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免疫学教学中培养医学生科研思维能力的模式研究

2020-07-16 253 上传者：管理员

摘要：科研思维是主动发现问题、解决问题的思维模式,包括推理性思维、创新性思维、批判性思维等,是临床医学生必须具有的素质。由于医学免疫学理论探索性强、临床应用价值大,可为“课程思政”元素与专业课有机融合提供良好的平台。为了建立医学生的科研思维,本研究基于免疫学教学,理论上采用对免疫学重大科学事件发现过程和科研论文的讲解进行引导,实践上通过对科学前沿问题的理解及思考、文献的研读及思路图的绘制及科研实验的设计,逐步训练并提升学生的科研思维,建立一个适合医学生培养的教育模式。

关键词：
免疫学
医学生
教学管理
教育模式
科研思维
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科研思维是指在科研过程中拥有一种科学的思维方式,实质是主动发现问题、解决问题的思维模式。其基本过程是发现问题、了解情况、深入思考、提出假设、建立方法、确认或否定假设、提出理论来解释初始所发现的问题。

临床医学是研究疾病的病因、诊断、治疗和预后的科学。因此,作为医学生不仅要掌握扎实的医学知识,更重要的是要具备发现和解决医学问题的科研思维能力和素质,根据病人的表现,研究病因、发病机理和病理过程,进而确定诊断和治疗策略[1]。医学免疫学是现代医学的支撑学科之一,其显著特征是理论探索性强、临床应用价值大。免疫学理论在分析和解释疾病的发生、发展中发挥着重要的作用。

同时,通过免疫学发展史,如诺贝尔奖获得者的重要发现及免疫系统生理作用和病理影响的学习,能够将“课程思政”元素与专业课有机融合。因此,医学免疫学是培养医学生科研思维的有利学习平台。本研究以免疫学理论教学和实验教学为依托,通过医学生科研思维的教学模式,提升医学生的科研思维能力。

1、科研思维教学模式的设计与实施

为了建立医学生的科研思维,本研究采用理论上由浅入深、实践上循序渐进的方式,通过培养学生推理性思维、创新性思维和批判性思维,逐步训练并提升学生的科研思维,其建立过程见图1。

1.1著名科学研究举例

在理论课堂或实验课堂上讲述诺贝尔奖获得者重要发现的研究历程,如获第一届诺贝尔奖抗白喉血清的发现过程。①发现问题:冯贝林和他的助手通过实验发现患过白喉的小鼠血清可以治疗新患白喉的小鼠。②提出假设:感染过白喉的小鼠体内有某种对抗白喉杆菌毒素的物质,并将这种物质命名为“抗毒素”。③验证假设:通过羊和小鼠实验验证了抗白喉血清的存在,并且可以治疗及预防白喉。通过解读著名科学研究,使学生初步了解科学研究的过程,感知科研思维;同时,使同学们感悟到在科学道路上,科学家们的探索精神和毅力。

1.2文献阅读示范

在实验课的课堂上给学生讲述前沿文献,如cCAR-T细胞治疗急性髓细胞白血病(AML)的文献[2],解析研究者的思路:①发现问题:治疗AML的方法(化疗或移植)具有较高的复发率(50%～70%);②提出假设:AML上高表达CD33和CD123的cCAR-T可能与治疗AML并减少其复发有关;③验证假设:通过体外和体内实验验证cCAR-T细胞的杀伤肿瘤细胞作用。通过详读文献,使学生能够感受科研思维过程和实际应用价值,引导学生运用免疫学理论,开展实践性应用的创新性思维。

1.3免疫学前沿知识理解

通过在理论课上布置免疫学前沿知识的理解作业,如针对2018年的PD-1和CTLA-4抗体疗法治疗肿瘤而获得诺贝尔生理学与医学奖的相关知识,让学生课后自行查阅相关资料,并写出自己对该事件的理解。前沿知识理解作业采用开放的形式,一方面可以考察学生是否掌握事件的来龙去脉,另一方面考察学生是否有自己的思考。使学生从被动学习向主动思考转换,锻炼批判性思维。

图1医学生科研思维建立的教学模式示意图

1.4文献思路图绘制

给学生布置文献阅读作业,学生选择自己感兴趣的专业文献进行阅读,然后让学生绘制思路图,包括作者提出了哪些假设,这些假设之间具有什么样的层次关系;用什么样的研究内容验证了这些假设及所采用的研究方案。一篇思路清晰的文献可以引导学生理解科学研究的整个过程。由此,锻炼学生的推理性思维。

1.5实验设计

利用免疫学技术或者免疫学内容进行实验课题设计。设计小课题可以让学生亲自经历科学研究的全过程,即发现问题、提出假设,并设计研究方法验证假设[3,4]。这一过程是对科研思维的有效检验和锻炼。

2、科研思维教学模式实施的效果

通过由浅入深、循序渐进地对医学生科研思维进行训练,学生对科研由不了解到了解,由模仿到创新,能够顺利从科学研究的零起点向独立完成设计实验过度,通过创新性思维、批判性思维和推理性思维的锻炼,使学生科研思维能力得到提升。

2.1培养科学精神和创新性思维

学生们从诺贝尔奖获得者重要发现的研究历程和实验课上的实验操作,看到科学认识来源于实践,只有通过无数次的反复认证,才能科学地并具有创造性地对所研究内容进行定性或定量分析。通过理论和实践相结合,学生们的科学精神和创新性思维得到了训练。

2.2建立质疑精神和批判性思维

通过设置对免疫学前沿知识理解这一题目,学生查阅2018年诺贝尔生理学与医学奖获得者的研究内容并进行批判性的自我思考。查阅文献之后发现“免疫刹车”的重要性,并提出了肿瘤治疗的可能靶点及研究方向。尽管从内容本身来看可行性不高,但这是学生自己的思考,这也是建立科研思维的首要任务。

2.3锻炼逻辑思考和推理性思维

学生通过阅读文献后绘制的思路图体现了学生具有较强的阅读英文文献能力,能够读懂所选择的文献,包括要解决的问题和研究方法,所绘制的思路图较清晰、切题,能够充分体现出文献的主旨。由此可以看出大多数学生在大脑中初步形成了科研思维。此外,在文献阅读中,有些学生也会进行思考,文献的作者是怎样做的,如果我是作者又会怎样做,同时针对文献的内容多次与老师进行交流。

图2学生实验设计的技术路线图

2.4提升主动探究和科研思维能力

在实验设计中,大部分学生已经能够掌握实验设计的原则,在研究背景中提出为什么要设计这样的实验,其研究的意义是什么,并提出假设(研究的内容)以及怎样验证假设(研究方案)。而有些同学受到文献思路图的启发,还设计了技术路线图(图2),使实验设计一目了然。

3、待解决的科研思维教学模式问题

通过调查发现,学生以前对诺贝尔奖一无所知,通过完成这个作业,不仅了解了诺贝尔奖是科学研究的最高荣誉,也发现了免疫学中“免疫检查点”在疾病中的重要性。

此外,关于文献阅读,有63.8%的学生感兴趣,而73.8%的同学认为文献阅读有收获。关于文献阅读中存在的问题,专业知识不足和实验技术不熟悉的学生均占62.5%,而有35%的同学认为语言是障碍。

而实验设计中,67.1%的学生有兴趣,而76.1%的同学认为实验设计有收获。此环节中遇到的问题仍然是专业知识不足和实验技术不熟悉。

4、结语

基于免疫学教学,通过理论上由浅入深、实践上循序渐进的方式,建立培养医学生科研思维的教学模式,在一定程度上训练了学生的科研思维,并得到了大部分学生的认可。但是还有部分学生对文献阅读和实验设计不感兴趣,而学生储备的专业知识和实验技术有限,不足以支持其熟练地完成文献阅读和实验设计。

在以后的教学工作中,可以开展与日常生活相关的科研内容,进一步提高学生的学习兴趣。此外,适当增加学生专业知识和实验技术训练,对学生的实验设计给予必要的反馈,提高实验设计质量。文献阅读除绘制思路图外,可以在实验课上以seminar的形式进行讨论。通过以上途径,优化教学模式,可进一步促进医学生的科研思维训练。

参考文献：

[1]陈青阁,刘超怡,徐海瑛.基于本科生科研思维培养的免疫学实验教学改革[J].基础医学教育,2019,21(4):296-298.

[3]郑源强,包玉龙,丁枫,等.研究生医学免疫学实验教学改革与探索[J].中国免疫学杂志,2015,31(4):548-550.

[4]徐胜,夏思墨,韩超峰,等.自主设计在免疫学实验教学中的探索与实践[J].基础医学教育,2019,21(9):718-721.

袁红艳,倪维华,李冬,杨巍,付海英,齐妍,闫东梅.培养医学生科研思维能力的免疫学教学模式初探[J].中国免疫学杂志,2020,36(08):1001-1003.

基金:国家自然科学基金(81871245)项目;吉林大学校级教改项目(2019XYB246)资助