翻轉課堂和PBL模式在精準醫學教學中的應用

陳 琪， 岳文濤

（首都醫科大學附屬北京婦產醫院中心實驗室，北京100026）

0 引 言

精準醫學是將個體信息用于指導疾病的診斷和治療，使疾病的診治更具有針對性、靶向性和特異性的醫學［1］。近年來，隨著測序技術和生物信息學技術的發展，精準醫學成為我國醫療發展的重要機遇。與傳統醫學模式相比，精準醫學可以提高患者的治療效果、減少治療相關不良反應，因此，非常有必要培養研究生精準醫療意識和思維方式，提高精準醫療的診療水平，培養創新型人才［2］。

基礎醫學研究生教育是培育創新型醫學專業人才的搖籃，是國家醫學科學技術發展的內在動力［3］。按照我國《高等教育法》的要求，研究生應當掌握本學科堅實的基礎理論、系統的專業知識、相應的技能、方法和相關知識，具有從事本專業實際工作和科學研究工作的能力［4］。然而，研究生在精準醫療相關領域需要掌握的實驗技能與科研能力種類繁多，需要根據當前國際研究進展不斷優化與改進，且當前基礎醫學研究生教育仍然面臨學生被動式接受知識、自主性低、創新性不強的困境。作為一個國內尚處于起步階段的研究領域，精準醫學成為基礎醫學研究生教育中新的挑戰。

在新興醫學領域的教學中，傳統的教學方法已經難以適應科研的發展，難以滿足學生的學習需求。很多教師在課堂上照本宣科，以填鴨式教學模式灌輸給學生知識，沒有給學生主動思考的空間，不利于學生創新意識和能力的培養［5］。學生被動接受知識，容易失去獲得知識的樂趣［6］。在一項基于全國研究生離校調查的數據中，以學生為中心的，對學生就讀體驗滿意度的實證研究中發現，包括基礎醫學學術型研究生在內的學生對課程教學的滿意度相對較低［7］。這表明基礎醫學研究生教學方式急需改進，醫學院校研究生教育質量亟待提高。本院作為一所集臨床與科研為一體的三級甲等醫院，在精準醫學教學中一直努力提高教育水平。近年來，本院持續投入巨資升級改造中心實驗室，配備了高內涵成像儀、共聚焦顯微鏡、realtime PCR儀等基礎研究設施，并建設SPF 級動物房，用于滿足研究生教學需求。但是，在教學方面，仍需探索多種新的教育學手段的聯合應用，以提高學生的學習主動性和創新能力，提升研究生教育質量。近年來在本科室腫瘤學精準醫學研究生教學中引入了翻轉課堂和問題導向式（Problem-based Learning，PBL）教學方式，取得了良好的教學效果。

1 翻轉課堂提高學生自主學習能力

研究生教學與本科時的灌輸式教學具有明顯的不同點。本院作為一所醫科大學附屬醫院，所招收的學生大多數本科時就讀醫學相關專業，過去的學習多集中于傳統臨床理論知識與臨床操作，但是所接受的精準醫學研究相關實驗技能和理論培訓相對薄弱。成為腫瘤學學術型研究生后，學生需要學習許多未接觸過的理論知識和實驗技能。本科生實驗教學往往是按照固定的實驗流程操作，得到預期的實驗結果。但是研究生教學期間的實驗教學重在掌握前沿科研理念和技術，進行學術創新和探索。研究生需要接觸許多新式的實驗技能，實驗流程往往需要多次摸索來優化條件，同時科學研究常常伴隨與預期不符的結果，實驗的失敗容易帶給學生挫敗感?？傊?，在精準醫學研究實驗技能學習方面，研究生教育更強調學習自主性和創新能力，這成為精準醫學教學的兩大重點。

近年來，翻轉課堂成為一種熱門的教學方式。翻轉課堂是一種以學生為中心的新教學方式。其教學模式由傳統的“課堂講解＋課后鞏固練習”轉變為“課前自主學習＋課堂深度互動”，具體為學生在課前自學老師指定的相關網絡視頻或者多媒體資源，將相關難點通過郵箱等方式反饋給老師，然后由教師在課堂上將學生反饋的難點加以闡述，使課堂上的總結引導更具有針對性，從而提高學生的學習效率［8］。翻轉課堂的價值已經在一些教學實踐中得到證實。例如，在一項關于靜脈穿刺置管術教學研究中發現，翻轉課程可有效提高教學質量，增加學習積極性［9］。

腫瘤分子診斷是精準醫學的重要組成?，F代臨床研究發現，人體基因組的變化與患者腫瘤病癥的發生與進展有一定的關系［10］。惡性腫瘤患者的染色體異常、蛋白、端粒酶異常等信息均可以利用分子診斷技術進行識別［11］。利用病人腫瘤相關基因表達信息，可以進行相關疾病預測與診斷，對不同病人實施不同的靶向藥物治療方案，提高治療效果。腫瘤分子診斷涉及差異基因篩選、轉移侵襲功能驗證、免疫組化與免疫熒光檢測等多種實驗步驟。在本科室過去的教學中往往是學生直接按照教師提供的實驗操作流程一步步跟著做，教學結束后學生經常會忽視其中某個重要細節，或對某個步驟的原理和實施不明了，對實驗技能掌握不夠好。運用翻轉課堂教學方式，教師提前將實驗操作流程相關文件與視頻提供給學生，整理出實驗過程中容易忽視的重要操作和原理。學生通過提前學習，可以對將要實施的實驗流程和使用的試劑更為了解，可以在現場教學時更好地完成各實驗步驟，對于某些不理解的操作細節可以由教師針對性的回答與補充。通過翻轉課堂教學模式，學生由被動接受知識轉為主動學習，自主學習能力得到有效提升。

2 PBL教學法提升學生創新能力

精準醫學不僅是當今基礎研究的熱門課題，也是未來臨床應用的重要領域。但是，單純的基礎研究實驗技能教學較為枯燥，這極大地影響了學生對基礎研究學習的熱情。此外，學生在掌握某一實驗技能后，在舉一反三和改進該實驗流程的能力上也有不足。因此，如何發掘基礎研究與臨床應用的結合點，提升學生對基礎科研的興趣，培養創新能力，成為教學的難題之一。

PBL教學法是以問題為導向的教學方法，是在教師的參與和指導下學生以小組討論的形式，圍繞某一復雜的基于實際問題的專題或病例進行問題的提出、討論和學習的過程［8］。

作為導向的問題的選擇是PBL 教學法實施的一個重要環節。研究發現，在醫學遺傳學實驗教學中融入臨床最新收集的染色體核型，可提高學生對實驗教學內容、模式的認可度，可增加學習興趣［12］。在本科室腫瘤分子診斷教學中，過去的教學方法是直接給學生一個進行分子診斷標志物的篩選的選題，教導學生具體實驗技能，這種教學方法無法讓學生更好地認識其所做篩選實驗的重要性，興趣不高。在本科室應用PBL教學法引導研究生進行科研選題時，教師首先召開小組討論會，引導學生搜索與探討現今腫瘤的臨床表現，患者經受的痛苦，展示現代腫瘤診斷治療的技術和難點，揭示腫瘤分子診斷標志物的篩選在癌癥早期診斷與預后判斷中的重要價值，提升學生對該選題的興趣與重視。然后引導學生分析已經獲批臨床應用的CA-125 等標志物所存在的不足，以及最新發現的候選標志物的優缺點。最終在教師與學生的探討中，選定挖掘新的腫瘤分子診斷標志物這一科研臨床結合的論題，進而引導學生探索實現該論題的方法。這種以學生為中心，以臨床應用為導向的論題選擇，有助于提高學生學習積極性。

對研究實施方案的探尋與確定是PBL 教學法的另一個重要環節。在腫瘤分子診斷標志物篩選教學中，過去的教學方法是直接指導學生在數據庫和組織樣本中進行基因表達和預后分析，然后在細胞學水平上進行增殖、侵襲、轉移能力的驗證研究，在小鼠體內進行動物學實驗。雖然學生掌握了具體的實驗技能，但是往往對為何進行該實驗缺少理解，也不了解在另一個類似實驗中應該如何改進甚至采取新的實驗操作。在應用PBL教學法后，教師與學生針對分子診斷標志物從實驗室研究到臨床應用中所涉及的多個環節進行分解，解決各環節所涉及的問題。例如在候選標志物篩選環節，引導學生思考哪些基因和蛋白數據庫可以用于篩選候選基因，如何搜索相關文獻。在標志物驗證環節，為了改變基因表達情況，如何選擇過表達或敲低基因的方式，如何設計序列。在蛋白表達檢測環節，有哪些技術，如何選擇特異性抗體及其表達宿主等。在動物學實驗環節，如何選擇皮下注射或靜脈注射方式，如何設計實驗分組方式與給藥劑量等。在標志物的臨床樣本驗證環節，如何根據不同情況確定所需病人的樣本量和納入排除標準等。在參與課題設計與實施的過程中，學生懷著極大的熱情，為了實現不同的目的提出各種解決方案，在教師幫助下對各種實施方案的利弊和可能性進行探索，最終掌握相關實驗技能與原理，還能夠針對不同目的改變實驗手段。PBL教學模式不僅培養了學生獨立解決問題和創新的能力，還培養了團隊合作精神。

3 翻轉課堂與PBL教學法聯合應用效果更佳

精準醫學是我國醫療發展的重要機遇，是近年來基礎醫學研究生教育中新的挑戰。在教學中，翻轉課堂和PBL教學法不是相互獨立的，而是相輔相成的。

翻轉課堂的應用有助于學生由被動接受知識轉為主動學習，有效提升學生自主學習能力，但是單純地應用翻轉課堂教學模式在激發學生學習熱情與創新能力方面仍存在不足之處。翻轉課堂要求教師不僅需要具備豐富的知識儲備，還需要花費較多時間來了解各個學生之間的差異性，從而制定有效的、針對性較強的教學方法［13］。但是學生大多數情況下依然是遵照教師指定的內容進行學習，某些論題對學生學習熱情的激發作用不高。此外，限于科研水平不足，學生向教師提出的問題主要集中在特定實驗的原理與操作細節，在深層理解與創新思維方面的能力仍有進步的空間。

PBL教學模式能有效激發學生對所選論題的興趣，能在解決具體問題的過程中培養學生創新思維，但是，基礎到臨床轉化的論題涉及的論題很多。盲目地選題與研究會分散學生精力，難度過高的選題甚至會打擊學生學習積極性。課外查閱資料等過程需要占用大量的業余時間，學生可能疲于應付教學任務，失去原本的學習主動性和興趣［14］。這就需要教師根據學生現階段學習情況把控選題與研究方向，安排適當的課外自學內容。此外，學生很難在時間相對較短的課程中總結出完善的解決問題的方法。

任務導向的翻轉課堂教學模式則可以節約課堂時間，增加學生參與課堂實踐的機會，使課堂真正實現答疑解惑，培養學生解決實際問題的能力［15］。翻轉課堂和PBL教學模式聯合應用在一些類型的教學研究中取得了一定效果。例如，在遺傳學實驗教學中引入翻轉課堂教學模式，結合提出問題，進行任務導向式教學的模式，得到了95%的學生的認可［16］。因此，在精準醫學研究生教育中聯合應用這兩種教學模式，對提高學生興趣和自學能力有著明顯的作用。

4 結 語

在精準醫學研究生教學中，教師需要將自身科研思維與創新意識融入教學中，以基礎研究和臨床應用相結合為導向，聯合應用翻轉課堂和PBL教學模式培養學生自主學習能力和創新思維。多種教育學方法的聯合應用有助于增強醫學研究生對基礎研究的興趣與重視，有助于提升我院基礎醫學研究生的教育質量，有助于為提高我國精準醫療診療水平培養創新型人才。