醫學檢驗專業本科生科研能力的培養

王 馳,李綿洋

中國人民解放軍總醫院第一醫學中心檢驗科,北京 100853

檢驗醫學是一門同時具備實踐性和技術性的學科,在臨床診療中發揮著重要作用[1]。培養適應現代社會高速發展的新型醫學檢驗專業人才非常重要,而科研能力的培養是培養此類人才的重要途徑。因此,醫學檢驗專業本科生參與科研技能訓練對于提升其自主學習能力、培養創新思維非常有效,這也是近年來醫學高等院校教學改革的一個重要措施。早在1969年,麻省理工學院的教授就提出了本科生科研機會計劃[2],旨在通過提供科研實踐機會提高本科生的學習能力[3]。在隨后幾十年高校教學發展和改革中,該方案被國內外多所高校采用。但是目前醫學檢驗專業本科生在開展科研實踐初期仍然面臨著諸多難題。例如,如何提出有價值的臨床科研問題、參與科研實踐的時間有限、短時間內獨立完成課題的難度較大,以及對于科研實踐需要的相關技能處于零基礎狀態[4]。基于此,本文以指導在本科室實習的本科生完成畢業課題相關設計、實施為基礎,結合教學實踐,探討醫學檢驗專業本科生科研能力培養的模式和方法,以期為培養更多、更優秀的醫學檢驗專業人才提供經驗。

1 開展科研項目的前期準備工作及項目選題

1.1適應新環境 開展科研項目與本科生前3年在醫學院進行的基礎課程學習有非常大的區別。首先,在基礎課程學習中側重的是老師講授、學生接受,而開展科研項目需要學生通過自主學習來完成,更側重于培養自主學習的意識。其次,在開展科研項目過程中常有實驗結果不理想或實驗思路出現問題等情況。這時需要調整心態,堅持不懈。再次,要向實驗室的老師、有經驗的學長虛心求教,注重團隊協作,多與其他實驗室人員交流實驗思路和技巧,這對于科研課題的完成和個人成長都大有裨益。

1.2文獻檢索 選擇課題的前提是充分了解課題的研究領域,因此,前期的文獻調研對于科研選題至關重要。在了解目前研究的最新動態和熱點后才能避免重復前人的研究[5]。否則閉門造車、完成實驗后才發現這個方向早已被其他實驗室開展過并得出相似的實驗結果,造成了時間和精力的浪費。因此,不僅僅是在課題選題時要進行文獻調研,在開展過程中也要時時關注國內外相關領域的最新動態,這都需要檢索大量的中英文文獻。

以本科室帶教本科生為例,在接觸文獻初期,由指導老師指定2～3篇近3年發表的中英文綜述,使其掌握所研究領域的基礎知識及國內外研究現狀,并且對課題中涉及的新的實驗方法和檢測指標有更深刻的認識,有助于課題的開展。之后指導本科生利用中英文數據庫對研究方向的關鍵詞進行相關最新文獻的檢索,中文數據庫包括中國知網、萬方醫學網、維普資訊中文期刊服務平臺等,英文數據庫包括PubMed、Elsevier、Ovid等。對于檢索到的大量的文獻,需要對其進行快速地篩選,再精讀與課題高度相關的文獻。本科生通常會先閱讀文獻的摘要,通過實驗方法和結果初步判斷是否為與課題相關的文獻。在進一步縮小范圍后,下載全文進行精讀,對于實驗方法、檢測指標、實驗結果、結論都需要進行深入分析。在本科生初期接觸英文文獻時,會遇到看不懂方法和結果的問題,此時可以采用文獻匯報的方式,與指導老師、科研小組內其他成員一起討論文獻中的方法如何制訂,結果如何得出。文獻精讀不僅有助于科研選題,也為后期論文的撰寫打下基礎。

1.3科研選題 恰當的科研選題對于后期課題的完成至關重要,選題方向應該是醫學檢驗專業關注的前沿科學問題,或是臨床診斷方面亟待解決的問題,最好能同時具備創新性、實用性和可行性[6]。但是本科生參與科研實踐的時間有限,因此應對需要深入研究的科研問題進行簡化,或在現有的課題基礎上進行相關延伸。例如:本科室帶教的某醫科大學醫學檢驗專業本科生,考慮其對臨床檢驗方向比較感興趣,帶教老師讓其結合本科室前期通過蛋白質組學進行假體周圍關節感染(PJI)關節液的生物標志物篩選工作,對已獲得的診斷效能較高的幾個蛋白質進行臨床樣本的驗證。另外1名本科生對微生物耐藥方向比較感興趣,其在檢索文獻的過程中發現, 2020年抗生素頭孢地爾被批準用于治療多重耐藥革蘭陰性菌引起的醫院獲得性肺炎,而目前臨床上耐多藥肺炎克雷伯菌(MDR-KP)感染已成為醫療機構嚴重感染患者高發病率和高病死率的重要原因。因此,確定科研選題為通過蛋白質組學探索肺炎克雷伯菌對頭孢地爾的耐藥機制。

2 科研項目的實施

2.1實驗開展和實施 有了明確的科研選題之后,根據實驗目的進行相應的實驗設計進而開展實驗是提高本科生科研能力的關鍵環節。不同類型的科研項目的實驗流程和方案有所不同。對于基礎類科研項目,可能涉及細胞培養、動物模型建立、分子生物學檢測(蛋白檢測、mRNA檢測等),大部分學生在本科階段前期對這些基礎實驗進行了實踐學習,但是通常是在老師指導下與其他人合作完成。而開展科研項目則需要學生獨立完成實驗項目,并能分析實驗結果是否達到預期,以及若未達到預期哪個環節需要重新操作。對于臨床類科研項目,更多涉及的是臨床樣本和病歷資料的收集、診斷實驗相關指標的統計分析,也可能需要開展分子生物學相關的檢測。這需要學生具有一定的耐心,在大量的臨床樣本和病歷資料中篩選出與課題相關的信息,然后應用正確的統計學方法進行數據分析。

例如:本科室帶教的第1名本科生開展的是臨床相關的研究,該學生先進行臨床樣本的收集和患者臨床資料的整理,在收集到一定數量標本后,進行蛋白質標志物的檢測(采用酶聯免疫吸附試驗試劑盒),將獲得的實驗結果通過診斷實驗的評價指標進行分析,從而探索新型生物標志物在PJI診斷方面的可行性。而第2名本科生開展的是基礎類研究,需要用頭孢地爾先進行肺炎克雷伯菌耐藥株的誘導,電鏡下觀察耐藥株和野生株的形態,并檢測菌株生物膜形成能力和碳代謝能力,之后采用液相色譜串聯質譜法進行蛋白質組學實驗并對結果進行生物信息學分析。

2.2實驗記錄的書寫和保存 實驗記錄是在開展科研課題過程中應用實驗、調研、觀察或資料分析等方法,根據實際情況直接記錄或統計的各種數據、文字、圖表等原始資料。實驗記錄是對每個實驗的總結,有助于學生保持清晰的實驗思路、抓住重要的實驗現象、提高研究效率,可以培養學生的邏輯歸納能力、綜合分析能力和文字表達能力,也是科研論文撰寫的基礎。尤其是對于剛接觸科研實驗的本科生來說,更應及時、認真地書寫實驗報告,實事求是、全面具體地分析實驗結果。首先,對于實驗的原始資料,必須真實、可靠,應該在實驗完成的第一時間進行記錄,而不是“回憶性”記錄,尤其是操作過程中臨時改動條件的實驗,若未能及時記錄,則實驗結果難以重復。因此,堅持連續記錄實驗結果是科研工作中最重要、最原始的憑證。其次,實驗記錄應具有一定的寫作規范,例如:描述中使用的專業詞匯、計量單位、英文縮寫應規范,用圖片記錄的實驗結果要裝訂保存,結果下面應注明相應實驗條件,若需要對某處進行修改應提出修改理由。

2.3總結撰寫科研論文 撰寫科研論文是對科研成果的全面總結和深入研究,能體現論文的綜合質量,也是科研工作者必備的基本功之一。需要學生將科研課題的實驗結果進行總結歸納,并按照相應格式寫成論文,這對于初次撰寫專業論文的本科生來說具有一定的挑戰性。科研論文通常包括背景介紹、實驗方法、實驗結果和討論4個部分。指導老師應從論文寫作的基本規范、實驗數據的處理方法、圖表的正確表示方法以及如何根據實驗結果進行深入討論等方面對學生進行相應的指導。討論部分的寫作是大多數本科生面臨的難點,討論部分是對研究結果進行科學性解釋與評價,尋找研究的創新點,并得出結論,包括理論意義、實際應用價值、局限性,以及其對進一步研究的啟示。在本科生完成初稿后,指導老師應對初稿中的摘要、關鍵詞、正文內容進行多次審閱并提出修改意見,每次修改都會提升其科研論文質量和論文撰寫能力。

3 提高本科生科研能力的培養方法

3.1建立和完善導師制度和科研平臺制度 由于本科生的科研理論體系不夠完善,相關知識儲備不足,在開展科研項目過程中經常會遇到實驗結果與預期不符或不知道如何開展下一步實驗等問題,因而指導老師在本科生科研能力的培養中具有重要作用[7]。首先,指導老師應具有高度的責任感,愿意將時間、精力投入指導本科生的科研活動中。其次,指導老師在科研選題、文獻檢索、課題設計、實驗開展、結果分析和論文撰寫各個環節需要給予相應指導,同時用實際行動指導本科生完成正規的操作,培養其正確的科研意識。再次,指導老師要注意因材施教,通過與本科生溝通尋找適合不同學生的培養方法,與其進行良性科研互動,從而提高他們的科研能力。例如:本科室在本科生開展科研活動中采用雙向選擇機制,即指導老師提供研究方向給本科生,本科生根據自己的興趣選擇相應研究方向的指導老師。

此外,科研平臺對于本科生完成科研項目也非常重要,建議科研院校或附屬醫院可以將現有的科研平臺有選擇性地向本科生開放,由相應的老師指導平臺大型儀器設備的使用,使其可以更好地完成實驗方案、獲得實驗數據,也能促使其了解先進科學技術與研究方法,加強科研思維訓練,進而培養創新精神和創新能力。

3.2定期開展文獻學習匯報 指導老師要求本科生對最新的高水平文獻進行跟蹤,可以挑選重要的文獻進行匯報,提出該文獻可以發表的原因、創新點、待解決的問題、該文獻中實驗方案是否存在缺陷等。文獻匯報可以督促本科生大量閱讀該領域的相關文獻,了解學術前沿,并可以學習他人的研究設計思路、寫作邏輯等多方面內容。

3.3研究進展匯報 對于剛接觸科研項目的本科生來說,定期總結近期完成的工作,并對下一步實驗安排進行提前規劃非常重要。在進展匯報中可以對研究背景、研究目的、近期獲得的實驗結果和結論、實驗中遇到需要解決的問題以及后續的研究計劃等內容進行PPT匯報。重點分析近期實驗的進展和數據,以及遇到的困難和下一步擬開展的實驗。匯報過程中,課題組成員和指導老師可以隨時提出疑問和建議,從而幫助本科生完善研究方案。作為指導老師,可以從PPT制作、設計、圖片文字比例、文字清晰度等方面給予指導。進展匯報能鍛煉本科生的語言表達能力,也能考驗其邏輯思維和臨床應變能力,這是科研道路上的重要技能,可為今后畢業課題答辯打下基礎。在進行3～5次匯報后,本科生的PPT制作水平和語言表達能力有了顯著提升。

4 醫學檢驗專業本科生在科研項目實施過程中存在的問題

本科生開展科研訓練活動體現了高等教育以學生為主體、教學與科研相結合的特點,以提高學生的科研意識和創新能力為目標。通過對本科生的科研訓練,學生的專業水平和綜合素質均得到提高,也為今后臨床工作或開展研究生階段學習打下基礎。但是在培養過程中本研究也發現存在一些問題。

首先,本科生對科研的認識不足。與臨床工作不同,完成科研項目通常需要的周期較長,并且是一個循序漸進的過程。在進行科研工作過程中,極有可能遇到各種問題,如實驗結果和預期相反,無法對實驗結果進行重復等。而本科生多數時間是在進行課堂學習,忽略了實踐過程,在科研工作中可能缺乏足夠的耐心和持之以恒的韌勁,尤其是在本科的最后階段面臨找工作或考研的壓力,很可能出現前期熱情高漲,后期不了了之的情況。

其次,本科生缺乏完善的科研技能培訓體系。醫學檢驗專業的本科生還要在醫院檢驗科室實習輪轉,真正能完全投入科研工作的時間有限,并且對于實驗開展過程中需要用到的操作方法、統計分析軟件等各個方面都處于零基礎的狀態。前期科研技能的培養普遍是以實驗課的形式進行,通常是將基本理論和操作方法結合,尚未達到科研能力培養的標準。如果高等院校能夠將其重點實驗室、科研中心全天候對學生開放,可能有助于本科生開展科研實踐活動。

綜上所述,雖然在醫學檢驗專業本科生開展科研技能培訓存在著諸多困難,但是本科生若能很好地適應科研工作,對于他們而言將會有很大收獲。參與科研項目既能調動本科生的科研熱情、強化科研創新意識,也能夠培養其科研思維并提升科研能力及科研素質,增加核心競爭力[8]。檢驗醫學是一門實踐性很強的學科,對于學生的理論知識、實驗操作和科研思維各方面素質都有一定要求,而在本科階段開展科研項目可以促進學生將前期的理論學習和實驗課程中學習到的操作技能有效地結合起來,對于培養具有創新精神和科研思維能力的檢驗醫學復合型人才、促進醫院科室發展具有重要意義。