分子診斷技術課程探索性實驗教學的思考與實踐

陳新江 　夏佳音　何文迪　毛英俊

【摘 要】針對醫學檢驗技術專業高職生在學習《分子診斷技術》實驗原理及相關實驗技術過程中存在的問題，本文主要從教學內容和教學方法上對分子診斷技術課程的實驗教學進行了思考與實踐。具體內容主要包括：通過調研選取有代表性的實驗作為實驗教學內容;通過設計開發探索性實驗提升學生的學習積極性;培養學生分析數據、撰寫論文的能力等。以期為同類課程的教學設計與安排提供有益的參考。

【關鍵詞】分子診斷技術;探索性實驗;實驗教學;醫學檢驗技術專業

中圖分類號： G642;R-4 文獻標識碼： 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

分子診斷技術是精準醫療的基礎[1]，是體外診斷試劑行業增速最快的子行業[2]，也是醫學檢驗技術專業重要的專業課程[3]，主要應用分子生物學方法檢測人體內遺傳物質的結構或表達水平的變化而做出診斷。分子診斷技術能夠從基因水平進行檢測，因此檢測靈敏度和準確性的優勢較為明顯，可在感染初期檢測病原體或者提早確認基因缺陷，從而提供個性化的醫療診斷服務，主要應用于遺傳病、傳染性疾病、腫瘤等疾病的檢測與診斷[4]。

分子診斷技術實驗大多時間長、理論難，而高職生的實驗課時相對較少，學習理論知識的能力較弱，要想使學生在較短的時間內學好實驗技能和實驗原理，分子診斷技術實驗亟待改革[5-6]。筆者對傳統的實驗教學進行了分析和思考，結合本校醫學檢驗技術專業的培養目標，精心選取實驗教學內容并作了整體設計、進一步完善了教學方法和考核方式。運用了探索性實驗教學模式，旨在提升醫學檢驗技術專業高職生的動手操作能力和分析解決問題的能力。

1 分子診斷技術課程實驗教學中存在的弊端

目前，主流的分子診斷技術類實驗指導教科書中的實驗項目大部分是驗證性實驗，部分項目與行業需求不相符合。在這種情況下，實驗教學的形式和方法普遍比較單一，以簡單的重復性實驗為主，即學生開始實驗前，先由教師講解實驗原理、主要操作步驟、注意事項等，然后學生按部就班進行操作，最后提交實驗報告本，就算完成了整個實驗。學生獨立思考的時間和空間相當有限，實驗興趣比較淡薄，實驗積極性不高，科學思維能力未能得到充分培養。這種教師占主導地位的固化的教學模式，導致學生處于被動狀態，沒有單獨思考、與教師共同探討的機會，遇到問題時往往不知道該如何分析解決，對教師過度依賴，不利于學生職業能力的培養。由于全班同學的實驗內容相同，實驗結果相近，導致實驗報告中的具體數據容易出現被抄襲現象。在傳統的實驗教學中，評價學生實驗成績主要根據實驗操作和實驗報告來進行，即總成績由平時操作成績和實驗報告成績組成，評價方式簡單機械，不利于調動學生的實驗積極性、主動性。另外，與行業需求不相對應的實驗操作技能，學生即使掌握良好，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，本課程組設立了分子診斷技術實驗教學改革的總體目標：在有限的實驗教學時間內，讓學生獲得盡可能多的適用的實驗技能;提高實驗課的趣味性、探索性和邏輯性;激發學生主動發現問題的科學意識;提升學生分析問題、解決問題的能力;培養學生嚴謹認真的工作作風。具體的做法和措施如下。

2 探索性實驗教學的設計與實踐

2.1 通過調研選取實驗教學項目

為更好地對接行業需求，課題組自行設計了《分子診斷技術實驗項目重要性調查表》，調查表中一共列舉了100項與本課程密切相關的實驗項目（表1）。通過發送電子調查表、電話采訪、實地走訪等方式向大型醫療機構分子診斷實驗室、生物檢測公司、第三方醫學檢驗公司的行家進行了調研。對調查結果進行匯總、分析后，確立了分子診斷技術課程的主要實驗項目，包括引物設計、核酸提取、基因擴增、DNA檢測、蛋白質檢測等。

2.2 優化設計課程的探索性實驗

確立了課程的主要實驗項目后，我們對這些項目進行了整體設計，使其相互連貫，融為一體，同時設計了大量的探索性環節。學生圍繞“某個新基因表達載體的構建及在原核生物中的表達”這一主線，從基因的生物信息學分析、引物設計、目的基因片段的獲取，到表達載體的構建和篩選，目的蛋白的誘導表達，最后對目的蛋白進行檢測。實驗教學中涉及的基因都是新的，而且每個小組的基因都不同，實驗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，需要依靠同小組學生通力配合協作，在探索中完成所有實驗。通過優化設計不僅涵蓋了所有的重要實驗項目，而且通過內容整合、完善、補充，形成了一個系統的探索性實驗。使得每個實驗之間的內容相互聯系，有機地將各個獨立實驗結合起來。通過實驗課程的學習，學生對DNA、蛋白質等生物大分子的性質和相關檢測技術有了感性認識后，再開展對應的理論知識的教學（圖1），深入淺出，深奧的分子生物學理論不再那么難以理解了。

2.3 分小組開展實驗和理論教學

本校分子診斷技術課程始終堅持20人左右的小班化教學，一般分為四個小組，每個小組圍繞一個基因的克隆表達及生物信息學分析，分工協作，共同完成，鍛煉了學生動手操作和解決實際問題的能力，同時也培養了學生的組織協調能力與合作精神。理論教學同樣采用小組教學，小組的成績取決于每個成員的課堂表現和學習成效，學習過程中大家都全力以赴、不敢懈怠，以免影響小組其他同學的最終評分。

比如在“引物設計”實驗中，小組成員利用各自優勢，自行分工，積極參與，計算機應用能力強的學生負責相關軟件的安裝，帶頭解決在安裝、運行過程中出現的技術問題;學習能力強的學生負責引物設計的具體操作，靈活運用所學知識，借助軟件設計所需的引物;其他同學都自覺擔當參謀的角色，遇到問題、困難或者異常時，出謀劃策，相互探討，共同完成設計。

再比如在撰寫論文階段，文獻檢索能力強的學生查找與實驗內容相關的論文、資料等;實驗內容記錄詳細的學生負責實驗材料、實驗方法和實驗結果的撰寫;理論基礎扎實、分析能力強、文筆較好的學生主要撰寫前言和討論部分;仔細嚴謹的學生負責修改完善論文。整個過程中，小組成員分工不分家，每項子任務都有一個主導的學生，其他同學通力配合。

2.4 根據需求適時地開放實驗室

分子診斷技術實驗室如果無限制地開放存在較大的安全隱患，如生物安全、危化品管理等。不開放實驗室，又不利于學生自主實驗能力的培養和探索性實驗的開展。鑒于上述考慮，本實驗室根據需求適時地開放實驗室，開放期間全程安排教師予以指導，既充分發揮實驗室的功能，又要確保實驗室的安全。通過開放實驗室，學生上課時間沒有做完的實驗可以在課外繼續完成，實驗失敗的小組可以利用課余時間重新做一遍，學生還可以觀摩學習任課教師怎樣做預實驗和實驗準備。

2.5 指導學生完成學術論文撰寫

分子診斷技術課程的第一堂課，教師就告知學生需要以論文的形式完成實驗報告，讓學生有足夠的時間積累實驗數據、查閱文獻和撰寫論文。在實驗教學中引導學生及時記錄論文素材，包括儀器設備的生產商和型號、試劑的名稱和廠家、實驗數據等。理論教學時，指導學生查閱參考資料，提升理論水平。學生有了一定的專業基礎知識之后，教師開始介紹論文的基本格式、分享寫作經驗，然后要求學生能夠利用知網、維普、PubMed等數據庫檢索文獻，通過下載或者文獻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之一。鼓勵學生閱讀中英文學術論文并撰寫論文。教師對學生提交的論文初稿進行把關，指出存在的問題與不足，讓學生加以修改，然后向專業對口的雜志社投稿。2016級的學生共完成了4篇論文（表2），2017級學生的實驗還在進行中。論文版面費從專業建設經費和任課教師的教科研經費中開支，論文正式發表后，學生還能獲得學校的獎勵。寧波衛生職業技術學院2018年12月6日出臺的文件中規定“學生以第一作者公開發表論文，根據期刊等級可以獲得1000至10000元的獎金”。表格中的論文大部分發表在國內核心學術期刊，學生可以獲得6000元/篇的獎勵，這進一步提升了學生參與探索性實驗、撰寫論文的積極性。

3 探索性實驗教學的效果與體會

3.1 學生的學習積極性明顯提升

探索性實驗充滿了不確定因素，每個年級、每個小組的主要實驗對象——基因是不同的，完成這樣的實驗富有挑戰性和吸引力。本課題組對實驗內容進行了整體設計，所有的實驗內容都是密切相關的，全部完成以后可以將實驗數據整理成論文，并且公開發表，學校還出臺了相應的獎勵政策，使學生更加重視分子診斷技術課程的實驗教學。實驗內容與本課程重要的理論知識相對應，是學好理論的前提和基礎，又與行業需求相對接，具有較強的實用性。這些因素都有利于提升學生的學習積極性。

3.2 學生分析問題和解決問題的能力得到提高

探索性實驗教學模式，改變了學生過度依賴教師、機械模仿的被動學習狀況。實驗過程中會遇到一系列的問題，沒有現成的資料可以直接參考，小組之間沒法相互支援，各個小組只能依靠自己，運用所學知識來解決問題，實在解決不了的困難，教師可以給與必要的協助，但不會大包大攬。學生實驗失敗是常有的事情，教師會隨即安排開放實驗室，失敗的實驗學生可以重新做，直到實驗成功。每個實驗最終都必須成功，因為整個實驗教學是一個整體，一個實驗失敗后，后續的實驗根本無法進行。在這樣的鍛煉過程中，學生的分析能力和實驗能力自然得到了提高。

【參考文獻】

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