以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的醫(yī)學(xué)免疫學(xué)教學(xué)模式探討

劉錦龍 孫小榮 徐繼輝 白慧敏

(包頭醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院,包頭 014040)

培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)生的創(chuàng)新能力、培育創(chuàng)新型人才是高校人才培養(yǎng)的關(guān)鍵，也是建設(shè)創(chuàng)新型國家的重要保障。醫(yī)學(xué)免疫學(xué)是研究人體免疫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的學(xué)科，也是當(dāng)今發(fā)展最迅速的前沿學(xué)科之一，其與分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)等學(xué)科相互交叉滲透，已成為生命科學(xué)與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的橋梁與支撐學(xué)科[1,2]。由于該課程概念多、理論深?yuàn)W、內(nèi)容較為抽象等特點(diǎn)，容易造成學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)難以理解[3]，學(xué)習(xí)起來枯燥乏味，進(jìn)而喪失學(xué)習(xí)興趣。如何喚醒學(xué)生對(duì)免疫學(xué)的學(xué)習(xí)熱情，進(jìn)而培養(yǎng)其創(chuàng)新能力，為創(chuàng)新性國家建設(shè)輸送人才，是免疫學(xué)教學(xué)中一個(gè)必須要面對(duì)的棘手環(huán)節(jié)。本文結(jié)合免疫學(xué)教學(xué)中的具體實(shí)例來剖析如何在授課時(shí)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，以期為培育創(chuàng)新型人才為導(dǎo)向的醫(yī)學(xué)免疫學(xué)教學(xué)提供一點(diǎn)參考和借鑒。

1 科研滲透孕育創(chuàng)新思維

培養(yǎng)創(chuàng)新能力的前提是創(chuàng)新思維的啟發(fā)，而授課時(shí)科研思維的滲透無疑是啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維最好的方法之一?？蒲兴季S的滲透并不是簡單地在課堂上講解科研文獻(xiàn)或是科研進(jìn)展，這樣對(duì)一些基礎(chǔ)較差的學(xué)生來說增加了其學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，容易誘發(fā)厭學(xué)情緒，效果適得其反；而對(duì)一些學(xué)有余力的同學(xué)來說，直白的講解文獻(xiàn)對(duì)啟發(fā)創(chuàng)新思維幫助不大，只是授之以魚，并未授之以漁。那如何以科研文獻(xiàn)作為開啟學(xué)生創(chuàng)新思維的鑰匙呢？以抗體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用(ADCC)這一知識(shí)點(diǎn)的講解為例，來闡述作者的做法。

在講解完ADCC作用后，簡單介紹一下2015年發(fā)表在Nature[4]和2016年發(fā)表在Science[5]上的兩篇姐妹文獻(xiàn)，這兩篇文獻(xiàn)分別報(bào)道了一種新的廣泛中和抗體3BNC117，該抗體可使體內(nèi)HIV-1型病毒載量下降及被病毒感染的細(xì)胞數(shù)量減少。補(bǔ)充完這個(gè)新進(jìn)展知識(shí)后，反問學(xué)生，“抗體是通過哪個(gè)功能讓病毒感染細(xì)胞數(shù)量減少的？”，基本上所有學(xué)生都能回答上來是ADCC作用。接下來繼續(xù)提問“如果你是這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)者，你發(fā)現(xiàn)了抗體可以使病毒感染的細(xì)胞數(shù)量減少，同時(shí)你又懷疑是ADCC作用，那你該如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證實(shí)你的想法呢？”。留幾分鐘給學(xué)生們思考，一般來說，對(duì)于剛剛走進(jìn)大學(xué)殿堂的學(xué)生來說很難提出實(shí)驗(yàn)思路來。此時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生思考，將“想要證實(shí)ADCC發(fā)揮了作用”這一思路替換為“證實(shí)NK細(xì)胞通過抗體在體系中發(fā)揮作用”，接著再將這個(gè)問題放大，轉(zhuǎn)變成“如何證實(shí)一個(gè)物質(zhì)在體系中發(fā)揮了作用？”。如果學(xué)生還沒有思路，可以接著轉(zhuǎn)變問題來引導(dǎo)，將“如何證實(shí)一個(gè)物質(zhì)在體系中發(fā)揮了作用？”轉(zhuǎn)變成“如何證明衣服在抵抗寒冷中發(fā)揮了作用？”。面對(duì)這個(gè)問題，幾乎所有學(xué)生都能回答上來，就是“脫衣服冷，穿衣服暖，所以衣服在抵抗寒冷中發(fā)揮了作用”。此時(shí)，教師可以將問題的答案簡單歸納一下，即“脫衣服就是去掉這個(gè)物質(zhì)，穿衣服就是加入這個(gè)物質(zhì)”，以此類推，“證實(shí)一個(gè)物質(zhì)在體系中發(fā)揮了作用”的方法就是“在其存在的體系缺失這一物質(zhì)，來看它所起的作用是否消失”或是“在缺少其的體系加入這一物質(zhì)，來看它所起作用是否恢復(fù)”，接著指出這兩點(diǎn)就是醫(yī)學(xué)乃至生命科學(xué)中證明物質(zhì)功能最常用的方法。將上述這兩條科研定律以“漁”授于學(xué)生后，再回到之前的問題讓學(xué)生加以實(shí)踐練習(xí)，“如何證實(shí)NK細(xì)胞通過抗體發(fā)揮作用？”，此時(shí)全部學(xué)生都可以回答出，通過“缺失NK細(xì)胞與抗體的作用”或是“在NK細(xì)胞缺失體中加入NK細(xì)胞”來證實(shí)。最后，教師可以告訴學(xué)生，大家的這個(gè)思路也正是文章作者的想法，在表揚(yáng)學(xué)生與頂級(jí)科學(xué)家不謀而合的同時(shí)，進(jìn)一步指出，其實(shí)科研思維、靈感并不全是依靠冥思苦想，很多都可以從生活中的小事獲得啟發(fā)，鼓勵(lì)大家遇到難以解決的科學(xué)問題可以試著從生活中尋找靈感。

講解完上述科研思路及思考問題的方式后，教師可以進(jìn)一步對(duì)解決此類科學(xué)問題的思路再次進(jìn)行凝練總結(jié)，傳授給學(xué)生。即：先將待解決的抽象科學(xué)問題(求證NK細(xì)胞是否發(fā)揮ADCC作用？)轉(zhuǎn)變?yōu)閺V泛的普遍性問題(求證物質(zhì)在體系中發(fā)揮作用？)，再轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵紊顔栴}(求證衣服在抗寒中發(fā)揮作用？)。以廣泛普遍性問題作為科學(xué)問題和生活問題的關(guān)聯(lián)紐帶，通過其將科學(xué)問題轉(zhuǎn)變?yōu)樯顔栴}，再從生活問題找出思路和方法，用于解決科學(xué)問題。并告訴學(xué)生可以套用這一思路試著解決將來可能遇到的科研問題。

這種以“緊扣書本知識(shí)的科研文獻(xiàn)引出思考問題，啟發(fā)學(xué)生思維，最后總結(jié)思維定律”的授課方式，不僅僅加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生的科研思維，埋下了創(chuàng)新的火種。

2 PBL教學(xué)淬煉科研思維

除了教師講課時(shí)的科研思維滲透之外，更要鼓勵(lì)學(xué)生自身積極開動(dòng)腦筋，思考科學(xué)問題，這樣才能鍛煉其分析解決問題的能力，最終形成自己的思維模式，為創(chuàng)新思維的萌發(fā)奠定基礎(chǔ)。顯然，相比傳統(tǒng)填鴨式教學(xué)，“以問題為基礎(chǔ)”的PBL教學(xué)方法在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力方面具有傳統(tǒng)教學(xué)方法無法比擬的優(yōu)勢。

PBL教學(xué)是將課本知識(shí)與問題掛鉤，使學(xué)生投入問題中，調(diào)動(dòng)其積極性，通過自主查找資料、推理和分析來解決問題，教師只起引導(dǎo)作用，不直接回答學(xué)生的問題，維持討論學(xué)習(xí)向既定的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行[6]。其教學(xué)過程大致為：提出問題——自學(xué)解疑——重點(diǎn)講授——總結(jié)歸納。

教師可以在講解完一部分相關(guān)內(nèi)容后組織一次PBL教學(xué)。比如，講完自身免疫病后，設(shè)置問題“哪些細(xì)胞因子在自身免疫病中發(fā)揮了作用？根據(jù)其所起的作用可以設(shè)計(jì)哪些潛在治療方案？”，讓學(xué)生在業(yè)余時(shí)間查詢相關(guān)書籍和文獻(xiàn)，尋找答案，在下次課堂上由學(xué)生進(jìn)行講解。有些學(xué)生的講解只是簡單地提出許多自身免疫病患者體內(nèi)TNF-α高表達(dá)，拮抗TNF-α對(duì)自身免疫病有療效；有些同學(xué)則將目光放到了近年來細(xì)胞因子治療疾病的熱點(diǎn)上，如提到IL-17可以調(diào)節(jié)生發(fā)中心形成和自身抗體產(chǎn)生，加重自身免疫病的病程，已有IL-17單抗類藥物被FDA批準(zhǔn)上市治療銀屑??；還有些同學(xué)不僅僅只局限于細(xì)胞因子，將與之相關(guān)的免疫細(xì)胞也引入進(jìn)來，他們將趨化因子和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)及Th1細(xì)胞聯(lián)系在一起，指出Treg細(xì)胞表面趨化因子受體CCR4表達(dá)的下降及Th1細(xì)胞表面CXCR3受體與自身免疫病患者的血清和組織間隙中高表達(dá)CXCR3配體(CXCL10)相互作用也是自身免疫病病程加重的原因，通過募集Treg細(xì)胞或封閉CXCR3受體作為治療自身免疫病潛在手段。面對(duì)不同學(xué)生的答案，教師一定要對(duì)其進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，或是鼓勵(lì)，或是表揚(yáng)，或是幫其找出缺陷，如“對(duì)CXCR3受體進(jìn)行封閉是否是一種可行的方案？這樣做會(huì)對(duì)機(jī)體帶來哪些影響？如何既封閉了CXCR3受體又消除不良影響？”，再次引發(fā)學(xué)生的思考。

PBL教學(xué)過程中，課堂氣氛十分活躍，學(xué)生通過自己的努力查閱文獻(xiàn)得到答案，并將其分享給老師和其他同學(xué)，滿足感、認(rèn)同感油然而生。大大激發(fā)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，也在潛移默化中培養(yǎng)了學(xué)生的獨(dú)立思考能力和語言表達(dá)能力以及應(yīng)變能力。課堂內(nèi)容也因?qū)W生的參與而更加飽滿，新穎，互動(dòng)感強(qiáng)。此外，PBL教學(xué)還有助于學(xué)生將之前學(xué)過的、和問題有關(guān)系的舊知識(shí)與新知識(shí)串聯(lián)在一起，使知識(shí)成為一個(gè)整體，同時(shí)通過不斷的討論和再次提問推動(dòng)學(xué)生進(jìn)一步查閱文獻(xiàn)和思考，一步步塑造其科研思維的框架，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力提供前提。

3 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)推動(dòng)實(shí)踐創(chuàng)新

創(chuàng)新能力的提升，除了創(chuàng)新思維的啟迪外，實(shí)踐能力的培養(yǎng)也是必不可少的。實(shí)踐操作一方面可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，另一方面還可以對(duì)創(chuàng)新思維進(jìn)行驗(yàn)證，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和不斷進(jìn)取的創(chuàng)新精神。通過實(shí)踐鍛煉來提升學(xué)生創(chuàng)新能力最好的方式之一，就是開展設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，其不僅培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力，而且對(duì)于創(chuàng)新思維的鍛煉，尤其是將創(chuàng)新思維用于實(shí)際的能力培養(yǎng)至關(guān)重要，是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才不可或缺的重要環(huán)節(jié)[7]。

由于學(xué)校之間的差異，現(xiàn)有醫(yī)學(xué)免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)教材中的一些設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)很難在普通醫(yī)學(xué)院校中開展實(shí)施。面對(duì)普通醫(yī)學(xué)院校的學(xué)生，教師可以將已有的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)按照設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)來授課。比如，傳統(tǒng)的ELISA實(shí)驗(yàn)是教師講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、操作步驟，學(xué)生來操作實(shí)施，最終得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果?？梢詫⑵涓臑?，開課前兩個(gè)星期，提供給學(xué)生實(shí)驗(yàn)題目(ELISA法檢測乙肝表面抗原HBsAg)和實(shí)驗(yàn)材料(酶標(biāo)板、HBsAg的粉劑、辣根過氧化物酶HRP標(biāo)記的HBsAg單克隆抗體及無酶標(biāo)的同種HBsAg單克隆抗體、HRP標(biāo)記的HBsAg多克隆抗體及無酶標(biāo)的同種HBsAg多克隆抗體、顯色底物、移液器等)，并給學(xué)生分小組，每組學(xué)生利用這段時(shí)間查閱文獻(xiàn)并從所提供的實(shí)驗(yàn)材料中挑選合適的用品，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。開課后，每組學(xué)生按照自己選定的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，最終得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果并對(duì)其進(jìn)行討論。對(duì)于由實(shí)驗(yàn)方案錯(cuò)誤進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)偏差的小組(如有的小組選用夾心法測HBsAg，但先選用多克隆抗體包被酶標(biāo)板，后用HRP標(biāo)記單抗檢測)，要求其試著分析出錯(cuò)原因，改正后再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)踐的基礎(chǔ)上對(duì)問題進(jìn)行反思，試著提出改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方法，或優(yōu)化步驟，或提高檢測的準(zhǔn)確性。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)即滿足了在條件不具備的學(xué)校開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，達(dá)到鍛煉學(xué)生思維及實(shí)踐操作能力的要求，又推動(dòng)了學(xué)生對(duì)問題的再思考，培養(yǎng)其思維再創(chuàng)作，進(jìn)而解決實(shí)際問題的能力，為創(chuàng)新能力的提升奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 總結(jié)

醫(yī)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，不可能一蹴而就。同樣，也不可能由任何一門學(xué)科獨(dú)立完成。由于醫(yī)學(xué)免疫學(xué)知識(shí)更新較快，比較適合開展培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)。筆者淺談了自己在醫(yī)學(xué)免疫學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一得之見，其實(shí)教無定法，貴在得法，只要教師在教學(xué)過程堅(jiān)持引導(dǎo)學(xué)生思考問題，注重學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的啟迪，終將培養(yǎng)出有創(chuàng)新能力的人才，為國家做出貢獻(xiàn)。

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