基于公共数据库的“医学科研设计”全流程沉浸式案例教学探讨

Discussion on the full-process immersive case-based teaching of “Medical Research Design” based on public database

摘要

为培养医学生创新思维及科研能力，医学院校大多开设了“医学科研设计”等课程。然而，该课程现有教学方式存在内容联结不紧密，学生课堂参与度不高，对学生实践能力提升不够等问题。为此，笔者提出基于公共数据库的全流程沉浸式案例教学方式。以Dryad等公共数据库的真实临床研究案例为基础，深度剖析研究案例，科学有机地设计和整合授课内容，涵盖文献检索、研究背景与综述撰写、研究设计与方案制定、数据分析与结果展示、论文撰写与发表，以及成果推广与转化等内容。案例教学法贯穿该课程整个教学过程，通过“亲身经历”的形式，激发学生的学习兴趣，让学生通过线上线下课堂“参与”科研，以实现科研理论与实践能力双提升的目标。

Abstract

In order to cultivate the innovative thinking and scientific research ability of medical students,medical colleges and universities offer courses such as Medical Research Design.However,there are several issues with the current teaching methods of this course,including disjointed content,limited student engagement in class,and insufficient development of practical ability.Therefore,a comprehensive immersive case teaching approach based on public databases is proposed.By thoroughly analyzing real clinical research cases from platforms like Dryad,teaching content covering literature search,research background and review writing,research design,data analysis and result presentation,paper writing and publication as well as achievement promotion and transformation is scientifically designed and integrated.The case-based teaching methodology runs throughout the entire course.It will stimulate students'interest and enable them to actively"participate in"scientific research through both online and offline classes in the form of "personal experience".It's also helpful to improve students' theoretical and practical abilities in scientific research.

关键词

医学科研设计 / 案例式教学 / 课程设计

Key words

Medical Research Design / case-based-teaching / course design

为了适应当代医学发展的需要，医务工作者除了忙于临床诊治工作，还需要具备良好的科研思维与实践能力。优秀的医务工作者首先要能够准确把握学科发展动向，敏锐地捕捉临床现象和疑难问题，在充分梳理国内外文献后，能够理性地提出具有较好科学性的假说，并按照科研设计的内容与原则，对研究方案进行合理设计。其次，通过撰写项目申请书，获取医院或政府对研究项目的支持，并通过规范的项目实施步骤，基于正确分析数据验证自己所提出的假说，寻求解决临床问题的可行方案，挖掘临床现象所蕴涵的机制。最后，通过及时总结研究成果，发表具有较高学术水平和创新性的研究论文，研究成果予以转化推广。

良好的科研思维和科研能力，对提升医务工作者的自身价值，提高学科水平，建设研究型医院，乃至推动中国的医疗进步都是不可或缺的。培养具有良好科研创新能力的医学生是高等医学教育重要的培养目标之一^[1-3]，也是建设研究型大学的基础。因此，为了培养医学生的创新思维，提高医学生通过医学科研解决临床实际问题的能力，各医学院校均开设了“医学科研设计”或类似的“医学科研方法与论文写作”“医学科研导论”^[4]等课程。

以广州医科大学为例，所开设的“医学科研设计”课程是以理论授课的形式开展教学的。通过先前的调查发现，不论是本科生还是研究生，对这门课程的开设都比较支持与重视，对授课内容和授课效果也基本满意^[5]。然而，在针对临床医学专业本科生对科研设计课程的认知及需求进行调查发现，近80%的学生希望教师通过案例讨论或课题实践的形式讲授该课程^[6]。作为该课程的授课教师，笔者认为现有的理论授课形式单一、内容比较分散，各授课教师所讲授的内容联结不紧密，学生课堂的参与度也有待提高。其他学者也有类似观点，认为目前医学院校医学科研方法类课程的教学存在课程设置不系统、课程之间衔接不足的问题。另外，传统教学方法对学生科研思维及实践能力的培养均有不足^[7]。因此，地方院校要以培养本科生科研能力为契机，反思课程教学^[8]，通过教研教改促进研究与教学融合，实现课程体系的创新，发展创新型人才培养模式。例如，积极采用讨论式、问题式、导学式等启发式教学方法，充分调动学生学习的主动性，提高这门课程的理论与实践教学效果^[9]。

1 以Dryad为代表的公共数据库及医学研究案例资源的挖掘

在大数据时代，数据的开放共享与再利用已经得到全球普遍的重视。大数据分析技术与医疗结合可以为临床医师提供更好的工具进行科研实践，提高医疗质量，促进医学研究^[10]。目前，国际上有很多可以开放共享的数据库，如重症医学数据库（MIMIC）、肿瘤相关数据库（SEER）、人群营养横断面调查数据库（NHANES），以及Dryad、Figshare、Zenodo等数据共享平台。以Dryad数据库为例^[11]，该库于2008年由美国国家科学基金会资助建立。它支持存放文本、图像、表格、音视频等多种类型的数据，而且所提交的数据文件具有DOI标识，可对数据进行自由检索，因此数据的可见性较高。Dryad数据库被许多主流期刊推荐作为存放数据的重要平台。研究人员可以利用Dryad数据库获取原始数据，并验证已公布数据的合理性或二次利用已有的数据，以解决新问题。对于教育工作者来说，已经发表的Dryad研究数据，可以为教授各种研究方法和数据分析提供良好的模版与素材。此外，通过公共数据库案例的教学，也为学生充分利用互联网共享数据进行二次分析奠定基础。例如，Lijuan L等于2020年在BMJ Open上发表了《单独使用糖皮质激素或糖皮质激素和其他免疫抑制剂的肺炎患者死亡的病因学和预后危险因素:一项回顾性队列研究的研究结果》^[12]一文，并在Dryad数据库上共享了数据。Li D D等在Lijuan L共享的数据基础上，通过建模分析，在Frontiers in Immunology发表了《机器学习预测糖皮质激素或/和免疫抑制剂治疗结缔组织病肺炎患者的死亡率》的文章^[13]。该案例就是一个很好的可供教学使用的数据二次分析的成功案例。

2 全流程沉浸式医学科研方法理论与实践教学方案的提出

针对目前“医学科研设计”的教学现状，笔者认为，依托大数据进行医学教育改革，有助于提高课堂效率，加强理论与实践结合，促进师生之间的交流^[14]，基于此，笔者提出以共享数据库Dryad真实临床试验研究案例为基础的全流程沉浸式医学科研方法理论与实践教学方案。通过Dryad数据库，研究者可以获得已经发表的具有较高学术水平研究论文的临床试验原始数据。通过深度剖析这些临床试验的研究背景、科研假说的提出、试验方案的制定（包括纳入和排除标准、数据指标等），科学有机地设计授课内容，涵盖文献检索、研究背景、综述撰写、研究设计、方案制定、数据分析、结果展示、论文撰写与发表、成果推广与转化等内容。笔者的设计目标是让学生通过该门课程的深入学习，更加细致、近距离地接触一个具体而成功的研究实例。所谓全流程是指从科研问题的提出到最终研究成果的产出，贯穿整个科研流程。另外，这个全流程也是指用这样一个深度案例，贯穿课程的全部教学。所谓沉浸式是指教师做好课前、课中、课后设计，循循善诱，以问题为引导，使学生主动参与文献检索和数据分析实践、结果展示等过程。只有亲身“经历”才会使其印象深刻，为以后的科研活动提供方法学的参考。

3 全流程沉浸式医学科研方法理论与实践教学方案的设计与实施

3.1 临床试验真实研究案例及原始数据的获取

教师在公共数据库Dryad （https://datadryad.org/stash）上注册ORCID号并登录，免费获得相关数据的下载权限；通过关键词搜索，遴选合适的临床试验真实案例与数据。遴选标准：研究内容与授课专业密切相关；已经发表的高水平研究论文；研究设计科学而缜密；文章图表及论文撰写质量较高；可下载原始数据等。

3.2 课程教学内容的设计

从实用性、应用性及科学性等角度考虑，设置9个方面的内容，分别是：绪论，医学文献检索与综述的撰写，科学问题的提出及研究设计的要素，研究方案的制定及实施，研究数据的分析处理及混杂因素的控制，数据结果的展示与图表制作，研究论文的撰写，医学论文的发表，专利/科技成果的申报/转化及推广等。授课内容与科研活动密切相关，从案例中来，对授课内容进行发散与详解；然后再回到案例中去，解决实际应用的问题。

3.3 课程教学准备及实施步骤

第一，选择合适的临床试验研究案例与数据。

第二，由课程负责人组织教研室全体授课教师，集体深入学习和研究案例。

第三，对授课内容进行任务分解，组织教案撰写、PPT制作，尤其注重各章节关于该临床研究案例内容直接相关内容的引导问题设置、课前与课后任务布置、课中问题解决等内容的准备。

第四，采用集体备课的形式，对各部分授课内容进行试讲与效果评估。由教研室全体授课教师对教学内容及授课形式提出建设性意见，并及时修改完善。对于需要集体实践（如文献检索和数据分析），可联系机房提供计算机辅助教学；需要使用PBL教室的也可以提前与教务部门联系落实。

第五，按照修改完善的方案进行课程实践。该环节可以采取双师授课的形式，对课堂教学节奏和氛围进行整体把控，课后及时讨论并反馈和修改教学策略，以提高教学效果。对于课堂实施中发现的问题及时搜集，并提出有效解决方案。

第六，课程考核。从学生参与程度和参与效果两个维度对其掌握知识的能力进行评估。参与程度的评估是通过对学生完成布置任务的次数与质量，以及课堂互动的参与来打分；参与效果通过评估学生对所选临床研究案例的了解程度，以及相关授课知识的掌握程度来评估。考核目标是以考促学，促进更多的学生主动参与课程学习。

第七，结课后的教学总结与教学能力提升。在课程结束后，根据学生考核结果及其对教学效果的反馈，对课程的教学内容和形式进行完善与提升，尤其是注重教师之间授课内容的有机协同，必要时可对教师的授课内容进行轮换，以增加其对授课内容的整体把握和熟悉程度以此避免交叉部分讲解的过多冗余，其保证必要知识的全覆盖。

4 全流程沉浸式医学科研方法理论与实践教学方案的潜在优势与要求

面对本科生理论知识薄弱、动手能力不足、缺乏创新能力等问题，教师要充分利用课堂针对性地开展科研创新能力的培养^[15]。以Dryad数据库真实临床试验研究案例为基础的全流程沉浸式医学科研方法理论与实践教学方案融合了案例教学、任务驱动、翻转课堂等多种授课形式的优秀元素。该方案采用“大”案例贯穿课程的教学，然后在具体内容的讲解中再配合小案例进行教学，使案例教学的效果最大化。通过布置课前、课后任务，加强教师的问题引导，让学生主动参与理论与实践学习，改变了学生被动听课的局面，进而兼有任务驱动以及翻转课堂等教学方式的元素存在^[16]。该教学方案的提出，基于具有较高学术水平的真实临床试验研究案例及数据分析，将医学科研全过程的有效内容有机整合，能够满足学生系统性与实用性医学科研知识的学习需求。通过课程学习，学生能够对这一真实案例进行全面深入了解，而且这种了解是学生全程参与，主动思考，再结合教师的发散式讲解，从而加深学生对知识的掌握，甚至可以让学生在最后阶段对研究结果和研究本身的不足进行思辨与讨论，做到将传授知识和提高能力有机地结合。

俗话说：“眼看千遍，不如手过一遍”。科研活动也是如此。笔者的课程设计目标就是选取真实的研究案例，通过良好的教学形式，让学生近距离、全流程地“亲身经历一遍”。该方案的提出改变了传统模式中理论讲解与实践结合不紧密的弊端，激发了学生的学习兴趣，鼓励其充分发挥主观能动性，积极进行师生教学互动，使原本学生认为高深的科学研究变得直观易懂，容易接近。这种经历型教学，有助于提高学生分析和解决医学问题的能力。而且通过多媒体软件技术构建基于案例的虚拟科研教学模式，将会使“医学科研设计”的教学效果更上一层楼。

此外，在全流程沉浸式大案例教学过程中，通过让学生自行组队，以团队的形式参与线上线下案例教学的小组讨论与任务分工中，同时考核评价也以团队的形式进行，既能充分发挥学生团队集体智慧的优势，帮助学生养成团队合作意识，也可以进一步提高学生的课程参与程度。

从实用性来讲，“医学科研设计”和“医学科研方法与论文写作”对医学生都是十分必要的。然而，新的教研教改方案离不开学校和教研室全体教师的大力支持，尤其是教务部门对该门课程的重视程度。作为选修课能否给予该门课程更高的学分，能否将选修课晋级为必修课等，也会影响学生对该门课程的重视及参与程度。总之，既然这门课程对医学生教育是不可或缺的，那么这门课程的教学就有必要做到精益求精。

参考文献

[1] 曹咏,温颖,李江滨,等.基于创新型人才培养的医学本科生科研训练改革与实践:以广东医科大学本科生循证医学科研团队为例[J].医学教育研究与实践,2021,29(6):811-814.

[2] 雷蕾,张苗苗,李益行,等.我国西北某大学临床医学本科生科研态度现状调查[J].医学教育研究与实践,2022,30(1):76-81.

[3] 杨盛力,汪朦朦,范丽,等.医学相关专业本科生科研素养的调查与思考[J].中国医学教育技术,2020,34(3):303-307.

[4] 于双成,李玉玲,李鹏,等.“医学科研导论”课程教学与创造性思维的开发[J].医学与哲学,2012,33(2):74-76.

[5] 杨巧媛,吴建军,李芳建,等.不同层次医学生“医学科研设计”的教学现状及需求分析[J].中国医药科学,2015,5(16):40-43.

[6] 潘海峰,沈辉慧,关世阳,等.临床医学专业本科生对科研设计课程的认知及需求调查[J].基础医学与临床,2019, 39(12):1773-1776.

[7] 步怀恩,李戈,徐芳,等.医学院校医学科研方法相关教学研究现状分析[J].中国中医药现代远程教育,2023,21(18):26-28.

[8] 容敏华,柳亮.地方医学院校本科生科研能力培养的思考[J].中国医学教育技术,2017,31(3):262-264.

[9] 钟越,李岩.医学科研设计课教学应把握的几个问题[J].第四军医大学吉林军医学院学报,2002(4):247-248.

[10] 沈惠文,马得原,张策.医疗大数据与科研实践[J].中国医学教育技术,2023,37(3):351-355.

[11] 高凡,田国祥,贺海蓉 等.如何使用Dryad数据库实现医学数据共享[J].中国循证心血管医学杂志,2018,10(5):518-520.

[12] LI L, HSU S H, GU X,et al.Aetiology and Prognostic Risk Factors of Mortality in Patients with Pneumonia Receiving Glucocorticoids Alone or Glucocorticoids and Other Immunosuppressants:A Retrospective Cohort Study[J].BMJ Open, 2020,10(10):e037419.

[13] LI D, DING L, LUO J,et al.Prediction of Mortality in Pneumonia Patients with Connective Tissue Disease Treated with Glucocorticoids or/and Immunosuppressants by Machine Learning[J].Frontiers in Immunology,2023,14:1192369.

[14] 滕铁山,姜原,张磊,等.大数据环境下医学教育拓展与创新[J].河南大学学报(医学版),2022,41(6):453-458.

[15] 米友军,梁丽娟,李青,等.医学本科生科研创新能力培养的探讨[J].继续医学教育,2023,37(8):145-148.

[16] 宋祯彦,朱旭,刘晓丹,等.任务驱动式“翻转课堂”教学法的探索:以科研思路与方法课程教学为例[J].教育教学论坛,2020(27):266-267.