與免疫學(xué)系， 鄭州 450052； △通訊作者)

基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育是醫(yī)學(xué)教育的基礎(chǔ)[1]。在當(dāng)今醫(yī)學(xué)變革的大背景下，根據(jù)醫(yī)學(xué)教育長遠發(fā)展的需要，鄭州大學(xué)從2015年開始招收基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè)本科生，充分利用學(xué)?；A(chǔ)醫(yī)學(xué)培養(yǎng)的傳統(tǒng)優(yōu)勢，借鑒世界一流大學(xué)先進培養(yǎng)模式，2019年立項“卓越拔尖人才培養(yǎng)計劃2.0”項目。該項目旨在培養(yǎng)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域國際化創(chuàng)新拔尖人才，從科學(xué)素養(yǎng)和人文底蘊兩個維度強化培養(yǎng)具有寬厚科學(xué)基礎(chǔ)、扎實醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)理論和實驗技能[2]，富有創(chuàng)新思維和較強的醫(yī)學(xué)科研工作能力，同時愛國愛家的人才。

基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)拔尖人才學(xué)生的培養(yǎng)定位是使學(xué)生在未來成為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)學(xué)科領(lǐng)軍人才，所以其培養(yǎng)目標(biāo)更應(yīng)凸顯出扎實的基礎(chǔ)實驗技能和突出的解決科研問題能力。為此基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生的實驗課程體系不能用單一形式解決，需要構(gòu)建立體多組合的實驗培養(yǎng)體系，既高效傳授學(xué)生切實需要的基礎(chǔ)實驗技能，還能讓學(xué)生盡早沉浸于真實科研過程，幫助學(xué)生順利由知識、技能的學(xué)習(xí)者轉(zhuǎn)變進入科研研究者的狀態(tài)[3,4]。

醫(yī)學(xué)微生物學(xué)是本科生在大二學(xué)期開設(shè)的一門重要的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課，主要研究內(nèi)容包括微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)和機能兩大方面，知識層面與臨床傳染病學(xué)和流行病學(xué)等學(xué)科緊密聯(lián)系。鄭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè)醫(yī)學(xué)微生物學(xué)實驗培養(yǎng)體系包含了基礎(chǔ)實驗+綜合實驗+大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目+畢業(yè)設(shè)計的立體化構(gòu)架、多層次的教學(xué)內(nèi)容、多元化的考核手段，旨在強化以學(xué)生為中心的創(chuàng)新教學(xué)理念，實現(xiàn)了基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)拔尖人才學(xué)生綜合素質(zhì)的不斷提升。

1 傳統(tǒng)的實驗教學(xué)與虛擬仿真實驗的結(jié)合

1.1 扎實的傳統(tǒng)實驗教學(xué)

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)內(nèi)容依附于理論知識，有助于學(xué)生鞏固課本上的知識點。整個實驗課過程由教師主導(dǎo)講授，過程簡潔清晰，可以高效地通過實驗技能和基本儀器的使用培訓(xùn)，規(guī)范學(xué)生實驗基本操作。在鄭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè)醫(yī)學(xué)微生物學(xué)實驗培養(yǎng)體系中保留了醫(yī)學(xué)微生物學(xué)中最重要的三個實驗技術(shù)的學(xué)習(xí)內(nèi)容：第一個傳統(tǒng)實驗內(nèi)容為細菌培養(yǎng)基的制備、細菌的接種方法。該實驗要求同學(xué)們了解培養(yǎng)基的制作原則和方法，掌握細菌的分離培養(yǎng)技術(shù)，促進學(xué)生系統(tǒng)掌握各類病原細菌的基本特性與實驗診斷技術(shù)。第二個傳統(tǒng)實驗內(nèi)容革蘭氏染色是一項經(jīng)典的細菌染色鑒別手段。該實驗要求一定的動手能力，非常適合鍛煉學(xué)生的無菌操作技術(shù)、染色技術(shù)和顯微鏡鏡檢技術(shù)。觀察是重要的科學(xué)研究方法。在第三個傳統(tǒng)實驗中，教師會講授顯微鏡各部分的名稱和作用、顯微鏡的使用方法及使用顯微鏡的基本步驟。學(xué)生在學(xué)會正確規(guī)范使用顯微鏡的同時養(yǎng)成愛護顯微鏡的習(xí)慣，在繪制細菌形態(tài)圖的過程中樹立實事求是的科學(xué)態(tài)度。

1.2 虛擬仿真實驗的運用

虛擬仿真技術(shù)通過逼真模擬現(xiàn)實世界的事物和環(huán)境，形成一個智能化的課堂，有助于解決傳統(tǒng)教學(xué)中的短板[5,6]。我們在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)微生物的實驗課堂上引入了3個虛擬仿真實驗。學(xué)生借助電腦、平板等網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備，訪問鄭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院教學(xué)系統(tǒng)，通過身份認證、登錄，點擊進入虛擬實驗?zāi)K，通過鼠標(biāo)點擊和選擇開展虛擬仿真沉浸式交互學(xué)習(xí)。例如流感病毒培養(yǎng)實驗應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，還原真實流感病毒培養(yǎng)場景，呈現(xiàn)雞胚準(zhǔn)備、檢卵、定胚位、尿囊腔接種、培養(yǎng)及觀察、收獲尿囊液病毒完整全過程。

虛擬仿真技術(shù)擺脫了實驗教學(xué)過程對客觀實驗條件的依賴。例如，人體痰液中結(jié)核分枝桿菌的檢驗虛擬仿真實驗避免了在現(xiàn)實中接觸結(jié)核分枝桿菌等存在生物安全隱患的微生物，提高了高校實驗教學(xué)安全性。病毒雞胚培養(yǎng)虛擬仿真實驗呈現(xiàn)3D立體實驗過程，在學(xué)生掌握該實驗技術(shù)的同時也節(jié)約了實驗成本。

2 基于高層次人才科研成果的綜合實驗

培養(yǎng)具有強烈的創(chuàng)新意識和較強的科學(xué)研究能力的國際化人才，是當(dāng)前我?；A(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生教育的首要任務(wù)。對于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)拔尖人才學(xué)生來說，滿堂灌的傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式不利于培養(yǎng)他們濃厚的科研興趣、開闊的創(chuàng)新思維和突出的解決問題能力，為此急需頂層設(shè)計培養(yǎng)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新意識的綜合實驗課程體系[7,8]。鑒于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，實驗課程與臨床專業(yè)本科生實驗課程應(yīng)有所不同，其實驗內(nèi)容更應(yīng)注重研究性和前沿性。

2.1 綜合性實驗選題來源

鄭州大學(xué)醫(yī)學(xué)微生物學(xué)綜合性實驗設(shè)計由高層次人才科研團隊提供具有探究性質(zhì)的課題內(nèi)容，面向基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè)同學(xué)開放選修，旨在緊跟生命科學(xué)領(lǐng)域的快速發(fā)展，將學(xué)科研究熱點融入實驗教學(xué)體系，幫助學(xué)生理解如何應(yīng)用實驗技術(shù)來解決科研中的問題，強化構(gòu)架學(xué)術(shù)論文的思考能力，為學(xué)生今后自主設(shè)計實驗、申請和實踐本科生科研項目、參加學(xué)科競賽等打下堅實的基礎(chǔ)。

自2017-2019年，鄭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)學(xué)科投入建設(shè)經(jīng)費共計4 370萬，既有引進人才的支持經(jīng)費，如高層次人才秦志海教授的人才學(xué)科項目和海外高層次人才秦付軍教授的人才學(xué)科項目，也有各個團隊的平臺建設(shè)經(jīng)費。這些人才的引進和平臺的建設(shè)，為提升基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生科研能力提供了硬件和軟件的保障。通過高層次人才一流師資的一線教學(xué)指導(dǎo)，基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生保持與名師名家的零距離接觸，可以最大程度地挖掘自身潛質(zhì)，緊跟國際科研的最新動態(tài)，從而對規(guī)劃學(xué)業(yè)及未來的發(fā)展充滿信心。

2.2 綜合性實驗方案及課程設(shè)置

目前基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院在醫(yī)學(xué)微生物學(xué)實驗教學(xué)中設(shè)計了如下綜合性實驗項目：鄭大一附院慢性前列腺炎患者前列腺按摩液菌群結(jié)構(gòu)多樣性研究；自主篩選雙歧桿菌對高糖高脂飲食誘導(dǎo)小鼠腸道菌群的影響；新型冠狀病毒S1蛋白噬菌體展示抗體的制備。指導(dǎo)教師從背景介紹、實驗設(shè)計、操作步驟、分析討論及思考這4個版塊提出問題,布置任務(wù)。例如，在慢性前列腺炎患者前列腺按摩液菌群結(jié)構(gòu)多樣性研究綜合實驗中，第一部分背景知識準(zhǔn)備如下：①從臨床標(biāo)本中分離細菌的目的和步驟是什么？②目前在臨床實踐中主要依靠什么方法檢測病原微生物？有什么局限性？對于苛養(yǎng)菌或無法培養(yǎng)的細菌,培養(yǎng)法尤其不足，還有哪些其他檢測方法？③細菌的分類鑒定的分子生物學(xué)手段有哪些？什么是16sRNA？④生殖道微生態(tài)的獨特性和平衡的重要性是什么？第二部分：實驗技術(shù)方案包括基因組DNA的提取及質(zhì)量評估、生信結(jié)果解讀、細菌培養(yǎng)、細胞培養(yǎng)和酶聯(lián)免疫吸附實驗(ELISA)。第三部分：學(xué)生設(shè)計并實施實驗步驟，將過程整理成稿。第四部分：學(xué)生聯(lián)系臨床問題，對結(jié)果分析和討論：挖掘與疾病相關(guān)的微生物對于臨床診斷、治療、預(yù)后和流行病學(xué)的調(diào)查有何價值？本次實驗結(jié)果對臨床用藥有何指導(dǎo)意義？學(xué)生帶著這些引導(dǎo)問題,通過一系列實驗流程逐一解答。在規(guī)范實驗操作的過程中，學(xué)生應(yīng)熟悉實驗安全相關(guān)的規(guī)章制度，誠實完整地記錄實驗現(xiàn)象與結(jié)果，在第一時間接觸科研時便接受科研誠信教育。

3 與早科研相結(jié)合的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目

3.1 承接學(xué)科導(dǎo)師研究領(lǐng)域

大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目是學(xué)生通往獨立自主展開科學(xué)研究的橋梁[9,10]。鄭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院非常重視對基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)拔尖人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的扶持。目前基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)拔尖人才學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃可以得到一定資金的支持，為開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)之路提供有效的保障。同時學(xué)院專門成立大學(xué)生創(chuàng)新中心，讓學(xué)生有專門場地開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)之路。

基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)拔尖人才學(xué)生大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的選題結(jié)合了學(xué)生自身的興趣和能力，也緊密結(jié)合目前導(dǎo)師的專業(yè)范疇，這樣有利于學(xué)生科研素養(yǎng)的進一步提升和主觀能動性的發(fā)揮。尤其是部分大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目與來源高層次人才科研成果的綜合性實驗一脈相承。這就使學(xué)生的科研訓(xùn)練具有延續(xù)性，學(xué)生成長的環(huán)境具有穩(wěn)定性。目前在醫(yī)學(xué)微生物學(xué)科導(dǎo)師指導(dǎo)下，很多學(xué)生自主完成了創(chuàng)新性研究項目設(shè)計、研究條件準(zhǔn)備和項目實施、研究報告撰寫等工作，如可視化核酸等溫擴增法即時檢測新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)、鄭州大學(xué)校園水環(huán)境中軍團菌的檢測等。

3.2 大創(chuàng)項目的科研訓(xùn)練

大創(chuàng)項目的科研訓(xùn)練過程要求學(xué)生清楚準(zhǔn)確記錄實驗?zāi)康摹嶒灢襟E，尤其注重實驗方法中表現(xiàn)出的科研思維與對實驗結(jié)果的研判能力；學(xué)生學(xué)會運用SPSS等軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析，運用作圖軟件處理實驗照片(我們要求結(jié)果圖清晰，標(biāo)識準(zhǔn)確)，處理數(shù)據(jù)能力得到極大提升；項目結(jié)果的呈現(xiàn)以小組為單位進行匯報，過程要體現(xiàn)團隊合作精神。

4 具有延續(xù)性的畢業(yè)設(shè)計

4.1 有效整合各階段實驗結(jié)果

基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè)畢業(yè)生通常要面對實習(xí)、就業(yè)、考研等多方面的壓力，無法進行周期較長的畢業(yè)實驗設(shè)計，進而導(dǎo)致畢業(yè)論文質(zhì)量不高。為高效、有序地組織學(xué)生進行畢業(yè)設(shè)計，我們將畢業(yè)實驗內(nèi)容與前期微生物學(xué)本科實驗課程、綜合性實驗、大創(chuàng)項目有效整合。學(xué)生從大學(xué)二年級開始學(xué)習(xí)基本實驗方法和實驗技巧，通過基于高層次人才科研成果的綜合實驗接受基礎(chǔ)的科研訓(xùn)練；大學(xué)三年級期間通過大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目開展獨立的科研思考和動手鍛煉；畢業(yè)設(shè)計階段基于之前的課題背景完善實驗總體規(guī)劃，進行數(shù)據(jù)的整理和實驗的補充及收尾工作。

4.2 強化過程管理

基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院從考核績效政策層面鼓勵高層次人才帶領(lǐng)優(yōu)秀年輕教師加入本科生人才培養(yǎng)工作中來。整個培養(yǎng)過程都在同一教學(xué)團隊的指導(dǎo)下進行，圍繞同一教授的科研領(lǐng)域。這種技術(shù)與知識背景不間斷的科研培養(yǎng)體系，能避免重復(fù)的簡單技術(shù)學(xué)習(xí)，減輕學(xué)生的負擔(dān)，能讓學(xué)生盡早投身于科研能力的學(xué)習(xí)中。一貫而至的研究領(lǐng)域也能讓學(xué)生在一個具體的專業(yè)方向深入探索和思考，吸引他們報考本系室的研究生。

在課程改革實施過程，我們也遇到了一些棘手的問題，比如不少學(xué)生迷惘在專業(yè)課程學(xué)習(xí)和科研項目的時間分配。帶教老師會向他們強調(diào)找到自己感興趣的研究方向，會對未來職業(yè)生涯的發(fā)展有更加明確的認識，使個人科研生涯的發(fā)展更順暢。我們也會通過師生談話、學(xué)術(shù)論壇等方式及時幫助學(xué)生解決科研訓(xùn)練中的問題，同時進行時間管理的訓(xùn)練，后續(xù)還要繼續(xù)探索平穩(wěn)有序、更加完善的新型評價標(biāo)準(zhǔn)。在醫(yī)學(xué)微生物整個實驗培養(yǎng)過程中，一體化的目標(biāo)貫穿始終，四個層次為具體操作規(guī)劃，最終目的是通過實驗教學(xué)理念、實驗教學(xué)體系、實驗資源配置和運行機制等方面的創(chuàng)新[11]，引領(lǐng)實驗教學(xué)改革，貫通本科生科研訓(xùn)練通道，達到提升大學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的目的。