“三段式”機能學實驗體系在整合課程中的應用

尹艷艷，張駿艷，范一菲，劉 珺，陳昌鋒，余孝海，范濤濤 (安徽醫科大學基礎醫學院機能學實驗中心， 合肥 00； 安徽醫科大學基礎醫學院藥理學教研室； 安徽醫科大學基礎醫學院生理學教研室； 安徽醫科大學基礎醫學院病理生理學教研室)

國際化醫學教育改革潮流要求高等醫學教育必須重視培養大學生的實踐能力和創新能力[1]。醫學實踐與創新不僅體現在醫療實踐過程中，而且體現在對醫學科學理論知識的學習和研究中。實驗室和實驗教學正是培養這兩種能力的主要陣地和重要手段?；A醫學實驗教學是醫學高等教育的重要組成部分，在培養具有創新精神和實踐能力的醫學人才中具有不可替代的作用。實驗教學既是與理論教學相互的橋梁課程，又是培養學生動手能力和科研創新能力的相對獨立的課程。

“以器官系統為中心”的整合課程是目前醫學教育的課程模式之一。2013年，我校借鑒國內外醫學教學改革經驗，在臨床醫學專業中分基礎和臨床兩階段開展以器官系統為基礎的課程整合改革。在課程改革的不斷深入實踐中，整合課程模式在理論教學中日漸成熟[2]。實驗教學是醫學生培養中的關鍵部分，目前課程中涉及的生理學、病理生理學和藥理學實驗部分以各學科驗證式動物實驗為主，各自為政，不能體現整合課程的特點，無法將知識縱向連接，也難以充分發揮學生的自主性和培養創新意識。而機能學實驗是將生理學、病理生理學和藥理學的實驗教學整合而形成的一門以實驗為導向，跨學科、多層次、高水平的綜合性新興學科。按照現代醫學教育的理念，基礎醫學的實驗教學模式要能結合臨床、貼近科研，能夠充分發揮學生在實驗教學中的自主性，因此，在整合課程中開展機能學實驗教學整合勢在必行[3,4]。

基于上述原因，本研究在心血管系統和呼吸系統課程中分別以血壓調節和呼吸運動為切入點，進行機能學實驗整合，將人體機能學實驗、動物機能學實驗和虛擬仿真病例討論進行縱向聯系，有機融合，利用線上線下教學，層層遞進，觀察從生理到病理生理、再到疾病治療狀態的變化，建立“三段式”機能學實驗新體系，并運用于整合課程的教學中。

1 組建教學團隊

實驗教學改革必須擁有一支具備創新意識、創新能力、愛崗敬業的教師和教輔團隊，提高教師的教學水平和科研水平是進行實驗教學改革的前提條件。團隊由生理學、病理學和藥理學三個學科的資深教師和機能學實驗中心的骨干技術員組成，課題負責人負責研究內容的規劃和實施。

2 建立“三段式”機能學實驗新體系

第一階段：人體機能學實驗。我們采用成都泰盟軟件有限公司的HPS-103人體生理實驗系統。系統中的國內首創的虛實聯動，使受試者與計算機中的虛擬人同步運動。受試者的基本生理參數，如身高、體重等被輸入計算機構建個體相關的虛擬人；在實驗中，受試者的運動姿態和生理指標(血壓、呼吸、心電)等指標被實時采集并傳入計算機中，驅動虛擬人同步運動并顯示對應的生理指標。實驗過程中通過呼吸流速、心電、血壓、骨骼肌做功等觀察指標的同步，虛擬人可以實時反饋出組織代謝、血氧、心肺反射、心臟做功等系統與器官功能變化，推算出心輸出量和心指數等推導生理指標，從而以虛補實，豐富實驗內容。這些實驗項目由學生相互協助，操作完成，記錄整理數據并發現問題。例如騎單車后對心率、血壓、呼吸的影響，教師指導他們查閱資料，分析原因和機制。教師通過這種學習方式，激發學生學習的興趣和熱情。學生通過實驗操作，鞏固加深了對課程中基本概念和理論知識的理解，提高了學習效率。

第二階段：動物機能學實驗。我們采用國內醫學院校使用最廣泛的BL-420I系統，進行相關動物機能學實驗，可以滿足本科階段的學習和科研早接觸的需求。心血管系統實驗設計為“家兔血壓的測定及神經體液因素對血壓的調節”；呼吸系統實驗設計為“家兔呼吸運動的調節”。實驗過程中有配套的操作視頻和在線慕課，逐步講解操作的細節和相關注意事項。同時，教師的示教過程通過儀器顯示在顯示屏上，確保每位學生都可以看到。國家級虛擬實驗中心的平臺上有相關實驗內容，有利于學生課前預習和課后復習。這樣學生在動手操作時就會心中有數，以保證實驗的成功率。

第三階段：結合臨床，依托國家級虛擬仿真實驗教學平臺，我們在實驗課中引入虛擬仿真案例教學[5]，利用VSP-100虛擬標準化病人教學系統，通過虛擬病例分析，找出疾病的病生生理狀態，引起異常的致病因素，通過查閱文獻找出治療方案，并進行模擬治療檢驗方案的可行性分析。教師在講解心血管系統時引入慢性心功能不全病例，讓學生觀察心衰癥狀、分析慢性心衰發生的原因及其與高血壓的相關性；呼吸系統中引入慢性阻塞性肺病例，讓學生發現病人異常的生理指標，并根據所學知識制定治療方案，從血氧飽和度、血氣分析的變化以及藥物輔助治療等多個方面考核學生對所學知識的運用能力。

3 機能學實驗新體系在整合課程中的應用

機能學實驗新體系已用于我校2019級和2020級臨床醫學整合班心血管系統和呼吸系統系統的教學中，取得了良好的效果。綜合實驗項目的選擇主要依據理論教學中的重點內容，具有相應的人體機能實驗、動物實驗和虛擬仿真病例的配合，例如動脈血壓的影響因素和呼吸功能的影響因素。每個階段的教學內容都有相應的線上教學資源，學生可以進行自主學習、探究式學習和討論式學習。每個綜合實驗項目包含10個學時，即3學時人體機能學實驗、4學時動物機能學實驗、3學時虛擬仿真病例分析。所有實驗數據均可以存儲在一體機中，便于學生整理完成和提交電子版實驗報告。

機能學實驗新體系在整合課程實驗教學中增加了人體機能學實驗，提高了學生的參與度、體驗感，激發了探索人體機能的興趣，避免了單一動物實驗的單調性。同時虛擬仿真病例的引入，不僅整合了機能學相關學科的知識，也實現了基礎與臨床、理論與實踐的整合，同時縱向串聯了系統中其他學科的知識，實現了真正意義的整合。

“三段式”機能學實驗綜合體系的構建可以幫助學生深刻了解人體機能活動的本質、調節規律，了解常見疾病的發生發展，培養學生應用基礎醫學知識分析和解決臨床問題的能力，實現早臨床、多臨床和反復臨床的教學目標，從而培養一流的醫學人才。機能學實驗體系在整合課程中的應用，符合能力培養和勝任力導向為核心的醫學教育的要求，推動基礎和臨床的融合，有利于實驗教學從知識型向素質型轉變，促進學生知識、動手能力和人文素質的全面發展，從而提高學生的實踐能力和創新能力。后續，我們會繼續開發設計新實驗項目，充實完善機能學實驗體系，以用于神經系統、運動系統等整合課程中。