分子診斷技術(shù)課程探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思考與實(shí)踐

陳新江 　夏佳音　何文迪　毛英俊

【摘 要】針對醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)高職生在學(xué)習(xí)《分子診斷技術(shù)》實(shí)驗(yàn)原理及相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)過程中存在的問題，本文主要從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上對分子診斷技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了思考與實(shí)踐。具體內(nèi)容主要包括：通過調(diào)研選取有代表性的實(shí)驗(yàn)作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容;通過設(shè)計(jì)開發(fā)探索性實(shí)驗(yàn)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性;培養(yǎng)學(xué)生分析數(shù)據(jù)、撰寫論文的能力等。以期為同類課程的教學(xué)設(shè)計(jì)與安排提供有益的參考。

【關(guān)鍵詞】分子診斷技術(shù);探索性實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)教學(xué);醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)

中圖分類號： G642;R-4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）17-0210-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.17.099

Thinking and Practice of Exploratory Experimental Teaching in Molecular Diagnostic Technology Course

CHEN Xin-jiang1 XIA Jia-yin2 HE Wen-di1 MAO Ying-jun1

（1.Ningbo Health Vocational and Technical College， Ningbo Zhejiang 315100， China;

2.School of Pharmaceutical Engineering， Zhejiang Pharmaceutical College， Ningbo Zhejiang 315100， China）

【Abstract】In view of the problems in the experimental principle and related experimental techniques of the “Molecular Diagnostic Technology”， the vocational college students in the medical examination technology have considered the experimental teaching of the molecular diagnostic technology course from the teaching content and teaching methods. The specific contents mainly include： selecting representative experiments as experimental teaching content through investigation; improving the students enthusiasm for learning through design and development of exploratory experiments; cultivating students ability to analyze data and write papers. It is intended to provide a useful reference for the teaching design and arrangement of similar courses.

【Key words】Molecular diagnostic technology; Exploratory experiments; Experimental teaching; Medical inspection technology

0 前言

分子診斷技術(shù)是精準(zhǔn)醫(yī)療的基礎(chǔ)[1]，是體外診斷試劑行業(yè)增速最快的子行業(yè)[2]，也是醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)重要的專業(yè)課程[3]，主要應(yīng)用分子生物學(xué)方法檢測人體內(nèi)遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)或表達(dá)水平的變化而做出診斷。分子診斷技術(shù)能夠從基因水平進(jìn)行檢測，因此檢測靈敏度和準(zhǔn)確性的優(yōu)勢較為明顯，可在感染初期檢測病原體或者提早確認(rèn)基因缺陷，從而提供個(gè)性化的醫(yī)療診斷服務(wù)，主要應(yīng)用于遺傳病、傳染性疾病、腫瘤等疾病的檢測與診斷[4]。

分子診斷技術(shù)實(shí)驗(yàn)大多時(shí)間長、理論難，而高職生的實(shí)驗(yàn)課時(shí)相對較少，學(xué)習(xí)理論知識的能力較弱，要想使學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)學(xué)好實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)原理，分子診斷技術(shù)實(shí)驗(yàn)亟待改革[5-6]。筆者對傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了分析和思考，結(jié)合本校醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，精心選取實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容并作了整體設(shè)計(jì)、進(jìn)一步完善了教學(xué)方法和考核方式。運(yùn)用了探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，旨在提升醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)高職生的動手操作能力和分析解決問題的能力。

1 分子診斷技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的弊端

目前，主流的分子診斷技術(shù)類實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教科書中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大部分是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，部分項(xiàng)目與行業(yè)需求不相符合。在這種情況下，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的形式和方法普遍比較單一，以簡單的重復(fù)性實(shí)驗(yàn)為主，即學(xué)生開始實(shí)驗(yàn)前，先由教師講解實(shí)驗(yàn)原理、主要操作步驟、注意事項(xiàng)等，然后學(xué)生按部就班進(jìn)行操作，最后提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告本，就算完成了整個(gè)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生獨(dú)立思考的時(shí)間和空間相當(dāng)有限，實(shí)驗(yàn)興趣比較淡薄，實(shí)驗(yàn)積極性不高，科學(xué)思維能力未能得到充分培養(yǎng)。這種教師占主導(dǎo)地位的固化的教學(xué)模式，導(dǎo)致學(xué)生處于被動狀態(tài)，沒有單獨(dú)思考、與教師共同探討的機(jī)會，遇到問題時(shí)往往不知道該如何分析解決，對教師過度依賴，不利于學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)。由于全班同學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相同，實(shí)驗(yàn)結(jié)果相近，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的具體數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)被抄襲現(xiàn)象。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，評價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績主要根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告來進(jìn)行，即總成績由平時(shí)操作成績和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績組成，評價(jià)方式簡單機(jī)械，不利于調(diào)動學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性、主動性。另外，與行業(yè)需求不相對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作技能，學(xué)生即使掌握良好，但在今后的工作崗位中卻無用武之地。

針對上述存在的問題，本課程組設(shè)立了分子診斷技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的總體目標(biāo)：在有限的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間內(nèi)，讓學(xué)生獲得盡可能多的適用的實(shí)驗(yàn)技能;提高實(shí)驗(yàn)課的趣味性、探索性和邏輯性;激發(fā)學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題的科學(xué)意識;提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力;培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作作風(fēng)。具體的做法和措施如下。

2 探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

2.1 通過調(diào)研選取實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目

為更好地對接行業(yè)需求，課題組自行設(shè)計(jì)了《分子診斷技術(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目重要性調(diào)查表》，調(diào)查表中一共列舉了100項(xiàng)與本課程密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（表1）。通過發(fā)送電子調(diào)查表、電話采訪、實(shí)地走訪等方式向大型醫(yī)療機(jī)構(gòu)分子診斷實(shí)驗(yàn)室、生物檢測公司、第三方醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)公司的行家進(jìn)行了調(diào)研。對調(diào)查結(jié)果進(jìn)行匯總、分析后，確立了分子診斷技術(shù)課程的主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，包括引物設(shè)計(jì)、核酸提取、基因擴(kuò)增、DNA檢測、蛋白質(zhì)檢測等。

2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)課程的探索性實(shí)驗(yàn)

確立了課程的主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，我們對這些項(xiàng)目進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)，使其相互連貫，融為一體，同時(shí)設(shè)計(jì)了大量的探索性環(huán)節(jié)。學(xué)生圍繞“某個(gè)新基因表達(dá)載體的構(gòu)建及在原核生物中的表達(dá)”這一主線，從基因的生物信息學(xué)分析、引物設(shè)計(jì)、目的基因片段的獲取，到表達(dá)載體的構(gòu)建和篩選，目的蛋白的誘導(dǎo)表達(dá)，最后對目的蛋白進(jìn)行檢測。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中涉及的基因都是新的，而且每個(gè)小組的基因都不同，實(shí)驗(yàn)過程中充滿了不確定因素，小組之間幾乎沒有可以直接參考的信息，需要依靠同小組學(xué)生通力配合協(xié)作，在探索中完成所有實(shí)驗(yàn)。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅涵蓋了所有的重要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，而且通過內(nèi)容整合、完善、補(bǔ)充，形成了一個(gè)系統(tǒng)的探索性實(shí)驗(yàn)。使得每個(gè)實(shí)驗(yàn)之間的內(nèi)容相互聯(lián)系，有機(jī)地將各個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來。通過實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生對DNA、蛋白質(zhì)等生物大分子的性質(zhì)和相關(guān)檢測技術(shù)有了感性認(rèn)識后，再開展對應(yīng)的理論知識的教學(xué)（圖1），深入淺出，深奧的分子生物學(xué)理論不再那么難以理解了。

2.3 分小組開展實(shí)驗(yàn)和理論教學(xué)

本校分子診斷技術(shù)課程始終堅(jiān)持20人左右的小班化教學(xué)，一般分為四個(gè)小組，每個(gè)小組圍繞一個(gè)基因的克隆表達(dá)及生物信息學(xué)分析，分工協(xié)作，共同完成，鍛煉了學(xué)生動手操作和解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的組織協(xié)調(diào)能力與合作精神。理論教學(xué)同樣采用小組教學(xué)，小組的成績?nèi)Q于每個(gè)成員的課堂表現(xiàn)和學(xué)習(xí)成效，學(xué)習(xí)過程中大家都全力以赴、不敢懈怠，以免影響小組其他同學(xué)的最終評分。

比如在“引物設(shè)計(jì)”實(shí)驗(yàn)中，小組成員利用各自優(yōu)勢，自行分工，積極參與，計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力強(qiáng)的學(xué)生負(fù)責(zé)相關(guān)軟件的安裝，帶頭解決在安裝、運(yùn)行過程中出現(xiàn)的技術(shù)問題;學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生負(fù)責(zé)引物設(shè)計(jì)的具體操作，靈活運(yùn)用所學(xué)知識，借助軟件設(shè)計(jì)所需的引物;其他同學(xué)都自覺擔(dān)當(dāng)參謀的角色，遇到問題、困難或者異常時(shí)，出謀劃策，相互探討，共同完成設(shè)計(jì)。

再比如在撰寫論文階段，文獻(xiàn)檢索能力強(qiáng)的學(xué)生查找與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相關(guān)的論文、資料等;實(shí)驗(yàn)內(nèi)容記錄詳細(xì)的學(xué)生負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的撰寫;理論基礎(chǔ)扎實(shí)、分析能力強(qiáng)、文筆較好的學(xué)生主要撰寫前言和討論部分;仔細(xì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)生負(fù)責(zé)修改完善論文。整個(gè)過程中，小組成員分工不分家，每項(xiàng)子任務(wù)都有一個(gè)主導(dǎo)的學(xué)生，其他同學(xué)通力配合。

2.4 根據(jù)需求適時(shí)地開放實(shí)驗(yàn)室

分子診斷技術(shù)實(shí)驗(yàn)室如果無限制地開放存在較大的安全隱患，如生物安全、?；饭芾淼?。不開放實(shí)驗(yàn)室，又不利于學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)和探索性實(shí)驗(yàn)的開展。鑒于上述考慮，本實(shí)驗(yàn)室根據(jù)需求適時(shí)地開放實(shí)驗(yàn)室，開放期間全程安排教師予以指導(dǎo)，既充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室的功能，又要確保實(shí)驗(yàn)室的安全。通過開放實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生上課時(shí)間沒有做完的實(shí)驗(yàn)可以在課外繼續(xù)完成，實(shí)驗(yàn)失敗的小組可以利用課余時(shí)間重新做一遍，學(xué)生還可以觀摩學(xué)習(xí)任課教師怎樣做預(yù)實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。

2.5 指導(dǎo)學(xué)生完成學(xué)術(shù)論文撰寫

分子診斷技術(shù)課程的第一堂課，教師就告知學(xué)生需要以論文的形式完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，讓學(xué)生有足夠的時(shí)間積累實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、查閱文獻(xiàn)和撰寫論文。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生及時(shí)記錄論文素材，包括儀器設(shè)備的生產(chǎn)商和型號、試劑的名稱和廠家、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等。理論教學(xué)時(shí)，指導(dǎo)學(xué)生查閱參考資料，提升理論水平。學(xué)生有了一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識之后，教師開始介紹論文的基本格式、分享寫作經(jīng)驗(yàn)，然后要求學(xué)生能夠利用知網(wǎng)、維普、PubMed等數(shù)據(jù)庫檢索文獻(xiàn)，通過下載或者文獻(xiàn)傳遞功能獲取期刊論文的全文，并作為期末總評成績的考評指標(biāo)之一。鼓勵學(xué)生閱讀中英文學(xué)術(shù)論文并撰寫論文。教師對學(xué)生提交的論文初稿進(jìn)行把關(guān)，指出存在的問題與不足，讓學(xué)生加以修改，然后向?qū)I(yè)對口的雜志社投稿。2016級的學(xué)生共完成了4篇論文（表2），2017級學(xué)生的實(shí)驗(yàn)還在進(jìn)行中。論文版面費(fèi)從專業(yè)建設(shè)經(jīng)費(fèi)和任課教師的教科研經(jīng)費(fèi)中開支，論文正式發(fā)表后，學(xué)生還能獲得學(xué)校的獎勵。寧波衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院2018年12月6日出臺的文件中規(guī)定“學(xué)生以第一作者公開發(fā)表論文，根據(jù)期刊等級可以獲得1000至10000元的獎金”。表格中的論文大部分發(fā)表在國內(nèi)核心學(xué)術(shù)期刊，學(xué)生可以獲得6000元/篇的獎勵，這進(jìn)一步提升了學(xué)生參與探索性實(shí)驗(yàn)、撰寫論文的積極性。

3 探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果與體會

3.1 學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性明顯提升

探索性實(shí)驗(yàn)充滿了不確定因素，每個(gè)年級、每個(gè)小組的主要實(shí)驗(yàn)對象——基因是不同的，完成這樣的實(shí)驗(yàn)富有挑戰(zhàn)性和吸引力。本課題組對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)，所有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都是密切相關(guān)的，全部完成以后可以將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理成論文，并且公開發(fā)表，學(xué)校還出臺了相應(yīng)的獎勵政策，使學(xué)生更加重視分子診斷技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與本課程重要的理論知識相對應(yīng)，是學(xué)好理論的前提和基礎(chǔ)，又與行業(yè)需求相對接，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。這些因素都有利于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3.2 學(xué)生分析問題和解決問題的能力得到提高

探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，改變了學(xué)生過度依賴教師、機(jī)械模仿的被動學(xué)習(xí)狀況。實(shí)驗(yàn)過程中會遇到一系列的問題，沒有現(xiàn)成的資料可以直接參考，小組之間沒法相互支援，各個(gè)小組只能依靠自己，運(yùn)用所學(xué)知識來解決問題，實(shí)在解決不了的困難，教師可以給與必要的協(xié)助，但不會大包大攬。學(xué)生實(shí)驗(yàn)失敗是常有的事情，教師會隨即安排開放實(shí)驗(yàn)室，失敗的實(shí)驗(yàn)學(xué)生可以重新做，直到實(shí)驗(yàn)成功。每個(gè)實(shí)驗(yàn)最終都必須成功，因?yàn)檎麄€(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)整體，一個(gè)實(shí)驗(yàn)失敗后，后續(xù)的實(shí)驗(yàn)根本無法進(jìn)行。在這樣的鍛煉過程中，學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ψ匀坏玫搅颂岣摺?/p>

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