医学病毒学教学的应用探索与思考论文(共2篇)

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  • 更新时间2020-01-06
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  病毒学它主要是由综合性的大学和农林医药师范院校的一个生命科学以及相关专业的本科生当中的非常重要的专业课程之一了。那么医学病毒学的论文范文怎么写?下面小编就整理了关于医学病毒学的论文范文,一起来看看吧。


  第1篇:高通量测序技术在临床病毒学领域的应用


  张拥军


  摘要:本文总结了近几年高通量测序平台的发展现状,比较了不同测序平台的性能及特点。同时还对目前高通量测序平台在近两年临床病毒学领域的应用,包括病原学诊断、分子流行病学、宏基因组学和临床治疗转归等几个方面,逐一举例进行了阐述。籍此加深专业人员对高通量测序平台的认识,促进该技术在临床病毒学的转化与应用。


  关键词:高通量测序;宏基因组学;病毒学


  2004年454生命科学公司率先推出商品化的GS-20测序仪,宣告了高通量测序(NGS)时代的到来。经过近10年的不断更新,从技术层面看,各种NGS平台日新月异,仪器试剂逐渐成熟,测序速度、读长及通量得到了大幅度提升,相对测序成本则急剧下降。在应用方面,NGS技术愈来愈多地运用于全基因组测序、宏基因组学(metagenomics)、转录组(transcriptome)测序、目标序列再测序(resequencing)、从头测序(denovosequencing)、染色体免疫共沉淀测序(ChIP-Seq)、外显子组测序(exomesequencing)以及各种RNA测序等方面,已经渗透到生命科学多种领域如临床医学、农业、生态学、法医、微生物学、癌症研究等。本文拟简要介绍目前NGS平台的发展现状,并对近两年NGS平台在临床病毒学方面的部分应用进行概述。


  1NGS平台现状简介


  近10年里各种NGS平台不断推陈出新,按时间先后顺序,主要出现了以下主流NGS平台。首先,454生命科学公司于2004年开始销售基于焦磷酸测序的GS-20测序仪,首次实现了大规模并行测序,能够同时测定约20万个片段,平均读长为110bp。在被罗氏公司并购之后,454公司又将GS-FLX、GS-Junior等机型推向市场,平均读长达到700~1000bp;2005年Solexa公司研制了基因组分析仪(GenomeAnalyzer),被Illumina公司收购后,又在此基础上陆续发展出HiSeq2000、HiSeq2500、NextSeq500、MiSeq、HiSeqXTen等系列测序仪,满足了不同层次测序的需求,最大读长已经能够达到600bp;2007年应用生物系统公司(ABI)推出第一款SOLiD测序系统;而生命技术公司(LifeTechnologies)收购ABI之后,不仅接连推出了SOLiD3、SOLiD4、SOLiD5500等机型,还分别于2009年和2011年推出了商品化的Helicos测序仪和IonTorrent个人基因组测序仪,近年又研制了通量更高的IonProton、IonChef测序仪;作为第三代单分子测序仪的代表,太平洋生物科学公司(PacificBiosciences)于2011年推出了单分子实时测序仪PacBio-RS,测序读长达到数千个碱基;英国的OxfordNanoporeTechnologies公司则研制成功读长更长的GridION、MinION测序仪[1-3]。


  不同于传统的以毛细管电泳为基础的第一代测序技术,NGS平台基本上采用边合成边测序(sequencing-by-synthesis,SBS)的策略,也无需预先知道测序模板的遗传背景,就能够同时完成数十万到数亿个片段的测序,成为真正意义上的高通量。从测序原理上,454、IonTorrent和SOLiD体系都采用乳液PCR制备样品文库,每一个珠子结合一段DNA模板,并均匀分配到测序孔或者玻片,实现一个珠子对应一个测序片段(read)。Illumina/Solexa技术则是先将测序文库DNA变性,一端与固定在玻片上的寡核苷酸接头结合,每个片段的另一端与玻片上的互补接头结合,形成桥式结构,因此将这个在玻片进行的模板扩增称为桥式PCR。从测序反应来看,454体系采用焦磷酸测序,测序需要的酶和引物都在反应孔中,每次加入1种未标记的核苷酸,有碱基掺入时,释放出的焦磷酸盐产生发光,逐一被光学摄像头记录下来。IonTorrent平台与454体系类似,只是检测信号为碱基掺入时释放的H离子,不需要光学设备记录信号,因此也称半导体测序仪。该平台先后提供了314、316和318芯片供用户选择,平均读长为100~400bp。Illumina/Solexa体系的试剂包括引物、DNA聚合酶及4种不同标记的可逆终止核苷酸。每掺入一个核苷酸,根据不同荧光颜色记录下来。SOLiD体系采用的是连接反应来完成测序。通过测序引物与接头杂交,其5′端再与相邻序列上杂交的寡核苷酸连接,不同荧光标记的寡核苷酸混合物互相竞争与引物的连接,每次掺入2个碱基。PacBio-RS测序仪也是采取SBS策略,不同的是,其测序文库模板不需要扩增,实现了单分子实时测序。单链基因组DNA片段与带发卡结构的接头连接,形成环状分子,然后与固定在该仪器独有的纳米小孔——ZMW上的DNA聚合酶结合,通过记录掺入核苷酸上不同荧光基团达到测序的目的。PacBio-RS读长能够达到20kb以上,平均为5kb。同样,GridION和MinION体系也不涉及模板扩增过程,属于无标记的单分子测序。当单链DNA分子通过一种蛋白质纳米孔,链上每一个碱基产生的电信号依次被记录下来。这种测序方法读长可以达到数万个碱基,是目前读长最长的高通量测序方法[1-3]。


  为了满足一些小实验室的需求,并将NGS平台运用于临床诊断市场,这些公司还生产了一些通量较小的台式NGS平台。例如,2009年罗氏公司推出的GSJunior测序仪,可以在10h内获得35Mb序列数据,平均读长400bp。2011年Illumina公司的MiSeq测序仪投放市场,27h可以得到1.5Gb数据,平均读长为150bp。目前升级后的试剂盒能够产生2千5百万个片段,每个片段可达2×300bp的读长,也就是一个反应能够得到共计15Gb的序列。而同年生命技术公司推出的台式NGS平台IonTorrent能够在2h内获得测序结果,至今仍然是测序时间最短的台式NGS仪器。这些平台由于单次运行成本低,数小时内可以获取序列结果,特别适合一些小基因组和PCR产物的测序,具有临床辅助诊断的潜力[1-3]。


  2在临床病毒学领域的应用


  病毒作为一种古老的物种,广泛存在于自然界,几乎能够在任何物种寄生,与人类健康息息相关。虽然大部分病毒感染没有出现明显的临床症状,少数病毒能够引起人类多种疾病,表现出包括发热、腹泻、出血、出疹、呼吸道症状、神经系统症状等,甚至一些病毒感染与肿瘤的发生有关。随着100多年来人们对病毒认识的不断深入以及生物技术的发展,人类逐渐积累了多种病毒性疾病的鉴别诊断能力,掌握了部分病毒的致病机制及流行规律,研制出一些病毒的特异性疫苗,并设计生产了各种抗病毒化学药物,极大地降低了病毒性疾病的危害性。在NGS技术日渐成熟的过程中,全球科学家也在不断尝试将此技术及时转化到病毒学研究中去,特别是在未知病原学诊断、已知病毒性疾病的分子流行病学、从基因组水平探讨一些病毒的致病机理以及一些疾病的治疗及预后方面,利用生物技术进步促进人类健康。


  2.1发现未知新病原大多数病毒性疾病都有传染性,能够通过各种途径或媒介传播,因此无论是发达国家还是发展中国家,传染病依然是威胁人类健康的因素之一。近30年来涌现的各类新发再发传染病暴发事件中,相当一部分与新病毒特别是RNA病毒的出现相关。传统的鉴定未知新病毒的方法,包括病毒分离培养、血清学检测、免疫电镜等,都需要相当长的周期,而一些致病性病毒暂时还没有合适的体外培养体系。NGS技术不依赖病原体遗传背景和高通量的特点,具有得天独厚的优势,尤其是能够从未经纯培养的复杂样品中,捕捉任何疑似病原体的蛛丝马迹。因此近几年一些新出现传染病疫情的病因调查,时常出现NGS平台的身影[4]。


  首先,近几年在以下一些重要新发病毒病的发现过程中,各种NGS平台发挥了巨大作用。


  1)新的蜱传播Thogotovirus[5]2014年春,1名50多岁的美国堪萨斯州男性在户外工作时被蜱叮咬,数日后发病,有恶心、发烧、疲劳、腹泻等症状。患者血小板减少,白细胞减少,起初予以强力霉素治疗,11天后死于多器官衰竭。美国CDC研究人员采用分子和血清学方法检测10余种已知蜱相关病原体均为阴性。但用蚀斑减少中和试验测定前几年新发现的Heartland病毒抗体时发现一种全新的病毒,经电镜观察疑似为正粘病毒。随后用IONTORRENT高通量测序平台,检测到多个节段基因组序列,与Dhori病毒相似度达70%,由此建立特异的实时荧光RT-PCR检方法,并在患者血样中证实了相关片段的存在。因此认为发现了一个正粘病毒科Thogotovirus病毒属的新成员。


  2)SFTS调查[6]严重发热伴血小板减少综合征(SFTS)是2010年首先在中国中部和东北几个省出现的一种新流行性疾病,曾经通过传统的毛细管测序方法证实其病原体为一种新的布尼亚病毒(SFTSV),主要经蜱传播。2012年秋,日本出现一例SFTS病例,患者死于多器官衰竭。研究人员进行回顾性调查时,将患者样品进行病毒分离培养,培养上清采用MiSeq平台测序,发现了多个与SFTSV同源的DNA序列片段。NGS测序结果为证实日本同样存在SFTS病例提供了直接证据。


  2)MERS冠状病毒疫情[7]荷兰研究人员2012年从1例60岁沙特急性肺炎转肾衰的死亡病例痰液中,分离到1株未知冠状病毒(HCoV-EMC)。通过454GS-FLX测序平台,得到病毒基因组约90%的序列。序列分析显示该毒株与蝙蝠冠状病毒HKU4和HKU5遗传关系接近,为一种全新的beta冠状病毒。该病毒临床表现与2003年SARS相似,后来被命名为中东呼吸综合征(MERS)冠状病毒。2015年5月底MERS疫情在韩国暴发,中国出现了首例来自韩国的输入病例。中、韩两国研究人员分别用IONTORRENT平台和Illumina平台测定病毒基因组序列,用于追溯病毒来源,经初步分析该毒株与今年2-5月沙特流行毒株最接近[8]。至今(2015年6月12日)已经累计有1289例实验室确诊MERS病例通报给WHO,至少455例死亡[9]


  3)H7N7禽流感[10]最近一个意大利团队报道了一起人感染高致病性禽流感H7N7病毒的事件。2013年8-9月间,意大利几个农场出现了高致病性H7N7禽流感疫情,在处理疫情过程中,先后有3名工作人员出现不同程度的结膜炎。调查人员采集患者样品,通过实时荧光PCR证实了H7N7病毒感染,并用IonTorrentPGM平台对一株病毒进行了全基因组测序。HA和NA基因种系发生分析显示,毒株与近3年欧洲野鸟及家禽中流行的低致病性H7毒株类似,而内部基因序列则与该地区鸡群流行的H7N7毒株高度相似,也表明此病毒由鸡直接传播到人。


  除了以上新发病毒性传染病,同样,NGS平台对一些常见病毒性感染病例,也能够从背景复杂样品中,更准确地探索相关致病因子。


  4)呼吸道感染调查[11]丹麦科学家为了调查儿童急性呼吸道病毒感染的病原体,采集了500份上/下呼吸道感染样品,对其中92份样品采用GS-FLX平台测序,获得4个完整病毒基因组,分别属于人副流感病毒4型(HPIV4)的4a和4b亚型。根据测序结果,他们设计实时荧光RT-PCR引物,对所有样品进行筛查,发现HPIV4阳性率为2.6%。而后他们还利用PacBioRS平台对代表样品进行了测序,结果证明该平台能够用于复杂临床样品的病毒序列测定。


  5)病毒性脑炎调查[12]能够引起病毒性脑膜脑炎的病毒超过100种,包括HSV-1、流感病毒、肠道病毒以及一些虫媒病毒等。由于涉及的病原种类繁多,只有少数病例被真正明确了实验室诊断。美国犹他大学医学院尝试用NGS技术调查一些脑炎病例中病毒类型。他们选择了7例脑炎死亡病例的脑组织,提取RNA并用随机引物进行逆转录。在HiSeq2000测序仪上,每一例患者和正常对照样品均得到50~90M读长为50bp的片段。在排除人体组织片段以后,7例患者脑组织里发现有36个片段与病毒有关,分别涉及以下病毒科:疱疹病毒科(17)、副粘病毒科(10)、痘病毒科(6)、戊肝病毒科(2)和黄病毒科(1)。但序列拼接以后7例患者样品只有5例存在66~4019bp的片段。经过传统PCR扩增及毛细管测序,证实2例为麻疹病毒,3例为HSV-1,另外2例未检出致病病毒序列。上述结果证明深度测序能够用于脑炎患者的病原体调查。


  2.2追踪已知病原的变异及多样性分子流行病学是采用各种分子生物学手段,在分子或基因水平阐明疾病的病因及其相关的致病过程,并研究疾病的防治和促进健康的策略和措施的科学。NGS技术应用于病毒性疾病的分子流行病学研究,可以一次性完成一些基因组较大的病毒如疱疹病毒、冠状病毒等的全基因组序列测定,也可以同时进行数十个甚至上百个样本中靶基因的扩增子测序,还可以通过深度测序阐明病毒在疾病发展过程中如何进化变异以及是否出现准种等。要完成这些目标,依靠传统的毛细管电泳测序,几乎是不可能实现的,并且试剂和时间成本会高很多。


  具有代表性的典型应用有:


  1)2014年西非EBOV疫情[13]埃博拉病毒(EBOV)自1976年在非洲发现,主要以非洲东部的散发病例为主。始于2014年2月的疫情,是首次出现在非洲西海岸几个国家(塞拉利昂、几内亚、利比里亚、尼日利亚),也是迄今为止最大规模的埃博拉疫情。截至2014年8月31日,已经报告3685病例,死亡1641例。哈佛大学、Broad研究所与塞拉利昂一家医院合作,从5月底至6月中旬确诊的78例EBOV感染病例中,采用高通量测序的手段,共获得了99个完整的病毒基因组序列。他们的测序过程主要在HiSeq2500和PacBio-RS平台完成。结果显示,这次西非疫情毒株与以往EBOV基因组存在341个碱基变异,而塞拉利昂患者存在263个宿主间单个核苷酸变异(iSNV)。根据与以往暴发相关的20个毒株基因组进行种系发生比较,表明2014年这些西非EBOV是近10年中从非洲中部传播过来。同时,这些毒株的遗传相似性提示,此次暴发起因是接触单一的EBOV天然宿主,随后引起人与人的传播蔓延。序列数据还显示,塞拉利昂差不多同时传入了两种遗传背景不同的EBOV,该发现与收集到的流行病学调查信息一致。


  2)荷兰H7N7人禽流感疫情[14]2003年2-5月,荷兰发生高致病性禽流感H7N7病毒暴发,9周内波及255个养鸡场,导致近3千万只鸡被扑杀。另外有89人被感染,1名兽医死亡。调查人员起初用第一代测序技术观察到死亡病例毒株存在PB2-E627K和HA-K416R的突变。时隔几年之后NGS技术成熟之时,他们又利用Illumina公司的GAIIx和HiSeq2000平台,对原始样品进行了深度测序。从原来养鸡场几份鸡样品中并未发现上述突变,但意外在禽样品中发现流感病毒缺陷RNA片段,表明病毒在感染禽类过程中合成了缺损的干扰病毒。在几份人样品中,还发现PB2-E627K突变随感染过程检出频率增高,强烈支持人类适应标志PB2-E627K是个体感染过程中逐渐形成的,减少人类暴露于禽流感病毒的机会,对于降低病毒适应人类是非常重要的。


  3)乙型流感病毒基因组[15]自1980年代以来,乙型流感病毒(IBV)同时存在两种抗原性和遗传背景不同谱系的毒株:B/Victoria/2/87-like和B/Yamagata/16/88-like。为了对大量乙型流感病毒进行基因组测序并建立序列数据库,美国J.CraigVenter研究所(JCVI)建立了一套通用的基因组扩增方法,以便测序、构建疫苗和反向遗传学研究。他们将扩增产物在IonTorrentPGM、HiSeq2000、MiSeq以及454(Roche)平台进行测序。经过1000多个IBV临床样品的测试,证明该方法灵敏、有效、不依赖序列,适用于NGS测序基因组诊断以及快速克隆反向遗传学质粒。


  4)鼻咽癌中EBV基因组[16]虽然40年前就已经知道未分化鼻咽癌(NPC)与EB病毒感染有关,但迄今仅测定了10株EB病毒毒株全基因组序列。EBV基因组全长近200kb,若用第一代毛细管电泳测序,成本高、耗时长。为了探索NPC样品中EB病毒基因组变异及多样性,香港大学团队首先在Miseq测序仪上测试了3株参比EBV序列,而后在此基础上利用GAIIx平台完成了来自患者病理切片的8株EBV基因组序列。与参比毒株比较,共发现1736处变异(包括1601个碱基替换、64处碱基插入、71处碱基删除),编码多种蛋白的基因出现歧义突变。以上结果说明,从全基因组水平能够发现NPC患者EBV基因组的序列多样性,通过比较正常样品和NPC样品中EBV的基因组变异,有助于评价某些位点变异与NPC致病机制的联系。


  2.3宏基因组学(病毒组)宏基因组学是研究不同生态环境中所有微生物组成,遗传结构及群落功能的科学。近几年有关人类宏基因组研究先后涉及皮肤、口腔、血液、粪便等,病毒宏基因组(viralmetagenome)或者病毒组(virome)指的是人类、动物、植物或者特定环境样品中所有病毒的集合。人类病毒组包括引起人类急性/持续性或潜伏感染的病毒,以及诸如内源性逆转录病毒之类的整合在人类基因组上面的病毒,开展这类研究有助于揭示新病毒及其与已知未知疾病的联系[17-19]。NGS平台对于这类相对较小的基因组进行深度测序,也不需要对每一个种类一一进行分离培养,具有与其它方法不过比拟的优越性。


  根据不同组织部位的宏基因组研究结果,健康人体组织存在的病毒很多属于噬菌体,主要与人体胃肠道的正常菌群有关。除了噬菌体,不同组织中占优势的病毒种类也不一致。人体皮肤主要检出过包括Merkel细胞多瘤病毒(一种与皮肤癌有关的DNA病毒)在内的一些多瘤病毒(HPyV6、7、9),以及多种β-和γ-人乳头状瘤病毒(HPV)和圆环病毒科(Circoviridae)的一些成员;呼吸道常见EB病毒和逆转录病毒;口腔和鼻咽部可以检测到多种呼吸道病毒,如人呼吸道合胞病毒(RSV)、流感病毒和鼻病毒,健康儿童呼吸道样品还发现腺病毒、小RNA病毒和冠状病毒;健康人体粪便中检出过单链RNA病毒、单链DNA病毒、双链DNA病毒以及逆转录病毒等,包括多种病毒如anellovirus、picobirnavirus和parechovirus,而博卡病毒、C组和F组腺病毒、Aichi病毒、星状病毒、轮状病毒等则较少检出。还有部分为植物病毒,可能与膳食来源有关。另外,70%的健康人血浆中可能有非致病性的anelloviruses,一些人疱疹病毒如EB病毒、CMV、HHV6、HHV7也经常出现在血液中。疾病状态下,血液中可能出现其它种类的病毒:如淋巴瘤或肉瘤(EBV、HHV8),脑炎(HSV、CMV、EBV和HHV6),消化道症状(CMV、HHV6)[17-20]。


  不同于上述横断面调查,美国宾州大学的研究团队[21]为了研究人类肠道中病毒组的进化,在2.5年内对一名健康人连续采样16次,获取了24份粪便样品。通过Illumina公司HiSeq2000平台的深度宏基因组测序,得到560亿病毒序列数据,拼接后共有478个contigs,其中60个contigs能够组装成环状,意味着得到了这些病毒全部环状基因组。87%属于未知病毒,13%属于以下噬菌体科(Microviridae、Podoviridae、Myoviridae、Siphoviridae)。进一步分析还发现,其中80%基因组在2.5年中长期稳定存在。因此,他们认为,人体肠道中病毒的多样性来自两个方面,少部分是广泛存在的病毒组,其余是快速进化的长期病毒组成员。


  2.4指导临床治疗及转归一些病毒感染机体之后,病毒和宿主之间的相互作用,会导致病毒基因组部分位点发生变异,以逃逸免疫系统对病毒的清除。而在机体接受抗病毒药物治疗的过程中,一些病毒可能在药物作用靶位产生突变,从而对这类药物具有耐药性。甚至有的流行毒株,本身有可能就对部分药物耐受。这些位点如果突变频率不高,采用传统的毛细管电泳测序很难捕捉到。只有覆盖靶基因位点达数十倍甚至上百倍的深度测序,才能清晰展现突变位点,为临床治疗提供及时有效的参考依据。目前这方面的应用,主要集中在HIV、HCV感染患者的抗病毒治疗方面。


  1)长期接受抗逆转录病毒药物治疗患者体内的HIV整合对于HIV感染患者,主要采用联合抗逆转录病毒治疗(cART)来抑制病毒的复制,而患者体内持续存在的被感染细胞是阻碍HIV感染治疗的关键。为了探索HIV前病毒DNA在人类基因组的整合位点,美国国家癌症研究所(NCI)的科学家[22]对5名长期(7.2~14.5年)接受cART治疗的HIV感染者进行了观察。通过提取患者外周血单核细胞(PBMCs)或CD4+T细胞的DNA,在MiSeq平台测定患者基因组DNA中病毒/宿主序列的连接点和突破点。他们发现患者治疗前及刚参加cART的时刻,体内存在多个病毒群体;而经过长时间的cART治疗(平均11.7年)之后,无论在DNA水平还是在RNA水平,都出现相同的病毒序列。5名患者中,累计发现的整合位点涉及985个不同基因。以上结果说明HIV的整合位点对于患者体内感染细胞的克隆化扩散以及持续存在发挥了重要作用。


  2)复杂的HCV基因型[23]HCV分为7个基因型及67个亚型,不同基因型之间存在30%核苷酸序列差异,不同亚型之间差异达20%。目前HCV感染的治疗方案取决于基因型,因此准确区分基因型至关重要。研究人员选择了世界各地2363例患者中,有12例INNO-LiPA分型属于基因型2,而NS5B序列分型却属于基因型1的患者,首先对其中8例用传统测序方法测病毒核心区序列证实为基因2型。然而,他们随后利用MiSeq平台测定病毒基因组序列发现,这些病毒实际属于重组基因型2/1。其中11株病毒重组区域发生在NS2/NS3交界处。这些患者对索非布韦/利巴韦林治疗方案的应答则类似于基因1型患者。


  3)HCV耐药性评估模型[24]为了计算药物对病毒群体的作用以及群体对个体变异的抗性,研究人员选择了HCV和干扰素抗性作为证据。他们选择16名未接受过任何治疗的基因1型慢性HCV患者,注射IFN-α后48h内采血9次。然后扩增病毒基因组E1/E2交界处包含HCV高变区1(HVR1)区域的309nt片段,将PCR产物进行GSFLX平台测序,共测定1.7M片段,平均每个时间点有12332个片段。根据出现变异的频率变化及病毒群体滴度改变计算出干扰素抗性系数,认为病毒群体抗性在IFN-α2a/利巴韦林治疗第12周和抗干扰素变异的出现高度相关。因此认为,该方法能够在短时间内准确评估因单纯病毒滴度变化或者相对病毒变异频率引起的药物抗性。


  3小结与展望


  综上所述,经过这10年的持续发展,NGS技术和实验体系日臻完善,在临床病毒学的多个领域得到了应用。尽管与10年前相比,测序成本下降了许多,但目前的NGS技术应用还主要局限于研究阶段,离大规模临床应用还有相当远的距离。只有在进一步降低实验成本的前提下,实验室技术人员建立起可行的标准化操作方案,生物信息学人员及时提供合理可靠的分析结果,让临床医生能够正确理解NGS数据,并充分认识到NGS技术为患者带来的便利,NGS平台才能真正进入临床,早日服务于需要的患者群体。


  第2篇:病毒学检验双语教学的探索与思考


  邵军丽,郭莲仙,梁海荣,孙铭薇,戴娟秀*(广东医科大学,广东东莞523808)


  摘要:为顺应高等教育国际化的发展趋势,培养高素质的复合型人才,广东医科大学公共卫生学院在卫生检验专业开展病毒学检验的双语教学,收到较好的教学效果。主要从明确教学目标、开课前调研、教学模式选择、合理取舍双语教学内容、精心备课、多环节强化、问题与思考等几个方面阐述对病毒学检验双语教学的探索及思考。


  关键词:病毒学检验;双语教学;卫生检验


  教育部在2001年颁布的《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》中提出高校必须重视和加强双语教学的开展。为了响应教育部要求,许多高校相继开设了一些双语课程。在卫生检验领域,国际领先的检测技术、先进检测仪器不断涌现,测试指标的不断细化、精准化,变种细菌、病毒的出现等一系列挑战要求卫生检验人员具备一定的英语综合应用能力,能够快速获取专业领域前沿信息并及时做出反应。


  病毒学检验作为卫生检验专业重要的专业课程,是关于病毒检验基本技术及方法和常见重要致病病毒生物学性状、临床表现、流行特点、防治策略、检验方法等内容的一门学科[1]。近年来病毒传播导致的公共卫生事件频发,如2003年全球SARS暴发、2004年亚洲禽流感病毒H5N1流行、2009年甲型H1N1流感席卷全球、2014年非洲埃博拉肆虐等,使得病毒学检验的重要性凸显出来。为了培养具有较高英语综合应用能力的卫生检验人才,我们在2012级和2013级卫生检验专业第六学期开展了病毒学双语教学,收到了较好的教学效果,并促使教师在不断学习中提高了专业知识水平和英语水平,现介绍如下。


  1明确教学目标


  双语教学(BilingualTeaching)强调的是在非语言类专业中用外语(我国主要是英语)进行教学,使学生通过对非语言类专业知识的学习达到学习专业知识和提高外语应用技能的双重目标[2],根本目的在于传授知识,而不是学习语言。所以双语教学与外语教学及专业英语教学不同,不能过于强调语言目标。教学目标首先是知识目标,其次是语言目标。即应该把学生掌握病毒学检验课程专业知识、理论、技能作为首要目标,在此基础上让学生熟悉并能使用常见的病毒学检验专业英语词汇,进而能熟练查阅专业相关英文资料获取国际前沿信息,在专业领域能进行听说交流,使其专业英语水平和综合应用能力逐步得到提高。


  2开课前调研


  学生是双语教学的对象,开课前了解学生的英语基础、是否接受双语课程及程度、对双语授课的期望等是决定双语教学能否成功的重要因素。所以在开课前我们对学生的相关情况进行了问卷调查,以指导我们在双语授课中选择合适的教学模式和教学策略。调研结果显示,截至第四学期末,大学英语四级测试通过率达到90%,六级通过率也有15%,表明双语授课对象已经具有较高的英语水平。但是在所学课程中留意过相关英语专业术语的学生只有36%,说明大多数学生还没有接触和重视专业英语的学习。当被问到“是否希望多门课程都开设双语教学”时,47%的学生选择“是”,20%的学生选择“否”,33%的学生选择“无所谓”,表明大多数学生还是希望开设双语课程,其他学生可能是存在畏难情绪或者是还没有认识到双语教学的重要性等原因而表示不希望或不关心。


  对病毒学检验双语课程的教学及考试期望的调研结果表明:关于教学材料,仅有19%的学生选择“原版英文教材+英文PPT”。另外,30%和51%的学生分别选择“原版英文教材+中文PPT”和“中文教材+英文PPT”。授课模式上,在5个不同选项中选择“中英文PPT+中英文讲授”的学生最多,占45%。关于英文所占比例的问题,选择英文占20%的学生最多,占46%。在考试方式上,大多数(73%)学生选择“中英文混合命题,自由作答”。这方面的调查表明,大部分学生还没有信心能够接受全英语式的教学。


  3教学模式选择


  病毒学检验双语教学能否适合大多数授课对象,这与所选择的教学模式密切相关。根据英语使用的比例,双语教学可以分为3个层次[3-4]:全英语式、整合式和渗透式,分别对应双语教学的高级、中级和初级阶段。前两个层次采用英文原版教材,全英文或中英文授课,向学生营造全英语氛围,要求教师和学生具有较高的英语应用能力,只适用于少数英语水平较高的学生。渗透式双语教学采用中文教材,进行中英文授课,英文所占比例一般在20%左右,在潜移默化中培养和提高学生的英语应用能力。基于开课前对学生英语水平和对双语课程期望的调研、病毒学检验任课教师的英语水平及其他院校双语教学的经验,我们最终选择渗透式双语教学模式,以国家卫生和计划生育委员会“十二五”规划教材《病毒学检验》(第2版)作为教材,该教材内容丰富、系统、专业性强。同时以《FieldsVirology》《Lennette'sLaboratoryDiagnosisofVirallnfections》和《TheFoundationsofVirology》等外文书籍作为参考资料,课堂上使用中英文课件及中英文讲授。根据章节内容的具体情况及授课对象的反馈情况,灵活调整英文使用比例,随着教学时间的延长和学生逐渐适应,逐步提高英语应用的比例。


  4合理取舍双语教学内容


  病毒学检验中哪些内容用英语、哪些内容用汉语,我们经过认真讨论决定:对于专业术语,还有相对简单、条理清楚、易于理解的内容用英语书写及表达,而对于内容抽象、理论性强、难以理解的用中文。如总论中细胞培养技术中体外培养细胞的生物学特性、体外培养条件、病毒检验标本的采集和处理、病毒的分离、病毒的纯化与保存多用英语,各种血清学方法的类型及原理、病毒滴度的测定等多用中文。在各论中,每种病毒的生物学特性、临床表现多用中文,流行病学特征、防治策略、检验技术多用英文。英语的使用比例应根据内容特点灵活调整,前提是要保证学生对专业知识点的掌握,不能为了追求语言目标而忽视知识目标。


  5精心备课


  病毒学检验多媒体课件首先要具备优秀课件的条件,既要展示出主要内容、重要内容,又要美观、简洁。然后还要能体现出双语教学的特点,突出专业名词和术语,尽量使用词汇、语法简单的句型,避免复杂的长句和从句甚至整版的英语,否则学生面对整版的英语时,分析语法、理解意思就要耗费巨大精力,他们将很难长时间集中精神获取专业知识,从而失去听课兴趣并产生严重挫败感。


  为提高教师对课堂的驾驭能力,双语课前我们会组织上课教师试讲,听课人员有本科室同事、外语教师、若干名学生。试讲完毕后听课人员会针对重难点的处理、学时安排、课件制作、课件中英文比例和质量、英文口语等方面提出问题及改进意见。这样的试讲活动对提高双语教师授课质量有很大的帮助。


  6多环节强化


  多次重复接触是记忆的有效方法之一,所以我们设置了多个环节让学生反复接触双语教学中的专业英语。提前(一般在一次课结束后)发放下一次课的双语教学材料,让学生预习相关专业英语,这对于学生熟悉下次课堂内容、快速进入听课状态也有帮助。课堂上通过反复讲述、板书、提问等措施促进学生记忆。在课后作业中再次强化,如在课件最后几页留一些简单的英文题目,让学生查阅某主题的英文文献并将其中一篇翻译成中文。在课程结束后的考试中,我们也设置了一定比例的英文试题,主要是针对病毒学检验专业术语的选择题和名词解释。实施双语教学后的考试成绩分布与未实施双语教学时的成绩分布没有发现明显的差别,这表明学生对课堂学习的专业英语掌握不错。


  7问题与思考


  第一个是学生英语水平和积极性的问题。虽然该双语课程授课对象的英语四、六级通过率较高,但更多代表的是读、写的能力,由于缺乏英语环境及练习较少而普遍存在口语、听力较差的现象。笔者建议大学第一、二学期的大学英语课程应该加强学生口语、听力的训练。学生的积极性普遍不高,可以通过讲解未来人才竞争的激烈、高端人才必备的素养等,让他们认识到双语课程的重要性和必要性,引起他们的重视。教师注意活跃课堂气氛、增强趣味性也将有助于提高学生的积极性。


  第二个是师资问题。双语教师大多为年轻教师,在阅读和撰写英文文章方面的能力较强,但在听、说、用方面的能力不强,再加上双语教学还处在探索阶段,缺乏教学经验的积累,双语教师在双语教学理念的理解上可能不到位、在双语教学能力及方法手段上还有很大的提升空间,成为限制双语教学向深层次发展的关键因素。有效的解决途径就是进行英语语言培训和训练,如请专家来或外出进行英语专业知识、英语语言、双语教学理论和方法的培训,多举办双语教师经验交流活动或让双语教师轮流进行英文文献讲述。在交流或文献讲述中要求使用英文制作课件、讲述和讨论,从而培养双语教师的口语、听力、英文思维方式。


  第三个是双语教学资料问题。虽然教育部提倡双语教学,但是目前具有双语教材的科目还非常少。病毒学检验就缺乏双语教材,授课教师只能以中文教材为主,参考相关英文资料,组织上课内容,这也是不利于双语教学开展的因素之一。相关教育部门应该组织双语教材的编写,有实力开设双语课程的学校也可以组织双语教材的编写,从而推动双语教学的实施。


  第四个是双语课程体系问题。目前的双语课程多处于探索阶段,只有零散的个别科目尝试了双语教学。而实现双语教学目标是一个长期持续的过程,所以笔者建议以重要课程为主,建立循序渐进的双语课程体系。我校卫生检验专业也在努力进行双语课程体系的建设,如在病毒学检验之前我们还开设了卫生微生物学的双语课程[5]。