双师同堂授课模式与复合型拔尖创新医学人才培养

秦向阳，张鹏飞，张俊娜，王海波，张 星

(空军军医大学:1.药学院; 2.航空航天医学院，陕西 西安 710032)

“医学+X”多学科交叉融合越来越成为医学创新发展的源头活水，也是未来医学发展能够取得突破性进展的重要支撑[1]。例如，近年来有机化学与医学和生命科学的交叉与融合越来越紧密。在20世纪的70年代，我国药物化学家屠呦呦教授利用化学的手段从青蒿中提取了治疗疟疾的药物——青蒿素。屠教授因这一重大发现与爱尔兰科学家威廉·坎贝尔(W. C.Campbell)、日本科学家大村智(S.mura)一起分享了2015年度的诺贝尔生理或医学奖。美国的两名医学教授罗伯特(R. J. Lefkowitz)和布莱恩(B. K. Kobilka)因揭示了G蛋白偶联受体的内在工作机制而共同分享了2012年度的诺贝尔化学奖。法国微生物学家埃马纽埃尔·沙尔庞捷(E. Charpentier)和美国结构生物学家詹妮弗·A·杜德纳(J. A. Doudna)因在新一代基因编辑技术CRISPR/Cas9 研究领域作出的开创性贡献而共同分享了2020年度的诺贝尔化学奖。这些案例说明学科交叉、融会贯通、自主创新是拔尖创新医学人才的重要能力特征。同时也说明有机化学作为高等医学院校开设的一门重要基础课程对培养拔尖创新医学人才具有极其重要的作用。然而，我国医学院校仍实施以学科为中心的教育模式。这种模式强调学科知识的独立性与完整性，学科之间缺乏横向联系，从而造成学科间内容相互割裂，基础与临床严重脱节，导致学生所学的医学知识碎片化[2]，不利于临床医学生建立系统、整体的医学知识体系，无法满足“医学+X”背景下拔尖创新医学人才的培养[3]。而打破学科限制，让不同专业背景教师同台授课，是实现课程整合教学改革，推进学科交叉融合，构建学生系统、整体医学知识体系，实现拔尖创新医学人才培养目标的重要途径[4]。《医用有机化学》课程中《卤代烃》包含亲核取代反应、消除反应和有机金属化合物三个重要知识点，在有机化学体系中占有十分具有重要的地位。本文以《卤代烃》一章的双师同堂授课为例，探讨在“医学+X”背景下，医学基础课程整合[5]、融入临床内容的途径与方法，以期为复合型拔尖创新医学人才培养提供参考。

1 教学设计

1.1 学情分析

医用有机化学的授课对象为临床、预防、心理等五年制医学专业的一年级学生。学生在一年级阶段主要是学习通用基础课程，如大学语文、医用高等数学等，涉及的学科专业课程仅仅包括正常人体形态学、细胞与分子基础，而临床医学课程尚未涉及。而且对于从高中进入大学学习的一年级医学生，由于其知识的局限性，似乎觉得属于通用基础课程的化学与医学之间联系不强，从而忽视对本课程的学习。基于此，在整合医学的大趋势下，将通用基础课程与学科专业课程进行纵向整合[6]，贯穿以“双师同站讲台、联席授课”的教育理念，力图整合基础课程和基础医学课程教师各自的专业优势，取长补短，不但有利于学员建构扎实理论基础，而且还可以培养学生的临床创新思维能力。

1.2 教学内容设计

“卤代烃”一章是有机化学的重要组成部分[7]，其内容贯穿现代有机化学的整个领域，同时这部分内容也一直是有机化学课程教学中的一个重点和难点。为此，在本次课的教学设计中，整体内容都紧紧围绕结构决定性质、性质决定用途这一有机化学的核心思想展开，采用提出问题-解决问题-研究和发展新方法的模式将本章关键知识点串联起来，避免了单一的说教。在内容引入部分，我们以与医学直接相关的“F18标记葡萄糖也是一种卤代烃，在临床上常用于检测肿瘤的发生和胰岛素敏感性等、那么F18标记葡萄糖是如何制备得到的？它的作用机理是什么呢？”为例抛出问题，从而激发学生强烈的好奇心和注意力,进而引导学生思考问题、解决问题和探究新方法。同时，通过应用双师同堂授课的教学模式[8]，可让学生充分认识到基础知识对解决临床问题的重要性，从而激发学生的主观能动性，自发构建自己系统、完整的医学知识体系，无疑会使教学收到事半功倍的效果。

2 教学过程

2.1 集体备课

教学团队集体备课过程中，化学与基础医学两位教师根据有机化学的课程教学计划要求,共同拟定的教学设计方案，将卤代烃的基础化学和临床应用两大方向确立为本次双师同堂授课的内容。针对精选的文献确定课堂中需要介绍和讨论的化学和临床知识点，知识点的选定既切合基础医学专业教师的当前领域，又体现有机化学及基础医学学科发展的最新动态。

2.2 课堂实施

2.2.1 课程引入

首先给出卤代烃的定义：烃分子中一个或多个氢原子被卤素(F、Cl、Br、I)取代的衍生物。随后以唑类抗真菌；吸入式麻醉剂七氟烷、地氟烷以及临床上常用于检测肿瘤、胰岛素敏感性的F18标记葡萄糖等为例向学生介绍卤代烃类化合物在医学中的重要应用。那么，这些重要的卤代烃类化合物是如何制备得到的呢？他们在临床上具有重要应用的作用机制是什么呢？通过启发式设问激发学生的学习兴趣和探究未知知识的欲望。

2.2.2 讲授逻辑

先讲授卤代烃的命名，将物理性质作为自学内容以培养学生的自学能力。随后从卤代烃的结构特点分析推演出卤代烃类化合物的三类重要化学性质：①亲核取代反应；②β-消除反应；③碳卤键之间插入金属生成金属有机化合物的反应。通过分析推理有利于学生构建简洁、清晰的思维导图，将复杂的有机化学教学内容系统化，条理化。在讲完亲核取代反应之后，将知识进行拓展，向学生强调，亲核取代反应也是合成卤代烃的重要方法。例如：甘露糖三氟磺酸酯1在氨基聚醚钾络合物[K/2.2.2]+18F-作为相转移催化剂的条件下发生亲核取代反应得到中间体2，中间体2在酸性条件下脱去保护基就得到目前临床上广泛使用的显影剂18F-氟代脱氧葡萄糖3(2-[18F]fluoro-2-deoxy-D-glucose, 2-18FDG)[9], 其使用量占95 % 以上。那么，2-18FDG在临床上究竟有哪些应用，他们的作用机制又是什么呢？

2.2.3 2-18FDG的临床应用

葡萄糖是机体产生能量的主要代谢底物之一，其代谢与很多生理病理过程密切相关。如，肿瘤细胞对葡萄糖的利用增加，而在胰岛素抵抗等条件下细胞对葡萄糖的利用降低。2-18FDG与葡萄糖的结构相似(见图1)，其不同之处在于葡萄糖2位上的OH被替换为18F。与葡萄糖相同的是，2-18FDG可以被机体大部分细胞所摄取，其摄取水平同葡萄糖类似。但葡萄糖之中的2位氧是后续糖酵解所必需的，因此2-18FDG在放射性衰变之前，并不会被代谢，而是在细胞中累积。这样的特性使其更适合被用于检测细胞对葡萄糖的摄取水平。

图1 用氨基聚醚钾[K/2.2.2]+18F-作为相转移催化剂2- 18FDG

临床上最常见的应用就是通过检测机体对2-18FDG的摄取分布来评价肿瘤的发生[10]。当通过静脉注射2-18FDG至人体，2-18FDG通过循环被机体各组织器官细胞摄取，因为细胞摄取的2-18FDG并不会被代谢，因而会在组织器官中累积，其累积的水平反映细胞对2-18FDG的摄取水平。正电子发射断层扫描(PET)等设备能够将机体的2-18FDG信号成像[11]，从而评价机体不同部位的葡萄糖摄取水平。因为肿瘤组织一般表现出较高的葡萄糖摄取水平，因此该技术往往用于评价肿瘤的部位和大小。除了肿瘤之外，该技术还存在其他方面的应用，比如用于检测胰岛素敏感性。细胞在胰岛素刺激条件下会增加对葡萄糖的摄取，通过检测2-18FDG在组织器官的摄取可以评价组织器官的胰岛素敏感性。2-18FDG发生放射性衰变之后，其中的氟将转变为18O；而且，在从环境当中获取一个H之后，2-18FDG的衰变产物就变成了葡萄糖-6-磷酸，而其2位上的标记则变为无害的非放射性“重氧”；这样，该衰变产物通常就可以按照普通葡萄糖的方式进行代谢。这使得该技术在临床上的应用中不会产生明显的副作用。

经过基础医学教师的案例讲授，学生明白了基础学科知识对解决医学问题以及自己未来在医学领域能够取得突破性进展的重要性。基于此，学生能够更加专注于本课程后续内容的学习。随后由化学教师继续讲授本章所涉及的另外两个重要的内容β-消除反应与金属有机化合物，并进行课堂总结。

3 总结与展望

2020年9月，国务院办公厅发布了《关于加快医学教育创新发展的指导意见》(国办发〔2020〕34 号)对加快推进医学教育改革创新，全面提高医学拔尖创新人才培养指明了方向，明确提出“推进‘医学+ X’多学科背景的复合型拔尖创新人才培养”“建立‘医学+ X’多学科交叉融合平台和机制”[12]。因此，高校培养拔尖创新人才的着力点应是科学基础、人文素养、实践能力和跨文化交流能力的协调发展。

双师同堂授课的设计与实施正是基于“医学+X”背景下，多学科交叉融合医学课程改革的一次有益尝试。通过对教学内容的合理选择、多次的集体备课和教学研讨，精心的临床医学案例切入设计，最终使双师课堂教学得以成功实施。双师同堂授课是加强不同学科间的交流和沟通，打通学科专业壁垒，让具有不同专业背景、不同学科的教师同台为本科生授课，实现通用基础和基础医学与临床医学学科融合、实现教学整合的重要方法[13]，对培养满足整合医学时代需求的拔尖创新医学人才具有重要意义。但是如何将这种“学科打通”教学模式[14]更好地实施或形成一种常态，以期促进医工、医理、医文交叉融合[15]，进而加大复合型拔尖创新医学人才培养力度是一项复杂而艰巨的系统工程，需要跨学科教师更多的思考和研究。