提高医学专业本科生科研素养的探索与思考——以毒理学基础课程为例

Exploration and reflection on improving scientific research quality of medical undergraduate students

摘要

提高本科生科研素养是全面提高医学人才培养质量的关键环节。本文概述了我国医学专业本科生具有较强的科研意识、实际科研参与度较低、总体科研能力薄弱的现状，并总结了毒理学基础课程在提高本科生科研素养中的主要方法：在课堂教学过程中，以国际前沿和课题组研究成果丰富教学内容，培养学生的科研兴趣；导师制指导本科生文献汇报和学术组会进行科研素养启蒙；通过本科生科研项目锻炼科研实践能力；指导本科生毕业设计，全面提高学生科研思路、实验技术、论文写作等科研能力，培养坚韧的科研精神。本文将为通过专业基础课程教学活动提高学生科研素养提供参考。

Abstract

The key aspect of comprehensively improving the quality of medical personnel training is to improve scientific research quality of undergraduates. This study outlined the current status of medical undergraduates with strong scientific research awareness, low actual scientific research participation and overall weak scientific research ability. It summarized the main methods of "Toxicology" course in improving undergraduates' scientific research quality: enriching teaching content with cutting-edge international research and findings to cultivate students' scientific research interest; mentoring undergraduates through literature presentations and academic group meetings to initiate research literacy; practicing ability of scientific research through undergraduate research projects; guiding undergraduate students in their graduation design or theses to holistically improve their scientific research ability such as scientific research ideas, experimental methods, scientific and technological paper writing, and indomitable spirit of scientific research. This paper provides a reference for improving students' scientific research quality through the teaching activities of professional basic courses.

关键词

本科生教育 / 科研素养 / 毒理学基础

Key words

undergraduate education / scientific research quality / Basic Toxicology

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》^［1］中指出要“实施科教兴国战略和人才强国战略”，全面提高高等教育人才培养质量，提升科学研究水平，培养一批拔尖创新人才。《关于加快医学教育创新发展的指导意见》^［2］中提出要“全力提升院校医学人才培养质量”“加快高水平公共卫生人才培养体系建设”。在“新医科”背景下，培养符合“健康中国”战略需求的复合型医学人才、创新人才培养模式，是医学院校教育改革的关键环节。创新型医学人才是推动我国医药卫生事业发展的中坚力量，医学本科阶段的科研素养培养在创新性医学人才培养中发挥至关重要的作用。

1 我国医学院校本科生科研素养现状

科研素养是科研工作人员的综合素养，通常由3个部分组成。①科研意识：对科研工作的兴趣、希望从事科研活动的需求以及创新意识；②科研能力：从事科研活动的能力，包括文献检索和阅读、科研选题、实验方案设计、实验技术与方法、实验数据处理分析、科研论文撰写、创新思维等方面；③科研精神：团队合作意识、勇于尝试、刻苦钻研、敢于质疑等方面^［3-4］。

1.1 较强的科研活动参与意愿与较低的科研活动实际参与度并存

尽管大部分医学本科生意识到参加科研活动的必要性，但实际行动落实到参与科研工作的比例仍相对较低。一项对511名新乡医学院本科生的调查研究^［5］显示了类似的研究结论，虽然有71.62%参与者没有科研活动经历，但98.43%的参与者认为本科阶段有必要参与科研活动，95.11%的参与者表示今后愿意从事科研工作。华中科技大学同济医学院对109名大学二年级至大学四年级全日制本科生进行的调查研究^［6］表明，约有94%的参与者认为有必要参与科研活动；相对于基础研究，大部分学生对临床研究比较感兴趣；约有63.8%的本科生认为科研经历有助于自身领域的发展，希望通过科研活动进一步学习相关理论和实践技能，为进一步求学深造或者求职积累个人优势。尽管大部分医学本科生有较强的参与科研的意愿，但是仅有33.9%的本科生参加了科研活动。值得欣慰的是，该调查中有科研经历的参与者中约有62.2%表示尽管科研成果并不多，但仍旧保持从事科研工作的意愿。综上所述，医学专业本科生较强科研活动参与意愿与较低的科研实践参与度并存，因此，非常有必要探索医学本科生参加科研实践较少的原因并找到相应的解决办法。

1.2 科研能力相对薄弱

较低的科研活动实际参与度，势必影响学生科研能力的培养和提高。杨盛力等^［6］调查发现，有科研活动参与经历的本科生大部分从事的是打杂或者基础工作，约有35.2%的学生能独立完成核心实验；仅有2%的参与者非常了解科研论文的撰写，约有75.7%的学生没有科研论文撰写的经历，86.5%的未发表过科研论文。边雅豪等^［5］调研发现，72.99%的本科生表示了解科研相关知识，大部分学生认为自己有较高的文献阅读、英语水平、分析与解决问题的能力；学生参与的科研活动以专利申请、论文撰写、兴趣小组、学术竞赛等形式为主，有利于锻炼科研思维、提高科研兴趣、提升科研能力。笔者在硕士研究生面试过程中，也发现很多考生在本科阶段没有参与过任何科研活动，科研能力相对较弱，非常不利于研究生阶段的培养和个人职业发展。因此，在医学专业本科生培养过程中，应针对性地增加科研实践的机会，从而帮助提高学生的科研素养。

2 提高医学院校本科生科研素养的方法建议

首先，重视对本科生科研能力的培养，并提供更多科研实践的机会。一个学校、学院、学系乃至教师层面，对学生科研实践的重视会为本科生建立一个好的科研氛围，意味着更多科研实践的机会，增加学生对科研工作的认识。边雅豪等^［5］认为，提高学生对科研工作的认识有助于提高学生的科研素养。不管是临床医学还是预防医学专业，医学专业的授课往往以传授基础知识为主，学生通常是被动接收书本理论知识，缺少对学生创新性思维、批判性思维和科学研究能力的培养。张勤等^［7］认为，小型的科研项目有助于培养本科生的科研素养。尽管近年来不少医学院校都采用本科生科研项目作为载体培养学生的科研素养，但从目前大部分学生没有科研实践经历的现状来看，该类项目设立的数量依然不能满足本科生较强的科研意愿需求。除了加大本科生科研项目投入力度，采用“1对1”的医学本科生导师制的培养模式可在一定程度上弥补此不足。另外，可融科研素养培养于教学过程。杨盛力等^［6］认为，没有科研经历的医学本科生中大部分都没有进一步深入了解科研活动的计划。因此，建议医学专业课授课教师在授课过程增加科学研究认识相关的内容，如前沿的学科相关科研进展、科学研究对个人专业发展的帮助等，以引导学生对科研实践的兴趣、提高学生对科研实践的认识。

3 毒理学基础课程在提高本科生科研素养中的重要作用

毒理学基础课程是医学院校预防医学和药学专业的专业基础必修课，研究外源性化学因素、环境因素和生物因素对机体的损害作用、作用机制及其预防控制；毒理学基础的课程教学一般分为理论课和实验课两个授课模块，以首都医科大学公共卫生学院（以下简称公卫学院）的预防医学专业本科毒理学基础课程为例，共54个学时，其中理论课30学时、实验课24学时，教学内容涉及外源性化学物的吸收、消化、代谢和排泄过程，毒作用机制以及影响因素、毒理学相关实验设计的原则和方案，并囊括了外源性化学物安全性评价中的一般毒性作用和三致毒性作用（致突变、致癌、致畸），以及毒理基因组学、管理毒理学和转化毒理学等内容，兼具基础性和应用性^［8］。毒理学基础的教学内容和预防医学其他学科甚至基础医学和临床医学的科研设计均息息相通，如《毒理学实验设计》一章，从实验动物选择、染毒方式、设计原则、实验结果的处理和分析4个方面阐述了动物实验设计相关的内容；《毒作用机制》一章从毒物的毒药物动力学过程和靶器官、靶分子的反应、细胞调节功能障碍、修复障碍和毒物毒作用的表观遗传机制5个方面阐述了外源性化学物引起机体毒性的一系列过程及作用机制，涉及氧化应激、内质网应激、三磷酸腺苷耗竭、线粒体功能紊乱导致的不同细胞死亡方式以及细胞和组织修复障碍及其引起的毒性包括炎症、坏死、纤维化和致癌作用等。随着生物科技的发展，学科之间基础知识和研究技术的交叉融通越来越多，学科之间的壁垒正在逐渐被打破，毒理学基础课程的教学，可以从科研方法、基础理论、实验设计等环节提高医学本科生的科研素养，切合复合型医学人才培养的需求。

4 通过毒理学基础课程教学提高本科生科研素养的主要途径

以公卫学院卫生毒理与卫生化学系的毒理学基础教学为例，列举毒理学基础课程教学提高本科生科研素养的主要方式和相关内容。

4.1 培养科研兴趣

抓好课堂主战场，紧贴国际前沿，科研反哺教学。在课堂授课过程中，除了教材中的理论知识，教师可以将相关的国际研究热点内容和最新进展有机整合到授课内容中分享给学生，从而引导学生的科研兴趣。如《毒作用机制》一章中，“细胞稳态失调的后果”涉及不同的细胞死亡方式，教材中提到凋亡、坏死和自噬，在“修复障碍引起的毒性”涉及纤维化，结合这部分内容，查阅Cell Death Discovery期刊最新发表的综述文章Programmed cell death in hepatic fibrosis： current and perspectives，其中介绍了程序性细胞死亡方式与肝纤维化的密切关系，除了凋亡、坏死、自噬，还提到了肝组织不同细胞发生焦亡、铁死亡、泛凋亡、铜死亡对肝纤维化的影响^［9］，并以图片形象展示该部分内容。在《一般毒性作用》一章中，“短期、亚慢性和慢性毒性作用”可以结合学科最新的科学研究成果，举例空气污染中的重要污染物大气细颗粒物（PM_2.5）的毒性作用的评估：暴露方式、暴露时间等与实验设计密切相关，毒性作用涉及全身各个脏器系统，包括肺组织、心脑血管系统、消化系统、生殖系统、骨骼等，主要作用机制涉及氧化损伤、慢性系统炎症等，让学生了解PM_2.5污染的健康危害，也同时明白毒理学的科学研究是与人类健康密切相关的。通过上述方式，让学生对毒理学相关的科学知识有更直观的认识和了解，引起学生对科学研究理论和方法的兴趣。大部分学生因此对毒理学研究内容产生兴趣，考研的时候选择报考毒理学专业的研究生。兴趣是最好的老师，这样的学生在攻读研究生的过程中学习更积极主动，努力程度更强，有助于科研工作顺利开展。首都医科大学预防医学专业两名本科生也在课堂教学过程中对颗粒物毒理学研究产生兴趣，加入笔者所在课题组，参与课题组的一部分研究工作。毒理学教学是授课老师面对面跟本科生交流的过程，将毒理学科研究的最新进展以适当的形式传递给学生，让他们更多地了解和认识毒理学，从而产生对科学研究的兴趣。

4.2 提高科研能力

（1）科研素养启蒙。本科生导师制下的文献汇报和学术组会，引导学生初步认识科研实践活动。为了提高预防医学专业学生培养质量，很多高校的预防医学专业都推行了本科生导师制^［10］。公卫学院选派副高级别以上的优秀教师以本科生导师的形式从专业角度指导学生学习；本科生导师结合自己的研究方向、发展动态，帮助学生树立积极的专业思想，从人格魅力和学术涵养上影响学生。公卫学院卫生毒理与卫生化学系共有6名教授、7名副教授担任预防医学本科生导师，研究方向涉及颗粒物毒理学、生殖毒理学、纳米毒理学、持久性有机污染物毒作用机制研究、肠道稳态研究等方向。由于本科生课程多、实验室容量有限，因此导师制的本科生通常以文献汇报和参加导师课题组组会的形式参与到科研活动中。大部分刚入学的本科生对于科学研究的认识处在懵懂的状态，通过检索文献，提前掌握用中英文数据库检索文献的方法；通过文献汇报，了解一篇科技论文的主要组成部分、毒理学科学研究相关的实验方法和技术、导师研究方向最新的学术动态，以及从文献中进行归纳总结的方法；通过参加导师课题组研究生的工作进展汇报，对于科研工作的具体内容、状态和形式有了初步的认识。通过以上几种形式，预防医学本科生能初步获得科研素养的启蒙，掌握最基本的科研能力包括文献检索、文献阅读、归纳总结，了解常用实验技术和数据分析方法。笔者作为本科生导师指导了两名本科生第一次参加文献汇报，起初学生基本不了解毒理学相关的研究方法，因为全是专业词汇所以文献阅读特别困难，甚至都不知道如何做PPT汇报，经过一个学年的训练，学生熟悉了毒理学相关领域最新进展和研究方法，制作PPT的水平也有了较大提高。如果说毒理学课堂教学是以授课老师为点、本科生为面的形式，那么本科生导师制则是以点对点的形式促进本科生近距离与毒理学授课老师的交流，以一种更为深入和细致的方式培养学生对科研活动的认识。

（2）科研能力初锻炼。本科生科研项目结合全国大赛全方位培养本科生的科研能力。医学院校的公共卫生学院一般都有针对提高本科生科研素养设立的本科生科研训练项目，如第二课堂和科研创新项目^［11］。首都医科大学该类项目面向包括预防专业在内所有专业的本科生，学生可以自己选择感兴趣的项目申请加入。一般来说，主动报名参加第二课堂和科研创新项目的学生，主观上是对科学研究感兴趣的。毒理学基础课程的任课教师一直非常重视本科生科研项目，每年都会设立较贴近学科前沿的科研项目，如臭氧的毒性作用、电子烟的心脏毒性、微塑料的消化系统毒性等。学校把本科生科研项目与“全国大学生基础医学创新研究暨实验设计大赛”紧密衔接：从文献检索和阅读、选题和设计、预实验和实验结果分析，到技术路线图的绘制、PPT的制作和汇报，使得本科生的科研能力得到了全方位的锻炼和提高；同时，本科生科研项目往往都是由3～5名本科生共同参加，每人负责一部分工作，提高科研能力的同时也增强了同学间的团队合作意识。毒理系的教师积极指导本科生参加科研项目和“全国大学生基础医学创新研究暨实验设计大赛”。学校预防医学赛道项目选拔中的前7名中毒理学系占据5个席位，并且取得了全国金奖和铜奖的好成绩。此外，教师还指导本科生撰写英文论文，对于本科生来说，写一篇全英文的研究论文工程浩大；对于教师来说，指导本科生英文写作需要比带研究生要付出更多的心力和时间。但这个过程可以全面提高学生逻辑思维、文献阅读和信息提取、论文写作等方面的能力，促进其快速成长。

4.3 激发科研精神

公卫学院对本科生毕业设计的教学管理非常细致和全面，在将近1年的实习过程中，通过开题、中期、毕业论文撰写和答辩等诸多环节形成完整的科研培养过程闭环^［11-12］。毒理学研究内容一般以细胞和动物实验为主，需要学习掌握细胞培养、细胞毒性检测、动物实验操作、毒性相关指标检测及常用的分子生物学技术；本科4年的学习中，通常只有少数学生能参与科研活动、学习实验技术，而在第五年的实习时间里，顺利掌握上述技术、完成培养全过程对学生和老师来说都是不小的挑战。在本科生毕业设计的带教过程中，毒理学基础的老师首先会根据自己的研究方向设立学生可能会更感兴趣的课题；精心指导学生查找和阅读文献、做课题设计，撰写开题报告书、中期汇报书和毕业论文，制作开题、中期和答辩PPT，学习科技论文的写作方法和技巧；毒理学科是以实验为主的学科，所以教师将更大的精力投入到指导学生研究思路、实验技术和问题分析中，锻炼学生科研思维、培养学生科研意识和精神，使其能够顺利融入后续的研究生学习或者预防专业相关工作中^［11-12］。如笔者曾指导过一名预防医学本科生的毕业设计，刚开始细胞实验状况百出，细胞污染、结果不理想，困难重重，后来经过不断鼓励和操作细节的指导，实验逐渐顺利，也正是由于这段毕业设计的经历，学生最终考取了复旦大学环境毒理学方向的研究生。综上所述，通过毒理学本科生毕业设计引导学生对毒理学研究的兴趣，并给予科研方法、研究思路、基础理论和实验技术上的指导；正向引导和包容学生出现的错误和问题，锻炼学生的耐挫力和毅力，激发学生吃苦耐劳的品质和坚韧的品格。

5 展 望

医学本科生科研素养的提高关乎我国创新性医学人才的培养水平。尽管我国目前医学专业本科生有较强的科研意识，但相对较低的科研实践参与度导致科研能力较为薄弱^［5］。毒理学基础课程通过课堂教学、导师制下的科研启蒙、实验室科研项目实践的锻炼以及本科生毕业设计等培养科研兴趣、传授科研方法、锻炼科研精神，全面提高医学本科生的科研素养。建议未来将本科生科研素养培养的时间起点前移至本科低年级，延长科研素养培养时间、加大培养力度，让本科生参与专利申报、较高水平论文发表等科研过程，进一步提高其科研素养。

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