“細胞凋亡的誘導與檢測”整合性實驗的實踐與探索①

翁秀芳 袁 萍 沈關心 吳雄文 尹丙姣

(華中科技大學同濟醫(yī)學院基礎醫(yī)學院細胞分子生物學實驗中心，武漢430030)

現(xiàn)行的醫(yī)學教育改革和整合課程體系的實踐，主要通過以器官或系統(tǒng)為主線進行基礎知識的整合、基礎與臨床的結合，并綜合應用靈活多樣的教學形式，有效地改善了傳統(tǒng)醫(yī)學基礎教育課程設置多、不同學科之間交叉重復，以及課程教授形式單一等問題對教學效果的影響，體現(xiàn)了國際醫(yī)學教育的發(fā)展趨勢，在培養(yǎng)醫(yī)學生系統(tǒng)與主動的學習醫(yī)學知識以及創(chuàng)新能力挖掘方面顯示出了較大的優(yōu)勢[1，2]。我校早在2006年開始實施醫(yī)學課程整合改革，逐步建立了以器官系統(tǒng)為基礎的課程整合模式。譬如“醫(yī)學免疫學”課程根據(jù)免疫細胞起源、免疫系統(tǒng)體內網(wǎng)絡調節(jié)以及功能，整合入“血液、內分泌和免疫系統(tǒng)”模塊中，在前期的實踐中取得初步成效，并逐步推廣。

然而，在整合課程實踐中存在著實驗教學改革步伐滯后的問題。在以器官系統(tǒng)為基礎的整合模式中，實驗教學依舊以傳統(tǒng)學科來分割實驗體系，忽視學科之間科研實踐中的交叉，并存在注重技術，忽視學生自我思考能力;注重學生動手能力，忽視學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)等問題。

實驗教學是基礎醫(yī)學各傳統(tǒng)學科的重要組成部分，是醫(yī)學生在基礎醫(yī)學學習階段理論聯(lián)系實際、提高創(chuàng)新能力的有效途徑[3，4]。構建與基礎醫(yī)學整合課程配套的整合性實驗教學體系，有利于進一步激發(fā)學生的學習興趣和欲望，提高學生的綜合分析問題能力和科學素質。根據(jù)教學改革的需要和創(chuàng)新性能力培養(yǎng)的教學需求，我中心在臨床醫(yī)學八年制學生中開設以“小鼠胸腺細胞凋亡的誘導與檢測”為主線的整合性實驗教學課程，有機地整合細胞生物學、生物化學、分子生物學、免疫學及病理學等多學科相關的基礎理論與實驗技術，并取得了良好的教學效果和教學經(jīng)驗。

1 以觀察細胞凋亡為主線的整合性實驗課程的構建

細胞死亡是多細胞生物的主要生命過程之一，在生物體發(fā)育、防御及自穩(wěn)中起重要作用。細胞死亡可分為細胞凋亡和壞死兩種方式，多數(shù)細胞特別是在正常生理狀態(tài)下的細胞死亡，主要是通過細胞凋亡這一方式。細胞凋亡是一種由基因控制、形態(tài)學特征與壞死截然不同的自主性死亡方式。例如，外周血中的T淋巴細胞在發(fā)育過程中必須經(jīng)歷在胸腺微環(huán)境中的嚴格篩選過程，從骨髓來源的100個前T細胞經(jīng)過胸腺的“陽性選擇”和“陰性選擇”后，最終只有1～2個細胞發(fā)育合格進入外周血，而其中98%的前T細胞(即胸腺細胞)以凋亡的方式死亡，是典型的生理性死亡[5]。胸腺細胞最容易被地塞米松誘導凋亡，本實驗將改變過去依托各學科開設的分散檢測方法，設計擬從小鼠胸腺細胞制備、凋亡誘導、凋亡胸腺細胞形態(tài)學檢測、凋亡相關蛋白檢測到凋亡相關基因檢測等方面對八年制學生開設細胞凋亡的誘導及各層次的檢測實驗。該實驗是一個綜合性、設計性實驗，有利于學生從細胞水平-蛋白質水平-基因水平等不同層面去認識“細胞凋亡”這一重要生命現(xiàn)象，同時，學生通過實驗設計、實驗樣本的準備到最后的檢測等全過程熟悉有關細胞形態(tài)學檢測方法(Hoest33258染色分析以及Annexin-V分析磷脂酰絲氨酸外翻)、蛋白質檢測方法(蛋白質定量、Western bot以及ELISA檢測技術)和基因檢測方法(如DNA電泳、mRNA水平檢測以及RTPCR技術)等實驗技術，使學生能夠綜合地、融會貫通地掌握基本的醫(yī)學生物學技術。

2 以觀察細胞凋亡為主線的整合性實驗課程的實踐

該課程以觀察“細胞凋亡”為主線，貫穿了細胞生物學、生物化學、分子生物學、免疫學等重要醫(yī)學與生命學科相關的實驗技術，總學時數(shù)32個學時，其中課外8學時，課內24學時。整個教學過程共設計了如下四個模塊。

2.1 實驗前的文獻閱讀與實驗方案設計 提前一個月將“細胞凋亡檢測”的任務布置給學生?？紤]到這是一個教學過程，因此在布置任務的時候，必須明確基本的取材來源，如小鼠胸腺細胞誘導凋亡，并強調需要從細胞水平-蛋白水平-基因水平，設計相關實驗實現(xiàn)對細胞凋亡的檢測。4人為一小組，讓學生利用圖書館及網(wǎng)絡查閱相關資料、撰寫實驗設計，然后討論、綜合，提出具體的檢測指標和方法，所需儀器和試劑，并提交實驗計劃報告。此步驟的目的是培養(yǎng)學生科研興趣及建立科研思維的能力。

2.2 課堂研討與方案確立 在研討課堂上，每小組選一名代表，陳述各組的設計方案。指導老師與學生一起討論各小組方案的科學性和可行性，根據(jù)學生設計的研究方案，結合本實驗需要整合的技術與方法，引導學生從胸腺細胞凋亡誘導開始，然后從細胞、蛋白與基因三個水平確立最后的實驗方案，最終確立的具體的實驗安排如圖1。實驗方案確定后，在教師及技術員的協(xié)助下，做好相關實驗理論及技術方法的準備工作，進行實驗試劑的配制和實驗儀器的調試。根據(jù)研討結果，要求學生再次提交實驗計劃報告。本步驟在論證過程中啟發(fā)學生積極思考勇于探索，調動學生的學習熱情，目的是要學生在思考中掌握實驗目的、可行方法和預期結果，鞏固理論知識，確立實驗方案。

2.3 實驗的具體實施 學生根據(jù)確定的實驗方案，在教師的指導下，在規(guī)定的課時里完成實驗內容并得到相應的實驗結果。盡管強調將學生置于主體位置、老師為學生服務的教學指導理念，然而由于整個實驗過程中涉及的新技術，新方法較多，依然需要采取“老師先講”或“演示”的教學模式，首先讓學生掌握基本操作方法與注意事項，然后讓學生自己動手，全程操作。本過程是實驗技術學習與操作的具體訓練，在本步驟中讓學生掌握基本的細胞生物學、生物化學、分子生物學以及免疫學等常用的實驗技術與方法，并培養(yǎng)學生獨立操作的動手能力。

2.4 結果報告與評估 各小組學生根據(jù)實驗結果，按照研究背景與目的、研究的材料與方法、研究結果、結果分析及存在的問題等規(guī)范的科學報告形式來撰寫實驗報告。其中特別強調實驗結果的真實性，實驗報告成績不與實驗結果直接掛鉤，鼓勵學生根據(jù)實驗出現(xiàn)問題或意外的結果進行綜合分析并找出原因，解釋實驗現(xiàn)象。以此來培養(yǎng)同學們嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和分析問題的能力。與此同時，教師應及時批閱報告，并將報告中出現(xiàn)的問題及時反饋給學生。旨在幫助學生進一步建立良好的科研思維、有效結果分析和總結提高的能力。

3 有關整合性實驗課程的思考

圖1 “細胞凋亡檢測”整合性實驗教學的流程圖Fig．1 Teaching flowchart of the integrated experiment“apoptosis detection”

以“細胞凋亡的誘導和檢測”為主線的實驗課程，貫穿了細胞生物學、生物化學、分子生物學、免疫學等重要醫(yī)學與生命學科相關的實驗技術，是一個綜合性、設計性和創(chuàng)新性實驗。整合實驗課程結合以問題為基礎的教學模式，采取教師引導的主動學習方法，深入淺出、循序漸進的實驗教學，和現(xiàn)行的醫(yī)療改革與整合課程教育模式進行有機的結合，使整合的、系統(tǒng)的教學概念在實驗過程中得以充分體現(xiàn)，更好地培養(yǎng)學生用綜合的思維來理解基礎醫(yī)學相關學科的基礎知識及其相互之間的聯(lián)系，并充分挖掘學生的科研潛能。這種化被動為主動、學生為主教師為輔的實驗教學形式增強了學生的參與意識。在我校舉辦的2011年教育部青年骨干教師實驗技術培訓班中，“細胞凋亡檢測”作為主干課程在培訓班中開展，并與來自兄弟院校的基礎醫(yī)學各學科一線實驗教學的老師進行教學交流，教學效果得到了充分的肯定。這種方式也有利于教學相長，師生互相促進。

醫(yī)學本科生的基礎實驗課程教學中實行課程整合還處于探索階段，新課程的建設面臨一定的困難和挑戰(zhàn)。首先，由于本整合實驗課程涉及的學科較多，需要由細胞生物學、生物化學與分子生物學以及免疫學等多個學科的教師一起承擔不同實驗的教學任務，因此，趁此綜合性實驗開設之際，基礎醫(yī)學院組建了一個跨學科的實驗教學團隊，確保了這個整合性實驗的開展、銜接與最后的評估。其次，學習對象應選擇具有一定實驗技能的大學二年級以上的學生。該實驗課程涵蓋的基本原理和技術復雜，在實驗開展前一個月必需讓學生帶著問題去查文獻、設計實驗，明確自己要解決什么問題，用什么方法解決問題。隨后，集中討論、在老師的引導下制定最終的實驗方案。在動手做實驗前，依然采取“老師先講”或“演示”的教學模式，讓學生先掌握基本操作方法與注意事項，然后自己動手，全程操作。第三，該整合性實驗雖然以驗證性實驗為主，但學生在實驗設計過程中總會冒出新的創(chuàng)意，這時老師要給學生以肯定和鼓勵，引導學生繼續(xù)探索，這樣，即可使學生獲得無限的參與樂趣和成就感，也培養(yǎng)了學生獨立思考、勇于探索的科學精神。

雖然整個實驗課程耗時較長，學生在操作過程中會遇到比以往實驗多得多的問題和困難，但實驗主線分明、整體性強，克服了以前單個實驗給學生只見樹木不見森林的弊端。

總之，以“小鼠胸腺細胞凋亡的誘導與檢測”為主線的整合性實驗教學課程，有機地整合了以前分屬于細胞生物學、生物化學、分子生物學、免疫學等多學科獨立的實驗，使學生從細胞形態(tài)-分子水平-基因水平等方面全面認識“細胞凋亡”這一重要生命現(xiàn)象的同時，掌握現(xiàn)代生命科學中常用的實驗原理和技術及這些實驗技術在臨床和科研實踐中的應用。

1 鄭 軍，馬建輝，吳雄文et al.醫(yī)學整合課程模式的實踐探索[J].中國高等醫(yī)學教育，2008;9(1):7-8.

2 馬建輝，黃亞玲，崔 舜et al.以問題為基礎學習教學方法教師培訓的實踐[J].中國高等醫(yī)學教育，2008;9(1):1-2.

3 馬 列，王梁華，蔣 平et al.開放性實驗在生物化學教學改革中的實踐與探索[J].基礎醫(yī)學教育，2011;8(8):732-733.

4 李 瓊，隋建峰.基礎醫(yī)學綜合實驗課程內容和運行模式的構建與探索[J].中國高等醫(yī)學教育，2011;9(1):57-58.

5 龔非力.醫(yī)學免疫學[M].第3版.北京:科學出版社，2009:115-118.