基于科研思維培養(yǎng)的機(jī)能實(shí)驗教學(xué)探索

羅晶晶，迪娜·艾尼瓦爾，張 榮，郭英惠，孫 湛 (新疆醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院機(jī)能中心， 烏魯木齊 8300； 新疆醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院病理生理學(xué)教研室； 通訊作者)

2019年出臺的《教育部關(guān)于深化本科教育教學(xué)改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見》中指出，要推動科研反哺教學(xué)，強(qiáng)化科研育人功能，加強(qiáng)對學(xué)生科研活動的指導(dǎo)，支持學(xué)生早進(jìn)課題、早進(jìn)實(shí)驗室、早進(jìn)團(tuán)隊，以高水平科學(xué)研究提高學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力[1]。醫(yī)學(xué)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，醫(yī)學(xué)實(shí)驗教學(xué)是高等醫(yī)學(xué)教育的重要組成部分，對于提高學(xué)生對基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識的掌握能力及培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力發(fā)揮著重大作用[2]。醫(yī)學(xué)生作為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域科研人才的后備軍，早期培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的科研思維和創(chuàng)新精神日益受到我國高等教育界的重視。因此，如何發(fā)揮高校的科研引領(lǐng)作用，以培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生科研思維、創(chuàng)新意識、團(tuán)隊精神，促進(jìn)教學(xué)與科研共同發(fā)展，是醫(yī)學(xué)院校需要關(guān)注的。

機(jī)能實(shí)驗學(xué)屬于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗，將生理學(xué)、病理生理學(xué)、藥理學(xué)實(shí)驗教學(xué)有機(jī)交叉融合，重新整合成為一門獨(dú)立課程。本校機(jī)能實(shí)驗教學(xué)改革與國家大多數(shù)院校同步，取得了較為顯著的成績，但在實(shí)施過程中還是遇到一些問題，如機(jī)能實(shí)驗課的實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容主要是驗證性實(shí)驗和綜合性實(shí)驗，設(shè)計性實(shí)驗較少，實(shí)施不到位；又如教學(xué)過程中因循守舊，依舊是以教師為主導(dǎo)，教師講解模型復(fù)制原理，復(fù)制方法，觀察指標(biāo)，重理論而輕實(shí)踐，重現(xiàn)象而輕內(nèi)在，大多數(shù)學(xué)生只是按照要求完成操作，觀察實(shí)驗結(jié)果，撰寫實(shí)驗報告。在此過程中，學(xué)生可以系統(tǒng)掌握理論知識和培養(yǎng)實(shí)驗操作技能。不足之處是在此過程中，缺少學(xué)生的思考，例如為何如此復(fù)制模型，為何觀察這些指標(biāo)，實(shí)驗中為何出現(xiàn)如此的功能代謝變化。由于教師講得過多，不能有效調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，這使得學(xué)生并未充分了解醫(yī)學(xué)實(shí)驗的邏輯性和科學(xué)性，限制了學(xué)生在基本實(shí)驗上的拓展，不利于培養(yǎng)學(xué)生的科研思維和創(chuàng)新精神[2-4]。基于以上情況，本校機(jī)能實(shí)驗學(xué)試圖通過改革教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)評價等，促進(jìn)醫(yī)學(xué)生科研能力發(fā)展，幫助醫(yī)學(xué)生理解相關(guān)課程抽象的理論知識，培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的動手能力、實(shí)驗技能及知識應(yīng)用能力，還要鍛煉學(xué)生綜合分析、解決問題和創(chuàng)新意識的能力，加強(qiáng)學(xué)生的科研協(xié)作精神和團(tuán)隊意識，并幫助學(xué)生掌握科學(xué)的研究方法，了解學(xué)科前沿，從而全面提高學(xué)生綜合素質(zhì)，促進(jìn)人才培養(yǎng)[5]。

1 改變教學(xué)理念

傳統(tǒng)觀念認(rèn)為機(jī)能實(shí)驗學(xué)是一門實(shí)驗課，其主要任務(wù)是幫助學(xué)生理解相關(guān)課程抽象的理論知識，培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的動手能力、實(shí)驗技能。圍繞著醫(yī)學(xué)生科研能力培養(yǎng)的目標(biāo)，我們對機(jī)能實(shí)驗學(xué)的認(rèn)識也進(jìn)行更新，將機(jī)能實(shí)驗學(xué)從單純的實(shí)驗課程轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)學(xué)生科研思維的平臺，在掌握基礎(chǔ)理論知識和實(shí)驗操作技能的基礎(chǔ)上，通過改變授課方式，增加科研元素培養(yǎng)學(xué)生主動探索意識，培養(yǎng)其科研邏輯思維能力，激發(fā)科研熱情，實(shí)現(xiàn)早科研的目標(biāo)，使學(xué)生參與課程，善于思考，有創(chuàng)新精神，幫助學(xué)生建立科研思維和創(chuàng)新能力。

2 豐富教學(xué)內(nèi)容

以培養(yǎng)科研能力為導(dǎo)向，實(shí)驗課被劃分為經(jīng)典實(shí)驗、綜合性實(shí)驗和設(shè)計性實(shí)驗。經(jīng)典實(shí)驗驗證理論課程中學(xué)習(xí)的內(nèi)容；綜合性實(shí)驗將生理學(xué)、病理生理學(xué)和藥理學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)融合，觀察機(jī)體正常情況下功能代謝情況，復(fù)制疾病模型，觀察疾病狀態(tài)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(xué)生從整體角度對疾病發(fā)生發(fā)展建立認(rèn)識，進(jìn)而掌握基礎(chǔ)知識和基本操作技能，培養(yǎng)綜合分析問題的能力及團(tuán)隊精神。

在以上兩種實(shí)驗類型的基礎(chǔ)上，我們還開展了設(shè)計性實(shí)驗。設(shè)計性實(shí)驗是以小組為單位，包括由學(xué)生自主查閱文獻(xiàn)、資料后，自主選題，自主進(jìn)行實(shí)驗設(shè)計，制作PPT，在課中進(jìn)行匯報討論，自主實(shí)施，統(tǒng)計實(shí)驗數(shù)據(jù)，撰寫論文，匯報答辯的過程。我校設(shè)計性實(shí)驗的執(zhí)行原則是整個過程先全面開花，再重點(diǎn)實(shí)踐，重在培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新能力[3]。經(jīng)過這一系列的教學(xué)過程，學(xué)生體驗到科學(xué)研究的過程，初步掌握科學(xué)實(shí)驗的基本程序和方法[4]。在執(zhí)行過程中，我們要注意以下幾點(diǎn)：第一，盡早告知學(xué)生機(jī)能實(shí)驗學(xué)還包括設(shè)計性實(shí)驗這個環(huán)節(jié)，讓同學(xué)們有充分的準(zhǔn)備時間；第二，科研素質(zhì)的培養(yǎng)是一個循序漸進(jìn)的過程，學(xué)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(xué)生要設(shè)計一個實(shí)驗，學(xué)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(lǐng)學(xué)生一起閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，分析文獻(xiàn)結(jié)構(gòu)及其邏輯，幫助學(xué)生早期建立科研思維，也有助于學(xué)生自主設(shè)計實(shí)驗；第三，學(xué)生自行設(shè)計的實(shí)驗，常會出現(xiàn)由于儀器缺乏，部分實(shí)驗動物、試劑昂貴等而無法開展的情況。當(dāng)出現(xiàn)這種困難時，設(shè)計性實(shí)驗與高校開展的大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃(SRTP)自然對接，經(jīng)過評審?fù)ㄟ^的項目，可以獲得SRTP項目資助完成實(shí)驗研究，進(jìn)一步鍛煉學(xué)生的科研思維。

3 細(xì)化實(shí)驗過程

3.1 強(qiáng)調(diào)實(shí)驗分組與實(shí)驗數(shù)據(jù)分析，建立初步科研認(rèn)識

在科研實(shí)驗選題結(jié)束后，學(xué)生要進(jìn)行實(shí)驗設(shè)計。其中實(shí)驗分組是很重要的，一般需要設(shè)立正常對照組、陰性對照組、實(shí)驗組、陽性對照組等。學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗后，收集實(shí)驗數(shù)據(jù)，應(yīng)用合適的統(tǒng)計方法進(jìn)行組間比較，觀察各組之間的差異，從而得到結(jié)論。

在機(jī)能實(shí)驗授課過程中，教師往往忽略或者不強(qiáng)調(diào)實(shí)驗分組和實(shí)驗數(shù)據(jù)分析過程。例如肝性腦病模型復(fù)制及搶救治療實(shí)驗，為了讓同學(xué)們觀察到血氨濃度變化與肝性腦病之間的關(guān)系，實(shí)驗分為四大組，第一組是肝性腦病組，肝葉結(jié)扎，并且十二指腸內(nèi)注射復(fù)方氯化銨溶液。第二組對照Ⅰ組：不做肝葉結(jié)扎，十二指腸內(nèi)注射復(fù)方氯化銨溶液。第三組是對照Ⅱ組：肝葉結(jié)扎，十二指腸灌注的是復(fù)方氯化鈉溶液。第四組是治療組，模型同肝性腦病組，當(dāng)家兔出現(xiàn)撲翼樣震顫時，立刻進(jìn)行治療。這樣的分組設(shè)計是有其內(nèi)在邏輯的，實(shí)驗?zāi)康氖且^察血氨與肝性腦病之間的關(guān)系，通過實(shí)驗就可以比較在肝功能衰竭的情況下，十二指腸內(nèi)注射復(fù)方氯化銨升高血氨濃度，記錄出現(xiàn)腦病時的注射復(fù)方氯化銨的量；肝功能正常的情況下，注射復(fù)方氯化銨的劑量；在肝功能衰竭的情況下，如果十二指腸內(nèi)注射復(fù)方氯化鈉是否能出現(xiàn)腦病的表現(xiàn)。另外結(jié)合肝性腦病的發(fā)生機(jī)制，同學(xué)們在觀察到動物出現(xiàn)腦病后可以選擇不同的治療措施進(jìn)行搶救。本實(shí)驗的結(jié)果需要記錄實(shí)驗現(xiàn)象，并比較各實(shí)驗組每公斤體重所用的藥物量。教師在授課過程中發(fā)現(xiàn)，因為對照組往往不會出現(xiàn)臨床表現(xiàn)，同學(xué)們一般不希望本組動物被設(shè)定為對照組，有時候安排某組作為對照組，也會出現(xiàn)該組同學(xué)商量一下就改為實(shí)驗組的情況。由此說明，同學(xué)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(yīng)的組間比較。因此，教師在實(shí)驗授課之初，就應(yīng)該給同學(xué)們強(qiáng)調(diào)實(shí)驗分組的重要性，在此可以引入一些文獻(xiàn)給同學(xué)們舉例講解。一次成功的實(shí)驗不光需要有實(shí)驗組，更需要有對照組。這個過程也是全班同學(xué)一起協(xié)作得到實(shí)驗結(jié)果的過程，分組實(shí)驗配合過程也使同學(xué)們建立起團(tuán)隊合作意識。另外，教師在實(shí)驗中也可以引入數(shù)據(jù)統(tǒng)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(fù)方氯化銨的量計算出其均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差，從而給同學(xué)們介紹科研實(shí)驗中統(tǒng)計的概念，使教學(xué)實(shí)驗幫助同學(xué)們建立科研認(rèn)識。

3.2 通過實(shí)驗報告書寫，模擬撰寫論文過程

以往實(shí)驗結(jié)束后，教師會要求同學(xué)們撰寫實(shí)驗報告。實(shí)驗報告的格式也往往按照實(shí)驗教科書上的流程，包括實(shí)驗?zāi)康?、?shí)驗原理、實(shí)驗動物、器材與藥品、方法步驟、注意事項、實(shí)驗結(jié)果以及課后習(xí)題等。如此的撰寫流程與科研論文還是相距甚遠(yuǎn)。為了實(shí)現(xiàn)早科研的目的，教師可以要求同學(xué)們按照科研論文標(biāo)準(zhǔn)撰寫實(shí)驗報告，首先書寫標(biāo)題，然后書寫組員姓名、中文摘要、英文標(biāo)題、英文摘要，繼而書寫引言、方法、結(jié)果和討論。這有利于同學(xué)們掌握科研論文的結(jié)構(gòu)，也利于其閱讀文獻(xiàn)時對文章構(gòu)架的認(rèn)識，尤其是通過書寫結(jié)果和討論兩部分，可以有效地鍛煉學(xué)生的科研邏輯。

4 全方位教學(xué)評價

考核評價體系是引導(dǎo)學(xué)生的風(fēng)向標(biāo)、指揮棒。構(gòu)建與培養(yǎng)目標(biāo)一致的科學(xué)合理的考核評價指標(biāo)是保證實(shí)驗教學(xué)健康有序運(yùn)行的抓手，也是使學(xué)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(jié)性評價兩部分組成。過程性評價包括實(shí)驗平時成績、實(shí)驗報告、實(shí)驗設(shè)計與開題報告考核等各環(huán)節(jié)。終結(jié)性評價包括實(shí)驗理論考核和實(shí)驗操作技能考核。實(shí)驗平時成績主要考核學(xué)生實(shí)驗中的態(tài)度以及對待動物的態(tài)度，通過此環(huán)節(jié)促進(jìn)學(xué)生參與實(shí)驗的積極性以及實(shí)驗成功率，并提升學(xué)生對實(shí)驗動物保護(hù)觀念。實(shí)驗報告反映學(xué)生對實(shí)驗過程的理解程度以及實(shí)驗數(shù)據(jù)分析的能力，實(shí)驗報告的書寫也是以科研為導(dǎo)向，按照科研論文的格式完成實(shí)驗報告，尤其要求對實(shí)驗結(jié)果的討論。實(shí)驗設(shè)計與開題報告匯報的環(huán)節(jié)主要包括學(xué)生對實(shí)驗設(shè)計的理解程度以及實(shí)驗設(shè)計的完整性、制作PPT的能力以及匯報情況，以促進(jìn)學(xué)生對科研探索的積極性。實(shí)驗理論考核中也包括了實(shí)驗設(shè)計原理等內(nèi)容，提高學(xué)生對實(shí)驗機(jī)制的理解。實(shí)驗操作技能考核則體現(xiàn)了學(xué)生對實(shí)驗操作技能的培訓(xùn)情況。

5 機(jī)能實(shí)驗課教學(xué)過程中的思考

在機(jī)能實(shí)驗授課過程中，教師將多學(xué)科內(nèi)容進(jìn)行融合，還可將形態(tài)學(xué)相關(guān)實(shí)驗引入到實(shí)驗教學(xué)過程，由此，學(xué)生不但能檢測疾病狀態(tài)下功能代謝的變化，還能觀察形態(tài)學(xué)變化，更符合科研的全面性。在此，還有幾點(diǎn)需要進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，第一，重視培養(yǎng)，提高教師自身專業(yè)素養(yǎng)和科研能力。設(shè)計性實(shí)驗的開展對指導(dǎo)教師的專業(yè)素養(yǎng)和科研能力都提出了更高的要求，教師在專業(yè)方面需要具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識，大量的知識儲備，一定的科研素養(yǎng)，還需要有熟練的實(shí)驗操作能力。因此，指導(dǎo)教師應(yīng)該注重培養(yǎng)自己的專業(yè)知識。第二，繼續(xù)加強(qiáng)實(shí)驗室設(shè)備建設(shè)，確保學(xué)生設(shè)計出的實(shí)驗?zāi)茉趯W(xué)生教學(xué)實(shí)驗室內(nèi)完成，完成科研訓(xùn)練全過程。第三，形成激勵機(jī)制，提高教師參與設(shè)計性實(shí)驗的積極性。目前設(shè)計性實(shí)驗一般由一位實(shí)驗課教師承擔(dān)，且目前實(shí)驗課往往是青年教師承擔(dān)，科研經(jīng)驗不豐富，而設(shè)計性實(shí)驗涉及內(nèi)容更加廣泛，一位教師對設(shè)計性實(shí)驗的點(diǎn)評或指導(dǎo)往往不足，對促進(jìn)學(xué)生科研思維發(fā)展的作用有欠缺。因此，我們可以通過增加課時數(shù)的方式，在設(shè)計性實(shí)驗階段，另外再派一名高年資教師參與教學(xué)過程，幫助學(xué)生更加全面地完成科研訓(xùn)練。

綜上所述，通過機(jī)能實(shí)驗學(xué)課程教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程以及考核評價的改革，使學(xué)生在掌握教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗操作技能的基礎(chǔ)上，通過多方位引入科研相關(guān)內(nèi)容，將實(shí)驗分組、實(shí)驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計、實(shí)驗報告撰寫要求等充分應(yīng)用在教學(xué)所有環(huán)節(jié)中，以考核方式作為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生主動探索意識，提升邏輯分析能力，激發(fā)科研熱情和興趣，為學(xué)生的全面發(fā)展打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。