臨床醫學八年制免疫學實驗課程教學的思考和探索實踐①

李志清 郭 猛 錢 程 劉書遜 朱鯉燁 薛逸荃

（中國人民解放軍海軍軍醫大學免疫學研究所暨醫學免疫學國家重點實驗室，上海 200433）

臨床醫學八年制（簡稱八年制）專業由協和醫學院和北京大學醫學部首先創立，2004 年至今，開設該專業的院校陸續增至16 所。教育部擴大試辦八年制專業之初提出了“八年一貫、整體優化、強化基礎、注重臨床、培養能力、提高素質”的原則性指導意見，而對于具體培養模式并沒有統一規定。2014 年，教育部等六部門印發《關于醫教協同深化臨床醫學人才培養改革的意見》，提出八年制應“培養多學科背景的高層次醫學拔尖創新人才”，通過整合課程體系，簡化臨床醫學本科、碩士研究生階段重復學習的內容，注重學科學習的整體性及學科間交叉性，培養醫療領域新一代的領導者［1］。但對近幾年的試點結果調查發現，八年制與五年制教學質量基本同質，兩種培養模式區分度不大，且部分八年制畢業生由于臨床技能薄弱、基礎知識不扎實，出現了就業工作滿意度低的現象［2-5］。

目前八年制基礎醫學教學主要存在以下3個矛盾：①學科交叉整合性增強，教材局限性日益凸顯；②理論與實際應用脫節；③八年制與五年制授課內容差異小，課程同質化嚴重。這些矛盾在一定程度上影響了八年制的教學質量，畢業學員并未明顯與五年制拉開差距，未能達到培養高層次卓越醫學人才的目標［6］。解決這些矛盾最根本要從教學改革上入手。近年國內醫學免疫學實驗課開展了多項教學改革，主要集中于課程內容和教學形式，包括使用PBL 教學法、以問題導向設計綜合性實驗等，取得一定成績的同時，也暴露出了很多問題，與理想中的教學效果尚有差距［7-9］。因此，本課題組從現有醫學免疫學實驗課教學不足出發，以八年制學生基礎好和熱情高等特點為立足點，結合教學部培養卓越醫學人才的專業設置宗旨，結合筆者所在免疫學教研室的實際情況，2019 年至今，通過將本科、研究生醫學免疫學實驗教學進行有機整合，打破傳統學制壁壘，融合新技術新理論體系，重新設計了八年制醫學免疫學實驗課程，對授課內容和開展形式進行了一些改革探索與實踐。

1 醫學免疫學實驗課程設計方案

1.1 教學內容優化 海軍軍醫大學八年制醫學免疫學教學共52 學時，其中理論課40 學時、實驗課12 學時。由于實驗課學時相對有限，不適宜直接套用已有探索研究型綜合實驗教學模式，因此放棄了綜合性實驗模式［10-11］。在優化實驗課教學內容時，主要從以下兩個方面考慮：首先保留部分經典免疫學實驗，考慮到培養學員創新能力，不應狹隘地理解為介紹最新最先進的實驗技術體系，任何實驗技術體系在其開發運用之初都具有劃時代領先地位。因此保留部分經典免疫學實驗，重點對創立該技術時的場景進行還原，引導學生運用當時的免疫學理論和技術手段，實現對免疫分子和免疫細胞的檢測。其次，課題組將科研中最常用的免疫標記技術及其衍生的流式細胞術、免疫熒光技術引入實驗課堂，可以讓學生掌握從事生命科學研究所必需的實驗技能，從而降低學生后期開展科研工作的難度。

1.2 授課形式突破與創新 開展免疫標記技術相關實驗需要流式細胞儀、熒光顯微鏡和共聚焦顯微鏡等大型儀器，由于教學條件限制，很難在大班課上開展。為此依托醫學免疫學國家重點實驗室的大型儀器平臺對在大班課中開展流式細胞術和免疫熒光實驗課教學也進行了初步探索。

2 醫學免疫學實驗課程的具體實施辦法

2.1 教學內容優化及其實施方案 基于以上考量，課題組對八年制醫學免疫學實驗課進行了以下兩個方面優化：①保留并優化經典免疫學實驗，包括經典免疫分子檢測（凝集實驗、擴散實驗）、經典免疫細胞與分子功能檢測（溶血實驗、玫瑰花環實驗和豚鼠過敏性休克實驗）；②增加現代免疫學實驗關鍵技術：流式細胞術和免疫熒光。改革前后教學內容設計見表1。

表1 醫學免疫學實驗課程內容改革前后對比Tab.1 Comparison of course content before and after innovation of experimental teaching of Medical Immunology

2.1.1 保留并優化經典免疫學實驗 經典免疫學實驗通常成本低廉、現象明顯（肉眼可見）、原理與操作方法簡單易懂，每個學生都可以動手操作，且能在課上看到實驗結果。因此，保留部分經典免疫學實驗既能讓學生掌握最基本的實驗操作，如離心機和移液器的使用等，也能讓學生更好地理解免疫學理論知識。此外，通過創設情境，還原該實驗建立時的科學背景，能夠激發學生的興趣和思考。

2.1.1.1 免疫分子檢測（試管凝集實驗和瓊脂免疫擴散實驗） 試管凝聚實驗原理講解中，通過講述KARL LANDSTEINER 發現輸血反應的科學史，幫助學生理解顆粒型或細胞型抗原與相應抗體特異結合發生凝集反應這一過程；瓊脂免疫擴散實驗原理講解中，通過講述日裔美國科學家ISHIZAKA夫婦通過該實驗發現IgE抗體的2篇論文，幫助學生理解如何利用該原理檢測未知抗原或抗體。

2.1.1.2 免疫細胞與分子功能的檢測（溶血實驗、玫瑰花環實驗和豚鼠過敏性休克實驗） 通過講述“熊貓血”發生溶血的具體臨床情景，幫助學生理解抗體-補體介導溶血反應過程。玫瑰花環實驗最早用于區分各種淋巴細胞，通過講述E-玫瑰花環、EA-玫瑰花環和EAC-玫瑰花環的區別，幫助學生理解和記憶不同淋巴細胞亞群表面CD 分子的區別。豚鼠過敏性休克實驗可直接觀察到Ⅰ型超敏反應發生過程，本教改在原有基礎上增加了過敏治療組（去甲腎上腺素治療），加深學生對Ⅰ型超敏反應臨床防治機制的認知。

2.1.2 增加免疫標記技術相關實驗 對于現代免疫學技術，無論是最常見的ELISA、膠體金，還是質譜流式、抗體標簽法單細胞測序等新技術，其核心本質都是基于抗體抗原特異性結合的免疫標記技術。因此，選取了兩個重要且廣泛應用的免疫標記技術：流式細胞術和免疫熒光技術，希望學生可以管中窺豹，以小見大。

2.1.2.1 流式細胞術檢測免疫器官中T 細胞亞群 該實驗分三部分展開，對應“免疫組織器官”“免疫學檢測技術”“T 細胞分化發育”和“白細胞分化抗原”四次理論課內容：第一部分是解剖小鼠、分離骨髓、胸腺、脾臟和淋巴結，通過該部分讓學生對免疫系統具有更為直觀的認識；第二部分是單細胞懸液制備和使用熒光抗體標記T 細胞，讓學生了解流式細胞術的實際應用場景，以及上機前樣品制備過程；第三部分是通過多媒體手段，綜合運用演示視頻和PPT 講解流式細胞術原理、流式細胞儀操作要點及結果判讀。通過對流式圖的重點講解，讓學生對比分析胸腺、脾臟和淋巴結中T細胞亞群變化，深刻理解T 細胞在胸腺中的分化發育，理解白細胞分化抗原及分化群等概念及其在免疫學研究中的實際應用。

2.1.2.2 免疫熒光法檢測LPS 刺激后小鼠腹腔巨噬細胞P65 入核 該實驗對應“固有免疫系統及其介導的應答”及“細胞因子”兩個章節。通過LPS 活化巨噬細胞使學生理解模式識別受體和病原相關分子模式的概念；通過講解P65 入核后啟動細胞因子轉錄和表達，加深學生對天然免疫應答起始階段和細胞因子分泌的理解，把抽象信號通路變得肉眼可見，幫助學生理解復雜的科學問題。

該實驗分四部分展開，第一部分是采用LPS 刺激巨噬細胞，設置刺激不同時間點組和未刺激組，讓學生深刻理解免疫細胞的活化條件；第二部分是細胞固定、熒光抗體標記及DAPI 染細胞核，讓學生對免疫熒光技術樣品處理過程有所了解；第三部分是通過演示視頻講解熒光顯微鏡和共聚焦顯微鏡工作原理和操作過程以及結果分析，既能讓學生掌握儀器原理及操作，也能加深其對免疫細胞活化后信號轉導的認識；第四部分讓學生采用熒光顯微鏡觀察自己制備的樣品。

2.2 大班課實現采用大型儀器完成實驗課教學的具體開展形式

2.2.1 實驗原理及儀器工作原理介紹 由于學生未接觸過大型儀器，而流式細胞儀和激光共聚焦顯微鏡的原理難于理解，因此引入多媒體教學——PPT 結合視頻，重點講解這些大型儀器的原理及應用。視頻重點內容在于：熒光素發光的原理；流式細胞儀的液路、光學和電學三大系統；熒光顯微鏡的組成；共聚焦顯微鏡的硬件和軟件組成及其工作原理。讓學生理解在臨床及科研工作中，這些實驗技術能夠解決哪些問題，實際應用的局限性和難點又是什么。

2.2.2 部分實驗前準備工作介紹 免疫熒光實驗中需要提前將小鼠腹腔巨噬細胞進行貼壁培養，為了讓學生掌握整個實驗的流程以及小鼠原代細胞的獲取和培養，特錄制了無菌操作獲取腹腔巨噬細胞的視頻。

2.2.3 結果獲取和分析 由于同時參加實驗人數較多，實驗課時間有限，無法實現每位學生都能在課上完成上機操作。因此將上機操作和結果分析的過程提前錄制視頻，讓學生在實驗間隙觀看。視頻重點內容在于：軟件操作、結果獲取和記錄，以及對結果的對比分析。將不易看清的儀器組件、按鈕進行放大展示，重點講述關鍵操作及結果分析和展示、結果存儲等。

2.2.4 部分學生課后完成上機實踐 鑒于部分學生對新技術的渴望，希望自己動手操作儀器。讓該部分學生將制備好的樣品4 ℃保存，課后聯系教師選擇合適時間集中完成上機操作。

3 免疫學實驗課程改革結果

3.1 實驗報告和課后上機操作 通過實驗記錄、課堂上及課后參加上機操作時學生的反饋，發現其切實掌握了實驗原理，并對實驗結果進行了詳細分析和討論。部分學生提出一些較為深入的問題，可見其在課后認真思考并查閱相關資料。

3.2 實驗課改革結果調查報告 為客觀評價此次改革效果，課題組對其中一個班（28 個學生）進行了問卷調查。調查問卷結果顯示，大部分學生在課后會主動進一步了解相關知識。此外，學生希望增加實驗課時數以加深對理論知識的學習，同時希望有更多操作儀器和學習前沿技術機會（表2）。

表2 醫學免疫學實驗課改革結果調查報告Tab.2 Investigation report on results of innovation of experimental teaching of Medical Immunology

此次改革基本達到了預期目的：幫助學生理解了免疫學理論知識難點并激發學生對科研的興趣。進行了大班課實現利用大型儀器完成實驗課教學的探索，經過驗證，該授課形式在不具備開展大規模實踐課的院校同樣具有較高參考及應用價值。

4 總結

為培養八年制學生的科研思維和素養，課題組針對醫學免疫學實驗課程的教學內容和開展方式進行了探索，重點引入了流式細胞術和免疫熒光技術，學生學習興趣濃厚、實驗原理與操作技能均能熟練掌握，取得了較為理想的教學效果，但仍存在可改進之處：①實驗課時間安排有進一步優化空間，盡量使學生在課上看到自己的實驗結果，可考慮每組派一位代表親自操作，其他學生觀摩；②在流式細胞術檢測T 細胞的同時，增加骨髓和血液樣品，同時增加CD45、CD19 和Ly6C 等檢測指標，讓學生同時看到B 細胞、單核細胞和中性粒細胞的檢測結果，使這些免疫細胞及免疫分子不再抽象；③有選擇地引入廣泛用于各種免疫相關基因和分子研究的分子生物學技術，如定量PCR 技術、RNAi 技術和CRISPR/Cas9 基因組編輯技術等。此外，在教學模式、考核方式等方面還需進一步優化。在教學模式方面，可以提前將學生分組，每組負責一個關鍵實驗講解，重點講解實驗原理和實驗設計，其他學生參與討論，可以提高學生獨立思考的能力［12-14］。在考核方式方面，可以引入免疫學實驗考試［15-16］。

八年制學生是一群介于本科生和研究生之間的特殊學生，針對該群學生所開展的免疫學實驗教學內容要和其培養目標相符，并具有其特色。因此課題組將繼續積極探索，不斷改革和完善免疫學實驗教學，努力培養高素質醫學研究型人才。