CDIO模式下醫學生免疫學實驗課的能力培養

楊丹聃,辛暨麗,王 琰,吳 睿,王博文,張鈺欣,高長曌

(1.吉林大學基礎醫學院，吉林 長春 130021；2.吉林大學臨床醫學院，吉林 長春 130021；3.吉林大學中日聯誼醫院，吉林 長春 130033)

伴隨著時代的發展，素養教育已日漸融入到原有的教育課程中，學與教的方式也隨之發生變革，引導教學逐漸趨向以學生為中心，以促進學生自主學習，基于問題或基于項目學習為目的開展教學設計[1]。構思-設計-實施-運作(conceiving-designing-implementing-operating,CDIO)這種工程教育模式最早是由美國麻省理工及瑞典的3所大學共同創設的一種先進教育理念，引導學生以主動、實踐的方式進行學習，通過“以學生為主題”、“做中學”、“項目驅動”的教學方法，培養學生的創新設計能力和實踐應用能力[2]。為了適應現代醫學生的培養目標﹐培養具備較強的臨床思維、臨床實踐能力,以及一定的臨床科學研究和臨床教學能力的高水平、高素質的臨床醫師。將CDIO理念引入醫學免疫課教學是想最大限度的調動學生學習的主動性，以學生為主體，教師以總結、答疑等方式作為輔助，讓學生主動地參與實驗課程。

1 教學模式設計

為了培養學生的科學思維能力和實驗操作能力，單純的基礎理論與基礎實驗操作相結合的教學模式已無法滿足需求，教師的輔助太多，學生思維受到固化，不能更好的發散思維，鍛煉實驗操作水平。因此，嘗試引導學生獨立完成一項實驗項目，使學生在此過程中具備掌握和熟練運用的技能和理論知識。CDIO理念能充分展現此想法，將CDIO方法與教學環節有效結合，是此次教學改革的重點，整體思路如圖1所示。

圖1 教學模式設計

具體模式為實行“以學生為主體”的實驗教學模式，結合“發現教學”引導讓學生按照CDIO“構思”、“設計”、“實施”、“運行”的方式開展實驗學習。

(1)確立“藥物對免疫抑制模型免疫調節作用”為研究課題，在常規實驗課內容上加入藥物治療環節，教師簡單闡述選題的原則、方法、思路，并舉例描述，現場CDIO。

(2)學生分組布置任務，首先運用所掌握的專業知識并查閱文獻資料，找到具有增強免疫功能的目標藥物。學生要根據可行性、需要性、科學性、安全性、創新性、效益性等原則，可以從西藥、中藥、生藥中選擇，通過查閱國內外相關文獻，比較所選藥物的優劣，從創新和效益的角度確認目標藥物。并把藥物的獲取途徑、儲存條件、以往檢測手段等查閱清晰。

(3)根據文獻，自行設計免疫調節實驗。并且每組負責一項實驗的自講，包括實驗原理、過程、問題處理、應用等方面。要求小組明確立體依據，從穩定性角度出發選擇實驗，小組成員全員參與，分工明確，重點負責，通過討論完成實驗設計。

(4)各組負責實驗的學生參與預實驗，確定具體的操作條件、時間、消耗情況及實驗物品的準備等，并做好記錄，有利于實驗失誤分析。

(5)實驗課規定時間內由學生主講自己查到的實驗內容，教師做總結與補充。學生將目標藥物應用于全程實驗中。

(6)探討實驗設計，學生可以在課堂基本實驗之外，將自己實驗所需關鍵檢測內容以報告形式討論完成。

(7)分析實驗結果，撰寫實驗結果總結報告。

(8)成績考核：包括理論成績、平時成績和CDIO成績，綜合反應學生學習成果。

2 教學實施過程

整體過程如圖2所示。

圖2 教學實施過程

2.1 通過實驗設計鍛煉學生的科研能力與創新能力

實驗開始前，由教師引導學生提出科學的、可行的、創新性的、有意義的實驗課題，由學生進一步查找相關實驗文獻，經教師初步考慮后決定選取茶多酚與元花青素兩種氧化劑作為實驗藥物，在實驗設計過程中，除了常規探討以上兩種實驗藥物對小鼠免疫學功能的影響，如脾臟胸腺指數的測定、細胞因子檢測、淋巴細胞轉化實驗等，還鼓勵學生在查閱文獻，掌握一定科學性、可行性的基礎上，設計了碳粉廓清實驗、生物體抗氧化酶系SOD及MDA在血清中的測定、胃腸排空率測定等實驗。

在實驗設計的過程中，由學生自主查閱文獻，了解相關內容后提出科學可行的實驗課題有助于提高學生的深度思考能力，深化科研設計選題這一過程。設計實驗方案時，鼓勵學生發散思維，查閱文獻從而能夠設計其他可行的實驗方案，能夠培養學生的科研創新能力，鍛煉了學生的自主科研能力。

2.2 通過設計具體的實驗方案鍛煉學生的科研思維

在確定了大致的實驗方案之后，由學生自主查找文獻，了解具體的實驗方法并進行探討，確定要研究的實驗指標，思考在現有的條件下實驗方案能夠完成的程度，確定好完成實驗所需要的材料以及擬定完整的實驗方法。

由學生自己查找文獻，自己思考，小組成員討論，再由教師斟酌考慮，確定出完整的實驗材料及方法，是實驗完成的基礎。從實驗可行性的角度出發，引導學生對實驗方案進行完善及補充提高，能夠培養學生嚴謹縝密的科研思維。

2.3 通過學生自主進行實驗操作鍛煉學生的科研實踐能力

在實踐過程中，由教師對同學們進行各項實驗技能培訓，如正確進行小鼠灌胃給藥，小鼠眼球取血，超凈臺工作注意事項，酶聯免疫吸附實驗操作等，由學生自主完成實驗操作，老師進行指導，實驗中灌胃給藥共計2周，再由學生根據實驗方案取相關實驗標本進行下一步操作。

學生自己進行實驗操作，能鍛煉學生的動手能力，更好地幫助學生了解免疫學實驗的原理，鞏固理論課基礎知識。同時掌握一定的實驗技能，為學生將來進行相關方面的科學研究奠定一定的基礎。

2.4 通過實驗數據的處理與分析鍛煉學生的科研資料整理能力

實驗完成后得到的各項數據，由學生通過統計學知識，運用一定的統計學軟件進行處理，得到直觀的實驗結果，從而能夠更好地進行實驗結果討論，得出符合預期的實驗結論。

數據處理是整個實驗過程中最為重要的步驟之一，通過數據的處理與分析，能夠鍛煉學生對科研資料的整理與分析能力，也能夠讓學生體會到統計學知識在實驗過程中的重要作用。

2.5 通過實驗結果的討論與分析鍛煉學生的科研思維

實驗結束后，通過數據處理，學生對實驗結果進行科學合理的分析，從而得出實驗結論，并對整個實驗過程及實驗結論進行相關討論與分析，發散思維，對實驗設計進行總結，對實驗的優缺點進行討論。

通過實驗結果的分析，學生能夠對此次實驗設計進行評價，小組成員討論分析可以鍛煉學生的發散思維，對實驗中的優缺點進行討論，可以為實驗設計提供經驗，從而完善實驗方案。

2.6 通過撰寫實驗論文鍛煉科研總結能力

實驗論文的撰寫可以將整個實驗的成果進行記錄與發表，供他人參考，實驗結束后，由教師指導學生進行完成實驗論文的書寫，這一過程中鍛煉了學生的科研總結能力，鍛煉了科研思維。

3 考核分析與教學反饋

本次醫學免疫學教學實踐改革效果主要以問卷填寫形式進行調查。參與實驗的學生均認為通過教改實驗之后，能在常規實驗課基礎上對相關知識有了更深入的了解，并且對免疫學實驗操作掌握的更熟練，經過教改，同學們均認為在實驗設計方面鍛煉了自己的科研思維和創新能力。大部分同學能夠在教改的課余時間對實驗設計，論文撰寫等方面進行自主學習。同時，通過問卷調查，了解到同學們在這樣一種新型的教學模式下，存在的一些問題。有同學認為在實驗設計時方向過于發散，難以抉擇；有同學認為在選取實驗藥物時，通過文獻檢索到的資料良莠不齊，不能在短時間內確定檢索到的藥物功效的可靠性；大多數同學認為在教改項目的設計階段時，對實驗原理的掌握以及確定好藥物的使用劑量存在一定的困難；在教改項目實施階段，無菌操作、小鼠灌胃給藥等實驗操作存在一定的問題；在教改項目的運行階段，有同學在應用統計學處理實驗數據時遇到了一定的困難；有同學在實驗結果與預期存在差別時應當如何分析上遇到了困難。

經問卷調查，參與實驗的同學反映自己在此次教改項目中收獲較大，有同學認為在實驗設計時通過小組討論以及師生共同探討等方式，發散了思維。同學們認為通過教改項目鍛煉了自己查閱文獻、整理資料的能力。在教改項目中，同學們認為自己基本做到了自主決定實驗方向、課題、選擇實驗指標及方法，自主討論分析結果等。參與實驗的同學認為通過此次教改，熟悉了如何自主設計實驗，熟悉了做課題的流程，具備了一定的科研思維及創新能力。由于教改項目不像普通實驗課那樣只是依賴老師給出的實驗步驟進行，而是自主設計，在實驗時難免會出現一些漏洞，所以應該在實驗開始前反復思索，同時在實驗操作時牢記自己所操作的目的，遇到劑量不夠等問題靈活變通，及時調整方案。實驗預先準備越充分，實驗操作時遇到的問題就會越少。

4 總結

我國自1988年開始實施長學制醫學教育模式，目的是培養適應21世紀需要的基礎理論深厚、專業知識扎實，素質高、潛力大，有科學創新能力、有創新思維、有能力提高醫療衛生服務水平的高層次醫學人才[3]。經過20余年的辦學實踐，對我國高等醫學教育事業和醫療衛生事業的發展，起到了十分重要的作用。

在醫學免疫學的教學過程中，進行這樣的一次教學改革實驗，旨在通過學生自主查閱文獻提出實驗課題鍛煉學生的科研能力與創新能力，通過實驗方案的設計鍛煉學生的科研思維，通過學生自主進行實驗操作鍛煉學生的科研實踐能力，通過實驗數據的整理，實驗結果的討論與分析鍛煉學生的科研總結能力。通過學生的反饋，本次教改實驗總體結果令人滿意，參與實驗的同學的科研設計能力得到了較大提升。