自主設(shè)計性實驗在病理生理學教學中的評價

袁文丹，李笑巖，孫旭紅，都鵬超，柴 勇

（濱州醫(yī)學院基礎(chǔ)醫(yī)學院，山東 煙臺 264003）

病理生理學實驗課程是醫(yī)學生理論聯(lián)系實踐的重要課程，以往傳統(tǒng)的實驗教學主要是驗證課堂所學理論知識，多由教師講解實驗?zāi)康摹⒎椒?、步驟，學生一步步完成實驗，在這種教學形式下，學生缺乏主動性，不能很好地利用所學的理論知識解釋實驗結(jié)果，不利于科研思維的養(yǎng)成，忽視了對學生綜合素質(zhì)和綜合分析能力的培養(yǎng)[1]。而學生自主設(shè)計性實驗是對傳統(tǒng)實驗教學進行的一項教學改革[2]，是依托我校病理生理學開放實驗室開設(shè)的設(shè)計性實驗，其創(chuàng)新點是在原來病理生理學開設(shè)的小鼠缺氧、肺水腫實驗的基礎(chǔ)上設(shè)計的，觀察小鼠缺氧時血液酸堿度、氧化應(yīng)激指標變化及缺氧對肺損傷的影響。本自主設(shè)計性實驗訓練了學生綜合運用知識的能力，加強了對理論知識的理解，提高了學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。

1 設(shè)計的思路和方法

1.1 設(shè)計性實驗的方法與步驟

教師提前1～2周給學生講解實驗的有關(guān)要求，學生分小組，先在網(wǎng)上查閱文獻，自主設(shè)計實驗方案，包括實驗?zāi)康?、原理、動物模型的制備、實驗步驟、方法、預(yù)期結(jié)果等。要求學生將在課堂上獲得的知識點加以綜合，然后對可能出現(xiàn)在疾病中的表現(xiàn)加以分析，經(jīng)學生小組內(nèi)部討論擬訂初步實施方案，接著參與班級的討論，最終確立實驗方案。如本文所述學生自主設(shè)計性方案之一：觀察缺氧對小鼠機體內(nèi)環(huán)境的影響及對肺損傷作用。本實驗的創(chuàng)新點之一是：觀察缺氧小鼠體內(nèi)酸堿平衡及氧化應(yīng)激指標變化，缺氧對肺損傷的影響；創(chuàng)新點之二是：學生科學合理設(shè)計觀察指標，觀察血漿中脂質(zhì)過氧化損傷產(chǎn)生的丙二醛（MDA）含量、堿剩余（BE）、去甲腎上腺素（NA）水平。加深學生對缺氧、水腫、酸堿平衡、應(yīng)激這些基本病理過程概念的理解及對機體損傷機制的理解。

1.1.1 實驗?zāi)康暮驮?低張性缺氧是臨床疾病最常見的缺氧類型，缺氧導(dǎo)致的氧化應(yīng)激損傷及酸堿平衡內(nèi)環(huán)境的紊亂是疾病發(fā)生發(fā)展的重要基礎(chǔ)和中心環(huán)節(jié)，因此，觀察小鼠缺氧損傷對機體的影響，有利于理解理論課上講述的缺氧、水腫、酸堿平衡及應(yīng)激等知識點。本實驗通過建立缺氧小鼠動物模型，用正常氧小鼠做對照，觀察不同缺氧狀態(tài)下，小鼠血漿MDA含量、BE及NA水平的變化，觀察肺的形態(tài)改變，探討缺氧損傷機制及估計預(yù)后，加強了基礎(chǔ)知識點與臨床疾病表現(xiàn)的結(jié)合，掌握了相關(guān)知識點。

1.1.2 實驗方法和步驟 小鼠24只，實驗分3組，每組8只，隨機分為缺氧1組、缺氧2組、正常對照組。缺氧1組將小鼠放入盛有鈉石灰的缺氧瓶內(nèi)，瓶蓋塞緊密閉，以模擬大氣中氧分壓降低而造成低張性缺氧，觀察小鼠5分鐘，待小鼠出現(xiàn)呼吸加快、口唇紫紺等明顯表現(xiàn)，即打開瓶蓋，通空氣，每次間隔10分鐘，反復(fù)3次；缺氧2組反復(fù)上述缺氧操作6次；正常對照組：將小鼠放入盛有鈉石灰的缺氧瓶內(nèi)，未封蓋。實驗結(jié)束后3組小鼠均摘眼球取血1 mL，然后測定血漿MDA、BE及NA含量。處死觀察小鼠血液顏色及肝臟顏色變化，比較分析肺的大體形態(tài)改變。

本實驗方案由學生分組獨立完成，既培養(yǎng)了學生的科學理念，又培養(yǎng)了嚴謹?shù)膶W風，提高了其動手能力和創(chuàng)新能力。

1.2 統(tǒng)計方法

2 實驗結(jié)果

2.1 不同缺氧條件下小鼠血漿MDA含量、BE值、NA含量變化

低張性缺氧性小鼠出現(xiàn)明顯的呼吸急促、口唇黏膜紫紺、血液及肝臟顏色紫紺的表現(xiàn)。缺氧組小鼠血漿中MDA水平升高、血BE負值增大、NA含量增加，說明體內(nèi)發(fā)生缺氧酸中毒及氧化應(yīng)激脂質(zhì)過氧化損傷，與正常對照組比較，有顯著性差異（P＜0.05），見表 1。

表1 不同缺氧條件下小鼠血漿MDA含量、BE值、NA含量

2.2 肺形態(tài)學觀察

正常對照組小鼠肺組織結(jié)構(gòu)正常，體積正常，表面光滑，粉紅色，無淤血表現(xiàn)，切面無水腫液流出；缺氧組肺表面均有不同程度的淤血表現(xiàn)，部分有泡沫樣粉紅色水腫液流出，尤其以缺氧2組改變明顯。

2.3 實驗討論

通過本自主設(shè)計性實驗使學生了解了科研工作的基本思路和科研設(shè)計的基本原則[3]。缺氧是臨床疾病發(fā)生發(fā)展過程中最常出現(xiàn)的基本病理過程，缺氧體內(nèi)通過無氧酵解產(chǎn)生乳酸等酸性物質(zhì)是酸堿平衡紊亂的主要原因。酸中毒又是造成血管內(nèi)皮損傷引起水腫的主要原因。氧化應(yīng)激損傷被公認為是低氧肺損傷最重要的發(fā)病機制之一，氧化應(yīng)激是指細胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生過量超過了細胞內(nèi)抗氧化系統(tǒng)的防御能力，導(dǎo)致氧化損傷，主要可以引起脂質(zhì)過氧化產(chǎn)生MDA增多等變化。肺臟是極易受損傷的靶器官，如急性缺氧引起的高原反應(yīng)導(dǎo)致急性肺水腫、慢性持續(xù)缺氧引起的肺動脈高壓等疾病，對機體危害極大。

本實驗結(jié)果觀察到缺氧組小鼠出現(xiàn)明顯的紫紺及肺水腫等表現(xiàn)，并且檢測指標顯示體內(nèi)發(fā)生了酸堿平衡紊亂及氧化應(yīng)激損傷。本實驗探討了不同缺氧條件下，不同指標變化與機體損傷程度的關(guān)系，提高了學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題的能力。

3 學生自主實驗設(shè)計的效果評價和體會

3.1 加強了對課堂上所學理論知識的理解和記憶

通過開設(shè)學生自主設(shè)計性實驗，使學生對病理生理學理論和實驗課產(chǎn)生了濃厚的興趣，對課堂上所學的缺氧、水腫、酸堿紊亂、氧化應(yīng)激等的機理及對機體的相互影響有了更深入、具體的理解，并促使學生通過網(wǎng)絡(luò)查閱知識的技能得到提高，使學生由被動上課轉(zhuǎn)為主動探究學習[4]。

3.2 對教師也提出了新的挑戰(zhàn)

學生自主設(shè)計性實驗要求教師不斷關(guān)注知識進展，幫助學生完善實驗方案，引導(dǎo)學生正確進行實驗，并順利完成實驗報告的撰寫與答辯。

3.3 為學生終身學習奠定了基礎(chǔ)

通過綜合設(shè)計性實驗使學生在大學時代就能體會到科學研究的創(chuàng)新性與嚴謹性，使學生從頭到尾經(jīng)歷了一次初步科學研究的設(shè)計及實踐，提高了學生的學習主動性，不僅培養(yǎng)了科研思維，磨煉了學習意志，提高了學習興趣，也為學生今后從事臨床工作及基礎(chǔ)醫(yī)學研究工作奠定了良好基礎(chǔ)。