法医学多学科整合实验教学模式的探索——以砷中毒模拟案件为案例

张莉雯,罗雨轩,罗奇志,陈训财

南方医科大学法医学院法医毒物学系,广东 广州 510515

1 多课程整合实验课程目的和意义

1.1 提升法医学本科生综合实践能力的重要性

法医学是一门以医学为基础、与法学交叉的独立学科,具有广泛地应用价值。在司法实践中,法医学为医疗纠纷、刑事侦查、司法审判以及灾害事故鉴定提供科学依据。法医学工作的主要内容包括现场勘验、活体检查、尸体剖验、物证检验及书证检验等,通过多学科交叉为刑事或民事案件的审理提供科学证据。目前,中国许多高校开设法医学本科专业,旨在培养具备医学基本理论知识、系统的法医学理论及基本技能,具有实践创新能力、能够从事法医学教学、科研、鉴定及相关工作的专门人才。法医学本科阶段的人才培养被认为是法医学人才培养中最重要的阶段,也是向国家和社会输送法医人才最高效的模式[1]。法医学本科教育的人才培养模式直接决定着我国法医学人才的培养质量,从我国法医学本科生的就业现状来看,大部分本科毕业生选择参加公务员考试,进入公安机关成为法医。同时,也有一部分人选择进入社会司法鉴定机构从事法医相关工作。无论毕业生选择何种职业道路,他们的本职工作都是查明案件真相、为案件提供科学依据。尽管目前有相当一部分法医学毕业生选择继续深造,但相比于其他医学类专业,法医学本科就业率仍远高于其他专业,这意味着法医学专业培养的本科生在毕业时需要具备合格法医的基本素养和极强的综合实践能力[2-3]。因此,在本科阶段,学生不仅要扎实医学和法医学理论知识,还需要有更多的实践机会,以培养法医学的基本技术能力和案例分析的思维[4]。只有这样,法医学本科毕业生在走向社会、从事专业工作时才能真正履行法医职责、成为出色的司法鉴定人。

1.2 以案件模拟为导向的整合实验教学的优势

传统的法医学教育模式通常基于理论讲授、辅以实验教学和公安机关实习。这种模式已经实践多年、基本成熟,并在各大高校的法医学本科教育中形成共识。然而,法医学的知识面广而繁杂,教师需要在有限的时间内教授法医病理学、法医临床学、法医物证学、法医毒物分析、法医毒理学、法医现场学等多门学科。而且,现在趋势是提高实验操作课的比例,以培养本科生动手实践能力。这势必导致理论课时的压缩,无法详细展示各学科的细节和在职业发展道路上的注意事项。因此,传统教学模式很难达到预期的教学效果。为了解决这个问题,高校正积极优化和创新改革教学方法[5-6],例如采用基于案例教学法(CBL)和问题式学习(PBL)[7-8]。通过案例对各种知识和理论进行全面系统而生动的了解和熟悉,可以提升学生独立分析和解决问题的能力。这种教学方法促进学生开放式探究、独立思考和终身学习,并有利于团队合作和批判性思维能力的发展。与传统模式相比,这些教学方法注重对学生综合素质的培养,不局限于书本和教条,有利于促进学生之间、师生之间的思维碰撞和头脑风暴,让学生有更广阔的发展空间,非常适用于法医学本科教育。

然而,值得关注的是,这类教学方法的优势主要集中在思维能力的提升和理论知识的巩固等方面。而本文提出的“法医现场学-法医毒理学-法医毒物分析”整合实验教学改革,可以为学生提供一个将理论学习成果应用于法医实际案件处理中的机会。在这种改革创新的教学模式中,学生将以刑侦技术人员或鉴定人的身份,投入教师设置的特定案发现场情景。他们将以案件为导向,围绕死因展开调查,教师则作为观察者,将主动权交予学生。学生需要结合之前的理论和实验学习分析案情、制定并执行计划、给出鉴定意见。在这个过程中,学生将承担刑侦技术人员的所有工作,亲身体验案件处理的整个司法程序,锻炼动手操作能力,并熟悉法医学专业技术。同时,还会遇到许多意想不到的问题和困难。为了解决这些问题,学生需要自主学习和探索思考,通过相互讨论、查阅文献书籍或寻求教师的帮助指导。这个过程主要由学生的主观能动性驱动,有助于激发好奇心和求知探索欲,增强学生的参与感,培养他们的独立思考、随机应变和责任担当能力,促进他们专业素质的养成。

1.3 以案件模拟为导向的整合实验教学的必要性

法医学本科教育通常为五年制,大多数学校采用前三年半学习医学知识、半年学习法医专业知识,第五年进行医院和公安实习的模式。尽管在教学年限上同其他学科相比有所延长,但这并不意味着法医学教育具有时间上的优越性从而可以安于现状、故步自封,相反,由于专业的特殊性,法医学教育工作者更应该时刻调整和改变教学方法、更新教学理念以适应法医学本科生的职业发展需求[9]。

就目前而言,法医学五年制教学中仍存在着诸多缺陷:首先,法医专业各学科的教研团队大多相互独立,理论和实验教学之间缺乏合理高效的沟通交流。例如,法医病理学以大体解剖和组织病理技术为核心,通过观察尸体征象和组织病理特征查明死因;而法医毒物分析以分析化学,特别是现代仪器分析技术为基础,对毒药物进行定性定量。从本质上讲,这两门学科属于不同的类别,师资力量分别集中在医学和化学两个不同领域,这一现象将导致在教学过程中出现一些教育盲区。在实际检案中,法医需要将所有法医相关学科有效结合、融会贯通,培养多学科交叉融合的思维和技术能力,最终应用于解决实际案件[7]。然而,这正是法医学本科教育目前很难全方位实现的一点。其次,如果这一问题不给予重视和解决,学生在校期间缺乏实战经验,可能会导致其在公安实习过程中适应缓慢、无法得到及时有效的启发和经验积累[10],浪费错过宝贵的实习机会、草率而慌忙地投入到正式工作当中。最重要的是,尽管法医学本科生在大五期间有在公安系统实习的机会,但多数时候仍是承担一个法医助理的职责,缺乏统筹和独立开展案件调查的机会;并且由于各地公安机关专业水平参差不齐和受实际工作条件限制,实习期间实习生极有可能得不到系统全面的教育与培养,因此,高校作为本科生教育任务的首要承担者,有义务在学生进入社会工作前帮助搭建思路体系、完善和丰富教学网络。为适应广大社会对法医学本科生专业素质的要求, “法医现场学-法医毒理学-法医毒物分析”多学科整合实验教学改革的实践和探索变得十分必要[5]。

2 整合实验教学在法医学本科生教学中的方案设计

2.1 前序课程

在进行整合课程设计实施之前,法医学各学科包括法医病理学、法医毒理学、法医毒物分析、法医现场学等皆已完成理论授课。法医病理学和法医毒理学采用了问题式教学法和案例教学法,帮助学生理解、巩固和应用理论知识;法医现场学通过模拟案发现场让学生亲身实践现场勘验和物证提取的整个流程;法医毒物分析则采用小组实验训练的教学方式,帮助学生熟悉和掌握不同毒物的检测方法,包括金属毒物、挥发性毒物(如血液中的乙醇)、农药、杀鼠药和毒品等。

2.2 实施方案

本次整合实验教学预设为20学时,采取8～9人小组制、多学科导师全程带教的精准教学模式。课程实施安排包括5次课,学时分配为现场勘验2学时、法医病理学检查5学时、法医毒物分析5学时、组织病理阅片和补充实验6学时、综合汇报和教师回馈总结2学时;并且,小组内需在1～3次课前完成现场勘验计划、法医病理学检验计划、法医毒物分析设计,并在相应课前与带教老师简单汇报、讨论;1～4次课中完成现场勘验记录、法医病理学检验记录、法医毒物分析检验记录,并进行必要的现场勘验、尸表检验、尸体解剖、组织病理学检查,保存法医毒物分析原始记录;第5次课前完成现场勘验-法医病理学检验-法医毒物分析综合报告并出具鉴定意见书、形成PPT,在第5次课中汇报,最终根据带教教师意见修改综合报告。在课程开展过程中,教师需全程观察和记录学生的表现,发现实践中的缺陷和漏洞,课程结束后,教师团队将对给予学生反馈与纠正,并逆向收集学生对本次改革创新课程的评价和体会以进一步完善优化整合实验教学改革方案。需要注意的是,从案件受理到最终汇报展示全程由学生小组主导、合理分工,原则上教师不做过多提示。

2.3 场景布置

本次整合实验教学由法医现场学、法医毒理学、法医毒物分析三个学科的多名专家教师组成的教学改革团队构思设计。预期以家兔为实验动物模拟“办公室人员砷中毒死亡”案件。案情设计为“某日上午10时许,张三在公司发现同事丁某倒地失去意识,经抢救无效死亡。初步勘验,丁某工位物品整齐,未发现打斗迹象”。根据案情设定,教师团队提前到达目标现场进行造模,给予家兔药酒灌胃处置,在造模时已按照南方医科大学实验动物伦理委员会要求,提前麻醉处理后进行;并将药酒瓶、酒杯、微信聊天记录(提示雄黄酒的关键证据)根据案情合理摆放,完成模拟案件的现场还原,其中关键证人张三由一名教师饰演,负责参与审讯、推动案情调查进展。同时,准备现场勘验所需工具、保障法医病理学检验条件、向学生开放毒化分析实验室并确保试剂及设备的正常使用。

3 整合实验教学在法医学本科生教学中的实践

3.1 现场勘验

现场位于一办公室内,进入现场前,学生小组首先基于教师提供的基本案情讨论出了大致的勘验计划并进行了详细的分工,包括摄像、现场笔录、物证提取、尸表检查等。穿戴防护服、口罩、手套及鞋套后进入现场,围绕中心现场展开勘验。首先,学生对现场的一般情况、物品摆放、尸体位置与体位等放置唯一性标识后拍照记录(图1);然后对中心现场“死者的办公桌”进行搜查,并发现了关键物证药酒瓶中的液体、死者与同事张三的聊天记录(图2),原位拍照后进行物证提取和设置唯一性标识。尸体原位拍照后由相应的小组成员进行初步的尸表检查。勘验全程组内安排专门的同学进行“现场勘验记录、法医病理学检验记录、物证提取记录”,勘验结束后物证交由实验室进行统一保存;组内展开讨论并由一名小组成员将所有现场勘验资料和初步侦查意见整合汇集成“现场勘验情况分析报告”。

A.办公室门口;B.中心现场;C.尸体及其附近;D.办公桌台面。图1 现场情况

A.微信聊天记录;B.药酒瓶。图2 现场部分物证

现勘分析报告中述:现场无打斗痕迹,门窗完好,尸表未见明显机械性损伤。结合现场遗留的药酒瓶和手机聊天记录中提及的“草本雄黄酒”,初步怀疑死者丁某可能是死于金属砷中毒或酒精中毒。于是组内迅速对关键证人张三进行了审问并了解死者生前的大致情况:张三与丁某生前交好,有互赠食物的习惯,丁某死前工作认真,无异常行为举动。因此认为,丁某基本无自杀倾向、无可疑的他杀嫌疑人和他杀证据，暂时将死亡性质锁定在意外中毒。组内商讨决定通过病理解剖和毒化分析以明确死者是否砷中毒或酒精中毒，并注意死者是否存在因潜在自身疾病导致猝死的可能。

3.2 病理学检查

尸体解剖开始前,小组向法医病理学指导教师汇报尸检大致方案和检查重点,并且再次系统地进行尸表检查,确定无损伤及特异性改变后开展尸体解剖。将尸体固定在兔台上,剃毛备皮后采用直线切开术式,按照胸腔→腹腔→颅腔的顺序对各脏器进行检查及取材。按照前期理论学习到的砷中毒病理学表现和砷体内途径,有针对性地提取生物检材包括心血、尿液、肝肾组织及胃内容物;在提取尿液时,死者膀胱中无尿,经带教教师指导后收集了膀胱灌洗液替代尿液检材;所有检材做好唯一性标识后拍照送至法医毒物分析实验保存待检。尸检过程中未发现严重自身疾病和砷中毒特异性病理改变,进一步开展组织病理切片制作和阅片工作,镜下可见多器官淤血、肺组织高度水肿、脑组织神经细胞变性(图3),无其他特异性征象,符合急性死亡的病理改变。具体死因仍需结合毒化检验结果综合考量。

A.心肌组织;B.肺组织;C.脑组织;D.肝组织。图3 各器官病理学改变

3.3 毒物分析

按照学习要求,小组在课前开展讨论,结合理论课知识制定了检测方案。乙醇检测选择心血作为检材,按照《生物样品血液、尿液中乙醇、甲醇、正丙醇、乙醛、丙酮、异丙醇和正丁醇的顶空-气相色谱检验方法》(GA/T 1073—2013)进行定性定量测定;金属砷的检测采用微波消解法对体内检材进行前处理,再同体外检材按照《生物检材中32种元素的测定 电感耦合等离子体质谱法》(SF/Z JD0107017—2015)进行各元素的全筛。所有检材均设置平行双样和空白对照,该措施在导师提示下完成。最终检出心血中的酒精浓度为144.17 mg/dL,未达到致死浓度;而各体内检材及药酒、胃内容物中均检出不同浓度的金属砷,其他金属含量在正常范围内(见表1)。

表1 检材中金属砷的全筛浓度

3.4 理论回顾和案件分析

雄黄是一种矿石,它的化学成分是碘化砷,在人体内经体温加热反应成三氧化二砷,致人砷中毒死亡[11]。砷中毒是由于砷化物对消化道的直接刺激作用、与细胞酶蛋白的琉基结合破坏酶活性干扰细胞的正常代谢,使中枢神经发生功能紊乱以及麻痹血管运动中枢和直接作用于毛细血管导致多脏器淤血及出血。根据病程长短,砷中毒可分为急性砷中毒和慢性砷中毒,急性砷中毒表现为严重胃肠道损伤和心脏功能失常[12],而慢性砷中毒主要反映在皮肤、头发、指(趾)甲和神经系统方面。结合案情,死者的死亡时间短并不属于慢性砷中毒,但在本次尸体检验中并未发现与急性砷中毒相符合的消化道症状,不排除脏器检查和取材不到位的可能。但同时也要明确的是,并非所有中毒类死亡案件,甚至其他类型的死亡案件,很可能存在尸体征象不完全遵循理论所描述的一般规律,法医不能因此而作排除结论。

生物体内几乎都含有微量砷,砷在人体内的总量约为15～20 mg,居于微量元素含量的第12位。不同地区、生活环境和个体习性可能导致砷含量有所差异,而在内脏和体液中的砷含量通常远低于1 μg/mL。砷中毒的浓度(血砷浓度)一般为0.05～1 μg/mL,致死浓度为9～15 μg/mL[13-14]。而本次模拟案件的检材砷浓度均已达到致死浓度。

综合以上现勘情况、病理学检查和毒化检验结果,排除了猝死和他杀等死亡方式,小组内一致认为死者是因饮用过量的雄黄酒后导致急性砷中毒死亡。

3.5 结果汇报和教师反馈

根据课程设计安排,小组在完成所有工作后向带教教师及其他各学科专家汇报总结结果。学生以PPT汇报的形式展示了案情、现场勘查情况、砷中毒的理论回顾、组织病理检查结果和毒化检验结果等方面的内容。此外,学生还对整个案件处理过程中遇到的问题和错误进行了思考与反思。该汇报充分体现了学生在处理具体案件时的逻辑思维能力和小组协作能力,因此获得了教师团队的充分肯定,汇报过程中,整合学科的多名教师通过量表对学生作出评价,然而仍存在一些不足之处。①现场勘验:在物证提取时,将重要检材反复传阅把玩的行为可能对检材造成影响;完成尸表检查后将尸体置于一旁并未保护好死者尸体。②尸体解剖和取材:前期理论回顾不够充分、取材时犹豫不决;对中毒类案件的检材提取重视程度不够,例如膀胱无尿时未考虑解决方案而放弃,后来才采用灌洗液替代尿液检材;在解剖时,应对中毒类案件中的检材提取交叉污染有较强的意识,但学生在这方面的意识不强烈,提取方式也不规范。③毒物分析:面对中毒类案件,法医工作者需要注意自我保护,在处理未知毒药物时,实验服、口罩和实验手套必不可少。学生在操作过程中的安全意识不强;在毒药物中毒案件中,不同检材中的毒药物浓度可能相差甚大,例如药酒中的砷浓度高而空白血液对照中的砷浓度低。学生在ICP上机时未按照浓度由低到高的顺序进行检测,这可能对结果产生了一定的干扰。在实际检案中,这样的失误可能使得检测结果存在漏洞,并可能损害证据的强度,对案件结果造成严重后果。此外,草本雄黄酒中除了As2S2之外,还存在同样可能造成人体中毒的酒精和多种中草药成分,而因此在实际检案中需要常规筛查乙醇浓度和中草药成分,而这是学生在实验设计环节所忽视的。

4 整合实验教学的初步成效

基于教师的观察和评估,学生能够完整而流畅地完成案件现场勘验工作,基本上不会遗漏或破坏现场的物证、检材与线索。学生在小组内分工明确,各成员承担不同的任务,例如记录、尸体检查、检材提取和照相等工作。然而,在进行尸体解剖时,学生可能稍显不熟练,这可能是因为学生在平常接触到的尸体解剖机会较少,进一步凸显了模拟案件整合实验教学的必要性。在进行毒物分析时,学生能够自主设计出完整可行的方案,并且检材的预处理和检测完成度较高,对结果的解读也到位。总体而言,整合实验课程在教学效果上达到了预期的目标。学生能够将理论与实践相结合,独立思考和团结协作,将自己的想法转化为合理可行的实验方案、并相互配合完成自己制定的计划,最终成功解决教师设置的模拟案件。整个实验过程中,学生能够将所学理论知识应用于解决实际问题,并对理论进行反思和巩固。

此外,不仅学生专业能力和职业素养得到了提升,结合学生课后的调查反馈,多数学生主观上表示整合实验课程趣味性强、创新性高、锻炼机会多,通过小组合作侦破一起案件、书写完整的鉴定意见书有助于提升自信心和学习积极性;然而,在教学实施时也揭露了一些问题,有少数学生反映整合教学占据了课外时间、增加了学业负担,事实上这一问题是无法避免的,这种教学模式强调师生充分的课堂准备和精力投入,否则无法达到理想的学习效果,且不乏学生因为缺乏对理论知识的掌握和主观能动性而出现参与度低、体验感低的情况,这也警示教育工作者在实施教学改革的过程中需要考虑多方位因素、完善潜在缺陷,勿使教学改革违背初衷。

5 整合实验教学的总结、反思与展望

整合实验教学模式将法医学的多个学科融合成一个整体,弥补了传统教学的缺陷和局限性,培养学生解决法医学相关具体问题的能力。在整合实验课堂上,学生从现场勘查到尸体检验,再到后期实验室检测等一列操作,都由学生组织讨论与分析,他们运用所学的理论知识解决实际问题,并在解决问题的过程中反思理论。多学科教研团队的参与和指导有助于发现学生在案件处理、专业意识和专业技能方面的薄弱之处和错误,为他们积累经验教训、规避风险提供指导。总的来说,整合实验教学对法医学专业人才的培养具有深远而重大的意义。通过整合实验教学,学生能够逐步明确法医工作的内容和价值,了解法医学在社会中的作用和影响。同时,他们能够将所学的理论知识应用于实际案件的解决过程中,通过批判性和建设性的思考,提出对现实问题的见解和建议。

总而言之,整合实验教学模式在法医学专业教育中具有广阔的探索空间和无限的发展前景。不同类型的案件对法医学专业人才具有不同的能力素质要求,拓宽思路、从法医实际工作需要出发,设计不同性质如自杀他杀自身疾病、不同鉴别要点如生前烧死和死后焚尸、溺水死和死后抛尸的案件,增加案件要素,为学生提供更多学习机会。然而,前提是需要考虑学生是否有足够的时间和精力投入到这种教学模式中,把握难度是非常关键的。未来,可以尝试将法医物证学、法医临床学等其他学科与整合实验教学相结合,进一步完善整合实验教学设计,通过多学科的头脑风暴,引领学生在知识把握上达到新的高峰;同时也可以举一反三与其他实践性强的学科结合,如法学、临床医学[15],相信经过不断的探索与实践整合实验教学模式能够为法医学本科教育甚至全国高等教育行业带来更多的惊喜。