医学院校生物教学优化探讨

本文作者：孙元田 苏振宇 赵霞 李冬娜 单位：海南医学院 生物学教研室

医学细胞生物学课程是医学院校的基础课程，在教学型医学院校中，由于其与临床知识联系不甚紧密或不是临床技能考试的科目而长期不受重视，导致其理论和实验的教学方法与手段长期落后于其它基础医学课程。然而，随着生命科学研究的飞速发展，医学细胞生物学理论知识和实验技术正在或已经与医学研究紧密相连，特别是细胞生物学研究技术越来越成为医学研究所不可或缺的必备基础之一。因而要培养一个面向21世纪的创新型医学人才，必须加紧实施对医学细胞生物学实验教学的改革。然而，在教学型医学院校中，医学细胞生物学实验课程的开展存在着很多现实问题：①学生人数众多。医学细胞生物学是医学的基础课程，是所有医学相关专业必修的课程，与生命科学专业每年级100－200人左右的学生规模相比，医学院校的规模是其数倍，这对师资力量、资源设备都带来了巨大压力，使其任何实验项目的改革都变得相对困难。现行很多医学院校进行实验项目改革的方式并不适合在教学型医学院校普遍推广［1－4］。②学时数少。与生命科学院校30－40学时以上相比，医学院校医学细胞生物学的实验教学学时一般都少于20学时，生命科学院校在开设基础性实验的基础上，一般还开设综合性实验、设计性创新型实验，而医学院校中仅有的学时数对这些实验的开设有很大限制。③师资和设备支撑力量薄弱。研究型院校有硕博士学位授权点，人才济济，科研性实验室众多，这给先进实验技术的教学带来非常大的便利，各类综合性实验、设计性实验都可以顺利进行，甚至可以安排学生分散进入各研究室，以辅助研究的形式来促进教学［1－3］。而在教学型院校，师资和设备相对缺乏，任何新实验项目的增减都顾虑重重。④培养计划侧重点受到限制。在生命科学院校和研究性院校中，细胞生物学研究技术对学生毕业后的研究和应用都非常重要，因而在培养计划设置时会处于一个有利的位置，学校经费投入多。而在教学型医学院校，学生培养计划的侧重点还在于与临床应用相关的课程上，细胞生物学则处于一个相对尴尬的次要位置，学校在教学改革的投入上关注度相对减少。面对如此多的困难，教学型医学院校的医学细胞生物学实验教学改革该如何进行才能适合当前医学生的需求呢？其关键在于如何在学校有限资源与改革所需投入之间寻求平衡，更直接的说，实验改革必定要求开设一些能反映学科技术发展的新实验项目，同时又要求不能耗费太多的投入。为此，我校医学细胞生物学采用如下改革。

1建立动物细胞培养实验平台

毫无争议的是，动物细胞培养已经成为细胞生物学研究技术的基础核心技术，是生命科学研究领域和医学研究领域的基础核心技术；同时，对于医学院校本科学生而言，医学细胞生物学是其能接触动物细胞培养知识的唯一一门课程。因而建立动物细胞培养实验平台，在医学细胞生物学实验改革中开设动物细胞培养实验项目是必然趋势，也更能为学生以后更深入进行医学研究、提升自身技能打下基础。动物细胞培养实验平台核心设备包括无菌室、超净工作台、CO2培养箱、倒置显微镜等等，由于其设备相对昂贵，学校可以根据自身情况建设相应规模。

2建立以动物细胞培养为基础的新实验体系

旧的医学细胞生物学实验体系建立在普通光学显微镜基础上，主要是通过普通光学显微镜来观察细胞的形态和各种生命现象。如细胞化学、细胞吞噬、细胞组分分离等。这些实验内容陈旧，与细胞生物学实验技术的发展严重脱节，难以起到锻炼学生动手能力的效果，学生也毫无兴趣。因而医学细胞生物学实验教学改革有必要将之淘汰。同时，医学细胞生物学是从细胞和亚细胞水平对细胞进行研究的学科，旧实验体系为了观察细胞生命活动，只能从外周血、骨髓、表皮等特定组织来获得单细胞，其材料非常局限，能观察的生命现象极其有限。相反，体外培养的细胞本身就以单细胞的形式长期存在，可以对它进行各种观察检测，实验结果更直观的与理论知识相印证，最后，现行医学研究领域中使用的动物细胞培养相关的部分实验项目从时间和难度上都能够适合作为本科医学学生实验，并且更能提高学生的学习兴趣。在我校的改革中，作者采用了表1中实验项目，建立了一个以动物细胞培养为基础的全新实验体系。在改革后的实验项目中，“细胞基本形态结构的观察”为实验一，是锻炼学生基本显微镜操作和细胞基本形态结构认识的基础性实验，因而选择保留；实验二“血细胞计数”为其后的动物细胞培养做准备；实验三“胎鼠原代培养”、“换液与传代”为培养学生进行动物细胞培养实验技能的基础性实验，第四、五、六个实验项目分别为细胞结构和生命活动的验证性实验，它们分别是培养学生实验技能有免疫细胞化学，荧光显微镜的原理与操作，细胞凋亡的检测、细胞染色体鉴定。我校改革后的实验体系具备很多优点。首先，除实验一以外，其它实验以动物细胞培养为基础，并引入了医学研究领域中广泛使用的新技术，在印证相关理论知识的基础上，又能反映细胞生物学的技术发展；其次，开设本实验体系对师资要求不高，所涉及的技术都在广泛使用，因而现行相关专业的硕士学位的教师基本都能掌握；再次，实验四、实验五采用细胞爬片的形式进行，能有效降低耗材的耗费，并且对于部分需要相对昂贵的荧光显微镜的实验，可以换成使用一般染色剂染色后用一般显微镜观察，以降低实验建设和运行成本；另外，本实验体系只有实验二、实验三需要在无菌室操作，其余实验主要在一般实验室操作，因而可以使无菌室适合大规模授课；最后，本实验体系具有很大的延展空间，在条件允许的情况下，可以结合细胞融合、细胞周期同步化、细胞染色体提前凝聚等实验项目开设综合性实验，并为未来开设自主设计性创新实验打下一个结实的基础。由此我们可以看出本实验体系具有非常好的适应性、灵活性和延展性，因而其具备很大的推广性。

3授课时间差别化编排

在医学细胞生物学实验改革中开设动物细胞培养实验项目是必需的，但同时它也存在着非常大的缺点，如动物细胞培养实验室的建设费用高，占地面积大，无法建立一个适合大批量学生同时操作的实验室规模，这也是现阶段限制其在教学中使用的一个重要因素，对于医学院校来说更是如此。但此时医学细胞生物学实验学时少的缺点则可以变成优势。我们的策略是针对不同班级的授课时间进行差别化编排，采用分阶段分时段进行授课。以我校医学细胞生物学实验课教学为例，理论课30学时，分15周进行授课，6次实验课只需6周时间进行。在带教教师准备材料的情况下，只有实验二、实验三需要学生在无菌室操作，其它实验主要在一般实验室操作，因而只有实验二、实验三是限制学生规模的瓶颈。我们进行如下安排：将不同专业、不同班级的学生分成不同批次，第一批次的学生在第二周授课，其它批次的学生实验课开课时间依次后延2星期时间，这样在第15周理论课授课结束时，实验课总共可以进行五批次的学生授课。如果强调与理论课授课同步，还可以采用另一种安排方式：实验一统一在第二周授课，实验四、实验五、实验六则分别在理论课的最后三周（即13－15周）授课，而中间有十周的时间可以在无菌室对实验二、实验三进行五批次的学生授课。由此，我们可以发现，通过授课时间差别化编排，就能提高动物细胞培养实验室的使用效率，使小规模的实验室建设适合大批量学生使用。

4实验预操作

动物细胞培养对无菌操作的要求远远高于植物细胞培养和微生物培养，培养的细胞极易受细菌污染，并且一瓶细胞的污染极易导致同一培养箱其它细胞的交叉污染和二氧化碳培养箱污染。这也是限制动物细胞培养实验针对大批量学生开设的原因之一。而本实验体系的实验项目都建立在动物细胞培养的基础上，二氧化碳培养箱作为相对贵重的设备，在学校投入不多往往不能留有足够的备用设备，那么前面实验的污染会导致后续实验不能进行。因而学生的实验前预操作就非常必要。学生在进入细胞培养实验室操作之前，在一般实验室进行模拟实验操作过程，直到掌握实验操作流程为止。对于教学型医学院校而言，医学细胞生物学实验教学改革既迫在眉睫又困难重重，其困难就在于经费的投入。我校通过建立一套以动物细胞培养为平台的全新实验体系来取代老旧的以普通光学显微镜为基础的实验体系，以此实施医学细胞生物学实验教学改革。该实验体系力求将在学校有限资源与实验改革所需投入之间求以平衡，使之在有限经费投入的情况下达到深层次实验改革效果，能有效的培养学生适应社会发展需求的专业技能，同时具有非常好的适应性、灵活性和延展性，因而是一种合理的、有效的、可持续发展的改革模式，是我们为了探求一种能普遍适合于教学型医学院校的医学细胞生物学实验教学改革模式所做的尝试。