基因诊断实验课程体系建设初探

陈燕 李凯 王明娣 孙万平

摘要：基因診断学实验课是使学生将基因诊断的理论知识转化为实际操作的实践课程，本文通过对教学内容、教学方式、考核方式和教学效果评价等方面的改革，系统地探讨了基因诊断实验课程体系的建设方案。

关键词：基因诊断；实验课程；教学体系建设

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）36-0239-02

基因诊断是在基因水平上对人体的生理和病理状态进行诊断。它是以遗传物质（如DNA、RNA）为检查对象，利用分子生物学技术，通过检查基因的结构或表达量的改变来诊断疾病的方法。与主要以疾病的表型改变为诊断依据的传统诊断学方法相比，基因诊断是病因的诊断，既特异又灵敏，其诊断结果不仅具有描述性，更具有预测性，因此基因诊断近年来在医学领域已有广泛应用[1]。基因诊断学也成为了医学院校的一门重要课程，对检验学专业而言更是主干课程之一。

基因诊断学实验课是学生初次接触具体的实验技术并将理论知识转化为实际的实践课程，开设好基因诊断学实验课对于学生掌握基因诊断的原理和技术具有重要意义。但现在高校的基因诊断学实验课程设置仍存在诸如实验内容单一、缺乏系统性、实验技术简单、师生互动不足、学生盲目机械操作、教师不能及时发现学生实验中遇到的问题、学生学习理解不深刻等突出问题，这些问题的存在不利于培养实验技术过硬的检验人才，更不利于培养具有创新意识和创新能力的复合型人才，也不能很好地适应并推动检验医学的快速发展。因此，有必要对目前的基因诊断实验课程进行系统地改革，以系统的实验内容为基础，以特定的实际应用为导向，设计系统的实验方案。具体改革措施包括实验教学内容、实验教学方法、实验设计、论文式实验报告的书写等内容，探讨以带教教师和学生共同制订实验内容和实验方案，并强调以学生为主体、以实际临床应用为导向的新的实验教学模式，并通过问卷调查对本课程体系进行分析总结，为进一步的改进和完善奠定基础。

一、实验教学内容的改革

基因诊断学实验是建立在分子生物学实验基础上的，具有更新迅速、技术种类繁多、实验要求严格的特点，这对基因诊断学实验提出了相当大的挑战[2]。对于基因诊断学实验课程内容设置也提出了更高的要求。

秉承由浅入深，由独立到综合并鼓励创新，由通过视频学习独立的实验技术到系统性的实际操作这样一个循序渐进的原则，将实验课的教学内容分为三个方面：基本实验技术与技能培训，综合性实验，开放型课题设计与实践。

1.基本实验技术与技能培训。本阶段要求学生了解并掌握基因诊断学最基本的实验技术，包括基因组DNA提取、大肠杆菌质粒DNA提取、PCR扩增目的基因以及DNA的琼脂糖凝胶电泳等基本的实验操作，为后续的综合性实验打下基础。实验技术的培训是进行后续实验的基础，对学生进行实验技术培训时要重视实验原理的学习，以实验原理为指导，结合相关的实验操作步骤，使学生在理解的基础上掌握标准正确的实验技术。

2.综合性实验。安排基因克隆和表达的综合性实验。为了能够让学生直观地了解自己实验的成败，可以选择EGFP基因的克隆与原核表达实验。表达EGFP的菌体在显微镜下呈现绿色荧光，能够直观、快捷地观察实验结果。本部分实验要求学生能够在NCBI网站查找EGFP的全长序列，并利用分子生物学软件进行引物设计。以pEGFP-N1质粒为模板，通过PCR扩增出目的基因EGFP，并将EGFP基因克隆入原核表达载体pET-28a，转化表达细菌BL21，并利用IPTG诱导目的蛋白表达，通过观察菌体是否有绿色荧光即可判断整个实验的成败与否。本部分实验涵盖了引物的设计、目的基因的获得、质粒提取、酶切、连接、转化等系统性和连续性的实验操作。

3.开放型课题设计与实践。许多单基因遗传病是由基因点突变引起的，例如镰状细胞贫血。同时点突变是所有基因突变中突变率最高的，以此为例设计实验让学生掌握相关的突变检测方法具有重要的实用性。带教教师可以提供几种点突变疾病模型作为参考，将学生分成几个小组，引导学生利用课堂上学习的点突变的检测方法，让他们自主设计实验方案。小组内成员可以通过查阅相关文献资料，设计可行的实验方案，通过小组内成员的集体讨论，分析各种方案的可行性，并最终确定每个小组的实验方案。最后，可以通过横向比较不同小组之间的实验结果，对照各组使用的不同实验方案分析总结各种实验方案的优劣，从而加深学生对课题的理解。

二、实验教学方式的改革

1.基本实验操作阶段，为了让学生在进入实验室做实验前对实验室的安全要求、注意事项和实验操作有一个全面的了解，我们组织学生观看基本实验操作视频，内容涵盖基因克隆的相关实验技术，由教师就实验操作中的注意事项和容易出错的地方进行讲解。既让学生直观、形象地了解了实验流程，又丰富了实验教学的课堂内容[3]。

2.在直观形象的观察基本实验操作的基础上，利用综合性实验，让学生自己动手操作，既锻炼了学生的动手能力，让学生通过实际操作牢牢掌握了实验课的相关实验技术，又通过环环相扣的实验设计，让学生自主思考每个实验的目的。通过系统的实验设计，前一个实验是后一个实验的基础，后一个实验是前一个实验的延续，每一个实验步骤的成败都将决定整个综合性实验的是否成功，而非单独的将各个基本实验分离开来，这种实验设计方案有利于学生系统的掌握实验原理和实验目的，而不是盲目的进行操作。

3.在学生全面理解并掌握基因诊断相关实验的基础上，充分调动学生的积极性和主动性，让他们作为实验课的主体，引入临床的实际应用，并自主设计实验内容。可以根据学生人数将学生分为几个大组，每个组约8位同学，利用课后时间小组讨论实验方案，通过理论课堂的学习和资料查找，确定小组的实验方案，并细化实验操作步骤，通过课堂汇报并集体讨论，由带教教师进行点评和修改，最终确定每组实验的可行性方案。实验室应提前做好准备，为学生全天开放，学生可以利用课堂和课余时间去实验室做课题，带教教师协助指导。

三、实验考核方式的改革

实验教学的重点在于培养学生的创新能力和钻研精神，而合适的考核制度能够调动和挖掘学生学习的主观能动性[4]。实验课程的考核可以包含平时成绩和论文式实验报告两方面的内容。平时成绩主要包括学生实验课的学习态度、团队合作等方面的综合评分，并适当设计课堂提问环节，考查学生对实验的理解能力，鼓励学生在课堂上发言，将学生的课堂表现计入最后的实验课成绩。对于实验报告考核的重点不在于实验的成败与否，而在于对实验成功的经验总结和对实验失败的原因分析。

在学期末，开放型课题结束时要求学生提交论文式实验报告，包括题目、摘要、主要试剂仪器、方法、结果、讨论，并以讨论作为整个实验报告的重点部分。通过这种考核方式的改革将有利于进一步提高学生发现问题、分析问题及解决问题的能力，有利于培养学生的科研思维能力和严谨的实验态度。

四、实验教学效果的评价

学生是实验课程的主体。对于实验课教学效果的评价一方面包括学生对相关专业知识的掌握和考核成绩的评价，另一方面还应该包括学生对于实验课程的主观评价。只有得到了课程主体的认可，才能最大程度地调动他们的学习积极性和创造性，使学生变被动学习为主动学习，达到事半功倍的效果。因此，在课程即将结束时，我们设计了调查问卷，收集学生对于课程改革后的评价和建议，并做出针对性的改进，不断完善新的基因诊断实验课程体系。

基因诊断技术的最终目标是应用于临床，服务于临床。随着基因诊断技术的快速发展和在临床的广泛应用，对检验人才的培养提出了更高的要求，要求他们不仅能够掌握常规的检测技術，更应该具有探索和创新精神，这样才能紧跟科学发展的脚步并进一步的推动基因诊断的发展，因而，能够培养出高素质的人才是基因诊断实验课程体系建设的目标。通过我们的课程改革，将使基因诊断实验课程成为培养学生创新研究能力的良好平台。

参考文献：

[1]尹一兵.分子诊断学[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2]吕建新.分子诊断学在检验医学中的应用前景[J].中华检验医学杂志，2005，28（2）：137-139.

[3]谭军，张爱华，马文丽.关于“基因诊断”多媒体教学软件虚拟化设计探讨[J].中国医学教育技术，2001，15（3）：142-143.

[4]周丽萍，钱晖，张弛宇，等.分子诊断学课程实践教育创新模式的探讨[J].检验医学与临床，2009，6（3）：198-199.