上海高藤致远创新学校探路者课程：生命科学创新课程

在竞争激烈的STEM升学领域，生物学成为学生关注的热门方向。高校不仅看重分数与证书，更关注学生是否理解科研本质、具备发现问题、设计方案和提出创新思路的能力。然而，传统课堂多停留在概念层面，缺乏真实情境的实践机会。

为此，上海高藤致远创新学校探路者课程重点项目——LCC(Lab Course for Creativity)生命科学创新课程，以“前沿趋势学习 × 理论基础 × 实验创造”为核心，带领学生进入真实科研情境，用科学方法探索社会健康议题，培养能解决现实问题的年轻研究者，让学生在开放的科研场景中真正“像研究者一样思考”。

一、课程内容与项目框架：一次从问题到解决方案的科研式学习

本次项目的起点不是一节概念课，而是一个当今生命科学界正在努力解决的真实科研问题：

能否通过工程化益生菌提升体内 5-羟色胺(5-HT)水平，从而改善抑郁症状?

随着现代社会节奏加快、心理压力增加，抑郁症已经成为全球范围内的重大公共健康挑战。传统药物治疗虽然有效，但仍存在依赖性强、副作用显著等局限，因此科研界开始将目光投向肠道微生物、合成生物学与脑肠轴(Gut-Brain Axis)等前沿方向。

这个科学问题决定了学生必须跨学科思考：

他们无法仅依靠“记住生物概念”来回答，更需要理解这些理论研究的实际应用。这是一场需要生物学、化学、工程设计、心理学共同参与的科学探究，而学生将以“准研究员”的身份深度参与其中。

知识与实验融合：一条遵循科学逻辑的“知行合一”路径

整个项目采用“理论理解 → 技术学习 → 实验验证 → 工程设计”的路径，让学生在行动中建构知识体系。这一设计遵循建构主义(Constructivism)核心理念，即学习必须通过“主动实践”才能真正被吸收。

▍理论奠基：从宏观问题到微观机制

学生首先理解抑郁症的病理机制、5-HT 与情绪调节的关系、脑肠轴的双向通讯机制，并学习如何查阅科研文献、阅读真实科学论文。他们逐渐从“为什么要研究这个问题”建立起科学的整体框架。

▍实验技能掌握：用手“理解”科学

在实验阶段，学生们将亲手完成：

•目标基因 TPH1/TDC 的 PCR°扩增

•DNA 电泳与胶回收

•基因克隆与转化

•蛋白表达与 SDS-PAGE 鉴定

*动物(实验鼠)活体实验 (*该实验由专业科研人员指导，请勿模仿)

通过这些实验操作，学生不仅理解理论，更能掌握一套科研最核心的技能链：提出假设、设计技术路径、操作实验、记录数据、分析结果，并不断优化方案。每一个步骤都紧密对应科研过程的自然逻辑，让学生在“做”的过程中理解机制，而不是被动记忆概念。

▍工程设计：让科学走向应用

课程的最后阶段，学生将基于实验和理论理解，设计自己的工程益生菌模型——思考菌株如何在肠道中运作?如何影响 5-HT 生成?如何融入脑肠轴机制?

他们将完成胶囊模型设计、脑肠轴作用模型图构建，为项目带来应用层面的创新想象。他们将首次以科研人员的视角设计解决方案，而不再只是完成实验步骤。

导师角色

整个生物科研项目由来自高校实验室与科研机构的专业导师授课，他们带来前沿科研视角、严谨的实验训练和工程思维的启发，引导学生在真实科研逻辑中学习、在真实挑战中成长。

在项目过程中，导师以学生为中心，通过科学引导而非直接提供答案，帮助学生：

•在项目初期，将生物理论与实际问题结合，明确研究兴趣点

•在实验过程中，提供“脚手架式”支持，引导学生自主设计实验并解决操作难题

•在成果展示阶段，将实验数据与理论分析有机结合，构建清晰的科学表达

这种引导模式不仅提升了学生的学习自主性，也让他们首次真切体验到“自己就是研究者”的科研感受。

二、项目成果：从实验台走向科研思维的形成

在生命科学学习中，结果从不是终点。真正关键的是让学生经历从提出假设、设计方案到验证思路的完整科研过程。高藤探路者课程的成果包括“可展示的作品”和“可迁移的能力”，共同构建学生未来科研能力的基础。

① 可展示的科研作品：构建升学竞争力的硬核证据

项目最终，学生将产出一套完整、规范、可用于升学与科研申请的科研成果，包括：

•课题海报

•项目答辩报告

•结课证书

•工程益生菌与脑肠轴作用模型图

完成项目后，学生还可参加CTB创新研究项目。这些成果不仅展示了学生的技术能力，更体现他们对科研问题的思考深度、跨学科整合能力以及工程化的创新思路。导师也会协助学生总结亮点，将其转化为作品集内容或大学申请中的科研经历，使这段项目成为学生的差异化优势。

② 可迁移的科研能力：科学素养的真正核心

在真实的实验过程中，学生会经历失败、调整、分析与复现。这些经历形成的能力，远比单一实验成果更具有长期价值。

▍研究者的“科研韧性”

PCR 扩不出条带、酶切失败、转化无阳性菌落……每一个实验难点都让学生重新经历一次“假设—验证—推翻—重建”的过程。

大量教育心理研究显示，这种反复试错能显著提升学生的自我效能感与学习韧性。学生逐渐从“怕失败”转变为“愿意从失败里找到答案”，这正是一名科研者最宝贵的品质。

▍系统化的科学推理能力

在项目中，学生学习按科研逻辑组织思维：

文献 → 假设 → 实验设计 → 数据处理 → 结论与反思

这种结构化科学思考能力是生命科学研究的底层逻辑，也是国际高校高度重视的科研潜能指标。

▍数据驱动的批判性思维

工程益生菌模型的验证离不开数据分析。学生在不断对比、分析与推理的过程中，形成以证据作判断的科研习惯。这是从“学知识的人”成长为“做研究的人”的关键分水岭。

▍跨学科整合能力

生命科学中的抑郁症研究不仅涉及分子机制，还涵盖心理学、微生物学、代谢工程与生物化学。学生在本项目中首次意识到，科学问题的解决必须跨越学科边界。

他们会思考如：“肠道微生物如何和神经系统沟通?”这种跨学科思考，是 21 世纪科研创新的核心。

▍专业的学术表达与协作能力

项目结尾的学术展示要求学生用科学语言表达：研究背景、工程设计逻辑、实验结果及分析、模型构建思路等。

这一过程同时锻炼学生团队协作、技术沟通、观点表达与科学论证能力——这些能力在科研、大学课堂乃至未来职业路径中都至关重要。

从理解一个真实的健康议题，到用合成生物学方式提出可能的解决方案，再到用数据验证思路——学生真正经历了一个科研者的完整知识闭环。学生在探路者课程中获得的不只是学术能力、实验技能，更是跨学科整合、批判性思维与探索真实问题的能力，在高藤，他们不再只是“学习科学”，而是用知识设计解决方案，学习以科学改变世界的可能性。

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