基因診斷實驗課程體系建設初探

陳燕 李凱 王明娣 孫萬平

摘要：基因診斷學實驗課是使學生將基因診斷的理論知識轉化為實際操作的實踐課程，本文通過對教學內容、教學方式、考核方式和教學效果評價等方面的改革，系統地探討了基因診斷實驗課程體系的建設方案。

關鍵詞：基因診斷；實驗課程；教學體系建設

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）36-0239-02

基因診斷是在基因水平上對人體的生理和病理狀態進行診斷。它是以遺傳物質（如DNA、RNA）為檢查對象，利用分子生物學技術，通過檢查基因的結構或表達量的改變來診斷疾病的方法。與主要以疾病的表型改變為診斷依據的傳統診斷學方法相比，基因診斷是病因的診斷，既特異又靈敏，其診斷結果不僅具有描述性，更具有預測性，因此基因診斷近年來在醫學領域已有廣泛應用[1]。基因診斷學也成為了醫學院校的一門重要課程，對檢驗學專業而言更是主干課程之一。

基因診斷學實驗課是學生初次接觸具體的實驗技術并將理論知識轉化為實際的實踐課程，開設好基因診斷學實驗課對于學生掌握基因診斷的原理和技術具有重要意義。但現在高校的基因診斷學實驗課程設置仍存在諸如實驗內容單一、缺乏系統性、實驗技術簡單、師生互動不足、學生盲目機械操作、教師不能及時發現學生實驗中遇到的問題、學生學習理解不深刻等突出問題，這些問題的存在不利于培養實驗技術過硬的檢驗人才，更不利于培養具有創新意識和創新能力的復合型人才，也不能很好地適應并推動檢驗醫學的快速發展。因此，有必要對目前的基因診斷實驗課程進行系統地改革，以系統的實驗內容為基礎，以特定的實際應用為導向，設計系統的實驗方案。具體改革措施包括實驗教學內容、實驗教學方法、實驗設計、論文式實驗報告的書寫等內容，探討以帶教教師和學生共同制訂實驗內容和實驗方案，并強調以學生為主體、以實際臨床應用為導向的新的實驗教學模式，并通過問卷調查對本課程體系進行分析總結，為進一步的改進和完善奠定基礎。

一、實驗教學內容的改革

基因診斷學實驗是建立在分子生物學實驗基礎上的，具有更新迅速、技術種類繁多、實驗要求嚴格的特點，這對基因診斷學實驗提出了相當大的挑戰[2]。對于基因診斷學實驗課程內容設置也提出了更高的要求。

秉承由淺入深，由獨立到綜合并鼓勵創新，由通過視頻學習獨立的實驗技術到系統性的實際操作這樣一個循序漸進的原則，將實驗課的教學內容分為三個方面：基本實驗技術與技能培訓，綜合性實驗，開放型課題設計與實踐。

1.基本實驗技術與技能培訓。本階段要求學生了解并掌握基因診斷學最基本的實驗技術，包括基因組DNA提取、大腸桿菌質粒DNA提取、PCR擴增目的基因以及DNA的瓊脂糖凝膠電泳等基本的實驗操作，為后續的綜合性實驗打下基礎。實驗技術的培訓是進行后續實驗的基礎，對學生進行實驗技術培訓時要重視實驗原理的學習，以實驗原理為指導，結合相關的實驗操作步驟，使學生在理解的基礎上掌握標準正確的實驗技術。

2.綜合性實驗。安排基因克隆和表達的綜合性實驗。為了能夠讓學生直觀地了解自己實驗的成敗，可以選擇EGFP基因的克隆與原核表達實驗。表達EGFP的菌體在顯微鏡下呈現綠色熒光，能夠直觀、快捷地觀察實驗結果。本部分實驗要求學生能夠在NCBI網站查找EGFP的全長序列，并利用分子生物學軟件進行引物設計。以pEGFP-N1質粒為模板，通過PCR擴增出目的基因EGFP，并將EGFP基因克隆入原核表達載體pET-28a，轉化表達細菌BL21，并利用IPTG誘導目的蛋白表達，通過觀察菌體是否有綠色熒光即可判斷整個實驗的成敗與否。本部分實驗涵蓋了引物的設計、目的基因的獲得、質粒提取、酶切、連接、轉化等系統性和連續性的實驗操作。

3.開放型課題設計與實踐。許多單基因遺傳病是由基因點突變引起的，例如鐮狀細胞貧血。同時點突變是所有基因突變中突變率最高的，以此為例設計實驗讓學生掌握相關的突變檢測方法具有重要的實用性。帶教教師可以提供幾種點突變疾病模型作為參考，將學生分成幾個小組，引導學生利用課堂上學習的點突變的檢測方法，讓他們自主設計實驗方案。小組內成員可以通過查閱相關文獻資料，設計可行的實驗方案，通過小組內成員的集體討論，分析各種方案的可行性，并最終確定每個小組的實驗方案。最后，可以通過橫向比較不同小組之間的實驗結果，對照各組使用的不同實驗方案分析總結各種實驗方案的優劣，從而加深學生對課題的理解。

二、實驗教學方式的改革

1.基本實驗操作階段，為了讓學生在進入實驗室做實驗前對實驗室的安全要求、注意事項和實驗操作有一個全面的了解，我們組織學生觀看基本實驗操作視頻，內容涵蓋基因克隆的相關實驗技術，由教師就實驗操作中的注意事項和容易出錯的地方進行講解。既讓學生直觀、形象地了解了實驗流程，又豐富了實驗教學的課堂內容[3]。

2.在直觀形象的觀察基本實驗操作的基礎上，利用綜合性實驗，讓學生自己動手操作，既鍛煉了學生的動手能力，讓學生通過實際操作牢牢掌握了實驗課的相關實驗技術，又通過環環相扣的實驗設計，讓學生自主思考每個實驗的目的。通過系統的實驗設計，前一個實驗是后一個實驗的基礎，后一個實驗是前一個實驗的延續，每一個實驗步驟的成敗都將決定整個綜合性實驗的是否成功，而非單獨的將各個基本實驗分離開來，這種實驗設計方案有利于學生系統的掌握實驗原理和實驗目的，而不是盲目的進行操作。

3.在學生全面理解并掌握基因診斷相關實驗的基礎上，充分調動學生的積極性和主動性，讓他們作為實驗課的主體，引入臨床的實際應用，并自主設計實驗內容。可以根據學生人數將學生分為幾個大組，每個組約8位同學，利用課后時間小組討論實驗方案，通過理論課堂的學習和資料查找，確定小組的實驗方案，并細化實驗操作步驟，通過課堂匯報并集體討論，由帶教教師進行點評和修改，最終確定每組實驗的可行性方案。實驗室應提前做好準備，為學生全天開放，學生可以利用課堂和課余時間去實驗室做課題，帶教教師協助指導。

三、實驗考核方式的改革

實驗教學的重點在于培養學生的創新能力和鉆研精神，而合適的考核制度能夠調動和挖掘學生學習的主觀能動性[4]。實驗課程的考核可以包含平時成績和論文式實驗報告兩方面的內容。平時成績主要包括學生實驗課的學習態度、團隊合作等方面的綜合評分，并適當設計課堂提問環節，考查學生對實驗的理解能力，鼓勵學生在課堂上發言，將學生的課堂表現計入最后的實驗課成績。對于實驗報告考核的重點不在于實驗的成敗與否，而在于對實驗成功的經驗總結和對實驗失敗的原因分析。

在學期末，開放型課題結束時要求學生提交論文式實驗報告，包括題目、摘要、主要試劑儀器、方法、結果、討論，并以討論作為整個實驗報告的重點部分。通過這種考核方式的改革將有利于進一步提高學生發現問題、分析問題及解決問題的能力，有利于培養學生的科研思維能力和嚴謹的實驗態度。

四、實驗教學效果的評價

學生是實驗課程的主體。對于實驗課教學效果的評價一方面包括學生對相關專業知識的掌握和考核成績的評價，另一方面還應該包括學生對于實驗課程的主觀評價。只有得到了課程主體的認可，才能最大程度地調動他們的學習積極性和創造性，使學生變被動學習為主動學習，達到事半功倍的效果。因此，在課程即將結束時，我們設計了調查問卷，收集學生對于課程改革后的評價和建議，并做出針對性的改進，不斷完善新的基因診斷實驗課程體系。

基因診斷技術的最終目標是應用于臨床，服務于臨床。隨著基因診斷技術的快速發展和在臨床的廣泛應用，對檢驗人才的培養提出了更高的要求，要求他們不僅能夠掌握常規的檢測技術，更應該具有探索和創新精神，這樣才能緊跟科學發展的腳步并進一步的推動基因診斷的發展，因而，能夠培養出高素質的人才是基因診斷實驗課程體系建設的目標。通過我們的課程改革，將使基因診斷實驗課程成為培養學生創新研究能力的良好平臺。

參考文獻：

[1]尹一兵.分子診斷學[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2]呂建新.分子診斷學在檢驗醫學中的應用前景[J].中華檢驗醫學雜志，2005，28（2）：137-139.

[3]譚軍，張愛華，馬文麗.關于“基因診斷”多媒體教學軟件虛擬化設計探討[J].中國醫學教育技術，2001，15（3）：142-143.

[4]周麗萍，錢暉，張弛宇，等.分子診斷學課程實踐教育創新模式的探討[J].檢驗醫學與臨床，2009，6（3）：198-199.