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        結(jié)合學(xué)科特色開展病理生理學(xué)第二課堂教學(xué)的實(shí)踐與體會(huì)

        2012-12-08 20:37:12任安經(jīng)章衛(wèi)平
        醫(yī)學(xué)研究雜志 2012年4期
        關(guān)鍵詞:生理學(xué)第二課堂病理

        張 曄 張 海 王 燕 任安經(jīng) 章衛(wèi)平

        在現(xiàn)代高等醫(yī)學(xué)教育中,“第二課堂”科研實(shí)踐活動(dòng)作為“第一課堂”教學(xué)的有益補(bǔ)充和重要輔助形式,對(duì)促進(jìn)學(xué)生的素質(zhì)教育與能力培養(yǎng)具有不可替代的積極作用。與傳統(tǒng)的“第一課堂”不同的是,“第二課堂”通常是在教學(xué)大綱或課程標(biāo)準(zhǔn)的要求范圍之外,利用一定的教學(xué)資源,組織一定的學(xué)生群體,在“第一課堂”以外的時(shí)間,開展形式多樣的科研實(shí)踐活動(dòng),以拓寬學(xué)生的專業(yè)知識(shí)面,強(qiáng)化“第一課堂”的教學(xué)效果,同時(shí)著重進(jìn)行科學(xué)思維與研究能力的基本培訓(xùn),符合現(xiàn)代高等醫(yī)學(xué)教育對(duì)培養(yǎng)高素質(zhì)醫(yī)學(xué)人才的總體要求。因此,如何構(gòu)建有效可行的“第二課堂”科研實(shí)踐與教學(xué)體系,已成為現(xiàn)階段高等醫(yī)學(xué)院校所面臨的一個(gè)新的問題。

        病理生理學(xué)是一門以研究疾病發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)歸的規(guī)律和機(jī)制的科學(xué)。作為一門兼具理論性與實(shí)驗(yàn)性的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)學(xué)科,人類疾病的動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)有著非常重要的研究地位。基因工程動(dòng)物模型是新近出現(xiàn)的,通過基因工程方法復(fù)制人類疾病動(dòng)物模型的重要技術(shù)手段[1]。其中,以基因打靶技術(shù)“敲除”某個(gè)基因的小鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,觀察該模型小鼠的表型及功能變化,分析其病理生理機(jī)制,這一方法,目前被譽(yù)為是新基因研究中的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”[2]。

        本實(shí)驗(yàn)室主要利用小鼠基因打靶等技術(shù)平臺(tái),以新型鋅指蛋白ZBTB20等轉(zhuǎn)錄因子為切入點(diǎn),研究代謝性疾病、腫瘤和發(fā)育障礙等重大疾病的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制,擁有一支梯隊(duì)合理、訓(xùn)練有素的青年研究團(tuán)隊(duì)[3~5]。所在的病理生理學(xué)教研室建有比較完備的細(xì)胞學(xué)、組織學(xué)及分子生物學(xué)等專門實(shí)驗(yàn)室,擁有無特定病原體(specific pathogen free,SPF)級(jí)的動(dòng)物房,育有30余種不同品系的基因敲除小鼠模型。近年來,我們結(jié)合自身的學(xué)科特色,圍繞疾病動(dòng)物模型在病理生理學(xué)研究中的應(yīng)用這一主線,在積極組織學(xué)生開展“第二課堂”活動(dòng)的過程中,充分利用實(shí)驗(yàn)室的已有技術(shù)平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)資源,積極培養(yǎng)、發(fā)揮青年教員和研究骨干的施教能力,注重培養(yǎng)學(xué)生的科研素質(zhì)及實(shí)踐能力,激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的興趣,在病理生理學(xué)“第二課堂”科研實(shí)踐與教學(xué)模式方面進(jìn)行了一些新的探索和嘗試,積累了一些經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)?,F(xiàn)就一些做法和經(jīng)驗(yàn)做簡(jiǎn)單的介紹。

        一、組織與準(zhǔn)備

        “第二課堂”活動(dòng)的指導(dǎo)老師,我們主要是由教研室在科研一線工作的講師及高年資的研究生擔(dān)任,而參與的學(xué)生,我們主要從已完成或正在進(jìn)行病理生理學(xué)課程學(xué)習(xí)的臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)本科及長(zhǎng)學(xué)制學(xué)生中選取。通過自愿報(bào)名的形式,并結(jié)合帶教老師的情況,選定參與“第二課堂”活動(dòng)人數(shù)。隨后,我們召開由實(shí)驗(yàn)室相關(guān)課題負(fù)責(zé)人及全體帶教老師參與的“第二課堂準(zhǔn)備會(huì)”,協(xié)調(diào)每位老師帶教的學(xué)生、人數(shù),明確帶教老師的職責(zé),根據(jù)老師個(gè)人的課題情況,初步規(guī)劃學(xué)生的活動(dòng)方向,并由帶教老師具體傳達(dá)、介紹第二課堂活動(dòng)的形式及要求。

        二、實(shí)施與管理

        首先,我們組織同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室管理以及與實(shí)驗(yàn)動(dòng)物相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)的培訓(xùn),包括實(shí)驗(yàn)物品的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)小鼠飼養(yǎng)和繁育、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利,以及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)范;根據(jù)帶教老師個(gè)人的研究方向、相關(guān)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物基因修飾的特點(diǎn),由老師具體指導(dǎo)或推薦,組織小范圍的文獻(xiàn)閱讀,了解轉(zhuǎn)基因動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的研究背景。隨后,由帶教老師帶領(lǐng),我們組織同學(xué)觀摩部分的動(dòng)物實(shí)驗(yàn),了解實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在諸如:腫瘤、發(fā)育、代謝性疾病等相關(guān)疾病模型中的研究方法,體會(huì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)在病理生理學(xué)研究中的重要作用。帶教老師則結(jié)合實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程,給同學(xué)分析研究設(shè)計(jì)與思路,讓同學(xué)體會(huì)病理生理學(xué)研究是如何從整體、細(xì)胞及分子的不同水平,分析疾病的發(fā)生規(guī)律,并引導(dǎo)同學(xué)復(fù)習(xí)“第一”課堂的相關(guān)知識(shí),促進(jìn)“第一”課堂的學(xué)習(xí)。例如在糖尿病模型的小鼠實(shí)驗(yàn)中,我們監(jiān)測(cè)小鼠的體重、血糖,進(jìn)行葡萄糖糖耐量及葡萄糖刺激的胰島素分泌實(shí)驗(yàn),從整體水平分析小鼠葡萄糖代謝的病理特征;分離小鼠的胰島并在體外進(jìn)行不同作用環(huán)節(jié)下的胰島素刺激分泌實(shí)驗(yàn),從細(xì)胞水平分析小鼠糖代謝病理改變的發(fā)生環(huán)節(jié);抽提小鼠胰島的mRNA及蛋白質(zhì)進(jìn)行RT-PCR、Western blotting方法,從基因表達(dá)及蛋白質(zhì)變化的分子水平,分析這些病理生理改變的發(fā)生機(jī)制。同學(xué)可以復(fù)習(xí)諸如糖代謝、氧化磷酸化、核酸及蛋白質(zhì)的生物合成、細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等生物化學(xué)與分子生物學(xué)的相關(guān)理論知識(shí),加深他們對(duì)“第一課堂”相關(guān)知識(shí)的認(rèn)識(shí)與理解。另一方面,向?qū)W生介紹糖尿病作為嚴(yán)重人類健康和社會(huì)發(fā)展的重大疾病的發(fā)病特征及其基本的病理生理機(jī)制,以及在研課題的科學(xué)意義與創(chuàng)新性,使學(xué)生對(duì)科學(xué)研究有切身的感悟與思考。

        然后,我們會(huì)由帶教老師指導(dǎo),組織同學(xué)進(jìn)行“轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的基因型鑒定”實(shí)驗(yàn)?!稗D(zhuǎn)基因動(dòng)物的基因型鑒定”是通過對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生物學(xué)樣本(在我們的體系中,主要是剪取一小段小鼠的尾巴),經(jīng)樣本裂解(主要是使用含蛋白酶的裂解液裂解)、抽取其中的基因組DNA(主要通過異丙醇抽提后,溶解于DNA緩沖溶液中),經(jīng)含特定引物的PCR反應(yīng)擴(kuò)增,最后通過瓊脂糖凝膠電泳,獲得該動(dòng)物的DNA電泳圖譜,從而判定該動(dòng)物的基因修飾特征。該實(shí)驗(yàn)原理相對(duì)簡(jiǎn)單,便于同學(xué)學(xué)習(xí)理解;但實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富,需要同學(xué)完成從動(dòng)物采樣、蛋白裂解、DNA模版制備、PCR反應(yīng)、制膠、DNA電泳及成像,到最后的基因型判讀的多個(gè)步驟;且操作性要求高,需要同學(xué)掌握微量移液器的使用、PCR反應(yīng)體系的配置、制膠、電泳、成像等操作;實(shí)驗(yàn)可重復(fù)性好,利于同學(xué)練習(xí)、體會(huì);同時(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程,帶教老師可以講解基因修飾的相關(guān)知識(shí),引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)諸如DNA的復(fù)制與傳遞、PCR的反應(yīng)原理等相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容。

        我們對(duì)學(xué)生的要求,不僅在于完成一些實(shí)驗(yàn)操作,而是從進(jìn)入第二課堂活動(dòng)伊始,就應(yīng)有一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范的科學(xué)研究習(xí)慣的培訓(xùn)和養(yǎng)成。首先,我們要求參與學(xué)生的所有操作都嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)操作流程(standard operating procedure,SOP)進(jìn)行,無論是實(shí)驗(yàn)前物品的準(zhǔn)備,實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)操作,以及實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的物品歸位,都要按實(shí)驗(yàn)室的規(guī)定進(jìn)行。其次,帶教老師會(huì)指導(dǎo)同學(xué)如何規(guī)范地書寫實(shí)驗(yàn)記錄,包括重要的實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)參數(shù)、反應(yīng)體系、實(shí)驗(yàn)結(jié)果(包括相關(guān)圖表的制作),以及結(jié)果的分析;定期組織同學(xué)以電子幻燈片的形式,對(duì)實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行階段性總結(jié),方便老師了解同學(xué)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展。

        在實(shí)驗(yàn)之余,我們鼓勵(lì)同學(xué)參與實(shí)驗(yàn)室的一些學(xué)術(shù)活動(dòng),如課題組的文獻(xiàn)學(xué)習(xí)報(bào)告會(huì)和課題討論會(huì),體會(huì)如何精讀重要的研究文獻(xiàn),領(lǐng)會(huì)作者的研究思路、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與組織等,鍛煉他們的科研思維能力。經(jīng)過一段時(shí)間的學(xué)習(xí)活動(dòng),同學(xué)可初步奠定了一定的理論基礎(chǔ),完成較為規(guī)范、系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)及操作實(shí)踐,同時(shí)對(duì)“第二課堂活動(dòng)”的內(nèi)容及要求有了深入的理解,而帶教老師對(duì)同學(xué)的個(gè)人特點(diǎn)也有了比較全面的認(rèn)識(shí)。因此,帶教老師將根據(jù)同學(xué)各自的優(yōu)勢(shì),結(jié)合他們自身的要求,對(duì)下一階段的活動(dòng)加以引導(dǎo)與區(qū)分。

        對(duì)于有較強(qiáng)文獻(xiàn)閱讀、總結(jié)能力的同學(xué),我們組織他們進(jìn)行更為深入的研究論文學(xué)習(xí),由帶教老師指導(dǎo),就相關(guān)領(lǐng)域中的某個(gè)研究方向閱讀并撰寫一篇小型論文綜述;對(duì)于操作能力強(qiáng),前期實(shí)驗(yàn)完成好的同學(xué),我們放手讓他們承擔(dān)一些實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的基因型鑒定工作,在他們時(shí)間、精力許可的范圍內(nèi),提出與實(shí)驗(yàn)室工作人員一樣的標(biāo)準(zhǔn),即在一定的時(shí)間內(nèi),準(zhǔn)確、高效地完成基因型鑒定,匯報(bào)結(jié)果,并將他們的實(shí)驗(yàn)記錄收錄于實(shí)驗(yàn)室的工作記錄中;對(duì)于綜合素質(zhì)突出、且自身也有意愿的同學(xué),我們將提供相應(yīng)的平臺(tái),重點(diǎn)圍繞與實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物模型相關(guān)的病理生理學(xué)表型及其機(jī)制分析,支持他們思考并撰寫研究方案,進(jìn)行更為深入且可行的小型課題研究,根據(jù)實(shí)驗(yàn)的具體情況,指導(dǎo)同學(xué)進(jìn)行相關(guān)的組織學(xué)、細(xì)胞學(xué)及分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn),完成實(shí)驗(yàn)記錄,并以此為契機(jī),推薦他們參與諸如:學(xué)?!按髮W(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)計(jì)劃”等小型研究課題的申請(qǐng),更好地培養(yǎng)、鍛煉他們的科研能力。

        在每個(gè)學(xué)期的結(jié)束,我們還要組織階段性的“第二課堂活動(dòng)總結(jié)會(huì)”,每位帶教老師匯報(bào)“第二課堂活動(dòng)”的實(shí)施與完成情況,為下一步的指導(dǎo)工作,討論并提出方案。

        三、實(shí)施體會(huì)與思考

        通過這樣一套列規(guī)范、有序,且富有學(xué)科特色的活動(dòng)體系,我們的“第二課堂”活動(dòng)取得良好的效果。首先,參與的同學(xué)無論在科學(xué)思維還是操作技能等方面,都獲得了很好的培訓(xùn),對(duì)于科研活動(dòng)也有了更為深入的體會(huì);其次,通過觀察、參與動(dòng)物實(shí)驗(yàn),同學(xué)可以更為直觀地了解模型動(dòng)物的病理生理改變,體會(huì)其在疾病相關(guān)發(fā)病機(jī)制研究中的作用及意義,同時(shí)也加深了他們對(duì)于“第一課堂”相關(guān)知識(shí)的認(rèn)識(shí)與理解;第三,多樣的活動(dòng)形式與內(nèi)容,特別是小型課題的設(shè)計(jì)與申報(bào),更好地激發(fā)了同學(xué)自主學(xué)習(xí)、自主研究的興趣與動(dòng)力,鍛煉了他們的創(chuàng)新能力;第四,通過“第二課堂”活動(dòng)也很好地鍛煉了帶教老師的組織、協(xié)調(diào)與管理能力,為今后更好地參與、領(lǐng)導(dǎo)科研項(xiàng)目的實(shí)施打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ);第五,由于活動(dòng)的組織與實(shí)施,我們充分依托實(shí)驗(yàn)室已有的科研平臺(tái)和在研課題,同學(xué)還可以獲得校級(jí)小型課題的部分資助,因此額外的經(jīng)費(fèi)投入有限,但是成效明顯。

        自2005年“第二課堂”活動(dòng)改進(jìn)實(shí)施以來,已有近50人次學(xué)生參與,目前仍有多名同學(xué)活躍在不同的課題小組中;已發(fā)表綜述3篇,尚有多篇文章正在整理修改中[6~8];有4名同學(xué)的研究課題分別于2009、2010、2011年獲得了學(xué)校“大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)計(jì)劃”項(xiàng)目的資助,相關(guān)工作正在有序進(jìn)行中。這些成績(jī)表明,以學(xué)科特色為體系,以實(shí)驗(yàn)室的研究特點(diǎn)為依托,開展病理生理學(xué)“第二課堂”活動(dòng)的策略是行之有效的,同時(shí)我們也將在今后的工作中,進(jìn)一步發(fā)掘這一體系的優(yōu)勢(shì)與潛能,為更好地培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新型醫(yī)學(xué)人才貢獻(xiàn)力量。

        1 金惠銘,王建枝.病理生理學(xué)[M].7版,北京:人民衛(wèi)生出版社,2008:1-2

        2 CapecchiMR.Gene targeting in mice:functional analysis of the mammalian genome for the twenty-first century[J].Nat Rev Genet,2005,6(6):507-512

        3 Xie Z,Zhang H,TsaiW,et al.Zinc finger protein ZBTB20 is a key repressor of alpha-fetoprotein gene transcription in liver[J].Proc Natl Acad Sci U SA,2008,105(31):10859-10864

        4 Sutherland AP,Zhang H,Zhang,Y,et al.Zinc finger protein Zbtb20 is essential for postnatal survival and glucose homeostasis[J].Mol Cell Biol,2009,29(10):2804-2815

        5 Xie Z,Ma X,JiW,etal.Zbtb20 is essential for the specification of CA1 field identity in the developing hippocampus[J].Proc Natl Acad Sci U SA,2010,107(14):6510-6515

        6 王斌,章衛(wèi)平.瘦素調(diào)節(jié)下丘腦神經(jīng)肽Agouti相關(guān)蛋白表達(dá)的研究進(jìn)展[J].第二軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào),2009,30(5):569-572

        7 秦升,金百翰,魏茜,等.心血管系統(tǒng)中miRNA的作用[J].醫(yī)學(xué)綜述,2010,16(5):644-646

        8 楊復(fù)唐,閆亞敏,李憶東.MicroRNA在乳腺癌中的作用[J].國際病理科學(xué)與臨床雜志,2010,30(4):346-350

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