翻转课堂和PBL模式在精准医学教学中的应用

陈 琪， 岳文涛

（首都医科大学附属北京妇产医院中心实验室，北京100026）

0 引 言

精准医学是将个体信息用于指导疾病的诊断和治疗，使疾病的诊治更具有针对性、靶向性和特异性的医学［1］。近年来，随着测序技术和生物信息学技术的发展，精准医学成为我国医疗发展的重要机遇。与传统医学模式相比，精准医学可以提高患者的治疗效果、减少治疗相关不良反应，因此，非常有必要培养研究生精准医疗意识和思维方式，提高精准医疗的诊疗水平，培养创新型人才［2］。

基础医学研究生教育是培育创新型医学专业人才的摇篮，是国家医学科学技术发展的内在动力［3］。按照我国《高等教育法》的要求，研究生应当掌握本学科坚实的基础理论、系统的专业知识、相应的技能、方法和相关知识，具有从事本专业实际工作和科学研究工作的能力［4］。然而，研究生在精准医疗相关领域需要掌握的实验技能与科研能力种类繁多，需要根据当前国际研究进展不断优化与改进，且当前基础医学研究生教育仍然面临学生被动式接受知识、自主性低、创新性不强的困境。作为一个国内尚处于起步阶段的研究领域，精准医学成为基础医学研究生教育中新的挑战。

在新兴医学领域的教学中，传统的教学方法已经难以适应科研的发展，难以满足学生的学习需求。很多教师在课堂上照本宣科，以填鸭式教学模式灌输给学生知识，没有给学生主动思考的空间，不利于学生创新意识和能力的培养［5］。学生被动接受知识，容易失去获得知识的乐趣［6］。在一项基于全国研究生离校调查的数据中，以学生为中心的，对学生就读体验满意度的实证研究中发现，包括基础医学学术型研究生在内的学生对课程教学的满意度相对较低［7］。这表明基础医学研究生教学方式急需改进，医学院校研究生教育质量亟待提高。本院作为一所集临床与科研为一体的三级甲等医院，在精准医学教学中一直努力提高教育水平。近年来，本院持续投入巨资升级改造中心实验室，配备了高内涵成像仪、共聚焦显微镜、realtime PCR仪等基础研究设施，并建设SPF 级动物房，用于满足研究生教学需求。但是，在教学方面，仍需探索多种新的教育学手段的联合应用，以提高学生的学习主动性和创新能力，提升研究生教育质量。近年来在本科室肿瘤学精准医学研究生教学中引入了翻转课堂和问题导向式（Problem-based Learning，PBL）教学方式，取得了良好的教学效果。

1 翻转课堂提高学生自主学习能力

研究生教学与本科时的灌输式教学具有明显的不同点。本院作为一所医科大学附属医院，所招收的学生大多数本科时就读医学相关专业，过去的学习多集中于传统临床理论知识与临床操作，但是所接受的精准医学研究相关实验技能和理论培训相对薄弱。成为肿瘤学学术型研究生后，学生需要学习许多未接触过的理论知识和实验技能。本科生实验教学往往是按照固定的实验流程操作，得到预期的实验结果。但是研究生教学期间的实验教学重在掌握前沿科研理念和技术，进行学术创新和探索。研究生需要接触许多新式的实验技能，实验流程往往需要多次摸索来优化条件，同时科学研究常常伴随与预期不符的结果，实验的失败容易带给学生挫败感。总之，在精准医学研究实验技能学习方面，研究生教育更强调学习自主性和创新能力，这成为精准医学教学的两大重点。

近年来，翻转课堂成为一种热门的教学方式。翻转课堂是一种以学生为中心的新教学方式。其教学模式由传统的“课堂讲解＋课后巩固练习”转变为“课前自主学习＋课堂深度互动”，具体为学生在课前自学老师指定的相关网络视频或者多媒体资源，将相关难点通过邮箱等方式反馈给老师，然后由教师在课堂上将学生反馈的难点加以阐述，使课堂上的总结引导更具有针对性，从而提高学生的学习效率［8］。翻转课堂的价值已经在一些教学实践中得到证实。例如，在一项关于静脉穿刺置管术教学研究中发现，翻转课程可有效提高教学质量，增加学习积极性［9］。

肿瘤分子诊断是精准医学的重要组成。现代临床研究发现，人体基因组的变化与患者肿瘤病症的发生与进展有一定的关系［10］。恶性肿瘤患者的染色体异常、蛋白、端粒酶异常等信息均可以利用分子诊断技术进行识别［11］。利用病人肿瘤相关基因表达信息，可以进行相关疾病预测与诊断，对不同病人实施不同的靶向药物治疗方案，提高治疗效果。肿瘤分子诊断涉及差异基因筛选、转移侵袭功能验证、免疫组化与免疫荧光检测等多种实验步骤。在本科室过去的教学中往往是学生直接按照教师提供的实验操作流程一步步跟着做，教学结束后学生经常会忽视其中某个重要细节，或对某个步骤的原理和实施不明了，对实验技能掌握不够好。运用翻转课堂教学方式，教师提前将实验操作流程相关文件与视频提供给学生，整理出实验过程中容易忽视的重要操作和原理。学生通过提前学习，可以对将要实施的实验流程和使用的试剂更为了解，可以在现场教学时更好地完成各实验步骤，对于某些不理解的操作细节可以由教师针对性的回答与补充。通过翻转课堂教学模式，学生由被动接受知识转为主动学习，自主学习能力得到有效提升。

2 PBL教学法提升学生创新能力

精准医学不仅是当今基础研究的热门课题，也是未来临床应用的重要领域。但是，单纯的基础研究实验技能教学较为枯燥，这极大地影响了学生对基础研究学习的热情。此外，学生在掌握某一实验技能后，在举一反三和改进该实验流程的能力上也有不足。因此，如何发掘基础研究与临床应用的结合点，提升学生对基础科研的兴趣，培养创新能力，成为教学的难题之一。

PBL教学法是以问题为导向的教学方法，是在教师的参与和指导下学生以小组讨论的形式，围绕某一复杂的基于实际问题的专题或病例进行问题的提出、讨论和学习的过程［8］。

作为导向的问题的选择是PBL 教学法实施的一个重要环节。研究发现，在医学遗传学实验教学中融入临床最新收集的染色体核型，可提高学生对实验教学内容、模式的认可度，可增加学习兴趣［12］。在本科室肿瘤分子诊断教学中，过去的教学方法是直接给学生一个进行分子诊断标志物的筛选的选题，教导学生具体实验技能，这种教学方法无法让学生更好地认识其所做筛选实验的重要性，兴趣不高。在本科室应用PBL教学法引导研究生进行科研选题时，教师首先召开小组讨论会，引导学生搜索与探讨现今肿瘤的临床表现，患者经受的痛苦，展示现代肿瘤诊断治疗的技术和难点，揭示肿瘤分子诊断标志物的筛选在癌症早期诊断与预后判断中的重要价值，提升学生对该选题的兴趣与重视。然后引导学生分析已经获批临床应用的CA-125 等标志物所存在的不足，以及最新发现的候选标志物的优缺点。最终在教师与学生的探讨中，选定挖掘新的肿瘤分子诊断标志物这一科研临床结合的论题，进而引导学生探索实现该论题的方法。这种以学生为中心，以临床应用为导向的论题选择，有助于提高学生学习积极性。

对研究实施方案的探寻与确定是PBL 教学法的另一个重要环节。在肿瘤分子诊断标志物筛选教学中，过去的教学方法是直接指导学生在数据库和组织样本中进行基因表达和预后分析，然后在细胞学水平上进行增殖、侵袭、转移能力的验证研究，在小鼠体内进行动物学实验。虽然学生掌握了具体的实验技能，但是往往对为何进行该实验缺少理解，也不了解在另一个类似实验中应该如何改进甚至采取新的实验操作。在应用PBL教学法后，教师与学生针对分子诊断标志物从实验室研究到临床应用中所涉及的多个环节进行分解，解决各环节所涉及的问题。例如在候选标志物筛选环节，引导学生思考哪些基因和蛋白数据库可以用于筛选候选基因，如何搜索相关文献。在标志物验证环节，为了改变基因表达情况，如何选择过表达或敲低基因的方式，如何设计序列。在蛋白表达检测环节，有哪些技术，如何选择特异性抗体及其表达宿主等。在动物学实验环节，如何选择皮下注射或静脉注射方式，如何设计实验分组方式与给药剂量等。在标志物的临床样本验证环节，如何根据不同情况确定所需病人的样本量和纳入排除标准等。在参与课题设计与实施的过程中，学生怀着极大的热情，为了实现不同的目的提出各种解决方案，在教师帮助下对各种实施方案的利弊和可能性进行探索，最终掌握相关实验技能与原理，还能够针对不同目的改变实验手段。PBL教学模式不仅培养了学生独立解决问题和创新的能力，还培养了团队合作精神。

3 翻转课堂与PBL教学法联合应用效果更佳

精准医学是我国医疗发展的重要机遇，是近年来基础医学研究生教育中新的挑战。在教学中，翻转课堂和PBL教学法不是相互独立的，而是相辅相成的。

翻转课堂的应用有助于学生由被动接受知识转为主动学习，有效提升学生自主学习能力，但是单纯地应用翻转课堂教学模式在激发学生学习热情与创新能力方面仍存在不足之处。翻转课堂要求教师不仅需要具备丰富的知识储备，还需要花费较多时间来了解各个学生之间的差异性，从而制定有效的、针对性较强的教学方法［13］。但是学生大多数情况下依然是遵照教师指定的内容进行学习，某些论题对学生学习热情的激发作用不高。此外，限于科研水平不足，学生向教师提出的问题主要集中在特定实验的原理与操作细节，在深层理解与创新思维方面的能力仍有进步的空间。

PBL教学模式能有效激发学生对所选论题的兴趣，能在解决具体问题的过程中培养学生创新思维，但是，基础到临床转化的论题涉及的论题很多。盲目地选题与研究会分散学生精力，难度过高的选题甚至会打击学生学习积极性。课外查阅资料等过程需要占用大量的业余时间，学生可能疲于应付教学任务，失去原本的学习主动性和兴趣［14］。这就需要教师根据学生现阶段学习情况把控选题与研究方向，安排适当的课外自学内容。此外，学生很难在时间相对较短的课程中总结出完善的解决问题的方法。

任务导向的翻转课堂教学模式则可以节约课堂时间，增加学生参与课堂实践的机会，使课堂真正实现答疑解惑，培养学生解决实际问题的能力［15］。翻转课堂和PBL教学模式联合应用在一些类型的教学研究中取得了一定效果。例如，在遗传学实验教学中引入翻转课堂教学模式，结合提出问题，进行任务导向式教学的模式，得到了95%的学生的认可［16］。因此，在精准医学研究生教育中联合应用这两种教学模式，对提高学生兴趣和自学能力有着明显的作用。

4 结 语

在精准医学研究生教学中，教师需要将自身科研思维与创新意识融入教学中，以基础研究和临床应用相结合为导向，联合应用翻转课堂和PBL教学模式培养学生自主学习能力和创新思维。多种教育学方法的联合应用有助于增强医学研究生对基础研究的兴趣与重视，有助于提升我院基础医学研究生的教育质量，有助于为提高我国精准医疗诊疗水平培养创新型人才。