結(jié)合學(xué)科特色開(kāi)展病理生理學(xué)第二課堂教學(xué)的實(shí)踐與體會(huì)

張 曄 張 海 王 燕 任安經(jīng) 章衛(wèi)平

在現(xiàn)代高等醫(yī)學(xué)教育中，“第二課堂”科研實(shí)踐活動(dòng)作為“第一課堂”教學(xué)的有益補(bǔ)充和重要輔助形式，對(duì)促進(jìn)學(xué)生的素質(zhì)教育與能力培養(yǎng)具有不可替代的積極作用。與傳統(tǒng)的“第一課堂”不同的是，“第二課堂”通常是在教學(xué)大綱或課程標(biāo)準(zhǔn)的要求范圍之外，利用一定的教學(xué)資源，組織一定的學(xué)生群體，在“第一課堂”以外的時(shí)間，開(kāi)展形式多樣的科研實(shí)踐活動(dòng)，以拓寬學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)面，強(qiáng)化“第一課堂”的教學(xué)效果，同時(shí)著重進(jìn)行科學(xué)思維與研究能力的基本培訓(xùn)，符合現(xiàn)代高等醫(yī)學(xué)教育對(duì)培養(yǎng)高素質(zhì)醫(yī)學(xué)人才的總體要求。因此，如何構(gòu)建有效可行的“第二課堂”科研實(shí)踐與教學(xué)體系，已成為現(xiàn)階段高等醫(yī)學(xué)院校所面臨的一個(gè)新的問(wèn)題。

病理生理學(xué)是一門(mén)以研究疾病發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)歸的規(guī)律和機(jī)制的科學(xué)。作為一門(mén)兼具理論性與實(shí)驗(yàn)性的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)學(xué)科，人類(lèi)疾病的動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)有著非常重要的研究地位?；蚬こ虅?dòng)物模型是新近出現(xiàn)的，通過(guò)基因工程方法復(fù)制人類(lèi)疾病動(dòng)物模型的重要技術(shù)手段［1］。其中，以基因打靶技術(shù)“敲除”某個(gè)基因的小鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，觀察該模型小鼠的表型及功能變化，分析其病理生理機(jī)制，這一方法，目前被譽(yù)為是新基因研究中的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”［2］。

本實(shí)驗(yàn)室主要利用小鼠基因打靶等技術(shù)平臺(tái)，以新型鋅指蛋白ZBTB20等轉(zhuǎn)錄因子為切入點(diǎn)，研究代謝性疾病、腫瘤和發(fā)育障礙等重大疾病的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制，擁有一支梯隊(duì)合理、訓(xùn)練有素的青年研究團(tuán)隊(duì)［3～5］。所在的病理生理學(xué)教研室建有比較完備的細(xì)胞學(xué)、組織學(xué)及分子生物學(xué)等專(zhuān)門(mén)實(shí)驗(yàn)室，擁有無(wú)特定病原體(specific pathogen free，SPF)級(jí)的動(dòng)物房，育有30余種不同品系的基因敲除小鼠模型。近年來(lái)，我們結(jié)合自身的學(xué)科特色，圍繞疾病動(dòng)物模型在病理生理學(xué)研究中的應(yīng)用這一主線(xiàn)，在積極組織學(xué)生開(kāi)展“第二課堂”活動(dòng)的過(guò)程中，充分利用實(shí)驗(yàn)室的已有技術(shù)平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)資源，積極培養(yǎng)、發(fā)揮青年教員和研究骨干的施教能力，注重培養(yǎng)學(xué)生的科研素質(zhì)及實(shí)踐能力，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的興趣，在病理生理學(xué)“第二課堂”科研實(shí)踐與教學(xué)模式方面進(jìn)行了一些新的探索和嘗試，積累了一些經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)?，F(xiàn)就一些做法和經(jīng)驗(yàn)做簡(jiǎn)單的介紹。

一、組織與準(zhǔn)備

“第二課堂”活動(dòng)的指導(dǎo)老師，我們主要是由教研室在科研一線(xiàn)工作的講師及高年資的研究生擔(dān)任，而參與的學(xué)生，我們主要從已完成或正在進(jìn)行病理生理學(xué)課程學(xué)習(xí)的臨床醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)本科及長(zhǎng)學(xué)制學(xué)生中選取。通過(guò)自愿報(bào)名的形式，并結(jié)合帶教老師的情況，選定參與“第二課堂”活動(dòng)人數(shù)。隨后，我們召開(kāi)由實(shí)驗(yàn)室相關(guān)課題負(fù)責(zé)人及全體帶教老師參與的“第二課堂準(zhǔn)備會(huì)”，協(xié)調(diào)每位老師帶教的學(xué)生、人數(shù)，明確帶教老師的職責(zé)，根據(jù)老師個(gè)人的課題情況，初步規(guī)劃學(xué)生的活動(dòng)方向，并由帶教老師具體傳達(dá)、介紹第二課堂活動(dòng)的形式及要求。

二、實(shí)施與管理

首先，我們組織同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室管理以及與實(shí)驗(yàn)動(dòng)物相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)的培訓(xùn)，包括實(shí)驗(yàn)物品的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)小鼠飼養(yǎng)和繁育、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利，以及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)范;根據(jù)帶教老師個(gè)人的研究方向、相關(guān)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物基因修飾的特點(diǎn)，由老師具體指導(dǎo)或推薦，組織小范圍的文獻(xiàn)閱讀，了解轉(zhuǎn)基因動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的研究背景。隨后，由帶教老師帶領(lǐng)，我們組織同學(xué)觀摩部分的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，了解實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在諸如:腫瘤、發(fā)育、代謝性疾病等相關(guān)疾病模型中的研究方法，體會(huì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)在病理生理學(xué)研究中的重要作用。帶教老師則結(jié)合實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程，給同學(xué)分析研究設(shè)計(jì)與思路，讓同學(xué)體會(huì)病理生理學(xué)研究是如何從整體、細(xì)胞及分子的不同水平，分析疾病的發(fā)生規(guī)律，并引導(dǎo)同學(xué)復(fù)習(xí)“第一”課堂的相關(guān)知識(shí)，促進(jìn)“第一”課堂的學(xué)習(xí)。例如在糖尿病模型的小鼠實(shí)驗(yàn)中，我們監(jiān)測(cè)小鼠的體重、血糖，進(jìn)行葡萄糖糖耐量及葡萄糖刺激的胰島素分泌實(shí)驗(yàn)，從整體水平分析小鼠葡萄糖代謝的病理特征;分離小鼠的胰島并在體外進(jìn)行不同作用環(huán)節(jié)下的胰島素刺激分泌實(shí)驗(yàn)，從細(xì)胞水平分析小鼠糖代謝病理改變的發(fā)生環(huán)節(jié);抽提小鼠胰島的mRNA及蛋白質(zhì)進(jìn)行RT－PCR、Western blotting方法，從基因表達(dá)及蛋白質(zhì)變化的分子水平，分析這些病理生理改變的發(fā)生機(jī)制。同學(xué)可以復(fù)習(xí)諸如糖代謝、氧化磷酸化、核酸及蛋白質(zhì)的生物合成、細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等生物化學(xué)與分子生物學(xué)的相關(guān)理論知識(shí)，加深他們對(duì)“第一課堂”相關(guān)知識(shí)的認(rèn)識(shí)與理解。另一方面，向?qū)W生介紹糖尿病作為嚴(yán)重人類(lèi)健康和社會(huì)發(fā)展的重大疾病的發(fā)病特征及其基本的病理生理機(jī)制，以及在研課題的科學(xué)意義與創(chuàng)新性，使學(xué)生對(duì)科學(xué)研究有切身的感悟與思考。

然后，我們會(huì)由帶教老師指導(dǎo)，組織同學(xué)進(jìn)行“轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的基因型鑒定”實(shí)驗(yàn)?！稗D(zhuǎn)基因動(dòng)物的基因型鑒定”是通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生物學(xué)樣本(在我們的體系中，主要是剪取一小段小鼠的尾巴)，經(jīng)樣本裂解(主要是使用含蛋白酶的裂解液裂解)、抽取其中的基因組DNA(主要通過(guò)異丙醇抽提后，溶解于DNA緩沖溶液中)，經(jīng)含特定引物的PCR反應(yīng)擴(kuò)增，最后通過(guò)瓊脂糖凝膠電泳，獲得該動(dòng)物的DNA電泳圖譜，從而判定該動(dòng)物的基因修飾特征。該實(shí)驗(yàn)原理相對(duì)簡(jiǎn)單，便于同學(xué)學(xué)習(xí)理解;但實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富，需要同學(xué)完成從動(dòng)物采樣、蛋白裂解、DNA模版制備、PCR反應(yīng)、制膠、DNA電泳及成像，到最后的基因型判讀的多個(gè)步驟;且操作性要求高，需要同學(xué)掌握微量移液器的使用、PCR反應(yīng)體系的配置、制膠、電泳、成像等操作;實(shí)驗(yàn)可重復(fù)性好，利于同學(xué)練習(xí)、體會(huì);同時(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)過(guò)程，帶教老師可以講解基因修飾的相關(guān)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)諸如DNA的復(fù)制與傳遞、PCR的反應(yīng)原理等相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容。

我們對(duì)學(xué)生的要求，不僅在于完成一些實(shí)驗(yàn)操作，而是從進(jìn)入第二課堂活動(dòng)伊始，就應(yīng)有一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范的科學(xué)研究習(xí)慣的培訓(xùn)和養(yǎng)成。首先，我們要求參與學(xué)生的所有操作都嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)操作流程(standard operating procedure，SOP)進(jìn)行，無(wú)論是實(shí)驗(yàn)前物品的準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)操作，以及實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的物品歸位，都要按實(shí)驗(yàn)室的規(guī)定進(jìn)行。其次，帶教老師會(huì)指導(dǎo)同學(xué)如何規(guī)范地書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)記錄，包括重要的實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)參數(shù)、反應(yīng)體系、實(shí)驗(yàn)結(jié)果(包括相關(guān)圖表的制作)，以及結(jié)果的分析;定期組織同學(xué)以電子幻燈片的形式，對(duì)實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行階段性總結(jié)，方便老師了解同學(xué)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展。

在實(shí)驗(yàn)之余，我們鼓勵(lì)同學(xué)參與實(shí)驗(yàn)室的一些學(xué)術(shù)活動(dòng)，如課題組的文獻(xiàn)學(xué)習(xí)報(bào)告會(huì)和課題討論會(huì)，體會(huì)如何精讀重要的研究文獻(xiàn)，領(lǐng)會(huì)作者的研究思路、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與組織等，鍛煉他們的科研思維能力。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)活動(dòng)，同學(xué)可初步奠定了一定的理論基礎(chǔ)，完成較為規(guī)范、系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)及操作實(shí)踐，同時(shí)對(duì)“第二課堂活動(dòng)”的內(nèi)容及要求有了深入的理解，而帶教老師對(duì)同學(xué)的個(gè)人特點(diǎn)也有了比較全面的認(rèn)識(shí)。因此，帶教老師將根據(jù)同學(xué)各自的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合他們自身的要求，對(duì)下一階段的活動(dòng)加以引導(dǎo)與區(qū)分。

對(duì)于有較強(qiáng)文獻(xiàn)閱讀、總結(jié)能力的同學(xué)，我們組織他們進(jìn)行更為深入的研究論文學(xué)習(xí)，由帶教老師指導(dǎo)，就相關(guān)領(lǐng)域中的某個(gè)研究方向閱讀并撰寫(xiě)一篇小型論文綜述;對(duì)于操作能力強(qiáng)，前期實(shí)驗(yàn)完成好的同學(xué)，我們放手讓他們承擔(dān)一些實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的基因型鑒定工作，在他們時(shí)間、精力許可的范圍內(nèi)，提出與實(shí)驗(yàn)室工作人員一樣的標(biāo)準(zhǔn)，即在一定的時(shí)間內(nèi)，準(zhǔn)確、高效地完成基因型鑒定，匯報(bào)結(jié)果，并將他們的實(shí)驗(yàn)記錄收錄于實(shí)驗(yàn)室的工作記錄中;對(duì)于綜合素質(zhì)突出、且自身也有意愿的同學(xué)，我們將提供相應(yīng)的平臺(tái)，重點(diǎn)圍繞與實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物模型相關(guān)的病理生理學(xué)表型及其機(jī)制分析，支持他們思考并撰寫(xiě)研究方案，進(jìn)行更為深入且可行的小型課題研究，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的具體情況，指導(dǎo)同學(xué)進(jìn)行相關(guān)的組織學(xué)、細(xì)胞學(xué)及分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，完成實(shí)驗(yàn)記錄，并以此為契機(jī)，推薦他們參與諸如:學(xué)?！按髮W(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)計(jì)劃”等小型研究課題的申請(qǐng)，更好地培養(yǎng)、鍛煉他們的科研能力。

在每個(gè)學(xué)期的結(jié)束，我們還要組織階段性的“第二課堂活動(dòng)總結(jié)會(huì)”，每位帶教老師匯報(bào)“第二課堂活動(dòng)”的實(shí)施與完成情況，為下一步的指導(dǎo)工作，討論并提出方案。

三、實(shí)施體會(huì)與思考

通過(guò)這樣一套列規(guī)范、有序，且富有學(xué)科特色的活動(dòng)體系，我們的“第二課堂”活動(dòng)取得良好的效果。首先，參與的同學(xué)無(wú)論在科學(xué)思維還是操作技能等方面，都獲得了很好的培訓(xùn)，對(duì)于科研活動(dòng)也有了更為深入的體會(huì);其次，通過(guò)觀察、參與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，同學(xué)可以更為直觀地了解模型動(dòng)物的病理生理改變，體會(huì)其在疾病相關(guān)發(fā)病機(jī)制研究中的作用及意義，同時(shí)也加深了他們對(duì)于“第一課堂”相關(guān)知識(shí)的認(rèn)識(shí)與理解;第三，多樣的活動(dòng)形式與內(nèi)容，特別是小型課題的設(shè)計(jì)與申報(bào)，更好地激發(fā)了同學(xué)自主學(xué)習(xí)、自主研究的興趣與動(dòng)力，鍛煉了他們的創(chuàng)新能力;第四，通過(guò)“第二課堂”活動(dòng)也很好地鍛煉了帶教老師的組織、協(xié)調(diào)與管理能力，為今后更好地參與、領(lǐng)導(dǎo)科研項(xiàng)目的實(shí)施打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ);第五，由于活動(dòng)的組織與實(shí)施，我們充分依托實(shí)驗(yàn)室已有的科研平臺(tái)和在研課題，同學(xué)還可以獲得校級(jí)小型課題的部分資助，因此額外的經(jīng)費(fèi)投入有限，但是成效明顯。

自2005年“第二課堂”活動(dòng)改進(jìn)實(shí)施以來(lái)，已有近50人次學(xué)生參與，目前仍有多名同學(xué)活躍在不同的課題小組中;已發(fā)表綜述3篇，尚有多篇文章正在整理修改中［6～8］;有4名同學(xué)的研究課題分別于2009、2010、2011年獲得了學(xué)?！按髮W(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)計(jì)劃”項(xiàng)目的資助，相關(guān)工作正在有序進(jìn)行中。這些成績(jī)表明，以學(xué)科特色為體系，以實(shí)驗(yàn)室的研究特點(diǎn)為依托，開(kāi)展病理生理學(xué)“第二課堂”活動(dòng)的策略是行之有效的，同時(shí)我們也將在今后的工作中，進(jìn)一步發(fā)掘這一體系的優(yōu)勢(shì)與潛能，為更好地培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新型醫(yī)學(xué)人才貢獻(xiàn)力量。

1 金惠銘，王建枝.病理生理學(xué)［M］.7版，北京:人民衛(wèi)生出版社，2008:1－2

2 CapecchiMR.Gene targeting in mice:functional analysis of the mammalian genome for the twenty－first century［J］.Nat Rev Genet，2005，6(6):507－512

3 Xie Z，Zhang H，TsaiW，et al.Zinc finger protein ZBTB20 is a key repressor of alpha－fetoprotein gene transcription in liver［J］.Proc Natl Acad Sci U SA，2008，105(31):10859－10864

4 Sutherland AP，Zhang H，Zhang，Y，et al.Zinc finger protein Zbtb20 is essential for postnatal survival and glucose homeostasis［J］.Mol Cell Biol，2009，29(10):2804－2815

5 Xie Z，Ma X，JiW，etal.Zbtb20 is essential for the specification of CA1 field identity in the developing hippocampus［J］.Proc Natl Acad Sci U SA，2010，107(14):6510－6515

6 王斌，章衛(wèi)平.瘦素調(diào)節(jié)下丘腦神經(jīng)肽Agouti相關(guān)蛋白表達(dá)的研究進(jìn)展［J］.第二軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，30(5):569－572

7 秦升，金百翰，魏茜，等.心血管系統(tǒng)中miRNA的作用［J］.醫(yī)學(xué)綜述，2010，16(5):644－646

8 楊復(fù)唐，閆亞敏，李憶東.MicroRNA在乳腺癌中的作用［J］.國(guó)際病理科學(xué)與臨床雜志，2010，30(4):346－350