基于現(xiàn)有大型科研儀器“病理檢驗(yàn)技術(shù)基本理論與實(shí)踐”選修課的構(gòu)建及其成效分析
——以廈門醫(yī)學(xué)院形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為例

汪潔，隋華秀，米燕，李燕平，黃姍，尤梅桂，俞燕萍，伊雪

（1廈門醫(yī)學(xué)院機(jī)能與臨床轉(zhuǎn)化福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廈門 361023；2廈門醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部，廈門361023）

科學(xué)研究、人才培養(yǎng)、高水平教學(xué)是高校的重要職能。這三項(xiàng)重要職能的實(shí)施離不開大型儀器的重要支撐[1]。近年來，隨著國家對(duì)教育事業(yè)的日益重視，對(duì)高校大型儀器設(shè)備的資金投入也逐年遞增。與此同時(shí)，高校大型儀器設(shè)備在管理方面卻面臨著利用率及共享率較低、運(yùn)行經(jīng)費(fèi)不足、重復(fù)購置、管理體制不完善等一系列問題,嚴(yán)重影響了其使用效益。如何提高大型儀器設(shè)備的利用率是目前許多高校亟待解決的問題[2-3]。

廈門醫(yī)學(xué)院是一所全日制公辦普通本科高校，是福建省三所醫(yī)學(xué)類本科高校之一，也是閩西南唯一的醫(yī)學(xué)類本科高校。作為從高職高專院校升格的新晉本科院校，教育的目標(biāo)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、適應(yīng)醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展的應(yīng)用型人才。自2016年晉升為本科院校以來，我校教學(xué)與科研儀器設(shè)備的采購數(shù)量每年劇增。2018年至今，僅基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部科研平臺(tái)的科研儀器采購資產(chǎn)總價(jià)值已達(dá)6000余萬，其中40萬以上的貴重儀器39臺(tái)，價(jià)值4600余萬元。目前僅少數(shù)老師參與了碩士/博士研究生的共同培養(yǎng)，其他均承擔(dān)的是本科生與?？粕囵B(yǎng)。如何提高設(shè)備資產(chǎn)使用效益也是我們大型儀器管理中的難點(diǎn)[4]。

目前部分高校設(shè)立了大型儀器設(shè)備選修課程，通過向本科生講解儀器設(shè)備的基本原理、組成結(jié)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)操作、結(jié)果分析及數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容，提高大型儀器使用率，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力，并拓展其專業(yè)視野[5]。我部領(lǐng)導(dǎo)通過與實(shí)驗(yàn)室與設(shè)備管理中心、教務(wù)處、財(cái)務(wù)處、后勤管理處等多部門進(jìn)行協(xié)商，提出在吸取其他高校優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，結(jié)合我校自身的教學(xué)特點(diǎn)，將大型儀器設(shè)備選修課，調(diào)整為按照學(xué)科進(jìn)行設(shè)立，構(gòu)建《病理檢驗(yàn)技術(shù)基本理論與實(shí)踐》公選課的建議。該提議于2020年12月獲批，并在2021年3月和10月先后兩次開課，共培養(yǎng)了50名本科生。現(xiàn)將該門課程的具體實(shí)施方案、存在的挑戰(zhàn)及探索的結(jié)果介紹如下。

1 我部大型儀器的管理現(xiàn)狀

我?；A(chǔ)醫(yī)學(xué)部科研平臺(tái)現(xiàn)有39臺(tái)40萬以上大型精密儀器（表1），為校內(nèi)外師生進(jìn)行醫(yī)學(xué)與藥學(xué)相關(guān)研究，提供了必要的硬件基礎(chǔ)。依托該平臺(tái)我們建立了五個(gè)科研機(jī)構(gòu)（兩個(gè)省級(jí)，一個(gè)市級(jí)和兩個(gè)校級(jí)）。平臺(tái)利用共享網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)對(duì)校內(nèi)外開放，通過合作、有償服務(wù)等多種方式，在醫(yī)學(xué)研究的前沿領(lǐng)域提供一些有特色的關(guān)鍵技術(shù)和方法，為開展基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)及臨床醫(yī)學(xué)交叉領(lǐng)域的研究提供良好的技術(shù)支撐。

表1 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部科研平臺(tái)大型儀器清單Tab. 1 List of large instruments in Scientific Research Platform of Faculty of Basic Medical Sciences

我校大型實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備使用效益評(píng)價(jià)主要包括機(jī)時(shí)利用、人才培養(yǎng)、科研成果、技術(shù)服務(wù)及功能利用與功能開發(fā)。其中前三項(xiàng)是考核項(xiàng)，后二項(xiàng)是加分項(xiàng)。截止2021年12月，我部科研平臺(tái)驗(yàn)收滿一年的20臺(tái)大型儀器中年度考核合格以上約占70%，其中良好僅占20%。在對(duì)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)大二、大三學(xué)生180人進(jìn)行調(diào)研，僅25%左右的學(xué)生接觸過大型儀器設(shè)備，且這部分學(xué)生主要是通過與老師成立課題組的方式，利用節(jié)假日，參與大型儀器實(shí)驗(yàn)，且參與的多為常規(guī)實(shí)驗(yàn)[5]。因此，提高大型儀器使用效益和培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力是我們目前的重要目標(biāo)。

2 病理檢驗(yàn)技術(shù)基本理論與實(shí)踐公選課實(shí)施方案

目前國內(nèi)外院校中組織學(xué)與胚胎學(xué)、病理學(xué)等形態(tài)學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍以大體標(biāo)本及顯微鏡下觀察等理論教學(xué)為主，對(duì)相關(guān)技術(shù)的授課內(nèi)容甚少。該門選修課擬通過系統(tǒng)地介紹病理檢驗(yàn)技術(shù)相關(guān)理論與實(shí)踐，以大型科研儀器為支撐，針對(duì)形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)大型儀器，讓學(xué)生參與或部分參與實(shí)驗(yàn)流程，提高大型儀器使用效益的同時(shí)，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力，提升對(duì)形態(tài)學(xué)的認(rèn)識(shí)和研究思路，同時(shí)也掌握一定的形態(tài)學(xué)研究技術(shù)，為未來的醫(yī)學(xué)科學(xué)研究服務(wù)[6]。

2.1 開課對(duì)象

該選修課的授課對(duì)象為學(xué)習(xí)過組織學(xué)與胚胎學(xué)、生理學(xué)、病理學(xué)、分子生物學(xué)等課程，有一定醫(yī)學(xué)理論基礎(chǔ)的二年級(jí)和三年級(jí)本科生。

2.2 課程內(nèi)容

該門選修課擬用36學(xué)時(shí)，包括理論15學(xué)時(shí)，實(shí)踐21學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)分為7次，分別是石蠟切片的制作、冰凍切片的制作、免疫組織化學(xué)技術(shù)（immunohistochemistry, IHC）、熒光原位雜交技術(shù)（fluorescence in situ hybridization, FISH）、電鏡技術(shù)與觀察、流式細(xì)胞術(shù)及激光共聚焦技術(shù)（Laser scanning confocal microscope, LSCM）。課程涵蓋了常規(guī)病理技術(shù)、免疫病理學(xué)技術(shù)、分子病理技術(shù)、電鏡技術(shù)、流式細(xì)胞儀技術(shù)及激光掃描共聚焦顯微鏡及其應(yīng)用等范疇（表2）。

表2 七次實(shí)驗(yàn)所用的大型儀器及課時(shí)數(shù)Tab. 2 Large instruments used in 7 practical session and number of learner contact hours

2.3 衡量指標(biāo)

2.3.1 問卷調(diào)查滿意度

課程結(jié)束后，通過對(duì)參與的學(xué)生在建立科研思維、提高學(xué)習(xí)興趣、明確學(xué)習(xí)目標(biāo)、提升實(shí)踐能力四個(gè)方面進(jìn)行滿意度調(diào)查。對(duì)參與該選修課的老師則在提高大儀使用效益、提升實(shí)驗(yàn)技術(shù)能力、加深理論知識(shí)理解、提升科研創(chuàng)新能力四方面進(jìn)行調(diào)研。

2.3.2 比較投入產(chǎn)出比

計(jì)算開課前、后的投入產(chǎn)出比（Return On Investment，ROI)，衡量課程實(shí)施的有效性及可行性。根據(jù)《廈門醫(yī)學(xué)院科研工作量認(rèn)定辦法》、《廈門醫(yī)學(xué)院教學(xué)工作業(yè)績(jī)獎(jiǎng)勵(lì)實(shí)施辦法》，對(duì)參與該門選修課的老師及學(xué)生主持課題所獲得的科研及教學(xué)經(jīng)費(fèi)、專利成果轉(zhuǎn)化金額、發(fā)表的論文數(shù)量、指導(dǎo)學(xué)生參加實(shí)驗(yàn)技能競(jìng)賽所獲獎(jiǎng)項(xiàng)等，折算出總產(chǎn)出金額。投入金額通過計(jì)算平臺(tái)運(yùn)行經(jīng)費(fèi)、課程試劑耗材的采購費(fèi)用、儀器的使用機(jī)時(shí)及參與老師的勞務(wù)費(fèi)等。后兩項(xiàng)參照《廈門醫(yī)學(xué)院大型儀器設(shè)備開放共享服務(wù)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)》，折算出總投入金額。投入產(chǎn)出比ROI=（科研產(chǎn)出+教學(xué)產(chǎn)出）/（所有用于科研的成本+所有用于教學(xué)的成本）×100%，其中開課前教學(xué)產(chǎn)出與教學(xué)成本均為0。

3 課程實(shí)施存在的挑戰(zhàn)

3.1 課時(shí)數(shù)量不足

該選修課總學(xué)時(shí)為36學(xué)時(shí)。雖然實(shí)驗(yàn)課時(shí)有21學(xué)時(shí)，但要涵蓋7個(gè)實(shí)驗(yàn)、9臺(tái)大型儀器設(shè)備，課時(shí)數(shù)量還是顯著不足[7]。加之透射電鏡、激光掃描共聚焦顯微鏡等精密貴重儀器的操作比較復(fù)雜；透射電鏡具有樣品制備較繁瑣，技術(shù)含量較高，耗時(shí)長(zhǎng)等特點(diǎn)，因此只能選擇性的讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)流程中某些環(huán)節(jié)，這樣就出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)流程不連貫，造成學(xué)生知識(shí)的碎片化、不系統(tǒng)。

3.2 選修人數(shù)較少

該選修課的開課對(duì)象為具備一定醫(yī)學(xué)理論基礎(chǔ)的二年級(jí)、三年級(jí)本科生。因三年級(jí)專業(yè)課的學(xué)業(yè)壓力較重，使得選修該課的大部分為二年級(jí)學(xué)生；為了保證教學(xué)質(zhì)量，一學(xué)期的授課人數(shù)控制在30人以內(nèi)，這樣就造成對(duì)某些大型儀器使用效益的提升效果不顯著。

3.3 實(shí)驗(yàn)人員技術(shù)有限

大型儀器設(shè)備的管理復(fù)雜而系統(tǒng)，包括儀器使用、維護(hù)、開發(fā)、創(chuàng)新等方面的工作。實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員除了要具備掌握儀器的用途、原理，傳授實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的理論知識(shí)，對(duì)分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力外；還應(yīng)及時(shí)掌握儀器的新應(yīng)用、新方向、新前景。但實(shí)驗(yàn)人員的數(shù)量較少，且多數(shù)都身兼數(shù)職，以至于對(duì)大型儀器進(jìn)行更深入學(xué)習(xí)的時(shí)間與精力較少。

3.4 教學(xué)經(jīng)費(fèi)成本較高

該選修課雖然一學(xué)期授課人數(shù)不超過30人，但七次實(shí)驗(yàn)的教學(xué)經(jīng)費(fèi)成本卻較高。單就IHC和FISH兩次實(shí)驗(yàn)而言，所需四種抗體（國產(chǎn)，60人份）的價(jià)格就在8000左右、探針10人份的價(jià)格在6000元左右。如何使用較少的投入實(shí)現(xiàn)教學(xué)效益的最大化是我們需要考量的問題。

4 結(jié)果

4.1 參與對(duì)象

2021年3 月和10月，共有50名本科生選修了該門課程（表3）。

表3 兩次選修課參與學(xué)生的信息Tab. 3 Demographic information of students participating in this elective course in two semesters of 2021

4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

因前4次實(shí)驗(yàn)操作較簡(jiǎn)單、實(shí)驗(yàn)耗時(shí)少，每位學(xué)生須按實(shí)驗(yàn)流程逐一進(jìn)行操作。而后3次實(shí)驗(yàn)操作具有耗時(shí)長(zhǎng)、儀器操作較復(fù)雜等特點(diǎn)，學(xué)生僅參與部分實(shí)驗(yàn)流程?，F(xiàn)以實(shí)驗(yàn)三（IHC）、四（FISH）的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為例進(jìn)行介紹。

兩次實(shí)驗(yàn)所用的蠟塊為廈門大學(xué)附屬中山醫(yī)院病理科提供的乳腺癌蠟塊。IHC實(shí)驗(yàn)所用一抗ER、PR、Her-2、Ki-67為乳腺癌常規(guī)檢測(cè)抗體，著色部位除Her-2在細(xì)胞膜外，其余3種均為細(xì)胞核著色。陽性判讀采用染色強(qiáng)度和染色分布乘積進(jìn)行半定量評(píng)分[8]。6組學(xué)生中有五組實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示ER 、PR、Her-2、Ki-67 4種抗體呈不同程度陽性（圖1A—D），與醫(yī)院病理科檢測(cè)結(jié)果一致。另一組有一名學(xué)生ER抗體出現(xiàn)“陰陽臉”著色，一名學(xué)生Her-2抗體出現(xiàn)細(xì)胞核著色現(xiàn)象。FISH實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的為Her-2/CEP17雙探針。結(jié)果是在熒光原位雜交工作站中觀察Her-2/CEP17信號(hào)的比值及單個(gè)細(xì)胞Her-2信號(hào)的拷貝數(shù)，并參照《乳腺癌HER2檢測(cè)指南(2019版)》[9]進(jìn)行判讀。6組學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果均顯示Her-2基因有擴(kuò)增（圖2A、B）。與醫(yī)院病理科檢測(cè)結(jié)果一致。針對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果讓學(xué)生課后查閱相關(guān)資料，討論三陽性乳腺癌且Her-2基因擴(kuò)增的臨床意義，并分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)“陰陽臉”著色和著色部位錯(cuò)誤可能的原因，并記錄在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。

圖1 乳腺癌免疫組織化學(xué)染色?？笶R（A）、PR（B）、Her-2（C）、Ki-67（D）4種抗體IHC結(jié)果；比例尺，40 μmFig.1 Immunohistochemical staining of breast cancer. IHC results of antibodies against ER (A), PR (B), HER-2 (C) and Ki-67 (D), respectively; scale bar, 40 μm

圖2 乳腺癌熒光原位雜交染色。A，Her-2基因呈簇狀擴(kuò)增，Her-2/CEP17比值＞2，單個(gè)細(xì)胞Her-2拷貝數(shù)＞4；B，陰性對(duì)照；藍(lán)色為細(xì)胞核，Her-2基因?yàn)榧t色信號(hào)，CEP17為綠色信號(hào)；比例尺，40 μmFig. 2 Fluorescence in situ hybridization of breast cancer. A, Her-2 gene was amplified in clusters, Her-2 /CEP17 ratio was > 2, and Her-2 copy number of single cell was > 4; B, negative control; blue is the nucleus, Her-2 gene is the red signal, and CEP17 is the green signal; scale bar, 40 μm

4.3 調(diào)查結(jié)果

4.3.1 問卷結(jié)果

我們對(duì)這兩次參與該選修課的學(xué)生和老師進(jìn)行了問卷調(diào)查，其中學(xué)生50份，老師10份，共60份調(diào)查表，回收60份，回收率100%。調(diào)查結(jié)果見表4和表5。

表4 對(duì)參與該選修課的學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)Tab. 4 Post-session evaluation results regarding the practical sessions from students participating in this elective course

表5 對(duì)參與該選修課教學(xué)的老師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)Tab. 5 Post-session evaluation esults regarding teachers’ instruction from students participating in this elective course

4.3.2 開課前后投入產(chǎn)出比

開課前3年（2018—2020年）的ROI都在94%左右，開課后ROI提高了20%，見（表6）。因該選修課僅實(shí)施一年，暫時(shí)無法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

表6 開課前后ROI的比較（單位：萬元）Tab. 6 The ROI comparison before and after the elective course (Unit: ten thousand yuan)

5 討論

經(jīng)過2021年3月和10月的兩次開課，該選修課共培養(yǎng)了50名學(xué)生。有38人近一年加入了不同老師的課題組。其中3月份培養(yǎng)的學(xué)生中有4名申報(bào)的課題獲得了大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的立項(xiàng)，得到了6.5萬的科研經(jīng)費(fèi)。參與授課的老師發(fā)表論文與立項(xiàng)課題的數(shù)量也有所增加。ROI較開課前有了明顯的提高。此外，我們發(fā)現(xiàn)該選修課能夠順利實(shí)施還需參與老師做到幾下幾點(diǎn)：

5.1 鼓勵(lì)多人參與，倡導(dǎo)分工合作

目前我部每臺(tái)/每類大型儀器有兩名實(shí)驗(yàn)老師共同管理和維護(hù)。因大型儀器設(shè)備較多，而實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員與設(shè)備管理人員較少，且實(shí)驗(yàn)老師平時(shí)的教學(xué)工作量和管理工作任務(wù)繁重。為保證該選修課的有效實(shí)施，并減少實(shí)驗(yàn)技術(shù)老師的工作量，需要熟悉相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和儀器設(shè)備操作的多名實(shí)驗(yàn)人員共同參與，分工合作。既提高儀器的使用效益和人才培養(yǎng)，同時(shí)也能提升授課老師自身的理論和實(shí)踐水平。

5.2 制定操作流程，提高教學(xué)效率

作為一門學(xué)科公修課，其課時(shí)有限，學(xué)生上課一般都在晚上和周末。如何利用有限的時(shí)間，將多個(gè)實(shí)驗(yàn)的理論與實(shí)踐簡(jiǎn)單明了地讓本科生理解并接受，是我們需要重點(diǎn)考慮的問題。實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員與設(shè)備管理人員需制定每個(gè)實(shí)驗(yàn)和每臺(tái)儀器的詳細(xì)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序（standard operating procedure, SOP），細(xì)化操作時(shí)間，規(guī)劃操作步驟，提高教學(xué)效率。

5.3 分享教學(xué)心得，共享教學(xué)資源

每次實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)束后，負(fù)責(zé)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的老師分享實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中遇到的問題及解決的方案，并將制作的課件和SOP共享給平臺(tái)其他實(shí)驗(yàn)技術(shù)老師，以達(dá)到教有所成，學(xué)有所獲的目的。

5.4 定期進(jìn)修學(xué)習(xí)，提升技術(shù)能力

大型儀器的管理和操作需要實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員不斷提高其使用、維護(hù)、開發(fā)、創(chuàng)新等多方面的綜合能力。通過定期參加相關(guān)的培訓(xùn)和學(xué)術(shù)交流, 使實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員與設(shè)備管理人員能夠掌握相關(guān)儀器設(shè)備的前沿知識(shí)，完善知識(shí)結(jié)構(gòu)，做到與時(shí)俱進(jìn)。

以大型科研儀器為支撐，按照學(xué)科設(shè)立公選課，是我校對(duì)于提高大型儀器使用率的首次嘗試。通過ROI的比較，量化了開設(shè)該選修課的可行性和有效性，對(duì)于今后公選課的開設(shè)起到了指導(dǎo)和借鑒作用。當(dāng)然ROI的計(jì)算方法存在一定的局限，因教學(xué)和科研的成果產(chǎn)出一般要3～5年，本文僅有一年授課前后ROI的比較，無法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，存在一定的誤差。

6 結(jié)語

作為一所新晉的醫(yī)學(xué)本科院校，我校大型儀器的管理還處在不斷摸索階段。因暫無碩士/博士研究生的自主培養(yǎng)，本科生的學(xué)業(yè)及實(shí)習(xí)壓力又較重，使大型儀器的使用效益暫時(shí)無法快速提升。但隨著學(xué)校的不斷發(fā)展，人員隊(duì)伍建設(shè)的不斷完善，實(shí)驗(yàn)老師綜合素質(zhì)的不斷提高，大型儀器管理制度的不斷健全，相信大型儀器使用效益的提升和學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的增強(qiáng)指日可待。