现代药学—生命科学学科融合为导向的授课模式初探

［摘 要］ 生命科学是现代生物医药研究对应的基础研究学科，与医学、药学的众多细分领域的研究和发展息息相关，因而成为现代药学类专业本科教育的必修课程。“生物化学”“分子生物学”和“细胞生物学”是生命科学的三大支柱学科，具有内容庞杂、系统性强、辐射面广、前沿更新速度快等特点，学习难度较大。三门课程内容相关性强，但因分开授课且内容烦琐，通常授课周期长，初学时易顾此失彼，仅通过强记学科知识和概念，无法建立课程之间的联系及实现深层次的融会贯通，难以将课程所学知识用于实际药学研究和实践，是开展教学工作并提高教学质量的巨大挑战。通过对药学类专业生命科学课程教学实践中遇到的问题进行总结，提出以学科知识融合为导向的授课模式，旨在为广大高等教育教学中的生物学学科教育工作者提供参考。

［关键词］ 现代药学专业；生物化学；细胞生物学；学科融合；教学实践

［基金项目］ 2022年度湖北本科高校省级教学改革研究项目“药理学实验课程线上教学资源建设”（2022012）；2023年度武汉大学中南医院医疗科技创新平台支撑项目“基于代谢稳态重建的获得性癫痫/颞叶退化共病靶标筛选及干预策略研究”（PTXM2023015）

［作者简介］ 王雅洁（1985—），女，湖北荆门人，博士，武汉大学药学院讲师，主要从事神经退行性病变的细胞及分子病理研究；童 静（1975—），女，湖北荆州人，博士，武汉大学药学院副教授，主要从事药食两用中药新资源新用途开发研究；陈新军（1973—），男，湖北武汉人，博士，武汉大学中南医院药学研究院副主任医师，主要从事神经外科脑血管疾病的临床与基础研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）52-0029-04 ［收稿日期］ 2024-02-01

引言

“生物化学”“分子生物学”和“细胞生物学”是生命科学的重要组成部分，也是现代生物医药研究对应的基础研究学科，与医学、药学的众多细分领域的研究和发展息息相关，因而成为现代药学类专业本科教育的必修课程。这三门学科既具有生命科学学科的共性，如系统性强、内容基础、学科辐射面广、学科前沿更新速度快等特点，又具有各自的学科侧重及学科特色。在课程设置上，这三门学科的学习次序通常为“生物化学”—“分子生物学”—“细胞生物学”，学习时间跨度贯穿大学本科一至二年级，其中“生物化学”由于学习内容较多而占据一至两个学期，“分子生物学”和“细胞生物学”学习时间通常为一个学期。三门课程在学习内容和研究领域上是高度关联的，但由于授课内容繁复，授课周期长，初学者在学习过程中常常顾此失彼，表现为机械强记学科基础知识点、概念，无法建立学科之间的联系以实现知识构架上的融会贯通，难以将该课程所学用于思考和解决药学专业研究和实践中的各种问题，这对该学科教育工作者是一个巨大挑战。通过对现代药学专业的生命科学课程教学实践中遇到的问题进行归纳总结，笔者思考并提出了面向该专业以学科知识融会贯通为导向的融合授课模式。

一、强调生命科学对现代药学研究的重要性

迄今为止，生命科学历经三次颠覆性的发展，从边缘科学发展到当今热门领域。第一次是1953年DNA（脱氧核糖核酸）双螺旋结构的发现，使生命科学从表型观察转而进入了分子时代。第二次以全基因组测序及功能研究为主题，推动了生命科学的基因组研究。第三次是在当前的21世纪，生命科学将物理、化学、工程、信息等学科融入其中，实现了迅猛发展，对传统医药领域的研究思路和研究格局产生了颠覆性的影响。比如，靶向药物的开发，基因编辑技术对难治性遗传性疾病的预防和治疗，肿瘤免疫疗法等一系列新的诊疗措施的开发，都是生命科学在医药领域的应用。

我国的医药产业自20世纪50年代起，主要依靠仿制药来支撑产业发展和满足临床需求。20世纪90年代加入世界贸易组织后，仿制药受到了限制，我国转而开启了模仿创新的药物研发阶段，即根据已发现的药物靶点研发具有自主知识产权的药物。2018年后，我国在药物研发和新药上市的贡献显著增加，国际影响力不断攀升，这一发展需求决定了原创新药研究已成为我国医药研究的首要目标，而基础生命科学研究的突破则是引领创新药物发展的内在驱动力。这一现状对药学人才的培养提出了新的导向和要求，即需更加强调药学专业人才对生命科学基础课程的学习和掌握，逐步培养生物医药领域的高端原创研究人才。

这一新的发展导向面临的现状是，我国在生命科学领域基础研究相对薄弱，尽管部分领域已在飞速发展阶段，但在较大范围内仍缺乏原创能力，这成为医药产业发展的制约因素。而传统药学人才培养模式下，初学者往往无法意识到药学学科发展变革的新导向以及生命科学课程学习的重要性，在应对该领域课程学习时往往避重就轻，而将更多的精力放在“药物化学”等仿制药时期人才培养的重点课程上。

二、生命学科基础学科相关概念的梳理归纳及原理的交叉融合

现代药学为多学科交叉融合的综合性学科，创新药的研发需要先吸纳生命科学及其他科学的前沿进展，再通过药学专业人才对这些信息的整合来探寻药物的研发思路和策略，因此跟踪和深入理解生命科学领域发展前沿是现代药学专业人才应掌握的必备能力。“生物化学”“分子生物学”和“细胞生物学”是生命科学三大支柱学科，因而也成了药学专业培养计划中的必修课程，这些课程有助于建立生命科学的基本理论框架，引导和培养研究型的思维能力。内容上，“生物化学”与“分子生物学”的内容联系更加紧密，“分子生物学”也被看作“生物化学”的衍生学科。“生物化学”与“细胞生物学”在内容上的联系稍显松散，因而初学者在学习过程中往往认为二者之间没有很明确的关联性，从而影响了对知识系统性的理解和应用。这一状况是由于两门课程教材编撰思路和侧重点不同，而改变这一状况最直接的方式是在授课过程中引导学生对两门学科的相关概念进行梳理归纳。举例来说，三羧酸循环是“生物化学”学习内容中的重点和难点，“生物化学”中强调三羧酸循环的每一个中间代谢物、催化步骤中酶的特性、调控方式及生物学意义，那么初学者在学习过程中就会将主要精力放在记忆中间代谢物的化学式、催化酶的名称，尝试理解各个酶的作用机制，进而掌握该代谢过程的全貌。然而，三羧酸循环是糖类和脂类物质分解代谢的主要途径，发生场所是线粒体基质和线粒体内膜，与线粒体的呼吸链和细胞能量代谢关系紧密，而这些则是“细胞生物学”的学习内容。“生物化学”内容繁复，完成了该课程的学习后再开始“细胞生物学”的学习，通常导致初学者无法将三羧酸循环与线粒体的结构和功能联系起来。此时，教师在讲授过程中可对三羧酸循环的生化反应过程相关知识点进行回顾和复习，引导学生掌握线粒体的结构和功能对能量代谢的作用，从而使线粒体内膜结构中呼吸链承载的氧化磷酸化作用原理更容易被理解。

三、结合药学专业特色精练教学内容，案例教学引导理论知识的运用和内化

“生物化学”“分子生物学”和“细胞生物学”属于理学基础学科，可与各个应用性领域相互融合。药学类专业多为应用性方向，旨在制作药物和优化生产工艺。但随着学科发展，药学类专业人才的培养思路已逐渐转向基于疾病发病机理原创药物的设计和研发方向，这就要求药学专业培养过程中必须将生命科学与药学进行学科交叉，使学生做到融会贯通。然而，由于生物学与药学学科的融合还处于初级阶段，使用的教材也为生命科学专业的基础教材，缺乏有针对性的药学类专业教材，学生无法将自身专业知识与生物学课程有机联系，忽视了生命科学在未来学科发展过程中的重要作用，从而减少了对该学科学习投入的时间和精力。这一状况在临床类医学专业也多有出现［1］。为此，授课教师需要在教学过程中采取有效的教学方式，建立起学科融合的桥梁，培养更多具有扎实的生物学—药学交叉背景的创新型人才。

药学专业培养计划中，生物学科的教学工作往往面临内容多而学时少的局面。因此，需对教学内容进行取舍和精练，以药学专业所需基本生物学基础知识为原点，以知识的实用性为导向，对每一知识板块的各项内容进行梳理归纳和适当提炼，以便在授课过程中重点讲述基础核心知识点，再以此建立起知识网络，并及时引导学生梳理知识点的脉络，进而高效全面掌握生物科学基础课程的核心内容［2］。比如，核苷酸分解过程中产生腺嘌呤和鸟嘌呤，二者在腺嘌呤/鸟嘌呤脱氨酶—黄嘌呤氧化酶的作用下得到共同的代谢中间产物黄嘌呤，随后由黄嘌呤氧化酶催化得到尿酸。包括人在内的灵长类动物只具有腺嘌呤/鸟嘌呤脱氨酶—黄嘌呤氧化酶的编码基因，因而尿酸无法被继续分解利用而排出体外，其他动物则因具有尿酸氧化酶、尿囊素酶、尿囊酸酶和脲酶的编码基因，可将尿酸依次分解为尿囊素、尿囊酸、尿素和氨。此外，如果人体内的尿酸无法正常排出而过量沉积于体内将引起痛风，治疗该疾病的特殊药物“别嘌呤醇”与次黄嘌呤结构类似，可强烈抑制黄嘌呤氧化酶的活性，经“别嘌呤醇”治疗后，痛风患者排出黄嘌呤和次黄嘌呤而非尿酸，以缓解疾病症状。在该示例中，讲授内容包括“生物化学”的嘌呤代谢过程及酶活调控机制，“分子生物学”的基因转录表达，“细胞生物学”中酶的表达分选及定位等基础内容。在讲授该知识点时，可设置适当的问题指向三大生物学学科的关联之处，启发学生通过思考和解决具体问题建立“生物化学”“分子生物学”和“细胞生物学”之间的学科关联，以问题为导向帮助学生梳理生命科学不同学科之间的区别和联系，使其牢固掌握该领域的知识框架。在此过程中，应突出以药物研发为导向的思维模式，将知识的获取、理解和灵活运用过程相互衔接，在案例思辨中使生命科学不同学科之间融会贯通，培养以生命科学与药物研发为导向的思辨能力。

四、打造提出—分析—解决科学问题的思辨闭环，培养学术型思维

任何一门学科都需要以培养学术思维为目标，而大学阶段如果能够及早树立培养学科思维的意识，对于学生来说是受益无穷的。枯燥的概念和理论背后，蕴含了学科发展的全部沿革过程和精彩的科学史故事［3］。因此，可在明确授课内容后，挖掘科学史中的相关内容，围绕学科发展过程中某些重要现象的发现、关键概念的提出、理论的建立时所处的时代背景，提出或引出授课内容中所对应的学术问题，激发学生以第一人称视角而不是上帝视角对科学问题产生好奇心；引导学生在所提供的背景知识中收集信息，思考解决问题的方式方法，尝试以科学家的身份对获得的信息、研究基础进行归纳、思辨，通过思考和课堂讨论提出解决当前科学问题的思路、假说及论证的方法；揭示当时的研究者采用的研究思路和方法，并引导学生对不同的研究方案进行对比，从思维层面启发学生思考科学研究的时代局限性，研习实验设计、论证和分析等关键的学术思辨过程，体会不同研究者的思维方式的先进性和局限性。由此，在课堂上以学术问题为导向，在思维层面上打造提出—分析—解决科学问题的闭环，帮助学生思考、理解和掌握学术概念和理论的本质，将高深的学术理论与学习者的个人体验紧密结合，培养具有学术思维能力的专业人才。

随着时代的进步，社会对于高等教育的质量要求与日俱增，这对于高校教师的授课能力、授课水平都提出了更高的要求。让大学生学有所得、学有所成是每个高等教育工作者必须思考的问题。本文从药学类专业生物学学科教学实践中面临的问题出发，提出了药学—生命科学学科融合为导向的授课模式，旨在为广大高等教育教学中的生物学学科教育工作者提供参考。

参考文献

［1］王峰松.临床医学专业医学细胞生物学教学实践与思考［J］.赤峰学院学报（自然科学版），2020，36（5）：100-102.

［2］刘洁，沙保勇，张妮，等.“对分课堂”教学模式在医学细胞生物学双语教学中的应用［J］.海南医学，2018，29（21）：3064-3066.

［3］刘朝晖，乔国军.发现教学法在医学细胞生物学教学中的应用［J］.承德医学院学报，2014，31（5）：451-452.

A Preliminary Study on the Integrated Teaching Mode of Biochemistry and Cell Biology for Modern Pharmacy Majors

WANG Ya-jie1， TONG Jing1， CHEN Xin-jun2

（1. School of Pharmaceutical Sciences， Wuhan University， Wuhan， Hubei 430071， China;

2. Pharmaceutical Research Institute， Zhongnan Hospital of Wuhan University， Wuhan，

Hubei 430071， China）