生物醫(yī)學(xué)研究生分子病理實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)與效果分析

李 蘭，藍(lán)章彰，徐錦岳，孟 煊，劉依林，魏潔帆，肖 堅(jiān)，任銘新，張 靜，張文勇

(南方科技大學(xué)醫(yī)學(xué)院病理系， 深圳 518055； △通訊作者)

生物醫(yī)學(xué)研究生教育是提升我國(guó)醫(yī)學(xué)研究水平和醫(yī)療保障能力的核心要素[1]，醫(yī)學(xué)院校培養(yǎng)的學(xué)生將成為未來(lái)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究的主力軍。如何高質(zhì)量地培養(yǎng)生物醫(yī)學(xué)研究生科研實(shí)操技能、科研思維與創(chuàng)新精神是高等醫(yī)學(xué)教育的重要內(nèi)容[1,2]。

分子病理學(xué)作為病理學(xué)亞?？坪团R床醫(yī)學(xué)分支學(xué)科，近年來(lái)隨著精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)時(shí)代下基因分子檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，得到了飛速發(fā)展并在醫(yī)學(xué)科研中得到廣泛應(yīng)用。它在臨床診斷和基礎(chǔ)研究中的作用已日益受到重視，可以說(shuō)分子病理學(xué)是衡量一所醫(yī)學(xué)院?；A(chǔ)科研能力和教學(xué)水平的標(biāo)準(zhǔn)之一。在此背景下，開(kāi)展研究生分子病理教學(xué)十分必要，但目前國(guó)內(nèi)少有醫(yī)學(xué)院校開(kāi)設(shè)此課程。南方科技大學(xué)醫(yī)學(xué)院教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過(guò)前期大量調(diào)研考察和深入的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)探討[3,4]，開(kāi)設(shè)了一門(mén)緊密銜接前沿科研成果和方法，以培養(yǎng)科研實(shí)操能力為目標(biāo)的分子病理課程。通過(guò)兩年的教學(xué)實(shí)踐，已取得初步成效，該課程于2020年入選廣東省研究生示范性建設(shè)課程。為進(jìn)一步提升教學(xué)水平，教學(xué)團(tuán)隊(duì)在選課研究生中開(kāi)展問(wèn)卷調(diào)查，客觀評(píng)估教學(xué)質(zhì)量，為課程教學(xué)改革和改進(jìn)建設(shè)提供參考依據(jù)。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

研究對(duì)象為南方科技大學(xué)醫(yī)學(xué)院2019級(jí)和2020級(jí)選修了分子病理實(shí)驗(yàn)的58名研究生，包括碩士研究生43名，博士研究生15名，均在第一學(xué)年第一學(xué)期選修課程。

1.2 課程設(shè)計(jì)

為保障設(shè)計(jì)的課程內(nèi)容符合切實(shí)需求，課程在開(kāi)設(shè)前針對(duì)選課學(xué)生進(jìn)行了科研背景調(diào)研。結(jié)果表明，學(xué)生迫切希望了解分子病理學(xué)前沿科研成果和新技術(shù)，但理論和實(shí)驗(yàn)技能基礎(chǔ)普遍薄弱。對(duì)此，教學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容(見(jiàn)表1)時(shí)以細(xì)胞實(shí)驗(yàn)、腫瘤動(dòng)物模型建立和常規(guī)病理技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合常用的分子病理技術(shù)如肝癌標(biāo)志物HepPar-1免疫組化檢測(cè)、EB病毒EBER核酸原位雜交檢測(cè)、新型冠狀病毒檢測(cè)引物設(shè)計(jì)、BRAF基因V600E突變qPCR檢測(cè)等，并增加了數(shù)字病理、生物信息學(xué)常用數(shù)據(jù)庫(kù)如TCGA和cBioportal檢索、NGS測(cè)序原理和數(shù)據(jù)分析等內(nèi)容。課程同時(shí)引入了自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)定參考選題，由學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)施方案并總結(jié)討論，加強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和科研創(chuàng)新能力。課程共設(shè)16個(gè)教學(xué)周，共64學(xué)時(shí)，以自編英文實(shí)驗(yàn)手冊(cè)為授課教材。

1.3 教學(xué)實(shí)施方法

課程采用小班分組教學(xué)，教學(xué)班不超過(guò)30人，每個(gè)小組不超過(guò)4人。教師在開(kāi)課前已經(jīng)對(duì)學(xué)生的科研背景進(jìn)行了調(diào)研，分組不是隨機(jī)而是均衡了每組學(xué)生的科研背景。每個(gè)小組里科研背景較強(qiáng)的學(xué)生可以選為小組負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)小組中實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的準(zhǔn)備等工作，保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利開(kāi)展。進(jìn)行小鼠成瘤實(shí)驗(yàn)時(shí)，每位學(xué)生都會(huì)領(lǐng)取自己專屬的小鼠，獨(dú)立操作后續(xù)腫瘤大小測(cè)量、取瘤、冰凍切片、免疫組化、核酸原位雜交等實(shí)驗(yàn)。PCR引物設(shè)計(jì)、生信數(shù)據(jù)庫(kù)的使用和NGS數(shù)據(jù)在線分析等，學(xué)生均獨(dú)立在線操作完成。大部分的授課內(nèi)容均在4 h內(nèi)完成，個(gè)別實(shí)驗(yàn)依據(jù)具體需求需在課前課后準(zhǔn)備，包括連續(xù)細(xì)胞培養(yǎng)、成瘤實(shí)驗(yàn)連續(xù)觀察2周等需要每個(gè)小組根據(jù)實(shí)際需求自己安排時(shí)間在實(shí)驗(yàn)室和動(dòng)物中心進(jìn)行操作。

課程的考核采用形成性評(píng)價(jià)，包括實(shí)驗(yàn)記錄占10%、出勤與課堂平時(shí)表現(xiàn)占10%、實(shí)驗(yàn)報(bào)告占40%、期末論文和學(xué)生匯報(bào)占40%。實(shí)驗(yàn)記錄包括實(shí)驗(yàn)過(guò)程的記錄和課程配套習(xí)題的討論。實(shí)驗(yàn)報(bào)告包括實(shí)驗(yàn)背景、儀器設(shè)備、方法、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、分析與討論等內(nèi)容。論文要求查重率不超過(guò)15%。學(xué)生需要在課程最后一周用英文進(jìn)行匯報(bào)。課程同時(shí)設(shè)計(jì)了1-2次自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，由學(xué)生撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)方案并做報(bào)告，經(jīng)教師點(diǎn)評(píng)，學(xué)生修改實(shí)驗(yàn)方案和完善實(shí)驗(yàn)方法之后再操作。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)由1名教授、2-3名實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員和多名助教組成。課程在醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心開(kāi)展，使用到的實(shí)驗(yàn)室包括分子醫(yī)學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室、細(xì)胞培養(yǎng)室、數(shù)字化病理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心、顯微數(shù)碼互動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室與流式細(xì)胞儀室等。

1.4 教學(xué)效果評(píng)價(jià)方法

教學(xué)效果評(píng)價(jià)采用問(wèn)卷對(duì)每一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技能的掌握情況進(jìn)行追溯性調(diào)查，比較修讀前后的知識(shí)能力水平，同時(shí)收集學(xué)生對(duì)課程的真實(shí)反饋意見(jiàn)。數(shù)據(jù)分析采用在線SPSS軟件，課前與課后的組間比較用t檢驗(yàn)，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。掌握度以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 調(diào)研結(jié)果

2.1 課前、課后掌握情況調(diào)查

教學(xué)調(diào)查在開(kāi)課前、結(jié)課后兩個(gè)時(shí)段開(kāi)展，分別向連續(xù)兩期共58名選課學(xué)生發(fā)放在線問(wèn)卷，回收率100%，全部為有效問(wèn)卷。經(jīng)課程學(xué)習(xí)，學(xué)生的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作水平均有大幅提升(見(jiàn)表1)。

表1 實(shí)驗(yàn)技能掌握情況調(diào)查 人(%)

2.2 碩士、博士掌握情況對(duì)比

我們進(jìn)一步對(duì)選課學(xué)生背景進(jìn)行分析(見(jiàn)表2)，發(fā)現(xiàn)碩士研究生課前基礎(chǔ)比博士研究生弱(平均掌握度18.9%vs38.6%)，但在經(jīng)過(guò)課程訓(xùn)練后二者平均掌握度都有大幅提升且達(dá)到80%以上(83.0%vs89.8%)。這表明該課程對(duì)于提升碩士研究生和博士研究生實(shí)驗(yàn)技能都有明顯幫助。

表2 碩博學(xué)生掌握情況對(duì)比 (%)

2.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)滿意度調(diào)查

我們共發(fā)放和回收調(diào)查問(wèn)卷各58份。學(xué)生對(duì)課程收獲普遍感到滿意(見(jiàn)表3)。滿意度項(xiàng)目最高為鍛煉了實(shí)驗(yàn)技能(98.3%)，最低為鍛煉了科研聽(tīng)、讀、寫(xiě)能力(86.2%)。滿意度調(diào)查顯示實(shí)驗(yàn)課程對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行了針對(duì)性的訓(xùn)練。

表3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)滿意度調(diào)查 人(%)

3 討論分析

本研究表明，給入校研究生開(kāi)設(shè)以培養(yǎng)科研素質(zhì)和實(shí)驗(yàn)操作能力為目的的分子病理實(shí)驗(yàn)課具有一定意義。研究者采用課后調(diào)查問(wèn)卷的形式分析發(fā)現(xiàn)，約95%的學(xué)生反饋該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)及操作示范清晰準(zhǔn)確，注重科學(xué)方法培養(yǎng)，認(rèn)同課程鍛煉實(shí)驗(yàn)技能與科研思維的理念，所學(xué)技能有助于完成自己的科研課題。通過(guò)課程學(xué)習(xí)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力得到顯著加強(qiáng)。各項(xiàng)基本實(shí)驗(yàn)技能中，獨(dú)立操作細(xì)胞周期和凋亡實(shí)驗(yàn)的學(xué)生比例分別從15.5%和17.2%提升到82.8%和84.5%，獨(dú)立操作冰凍切片制備和HE染色的學(xué)生比例均從19.0%分別提升到81.0%和87.9%，獨(dú)立操作石蠟組織DNA提取、引物設(shè)計(jì)、qPCR實(shí)驗(yàn)的學(xué)生比例也從低于50%提升到高于80%。通過(guò)課程學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)常用生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)、NGS測(cè)序原理也有了初步了解。盡管以問(wèn)卷調(diào)查來(lái)評(píng)估技能的掌握程度可能存在一定主觀性，但通過(guò)前后的對(duì)比可見(jiàn)技能提升變化的趨勢(shì)。研究者對(duì)于博士研究生和碩士研究生對(duì)課程的反饋也進(jìn)行了分析。該課程對(duì)于碩士研究生和博士研究生實(shí)驗(yàn)技能的提高均非常顯著。從碩士研究生和博士研究生的實(shí)驗(yàn)技能背景調(diào)研結(jié)果分析，碩士研究生的科研經(jīng)歷比較有限，因此該課程作為一門(mén)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)的課程，對(duì)于碩士研究生幫助更加顯著。此外，因?yàn)檎n程是英文授課，學(xué)生要用英文進(jìn)行口頭匯報(bào)和論文撰寫(xiě)，通過(guò)課程提升了自身英文聽(tīng)、讀、寫(xiě)能力。我們的經(jīng)驗(yàn)表明，在研究生進(jìn)入項(xiàng)目科研階段前期，為他們開(kāi)設(shè)一門(mén)內(nèi)容豐富、著重訓(xùn)練常用分子病理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)課程確實(shí)具有很好的效果。

該課程在內(nèi)容設(shè)計(jì)方面遵循以學(xué)生科研能力培養(yǎng)為本的原則，在開(kāi)課前對(duì)學(xué)生的科研背景進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研，因此可以更加有針對(duì)性地設(shè)計(jì)課程內(nèi)容。同時(shí)，教師也適當(dāng)引入對(duì)于臨床分子病理診斷有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的課程內(nèi)容，比如在實(shí)時(shí)熒光PCR課程中以BRAFV600E檢測(cè)為例，讓學(xué)生了解該實(shí)驗(yàn)對(duì)于多種癌癥診斷和精準(zhǔn)治療的重要意義，在免疫組化課程中采用對(duì)于肝癌診斷具有重要意義的HepPar-1為例進(jìn)行教學(xué)，在PCR引物設(shè)計(jì)課程中以COVID-19核酸診斷為例，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)于重大醫(yī)學(xué)問(wèn)題進(jìn)行自主思考。該課程在內(nèi)容設(shè)計(jì)方面也考慮到對(duì)學(xué)生科研思路的培養(yǎng)，因此課程以模擬一個(gè)腫瘤分子病理課題的形式開(kāi)展。課程內(nèi)容包括癌細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞周期檢測(cè)、細(xì)胞凋亡檢測(cè)、小鼠移植性腫瘤模型建立、腫瘤形態(tài)學(xué)分析、免疫組化分析、PCR引物和Probe設(shè)計(jì)、從FFPE腫瘤組織中提取gDNA，采用qPCR進(jìn)行基因變異分析、數(shù)字病理分析、代表性腫瘤數(shù)據(jù)庫(kù)如TCGA、cBioPortal、COSMIC檢索與二代測(cè)序數(shù)據(jù)分析等。通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)于腫瘤分子病理科研項(xiàng)目的核心實(shí)驗(yàn)技術(shù)有一個(gè)比較完整的理解和掌握，對(duì)于今后進(jìn)入課題組開(kāi)展研究有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

課程對(duì)于線上線下混合式教學(xué)模式進(jìn)行了探索。課程建立了專屬課程網(wǎng)站，課程的大綱、實(shí)驗(yàn)手冊(cè)、課程視頻、實(shí)驗(yàn)操作視頻等內(nèi)容均上傳。學(xué)生可通過(guò)線上學(xué)習(xí)對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充學(xué)習(xí)。分子病理學(xué)的發(fā)展非常迅速，學(xué)生熟悉掌握各種線上數(shù)據(jù)庫(kù)和分析工具也成為科研工作的切實(shí)需要。因此，課程有針對(duì)性地引入了生物信息分析模塊，目的是讓學(xué)生了解常用生物信息軟件、基因信息數(shù)據(jù)庫(kù)、核酸數(shù)據(jù)庫(kù)、蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)和信號(hào)通路數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)使其充分利用線上公共測(cè)序數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)FastQC測(cè)序報(bào)告解讀、熟悉常用NGS分析流程與方法，以培養(yǎng)面向未來(lái)的醫(yī)學(xué)研究者。

分子病理學(xué)課程非常重視在教學(xué)工作中有機(jī)融入課程思政內(nèi)容，幫助學(xué)生科研素質(zhì)的培養(yǎng)。教師在課程中反復(fù)強(qiáng)調(diào)科研誠(chéng)信、實(shí)驗(yàn)操作安全和實(shí)驗(yàn)室環(huán)境維護(hù)、合作精神與創(chuàng)新能力培養(yǎng)幾個(gè)方面?？蒲姓\(chéng)信體現(xiàn)在論文查重和對(duì)實(shí)驗(yàn)記錄真實(shí)全面性的重視。論文要附查重報(bào)告，實(shí)驗(yàn)當(dāng)日對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組要有詳細(xì)規(guī)范的流程記錄與結(jié)果記錄，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析必須真實(shí)、無(wú)虛假挪用圖等情況。實(shí)驗(yàn)安全和實(shí)驗(yàn)室環(huán)境維護(hù)的內(nèi)容在第一節(jié)課內(nèi)容中就重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)，所有學(xué)生要簽署實(shí)驗(yàn)室安全責(zé)任書(shū)。分組實(shí)驗(yàn)增加了學(xué)生之間的互動(dòng)與合作，培養(yǎng)了合作精神。在創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面，課程引入自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，設(shè)定參考選題，由學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)與總結(jié)討論。課程中引入新冠病毒檢測(cè)方法的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用等方面，鼓勵(lì)學(xué)生將科研工作與社會(huì)需求相結(jié)合，培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的意識(shí)和能力[5]。

國(guó)內(nèi)分子病理教學(xué)尚處于起步階段[6,7]，在醫(yī)學(xué)院校開(kāi)展相關(guān)課程順應(yīng)了生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。該課程在分子病理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域已探索出一套實(shí)用性強(qiáng)、行之有效的教學(xué)模式，實(shí)踐證明對(duì)研究生綜合科研能力提高有明顯效果，為相關(guān)醫(yī)學(xué)院校開(kāi)展研究生起步階段分子病理教學(xué)提供了可行的借鑒模式，具有一定的參考和推廣價(jià)值。