随着国家基础教育改革的进行,推动素质教育、培养创新人才已成为基础教育的主题之一。中学教育目标不再是“唯成绩论”,更加关注学生的创新能力、生活能力、合作能力等综合能力发展,尤其是创新能力的培养已成为热点。在此教育改革的大背景下,由北京市教育委员会牵头,以高中课程改革为契机的“翱翔计划”应运而生,于2008年正式启动实施。该计划以首都丰富的科技、文化和教育资源为依托,致力于建立让高中生“在科学家身边成长”的培养机制[1],帮助学有余力、科研兴趣浓厚的优秀学生提前走进高校、科研院所实验室,由院士、教授担任导师,提前体验科学研究过程,启发学生科研兴趣,以更好地衔接中学到大学的科研学习,有利于创新型人才的发掘。
2009年,北京市临床医学研究所阴赪宏教授团队所在实验室有幸作为首批参与带教工作的实验室加入“翱翔计划”。如何在为期一年的培养时间里激发每一位学员的科研兴趣,并帮助他们找到自己未来的努力方向,一直是本课题组致力解决的问题。在十多年的带教工作中,课题组不断探索教学模式改革,并取得显著成果。从实验室走出一批优秀学员,他们不仅从“翱翔计划”中收获了科研知识,并且对生物及医学产生了浓厚的兴趣,多数学员高中毕业后选择留学或考入国内医科院校继续深入学习生命科学。实验室依托“翱翔计划”,真正做到了帮助学生激发科研兴趣,进而将兴趣转化自己的理想追求。以下是本课题组近年来参与“翱翔计划”带教过程的一些经验总结。
一、培养特色
阴赪宏教授领导的科研团队致力于感染性疾病基础和临床研究工作30余年,主持国家科技支撑重点项目、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金等20多项科研项目,在国内外发表论文近400篇,主编、副主编、副主译专著23部,已培养研究生和博士后39位,具有良好的科研基础和教学经验。课题组急性胰腺炎研究团队从事急性胰腺炎发病基础研究工作20余年,首次提出激活ACE2-Ang(1-7)-Mas1受体轴可抑制急性胰腺炎的发生发展,是潜在临床治疗靶点,并围绕此发现进行系列研究,成果均发表于国内外期刊,累计60余篇。急性胰腺炎研究团队已参与“翱翔计划”教学工作10余年,主要从以下几方面实施培养。
(一)带教参观,发现兴趣
“翱翔计划”是以学员兴趣为导向、以培养创新人才为目的的培养计划,因此对于每位学员的教学内容设计都要充分考虑其兴趣。学员初次进入实验室参观十分重要,此时带教老师将通过PPT及实地参观等方式详细介绍课题组主要研究内容和实验室器材配置及布局情况,结合实验员的实地讲解及交流,可以更好地吸引学员兴趣,引起他们的好奇心,帮助后续教学内容的顺利进行。同时,带教老师留意每位学员的兴趣点,以便提供有针对性的教学内容。经过首次参观后,多数学员学习热情高涨,迫切希望参与科研实践。
(二)因材施教,制定计划
参与“翱翔计划”的学生科研基础不同,部分学员在学校已参加过生物实验或相关选修课程学习,了解科研基本流程,具备科研相关基础知识;多数学员仅学习过高中生物、化学实验,为初次接触科研学习,并不了解实验室器械操作规范。因此,因材施教,针对不同学员制定个性化教学计划十分重要。由于“翱翔计划”培养周期仅有一年,考虑到不同学员的科研基础,同时为满足每位学员的兴趣需求,课题组采用分层教学模式,即将课题研究内容进行分层,针对不同需求进行分配。
本实验室科研内容主要是以临床应用为导向的基础医学研究,为“翱翔计划”学员制定的教学内容大概分为五个阶段:建立疾病模型、留取实验样本、检验相关实验指标、整合分析数据、查阅文献及撰写论文。分层培养是将课题研究的五个阶段分为两部分:A模块以实践操作为主,包括建立疾病模型、留取实验样本、检验相关实验指标,主要针对期望学习实验技术、动手能力较强的学员;B模块以分析写作为主,包括整合分析数据、查阅文献及撰写论文,针对期望学习数据分析和论文写作、文案能力较强的学员。针对不同基础或不同兴趣的学员进行调整:基础薄弱的学生可二选一完成,基础较好的学员可选择完成五个阶段的全部内容。
除了教学内容的不同以外,针对不同学员的教学方式也不同。对于学习能力强、有一定专业基础并对课题研究有一定了解的学员,课题组鼓励他们进行独立思考,带着自己的问题进行实验研究,带教老师主要从旁辅助,帮助他们进行课题设计与实施,教授内容以梳理研究思路和解决问题为主;对于专业基础薄弱、初次接触生物医学研究的学员,带教老师将首先帮助其学习课题研究的基础流程和基本实验技能,帮助学员在具体内容的学习中发展科研思维。教师在教学内容设计过程中始终坚持一个原则:持续激发学生的科研热情和探索欲望,培养其科研思维。
(三)文献检索,获取知识
文献是记录科研成果的重要方式,文献查阅是获取知识的主要途径。掌握常规的文献检索方法和技巧,学会最大范围搜集某一领域相关文献,并能够根据自身需求正确筛选,是有效汲取知识和应用知识的关键[2],也是培养科研思维的重要途径。检索和阅读文献可以最快地帮助学员了解所研究课题的相关研究员最新进展,这在科研工作中十分关键。多数“翱翔计划”学员未接受过相关科研训练,科研基础能力较为薄弱,不能熟练使用文献检索工具。因此,在带教初始,带教老师会讲解正确的文献检索、查阅方法,并引导学员逐步从阅读中文摘要、中文文献过渡到阅读英文摘要,这样,有一定英文阅读能力的学员可以进行英文文献阅读。文献学习可帮助学员了解课题研究背景、了解他人科研逻辑,最终形成自己的思考模式,帮助培养科研思维。这为其后续跟进某一专业领域所需要的信息提取能力和科研思路的培养都打下坚实基础[3]。实现“授之以鱼不如授之以渔”的文献学习并不简单,很多学员反馈,开始阅读文献十分困难。对此,学习期间,带教老师会安排学员定期交流文献阅读心得并对学员问题给予指导答疑。一段时间的训练后,学员撰写论文时基本可以得心应手。
(四)理论教学,夯实基础
本课题组实验室除了教授和研究员外,还有不同年级的硕士和博士研究生。根据团队传统,实验技术的学习通常采取高年级学生带低年级学生的方式,此传统也被运用到“翱翔计划”学员教学上。针对刚进入实验室的学员,课题组采取“高年级研究生带教为主,低年级研究生带教为辅”的方式进行教学。在此教学模式基础上,对带教研究生提出以下要求:首先熟知实验室的各种规章制度,完成实验室管理人员的相关培训,能够在实验过程中确保学员安全并向学员传递实验安全意识;具有夯实的理论基础,在上理论课之前认真备课,制作相应教案,以PPT形式进行授课,要求PPT的制作生动形象,能提高学员的听课效率[4];要求带教研究生熟练掌握各种分子生物学检测技术,具有较强的动手能力,对学员起到模范作用,在带教实验操作过程中,要做到有耐心,遇到问题及时纠正,对学生询问悉心教导。在整个带教过程中,严格的教学要求和学员的学习需求促进带教研究生不断自我学习和进步,真正做到相互学习、教学相长;研究生作为学生也更加了解学员的心理和需求,有助于打破学员的紧张感,营造更加轻松的学习氛围。
(五)观摩实验,鼓励实践
实验技术学习是学员最为期待的模块,而动手学习也是实验室教学与课堂教学最大的区别。在安排实验教学时,课题组尽可能尊重学生的兴趣,直观地为学员进行讲授及演示,并鼓励学员积极参与实验中的部分简单操作,加深其学习印象。例如,组织学员观看动物模型的构建,让学员能够近距离观察机体的真实情况,增加感性认识;在造模过程中,鼓励学员给模型进行称重、参与模型腹腔注射药物等。在实验过程中,带教老师通过及时纠正学员的实验操作帮助学员形成规范操作意识,保持科研严谨性[5];在实验设备的使用中,讲解设备的使用方法及注意事项,将工作中曾出现过的问题或者经验传授给学员,以便让他们更快掌握实验方法与技巧。这些实践不仅加深了学员的理论知识理解,更加提高了其动手实验能力。
(六)论文撰写,产出成果
培养后期,带教老师将辅导学员根据实验数据进行论文撰写。该过程将直接检验学员前期文献阅读和数据分析学习成果,进一步帮助其理清研究思路,最终的论文产出也是对“翱翔计划”培养的成果验收。
二、培养实施
在整体教学时间安排方面,课题组根据各部分教学内容的不同特点,采取“7+3”的时间分配比例,即将总体培养时间分为30%和70%两部分。选取A模块的学员,30%的时间分配在理论讲解,70%的时间分配在实验动手操作的学习,以保障学员有充足的实践时间;选取B模块的学员,教学时间分配正相反,以让学员有更多时间进行文献阅读和写作;选取五个全阶段的学员则根据学生的基础情况以补短板为原则来选择时间分配。
“翱翔计划”作为高中生的课堂延续,其特点之一就是学员需利用课余时间进行学习。因此,为充分利用学习时间,实验室一般选取周六、日中的一天进行理论知识教学,学员每周看一篇相关领域英文摘要进行学习巩固,期间如有疑问,学生可随时在微信群里向带教老师提问,老师也需在24小时内给予解答。寒暑假选取一周或者两周时间进行集中实验学习。学员与带教老师不断交流,不仅可以帮助学员巩固知识,也促进学员由被动式听取问题变成主动开动脑筋思考,养成独立思考问题的习惯。同时,相互交流也可帮助带教老师了解学员学习进度,并及时调整教学内容。
从首批“翱翔计划”学员进入本课题组所在实验室开始已有10多年,在此期间成功助力20余位学员找到他们愿为之奋斗终生的理想目标。据统计,80%左右的学员高中毕业后选择生命科学领域继续深造,有的前往国外大学学习,有的进入首都医科大学等国内医科院校学习。一位北京师范大学附属实验中学学生在论文中曾提到:“翱翔计划是我高中生活中最闪亮的一部分,它给了我一个贴近科学、贴近研究的机会。在参与研究的过程中、在导师们的帮助下,我不仅学到了课内没有的知识与技能,更增加了对生物和医学的热爱。”可以说,课题组在“翱翔计划”中成功实现了科研启蒙作用,为那些对生命科学感兴趣的学生架起桥梁,帮助衔接高中和大学阶段的知识学习,助力其在该领域翱翔。
少年强,则国强。“翱翔计划”是北京市落实“人才强国战略”的重要举措,作为基础教育阶段拔尖创新人才培养计划,是一项探索性、创新性工程。采取高中生“在科学家身边成长”的培养方案,满足了学生的个性化发展,为学有余力的尖子生提供了更大的平台,高校和科研院所实验室培养作为该计划的关键环节,发挥着引领学生、发掘创新型人才的作用。
参考文献:
[1]罗洁.让高中生“在科学家身边成长”——北京市探索高中阶段创新人才培养的“翱翔计划”[J].创新人才教育,2013(1):8-10.
[2]冯利杰,沈玉先.研究生文献阅读课教学模式的探索与实践[J].安徽医学,2014(3):383-385.
[3]杨旻玥,叶斌,张凌琳,等.指导性文献阅读与汇报在研究生科研能力培养中的应用[J].中国卫生产业,2018(22):114-116.
[4]范超,陈鸣,邓少丽,唱凯.分子生物实验室带教体会[J].国际检验医学杂志,2016(14):2045-2050.
[5]龚婕宁,杨进,卞慧敏.启迪科研思路增强动手能力——开设“实验中医学”课程的实践和思考[J].中医教育,2001(6):41-43.