人類染色體核型分析檢測項目“關(guān)卡式”教學探索與實踐

趙小榮， 謝文美

(甘肅醫(yī)學院 醫(yī)學基礎(chǔ)教學部， 平?jīng)?744000)

人類染色體核型分析檢測項目“關(guān)卡式”教學探索與實踐

趙小榮， 謝文美

(甘肅醫(yī)學院 醫(yī)學基礎(chǔ)教學部， 平?jīng)?744000)

人類染色體核型分析檢測項目是臨床廣泛應用的產(chǎn)前診斷及遺傳病診斷的重要技術(shù)，是醫(yī)學高?！搬t(yī)學遺傳學”課程重要的實踐內(nèi)容。為提高實驗教學的整體水平，以開放式實驗室為教學平臺，具體實施了綜合設(shè)計性實驗人類染色體核型分析檢測項目連續(xù)“關(guān)卡式”漸進實驗技能教學訓練及考核標準的學習方法。實踐表明，以教師為引導，學生為主體的漸進“關(guān)卡式”綜合設(shè)計性實驗教學可以極大地提高學生對實驗結(jié)果的關(guān)注度，提升實踐操作的興趣和能力，培養(yǎng)學生的動手能力、獨立分析問題、解決問題的能力，也為綜合設(shè)計性實驗教學改革提供了新的思路和方法。

關(guān)卡式；核型分析；綜合設(shè)計實驗；教學

近年來，隨著高等教育教學理念的發(fā)展，專業(yè)素質(zhì)和實踐能力培養(yǎng)擺在了提高教學質(zhì)量更加突出的位置[1]。新形勢下，開放式實驗室是實驗教學改革的嘗試和探索，是加強學生技能訓練和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要手段，而建立起系統(tǒng)、完善的實驗教學研究體系和方法，科學、規(guī)范、完整的實驗教學研究設(shè)計等應為今后實驗教學研究的方向[2-3]。醫(yī)學遺傳學是臨床及檢驗醫(yī)學專業(yè)類一門必修的重要專業(yè)課程，實踐技能訓練也被擺在了重要位置。染色體核型分析檢測是臨床上產(chǎn)前診斷染色體異常的金標準，國內(nèi)外應用廣泛。如何獲取高質(zhì)量的病例樣本染色體制片及正確識別和鑒定核型并能進行正確妥善的遺傳咨詢，是檢驗醫(yī)學生專業(yè)素養(yǎng)和實踐能力的最直接體現(xiàn)[4]。為促進課程實驗教學改革，推動開放式實驗室建設(shè)和管理，提升學生實踐應用能力，在多年工作經(jīng)驗積累及發(fā)展的基礎(chǔ)上，我們積極探索了在開放式實驗室平臺下，改革傳統(tǒng)實驗教學走過場，運用漸進“關(guān)卡式”的綜合實驗實踐人類染色體核型分析檢測技術(shù)項目，連續(xù)兩年在我校(2014級和2015級)臨床醫(yī)學專業(yè)2個班和醫(yī)學檢驗專業(yè)2個班共202名學生參與下進行了此項實驗教學改革，取得了良好的效果。

1 綜合設(shè)計性實驗的合理設(shè)計，保障實踐任務明確

1.1 整合相關(guān)實驗內(nèi)容，建立綜合設(shè)計實驗流程

人類染色體核型分析檢測在臨床應用廣泛，涉及一系列的實驗內(nèi)容，主要包括人類外周血淋巴細胞培養(yǎng)、染色體標本制備及染色體核型分析軟件使用等多方面的內(nèi)容，而且時間上具有連續(xù)周期性。傳統(tǒng)實驗教學在課堂內(nèi)3個學時，總是單一解決該實驗項目某一個方面，主要以驗證性內(nèi)容為主，實驗內(nèi)容之間缺乏連貫性。在限定的時間內(nèi)，根據(jù)教師要求，依照實驗教材上的操作步驟完成，必然讓一部分學生苦于敷衍，一部分學生受到壓抑，大部分學生被動模仿[5-6]。而且有些實驗時間長，學生課內(nèi)并沒有辦法完成一些關(guān)鍵步驟，如在72 h內(nèi)，細胞培養(yǎng)實驗需要隨時觀察，加秋水仙素，總是由教師或者個別學生代勞，動手實踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)有限，學生們往往表示只是走了個過場，自己仍然似懂非懂，客觀上壓抑了學生對實驗探究的興趣。因此，我們積極申請將人類染色體核型分析檢測項目作為學生實踐實習內(nèi)容，以開放式實驗室平臺開展訓練[7]。依據(jù)臨床應用特點，將人類外周血淋巴細胞培養(yǎng)、染色體標本片的制備、染色體識別和分析軟件的應用和遺傳咨詢等，整合成一個統(tǒng)一的檢測流程，完成從收集血液樣本到出具檢測報告、遺傳咨詢等全程負責責任制，期間每個環(huán)節(jié)互為因果，由學生自己負責，使學生對該檢測項目有了一個整體的認識，有助于增強學生的學習興趣和責任感。

1.2 根據(jù)不同專業(yè)培養(yǎng)要求，重點訓練，有的放矢

不同醫(yī)學專業(yè)，教學培養(yǎng)目的不同[8]。根據(jù)醫(yī)學生專業(yè)設(shè)置不同，在全面熟悉人類染色體核型分析檢測的基礎(chǔ)上，著重強調(diào)重點訓練內(nèi)容，盡量做到能獨立完成，準確無誤。如醫(yī)學檢驗專業(yè)的學生，實用和動手能力要求高，著重訓練“人外周血淋細胞培養(yǎng)→染色體標本片的制作→G顯帶→C顯帶→N顯帶”的實驗內(nèi)容。臨床醫(yī)學專業(yè)的學生則著重有關(guān)“染色體G顯帶核型識別→核型分析→報告發(fā)出→遺傳咨詢”的強化訓練等。

2 優(yōu)化實驗技能訓練方法，連續(xù)“關(guān)卡式”教學保障實踐效果

2.1 學習相關(guān)理論及其進展，設(shè)計合理的實驗方案

獲得顯帶清晰、分散度高的染色體核型分析結(jié)果報告是人類染色體核型分析檢測項目的最關(guān)鍵的步驟，也是檢驗學生掌握該實踐技術(shù)能力的具體表現(xiàn)。為使實驗順利進行，首先就要求學生針對人類染色體檢測和應用等相關(guān)知識進行前期準備。教師通過理論課講授有關(guān)人類染色體的基本知識和內(nèi)容，讓學生掌握染色體畸變異常及與遺傳病之間的關(guān)系，并指導學生學習臨床染色體核型分析檢測相關(guān)實驗的基本原理，鼓勵學生查閱有關(guān)資料，多提問，多思考。同時組織班干部對班級學生進行分組，確定小組長，進行小組討論，由學生根據(jù)實際情況和時間設(shè)計實驗方案，交由教師進行指導，最終確定一個具體合理的實驗方案。

2.2 以連續(xù)“關(guān)卡式”漸進訓練效果評價實驗過程

2.2.1 訓練識別G顯帶核型染色體

人類染色體核型分析檢測目前普遍應用多為G顯帶核型分析，因此，首先要求每一個同學在理論學習ISCN2013規(guī)則及實驗方案基礎(chǔ)上，在正式開始操作性實驗之前，利用課余時間到顯微鏡實驗室鏡下識別300～400條帶染色體，并繪制簡單條形圖并標注染色體號，練習時間最長為1周。

考核標準：練習之后，可申請考核?？己擞山處焷硗瓿?，要求按標準繪制鏡下顯帶條形核型圖，標注每一條染色體，包括長短臂的識別，錯誤率在兩處及以上重新考試，考核達標者方可進入下一環(huán)節(jié)。

2.2.2 人類外周血培養(yǎng)與收獲實驗先練習，通過考核再實際自主操作。

學生在經(jīng)過初步識別染色體標本片后，根據(jù)實驗設(shè)計安排進入操作實驗室進行人外周血細胞的培養(yǎng)，練習時間為2～3個培養(yǎng)周期。為敦促學生能達到實驗技能訓練效果，在實驗實施過程中，每一個操作步驟都要求學生自己進行，包括實驗試劑的準備、試劑和儀器的預熱及室內(nèi)消毒等等。在教學活動實踐過程中，針對染色體核型分析檢測項目實驗中牽涉到樣本特殊性，按照規(guī)定自身做好防護措施，要求每一個組內(nèi)成員始終互相監(jiān)督和提醒，以保證實驗順利準確地進行。同時對實驗做了相關(guān)要求：1)收集血液樣本，認真履行三查七對，做好記錄和標簽。在臨床實驗室工作中，作為醫(yī)務人員，“三查七對”是必需的素質(zhì)培養(yǎng)，一旦將所測樣本標錯，導致結(jié)果混亂，后果可想而知。2)接種血液，需至少兩人同時進行，互為監(jiān)督，確保無誤。一旦在實驗操作中失誤，應隨時報告老師進行處理，而不能存在僥幸心理蒙混過關(guān)。3)人外周血淋巴細胞培養(yǎng)及收獲實驗階段由各小組責任制，包括培養(yǎng)階段的觀察和收獲階段的注意事項，做到有記錄，有觀察。4)染色體制片及顯帶按照要求一定要先試片然后再進行批量顯帶，可申請教師幫助，而后學生親自操作并做好記錄，以備最終結(jié)果的分析。

考核標準：2個學生分為一個小組，提交自行實驗的標本片每個同學各2張，由教師詢問關(guān)鍵步驟要點，回答有關(guān)實驗原理以及標本片觀察為分散相數(shù)量較多，分散、顯帶效果良好即可自主開展實驗，每個組完成15～20例樣本的細胞收獲及標本片的制備。

2.2.3 人類染色體核型分析系統(tǒng)自主學習和訓練

首先自主抽時間觀摩學習分析報告室的老師或?qū)W生進行實際的分析操作，而后自主實踐練習，遇到不懂的可咨詢老師或前一組的學生?？傮w要求：計數(shù)仔細，嚴禁弄虛作假；每個樣本至少計數(shù)20核型，識別分析5個核型，且最好是由兩線培養(yǎng)基標本片互相核對；注意分析過程中G組和D組染色體的羅伯遜易位、雙隨體小染色體、環(huán)狀染色體及性染色體異常等情況的出現(xiàn)，遇異?？勺稍兝蠋熓欠襁M行加數(shù)或識別分析；針對半自動人類染色體核型分析，要求顯微鏡下至少計數(shù)20個核型，繪制3個線條圖(必須繪制好后找老師進行核對，再次識別確認)，通過軟件分析，出具2個標準報告單。全自動分析系統(tǒng)則可免去繪制線條圖，利用計算機存儲進行20個核型的計數(shù)和5個核型的識別，在2線標本片中各挑選一個分散、顯帶效果最佳的核型(圖1)出具報告單。

考核標準：每名學生將自己進行收獲并制片的樣本完成至少4個核型分析結(jié)果，交由教師審核，錯誤率不得超過10%。

2.2.4 N帶和C帶檢驗的訓練

C顯帶和N顯帶在臨床應用上，主要作為G顯帶很重要的補充，確診某些常見人類染色體的正常變異。實驗過程相對比較簡單，主要要求學生除了正確實驗操作進行制片外，更重要的就是鏡檢和對其核型的分析。識別C顯帶的特殊結(jié)構(gòu)異常，如1qh+，inv(9)(p12q13)，16qh+，inv(Y)(p11.2q11.2)等等[4]，N顯帶的特殊結(jié)構(gòu)異常，如隨體柄增加(pstk+)，隨體增大(ps+)，雙隨體(pss)，雙隨體柄(pstkstk)，Y染色體長臂或者其他染色體末端出現(xiàn)隨體(Yqs)等等。

圖1 學生制作的G顯帶核型報告標準樣圖(例A：46,XX；例B：46,XY)

注：G顯帶核型報告符合320～400以上條帶階段(如圖示樣長短)，正常個體計數(shù)20個核型，分析5個標準核型

考核標準：每名學生至少完成2例C帶和N帶標本片，并鏡檢出核型報告圖。要求在保證染色體數(shù)目正常的情況下，C帶能清晰辨認各條染色體著絲粒及1、9、16號或者Y染色體，N帶至少能數(shù)出6～8個隨體被銀染。

表1 人類染色體核型檢測項目——連續(xù)“關(guān)卡式”教學和考核標準

2.2.5 檢驗結(jié)果的遺傳咨詢

在理論課堂醫(yī)學遺傳學理論基礎(chǔ)上，著重訓練對染色體核型分析結(jié)果的分析和解釋，包括染色體核型正常和異常規(guī)范書寫方式、高分辨染色體識別、常見異常的鑒定和描述、特殊病例的討論等。

考核標準：能正確書寫常見的染色體核型描述及解讀，熟悉識別鑒定異常染色體的步驟和方法。

2.3 實驗檢測終討論和總結(jié)

按照設(shè)計方案完成實驗后，以小組為單位，撰寫實驗分析報告。以實驗報告會的形式開展綜合總結(jié)，由教師主持，全班同學參加，每個小組推薦一名學生主講，報告范圍為人類染色體核型分析檢測項目中涉及的各方面知識點，題目自擬。學生可以積極提問，相互學習。教師根據(jù)實驗結(jié)果、分析報告完成的情況及匯報進行綜合評判。

3 實行開放式實驗室管理，保證時間和資源的有效利用

為保證學生有足夠的時間和機會進行訓練，實驗室實行開放式管理，改變以往只有在課堂時間才能到實驗室的限制，學生可以根據(jù)自己的學習時間，自行安排實驗流程完成實驗。同時規(guī)范實驗室登記制度，學生可在教師的幫助下，自主進出實驗室，但都必須進行出入登記，儀器使用登記，以備查。如在人外周血淋巴細胞培養(yǎng)及收獲實驗階段，種血后入培養(yǎng)箱培養(yǎng)，需要等到66～68 h后加秋水仙素，再過1～2 h后進行收獲，且不定期進行觀察，等待的時間較長。往常這種情況因?qū)嶒灂r間固定的關(guān)系基本都由教師代勞，學生無法參與全程。在實施開放式管理后，學生可以根據(jù)自行設(shè)計實驗的時間，定時定點進行觀察、操作并記錄，實驗全程都是學生自主進行，有效確立學生在教學活動中的主體地位，變被動為主動。以小組為單位的實驗、靈活的時間安排，使得實驗室資源和學生的時間得到了良好的利用，學習效率明顯提高。又如在識別顯微鏡下染色體核型時，學生可根據(jù)自己的時間自由出入顯微鏡報告室，保證了真正面對標本片識別和分析染色體核型所必需的訓練時間。

4 改革效果及評價

連續(xù)兩年對我校(2014級和2015級)臨床醫(yī)學專業(yè)2個班和醫(yī)學檢驗專業(yè)2個班共202名學生參與下進行了此項實驗教學改革。實施后，共收到2014級2個班實驗設(shè)計方案21份，2015級2個班實驗設(shè)計方案20份，經(jīng)指導修訂，確定2014級19組，2015級20組的實驗，按照染色體核型分析檢測項目強化訓練流程(表1)展開，收到合格實驗報告冊1031份，實驗過程中獲得好的結(jié)果作為教學標本123張，開展實驗報告會2場。整體表現(xiàn)取得了良好的效果：1)在訓練過程中，學生必須得先自己查找相關(guān)書籍和文獻資料，促進了學生主動參與，了解本專業(yè)研究領(lǐng)域前沿動態(tài)，在獲得知識、體會到快樂的同時，同時培養(yǎng)了學生獨立思考、分析問題和解決問題的能力。2)依據(jù)專業(yè)的不同，我們結(jié)合臨床應用和學生的要求，進行了不同重點的指導和訓練，以期在有限的時間里對專業(yè)培養(yǎng)目標的有效實現(xiàn)。如針對臨床醫(yī)學專業(yè)的學生，將綜合設(shè)計實驗中有關(guān)“人外周血細胞培養(yǎng)”階段要求學生了解和熟悉過程，而對“染色體核型分析”階段則就強調(diào)多進行聯(lián)系并牢記，尤其是對異常核型多進行識別和掌握，學會對其如何進行解釋，并進行“遺傳咨詢”，從而使學生學會以人為本，理解患者，一視同仁、專心、執(zhí)著的工作態(tài)度；針對醫(yī)學檢驗專業(yè)的學生，則要求熟練掌握整套實驗室操作過程，避免出現(xiàn)差錯，而且對“染色體G顯帶識別”更是要求嚴格，并通過實踐操作考試問答來檢驗學生的操作和識別能力，而對遺傳咨詢階段的要求相對放低。3)人類染色體核型檢測項目教學全新設(shè)計過程包括對從采血、細胞培養(yǎng)、收獲及制片到分析等，提供了相對較多的動手操作機會，從而讓學生從實踐中感受到“紙上得來終覺淺”的感悟。學生期末實踐考核成績明顯表現(xiàn)優(yōu)異，培養(yǎng)了學生高水平的實踐操作技能和綜合分析能力，學生的自我創(chuàng)新意識和科學研究的興趣大大提高。4)分析報告可以是實驗過程和結(jié)果的總結(jié)，也可以是論文的形式。如對G顯帶、N顯帶和C顯帶實驗結(jié)果比較的分析，在總結(jié)歸納、結(jié)合查閱的相關(guān)文獻提出自己的建議和看法。又如“人類染色體G顯帶核型識別”訓練階段中，自己所制作的標本片，要求自己進行最后檢驗報告，并簽名，使學生體會到實驗過程的嚴肅和重要性。再如“遺傳咨詢”階段就某一疾病如何咨詢等一系列問題的展開論述等。通過教師與學生之間的交流，使學生不僅對實驗過程了解透徹，掌握實驗方法，更進一步歸納總結(jié)實驗結(jié)果，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維和實踐能力，而且可以增強學生勇于探索發(fā)現(xiàn)的信心和勇氣，體會自我能力體現(xiàn)的喜悅[9]。在完成每一個階段的過程中，鼓勵各小組間積極開展相互交流與溝通, 充分發(fā)揮了學生學習的主動性，使學生所學知識往縱橫向不斷擴展，極大地培養(yǎng)了同學們良好的團隊精神，為更好地學習醫(yī)學專業(yè)知識和畢業(yè)后開展工作創(chuàng)造條件。

5 展望

在醫(yī)學科技日益發(fā)展的今天，醫(yī)學教育也在不斷的改革和創(chuàng)新[10-11]，改革方式方法多樣。

在本次教學改革實踐中，以“關(guān)卡式”漸進教學的人類染色體核型分析檢測項目的綜合設(shè)計實驗實踐表明，學生根據(jù)自己的實際情況，通過過程差異調(diào)節(jié)自身學習節(jié)奏，一步一關(guān)，達到學習目標，而良好的開放實驗室教學環(huán)境和管理，充分利用了實驗資源及學生自己的時間，有利于學生學習積極性和潛力的充分發(fā)揮，使每個學生都得到了切實的收獲，實踐能力提升顯著，實驗教學效果最優(yōu)?？梢姡远鄬哟螌嶒炘O(shè)計為最大特點的綜合設(shè)計性實驗運用“關(guān)卡式”教學方法展現(xiàn)出了很大的活力，這種教學模式所展現(xiàn)的效果、學生的反應熱烈度及實用性，為綜合設(shè)計性實驗教育改革和發(fā)展提供了參考方向，對培養(yǎng)學生高水平的專業(yè)技能、創(chuàng)新能力和科研素質(zhì)，促進學生形成自我管理、嚴謹求實、團結(jié)協(xié)作的專業(yè)精神，樹立醫(yī)者的神圣使命感具有重要意義。

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"Level-up" teaching design on human chromosome karyotype analysis

ZHAO Xiao-rong， XIE Wen-mei

(Department of Basic Medicine, Gansu Medical College, Pingliang 744000, China)

Human chromosome karyotype analysis is one of the most important technology in prenatal and genetic disease diagnosis, widely used in clinic, so it is significant to students′ practical skills in medical genetics course. In our open laboratory construction, a comprehensive teaching design on human chromosome karyotype analysis was explored, and "level-up" experimental learning was used into intensive training among students. This practice method showed a great of achievements to stimulate students′ learning interest and develop clinical application and innovation ability and it might give a new teaching reform direction about comprehensive design experiment.

leve-up; karyotype analysis; comprehensive design experiment; teaching

2016-05-30；

2016-06-14

2014年甘肅省高等學?？蒲许椖?2014B-123)；2015年甘肅省自然科學基金項目(1506RJZL326)

趙小榮，碩士，副教授，專業(yè)方向為醫(yī)學遺傳學教學和遺傳病研究，E-mail：279777783@qq.com

謝文美，碩士，講師，專業(yè)方向為醫(yī)學遺傳學教學和遺傳病研究，E-mail：120544503@qq.com

G642.423

C

2095-1736(2017)02-0116-04

doi∶10.3969/j.issn.2095-1736.2017.02.116