加強大型儀器實驗教學提高研究生科研創(chuàng)新能力的探索

余時滄，段江潔，卞修武，郭喬楠

(第三軍醫(yī)大學西南醫(yī)院全軍病理學研究所/西南癌癥中心/教育部腫瘤免疫病理學重點實驗室，重慶 400038)

醫(yī)學研究生教育是醫(yī)學高等教育的最高階段[1]。近年來研究生招生規(guī)模的迅速擴大和社會對高層次人才素質(zhì)要求的不斷提高，研究生教育的質(zhì)量與水平備受社會關注，其中凸顯的問題當屬研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[2]。影響該問題的因素眾多,諸如培養(yǎng)體制、課程設置、教學內(nèi)容、導師指導方式等。由于醫(yī)學研究與實驗過程密不可分，因此，實驗教學可能是諸多因素中最為重要的環(huán)節(jié)之一。它不僅是理論聯(lián)系實際的橋梁，也是培養(yǎng)研究生的自學能力、動手能力、創(chuàng)新能力的重要途徑。

1 開設大型儀器實驗教學的重要性

醫(yī)學發(fā)展離不開生命科學的進步。對于以實驗為基礎的生命科學研究，相關儀器設備的作用至關重要。大型儀器設備是高等學校的優(yōu)質(zhì)資源，是開展前沿生命科學研究的重要工具。近年來，質(zhì)譜儀、測序儀、動物活體成像設備、激光共聚焦顯微鏡、雙光子顯微鏡、原子力顯微鏡、流式細胞儀、電子顯微鏡、原位雜交儀、二維電泳設備、超高速離心機等一系列大型精密儀器為研究生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能提供了定位、定性、定量甚至實時的數(shù)據(jù)和多維的圖像，也為分子生物學、細胞生物學領域的重大發(fā)現(xiàn)提供了強有力的設備支撐。通過這些大型儀器采集的數(shù)據(jù)和圖像幾乎出現(xiàn)在每一篇重要的生命科學論文中，詮釋著生命現(xiàn)象的復雜本質(zhì)，引領著相關研究領域的發(fā)展方向[3]。如何使大型儀器設備得到充分的利用，更好地為研究生教學服務，是醫(yī)學院校相關教學人員需要認真思考的現(xiàn)實問題[4]。

2 教學模式的探索

高等學校的實驗室是研究生學習科學知識、引證科學思想、提高動手能力、發(fā)展創(chuàng)新的基地。本校及各院系的中心實驗室、燒傷創(chuàng)傷復合傷國家重點實驗室、西南癌癥中心等單位擁有質(zhì)譜儀、測序儀、小動物活體成像設備、激光共聚焦顯微鏡、雙光子顯微鏡、原子力顯微鏡、流式細胞儀、電子顯微鏡、原位雜交儀、二維電泳儀、超高速離心機等大型儀器設備，這些設備均加入了重慶市大型儀器設備共享平臺，對外開放使用，在這些設備應用和教學領域積累了豐富的經(jīng)驗。同時，作者在研究生大型儀器實驗教學中探索出一些切實可行的方法，對于提高研究生科研創(chuàng)新能力和實驗動手能力發(fā)揮了重要作用，值得推廣。

2.1階段不同教學形式各異 基礎課階段：主要采用理論和演示相結(jié)合的教學形式，將“簡化原理、強調(diào)應用、培養(yǎng)興趣”的理念貫穿于整個教學過程。重點讓新入學研究生了解每種大型儀器設備能夠做什么，為后續(xù)科研工作的開展提供方法學的準備。(1)系統(tǒng)理論教學：在簡要介紹激光共聚焦顯微鏡、流式細胞儀、電子顯微鏡和質(zhì)譜儀等大型儀器的檢測原理、設備組成、操作流程的基礎上，重點介紹這些大型儀器的功能及應用領域。采用多媒體教學的形式，展示能用這些儀器做什么，研究者已經(jīng)利用這些儀器做過些什么，對生命科學的進步和醫(yī)學發(fā)展做出過哪些貢獻，從技術(shù)發(fā)展和應用的角度強化研究生的學習興趣，激發(fā)創(chuàng)新思維，開拓科研思路，并將在實際工作中摸索出的實驗技巧和操作經(jīng)驗加以匯總傳授給研究生；(2)演示實踐教學：大型儀器演示教學的主要目的在于增強研究生的感性認識，加深對理論教學所學內(nèi)容的理解，并提高學生的求知欲。由于大型儀器設備昂貴，耗材、配件特殊，操作步驟復雜，因此，筆者采用機旁實驗教學人員“專人操作、重點實踐”的模式。儀器教學人員除了在有限的時間內(nèi)向?qū)W生演示各種儀器的主要用途和功能、為研究生后續(xù)實驗設計選擇實驗方法提供參考之外，還重點安排一些實踐，尤其是一些相對簡單、視覺沖擊明顯、研究生今后需自己完成的實驗步驟，如免疫熒光激光共聚焦顯微鏡樣品的染色封片、實驗動物皮下移植瘤的接種、電子顯微鏡樣本的前期制作等，由實驗技術(shù)人員帶教、學生進行實際操作。這不但有助于增加學生的感性認識，更有助于提高學生的學習興趣。課題研究階段：研究生在前期理論課的基礎上，對大型儀器設備的功能有了一定的了解。在課題實驗階段，根據(jù)不同研究需求，需要對不同實驗設備的使用有更深入的了解。針對研究生這一階段的需求，大型儀器實驗教學的形式由授課改為技術(shù)培訓。每學期開展不定期的短期大型儀器設備操作培訓，內(nèi)容包括應用講座和實際操作訓練，所有培訓研究生均經(jīng)過嚴格的考核，考核合格后獲得大型儀器設備培訓合格證書，為以后大型儀器設備面向科研開放、研究生自己上機測試奠定基礎。

2.2將大型儀器設備應用能力列入畢業(yè)考核 更為重要的是，在研究生畢業(yè)考核中，設立了大型儀器設備使用能力的內(nèi)容，通過適當?shù)耐獠繅毫?，督促和引導研究生注重大型儀器設備應用能力的培養(yǎng)，以考促練、以評促學。包括：在研究生期間使用和操作過哪些大型儀器(本人和課題組其他成員)、工作原理、簡要操作流程、樣品準備的步驟和技巧、哪些數(shù)據(jù)和圖片是通過這些大型儀器設備獲得的、數(shù)據(jù)分析方法和體會，將大型儀器設備的使用能力作為衡量研究生綜合素質(zhì)的一個重要標志，促進了研究生在課題研究階段有意識地主動加強大型儀器設備使用能力的培養(yǎng)。

2.3加強大型儀器實驗教學教師隊伍的建設 大型儀器使用及方法學課程，是結(jié)合研究生培養(yǎng)要求而自主設立的實驗性課程。教學內(nèi)容涉及多學科的知識背景和技術(shù)手段，無論是理論還是實際應用都比較復雜，沒有固定的教學大綱可參考，也無指定教材。授課教師不僅需要扎實的專業(yè)理論基礎，還需具備豐富的儀器分析實踐經(jīng)驗。更為重要的是，大型儀器的發(fā)展和更新?lián)Q代迅速，授課教師需不斷更新教學內(nèi)容，才能較好地為研究生答疑解惑。因此很有必要建設一支專業(yè)的教師隊伍負責這一課程的講授。目前的教師隊伍主要由本校及各院系的中心實驗室、燒傷創(chuàng)傷復合傷國家重點實驗室、西南癌癥中心等單位的專業(yè)測試人員和相關專業(yè)的專家教授組成，有較好的測試技術(shù)和對測試結(jié)果的解析能力。他們不僅在樣品的制備、儀器的使用方面有著豐富的經(jīng)驗，在應用研究中也有著長期的知識積累，能夠深入講解各種儀器的前沿技術(shù)和應用儀器解決科研問題的方法、技巧與經(jīng)驗；專業(yè)理論背景深厚，熟悉生命科學相關問題，對儀器的原理和使用也比較熟悉，有利于拓寬研究生的知識面，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。此外，更重要的是，他們本身也一直活躍在科學研究前沿領域，對如何有效地利用這些儀器獲得有價值的科研數(shù)據(jù)，推動研究進展深有體會，因此更容易和學生溝通交流，也可以給研究生的課題設計及實驗數(shù)據(jù)總結(jié)提出很好的建議，深受研究生的歡迎。

2.4建立研究生實驗技術(shù)交流的平臺 研究生是大型儀器使用最多的群體，在實驗過程中往往積累了較多的實驗經(jīng)驗，尤其是一些細節(jié)問題。因此，研究生之間實驗技巧的交流對于提高大型儀器實驗操作能力非常重要。例如：病理專業(yè)的研究生在形態(tài)學方面的實驗功底比較深厚，對免疫組織細胞化學、免疫熒光、激光共聚焦/電子顯微鏡觀測等技術(shù)比較熟悉，但質(zhì)譜分析、二維電泳、蛋白-蛋白相互作用，蛋白-DNA相互作用等并不擅長。本校在校園學術(shù)網(wǎng)上建立了實驗研究的論壇和QQ群，研究生在這個平臺可以交流實驗技術(shù)的一些細節(jié)。另外，每周一次的研究生例會上，研究生不僅進行課題進展和最新文獻的匯報，還會就實驗技術(shù)相關的技術(shù)細節(jié)和疑難問題同導師、科研助理、儀器操作人員進行深入地討論和交流。

3 討 論

大型儀器設備是學校寶貴的實驗資源，代表本專業(yè)先進的測試水平和發(fā)展方向。高校面臨著培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的重任，這些貴重大型儀器的使用與掌握在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的過程中意義重大[5]。筆者在大型儀器設備的實驗教學模式方面，進行了一些有益的探索，積累了教學經(jīng)驗，培養(yǎng)了一批經(jīng)驗豐富的教師隊伍，初步建立起一套醫(yī)學研究生大型儀器使用的教學方法。隨著這套教學方法的廣泛應用，提高了學生掌握和應用大型儀器設備的能力，使大部分研究生在校期間能夠通過各種方式接觸和使用這些設備，并在后續(xù)科研工作中主動地應用這些儀器設備進行探索，為研究生更好、更快地解決和回答科學問題，提供了方法學和研究手段的準備。

[1]劉宗瑛．談博士生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)環(huán)境[J]．社會科學戰(zhàn)線，2000，21(2)：265-267．

[2]梁楠，劉清，林賢福，等．研究生現(xiàn)代儀器分析實驗技術(shù)課程改革初探[J]．化工高等教育，2010，16(5)：11-13．

[3]霍然，趙文娥，胡凡，等．醫(yī)學研究生大型儀器使用及方法學課程設置及教學體會[J]．基礎醫(yī)學教育，2011，13(10)：927-929．

[4]朱西桂，彭小平，金嘉禾．加強管理創(chuàng)新 推進大型儀器設備開放共享[J]．實驗室研究與探索，2004，23(8)：82-85．

[5]湯云暉，王波，李耳．大型儀器設備實驗教學與本科生、研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索實踐[J]．中國現(xiàn)代教育裝備，2010，7(17)：129-130，133．