临床医学八年制免疫学实验课程教学的思考和探索实践①

李志清 郭 猛 钱 程 刘书逊 朱鲤烨 薛逸荃

（中国人民解放军海军军医大学免疫学研究所暨医学免疫学国家重点实验室，上海 200433）

临床医学八年制（简称八年制）专业由协和医学院和北京大学医学部首先创立，2004 年至今，开设该专业的院校陆续增至16 所。教育部扩大试办八年制专业之初提出了“八年一贯、整体优化、强化基础、注重临床、培养能力、提高素质”的原则性指导意见，而对于具体培养模式并没有统一规定。2014 年，教育部等六部门印发《关于医教协同深化临床医学人才培养改革的意见》，提出八年制应“培养多学科背景的高层次医学拔尖创新人才”，通过整合课程体系，简化临床医学本科、硕士研究生阶段重复学习的内容，注重学科学习的整体性及学科间交叉性，培养医疗领域新一代的领导者［1］。但对近几年的试点结果调查发现，八年制与五年制教学质量基本同质，两种培养模式区分度不大，且部分八年制毕业生由于临床技能薄弱、基础知识不扎实，出现了就业工作满意度低的现象［2-5］。

目前八年制基础医学教学主要存在以下3个矛盾：①学科交叉整合性增强，教材局限性日益凸显；②理论与实际应用脱节；③八年制与五年制授课内容差异小，课程同质化严重。这些矛盾在一定程度上影响了八年制的教学质量，毕业学员并未明显与五年制拉开差距，未能达到培养高层次卓越医学人才的目标［6］。解决这些矛盾最根本要从教学改革上入手。近年国内医学免疫学实验课开展了多项教学改革，主要集中于课程内容和教学形式，包括使用PBL 教学法、以问题导向设计综合性实验等，取得一定成绩的同时，也暴露出了很多问题，与理想中的教学效果尚有差距［7-9］。因此，本课题组从现有医学免疫学实验课教学不足出发，以八年制学生基础好和热情高等特点为立足点，结合教学部培养卓越医学人才的专业设置宗旨，结合笔者所在免疫学教研室的实际情况，2019 年至今，通过将本科、研究生医学免疫学实验教学进行有机整合，打破传统学制壁垒，融合新技术新理论体系，重新设计了八年制医学免疫学实验课程，对授课内容和开展形式进行了一些改革探索与实践。

1 医学免疫学实验课程设计方案

1.1 教学内容优化 海军军医大学八年制医学免疫学教学共52 学时，其中理论课40 学时、实验课12 学时。由于实验课学时相对有限，不适宜直接套用已有探索研究型综合实验教学模式，因此放弃了综合性实验模式［10-11］。在优化实验课教学内容时，主要从以下两个方面考虑：首先保留部分经典免疫学实验，考虑到培养学员创新能力，不应狭隘地理解为介绍最新最先进的实验技术体系，任何实验技术体系在其开发运用之初都具有划时代领先地位。因此保留部分经典免疫学实验，重点对创立该技术时的场景进行还原，引导学生运用当时的免疫学理论和技术手段，实现对免疫分子和免疫细胞的检测。其次，课题组将科研中最常用的免疫标记技术及其衍生的流式细胞术、免疫荧光技术引入实验课堂，可以让学生掌握从事生命科学研究所必需的实验技能，从而降低学生后期开展科研工作的难度。

1.2 授课形式突破与创新 开展免疫标记技术相关实验需要流式细胞仪、荧光显微镜和共聚焦显微镜等大型仪器，由于教学条件限制，很难在大班课上开展。为此依托医学免疫学国家重点实验室的大型仪器平台对在大班课中开展流式细胞术和免疫荧光实验课教学也进行了初步探索。

2 医学免疫学实验课程的具体实施办法

2.1 教学内容优化及其实施方案 基于以上考量，课题组对八年制医学免疫学实验课进行了以下两个方面优化：①保留并优化经典免疫学实验，包括经典免疫分子检测（凝集实验、扩散实验）、经典免疫细胞与分子功能检测（溶血实验、玫瑰花环实验和豚鼠过敏性休克实验）；②增加现代免疫学实验关键技术：流式细胞术和免疫荧光。改革前后教学内容设计见表1。

表1 医学免疫学实验课程内容改革前后对比Tab.1 Comparison of course content before and after innovation of experimental teaching of Medical Immunology

2.1.1 保留并优化经典免疫学实验 经典免疫学实验通常成本低廉、现象明显（肉眼可见）、原理与操作方法简单易懂，每个学生都可以动手操作，且能在课上看到实验结果。因此，保留部分经典免疫学实验既能让学生掌握最基本的实验操作，如离心机和移液器的使用等，也能让学生更好地理解免疫学理论知识。此外，通过创设情境，还原该实验建立时的科学背景，能够激发学生的兴趣和思考。

2.1.1.1 免疫分子检测（试管凝集实验和琼脂免疫扩散实验） 试管凝聚实验原理讲解中，通过讲述KARL LANDSTEINER 发现输血反应的科学史，帮助学生理解颗粒型或细胞型抗原与相应抗体特异结合发生凝集反应这一过程；琼脂免疫扩散实验原理讲解中，通过讲述日裔美国科学家ISHIZAKA夫妇通过该实验发现IgE抗体的2篇论文，帮助学生理解如何利用该原理检测未知抗原或抗体。

2.1.1.2 免疫细胞与分子功能的检测（溶血实验、玫瑰花环实验和豚鼠过敏性休克实验） 通过讲述“熊猫血”发生溶血的具体临床情景，帮助学生理解抗体-补体介导溶血反应过程。玫瑰花环实验最早用于区分各种淋巴细胞，通过讲述E-玫瑰花环、EA-玫瑰花环和EAC-玫瑰花环的区别，帮助学生理解和记忆不同淋巴细胞亚群表面CD 分子的区别。豚鼠过敏性休克实验可直接观察到Ⅰ型超敏反应发生过程，本教改在原有基础上增加了过敏治疗组（去甲肾上腺素治疗），加深学生对Ⅰ型超敏反应临床防治机制的认知。

2.1.2 增加免疫标记技术相关实验 对于现代免疫学技术，无论是最常见的ELISA、胶体金，还是质谱流式、抗体标签法单细胞测序等新技术，其核心本质都是基于抗体抗原特异性结合的免疫标记技术。因此，选取了两个重要且广泛应用的免疫标记技术：流式细胞术和免疫荧光技术，希望学生可以管中窥豹，以小见大。

2.1.2.1 流式细胞术检测免疫器官中T 细胞亚群 该实验分三部分展开，对应“免疫组织器官”“免疫学检测技术”“T 细胞分化发育”和“白细胞分化抗原”四次理论课内容：第一部分是解剖小鼠、分离骨髓、胸腺、脾脏和淋巴结，通过该部分让学生对免疫系统具有更为直观的认识；第二部分是单细胞悬液制备和使用荧光抗体标记T 细胞，让学生了解流式细胞术的实际应用场景，以及上机前样品制备过程；第三部分是通过多媒体手段，综合运用演示视频和PPT 讲解流式细胞术原理、流式细胞仪操作要点及结果判读。通过对流式图的重点讲解，让学生对比分析胸腺、脾脏和淋巴结中T细胞亚群变化，深刻理解T 细胞在胸腺中的分化发育，理解白细胞分化抗原及分化群等概念及其在免疫学研究中的实际应用。

2.1.2.2 免疫荧光法检测LPS 刺激后小鼠腹腔巨噬细胞P65 入核 该实验对应“固有免疫系统及其介导的应答”及“细胞因子”两个章节。通过LPS 活化巨噬细胞使学生理解模式识别受体和病原相关分子模式的概念；通过讲解P65 入核后启动细胞因子转录和表达，加深学生对天然免疫应答起始阶段和细胞因子分泌的理解，把抽象信号通路变得肉眼可见，帮助学生理解复杂的科学问题。

该实验分四部分展开，第一部分是采用LPS 刺激巨噬细胞，设置刺激不同时间点组和未刺激组，让学生深刻理解免疫细胞的活化条件；第二部分是细胞固定、荧光抗体标记及DAPI 染细胞核，让学生对免疫荧光技术样品处理过程有所了解；第三部分是通过演示视频讲解荧光显微镜和共聚焦显微镜工作原理和操作过程以及结果分析，既能让学生掌握仪器原理及操作，也能加深其对免疫细胞活化后信号转导的认识；第四部分让学生采用荧光显微镜观察自己制备的样品。

2.2 大班课实现采用大型仪器完成实验课教学的具体开展形式

2.2.1 实验原理及仪器工作原理介绍 由于学生未接触过大型仪器，而流式细胞仪和激光共聚焦显微镜的原理难于理解，因此引入多媒体教学——PPT 结合视频，重点讲解这些大型仪器的原理及应用。视频重点内容在于：荧光素发光的原理；流式细胞仪的液路、光学和电学三大系统；荧光显微镜的组成；共聚焦显微镜的硬件和软件组成及其工作原理。让学生理解在临床及科研工作中，这些实验技术能够解决哪些问题，实际应用的局限性和难点又是什么。

2.2.2 部分实验前准备工作介绍 免疫荧光实验中需要提前将小鼠腹腔巨噬细胞进行贴壁培养，为了让学生掌握整个实验的流程以及小鼠原代细胞的获取和培养，特录制了无菌操作获取腹腔巨噬细胞的视频。

2.2.3 结果获取和分析 由于同时参加实验人数较多，实验课时间有限，无法实现每位学生都能在课上完成上机操作。因此将上机操作和结果分析的过程提前录制视频，让学生在实验间隙观看。视频重点内容在于：软件操作、结果获取和记录，以及对结果的对比分析。将不易看清的仪器组件、按钮进行放大展示，重点讲述关键操作及结果分析和展示、结果存储等。

2.2.4 部分学生课后完成上机实践 鉴于部分学生对新技术的渴望，希望自己动手操作仪器。让该部分学生将制备好的样品4 ℃保存，课后联系教师选择合适时间集中完成上机操作。

3 免疫学实验课程改革结果

3.1 实验报告和课后上机操作 通过实验记录、课堂上及课后参加上机操作时学生的反馈，发现其切实掌握了实验原理，并对实验结果进行了详细分析和讨论。部分学生提出一些较为深入的问题，可见其在课后认真思考并查阅相关资料。

3.2 实验课改革结果调查报告 为客观评价此次改革效果，课题组对其中一个班（28 个学生）进行了问卷调查。调查问卷结果显示，大部分学生在课后会主动进一步了解相关知识。此外，学生希望增加实验课时数以加深对理论知识的学习，同时希望有更多操作仪器和学习前沿技术机会（表2）。

表2 医学免疫学实验课改革结果调查报告Tab.2 Investigation report on results of innovation of experimental teaching of Medical Immunology

此次改革基本达到了预期目的：帮助学生理解了免疫学理论知识难点并激发学生对科研的兴趣。进行了大班课实现利用大型仪器完成实验课教学的探索，经过验证，该授课形式在不具备开展大规模实践课的院校同样具有较高参考及应用价值。

4 总结

为培养八年制学生的科研思维和素养，课题组针对医学免疫学实验课程的教学内容和开展方式进行了探索，重点引入了流式细胞术和免疫荧光技术，学生学习兴趣浓厚、实验原理与操作技能均能熟练掌握，取得了较为理想的教学效果，但仍存在可改进之处：①实验课时间安排有进一步优化空间，尽量使学生在课上看到自己的实验结果，可考虑每组派一位代表亲自操作，其他学生观摩；②在流式细胞术检测T 细胞的同时，增加骨髓和血液样品，同时增加CD45、CD19 和Ly6C 等检测指标，让学生同时看到B 细胞、单核细胞和中性粒细胞的检测结果，使这些免疫细胞及免疫分子不再抽象；③有选择地引入广泛用于各种免疫相关基因和分子研究的分子生物学技术，如定量PCR 技术、RNAi 技术和CRISPR/Cas9 基因组编辑技术等。此外，在教学模式、考核方式等方面还需进一步优化。在教学模式方面，可以提前将学生分组，每组负责一个关键实验讲解，重点讲解实验原理和实验设计，其他学生参与讨论，可以提高学生独立思考的能力［12-14］。在考核方式方面，可以引入免疫学实验考试［15-16］。

八年制学生是一群介于本科生和研究生之间的特殊学生，针对该群学生所开展的免疫学实验教学内容要和其培养目标相符，并具有其特色。因此课题组将继续积极探索，不断改革和完善免疫学实验教学，努力培养高素质医学研究型人才。