思維導圖在衛生檢驗學知識建構中的應用

夏遠，張海蓉，李烏云塔娜，張楠，沈媛，劉昆

（內蒙古醫科大學公共衛生學院，內蒙古 呼和浩特 010110）

衛生檢驗學課程擔負著培養預防醫學專業學生掌握公共衛生領域相關檢測方法的重要任務。隨著公共衛生安全形勢日益嚴峻，對預防醫學專業人才培養提出了新的要求。預防醫學專業衛生檢驗學相關教學內容通常被劃分為衛生化學和衛生微生物學兩部分，但隨著分析技術的日益提升，二者間的界限也逐漸模糊，尤其是一些新興技術的出現，例如：生物質譜、流式細胞術、測序及組學等相關技術。另外，衛生檢驗學的授課對象是化學和生物學基礎較弱的預防醫學專業學生，對一些基本概念和檢測方法無法充分理解和掌握，更談不上如何運用相關知識解決公共衛生領域的實際問題。這些問題的出現可能源于傳統教學方式在知識點整合方面存在不足，無法有效幫助學生發散思維，導致學生學習積極性不高、學習效率低、應用能力弱。因此，如何激發學生學習興趣、培養學生知識整合和應用能力，是值得任課教師深思的問題。

思維導圖法是英國東尼·博贊提出的一種提高創造力和工作效率的方法，主要以思維導圖為知識載體，用以提高大腦思考與學習能力。應用范圍由最初的促進記憶和提升學習效率，發展到幾乎所有涉及思維和創造性的活動。通過圍繞主題，運用主題詞、關鍵節點、線條、色彩、符號和圖形等多種元素，將所涉及的學習內容進行精煉和梳理，以導圖的形式將眾多學習內容簡易化，突出重點和展現層次，便于記憶，方便拓展，充分體現知識的可視化、顯性化，便于學生分析思考、總結歸納、把握重點、明確方向、深入探索，進而有效提升個人的學習和創新能力。本文以“新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）防控相關檢測技術”為例，將思維導圖法引入衛生檢驗學教學中，通過融合衛生理化和微生物檢驗在分析原理和檢測技術方面的共通點，讓學生厘清知識脈絡，構建知識架構，同時實時評估效果，為提高本課程教學質量開展探索性改革。

1 衛生檢驗學教學中思維導圖的應用

對于衛生檢驗學教學而言，授課知識主要包括衛生檢驗基本方法和原理、各種檢測儀器基本結構和使用方法、樣品采集與預處理、實驗數據質量控制與保證等知識。讓學生充分了解衛生檢驗學這門課程的專業定位，關鍵在于熟練掌握本課程的知識體系，同時能將其應用于實踐。教學過程中教師從實際案例出發，以基本概念為基礎進行合理的知識建構，不僅能提高教師自身的教學水平，還會影響學生對相關知識點的理解。通過引入思維導圖，培養學生的知識建構能力，增強其對所學知識點的理解，從而使其能夠有效應對衛生檢驗的相關問題。

本文以“SARS-CoV-2 相關檢測技術”為中心，從采樣方法、檢測方法、快速篩查方法和干預措施安全及有效性評價方法4 個方面對相關衛生檢驗學知識進行建構，見圖1。學生根據教師給的基本框架，通過查閱文獻，了解相關概念與方法，熟練掌握思維導圖構建方法。該知識建構方法同樣也適用于其他病原體，讓學生將所學衛生檢驗知識與流行病學調查相銜接，知道“是什么”以及“怎么做”。系統梳理疫情防控過程的衛生檢驗知識對預防醫學專業學生而言至關重要，充分利用這種方法有利于將衛生檢驗知識網絡化、系統化，有利于學生形成合理的專業認知結構。此外，以思維導圖為基礎，學生可以根據自身興趣點，對當前技術前沿進行深入挖掘，加深對知識點的理解。

圖1 “SARS-CoV-2 相關檢測技術”知識建構Figure 1 Knowledge construction of SARS-CoV-2 related inspection technology

2 思維導圖在相關知識點中的應用

2.1 生物安全及防護

在教師給出的基本知識框架的基礎上，學生需要了解對于傳染性病原微生物，進行防護保障自身安全至關重要。此部分可以參考《衛生微生物學》中第四章“微生物危害的預防與控制”和第五章“微生物實驗室生物安全”相關知識點。了解生物安全是為避免危害生物因子對人類健康和自然環境帶來潛在的危害。防止病原體暴露及意外釋放是SARS-CoV-2 樣本采集和檢測過程的首要關注點，這就需要學生結合實際情況對生物因子危害程度、防護級別、防護設備、規章制度和操作規范等方面的知識有系統學習[1]，同時應熟悉個人防護裝備的正確使用，見圖2。

圖2 生物安全及防控知識建構Figure 2 Knowledge construction of biosafety and prevention & control

2.2 樣品種類及采集方法

新冠病毒樣品采集方法主要包括兩個方面：生物樣品和環境樣品。生物樣品主要用于分離和鑒定是否存在新冠病毒，進而明確診斷及指導疫情防控。此類樣品包括血液、糞便以及呼吸道標本，采集方法可參照《衛生微生物學》第三章“衛生微生物學研究與檢驗方法”中臨床微生物標本采集的相關方法。另外，根據病原體的生活環境和傳播方式，可將環境樣品分為固體表面、水樣以及生物氣溶膠等形式，見圖3。對于固體表面通常使用棉拭子涂抹和濾條紙粘貼法，水樣常采用滴管采樣和超濾膜富集法。相比前兩種樣品，對于附著有新冠病毒的生物氣溶膠樣品，可以借助空氣流動和人類活動進行傳播，由于其特殊的物理性質，使得生物氣溶膠傳播和致病能力更強[2]。當前空氣中新冠病毒采樣主要依賴傳統采樣方法，可歸納為撞擊、沖擊、過濾阻流、靜電沉著和溫差迫降等。通過將空氣中新冠病毒轉移到緩沖介質中，然后進行后續核酸檢測。空氣微生物采樣方法可與《衛生微生物學》第八章“空氣微生物采集”中相關采集方法進行對照學習。

圖3 樣本種類及采集方法知識建構Figure 3 Knowledge construction of sample types and collection methods

2.3 SARS-CoV-2 檢測方法

SARS-CoV-2 基因組序列是由有29881bp 構成的單鏈RNA，5’端開放閱讀框（Open Reading Frame，ORF）ORF1a，b 編碼和病毒復制和轉錄有關的酶。此外，還包含核衣殼蛋白（Nucleocapsid protein，N）、突刺蛋白（Spike protein，S）、包膜蛋白（Envelope membrane，E）和膜蛋白（Membrane protein，M）結構編碼基因[3]。S 蛋白組成的三聚體在介導病毒進入宿主細胞中起著關鍵作用，其受體結合區（Receptor Binding Domian，RBD）同宿主受體間存在多個關鍵位點。核酸檢測是當前SARS-CoV-2 檢測的主要手段，以N、S、E、RNA 依賴性RNA 聚合酶（RdRP）和開放閱讀框lab （ORF lab） 為常用基因靶標。實時熒光定量PCR、環介恒溫核酸擴增以及液滴數字PCR 作為當前核酸檢測的主要方法[4-5]，但是在《衛生微生物學》教材中只用了很少的篇幅對這些方法加以介紹。因此，在課后應該對這幾種分子生物學檢測技術的原理和使用方法加以深入學習。另外，當下出現了多種SARS-CoV-2 變體，遺傳變異直接影響病毒傳染性和毒性，對其在全球范圍的傳播具有較大影響。因此，SARS-CoV-2變異檢測技術對于控制疫情傳播和疫苗開發具有重要意義。多重實時逆轉錄PCR、微滴數字PCR、多重PCR-基質輔助激光解析電離源飛行時間質譜（MALDI-TOF-MS）以及基因組測序技術是目前主要的SARS-CoV-2 變異檢測技術[6]。尤其是其中的高通量測序技術已成為鑒定SARS-CoV-2 變異的“金標準”，能夠第一時間獲取未知病毒的基因組信息，同時通過與參考基因組序列進行比較了解其變異情況，從而幫助研究人員深入了解病毒的變異和進化對其傳播力的影響。此外，免疫檢測作為快速篩查的主要手段，其中膠體金免疫層析法、化學發光免疫分析、酶聯免疫法等技術被廣泛應用于SARS-CoV-2 抗原和抗體檢測，見圖4。這些方法涉及多種衛生理化檢驗的基本原理，例如《衛生化學》第五章的“分子熒光分析法”，第十七章“質譜及其聯用技術”、十八章中“免疫分析法”和第十九章“常用快速檢驗技術”。將其引入思維導圖，可以讓學生認識到分析技術其實并沒有嚴格的學科界限，在學習過程中應首先從分析原理出發，才能真正掌握各種分析方法的實際應用。

圖4 SARS-CoV-2 檢測技術知識建構Figure 4 Knowledge construction of SARS-CoV-2 inspection technology

2.4 干預措施安全性及有效性檢測方法

控制傳染源、切斷傳播途徑、保護易感人群是傳染病防控的主要途徑。利用消毒液對水、空氣和物品表面進行消殺是切斷傳播途徑的有效手段，而及時接種新冠病毒疫苗則是保護易感人群最佳的干預措施。因此，評價消毒液和疫苗的安全性和有效性成為衛生檢驗中較為關注的領域。消毒與滅菌一直以來都被作為病原體防控的重要組成部分。醇類、過氧化物類、季銨鹽、含氯類、含碘類、酚類以及醛類等化學消毒劑已被廣泛應用于SARS-CoV-2 的消殺中[7]。在實際使用過程中通常需要根據應用場景選取不同種類和劑量的化學消毒劑，這就需要對其有效成分的含量、穩定性和腐蝕性進行測定。同時，通過急性經口、吸入等毒性試驗對其安全性進行評價，通過實驗室、模擬現場和現場實驗對其有效性進行測定。相關內容集中在《衛生微生物》第四章“消毒與滅菌”，也可以通過參考《消毒技術規范》對此部分內容進行系統性學習。

免疫預防是傳染病預防最經濟、最有效的手段，人工免疫作為感染性疾病特異性預防的主要干預手段，通過給機體輸入疫苗，誘導機體產生免疫應答，進而獲得特異性免疫。目前市面上SARS-CoV-2 疫苗研發主要涉及滅活疫苗、減毒疫苗、病毒載體疫苗、病毒亞單位疫苗、DNA 疫苗和mRNA 疫苗等[8]。盡管《衛生微生物》“微生物危害的預防與控制” 內容中對疫苗的種類進行了介紹，但對于生物安全性和有效性評價方面還存在知識盲區，因此在學習課本上基本概念、檢測方法的同時，關注當前學術熱點，充分將書本中的知識點與實踐加以聯系，才能真正做到學以致用。

3 結語

衛生檢驗學是預防醫學專業非常重要的基礎課，在學生日后從事本專業工作中發揮著重要的指導作用。由于本課程涉及生物、化學和醫學等多學科，知識點繁多、涉及面廣、內容抽象，學生不易理解和記憶。因此，在實踐過程中，需要系統掌握好課程的整體框架以及各章節的知識架構。傳統教學過程往往僅局限于課本，對于知識點間的脈絡很難進行深入剖析，尤其是將理化和微生物檢驗加以嚴格區分將難以對特定領域的檢驗工作進行全局把握。此外，由于分析科學的快速發展，課本知識存在一定程度的滯后，這對學生把握行業發展十分不利，故通過將思維導圖引入衛生檢驗學教學，能有效單獨呈現各關鍵知識點，同時把關鍵詞進行串聯，形成框架結構，能夠更大限度地發揮大腦的潛能。同時對于特定知識點，可以通過檢索該領域最新文獻，及時了解新方法、新技術，使知識架構始終處于更新狀態。學生在使用思維導圖進行知識建構的過程中，不僅可以對知識脈絡加以梳理，教師也可以從中發現存在的問題，并及時加以解決，對順利達成課程教學目標具有重要意義。