淺談醫(yī)學(xué)院校交叉學(xué)科畢業(yè)實驗設(shè)計范文

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摘要：醫(yī)學(xué)類院校不同院系、不同專業(yè)之間建立交叉學(xué)科畢業(yè)實驗小組，打破學(xué)科壁壘，讓學(xué)生更多地參與涉及多學(xué)科的大型綜合實驗當(dāng)中，不同專業(yè)的學(xué)生之間團(tuán)隊協(xié)作，互相配合，交流學(xué)習(xí)，強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新性思維，拓展學(xué)生的實驗技能范圍，同時很好地節(jié)約了實驗成本。

關(guān)鍵詞：交叉學(xué)科;學(xué)科交流;畢業(yè)實驗

醫(yī)藥類院校學(xué)科眾多，雖然專業(yè)不同，但大部分專業(yè)知識相通，相互之間也需要借鑒學(xué)習(xí)，在對本科生科研能力和實驗技能的培訓(xùn)當(dāng)中，尤是如此［1-2］。國內(nèi)外大學(xué)都在尋找各種方法在不同學(xué)科、不同專業(yè)、不同年級之間進(jìn)行交叉學(xué)習(xí)的探討，試圖建立起富有成效的跨學(xué)科、跨專業(yè)的合作戰(zhàn)略［3-6］。以往在指導(dǎo)培養(yǎng)本科生科研能力的過程中，我們發(fā)現(xiàn)不同專業(yè)的學(xué)生各有所長，在某些綜合實驗的過程中，缺乏全面的、完善的科研能力，急需互相溝通學(xué)習(xí)。因此，我們嘗試在不同院系、不同專業(yè)之間建立交叉學(xué)科實驗小組，共同進(jìn)行一系列科研工作，希冀學(xué)生能通過學(xué)科交流，互相學(xué)習(xí)，取長補(bǔ)短，提高學(xué)生的綜合科研實驗?zāi)芰Γ〉酶玫闹笇?dǎo)效果。讓不同專業(yè)的學(xué)生共同完成同一個大型實驗項目的實驗設(shè)計、實驗操作、結(jié)果分析和論文撰寫，可以最大限度地發(fā)揮各自所長和交叉學(xué)習(xí)，利用畢業(yè)實驗設(shè)計能夠很好地滿足上述要求［7］。畢業(yè)實驗設(shè)計是檢驗大學(xué)生理論知識和實驗操作技能的重要環(huán)節(jié)，也是對畢業(yè)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)的重要一環(huán)。因此，我們擬建立一個由不同專業(yè)的畢業(yè)生組成的交叉學(xué)科科研工作小組，采取團(tuán)隊協(xié)作模式，完成畢業(yè)實驗設(shè)計。

1方法

1．1交叉學(xué)科畢業(yè)科研工作小組的建立

2014年6月－2018年6月，共培養(yǎng)4屆畢業(yè)生，建立了4個交叉學(xué)科畢業(yè)科研工作小組，每組6人，包括藥學(xué)小組、生物小組，4名來自藥學(xué)院專業(yè)(藥學(xué)、藥物制劑、中藥學(xué))的同學(xué)為藥學(xué)小組，2名來自生物技術(shù)學(xué)院專業(yè)(生物工程、生物技術(shù))的同學(xué)為生物小組，共同完成畢業(yè)實驗設(shè)計。藥學(xué)院和生物技術(shù)學(xué)院各有1老師加入，作為指導(dǎo)教師。

1．2畢業(yè)實驗選題設(shè)計及實驗準(zhǔn)備

自畢業(yè)實習(xí)任務(wù)下達(dá)開始，科研小組定期開展小組會議，討論分析實驗選題。首先，由2位指導(dǎo)教師初步設(shè)計一個大型跨專業(yè)實驗，其內(nèi)容既涉及藥學(xué)專業(yè)又涵蓋生物學(xué)專業(yè)。本文將選題方向定為“天然植物中免疫活性物質(zhì)的提取及藥理分析”。近幾年選定的植物分別為蒲公英、西蘭花、葡萄籽以及樺樹茸。實驗中涉及藥物提取制備的部分主要由藥學(xué)小組主導(dǎo)設(shè)計實驗流程，做好可行性分析;涉及藥效生物分析的部分主要由生物小組完成初步實驗設(shè)計及可行性分析。要求學(xué)生查閱大量參考文獻(xiàn)，各小組著重關(guān)注自身專業(yè)所涉及的實驗內(nèi)容，進(jìn)行細(xì)致的實驗方法、實驗流程設(shè)計規(guī)劃。每位組員分工將本專業(yè)涉及的實驗內(nèi)容以PPT的形式進(jìn)行輪流匯報討論，便于學(xué)習(xí)交叉學(xué)科實驗內(nèi)容和實驗知識。最終確定畢業(yè)實驗的具體方向和實驗流程以及實驗分工。強(qiáng)調(diào)既是各有側(cè)重，又能相互學(xué)習(xí)、融會貫通。科研小組同步開展實驗的準(zhǔn)備工作，購買實驗所需耗材、飼養(yǎng)動物、熟悉大型儀器的操作等。

1．3交叉科研小組實驗階段

在題目方向選定后，首先進(jìn)行的是“相關(guān)藥物的提取分析”。這一階段以藥學(xué)小組為主導(dǎo)，生物小組輔助，通力合作。在選題之初，小組成員通過查閱文獻(xiàn)，基本確定蒲公英、西蘭花、葡萄籽以及樺樹茸含有的與免疫活性有關(guān)的有效成分分別為蒲公英多糖、蘿卜硫素、原花青素和樺樹茸多糖。小組成員群策群力，藥學(xué)小組根據(jù)學(xué)到的專業(yè)知識和技能初步擬定整體實驗方案;生物小組的同學(xué)則從植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理學(xué)以及遺傳學(xué)角度，豐富藥學(xué)小組同學(xué)的知識體系，更加有效地提取相關(guān)免疫活性成分。在藥物成功提取并檢測后，進(jìn)入動物實驗階段。建立交叉學(xué)科科研小組，共同飼養(yǎng)動物模型及給藥，可以取長補(bǔ)短。各組同學(xué)輪流分工，相較單獨(dú)開展實驗大大減輕了每位同學(xué)的工作壓力，同時也熟練掌握了涉及動物飼養(yǎng)、給藥等各項實驗操作技能。最后，生物機(jī)能分析測定階段。實驗開始前，先進(jìn)行小組討論，由指導(dǎo)教師剖析每個實驗的原理及步驟，每位學(xué)生學(xué)習(xí)并制作實驗流程PPT，再次開會討論，明確每個實驗項目的分工及主次。兩組同學(xué)合作完成實驗所涉及的多項生物機(jī)能指標(biāo)的分析測定。因為主要涉及分子生物學(xué)的相關(guān)實驗，包括免疫組化、凝膠電泳、RT-PCR、Western-blot、ELISA、細(xì)胞培養(yǎng)、流式細(xì)胞儀等，這部分工作主要由生物小組主導(dǎo)，藥學(xué)小組輔助、學(xué)習(xí)并掌握。

1．4數(shù)據(jù)分析，撰寫論文

每年5月的答辯前階段，實驗進(jìn)入最終階段。同學(xué)們展開小組討論，總結(jié)分析實驗結(jié)果，解決實驗中出現(xiàn)的各種問題。根據(jù)各自專業(yè)，選取合適的實驗內(nèi)容，撰寫畢業(yè)論文。論文撰寫過程中，藥學(xué)小組和生物小組可分別選取整體實驗中與自身專業(yè)相關(guān)的部分，各有側(cè)重，又相互交叉。不同專業(yè)同學(xué)分別選取整體大實驗中所涉及的與自身專業(yè)相關(guān)的1～2個小實驗項目進(jìn)行重點(diǎn)論證，最終完成畢業(yè)論文設(shè)計。在此整個過程中，指導(dǎo)教師隨時跟進(jìn)實驗進(jìn)程，對實驗進(jìn)行整合分析，促進(jìn)兩組間的交流學(xué)習(xí)。

2結(jié)果

2．1交叉科研小組成功建立

科研團(tuán)隊的建立，改變了過去畢業(yè)生單打獨(dú)斗，各自為政的孤立局面。化零為整，發(fā)揮集體創(chuàng)造力，團(tuán)隊協(xié)作，互相借鑒學(xué)習(xí)，各小組均設(shè)計出了更全面、更多元化的畢業(yè)實驗。

2．2交叉團(tuán)隊實驗進(jìn)展順利

實驗進(jìn)行過程中，不同階段以不同小組為主導(dǎo)，充分激發(fā)了各小組成員的主人翁意識以及參與的積極性，團(tuán)隊配合、學(xué)科交叉帶來了新思路、新方法，最終取得了令人欣喜的實驗結(jié)果。小組成員團(tuán)隊協(xié)作，分別采用水提醇沉法、溶劑萃取法和Sevage法，輔以超聲波提取法，成功從蒲公英、西蘭花、葡萄籽以及樺樹茸中提取到相應(yīng)的免疫活性成分:蒲公英多糖、蘿卜硫素、原花青素和樺樹茸多糖，并進(jìn)行了純化和檢測。大規(guī)模進(jìn)行動物飼養(yǎng)、造模的訓(xùn)練，大大提升了每位學(xué)生的動物實驗操作能力，解決了單人進(jìn)行大量動物飼養(yǎng)的壓力，也同時保證了實驗樣本的數(shù)量，為后續(xù)實驗的開展打下了堅實的基礎(chǔ)，這是以往單人完成畢業(yè)實驗操作所無法完成的。以往單人進(jìn)行實驗指標(biāo)的測定，大多只能完成1～2項，而此次交叉科研小組的建立，小組成員間密切協(xié)作，大大增加了實驗的全面性，如免疫活性的測定，就進(jìn)行了包括胸脾指數(shù)、血清溶血素、鼠耳腫脹度、外周血白細(xì)胞計數(shù)以及白介素、腫瘤壞死因子、轉(zhuǎn)化生長因子、干擾素等的ELISA測定和RT-PCR測定，累計每組平均可完成6～8個功能指標(biāo)的測定，從分子、細(xì)胞和整體水平對蒲公英多糖、蘿卜硫素、原花青素和樺樹茸多糖的免疫活性進(jìn)行了全面的分析和研究，遠(yuǎn)勝于以往學(xué)生獨(dú)自為戰(zhàn)的局面。每位學(xué)生除掌握了本專業(yè)涉及的實驗操作技能之外，也學(xué)習(xí)熟練了其他專業(yè)所涉及的主要實驗方法和技術(shù)，大大提高了他們的實驗?zāi)芰途C合科研素質(zhì)，成果斐然。

2．3數(shù)據(jù)分析和論文撰寫順利完成

論文撰寫階段，不同專業(yè)的學(xué)生選擇了適合自己的實驗內(nèi)容及方向，順利完成數(shù)據(jù)分析和論文撰寫。最終均以優(yōu)異成績通過論文答辯，其中兩人獲得院級優(yōu)秀畢業(yè)論文，一人獲得校級優(yōu)秀畢業(yè)論文并入選省級優(yōu)秀論文。

2．4整體畢業(yè)答辯成績理想

此次參與交叉學(xué)科畢業(yè)實驗小組畢業(yè)生共24人，同時選取獨(dú)立進(jìn)行畢業(yè)實驗的畢業(yè)生30人，比較其畢業(yè)答辯成績，結(jié)果見表1。從表1不難看出，雖然指導(dǎo)教師相同，但是參加交叉學(xué)科小組的畢業(yè)生答辯優(yōu)秀率更高，成績更好。

3討論

以往單人進(jìn)行畢業(yè)實驗設(shè)計，只能進(jìn)行相對簡單的小型實驗，內(nèi)容簡單，結(jié)果單薄。一旦進(jìn)行涉及不同學(xué)科領(lǐng)域的綜合性實驗，由于學(xué)科的單一性，學(xué)生掌握的知識僅限于該學(xué)科。因此，學(xué)生往往感覺壓力大，任務(wù)繁重，經(jīng)常出現(xiàn)實驗結(jié)果不理想的情況，甚至因薄弱環(huán)節(jié)導(dǎo)致實驗完全失敗。建立交叉學(xué)科畢業(yè)科研小組，與以往的單人畢業(yè)實驗相比優(yōu)勢明顯。每一個小組均圓滿完成畢業(yè)實驗任務(wù)，部分小組甚至超額完成既定目標(biāo)。就為期一年的實驗過程來看，每一個環(huán)節(jié)都充分發(fā)揮了學(xué)科交叉的優(yōu)勢。1)相關(guān)藥物的提取分析階段，該階段由藥學(xué)小組主導(dǎo)。藥學(xué)小組通過該階段的實驗工作，系統(tǒng)地對大學(xué)四年所學(xué)的藥物化學(xué)、藥劑學(xué)、藥理學(xué)、有機(jī)化學(xué)和無機(jī)化學(xué)等知識進(jìn)行梳理，并通過實驗將其有機(jī)地整合在一起，這是對所得知識的一個升華，無論對以后的工作還是對考研都有很大的幫助;在這一階段，生物學(xué)小組的同學(xué)雖然只是輔助，但對他們幫助也很大，他們學(xué)習(xí)了從天然植物中尋找發(fā)現(xiàn)發(fā)揮藥效的基團(tuán)，或者發(fā)現(xiàn)新藥，或者從藥物中分析出新的發(fā)揮藥效的活性基團(tuán)，闡述藥物發(fā)揮作用的新機(jī)理;可以根據(jù)藥物理化性質(zhì)，制成合適的給藥劑型，篩選合適的給藥方式，更快和更安全地發(fā)揮藥效，發(fā)揮最佳的治療效果。2)動物實驗階段，兩組共同完成。藥學(xué)學(xué)組開展藥理學(xué)的相關(guān)實驗，可以接觸到動物實驗，生物組的學(xué)生會學(xué)習(xí)動物學(xué)這門課程，也可以接觸到動物實驗。所以，兩個小組對動物實驗并不陌生;但是，他們對于動物的飼養(yǎng)、給藥、建模等技術(shù)的掌握并不系統(tǒng)。如每天給動物投放食物的量，給藥方式等，對于他們來說具有挑戰(zhàn)性。通過該階段的學(xué)習(xí)，兩個小組的學(xué)生對于動物的解剖結(jié)構(gòu)和生理機(jī)能有了更深地認(rèn)識，可以對解剖學(xué)、生理學(xué)、藥理學(xué)等相關(guān)學(xué)科知識查缺補(bǔ)漏。經(jīng)過這一階段的指導(dǎo)培養(yǎng)，幫助小組成員順利通過相關(guān)專業(yè)的研究生考試，甚至表現(xiàn)優(yōu)異。3)生物機(jī)能分析測定階段，該階段由生物學(xué)小組主導(dǎo)。生物學(xué)小組通過該階段的實驗工作，可以對所學(xué)的植物學(xué)、動物學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、微生物學(xué)、遺傳學(xué)等知識進(jìn)行系統(tǒng)的梳理，將理論知識通過實驗進(jìn)行驗證，實現(xiàn)知識的有機(jī)整合。作為輔助的藥學(xué)小組成員，他們所汲取的營養(yǎng)并不少于生物學(xué)小組，通過該階段的共同學(xué)習(xí)，他們可以熟練掌握分子生物學(xué)的相關(guān)實驗技能。如免疫組化、凝膠電泳、RT-PCR、Western-blot、ELISA、細(xì)胞培養(yǎng)、流式細(xì)胞儀等，對以后準(zhǔn)備走向科研工作崗位的同學(xué)尤為重要。總之，通過建立交叉學(xué)科畢業(yè)實驗設(shè)計科研小組，通過學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作，不但可以順利完成各自畢業(yè)實驗，而且在此次大型實驗過程當(dāng)中擴(kuò)充了自己的知識領(lǐng)域，豐富了自己的實驗技能;更重要的是打破了傳統(tǒng)的學(xué)科壁壘［8-10］，讓學(xué)生更多通過地參與大型實驗設(shè)計，進(jìn)行探索性、創(chuàng)新性實驗，強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新性思維，培養(yǎng)出高素質(zhì)的科學(xué)教育人才，是一種非常好的教學(xué)培養(yǎng)模式，后續(xù)我們將擴(kuò)大交叉培養(yǎng)范圍。今后我們將投入更多的努力，完善交叉學(xué)科共同進(jìn)行實驗工作的教學(xué)培養(yǎng)模式，圍繞跨學(xué)科教育進(jìn)行不斷地探索，進(jìn)一步完善這種新型的培養(yǎng)模式。

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作者：劉超 李曉 高慧婕 單位：濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院