人类染色体核型分析检测项目“关卡式”教学探索与实践

赵小荣， 谢文美

(甘肃医学院 医学基础教学部， 平凉 744000)

人类染色体核型分析检测项目“关卡式”教学探索与实践

赵小荣， 谢文美

(甘肃医学院 医学基础教学部， 平凉 744000)

人类染色体核型分析检测项目是临床广泛应用的产前诊断及遗传病诊断的重要技术，是医学高校“医学遗传学”课程重要的实践内容。为提高实验教学的整体水平，以开放式实验室为教学平台，具体实施了综合设计性实验人类染色体核型分析检测项目连续“关卡式”渐进实验技能教学训练及考核标准的学习方法。实践表明，以教师为引导，学生为主体的渐进“关卡式”综合设计性实验教学可以极大地提高学生对实验结果的关注度，提升实践操作的兴趣和能力，培养学生的动手能力、独立分析问题、解决问题的能力，也为综合设计性实验教学改革提供了新的思路和方法。

关卡式；核型分析；综合设计实验；教学

近年来，随着高等教育教学理念的发展，专业素质和实践能力培养摆在了提高教学质量更加突出的位置[1]。新形势下，开放式实验室是实验教学改革的尝试和探索，是加强学生技能训练和创新能力培养的重要手段，而建立起系统、完善的实验教学研究体系和方法，科学、规范、完整的实验教学研究设计等应为今后实验教学研究的方向[2-3]。医学遗传学是临床及检验医学专业类一门必修的重要专业课程，实践技能训练也被摆在了重要位置。染色体核型分析检测是临床上产前诊断染色体异常的金标准，国内外应用广泛。如何获取高质量的病例样本染色体制片及正确识别和鉴定核型并能进行正确妥善的遗传咨询，是检验医学生专业素养和实践能力的最直接体现[4]。为促进课程实验教学改革，推动开放式实验室建设和管理，提升学生实践应用能力，在多年工作经验积累及发展的基础上，我们积极探索了在开放式实验室平台下，改革传统实验教学走过场，运用渐进“关卡式”的综合实验实践人类染色体核型分析检测技术项目，连续两年在我校(2014级和2015级)临床医学专业2个班和医学检验专业2个班共202名学生参与下进行了此项实验教学改革，取得了良好的效果。

1 综合设计性实验的合理设计，保障实践任务明确

1.1 整合相关实验内容，建立综合设计实验流程

人类染色体核型分析检测在临床应用广泛，涉及一系列的实验内容，主要包括人类外周血淋巴细胞培养、染色体标本制备及染色体核型分析软件使用等多方面的内容，而且时间上具有连续周期性。传统实验教学在课堂内3个学时，总是单一解决该实验项目某一个方面，主要以验证性内容为主，实验内容之间缺乏连贯性。在限定的时间内，根据教师要求，依照实验教材上的操作步骤完成，必然让一部分学生苦于敷衍，一部分学生受到压抑，大部分学生被动模仿[5-6]。而且有些实验时间长，学生课内并没有办法完成一些关键步骤，如在72 h内，细胞培养实验需要随时观察，加秋水仙素，总是由教师或者个别学生代劳，动手实践能力和创新能力培养有限，学生们往往表示只是走了个过场，自己仍然似懂非懂，客观上压抑了学生对实验探究的兴趣。因此，我们积极申请将人类染色体核型分析检测项目作为学生实践实习内容，以开放式实验室平台开展训练[7]。依据临床应用特点，将人类外周血淋巴细胞培养、染色体标本片的制备、染色体识别和分析软件的应用和遗传咨询等，整合成一个统一的检测流程，完成从收集血液样本到出具检测报告、遗传咨询等全程负责责任制，期间每个环节互为因果，由学生自己负责，使学生对该检测项目有了一个整体的认识，有助于增强学生的学习兴趣和责任感。

1.2 根据不同专业培养要求，重点训练，有的放矢

不同医学专业，教学培养目的不同[8]。根据医学生专业设置不同，在全面熟悉人类染色体核型分析检测的基础上，着重强调重点训练内容，尽量做到能独立完成，准确无误。如医学检验专业的学生，实用和动手能力要求高，着重训练“人外周血淋细胞培养→染色体标本片的制作→G显带→C显带→N显带”的实验内容。临床医学专业的学生则着重有关“染色体G显带核型识别→核型分析→报告发出→遗传咨询”的强化训练等。

2 优化实验技能训练方法，连续“关卡式”教学保障实践效果

2.1 学习相关理论及其进展，设计合理的实验方案

获得显带清晰、分散度高的染色体核型分析结果报告是人类染色体核型分析检测项目的最关键的步骤，也是检验学生掌握该实践技术能力的具体表现。为使实验顺利进行，首先就要求学生针对人类染色体检测和应用等相关知识进行前期准备。教师通过理论课讲授有关人类染色体的基本知识和内容，让学生掌握染色体畸变异常及与遗传病之间的关系，并指导学生学习临床染色体核型分析检测相关实验的基本原理，鼓励学生查阅有关资料，多提问，多思考。同时组织班干部对班级学生进行分组，确定小组长，进行小组讨论，由学生根据实际情况和时间设计实验方案，交由教师进行指导，最终确定一个具体合理的实验方案。

2.2 以连续“关卡式”渐进训练效果评价实验过程

2.2.1 训练识别G显带核型染色体

人类染色体核型分析检测目前普遍应用多为G显带核型分析，因此，首先要求每一个同学在理论学习ISCN2013规则及实验方案基础上，在正式开始操作性实验之前，利用课余时间到显微镜实验室镜下识别300～400条带染色体，并绘制简单条形图并标注染色体号，练习时间最长为1周。

考核标准：练习之后，可申请考核。考核由教师来完成，要求按标准绘制镜下显带条形核型图，标注每一条染色体，包括长短臂的识别，错误率在两处及以上重新考试，考核达标者方可进入下一环节。

2.2.2 人类外周血培养与收获实验先练习，通过考核再实际自主操作。

学生在经过初步识别染色体标本片后，根据实验设计安排进入操作实验室进行人外周血细胞的培养，练习时间为2～3个培养周期。为敦促学生能达到实验技能训练效果，在实验实施过程中，每一个操作步骤都要求学生自己进行，包括实验试剂的准备、试剂和仪器的预热及室内消毒等等。在教学活动实践过程中，针对染色体核型分析检测项目实验中牵涉到样本特殊性，按照规定自身做好防护措施，要求每一个组内成员始终互相监督和提醒，以保证实验顺利准确地进行。同时对实验做了相关要求：1)收集血液样本，认真履行三查七对，做好记录和标签。在临床实验室工作中，作为医务人员，“三查七对”是必需的素质培养，一旦将所测样本标错，导致结果混乱，后果可想而知。2)接种血液，需至少两人同时进行，互为监督，确保无误。一旦在实验操作中失误，应随时报告老师进行处理，而不能存在侥幸心理蒙混过关。3)人外周血淋巴细胞培养及收获实验阶段由各小组责任制，包括培养阶段的观察和收获阶段的注意事项，做到有记录，有观察。4)染色体制片及显带按照要求一定要先试片然后再进行批量显带，可申请教师帮助，而后学生亲自操作并做好记录，以备最终结果的分析。

考核标准：2个学生分为一个小组，提交自行实验的标本片每个同学各2张，由教师询问关键步骤要点，回答有关实验原理以及标本片观察为分散相数量较多，分散、显带效果良好即可自主开展实验，每个组完成15～20例样本的细胞收获及标本片的制备。

2.2.3 人类染色体核型分析系统自主学习和训练

首先自主抽时间观摩学习分析报告室的老师或学生进行实际的分析操作，而后自主实践练习，遇到不懂的可咨询老师或前一组的学生。总体要求：计数仔细，严禁弄虚作假；每个样本至少计数20核型，识别分析5个核型，且最好是由两线培养基标本片互相核对；注意分析过程中G组和D组染色体的罗伯逊易位、双随体小染色体、环状染色体及性染色体异常等情况的出现，遇异常可咨询老师是否进行加数或识别分析；针对半自动人类染色体核型分析，要求显微镜下至少计数20个核型，绘制3个线条图(必须绘制好后找老师进行核对，再次识别确认)，通过软件分析，出具2个标准报告单。全自动分析系统则可免去绘制线条图，利用计算机存储进行20个核型的计数和5个核型的识别，在2线标本片中各挑选一个分散、显带效果最佳的核型(图1)出具报告单。

考核标准：每名学生将自己进行收获并制片的样本完成至少4个核型分析结果，交由教师审核，错误率不得超过10%。

2.2.4 N带和C带检验的训练

C显带和N显带在临床应用上，主要作为G显带很重要的补充，确诊某些常见人类染色体的正常变异。实验过程相对比较简单，主要要求学生除了正确实验操作进行制片外，更重要的就是镜检和对其核型的分析。识别C显带的特殊结构异常，如1qh+，inv(9)(p12q13)，16qh+，inv(Y)(p11.2q11.2)等等[4]，N显带的特殊结构异常，如随体柄增加(pstk+)，随体增大(ps+)，双随体(pss)，双随体柄(pstkstk)，Y染色体长臂或者其他染色体末端出现随体(Yqs)等等。

图1 学生制作的G显带核型报告标准样图(例A：46,XX；例B：46,XY)

注：G显带核型报告符合320～400以上条带阶段(如图示样长短)，正常个体计数20个核型，分析5个标准核型

考核标准：每名学生至少完成2例C带和N带标本片，并镜检出核型报告图。要求在保证染色体数目正常的情况下，C带能清晰辨认各条染色体着丝粒及1、9、16号或者Y染色体，N带至少能数出6～8个随体被银染。

表1 人类染色体核型检测项目——连续“关卡式”教学和考核标准

2.2.5 检验结果的遗传咨询

在理论课堂医学遗传学理论基础上，着重训练对染色体核型分析结果的分析和解释，包括染色体核型正常和异常规范书写方式、高分辨染色体识别、常见异常的鉴定和描述、特殊病例的讨论等。

考核标准：能正确书写常见的染色体核型描述及解读，熟悉识别鉴定异常染色体的步骤和方法。

2.3 实验检测终讨论和总结

按照设计方案完成实验后，以小组为单位，撰写实验分析报告。以实验报告会的形式开展综合总结，由教师主持，全班同学参加，每个小组推荐一名学生主讲，报告范围为人类染色体核型分析检测项目中涉及的各方面知识点，题目自拟。学生可以积极提问，相互学习。教师根据实验结果、分析报告完成的情况及汇报进行综合评判。

3 实行开放式实验室管理，保证时间和资源的有效利用

为保证学生有足够的时间和机会进行训练，实验室实行开放式管理，改变以往只有在课堂时间才能到实验室的限制，学生可以根据自己的学习时间，自行安排实验流程完成实验。同时规范实验室登记制度，学生可在教师的帮助下，自主进出实验室，但都必须进行出入登记，仪器使用登记，以备查。如在人外周血淋巴细胞培养及收获实验阶段，种血后入培养箱培养，需要等到66～68 h后加秋水仙素，再过1～2 h后进行收获，且不定期进行观察，等待的时间较长。往常这种情况因实验时间固定的关系基本都由教师代劳，学生无法参与全程。在实施开放式管理后，学生可以根据自行设计实验的时间，定时定点进行观察、操作并记录，实验全程都是学生自主进行，有效确立学生在教学活动中的主体地位，变被动为主动。以小组为单位的实验、灵活的时间安排，使得实验室资源和学生的时间得到了良好的利用，学习效率明显提高。又如在识别显微镜下染色体核型时，学生可根据自己的时间自由出入显微镜报告室，保证了真正面对标本片识别和分析染色体核型所必需的训练时间。

4 改革效果及评价

连续两年对我校(2014级和2015级)临床医学专业2个班和医学检验专业2个班共202名学生参与下进行了此项实验教学改革。实施后，共收到2014级2个班实验设计方案21份，2015级2个班实验设计方案20份，经指导修订，确定2014级19组，2015级20组的实验，按照染色体核型分析检测项目强化训练流程(表1)展开，收到合格实验报告册1031份，实验过程中获得好的结果作为教学标本123张，开展实验报告会2场。整体表现取得了良好的效果：1)在训练过程中，学生必须得先自己查找相关书籍和文献资料，促进了学生主动参与，了解本专业研究领域前沿动态，在获得知识、体会到快乐的同时，同时培养了学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。2)依据专业的不同，我们结合临床应用和学生的要求，进行了不同重点的指导和训练，以期在有限的时间里对专业培养目标的有效实现。如针对临床医学专业的学生，将综合设计实验中有关“人外周血细胞培养”阶段要求学生了解和熟悉过程，而对“染色体核型分析”阶段则就强调多进行联系并牢记，尤其是对异常核型多进行识别和掌握，学会对其如何进行解释，并进行“遗传咨询”，从而使学生学会以人为本，理解患者，一视同仁、专心、执着的工作态度；针对医学检验专业的学生，则要求熟练掌握整套实验室操作过程，避免出现差错，而且对“染色体G显带识别”更是要求严格，并通过实践操作考试问答来检验学生的操作和识别能力，而对遗传咨询阶段的要求相对放低。3)人类染色体核型检测项目教学全新设计过程包括对从采血、细胞培养、收获及制片到分析等，提供了相对较多的动手操作机会，从而让学生从实践中感受到“纸上得来终觉浅”的感悟。学生期末实践考核成绩明显表现优异，培养了学生高水平的实践操作技能和综合分析能力，学生的自我创新意识和科学研究的兴趣大大提高。4)分析报告可以是实验过程和结果的总结，也可以是论文的形式。如对G显带、N显带和C显带实验结果比较的分析，在总结归纳、结合查阅的相关文献提出自己的建议和看法。又如“人类染色体G显带核型识别”训练阶段中，自己所制作的标本片，要求自己进行最后检验报告，并签名，使学生体会到实验过程的严肃和重要性。再如“遗传咨询”阶段就某一疾病如何咨询等一系列问题的展开论述等。通过教师与学生之间的交流，使学生不仅对实验过程了解透彻，掌握实验方法，更进一步归纳总结实验结果，培养学生的创造性思维和实践能力，而且可以增强学生勇于探索发现的信心和勇气，体会自我能力体现的喜悦[9]。在完成每一个阶段的过程中，鼓励各小组间积极开展相互交流与沟通, 充分发挥了学生学习的主动性，使学生所学知识往纵横向不断扩展，极大地培养了同学们良好的团队精神，为更好地学习医学专业知识和毕业后开展工作创造条件。

5 展望

在医学科技日益发展的今天，医学教育也在不断的改革和创新[10-11]，改革方式方法多样。

在本次教学改革实践中，以“关卡式”渐进教学的人类染色体核型分析检测项目的综合设计实验实践表明，学生根据自己的实际情况，通过过程差异调节自身学习节奏，一步一关，达到学习目标，而良好的开放实验室教学环境和管理，充分利用了实验资源及学生自己的时间，有利于学生学习积极性和潜力的充分发挥，使每个学生都得到了切实的收获，实践能力提升显著，实验教学效果最优。可见，以多层次实验设计为最大特点的综合设计性实验运用“关卡式”教学方法展现出了很大的活力，这种教学模式所展现的效果、学生的反应热烈度及实用性，为综合设计性实验教育改革和发展提供了参考方向，对培养学生高水平的专业技能、创新能力和科研素质，促进学生形成自我管理、严谨求实、团结协作的专业精神，树立医者的神圣使命感具有重要意义。

[1]李 轶, 张 莹,刘先俊,等.高等医学院校生物学科主干课程整合与教学体系重构初探[J].中国细胞生物学学报,2015,37(4):542-546.

[2]厉旭云,梅汝焕,叶治国,等.高校实验教学研究的发展及趋势[J].实验室研究与探索,2014,33(3):131-135.

[3]马宏飞,李 薇,蒋林时,等.生物化学开放实验室建设和管理模式探索与实践[J].生物学杂志,2016,33 (2):125-128.

[4]谢文美,周凤娟,王 强,等. 染色体异常检测技术在产前诊断应用中的研究进展[J].临床检验杂志,2015,33(2): 134-136.

[5]赫 杰,张 颢,张丽丽.高校遗传学实验考核方式的改革探析[J].遗传,2015,37(3): 309-313.

[6]傅麒宁,黄 华,唐文娇,等.学生主体性在医学生职业素养教育中的地位[J].基础医学与临床,2012,32(12): 1371-1373.

[7]苟如虎,王亚玲.“三线并进”实验室开放模式的探索与实践[J].实验室研究与探索,2015,34(1):238-241.

[8]STODDARDA H A, BORGESA N J. A typology of teaching roles and relationships for medical education [J] . Med Teach, 2016, 38(3):280-285.

[9]胡红刚,晏 琼,侯玲玲,等.以《细胞生物学》课程为依托开展生物学研究生科研素质训练[J]. 中国细胞生物学学报,2015， 37(1): 79-83.

[10]朱 蕾,叶菜英,张德昌.医学八年制药理学实验教学改革的探索与思考[J].基础医学与临床,2014,34(12): 1594-1596.

[11]廖 阳,闫荣玲,袁志辉,等.《生物化学》课程网站在线答疑的实践与体会[J].生物学杂志,2016,33(1):123-125.

"Level-up" teaching design on human chromosome karyotype analysis

ZHAO Xiao-rong， XIE Wen-mei

(Department of Basic Medicine, Gansu Medical College, Pingliang 744000, China)

Human chromosome karyotype analysis is one of the most important technology in prenatal and genetic disease diagnosis, widely used in clinic, so it is significant to students′ practical skills in medical genetics course. In our open laboratory construction, a comprehensive teaching design on human chromosome karyotype analysis was explored, and "level-up" experimental learning was used into intensive training among students. This practice method showed a great of achievements to stimulate students′ learning interest and develop clinical application and innovation ability and it might give a new teaching reform direction about comprehensive design experiment.

leve-up; karyotype analysis; comprehensive design experiment; teaching

2016-05-30；

2016-06-14

2014年甘肃省高等学校科研项目(2014B-123)；2015年甘肃省自然科学基金项目(1506RJZL326)

赵小荣，硕士，副教授，专业方向为医学遗传学教学和遗传病研究，E-mail：279777783@qq.com

谢文美，硕士，讲师，专业方向为医学遗传学教学和遗传病研究，E-mail：120544503@qq.com

G642.423

C

2095-1736(2017)02-0116-04

doi∶10.3969/j.issn.2095-1736.2017.02.116