解柔剛，王文挺，韓文娟，武勝昔，羅 層

0 引 言

腦科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，腦科學(xué)已成為當(dāng)今世界科研領(lǐng)域最活躍、最前沿以及科研成果最為豐碩的學(xué)科之一［1］。世界各發(fā)達(dá)國(guó)家先后都將腦科學(xué)研究納入國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略科技規(guī)劃。2013年美國(guó)公布了“推進(jìn)創(chuàng)新神經(jīng)技術(shù)腦研究計(jì)劃”，歐洲推出“藍(lán)腦計(jì)劃”，日本啟動(dòng)了“腦科學(xué)時(shí)代”的腦科學(xué)計(jì)劃綱要［1］。與此同時(shí)，我國(guó)也將“腦科學(xué)”列入基礎(chǔ)研究八個(gè)科學(xué)前沿問(wèn)題之一，“一體兩翼”的中國(guó)腦計(jì)劃噴薄欲出［1-2］。

空軍軍醫(yī)大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)教研室暨神經(jīng)科學(xué)研究所作為我校腦科學(xué)研究的支柱學(xué)科之一，承擔(dān)著腦科學(xué)研究生教育的重任。因此，為適應(yīng)日益發(fā)展的腦科學(xué)研究人員的重大需求，我們必須構(gòu)建一套腦科學(xué)基礎(chǔ)與前沿的研究生課程新體系，從腦的結(jié)構(gòu)和功能、腦疾病的發(fā)生原理和人工智能等多方面對(duì)研究生進(jìn)行腦科學(xué)知識(shí)體系的系統(tǒng)教育。本文將就我們學(xué)科在腦科學(xué)基礎(chǔ)與前沿新課程體系構(gòu)建過(guò)程中的實(shí)踐和探索與同行進(jìn)行探討。

1 腦科學(xué)基礎(chǔ)與前沿研究生課程體系總體設(shè)計(jì)

針對(duì)醫(yī)學(xué)研究生的授課對(duì)象，我們強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)聯(lián)系前沿、理論聯(lián)系臨床的教學(xué)理念，采用中、英文授課相結(jié)合的教學(xué)方式，聯(lián)合慕課的教學(xué)模式，開(kāi)設(shè)《腦科學(xué)基礎(chǔ)與前沿》課程。首先夯實(shí)基礎(chǔ)，重點(diǎn)講授腦的基本結(jié)構(gòu)和功能；其次是深入講授腦功能和常見(jiàn)腦疾病的發(fā)生機(jī)理和臨床治療，加強(qiáng)基礎(chǔ)與臨床的密切聯(lián)系；最后介紹神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人工智能的最新進(jìn)展，將大腦工作的原理與人工智能的發(fā)展進(jìn)行對(duì)比學(xué)習(xí)，同時(shí)，神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域正在極速發(fā)展，其概念、方法、科學(xué)工具和臨床應(yīng)用都得到了極大的擴(kuò)展［3-4］，結(jié)合高速發(fā)展的腦科學(xué)研究方法，最終提升醫(yī)學(xué)研究生對(duì)腦科學(xué)的認(rèn)知水平。

2 腦科學(xué)基礎(chǔ)與前沿研究生課程的具體實(shí)施

2.1 基礎(chǔ)聯(lián)系前沿、理論聯(lián)系臨床的教學(xué)理念貫穿始終從20世紀(jì)50年代開(kāi)始，神經(jīng)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展。微觀上，人們把對(duì)腦和神經(jīng)系統(tǒng)的研究推進(jìn)到了更深層次的細(xì)胞和分子水平［5］。宏觀上，應(yīng)用腦功能成像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同腦區(qū)大群神經(jīng)元的活動(dòng)及其相應(yīng)投射的實(shí)時(shí)檢測(cè)和分析［6-7］。最新的光遺傳技術(shù)、病毒標(biāo)記技術(shù)等助力人們?cè)谏窠?jīng)環(huán)路和網(wǎng)絡(luò)水平對(duì)腦的結(jié)構(gòu)和功能有了更為深入的揭示［8］。為此，我們首先以“腦科學(xué)的使命與發(fā)展趨勢(shì)”的緒論開(kāi)題，結(jié)合腦科學(xué)的發(fā)展歷程、圍繞腦科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、腦功能、腦疾病、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與人工智能等4個(gè)篇章向同學(xué)們勾勒出腦科學(xué)的理論知識(shí)框架體系。

2.1.1 腦科學(xué)基礎(chǔ)篇以腦的基本結(jié)構(gòu)和功能單位——神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞穿針引線，內(nèi)容涵蓋神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)育、神經(jīng)遞質(zhì)和受體、神經(jīng)信息的傳遞及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等，旨在加強(qiáng)學(xué)員們的腦科學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)，為后續(xù)的學(xué)習(xí)夯實(shí)基礎(chǔ)。需要特別強(qiáng)調(diào)的是，在課堂上教員除了向?qū)W生講解基本知識(shí)之外，還以多樣的形式廣泛結(jié)合最新的研究動(dòng)態(tài)和進(jìn)展，培養(yǎng)學(xué)員對(duì)腦科學(xué)基礎(chǔ)科研的興趣，如介紹小膠質(zhì)細(xì)胞與負(fù)性情緒的相關(guān)研究［9］，將神經(jīng)生物學(xué)的基礎(chǔ)理論與高級(jí)腦功能相結(jié)合，前后呼應(yīng)。

2.1.2 腦功能篇大腦是人體的最高司令部，掌管著人體的各項(xiàng)高級(jí)活動(dòng)，如感覺(jué)、運(yùn)動(dòng)、意識(shí)、思維、情緒等。在上述腦科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的講解基礎(chǔ)上，我們講授高級(jí)腦功能的工作原理，重點(diǎn)聚焦感覺(jué)與運(yùn)動(dòng)、學(xué)習(xí)與記憶、情緒與獎(jiǎng)賞以及睡眠與覺(jué)醒等方面。同樣，在講解基本原理的基礎(chǔ)之上，教員還會(huì)廣泛結(jié)合自己的研究方向介紹該領(lǐng)域的研究歷史、發(fā)展動(dòng)態(tài)和最新前沿進(jìn)展。

2.1.3 腦疾病篇對(duì)人類健康影響嚴(yán)重的腦疾病給社會(huì)帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)，這是腦科學(xué)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為此，在講授腦科學(xué)基礎(chǔ)研究的基礎(chǔ)上，我們緊密聯(lián)系臨床，講授與臨床密切相關(guān)的腦疾病專題，包括慢性痛的發(fā)生機(jī)制及臨床治療、精神疾病的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)及治療、神經(jīng)退行性疾病、神經(jīng)損傷與修復(fù)、神經(jīng)免疫調(diào)節(jié)、精神性疾病、睡眠障礙、神經(jīng)干細(xì)胞治療、血腦屏障及其臨床問(wèn)題等等。

2.1.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與人工智能篇目前的第三次人工智能浪潮即是對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的抽象整合，進(jìn)一步應(yīng)用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大計(jì)算能力進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而達(dá)到機(jī)器學(xué)習(xí)的目的。人工智能正是用機(jī)器來(lái)實(shí)現(xiàn)人類的感知、學(xué)習(xí)、記憶、邏輯推理、情感、創(chuàng)造等多種活動(dòng)，為腦科學(xué)提供仿真模擬手段、系統(tǒng)與平臺(tái)，支持科學(xué)假設(shè)的驗(yàn)證，并為其提供廣泛的應(yīng)用前景［10］。類腦人工智能的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從某種程度上將生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)抽象化，從而更簡(jiǎn)潔的形成層級(jí)結(jié)構(gòu)，這對(duì)腦科學(xué)研究具有很強(qiáng)的借鑒意義。同時(shí)，類腦人工智能高度發(fā)展，其引申的監(jiān)督學(xué)習(xí)以及非監(jiān)督學(xué)習(xí)機(jī)制可以對(duì)神經(jīng)生物學(xué)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行更深層次的發(fā)掘，并且在醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域已經(jīng)得到了豐富的發(fā)展［11］。為此，我們講授神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與人工智能，剖析類腦人工智能與神經(jīng)生物學(xué)之間的相互借鑒關(guān)系、區(qū)別與聯(lián)系。旨在使同學(xué)們深入理解腦科學(xué)與人工智能的交叉融合對(duì)探索人類的智能本質(zhì)的重要研究?jī)r(jià)值。

2.2 中、英文雙語(yǔ)講授的教學(xué)方式有機(jī)結(jié)合腦科學(xué)是21世紀(jì)生命科學(xué)的領(lǐng)頭學(xué)科，發(fā)展速度日新月異，我們的研究生需要站在國(guó)際的舞臺(tái)上與同行進(jìn)行交流競(jìng)爭(zhēng)。在這一形勢(shì)下，如何提高醫(yī)學(xué)研究生的英文交流水平以及英文寫作質(zhì)量［12］進(jìn)而提高研究生腦科學(xué)研究的國(guó)際化水平就顯得尤為重要。

2.2.1 英文授課的課前預(yù)習(xí)為了提高全英文授課的效果，我們要求學(xué)員做好課前預(yù)習(xí)工作。我們推薦學(xué)生課前瀏覽由高等教育出版社出版的“Neuroscience：Exploring the Brain”英文影印版教材的相關(guān)章節(jié)。該教材圖文并茂、語(yǔ)言通俗易懂，非常適合作為英語(yǔ)教學(xué)的教材使用［13］。通過(guò)預(yù)習(xí)，同學(xué)們一方面對(duì)課堂知識(shí)內(nèi)容可以做到事先熟悉，同時(shí)對(duì)專業(yè)的英文詞匯也能夠提前掌握，以保證研究生在聽(tīng)課的過(guò)程中思維連貫，避免生僻的專業(yè)詞匯的漏聽(tīng)影響學(xué)習(xí)效果。

2.2.2 英文課件的準(zhǔn)備為幫助同學(xué)們理解，課件全部采用中英文對(duì)照。充分利用多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，從課程設(shè)計(jì)、圖片選用、動(dòng)畫制作以及課堂用語(yǔ)等各個(gè)方面精心規(guī)劃，制作圖文聲像并茂的雙語(yǔ)多媒體課件，將知識(shí)生動(dòng)、形象地展示給學(xué)生，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與英文教學(xué)課堂的積極性。同時(shí)，英文講授時(shí)，做到語(yǔ)速適中、抑揚(yáng)頓挫，語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、通俗易懂。

2.3 傳統(tǒng)課堂授課與網(wǎng)絡(luò)慕課的教學(xué)模式交叉使用隨著腦科學(xué)的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展使得我們與世界的聯(lián)系日益頻繁，教學(xué)也逐漸地被信息技術(shù)所深入。加之，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式重點(diǎn)關(guān)注教師怎樣“教”，忽視學(xué)生如何“學(xué)”，教學(xué)效果有時(shí)不甚理想［14］。因此，改變傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，提高教學(xué)質(zhì)量，是當(dāng)前學(xué)校教育教學(xué)改革的主要任務(wù)，也是我們教研組一直在思考的重要問(wèn)題。

慕課作為一種新興的在線教育模式，大大提高了學(xué)習(xí)的自由度，提高了學(xué)習(xí)的靈活性和效率［15］。為了提高教學(xué)的有效性和趣味性，我們教研組經(jīng)過(guò)充分的討論和研究，大膽嘗試采用傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式與網(wǎng)絡(luò)慕課交叉結(jié)合的方式，取得了良好的教學(xué)效果。

2.3.1 網(wǎng)絡(luò)慕課課程的選擇根據(jù)課程的具體安排和首次嘗試慕課與傳統(tǒng)課堂授課教學(xué)模式交叉使用的具體情況，我們首先選擇《學(xué)習(xí)與記憶》和《情緒與獎(jiǎng)賞》的課程采用網(wǎng)絡(luò)慕課教學(xué)。在整個(gè)課程授課結(jié)束后，對(duì)學(xué)員進(jìn)行無(wú)記名問(wèn)卷調(diào)查，收集學(xué)員對(duì)兩種授課模式的反饋情況，認(rèn)真分析不足和有待改進(jìn)之處，充分發(fā)揮傳統(tǒng)課堂和網(wǎng)絡(luò)慕課的優(yōu)勢(shì)，互相補(bǔ)充，相互融合，激發(fā)教師教學(xué)積極性和學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，為更好地提高教學(xué)效果、提升教學(xué)質(zhì)量積累經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。

2.3.2 慕課課程的制作慕課的特點(diǎn)是短小精悍，一般的視頻時(shí)間控制在5～15 min，以方便學(xué)員利用碎片化時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)。這就要求教研團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)備大量的教學(xué)素材，對(duì)教學(xué)框架進(jìn)行精心的編排和設(shè)計(jì)，反復(fù)揣摩知識(shí)點(diǎn)的切分。為了在有限的時(shí)間內(nèi)高效地傳達(dá)知識(shí)點(diǎn)，我們要求教員達(dá)到“篇無(wú)廢句、句無(wú)廢詞、詞無(wú)廢字”的授課原則。同時(shí)，除了視頻講授之外，我們還設(shè)計(jì)討論、作業(yè)、評(píng)價(jià)以及反饋等一系列教學(xué)過(guò)程，授課教師及團(tuán)隊(duì)進(jìn)駐討論區(qū)，與學(xué)員討論，為學(xué)員答疑解惑，實(shí)現(xiàn)在線的面對(duì)面的師生溝通和交流，提高教與學(xué)的效率和質(zhì)量。

3 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)過(guò)我們教研室在教學(xué)過(guò)程中不斷的實(shí)踐嘗試和探索，也正是乘著人類腦計(jì)劃的發(fā)展契機(jī)和東風(fēng)，構(gòu)建了一套腦科學(xué)基礎(chǔ)與前沿的研究生課程新體系。在課后的滿意度調(diào)查問(wèn)卷中，我們這種基礎(chǔ)聯(lián)系前沿、理論聯(lián)系臨床的教學(xué)理念，中、英文聯(lián)合講授的教學(xué)方式，傳統(tǒng)課堂與網(wǎng)絡(luò)慕課相結(jié)合的教學(xué)模式深受同學(xué)們的認(rèn)可和歡迎。我們將在后續(xù)的教學(xué)過(guò)程中不斷地實(shí)踐探索、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為培養(yǎng)高素質(zhì)的腦科學(xué)創(chuàng)新型人才繼續(xù)奮斗。