中山大学中山眼科中心研究生分子医学实验技能培训课程课前调查报告

陈伟，曾俐，李竞婧，刘秀平，唐仲书

(中山大学中山眼科中心，眼科学国家重点实验室，广东省眼科视觉科学重点实验室，广州 510060)

分子医学是一门近代快速发展的新兴学科，简单地讲就是运用分子生物学技术进行医学研究。学科融合了分子生物学和现代医学研究应用两大学科特点[1]。较早提出“分子医学”这一专业概念的是美国科学家卡普和布罗德，他们在1994年的一期《癌研究》杂志发表《分子医学的新方向》。文章高度概况了近年分子医学进展和未来发展的方向。“分子医学”概念迅速得到广大临床医生及科研工作者认可，并且发展飞速。仅过一年即1995年，《分子医学》杂志便正式创刊，开创了分子医学研究的新时期[2]。中山大学中山医学院(原中山医科大学)是我国最早对基础医院实验教学进行改革的单位之一，在2001年将教学中心实验室建造成国家辐射作用的实验教学示范中心。中心下属的5个实验室之一的分子医学实验室，在2004年开设“分子医学技能”综合性实验课程[3]。

目前，分子医学已成为高校医学教育的必修课程，特别是其中的实验技能培养贯穿于医学生培养的全部过程。“分子医学技能”综合课程的授课对象是高等院校医学院本科生，有效提升了学生实验操作和科研创新能力。然而，本科阶段课程满足不了眼科学研究生进一步提高科研思维和科研能力的需求。一方面，课程涉及面为入门级实验技能训练，授课内容以生物化学、医学免疫、医学遗传3门基础课为主，没有涉及其他常用实验技术，例如生物安全、组学、数据分析和图像处理等等，无法构成完整的实验技能体系；另一方面，该课程多为验证性实验教学，没有针对眼科的常用实验技术细节讲解，对提升眼科研究生实验技能水平有限。

为有效提高研究生分子医学实验技能，中山大学中山眼科中心教学科在2020年初成立实验技能课程筹备小组。筹备小组经过多次讨论以及问卷调查，确定教学内容以及改革方向。以实验技能培养为核心，改变以往老师大部分时间用于讲解实验原理和具体操作技术的方式，重点建立互动教学模式，讲透实际操作重点难点，集中精力解决同学们在实验中遇到的难题，使大家少走弯路[4-6]。同年秋季分子医学“实验技能培训课程”正式开课。

本门课程的各项专题在研究生第二学期开学约1个月后陆续开授。此时学员大都已经在实验室学习了一些基本实验操作。授课前，教学秘书会采用微信问卷形式对研究生进行调查，了解学生对相应实验专题的理论基础和实验操作的掌握程度、实验中遇到的难题，便于因材施教，为课程内容设置和教学改革提供分析数据。课程结束后，收集学生对该课程满意度调查和改进意见，不断优化课程设置。本文综合2020年和2021年课程的课前调查情况，以期为研究生实验技术课程的备课提供参考。

1 对象与方法

1.1 对象

2019级和2020级研究生(包括硕士和博士)学员共155人。2019级72人上课，其中分子医学专业25人、眼科学专业40人、医学技术专业5人、其他专业2人；2020级83人上课，其中分子医学专业28人、眼科学专业41人、眼视光学专业4人、其他专业10人。

1.2 方法

采用微信小程序问卷星对学生进行问卷调查，2020年和2021年均进行2次问卷调查。第1次是“实验技能培训课程”正式开课前，问卷有1个单项选择题和1个开放性问题，用于调查15个专题课程内容掌握程度(表1)。选择题是“掌握情况”，有“一无所知”、“懂原理”、“操作过”和“精通”4个选项；开放性问题是“希望解决的问题”。第2次问卷是15个专题课程上课前一个星期收集，问卷内容有3个问题，分别是“是否做过该专题内容”、“遇到过哪些棘手的问题”和“最希望通过这个专题获取哪方面的知识”。

表1 问卷具体问题选项Table 1 Questions and options in the questionnaire

在15个专题中，分子医学实验技术总论具体技能不明确，因此在微信问卷中下备注涉及技能，有生物安全防护、科研思路和排枪使用等。其余14个专题已经明确具体相关技能，不做其他说明。

1.3 专题分类

共15个专题课程，除去分子医学实验技术总论，剩余14专题可以分为7类实验技术：1)分子技术(核酸研究基本技术、PCR技术)；2)细胞技术(细胞培养、干细胞培养、维持以及分化诱导，细胞增殖、迁移、死亡、衰老以及胁迫处理的分析)；3)蛋白技术[蛋白样品制备及检测，蛋白质印迹法(Western blot，WB)、免疫沉淀(immunoprecipitation，IP)及其他蛋白检测方法]；4)组织分析(组织取材、固定以及切片、铺片和组织学染色，免疫染色和常用显微镜技术)；5)组学技术(组学数据分析，流式细胞术和单细胞组学)；6)数据分析(图像处理，生物统计)；7)眼科实验数据收集[基因敲除技术，光学相干断层扫描(optical coherence tomography，OCT)、视网膜电图(electroretinogram，ERG)、视觉诱发电位(visual evoked potential，VEP)图像采集与分析]。

1.4 统计学处理

使用SPSS 21.0统计学软件分析数据。用t检验比较学生对7类实验技术的掌握程度(操作过的百分比)。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 问卷回收率

2020年调查25名分子医学专业研究生，回收25份，回收率100%；2021年调查83名学生，回收66份，回收率80%。

2.2 分子医学专业研究生实验技能掌握程度

从基本理论知识和实际操作两方面来了解学生实验技能掌握程度，其中“一无所知”和“懂原理”选项代表基本理论知识掌握情况，而“操作过”和“精通”代表学生实际操作熟练程度。2020年上课的分子医学专业研究生13个专题掌握程度如图1展示。一方面，分子医学专业学生的基本理论知识掌握程度不高。柱形图按“一无所知”比例从低到高排序，可以分为低中高比例3组，其中低比例一无所知组(10%以下)有4个专题，中比例一无所知组(约50%以下，集中在10%～25%)有5个专题，高比例一无所知组(约50%以上)有4个专题。另一方面，学生的实际操作熟练程度也不高。低中比例一无所知组的专题中(除去基因敲除专题)，学生实操过的比例范围是40%～70%，集中在约50%，而高比例一无所知组和基因敲除专题更是在15%以下。这说明13个专题中有10个专题低于一半同学进行过实际操作。此外，虽然12个专题均有精通的学生，但是精通人数的比例都是10%以下。总体而言，分子医学专业研究生的基本理论和实际操作能力普遍不高。

图1 分子医学专业研究生实验技能掌握程度调查结果Figure 1 Results of the laboratory skill proficiency in the graduate students majoring in the molecular medicine

2.3 研究生实验技能掌握程度

2021年的课表根据2020年的学生期末反馈意见，新增“生物统计”和“图像处理”两专题，共15个专题。2021年上课的眼科中心全部研究生15个专题掌握程度如图2展示。一方面，所有专业学生的基本理论知识掌握程度不高。柱形图按照“一无所知”比例进行排序，同样分为三组，低比例一无所知组(10%以下)只有1个专题，中比例一无所知组(10%～50%，集中在25%以上)有10个专题，高比例一无所知组(约50%以上)有4个专题。另一方面，学生的实际操作熟练程度也不高。低中比例一无所知组中的专题(除去基因敲除和生物统计专题)，学生操作过比例范围是35%～60%，集中在50%左右，而高比例一无所知组和基因敲除及生物统计专题，操作过比例范围是25%以下。此外，仅有6个专题有精通的学生，而且学生的比例在5%以下。总体而言，眼科中心新入学研究生的基本理论和实际操作能力有待提高。

图2 研究生实验技能掌握程度调查结果Figure 2 Results of the laboratory skill proficiency in the graduate students

眼科学所有专业学生的基本理论知识掌握程度低于分子医学的学生。低中比例一无所知组的所有专题的比例高于分子医学专业，而高比例“一无所知”组的4个专题都是图像采集、流式细胞、细胞增殖和组学分析，且比例均在50%～75%。两者的操作熟练程度差不多。大部分学生没有进行过实验操作，除去PCR专题，其余专题没进行过操作的比例是45%～90%，集中在45%～55%，即约一半以上的学生没操作经验。

2.4 专题实验操作分析

“操作过”实验百分比从低到高依次是眼科实验数据收集、组学技术、数据分析、细胞技术、蛋白技术、组织分析、分子技术。采用t检验分析3组实验技术的调查结果，发现低频操作组与中频操作组及高频操作组的操作比例差异均有统计学意义(P=0.0156，P＜0.0001，图3)。

图3 专题实验操作结果Figure 3 The results of the special topics on experimental operation

3 讨论

限于时间及场地，研究生实验技术课程从根本上讲还是采用课堂教学形式，“讨论”实验技术。为了更有效地提高实验技能，课程要求学生提早学习基本理论知识和进行实验操作[7]。目前大多数医学院校都有开展“分子医学”相关课程，但是存在一些问题：1)课程内容主要以生物化学、生物细胞学、医学免疫学和医学遗传学4门内容为主，以学科为中心的教学模式没能串联完整的实验技能知识[8]。2)课程目的是培养本科生掌握基本的实验技能，远远达不到研究生有效参与到实验设计、解决实验难题、完成课题实验等熟练掌握技能的要求[9]。3)实验课单调枯燥，多为理论教学，简单指导实验操作，且教学以验证性实验为主，学生积极性低，不利于提高学生实验技能，培养其逻辑分析能力和创新意识[10-11]。2020年，中山大学中山眼科中心对“实验技能培训”课程进行改革，采用以问题为中心的教学模式，以技能培养为核心，优化教学内容及模式。教学内容包括课程内容和课堂内容，均是通过问卷调查学生实际情况来确定。课程内容是授课老师商讨出眼科中心常用的20个常用实验技术，最终根据学生问卷筛选出15个专题课程；教学内容是根据同学们的掌握程度来确定。在每一专题开课前1个星期，教学秘书通过微信问卷了解同学们实验技能的掌握程度并收集实验难题，授课老师再根据问卷结果调整教学内容。实际操作教学还在不断优化设置中，拟采用每星期以预约的形式对同学进行实验操作指导。

实验技能培训课程已经开展2年，为基础理论教学、实操教学开展和改革提供有益的探索。分析问卷和总结经验，得到以下结论。

1)不断完善实验技能专题技术。借鉴现代教育理论发展出来“逆向教学法”核心内容[12]，围绕培养实验技能这个教学方向而开展教学活动，即该课程的专题内容根据学生在实验室常用技术来制定。2020年，课程开设13个专题，包含生物安全(总论)、分子技术、细胞技术、蛋白技术、组织分析、组学技术、眼科实验数据收集。在教学过程中，我们十分注重学生课后反馈。根据反馈意见，教研组对专题内容持续优化，在2021年新增图像处理、生物统计2专题，在2022年新增动物实验和细胞电生理专题。后续还会根据学科热点和学生接受能力，在教学体系稳定的基础上逐步优化专题课程和实验教学内容。

2)快速提高基本理论知识和提早进行实验操作。所有专业研究生的问卷结果显示：中高比例一无所知组的专题数目分别是10和4。大部分专题(除去PCR专题)有1/5以上的学生没掌握基本理论知识，且约一半以上的学生没操作经验。这提示快速提高基本理论知识和提早进行实验操作很有必要。为此分子教研组借鉴国内外先进的教学方式，通过以下3个方式提高学生的理论实操水平。首先，针对目前没有眼科学实验技能专用的教材，分子医学教研组教师已经着手编写眼科实用型的《分子医学实验技能培训》教材，用于帮助学生快速入门实验技能。其次课程设置在第二学期开展，主要原因是其作为一项实践性很强的教学课程，单靠理论学习没有经过实际操作是无法掌握实验技能，而第二学期开展利于让学生有更多时间进实验室进行实际操作，形成基本实验体系。最后考核关口前移、预开题。开题一般设置在第三学期，预开题则设置在第二学期。预开题有利于学生提早规划研究生课题，促进实验教学项目和课题项目结合[13]。新的教学模式改变了以往理论知识被动灌溉的学习方式，引导学生主动学习和深入思考问题。

3)实验课教学改革探索，加强实验室的教学服务功能。研究生实验教学不同于本科，体现在课题组间研究方向的差异、研究内容的细化、所需实验技能和实验仪器的不同。如何有效整合实验室的资源和加强服务功能，是教学改革和实验室管理的一个重要方向[14]。一方面，完善实验室管理制度，特别是课题组间教学管理制度。本着“开放管理”和“严格监管”并行的原则，既要方便学生预约实验课教学，也要保证学生在安全和有序地环境下进行实验操作，同时维护仪器正常运行[15]。另一方面，实验教学队伍的综合素质需要不断提升。参与教学的老师积极提升了理论、实际操作水平和表达技巧，为教学提供优质的服务[16]。

4)以解决实验问题的互动教学模式充分发挥教师指导作用。实验是探寻未知事物或现象的性质以及规律所进行的实践活动，特点是重复性和探索性。学生经常会遇到实验结果与预期不一致或者无法重复。常规的解决方法是查阅文献、咨询课题组内有经验的师兄师姐和请教老师，但是实验技术种类繁多，组内老师并不能解决所有的实验难题。实验技能培训课程提供一个解决实验难题的平台，采用互动的教学模式，充分利用教师的知识储备和科研经验，利于学生整体分析和实验操作能力提高[17-19]。

5)充实立体化医学实验教育体系。中山大学眼科中心作为专科医院和研究中心，对研究生分子医学实验技能提出更高的要求。眼科中心以培养高水准医学科学家为教学目标，建立了主题课程、临床检验基础研究结合前沿讲座、研究生科研三大支柱为支撑的立体化医学实验教育体系，并充分利用拍摄教学视频，钉钉直播课堂，建立网络教学资源库等互联网教学途径。该实验课程整合了15个实用眼科常用技术，作为立体化医学教育体系的重要补充，深化分子医学教学改革[20-22]。

综上所述，眼科中心新入学研究生对实验技能培训课程掌握程度不高，需加强理论和实操培训，以及对该课程课给予了充分的肯定和较高的评价。眼科中心会深化教育教学改革，完善管理措施，结合国际未来教育发展，为学生提供高效资源和教育理念及教学方法。

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