基于现有大型科研仪器“病理检验技术基本理论与实践”选修课的构建及其成效分析
——以厦门医学院形态学实验教学中心为例

汪洁，隋华秀，米燕，李燕平，黄姗，尤梅桂，俞燕萍，伊雪

（1厦门医学院机能与临床转化福建省高校重点实验室，厦门 361023；2厦门医学院基础医学部，厦门361023）

科学研究、人才培养、高水平教学是高校的重要职能。这三项重要职能的实施离不开大型仪器的重要支撑[1]。近年来，随着国家对教育事业的日益重视，对高校大型仪器设备的资金投入也逐年递增。与此同时，高校大型仪器设备在管理方面却面临着利用率及共享率较低、运行经费不足、重复购置、管理体制不完善等一系列问题,严重影响了其使用效益。如何提高大型仪器设备的利用率是目前许多高校亟待解决的问题[2-3]。

厦门医学院是一所全日制公办普通本科高校，是福建省三所医学类本科高校之一，也是闽西南唯一的医学类本科高校。作为从高职高专院校升格的新晋本科院校，教育的目标是培养具有创新能力、适应医疗卫生事业发展的应用型人才。自2016年晋升为本科院校以来，我校教学与科研仪器设备的采购数量每年剧增。2018年至今，仅基础医学部科研平台的科研仪器采购资产总价值已达6000余万，其中40万以上的贵重仪器39台，价值4600余万元。目前仅少数老师参与了硕士/博士研究生的共同培养，其他均承担的是本科生与专科生培养。如何提高设备资产使用效益也是我们大型仪器管理中的难点[4]。

目前部分高校设立了大型仪器设备选修课程，通过向本科生讲解仪器设备的基本原理、组成结构、实验操作、结果分析及数据处理等内容，提高大型仪器使用率，培养学生实践能力，并拓展其专业视野[5]。我部领导通过与实验室与设备管理中心、教务处、财务处、后勤管理处等多部门进行协商，提出在吸取其他高校优秀经验的同时，结合我校自身的教学特点，将大型仪器设备选修课，调整为按照学科进行设立，构建《病理检验技术基本理论与实践》公选课的建议。该提议于2020年12月获批，并在2021年3月和10月先后两次开课，共培养了50名本科生。现将该门课程的具体实施方案、存在的挑战及探索的结果介绍如下。

1 我部大型仪器的管理现状

我校基础医学部科研平台现有39台40万以上大型精密仪器（表1），为校内外师生进行医学与药学相关研究，提供了必要的硬件基础。依托该平台我们建立了五个科研机构（两个省级，一个市级和两个校级）。平台利用共享网络管理系统对校内外开放，通过合作、有偿服务等多种方式，在医学研究的前沿领域提供一些有特色的关键技术和方法，为开展基础医学及临床医学交叉领域的研究提供良好的技术支撑。

表1 基础医学部科研平台大型仪器清单Tab. 1 List of large instruments in Scientific Research Platform of Faculty of Basic Medical Sciences

我校大型实验仪器设备使用效益评价主要包括机时利用、人才培养、科研成果、技术服务及功能利用与功能开发。其中前三项是考核项，后二项是加分项。截止2021年12月，我部科研平台验收满一年的20台大型仪器中年度考核合格以上约占70%，其中良好仅占20%。在对基础医学部医学检验技术专业大二、大三学生180人进行调研，仅25%左右的学生接触过大型仪器设备，且这部分学生主要是通过与老师成立课题组的方式，利用节假日，参与大型仪器实验，且参与的多为常规实验[5]。因此，提高大型仪器使用效益和培养学生实践创新能力是我们目前的重要目标。

2 病理检验技术基本理论与实践公选课实施方案

目前国内外院校中组织学与胚胎学、病理学等形态学课程的实验教学仍以大体标本及显微镜下观察等理论教学为主，对相关技术的授课内容甚少。该门选修课拟通过系统地介绍病理检验技术相关理论与实践，以大型科研仪器为支撑，针对形态学实验相关大型仪器，让学生参与或部分参与实验流程，提高大型仪器使用效益的同时，增强学生创新实践能力，提升对形态学的认识和研究思路，同时也掌握一定的形态学研究技术，为未来的医学科学研究服务[6]。

2.1 开课对象

该选修课的授课对象为学习过组织学与胚胎学、生理学、病理学、分子生物学等课程，有一定医学理论基础的二年级和三年级本科生。

2.2 课程内容

该门选修课拟用36学时，包括理论15学时，实践21学时。实验分为7次，分别是石蜡切片的制作、冰冻切片的制作、免疫组织化学技术（immunohistochemistry, IHC）、荧光原位杂交技术（fluorescence in situ hybridization, FISH）、电镜技术与观察、流式细胞术及激光共聚焦技术（Laser scanning confocal microscope, LSCM）。课程涵盖了常规病理技术、免疫病理学技术、分子病理技术、电镜技术、流式细胞仪技术及激光扫描共聚焦显微镜及其应用等范畴（表2）。

表2 七次实验所用的大型仪器及课时数Tab. 2 Large instruments used in 7 practical session and number of learner contact hours

2.3 衡量指标

2.3.1 问卷调查满意度

课程结束后，通过对参与的学生在建立科研思维、提高学习兴趣、明确学习目标、提升实践能力四个方面进行满意度调查。对参与该选修课的老师则在提高大仪使用效益、提升实验技术能力、加深理论知识理解、提升科研创新能力四方面进行调研。

2.3.2 比较投入产出比

计算开课前、后的投入产出比（Return On Investment，ROI)，衡量课程实施的有效性及可行性。根据《厦门医学院科研工作量认定办法》、《厦门医学院教学工作业绩奖励实施办法》，对参与该门选修课的老师及学生主持课题所获得的科研及教学经费、专利成果转化金额、发表的论文数量、指导学生参加实验技能竞赛所获奖项等，折算出总产出金额。投入金额通过计算平台运行经费、课程试剂耗材的采购费用、仪器的使用机时及参与老师的劳务费等。后两项参照《厦门医学院大型仪器设备开放共享服务收费标准》，折算出总投入金额。投入产出比ROI=（科研产出+教学产出）/（所有用于科研的成本+所有用于教学的成本）×100%，其中开课前教学产出与教学成本均为0。

3 课程实施存在的挑战

3.1 课时数量不足

该选修课总学时为36学时。虽然实验课时有21学时，但要涵盖7个实验、9台大型仪器设备，课时数量还是显著不足[7]。加之透射电镜、激光扫描共聚焦显微镜等精密贵重仪器的操作比较复杂；透射电镜具有样品制备较繁琐，技术含量较高，耗时长等特点，因此只能选择性的让学生参与实验流程中某些环节，这样就出现实验流程不连贯，造成学生知识的碎片化、不系统。

3.2 选修人数较少

该选修课的开课对象为具备一定医学理论基础的二年级、三年级本科生。因三年级专业课的学业压力较重，使得选修该课的大部分为二年级学生；为了保证教学质量，一学期的授课人数控制在30人以内，这样就造成对某些大型仪器使用效益的提升效果不显著。

3.3 实验人员技术有限

大型仪器设备的管理复杂而系统，包括仪器使用、维护、开发、创新等方面的工作。实验技术人员除了要具备掌握仪器的用途、原理，传授实验项目的理论知识，对分析和处理实验数据的能力外；还应及时掌握仪器的新应用、新方向、新前景。但实验人员的数量较少，且多数都身兼数职，以至于对大型仪器进行更深入学习的时间与精力较少。

3.4 教学经费成本较高

该选修课虽然一学期授课人数不超过30人，但七次实验的教学经费成本却较高。单就IHC和FISH两次实验而言，所需四种抗体（国产，60人份）的价格就在8000左右、探针10人份的价格在6000元左右。如何使用较少的投入实现教学效益的最大化是我们需要考量的问题。

4 结果

4.1 参与对象

2021年3 月和10月，共有50名本科生选修了该门课程（表3）。

表3 两次选修课参与学生的信息Tab. 3 Demographic information of students participating in this elective course in two semesters of 2021

4.2 实验结果

因前4次实验操作较简单、实验耗时少，每位学生须按实验流程逐一进行操作。而后3次实验操作具有耗时长、仪器操作较复杂等特点，学生仅参与部分实验流程。现以实验三（IHC）、四（FISH）的实验结果为例进行介绍。

两次实验所用的蜡块为厦门大学附属中山医院病理科提供的乳腺癌蜡块。IHC实验所用一抗ER、PR、Her-2、Ki-67为乳腺癌常规检测抗体，着色部位除Her-2在细胞膜外，其余3种均为细胞核着色。阳性判读采用染色强度和染色分布乘积进行半定量评分[8]。6组学生中有五组实验结果显示ER 、PR、Her-2、Ki-67 4种抗体呈不同程度阳性（图1A—D），与医院病理科检测结果一致。另一组有一名学生ER抗体出现“阴阳脸”着色，一名学生Her-2抗体出现细胞核着色现象。FISH实验检测的为Her-2/CEP17双探针。结果是在荧光原位杂交工作站中观察Her-2/CEP17信号的比值及单个细胞Her-2信号的拷贝数，并参照《乳腺癌HER2检测指南(2019版)》[9]进行判读。6组学生实验结果均显示Her-2基因有扩增（图2A、B）。与医院病理科检测结果一致。针对实验结果让学生课后查阅相关资料，讨论三阳性乳腺癌且Her-2基因扩增的临床意义，并分析实验中出现“阴阳脸”着色和着色部位错误可能的原因，并记录在实验报告中。

图1 乳腺癌免疫组织化学染色。抗ER（A）、PR（B）、Her-2（C）、Ki-67（D）4种抗体IHC结果；比例尺，40 μmFig.1 Immunohistochemical staining of breast cancer. IHC results of antibodies against ER (A), PR (B), HER-2 (C) and Ki-67 (D), respectively; scale bar, 40 μm

图2 乳腺癌荧光原位杂交染色。A，Her-2基因呈簇状扩增，Her-2/CEP17比值＞2，单个细胞Her-2拷贝数＞4；B，阴性对照；蓝色为细胞核，Her-2基因为红色信号，CEP17为绿色信号；比例尺，40 μmFig. 2 Fluorescence in situ hybridization of breast cancer. A, Her-2 gene was amplified in clusters, Her-2 /CEP17 ratio was > 2, and Her-2 copy number of single cell was > 4; B, negative control; blue is the nucleus, Her-2 gene is the red signal, and CEP17 is the green signal; scale bar, 40 μm

4.3 调查结果

4.3.1 问卷结果

我们对这两次参与该选修课的学生和老师进行了问卷调查，其中学生50份，老师10份，共60份调查表，回收60份，回收率100%。调查结果见表4和表5。

表4 对参与该选修课的学生进行实验教学评价Tab. 4 Post-session evaluation results regarding the practical sessions from students participating in this elective course

表5 对参与该选修课教学的老师进行实验教学评价Tab. 5 Post-session evaluation esults regarding teachers’ instruction from students participating in this elective course

4.3.2 开课前后投入产出比

开课前3年（2018—2020年）的ROI都在94%左右，开课后ROI提高了20%，见（表6）。因该选修课仅实施一年，暂时无法进行统计学分析。

表6 开课前后ROI的比较（单位：万元）Tab. 6 The ROI comparison before and after the elective course (Unit: ten thousand yuan)

5 讨论

经过2021年3月和10月的两次开课，该选修课共培养了50名学生。有38人近一年加入了不同老师的课题组。其中3月份培养的学生中有4名申报的课题获得了大学生创新创业项目的立项，得到了6.5万的科研经费。参与授课的老师发表论文与立项课题的数量也有所增加。ROI较开课前有了明显的提高。此外，我们发现该选修课能够顺利实施还需参与老师做到几下几点：

5.1 鼓励多人参与，倡导分工合作

目前我部每台/每类大型仪器有两名实验老师共同管理和维护。因大型仪器设备较多，而实验技术人员与设备管理人员较少，且实验老师平时的教学工作量和管理工作任务繁重。为保证该选修课的有效实施，并减少实验技术老师的工作量，需要熟悉相关实验技术和仪器设备操作的多名实验人员共同参与，分工合作。既提高仪器的使用效益和人才培养，同时也能提升授课老师自身的理论和实践水平。

5.2 制定操作流程，提高教学效率

作为一门学科公修课，其课时有限，学生上课一般都在晚上和周末。如何利用有限的时间，将多个实验的理论与实践简单明了地让本科生理解并接受，是我们需要重点考虑的问题。实验技术人员与设备管理人员需制定每个实验和每台仪器的详细标准作业程序（standard operating procedure, SOP），细化操作时间，规划操作步骤，提高教学效率。

5.3 分享教学心得，共享教学资源

每次实验教学结束后，负责相应实验教学的老师分享实验教学过程中遇到的问题及解决的方案，并将制作的课件和SOP共享给平台其他实验技术老师，以达到教有所成，学有所获的目的。

5.4 定期进修学习，提升技术能力

大型仪器的管理和操作需要实验技术人员不断提高其使用、维护、开发、创新等多方面的综合能力。通过定期参加相关的培训和学术交流, 使实验技术人员与设备管理人员能够掌握相关仪器设备的前沿知识，完善知识结构，做到与时俱进。

以大型科研仪器为支撑，按照学科设立公选课，是我校对于提高大型仪器使用率的首次尝试。通过ROI的比较，量化了开设该选修课的可行性和有效性，对于今后公选课的开设起到了指导和借鉴作用。当然ROI的计算方法存在一定的局限，因教学和科研的成果产出一般要3～5年，本文仅有一年授课前后ROI的比较，无法进行统计学分析，存在一定的误差。

6 结语

作为一所新晋的医学本科院校，我校大型仪器的管理还处在不断摸索阶段。因暂无硕士/博士研究生的自主培养，本科生的学业及实习压力又较重，使大型仪器的使用效益暂时无法快速提升。但随着学校的不断发展，人员队伍建设的不断完善，实验老师综合素质的不断提高，大型仪器管理制度的不断健全，相信大型仪器使用效益的提升和学生创新实践能力的增强指日可待。