陳淑珍

醫(yī)學免疫學與人類健康緊密相關,是醫(yī)學院校必修的專業(yè)基礎課程,也是銜接基礎與臨床醫(yī)學的橋梁課程。同時,醫(yī)學免疫學是醫(yī)學和生命科學領域的前沿學科,與細胞生物學、微生物學、分子生物學等多學科滲透交叉,不斷涌現(xiàn)新理論、新概念,學科知識更新發(fā)展迅速[1,2]。然而,醫(yī)學免疫學概念性強、理論抽象、內(nèi)容晦澀,教學難度大[3]?；卺t(yī)學免疫學上述特點和以往教學經(jīng)驗,筆者摸索了醫(yī)學免疫學科研式教學新模式,并進行實踐探索,以提高教學質(zhì)量和提升學生科研思維和創(chuàng)新能力。

一、科研式教學的必要性

2022年5月,國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布了《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》,該規(guī)劃明確了生物經(jīng)濟4大重點發(fā)展領域。其中,健康產(chǎn)業(yè)領域最受關注,提出順應“以治病為中心”轉(zhuǎn)向“以健康為中心”的新趨勢,發(fā)展面向人民生命健康的生物醫(yī)藥,重點圍繞藥品、疫苗、先進診療技術和裝備、生物醫(yī)用材料等方向,提升原始創(chuàng)新能力,增強生物醫(yī)藥高端產(chǎn)品及設備供應鏈保障水平[4]。2022年5月,國務院辦公廳也發(fā)布了《“十四五”國民健康規(guī)劃》,全面推進健康中國建設[5]。新時期對醫(yī)學人才培養(yǎng)提出了更高要求,需著重培養(yǎng)學生的科研思維及創(chuàng)新能力。因此,科研式教學模式是新世紀醫(yī)學人才培養(yǎng)的有益嘗試和探索。

二、科研式教學模式在醫(yī)學免疫學理論教學中的應用

1.將醫(yī)學免疫學重大理論發(fā)現(xiàn)設計為研究性案例:醫(yī)學免疫學是從微生物學分離獨立出的一個年輕學科,但發(fā)展十分迅猛。在100多年的諾貝爾獎歷史上,免疫學領域獲獎20余次。將這些醫(yī)學免疫學重大理論發(fā)現(xiàn)設計為研究性案例,引導學生了解發(fā)現(xiàn)背景,跟隨科學家的思路逐步推導出結論。例如,1901年第1屆諾貝爾生理學或醫(yī)學獎授予德國科學家von Behring,以表彰他和同事發(fā)現(xiàn)抗毒素——存在于感染白喉桿菌的動物血清中,能抵抗白喉外毒素的物質(zhì),從而開辟了免疫血清臨床治療的先河。再比如,1919年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎授予比利時科學家Jules Bordet,以表彰他在補體發(fā)現(xiàn)及功能研究上所做出的貢獻。2018年,來自德克薩斯大學的James P. Allison和日本京都大學的Tasuku Honjo獲得諾貝爾生理學或醫(yī)學獎,表彰其在腫瘤免疫領域做出的貢獻。James P. Allison和Tasuku Honjo分別發(fā)現(xiàn)細胞毒T淋巴細胞相關抗原4(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4, CTLA-4)和程序性死亡受體1(programmed death-1, PD-1)可作為T淋巴細胞免疫檢查點,提出了通過抑制免疫負向調(diào)控的腫瘤免疫療法[6]。將醫(yī)學免疫學重大理論發(fā)現(xiàn)的科研故事設計為研究性案例,引導學生循序漸進地學習,不僅能讓學生掌握免疫學理論,還能激發(fā)學生科研熱情和探究精神,提高醫(yī)學生的創(chuàng)新能力。

2.教師科研反哺醫(yī)學免疫學理論教學:本教研室教師大部分具有博士學位,擁有自身特色的科研方向,均有在研科研項目。在醫(yī)學免疫學理論教學過程中,教師發(fā)揮自身科研優(yōu)勢,結合科研成果反哺教學。例如,在講授細胞因子功能時,筆者結合固有免疫細胞研究過程,向?qū)W生介紹如何利用巨噬細胞集落刺激因子(macrophage colony-stimulating factor, M-CSF)或粒細胞-吞噬細胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony-stimulating factor, GM-CSF)促進骨髓細胞向巨噬細胞或樹突狀細胞分化。同時展示筆者拍攝的分化前后細胞照片,讓學生有直觀的了解。又如,在講解固有免疫模式識別受體時,結合筆者研究方向,簡要介紹NOD樣受體(NOD-like receptors, NLRs)及炎性小體在痛風、阿爾茨海默癥、糖尿病等疾病中的重要作用,加深學生對細胞因子和模式識別受體功能的理解。與此同時,教師可將相關研究領域的最新科研進展作為教材內(nèi)容的延伸,開闊學生視野,激發(fā)學生科研探索精神。

3.學術文獻閱讀匯報促進醫(yī)學免疫學理論教學:在課堂教學中,結合科研方法,筆者篩選一些高質(zhì)量經(jīng)典文獻和最新文獻,安排學生分組精讀文獻和討論匯報。同時,布置5～6個問題,例如,文章想要解決什么問題?提出了何種假設?如何驗證假設?運用了哪些免疫學知識和技術?研究有何意義?能從中學習到什么?以問題為導向,以學生為主體的文獻閱讀匯報,化被動的“填鴨式學習”為主動的“探究性學習”,有利于培養(yǎng)學生自主學習和分析歸納能力、表達能力以及團隊合作能力[7]。最后,教師梳理全文邏輯,總結技術路線圖,講解科研思路,并復習文獻所涉及的理論知識點。在醫(yī)學免疫學理論課堂上運用上述科研式教學模式,加強了學生對免疫學理論知識的理解,提高了學習積極性,激發(fā)了探究熱情,也為培養(yǎng)研究性能力做好鋪墊。

三、科研式教學模式在醫(yī)學免疫學實驗教學中的應用

醫(yī)學免疫學實驗教學是醫(yī)學免疫學課程的重要組成部分,將理論運用于實際,不僅可加強學生對理論知識的理解記憶,還可培養(yǎng)學生的實驗操作能力、知識運用能力和科研邏輯思維[8,9]。為更好地實現(xiàn)上述目標,筆者設計了四步走的科研式醫(yī)學免疫學實驗教學模式。

1.驗證性實驗:驗證性實驗主要包括凝集反應(ABO血型鑒定)、免疫標記技術(膠體金標記——早早孕檢測)。這部分實驗的教學目的在于學習實驗規(guī)范、熟練基本操作,為后續(xù)實驗奠定基礎。實驗主要由教師先講授實驗原理和操作步驟等,而后學生動手實際操作取得相應的實驗結果,再對實驗結果及注意事項進行討論。

2.綜合性實驗:在驗證性實驗基礎上,筆者設計了綜合性實驗。綜合性實驗主要包括小鼠操作、血涂片制作與觀察、酶聯(lián)免疫吸附測定(enzyme linked immunosorbent assay, ELISA)、流式細胞術。這部分實驗為多個教學內(nèi)容的整合,圍繞大腸桿菌誘導的腹膜炎模型,并完成免疫注射、取材、血液、細胞和分子水平檢測[10]。具體安排為將學生分組,每組2只小鼠,1只為對照組,1只為實驗組,實驗組小鼠腹腔注射大腸桿菌菌液。3天后,取血制作血涂片并染色,顯微鏡下觀察免疫細胞;小鼠腹腔灌洗,灌洗液ELISA檢測細胞因子;灌洗細胞進行總細胞計數(shù),并在抗體染色后通過流式細胞術檢測其中中性粒細胞比例。此部分實驗結果存在個體化差異,要求學生在實驗前利用所學理論知識預測實驗結果,在實驗操作后分析結果是否符合預期,并進行討論和總結。

3.設計性實驗:設計性實驗要求學生在前期實驗學習的基礎上,課后通過查閱規(guī)定主題相關文獻進行科學實驗設計。而后,在課堂上進行匯報展示,教師和學生共同討論實驗的創(chuàng)新性、可行性。對于創(chuàng)新性好、可行性高的實驗設計,可在教師指導下利用課余時間在開放性實驗室進行研究。在實驗驗證操作過程中,著重培養(yǎng)學生基本實驗技能,養(yǎng)成良好的實驗習慣,并要求學生如實詳盡地書寫實驗記錄,及時整理分析實驗數(shù)據(jù),堅持嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。

4.鼓勵參與大學生科研項目或競賽:對于設計性實驗進展良好,且學生有科研意愿的,教師進一步深入指導,明確課題方向。再讓學生分工合作,查閱相關文獻,細化實驗設計,梳理技術路線圖,撰寫科研項目申請書或報名學科競賽,例如,大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃(大創(chuàng))項目和全國大學生生命科學競賽。進而,學生利用課余時間開展相關科學實驗,進一步學習分析實驗結果,必要時調(diào)整實驗方案,最終總結實驗數(shù)據(jù)并撰寫結題報告及研究論文。在科研項目和競賽涉及的各個環(huán)節(jié),均以學生為主體,以培養(yǎng)學生的綜合能力為目的。學生進行免疫學相關課題研究不僅可促進醫(yī)學免疫學的理論和實驗教學,鍛煉學生數(shù)據(jù)總結和成果凝練的能力,還能提升學生的科研興趣、科研思維、實踐能力和創(chuàng)新能力,強化團隊合作精神和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。自2018年以來,教研室授課教師共指導本科生獲國家級、省級和校級大創(chuàng)項目立項近20項,發(fā)表論文10余篇,獲得大學生生命科學競賽全國一等獎1次,福建賽區(qū)特等獎和一等獎各1次[11,12]。

醫(yī)學免疫學實驗科研式教學新模式,不僅可以加深醫(yī)學生對免疫學理論的理解,還能讓學生盡早接觸現(xiàn)代免疫學常用方法技術,了解研究思路,提升對科學研究的興趣,為將來的學習深造奠定基礎。

四、建立多元化過程性考核體系

多元化的考核方式,也能提高學生學習醫(yī)學免疫學的積極性及學習興趣[13,14]。與科研式教學過程一致,課程采用形成性評價與課終評價相結合的評價體系,考核方向著眼于理論基礎知識和科研思維能力。其中,形成性考核除了課堂提問、隨堂測驗、期中測試、實驗報告等評價形式,還組織學生繪制思維導圖、布置綜合性作業(yè)等。例如,在免疫應答章節(jié)教學完成后,布置學生自行選定章節(jié),繪制章節(jié)思維導圖,這有利于學生階段性復習并培養(yǎng)學生整合信息,搭建知識框架的能力。又如,在理論課程結束后,結合近兩年的新冠疫情,布置綜合性作業(yè):利用所學知識,并收集相關資料,從機體抗新冠病毒免疫、抗新冠疫苗及藥物研發(fā)等方面,介紹目前所知的新冠病毒相關知識與研究進展。通過采用全過程全覆蓋、科學的考核方式,可督促學生及時、高效地理解并運用所學知識,明顯提高教學質(zhì)量。

五、展 望

新世紀生命醫(yī)學的飛速發(fā)展對醫(yī)學生們提出了更高的要求。當前醫(yī)學免疫學科研進展突飛猛進,在醫(yī)學教育中的重要地位日趨顯現(xiàn)。筆者探索了醫(yī)學免疫學科研式教學新模式,在理論和實驗教學過程中充分發(fā)揮科研的作用,促進了課程理論與前沿進展的融合,優(yōu)化了課程體系,顯著提升了醫(yī)學生的科研思維和創(chuàng)新能力。與此同時,也敦促教師不僅要熟練掌握免疫學基本理論與框架,還要緊跟免疫學前沿進展,教研相長,不斷進步。