现代分子诊断技术课程教学与创新性研究项目结合培养大学生自主创新能力探索

冀霞 徐良雄 毛露甜 李玮玮 蔡天舒 钟志娟

［摘           要］  现代分子诊断技术是一门实践性很强的综合性课程，大学生创新性研究项目是大学生面向社会展现自我、锻炼能力的平台，具有很高的实践价值。将现代分子诊断技术这门课程与学生项目有机结合，从教学实际出发，以课堂内容为基础，结合科研项目构建了“理论基础→创新研究→技术开发”小体系模式，探索培养大学生学以致用、自主创新的策略，给大学生提供了实践应用环境，提高了创新思维能力，为培养复合型、创新型、应用性的人才提供了借鉴。

［关    键   词］  现代分子诊断技术；创新性研究项目；科学研究；教学改革；大学生；技术开发

［中图分类号］  G642                    ［文献标志码］  A                  ［文章编号］  2096-0603（2023）35-0097-04

教学和科研是高校的核心，两者相辅相成。教学是高校的根本，科研是高校的底蕴。大学生已经具备一定的知识储备，给予指导和提供平台可进一步激发学生的潜能[1]。1969年，美国麻省理工学院实施“本科研究机会计划”开创先河；清华大学于1995年提出“学生科技训练”计划，为我国大学生实践能力培养做出表率[2]。党的二十大报告重点指出，教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势[3]。本文通过探索现代分子诊断技术课程教学与创新性研究项目结合培养大学生自主创新能力，为培养创新型、应用型人才提供参考。

一、研究背景与现状分析

我国正处于科技高速高质量发展阶段，对自主创新、掌握核心技术极为重视，但是很多高校在推广自主创新的教育中思想趋于被动，相对忽视了创新初衷，造成教师和学生忙于各种活动，注重形式，能力却得不到明显提升[4]。面对国外技术封锁的大背景，大学科技类课程更加受到各界的重视，其中现代分子诊断技术是一门实践性很强的课程，唯有通过完整的技术理论与较高水平的实验技术平台协同发展才能展现出该课程特色[5]。

（一）课程基本情况

现代分子诊断技术是建立在分子生物学、微生物学、免疫学等课程基础之上通过前沿的检测技术将疾病相关的蛋白、基因与预防诊断紧密相连的高度综合性大学课程[6]，随着分子生物学技术的进步，现代分子诊断技术也在不断完善，想要深入理解课程内容需要学生大量实际操作，但基于教学条件有限，此课程仅由32课时的纯理论课组成，在授课过程中存在理论向实践转化困难的问题，导致学生上课的积极性下降。然而，在人类对健康生活需求不断提高的背景下，生物技术类创新应用型人才的需求量却与日俱增，最终导致很大一部分应届本科生在学校的培养方向不符合用人单位的技术要求。为了培养学生的自主创新能力，解决现在课程存在的问题，开展现代分子诊断技术课程改革已愈发重要[7]。

（二）大学生创新性研究项目现状分析

大学生创新性研究项目是大学生提高能力，锻炼自身的重要平台，具有很高的实践价值[8]。学生通过参加大学生创新创业、生科联赛、攀登计划等项目，实现以更高的眼界、更新的思想、更强的技术与世界对接，但是，在以往的实践过程中存在以下问题：（1）指导教师与学生多为临时组队，互不了解，存在能力偏差大、部分组员参与度低、组员之间沟通困难等问题。（2）大学生创新性项目和实验课有本质的区别，需要系统地设计、全面地规划，需要面对很多困难和挑战，很多本科生对科研缺乏了解，只依靠好奇心致使项目“虎头蛇尾”。（3）部分教师和学生对国家自主创新政策理解不够透彻，学生以拿奖为目标，指导教师以完成任务为导向，在设计项目时学生参与度低，多以指导教师的主动性为主，导致学生对创新项目缺少体系认知，解决不了实验中的实际问题。即使获得奖项，学生真正能从中提升的创新应用能力也有限，違背了创新项目的初衷。

二、促进大学生能力全面提升步骤

根据《教育部关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》，指出要进一步深化本科教育教学改革，促进学生自主创新培养，大力提升人才培养水平[9]。因此，亟需教师和学生深刻意识到自主创新的重要性。新时代对大学生的培养应包括理论、探索、合作、创新，从“理论基础→创新研究→技术开发”的策略启发大学生的自主创新能力，培养大学生的团队精神、荣誉感和自信心（如图1）。重实践的现代分子诊断技术课程与需要系统知识的创新性研究项目结合促进大学生多维度全方面提升。

（一）理论基础授课方法改革

在讲解生物理论知识的基础上，为教学内容设计创新项目相关的教学方案和教学内容，引导学生自主探索。首先，在理论基础教学中让学生正确理解国家自主创新政策，明确学科研究领域、专业发展前景及应用方向（见表1），进而确定教学进度和学习内容，提出学习要求。每一个章节除教师精讲外，通过小组拓展、研磨和实践的方式，拓展学习研究的深度，以学生的兴趣点为基础，碰撞自主项目设计的灵感。如在学习《分子生物学诊断技术》一章时，教师有意向学生介绍一些DNA荧光原位杂交技术、线性探针分析法、杂交保护分析法，启发学生从核酸杂交技术中完成小组创新实践研究目的。确立小组研究子课题，确定研究目标，明确小组成员个人研究任务，形成既有分工又有合作的良好研究氛围。在小组实验过程中，教师适时进行引导，提供必要的参考文献和相关资源，确保研究进程和研究方向。研究中期、后期均以小组为单位进行汇报交流，共享研究成果，共同解决研究中遇到的困惑和难题，为学生自主学习、生成灵感和创新思维提供广阔空间。

其次，将现代分子诊断技术学习的基础知识与创新性研究项目实验技术从点、线、面多维度相结合的方式授课。点是本门课程的知识点，线是项目技术的时间线，面是自主创新的世界面。如在讲授临床医学微生物检测技术时，引导学生设计CRISPR检测微生物新技术的相关课题，课后布置了SHERLOCK：nucleic acid detection with CRISPR nucleases文献翻译作业，让学生在边学习边思考中找到自己设计项目中的问题，从本质上理解创新性研究项目。继而从一位聆听者转变为一位参与者，再转变为一位主导者。最后，将之前的知识整合自行设计课题，为进入实验室完成自己设计的项目做足了准备。

（二）创新性研究项目实践改革

现如今国家大力推动大学生创新性研究项目的发展，以提升学生科研能力和科研素养为目标，通过科研训练支持计划，着力提升大学生的自主创新能力。每个学生都有自身潜在的特长，教师要善于通过课堂表现和作业情况对学生擅长的科研项目进行挖掘。如在学习《临床医学上微生物检测的技术》时，有的学生对SHER-LOCK：nucleic acid detection with CRISPR nucleases文献的内容表现出兴趣，向教师提出了很多问题，同时还表达出自己独特的想法。教师趁势引导学生将CRISPR检测微生物的新技术设计成了《基于CRIAPR-cas12系统鉴定构建细菌快速检测体系》，参加大学生创新性研究项目。从课题设计到实验材料准备和实验操作都由学生自主完成，克服了以教师为导向的缺点，教师从中只做解惑，项目申请书修改了6个版本，答辩PPT做了4个版本。在实验过程中学生自觉按实验要求严格完成实验，并在实验过程中解决课堂上提出的问题，及时标记、记录；实验结束后及时整理、分析、交流实验结果，为后续项目进程提供了扎实的依据。答辩前试讲了数十次，最终学生项目取得了满意的成绩。整个研究项目过程不仅能及时发现问题、解决问题，还提高了学生的科研创新、团队合作能力、论文撰写等综合能力。

潜心思研，现代分子诊断技术课程教学融入创新性研究项目的初衷，从课堂上基础的生物学知识，到创新性的科研方向，再到严谨的研究项目；创新性研究项目系统结合现代分子诊断技术课程教学的理念，从项目中的自主实践到创新思维的成长，再到课堂上深思的课题，支持学生自主学习、创新发展，激励学生弘扬格物致知、追求真理的科学精神，增强学生面向国家战略需求、人类未来发展、思想文化创新和基础学科前沿的责任、使命，培养勇攀科学高峰、推动科技发展的未来杰出科学家。

（三）技术开发实践能力

创新意识和自主能力在大学课程内容与创新性研究项目结合下得到显著提升，重点为学生立足于社会，长远发展提供保障[10]。用现代分子诊断技术中《临床医学上微生物检测的技术》章节，引出前沿科学研究张峰团队实验室的研究成果，对CRISPR技术原理和研发思路进行重点介绍，让学生直观地发现该技术具有的特异、灵敏、廉价、快速等特性，激发学生对创新的欲望[11-12]。让学生以CRISPR-cas12蛋白为研究对象，结合课堂所学进一步查找相关的文献进行延展，设计“基于CRIAPR-cas12系统鉴定构建细菌快速检测体系”。整个实验体系的建立都是由学生自主、教师指导为辅的培育模式。学生通过Pubmed等检索引擎进行检索完成，培养学生对科研辅助平台的使用，学生的整理、归纳、分析文献的综合能力极大提升，研究成果被中文核心期刊接收。

三、改革成效

通过此次课程改革与实践，利用多维度教育形式激发学生的研究热情，提高了大学生自主创新和实践应用能力，得到学生的高度认可。自主设计的2022年大学生创新创业训练省级项目“建立 CRISPR -Cas12a技术检测细菌的方法”；2023年大学生创新创业训练省级项目“第二信使小分子化合物Ap4A调控大肠杆菌群体感应”，已公开发表1篇中文核心科学研究类论文[13]、一篇SCI科学研究类论文。此外，学生加入了汕头大学医学院组织的“大学生科研创新能力培养跨校联盟”，通过活动有了更好的沟通和交流平台。

四、项目改革的思考

通过现代分子诊断技术课程教学与创新性研究項目结合培养大学生自主创新能力是对传统教学模式和研究项目实践的一种改革，打破了原本呆板模式化的传统课堂，用先进的科学理念完成教学，具有较高的推广价值。将本次探索形成文字和影像资料，通过发表论文、项目立项、研讨会等形式实现校内全方面共享；通过校外各种比赛项目和各种形式的学术交流将课程推广到全省，再将本次探索的文字和影像资料上传网络实现校外共享。

本次探索项目进程连贯性强，需要整体规划，但是学生学期课时紧凑，课后习题任务颇多，学生进入状态的难度明显增加。后期教师会和学校汇报，构建一年级课堂科学启蒙、二三年级项目强化发展、高年级实验室支柱，梯次有序、逐步上升的本科生高水平教学科研体系，促进学生早进课题、早进实验室、早进团队，达到通过现代分子诊断技术课程教学与创新性研究项目结合培养大学生自主创新能力的目的。

五、结束语

地方性普通本科院校因资源条件的制约常使部分教师产生了重理论轻实践的思想，导致科研实践远远落后于理论教学[14]。然而，新时代的发展需要创新型实践型人才，自主创新能力的培养要以学科知识为基础，以创新意识为动力，以发展理念和实践能力为支撑。我们将高度综合性的现代分子诊断技术与注重实践性的创新性研究项目有机结合，打破了传统的教学模式，革新教学方法，促进大学生创新项目健康发展。在团队合作、国际视野、学以致用、自主创新等重点方向上得到了极大的进步，从根本上打破了课堂到自主创新的碎片化。该教学改革效果良好，具有推广和应用价值。同时，通过改革也进一步激发了导师的科研热情与创新活力，为培养更多的高精尖人才奠定了坚实的基础。

参考文献：

［1］董忠典，张宁，刘志刚.基于科研和教改项目培养大学生的综合创新能力的探索［J］.教育教学论坛，2020（7）：193-195.

［2］嵇敏，李舍梅.大學生科研能力培养之TRSI模式探究［J］.高教论坛，2017（8）：66-69.

［3］高举中国特色社会主义伟大旗帜为全面建设社会主义现代化国家而团结奋斗：在中国共产党第二十次全国代表大会上的报告［N］.人民日报，2022-10-26（1）.

［4］王丽，付文，陈宏，等.大学生创新创业课程体系构建与实施的若干思考［J］.化工管理，2019（1）：18-19.

［5］陈静，马桂珍，吕明生.生物技术专业微生物学大实验教学实践与探索［J］.科教文汇，2022（19）：65-68.

［6］洪璇，曾臻，谭强来，等.虚拟仿真实验在分子诊断技术课程中的应用［J］.生命的化学，2021，41（9）：2088-2093.

［7］郭雅婧.现代生物技术在医学中的应用浅谈［J］.中国石油和化工标准与质量，2019，39（4）：154-155.

［8］蔡益栋，闫德宇，邱勇凯.“国家大学生创新性实验计划”对地学人才培养的影响［J］.大学教育，2020（8）：138-140.

［9］教育部.教育部关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见［J］.中华人民共和国教育部公报，2018（9）：18-24.

［10］李玮玮，蔡天舒，冀霞.基于“岗课赛证”四元融通的微生物检验技术教学改革实践探索：以革兰氏染色实训项目为例［J］.现代职业教育，2022，23（6）：31-33.

［11］王鑫杰，钟名天，刘勇，等.基于CRISPR/Cas12a的可视荧光法快速灵敏检测新型冠状病毒［J］.科学通报：英文版，2020，65（17）：1436-1439.

［12］翟百强，程楠，王洪涛，等.CRISPR/Cas系统的核酸检测及其在食品安全快速检测中的应用［J］.中国食品学报，2023（2）：383-397.

［13］李玮玮，黄弈睿，吴泽纯，等.猪源大肠杆菌对氨基糖苷类抗生素耐药率的Meta分析［J］.惠州学院学报，2021，41（3）：35-44.

［14］陈宗涛，袁静，熊巍，等.新工科背景下应用型高校机械类专业实践教学改革研究［J］.装备制造技术，2021（4）：210-213.