生理學實驗教學改革中培養學生創新能力的實踐探討

郝丹丹，張鳳寧，瑞　云，田慧敏（赤峰學院　醫學院，內蒙古　赤峰　024000）

?

生理學實驗教學改革中培養學生創新能力的實踐探討

郝丹丹，張鳳寧，瑞云，田慧敏
（赤峰學院醫學院，內蒙古赤峰024000）

摘要：《生理學實驗》是一門重要的醫學基礎必修課程，其教學目標不僅僅是夯實學生的基礎理論知識，更重要的是要培養學生的動手操作能力、發現問題、分析問題、解決問題及初步的科研思維和創新能力，對提高醫學生的綜合素質和培養創新精神等方面均具有重要意義.

關鍵詞：生理學實驗；科學思維；創新能力

生理學實驗是生理學課程的重要組成部分.生理學的中大多數知識幾乎都來自實驗研究和臨床實踐，因而是聯系醫學基礎課程和臨床課程的重要紐帶.近幾年，我們采用傳統實驗、創新實驗以及虛擬實驗相結合，在培養學生的實際動手操作能力、發現問題、分析問題、解決問題的能力的同時，注重培養學生的科研思維及創新能力.下面我們把開展生理學實驗教學改革的一些做法和體會與同行們共同探討.

1　在傳統實驗中注重動手能力、團隊合作精神及解決問題能力的培養

傳統實驗主要包括生理學的基礎實驗和綜合性實驗.進行傳統實驗時，實驗項目和內容由老師設定好，負責實驗準備的老師提前準備好實驗所需用品，班級學生分成幾個小組（一般4—5人/組），實驗指導老師按規定的實驗步驟講解、示教，在規定的時間內完成實驗.基礎實驗的目的是使學生加深對基礎理論知識的理解，學習常用實驗儀器及手術器械的使用方法，熟練掌握生理學實驗的基本操作技術，為后續的綜合實驗和創新實驗打下基礎.為鞏固學生所學技術，我們設立了綜合性實驗，其目的是讓學生綜合應用所學的實驗基本技術，增強學生綜合應用所學知識的能力，培養學生的整體觀及團隊合作意識.進行綜合實驗時，實驗項目和內容仍由老師提前設定好，學生自己操作，在實驗指導教師的引導下，學生們仔細觀察某一實驗條件改變后對動物多個器官、系統及整體同時產生的影響，從中發現問題并分析、解決問題，進而達到實驗目的.而且小組成員要輪流進行動物抓捕、固定、麻醉、手術、不同途徑給藥、實驗儀器的使用以及實驗系統操作等，在手術過程中彼此之間還要相互配合共同完成實驗，同時對要實驗結果進行討論分析.經過這一個學期的鍛煉，學生們的實驗技術不但得到了加強，同時學生們合作的整體觀、團隊意思以及責任心都有極大的提高.在此實驗過程中，使學生的理論知識進一步強化，激發學生對生理以及后續課程的興趣，同時使學生們發現問題、分析問題、解決問題的能力得到極大的提高.

2　應用虛擬實驗有助于學生擴大視野，開拓思路，彌補實驗條件的不足

為更好的提高生理學實驗教學效果，我院生理學實驗室引進了Physicx4.0虛擬實驗系統.學生可以在電腦上按照實驗指導上的實驗步驟，點擊相應的圖像，最終得出實驗結果.此虛擬實驗系統中具有生理學中大部分實驗項目，如刺激強度—頻率對骨骼肌收縮的影響、某些因素對離體蟾蜍心臟活動的影響、家兔大腦皮質層運動區功能定位去大腦僵直等.虛擬實驗彌補了實驗過程中儀器設施、實驗藥品、實驗復雜操作及動物條件和動物個體差異、實驗場地等條件的限制，豐富了實驗內容，在較大程度上補充了生理學實驗教學的不足.如“內分泌系統實驗”，學生可在實驗過程中模擬操作測定葡萄糖濃度曲線，觀察胰島素對血糖水平的影響，從而加深對理論知識的理解，且能夠觀察學習新的實驗技術，為學生創新實驗提供有利的科研思路.例如“如何制作糖尿病模型”，虛擬系統中學生按照實驗步驟給予小鼠注射四氧嘧啶，成功制作1型糖尿病模型.在模型制作過程中要根據小鼠體重計算注射藥物四氧嘧啶的量，開始學生不理解藥物注射量如何確定以及如何計算所要注射藥物的濃度，經過不斷反復思考和討論，學生終于將此理解并掌握.虛擬實驗不僅能夠彌補目前我校實驗動物購買難，學生無法完成實驗的問題，而且為學生以后進行科研奠定了一定的基礎，開拓學生的實驗視野，豐富其所學知識，從而培養其科研思維.學生也可以在此系統中預習或重復一些基礎實驗，加深對實驗目的、原理的理解.如“神經干動作電位及其傳導速度的測定”，學生可以在實驗過程中進行模擬蟾蜍神經干動作電位在不同神經阻滯劑情況下動作電位的傳導情況以及學習如何測量動作電位的傳導速度.還可以加深對一些理論知識的理解，比如何為閾刺激、最大刺激等.經過虛擬實驗反復操練后，學生在進行真實實驗時，能夠很快的掌握

操作方法，減少實驗過程中的失誤，加快實驗進度，大大提高了實驗的成功.因此，虛擬實驗與真實實驗相結合，兩者可相互促進，能夠更好地提高生理學實驗教學效果[1].

3　在創新實驗中培養學生的科研思維，保護學生的積極性

創新實驗同樣將學生分成小組進行（4—5人/組）.其實驗設計是在實驗指導教師的指導下，學生自行查找文獻和資料，自行選題，但選題要符合以下幾個原則：（1）科學性的原則；（2）可行性原則；（3）實用性原則.選好題后，擬寫一份實驗研究的目的、原理、步驟、意義以及預期結果，然后與指導教師探討實驗過程中所需動物、藥品、器材及實驗設計等是否具有科學性，實驗難度是否恰當，采取的實驗方法是否可行，討論后進行預實驗，觀察、發現實驗中存在的缺陷或不足，進行補充和修訂，待修訂完善后進行完整實驗過程.進行實驗時，要求每組學生在實驗過程中必須收集好數據，實驗結束后由實驗小組推選出1名同學進行總結匯報本小組實驗設計的目的、原理、步驟、意義、結果及結果分析及討論并總結此次實驗設計及操作過程中小組成員的感悟和收獲等.

在我們實驗教學的過程中，學生通常通過以下幾種方式進行選題：（1）學生通過查閱文獻可對操作過的經典實驗在實驗方法上加以改善，或在原有實驗基礎上改變影響因素，學生在操作過程中加以驗證其改善的可行性以及科學性等問題.這種設計可進一步夯實學生們的實驗相關技術操作，同時加深理解一些理論知識，且對于培養學生分析問題、解決問題以及創新思維等具有重要意義.如“哺乳動物動脈血壓的調節”實驗，學生的實驗步驟按照經典實驗進行操作，將原來實驗中對血壓有影響的藥物（如腎上腺素等）換成多巴胺，觀察分析低、中、高劑量的多巴胺分別對家兔血壓、尿量的影響，在小組成員的共同努力下，實驗效果非常好.（2）觀察某種藥物對動物病理模型的作用.如“葛根素對家兔酒精中毒的影響”，學生通過預實驗驗證、建立比較穩定可靠的家兔酒精中毒模型，模型建立成功后，學生再依據自己的實驗目的，觀察葛根素對家兔酒精中毒的影響.學生要確定病理模型的建立成功，需要根據所檢索的酒精中毒模型的評價標準，仔細觀察各種指標才能確立模型的可靠性，這是鍛煉學生嚴謹的科研思維、發現問題和分析問題的比較好的方法.（3）重復建立一種動物疾病的病理模型.學生對于建立動物疾病病理模型非常感興趣.許多學生想復制教材或文獻上已有的動物模型并評價該模型建立是否成功.病理模型復制成功后學生再探索給予動物哪些藥物予以治療.如“家兔急性右心衰模型制作及給予硝普鈉后的心衰情況有何改變”，由于學生在學習生理學課程時還沒有學習病理學、病理生理學和藥理學等課程，學生在反復操作過程中，失敗率比較高，基本沒成功，但學生們的積極性仍然很高.此時教師要鼓勵學生、一起分析失敗的原因，保護學生學習的積極性和探索欲望，保留疑問，從而使他們對后續將要學習的課程充滿期待.

創新性實驗由學生自行查閱資料、設計實驗過程、探索研究的一種教學模式，是以學生為主體的自我訓練體系.在整個過程中充分調動學生自主學習的積極性，發揮其想象力和探索能力，注重培養學生的團隊合作意識及創新意識與科研思維，很多同學對科研、探索產生了濃厚的興趣.在此實驗過程中，需要每個小組成員都查閱文獻資料，然后提出自己的設計方法，彼此之間要進行討論，選出比較可行的一個實驗方案；實驗完成后，小組選派的發言人要全面客觀的分析本組在實驗過程中觀察到的現象和結果.這一過程對培養學生語言組織及表達能力具有重要作用，同時為學生進入藥理學以及后續臨床課程進行的PBL教學奠定了一定的基礎.總之，創新性實驗對提高學生的綜合能力、培養學生的科學探索精神有著重要的意義，對培養高素質創新型人才有著積極作用[2，3，4].

總之，經過此次在13級臨床本科醫學和口腔本科醫學專業實驗教學改革發現，傳統實驗、虛擬實驗和創新實驗三者有效的結合能夠較好的提高學生綜合能力和科研思維，激發學生們的學習熱情.通過與學生溝通發現，學生自認為通過這種方法自己的自主學習能力以及對知識的渴望感明顯增強，同學之間團結合作意識得到極大提高.但是生理學實驗教學改革作為我院實驗教學的試點，不可避免地存在許多不夠完善的地方，我們將繼續努力完善教學內容，探索更好的實驗教學方法和手段，不斷提高學生的綜合素質和科研能力.

參考文獻：

〔1〕王宏寶，劉慧萍，喻嶸，等．醫學機能學實驗教學中虛擬實驗應用[J].中國醫藥現代遠程教育，2014，12（7）:84—85.

〔2〕楊錚，楊惠娣，劉陶迪.機能教學改革中培養學生的科研思維[J].疾病監測與控制雜志，2014，12（2）:126.

〔3〕邢德剛，鄭凌云，汪勝，等.開設機能學設計性實驗提高大學生創新能力的探索[J].基礎醫學教育，2014，16（3）: 185—187.

〔4〕聶珍貴，梁翠茵，高春艷，等.基于能力培養和素質提高的醫學機能學實驗改革[J].實驗室研究與探索，2012，31（4）: 129—131.

中圖分類號：G642.45

文獻標識碼：A

文章編號：1673- 260X（2015）03- 0007- 02