醫(yī)學(xué)免疫學(xué)科研式教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

陳淑珍

醫(yī)學(xué)免疫學(xué)與人類健康緊密相關(guān),是醫(yī)學(xué)院校必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程,也是銜接基礎(chǔ)與臨床醫(yī)學(xué)的橋梁課程。同時(shí),醫(yī)學(xué)免疫學(xué)是醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域的前沿學(xué)科,與細(xì)胞生物學(xué)、微生物學(xué)、分子生物學(xué)等多學(xué)科滲透交叉,不斷涌現(xiàn)新理論、新概念,學(xué)科知識(shí)更新發(fā)展迅速[1,2]。然而,醫(yī)學(xué)免疫學(xué)概念性強(qiáng)、理論抽象、內(nèi)容晦澀,教學(xué)難度大[3]。基于醫(yī)學(xué)免疫學(xué)上述特點(diǎn)和以往教學(xué)經(jīng)驗(yàn),筆者摸索了醫(yī)學(xué)免疫學(xué)科研式教學(xué)新模式,并進(jìn)行實(shí)踐探索,以提高教學(xué)質(zhì)量和提升學(xué)生科研思維和創(chuàng)新能力。

一、科研式教學(xué)的必要性

2022年5月,國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布了《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》,該規(guī)劃明確了生物經(jīng)濟(jì)4大重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。其中,健康產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域最受關(guān)注,提出順應(yīng)“以治病為中心”轉(zhuǎn)向“以健康為中心”的新趨勢(shì),發(fā)展面向人民生命健康的生物醫(yī)藥,重點(diǎn)圍繞藥品、疫苗、先進(jìn)診療技術(shù)和裝備、生物醫(yī)用材料等方向,提升原始創(chuàng)新能力,增強(qiáng)生物醫(yī)藥高端產(chǎn)品及設(shè)備供應(yīng)鏈保障水平[4]。2022年5月,國(guó)務(wù)院辦公廳也發(fā)布了《“十四五”國(guó)民健康規(guī)劃》,全面推進(jìn)健康中國(guó)建設(shè)[5]。新時(shí)期對(duì)醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)提出了更高要求,需著重培養(yǎng)學(xué)生的科研思維及創(chuàng)新能力。因此,科研式教學(xué)模式是新世紀(jì)醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)的有益嘗試和探索。

二、科研式教學(xué)模式在醫(yī)學(xué)免疫學(xué)理論教學(xué)中的應(yīng)用

1.將醫(yī)學(xué)免疫學(xué)重大理論發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)為研究性案例:醫(yī)學(xué)免疫學(xué)是從微生物學(xué)分離獨(dú)立出的一個(gè)年輕學(xué)科,但發(fā)展十分迅猛。在100多年的諾貝爾獎(jiǎng)歷史上,免疫學(xué)領(lǐng)域獲獎(jiǎng)20余次。將這些醫(yī)學(xué)免疫學(xué)重大理論發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)為研究性案例,引導(dǎo)學(xué)生了解發(fā)現(xiàn)背景,跟隨科學(xué)家的思路逐步推導(dǎo)出結(jié)論。例如,1901年第1屆諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予德國(guó)科學(xué)家von Behring,以表彰他和同事發(fā)現(xiàn)抗毒素——存在于感染白喉?xiàng)U菌的動(dòng)物血清中,能抵抗白喉外毒素的物質(zhì),從而開辟了免疫血清臨床治療的先河。再比如,1919年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予比利時(shí)科學(xué)家Jules Bordet,以表彰他在補(bǔ)體發(fā)現(xiàn)及功能研究上所做出的貢獻(xiàn)。2018年,來自德克薩斯大學(xué)的James P. Allison和日本京都大學(xué)的Tasuku Honjo獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng),表彰其在腫瘤免疫領(lǐng)域做出的貢獻(xiàn)。James P. Allison和Tasuku Honjo分別發(fā)現(xiàn)細(xì)胞毒T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4, CTLA-4)和程序性死亡受體1(programmed death-1, PD-1)可作為T淋巴細(xì)胞免疫檢查點(diǎn),提出了通過抑制免疫負(fù)向調(diào)控的腫瘤免疫療法[6]。將醫(yī)學(xué)免疫學(xué)重大理論發(fā)現(xiàn)的科研故事設(shè)計(jì)為研究性案例,引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí),不僅能讓學(xué)生掌握免疫學(xué)理論,還能激發(fā)學(xué)生科研熱情和探究精神,提高醫(yī)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.教師科研反哺醫(yī)學(xué)免疫學(xué)理論教學(xué):本教研室教師大部分具有博士學(xué)位,擁有自身特色的科研方向,均有在研科研項(xiàng)目。在醫(yī)學(xué)免疫學(xué)理論教學(xué)過程中,教師發(fā)揮自身科研優(yōu)勢(shì),結(jié)合科研成果反哺教學(xué)。例如,在講授細(xì)胞因子功能時(shí),筆者結(jié)合固有免疫細(xì)胞研究過程,向?qū)W生介紹如何利用巨噬細(xì)胞集落刺激因子(macrophage colony-stimulating factor, M-CSF)或粒細(xì)胞-吞噬細(xì)胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony-stimulating factor, GM-CSF)促進(jìn)骨髓細(xì)胞向巨噬細(xì)胞或樹突狀細(xì)胞分化。同時(shí)展示筆者拍攝的分化前后細(xì)胞照片,讓學(xué)生有直觀的了解。又如,在講解固有免疫模式識(shí)別受體時(shí),結(jié)合筆者研究方向,簡(jiǎn)要介紹NOD樣受體(NOD-like receptors, NLRs)及炎性小體在痛風(fēng)、阿爾茨海默癥、糖尿病等疾病中的重要作用,加深學(xué)生對(duì)細(xì)胞因子和模式識(shí)別受體功能的理解。與此同時(shí),教師可將相關(guān)研究領(lǐng)域的最新科研進(jìn)展作為教材內(nèi)容的延伸,開闊學(xué)生視野,激發(fā)學(xué)生科研探索精神。

3.學(xué)術(shù)文獻(xiàn)閱讀匯報(bào)促進(jìn)醫(yī)學(xué)免疫學(xué)理論教學(xué):在課堂教學(xué)中,結(jié)合科研方法,筆者篩選一些高質(zhì)量經(jīng)典文獻(xiàn)和最新文獻(xiàn),安排學(xué)生分組精讀文獻(xiàn)和討論匯報(bào)。同時(shí),布置5～6個(gè)問題,例如,文章想要解決什么問題?提出了何種假設(shè)?如何驗(yàn)證假設(shè)?運(yùn)用了哪些免疫學(xué)知識(shí)和技術(shù)?研究有何意義?能從中學(xué)習(xí)到什么?以問題為導(dǎo)向,以學(xué)生為主體的文獻(xiàn)閱讀匯報(bào),化被動(dòng)的“填鴨式學(xué)習(xí)”為主動(dòng)的“探究性學(xué)習(xí)”,有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和分析歸納能力、表達(dá)能力以及團(tuán)隊(duì)合作能力[7]。最后,教師梳理全文邏輯,總結(jié)技術(shù)路線圖,講解科研思路,并復(fù)習(xí)文獻(xiàn)所涉及的理論知識(shí)點(diǎn)。在醫(yī)學(xué)免疫學(xué)理論課堂上運(yùn)用上述科研式教學(xué)模式,加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)免疫學(xué)理論知識(shí)的理解,提高了學(xué)習(xí)積極性,激發(fā)了探究熱情,也為培養(yǎng)研究性能力做好鋪墊。

三、科研式教學(xué)模式在醫(yī)學(xué)免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

醫(yī)學(xué)免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是醫(yī)學(xué)免疫學(xué)課程的重要組成部分,將理論運(yùn)用于實(shí)際,不僅可加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解記憶,還可培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力、知識(shí)運(yùn)用能力和科研邏輯思維[8,9]。為更好地實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo),筆者設(shè)計(jì)了四步走的科研式醫(yī)學(xué)免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

1.驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)主要包括凝集反應(yīng)(ABO血型鑒定)、免疫標(biāo)記技術(shù)(膠體金標(biāo)記——早早孕檢測(cè))。這部分實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的在于學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)規(guī)范、熟練基本操作,為后續(xù)實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)主要由教師先講授實(shí)驗(yàn)原理和操作步驟等,而后學(xué)生動(dòng)手實(shí)際操作取得相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,再對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及注意事項(xiàng)進(jìn)行討論。

2.綜合性實(shí)驗(yàn):在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,筆者設(shè)計(jì)了綜合性實(shí)驗(yàn)。綜合性實(shí)驗(yàn)主要包括小鼠操作、血涂片制作與觀察、酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定(enzyme linked immunosorbent assay, ELISA)、流式細(xì)胞術(shù)。這部分實(shí)驗(yàn)為多個(gè)教學(xué)內(nèi)容的整合,圍繞大腸桿菌誘導(dǎo)的腹膜炎模型,并完成免疫注射、取材、血液、細(xì)胞和分子水平檢測(cè)[10]。具體安排為將學(xué)生分組,每組2只小鼠,1只為對(duì)照組,1只為實(shí)驗(yàn)組,實(shí)驗(yàn)組小鼠腹腔注射大腸桿菌菌液。3天后,取血制作血涂片并染色,顯微鏡下觀察免疫細(xì)胞;小鼠腹腔灌洗,灌洗液ELISA檢測(cè)細(xì)胞因子;灌洗細(xì)胞進(jìn)行總細(xì)胞計(jì)數(shù),并在抗體染色后通過流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)其中中性粒細(xì)胞比例。此部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在個(gè)體化差異,要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前利用所學(xué)理論知識(shí)預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,在實(shí)驗(yàn)操作后分析結(jié)果是否符合預(yù)期,并進(jìn)行討論和總結(jié)。

3.設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn):設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生在前期實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,課后通過查閱規(guī)定主題相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。而后,在課堂上進(jìn)行匯報(bào)展示,教師和學(xué)生共同討論實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性、可行性。對(duì)于創(chuàng)新性好、可行性高的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),可在教師指導(dǎo)下利用課余時(shí)間在開放性實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究。在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證操作過程中,著重培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能,養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣,并要求學(xué)生如實(shí)詳盡地書寫實(shí)驗(yàn)記錄,及時(shí)整理分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),堅(jiān)持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

4.鼓勵(lì)參與大學(xué)生科研項(xiàng)目或競(jìng)賽:對(duì)于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)進(jìn)展良好,且學(xué)生有科研意愿的,教師進(jìn)一步深入指導(dǎo),明確課題方向。再讓學(xué)生分工合作,查閱相關(guān)文獻(xiàn),細(xì)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),梳理技術(shù)路線圖,撰寫科研項(xiàng)目申請(qǐng)書或報(bào)名學(xué)科競(jìng)賽,例如,大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃(大創(chuàng))項(xiàng)目和全國(guó)大學(xué)生生命科學(xué)競(jìng)賽。進(jìn)而,學(xué)生利用課余時(shí)間開展相關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步學(xué)習(xí)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,必要時(shí)調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案,最終總結(jié)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并撰寫結(jié)題報(bào)告及研究論文。在科研項(xiàng)目和競(jìng)賽涉及的各個(gè)環(huán)節(jié),均以學(xué)生為主體,以培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力為目的。學(xué)生進(jìn)行免疫學(xué)相關(guān)課題研究不僅可促進(jìn)醫(yī)學(xué)免疫學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué),鍛煉學(xué)生數(shù)據(jù)總結(jié)和成果凝練的能力,還能提升學(xué)生的科研興趣、科研思維、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力,強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)合作精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。自2018年以來,教研室授課教師共指導(dǎo)本科生獲國(guó)家級(jí)、省級(jí)和校級(jí)大創(chuàng)項(xiàng)目立項(xiàng)近20項(xiàng),發(fā)表論文10余篇,獲得大學(xué)生生命科學(xué)競(jìng)賽全國(guó)一等獎(jiǎng)1次,福建賽區(qū)特等獎(jiǎng)和一等獎(jiǎng)各1次[11,12]。

醫(yī)學(xué)免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)科研式教學(xué)新模式,不僅可以加深醫(yī)學(xué)生對(duì)免疫學(xué)理論的理解,還能讓學(xué)生盡早接觸現(xiàn)代免疫學(xué)常用方法技術(shù),了解研究思路,提升對(duì)科學(xué)研究的興趣,為將來的學(xué)習(xí)深造奠定基礎(chǔ)。

四、建立多元化過程性考核體系

多元化的考核方式,也能提高學(xué)生學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)免疫學(xué)的積極性及學(xué)習(xí)興趣[13,14]。與科研式教學(xué)過程一致,課程采用形成性評(píng)價(jià)與課終評(píng)價(jià)相結(jié)合的評(píng)價(jià)體系,考核方向著眼于理論基礎(chǔ)知識(shí)和科研思維能力。其中,形成性考核除了課堂提問、隨堂測(cè)驗(yàn)、期中測(cè)試、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等評(píng)價(jià)形式,還組織學(xué)生繪制思維導(dǎo)圖、布置綜合性作業(yè)等。例如,在免疫應(yīng)答章節(jié)教學(xué)完成后,布置學(xué)生自行選定章節(jié),繪制章節(jié)思維導(dǎo)圖,這有利于學(xué)生階段性復(fù)習(xí)并培養(yǎng)學(xué)生整合信息,搭建知識(shí)框架的能力。又如,在理論課程結(jié)束后,結(jié)合近兩年的新冠疫情,布置綜合性作業(yè):利用所學(xué)知識(shí),并收集相關(guān)資料,從機(jī)體抗新冠病毒免疫、抗新冠疫苗及藥物研發(fā)等方面,介紹目前所知的新冠病毒相關(guān)知識(shí)與研究進(jìn)展。通過采用全過程全覆蓋、科學(xué)的考核方式,可督促學(xué)生及時(shí)、高效地理解并運(yùn)用所學(xué)知識(shí),明顯提高教學(xué)質(zhì)量。

五、展 望

新世紀(jì)生命醫(yī)學(xué)的飛速發(fā)展對(duì)醫(yī)學(xué)生們提出了更高的要求。當(dāng)前醫(yī)學(xué)免疫學(xué)科研進(jìn)展突飛猛進(jìn),在醫(yī)學(xué)教育中的重要地位日趨顯現(xiàn)。筆者探索了醫(yī)學(xué)免疫學(xué)科研式教學(xué)新模式,在理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中充分發(fā)揮科研的作用,促進(jìn)了課程理論與前沿進(jìn)展的融合,優(yōu)化了課程體系,顯著提升了醫(yī)學(xué)生的科研思維和創(chuàng)新能力。與此同時(shí),也敦促教師不僅要熟練掌握免疫學(xué)基本理論與框架,還要緊跟免疫學(xué)前沿進(jìn)展,教研相長(zhǎng),不斷進(jìn)步。