基于科研思維培養的機能實驗教學探索

羅晶晶，迪娜·艾尼瓦爾，張 榮，郭英惠，孫 湛 (新疆醫科大學基礎醫學院機能中心， 烏魯木齊 8300； 新疆醫科大學基礎醫學院病理生理學教研室； 通訊作者)

2019年出臺的《教育部關于深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見》中指出，要推動科研反哺教學，強化科研育人功能，加強對學生科研活動的指導，支持學生早進課題、早進實驗室、早進團隊，以高水平科學研究提高學生創新和實踐能力[1]。醫學具有很強的實踐性，醫學實驗教學是高等醫學教育的重要組成部分，對于提高學生對基礎醫學知識的掌握能力及培養學生的綜合分析能力發揮著重大作用[2]。醫學生作為醫學領域科研人才的后備軍，早期培養醫學生的科研思維和創新精神日益受到我國高等教育界的重視。因此，如何發揮高校的科研引領作用，以培養醫學生科研思維、創新意識、團隊精神，促進教學與科研共同發展，是醫學院校需要關注的。

機能實驗學屬于基礎醫學實驗，將生理學、病理生理學、藥理學實驗教學有機交叉融合，重新整合成為一門獨立課程。本校機能實驗教學改革與國家大多數院校同步，取得了較為顯著的成績，但在實施過程中還是遇到一些問題，如機能實驗課的實驗教學內容主要是驗證性實驗和綜合性實驗，設計性實驗較少，實施不到位；又如教學過程中因循守舊，依舊是以教師為主導，教師講解模型復制原理，復制方法，觀察指標，重理論而輕實踐，重現象而輕內在，大多數學生只是按照要求完成操作，觀察實驗結果，撰寫實驗報告。在此過程中，學生可以系統掌握理論知識和培養實驗操作技能。不足之處是在此過程中，缺少學生的思考，例如為何如此復制模型，為何觀察這些指標，實驗中為何出現如此的功能代謝變化。由于教師講得過多，不能有效調動學生的主觀能動性，這使得學生并未充分了解醫學實驗的邏輯性和科學性，限制了學生在基本實驗上的拓展，不利于培養學生的科研思維和創新精神[2-4]?；谝陨锨闆r，本校機能實驗學試圖通過改革教學理念、教學內容、教學評價等，促進醫學生科研能力發展，幫助醫學生理解相關課程抽象的理論知識，培養醫學生的動手能力、實驗技能及知識應用能力，還要鍛煉學生綜合分析、解決問題和創新意識的能力，加強學生的科研協作精神和團隊意識，并幫助學生掌握科學的研究方法，了解學科前沿，從而全面提高學生綜合素質，促進人才培養[5]。

1 改變教學理念

傳統觀念認為機能實驗學是一門實驗課，其主要任務是幫助學生理解相關課程抽象的理論知識，培養醫學生的動手能力、實驗技能。圍繞著醫學生科研能力培養的目標，我們對機能實驗學的認識也進行更新，將機能實驗學從單純的實驗課程轉變為培養學生科研思維的平臺，在掌握基礎理論知識和實驗操作技能的基礎上，通過改變授課方式，增加科研元素培養學生主動探索意識，培養其科研邏輯思維能力，激發科研熱情，實現早科研的目標，使學生參與課程，善于思考，有創新精神，幫助學生建立科研思維和創新能力。

2 豐富教學內容

以培養科研能力為導向，實驗課被劃分為經典實驗、綜合性實驗和設計性實驗。經典實驗驗證理論課程中學習的內容；綜合性實驗將生理學、病理生理學和藥理學的內容進行有機融合，觀察機體正常情況下功能代謝情況，復制疾病模型，觀察疾病狀態下功能代謝的變化，并給予一些藥物治療，并觀察效果。通過以上過程，學生從整體角度對疾病發生發展建立認識，進而掌握基礎知識和基本操作技能，培養綜合分析問題的能力及團隊精神。

在以上兩種實驗類型的基礎上，我們還開展了設計性實驗。設計性實驗是以小組為單位，包括由學生自主查閱文獻、資料后，自主選題，自主進行實驗設計，制作PPT，在課中進行匯報討論，自主實施，統計實驗數據，撰寫論文，匯報答辯的過程。我校設計性實驗的執行原則是整個過程先全面開花，再重點實踐，重在培養學生的科研能力和創新能力[3]。經過這一系列的教學過程，學生體驗到科學研究的過程，初步掌握科學實驗的基本程序和方法[4]。在執行過程中，我們要注意以下幾點：第一，盡早告知學生機能實驗學還包括設計性實驗這個環節，讓同學們有充分的準備時間；第二，科研素質的培養是一個循序漸進的過程，學生在此之前從未接觸到科研，對于科研基本是未知的，直接告訴學生要設計一個實驗，學生會感覺到無從下手，不知所措。因此，教師在授課過程中或第二課堂，可以帶領學生一起閱讀相關文獻，分析文獻結構及其邏輯，幫助學生早期建立科研思維，也有助于學生自主設計實驗；第三，學生自行設計的實驗，常會出現由于儀器缺乏，部分實驗動物、試劑昂貴等而無法開展的情況。當出現這種困難時，設計性實驗與高校開展的大學生科研訓練計劃(SRTP)自然對接，經過評審通過的項目，可以獲得SRTP項目資助完成實驗研究，進一步鍛煉學生的科研思維。

3 細化實驗過程

3.1 強調實驗分組與實驗數據分析，建立初步科研認識

在科研實驗選題結束后，學生要進行實驗設計。其中實驗分組是很重要的，一般需要設立正常對照組、陰性對照組、實驗組、陽性對照組等。學生進行實驗后，收集實驗數據，應用合適的統計方法進行組間比較，觀察各組之間的差異，從而得到結論。

在機能實驗授課過程中，教師往往忽略或者不強調實驗分組和實驗數據分析過程。例如肝性腦病模型復制及搶救治療實驗，為了讓同學們觀察到血氨濃度變化與肝性腦病之間的關系，實驗分為四大組，第一組是肝性腦病組，肝葉結扎，并且十二指腸內注射復方氯化銨溶液。第二組對照Ⅰ組：不做肝葉結扎，十二指腸內注射復方氯化銨溶液。第三組是對照Ⅱ組：肝葉結扎，十二指腸灌注的是復方氯化鈉溶液。第四組是治療組，模型同肝性腦病組，當家兔出現撲翼樣震顫時，立刻進行治療。這樣的分組設計是有其內在邏輯的，實驗目的是要觀察血氨與肝性腦病之間的關系，通過實驗就可以比較在肝功能衰竭的情況下，十二指腸內注射復方氯化銨升高血氨濃度，記錄出現腦病時的注射復方氯化銨的量；肝功能正常的情況下，注射復方氯化銨的劑量；在肝功能衰竭的情況下，如果十二指腸內注射復方氯化鈉是否能出現腦病的表現。另外結合肝性腦病的發生機制，同學們在觀察到動物出現腦病后可以選擇不同的治療措施進行搶救。本實驗的結果需要記錄實驗現象，并比較各實驗組每公斤體重所用的藥物量。教師在授課過程中發現，因為對照組往往不會出現臨床表現，同學們一般不希望本組動物被設定為對照組，有時候安排某組作為對照組，也會出現該組同學商量一下就改為實驗組的情況。由此說明，同學們對科研過程中分組的意義并不十分清楚?？蒲羞^程是需要有組間對比的，沒有正常對照組，也就沒有相應的組間比較。因此，教師在實驗授課之初，就應該給同學們強調實驗分組的重要性，在此可以引入一些文獻給同學們舉例講解。一次成功的實驗不光需要有實驗組，更需要有對照組。這個過程也是全班同學一起協作得到實驗結果的過程，分組實驗配合過程也使同學們建立起團隊合作意識。另外，教師在實驗中也可以引入數據統計的思路，一次授課會分2-3組為肝性腦病組，這樣可以將這幾組注射復方氯化銨的量計算出其均數±標準差，從而給同學們介紹科研實驗中統計的概念，使教學實驗幫助同學們建立科研認識。

3.2 通過實驗報告書寫，模擬撰寫論文過程

以往實驗結束后，教師會要求同學們撰寫實驗報告。實驗報告的格式也往往按照實驗教科書上的流程，包括實驗目的、實驗原理、實驗動物、器材與藥品、方法步驟、注意事項、實驗結果以及課后習題等。如此的撰寫流程與科研論文還是相距甚遠。為了實現早科研的目的，教師可以要求同學們按照科研論文標準撰寫實驗報告，首先書寫標題，然后書寫組員姓名、中文摘要、英文標題、英文摘要，繼而書寫引言、方法、結果和討論。這有利于同學們掌握科研論文的結構，也利于其閱讀文獻時對文章構架的認識，尤其是通過書寫結果和討論兩部分，可以有效地鍛煉學生的科研邏輯。

4 全方位教學評價

考核評價體系是引導學生的風向標、指揮棒。構建與培養目標一致的科學合理的考核評價指標是保證實驗教學健康有序運行的抓手，也是使學生全程參與、全心參與的重要保障[6]。

課程終評成績由過程性評價和終結性評價兩部分組成。過程性評價包括實驗平時成績、實驗報告、實驗設計與開題報告考核等各環節。終結性評價包括實驗理論考核和實驗操作技能考核。實驗平時成績主要考核學生實驗中的態度以及對待動物的態度，通過此環節促進學生參與實驗的積極性以及實驗成功率，并提升學生對實驗動物保護觀念。實驗報告反映學生對實驗過程的理解程度以及實驗數據分析的能力，實驗報告的書寫也是以科研為導向，按照科研論文的格式完成實驗報告，尤其要求對實驗結果的討論。實驗設計與開題報告匯報的環節主要包括學生對實驗設計的理解程度以及實驗設計的完整性、制作PPT的能力以及匯報情況，以促進學生對科研探索的積極性。實驗理論考核中也包括了實驗設計原理等內容，提高學生對實驗機制的理解。實驗操作技能考核則體現了學生對實驗操作技能的培訓情況。

5 機能實驗課教學過程中的思考

在機能實驗授課過程中，教師將多學科內容進行融合，還可將形態學相關實驗引入到實驗教學過程，由此，學生不但能檢測疾病狀態下功能代謝的變化，還能觀察形態學變化，更符合科研的全面性。在此，還有幾點需要進一步強調，第一，重視培養，提高教師自身專業素養和科研能力。設計性實驗的開展對指導教師的專業素養和科研能力都提出了更高的要求，教師在專業方面需要具有扎實的基礎理論知識，大量的知識儲備，一定的科研素養，還需要有熟練的實驗操作能力。因此，指導教師應該注重培養自己的專業知識。第二，繼續加強實驗室設備建設，確保學生設計出的實驗能在學生教學實驗室內完成，完成科研訓練全過程。第三，形成激勵機制，提高教師參與設計性實驗的積極性。目前設計性實驗一般由一位實驗課教師承擔，且目前實驗課往往是青年教師承擔，科研經驗不豐富，而設計性實驗涉及內容更加廣泛，一位教師對設計性實驗的點評或指導往往不足，對促進學生科研思維發展的作用有欠缺。因此，我們可以通過增加課時數的方式，在設計性實驗階段，另外再派一名高年資教師參與教學過程，幫助學生更加全面地完成科研訓練。

綜上所述，通過機能實驗學課程教學理念、教學內容、教學過程以及考核評價的改革，使學生在掌握教學內容和實驗操作技能的基礎上，通過多方位引入科研相關內容，將實驗分組、實驗數據統計、實驗報告撰寫要求等充分應用在教學所有環節中，以考核方式作為導向，引導學生主動探索意識，提升邏輯分析能力，激發科研熱情和興趣，為學生的全面發展打下堅實的基礎。