中醫(yī)院校生理學探索性實驗教學設計與應用
——以“人體動脈血壓測量及其影響因素”為例

李杰茹，李志麗，傅 天，李文雅，韓聚強，王 娜

（河北中醫(yī)學院，河北 石家莊 050200）

生理學是中醫(yī)藥院校各專業(yè)學生必修的一門重要醫(yī)學基礎課程，也是一門實驗性極強的學科。生理學的許多基礎理論都來源于實驗，同時實驗教學可以將抽象的理論知識直觀展示，加深學生對知識的記憶、理解和應用，從而增強學生理論課的學習效果及授課教師理論課的教學效果。實驗教學為學生提供了動手操作練習的機會，進而使學生掌握實驗技能。實驗結束后的報告書寫提高了學生的寫作能力，為學生今后順利完成畢業(yè)論文打下良好基礎[1-3]。探究性實驗教學方式是一種新型教學模式，教學過程中教師引導學生發(fā)現(xiàn)問題，鼓勵學生提出問題，指導學生解決問題，是提高學生綜合素質的極好途徑[4]。然而多年來，中醫(yī)院校生理學的實驗教學受制于教材、教學環(huán)境和實驗條件等多方面因素，開設的實驗項目數(shù)量少、內容固定且多以驗證性實驗為主。此外，中醫(yī)院校學生不重視西醫(yī)基礎專業(yè)課程的實驗學習，許多教師實驗教學也多以驗證性實驗教學模式進行。

驗證性實驗教學雖然鍛煉了學生的動手能力，訓練了學生的實驗基本技能，但學生對實驗項目的設計方案、實驗內容沒有做深入了解與探究，故很難做到融會貫通[5-6]，難以開發(fā)學生的智力潛能，更難以培養(yǎng)學生的探究創(chuàng)新能力和科研基本素養(yǎng)。探索性實驗的開展可提高學生的知識建構能力，對所學的知識達到深層理解，為后續(xù)相關聯(lián)的基礎和臨床課程的學習及終身學習打好基礎[7]。因此，針對我校生理實驗室的開設條件及生理課程中設置自主課堂的先機，我們把一些簡單的驗證或演示實驗教學改進升級為探究性實驗在自主課堂中進行教學，以培養(yǎng)學生自主學習、探究創(chuàng)新能力。

1 生理學探究性實驗

傳統(tǒng)的生理學實驗往往項目單一，一個知識點誕生一個小實驗，實驗項目數(shù)量雖多，但實驗內容是孤立的、碎片的，多是為驗證某個系統(tǒng)某個章節(jié)的某個知識點而設立的。傳統(tǒng)的實驗教學依附且服務于理論教學，通過實驗教學只能來演示、驗證、理解和鞏固某個知識點，不利于學生對理論知識的點、線、面三維的思考，不利于學生綜合分析能力的培養(yǎng)和提高。探究性實驗將兩個以上功能相互關聯(lián)、相互影響的實驗重新設計，觀察各因素之間相互的影響，或是對某個演示性或驗證性實驗的實驗步驟及觀察項目進行探究及挖掘[8]，可以提高學生分析、解決問題的能力，開闊學生的知識視野，培養(yǎng)學生的科研思維。

2 中醫(yī)院校生理學探究性實驗教學模式

目前，我國中醫(yī)高等院校的生理學實驗項目以驗證和演示居多，如血型鑒定、心音聽診、血壓測量、肺活量測定、在體蛙心搏動等，這些實驗均是驗證某個知識點。中醫(yī)專業(yè)認證以來，多數(shù)院校將生理課教學時間縮短，導致實驗課只能選擇性開展，即使部分中醫(yī)院校開設了綜合設計性實驗，選題也只是圍繞教學大綱進行，導致實驗選題范圍較窄。驗證性實驗的實施過程中學生只是照搬實驗方案、機械重復實驗步驟，缺乏質疑、探究、思考，最終被動驗證基礎理論，對實驗結果及結論只是知其然而不知其所以然，書寫的實驗報告也無創(chuàng)新性。探究性實驗教學則是給出實驗題目，提出問題，指導學生記錄實驗結果及觀察實驗現(xiàn)象，針對實驗中出現(xiàn)的問題，引導學生分析原因，探究實驗思路與方法，分析結果，并在此基礎上得出結論。探究性實驗教學的實施需要有充足的時間及實驗條件，然而在實際的教學實踐中，依附于理論課的實驗課學時數(shù)很少，同時受到實驗條件及實驗場地等因素的限制，我們利用現(xiàn)有的實驗條件，以所開設的部分演示性或驗證性實驗項目為藍本，創(chuàng)設類似科學研究的教學情境，將某些傳統(tǒng)的驗證性實驗賦予其一定的探究性，將其提升為探究性實驗，使學生在實驗過程中變被動為主動[4，7]。

3 探究性實驗“人體動脈血壓測量及其影響因素”在自主學習課堂中的應用

3.1 學情分析

實驗“人體動脈血壓測量”是一個演示性實驗，由于受專業(yè)基礎課時數(shù)的限制，這個實驗多被舍去，但動脈血壓作為臨床上四大生命體征之一，學生對如何測量血壓、自己的血壓是多少以及哪些因素會影響血壓、血壓的測量在臨床醫(yī)學中的作用和意義都很感興趣，熱情極高。所以授課教師組織學生借助實驗室現(xiàn)有的用血壓計間接法測量動脈血壓的方法為藍本，探究和開發(fā)出一些影響血壓正確測量的因素和實驗條件來加以豐富，將其升級改造為一個探究性實驗，同時引導學生以科學的、專業(yè)的視角去分析實驗中出現(xiàn)的問題，指導他們拓展思維，設計實驗框架，并把改造后的實驗放在學生的自主學習課堂進行。

3.2 探究性實驗的設計思路

以實驗設計的個性化及多樣化、學習的高效性為教學目標[9]，根據(jù)授課對象的實際學情，在原有演示或驗證性生理實驗的教學條件下，采用以學生自主設計為主、教師指導協(xié)助為輔的探索性實驗教學方法。使用學習通、思維互助課堂等學習平臺，教師提前2周給出大概的實驗題目及實驗中的備選觀察項目，實驗操作時學生可在備選觀察項目中隨意組合進行操作，也可在此基礎上自行設計觀察項目，從而使教師和學生在完成實驗教學大綱教與學的基礎上，進一步培養(yǎng)學生的自主學習、探究分析能力，提高實驗教學效果。

3.3 改進人體動脈血壓測量實驗，增強該實驗項目的探究性

傳統(tǒng)的“人體動脈血壓測量”實驗是生理學中一個演示性實驗項目，利用水銀柱血壓計袖帶壓迫肱動脈使肱動脈血流發(fā)生湍流并產生血管音，通過聽診器協(xié)助聽取肱動脈血管音來間接測量動脈血壓。該實驗因操作簡單易學易做，在實驗課教學過程中多數(shù)被略去，或只是抽時間給學生演示一下。但此實驗對學生的臨床實踐很重要，通過實驗，學生學會正確記錄血壓、掌握動脈血壓的組成及正常值，并學會間接測量動脈血壓的方法。血壓測量操作步驟看似簡單，但操作時稍有不慎就會導致測量數(shù)值的誤差。如水銀柱的最低點是否在0、袖帶的位置及松緊度、聽診器胸件的放置位置、球囊充氣和放氣的速度等操作的偏差，都有可能導致無法測量正確的動脈血壓值。動脈血壓測量實驗中影響因素較多，增加了實驗測量結果的不穩(wěn)定性，但也正是實驗操作中的影響因素，增強了對此實驗探索的趣味。因此，在原有演示性實驗的基礎上賦予其探究性，在原來通過實驗使學生初步掌握測量人體血壓的方法及讀取記錄正常血壓值的基礎上，增加了測量者的因素對人體動脈血壓測量的影響和被測者的狀態(tài)對人體動脈血壓測量的影響兩部分內容的探究。

3.4 “人體動脈血壓測量及其影響因素”的實驗設計

在原來“人體動脈血壓測量”實驗的基礎上，組織學生自主進行探究性實驗設計，由教師指導，最后經教師和學生討論確定實驗方案，給出實驗項目，新的實驗項目為“人體動脈血壓測量及其影響因素”。實驗目的由原來的“通過實驗使學生掌握間接的測量血壓的方法”改為“通過實驗使學生初步掌握測量人體血壓的方法及了解某些因素對血壓的影響”。實驗原理、實驗對象、實驗器材和實驗步驟沒有變化，但在實驗項目的最后增設觀察項目：（1）記錄正常血壓；（2）體位對血壓的影響：分別取臥位、坐位和站位，測量此3種體位時的血壓，記錄讀數(shù)，并比較3種體位時的血壓值；（3）性別對血壓的影響：在學生中選取體重相當?shù)?個男生和女生，分別測量他們的血壓，記錄數(shù)值，并進行比較；（4）運動對血壓的影響：囑咐被試者做快速下蹲運動30次，然后測量其動脈血壓并記錄數(shù)值，與安靜狀態(tài)下的血壓進行比較；（5）飲用咖啡或熱濃茶對血壓的影響：囑咐被試者快速飲用一杯熱咖啡或一杯濃茶后測量其動脈血壓并記錄數(shù)值，與未飲用之前的血壓進行比較；（6）測量部位對血壓的影響：選取一位學生，分別測量其右上臂、左上臂的血壓并記錄數(shù)值，并對二者進行比較；（7）充氣袖帶位置對血壓的影響：分別觀察纏繞充氣袖帶的右上臂低于心臟水平、與心臟同一高度、高于心臟水平時的血壓值，記錄并對3種狀態(tài)的血壓值進行比較；（8）纏繞袖帶的松緊對血壓的影響：分別觀察袖帶過松、纏繞后插入1～2根手指、袖帶過緊3種狀況的血壓值，記錄并進行比較；（9）充氣球囊放氣的速度對血壓的影響：分別觀察充氣球囊放氣過快（6 mmHg/s）、4 mmHg/s、2 mmHg/s（緩慢）3種狀況的血壓值，記錄并比較。

3.5 “人體動脈血壓測量及其影響因素”在自主學習課堂開設的可行性

自主學習課堂是學生為主體，教師為輔，在課堂教學目標的宏觀調控下，獨立選擇學習目標、內容、方法完成具體學習目標的學習模式[10]。實驗“人體動脈血壓測量及其影響因素”以演示性實驗“人體動脈血壓測量”為藍本，組織學生自主進行探究性實驗。在探究性實驗的進行中，學生可以自由選擇實驗小組。各小組學生圍繞“人體動脈血壓測量及其影響因素”這個主題，自主開展不同方向、多角度的研究并撰寫實驗方案，如“探究體位對血壓的影響”“探究飲用咖啡、濃茶對血壓的影響”以及“探究纏繞袖帶的松緊對血壓的影響”等。帶教教師參照各實驗小組的實驗方案，準備相應的實驗物品。各實驗小組自主實驗，觀察、記錄實驗結果，撰寫實驗報告并制作PPT匯報成果。

3.6 “人體動脈血壓測量及其影響因素”實驗在自主學習課堂的實施

以往實驗課的教學流程是實驗員負責將實驗所需要的物品準備好，指導教師隨機選取一名學生配合，演示實驗流程；然后學生參照指導教師及實驗指導課本中實驗步驟依次操作，并記錄實驗結果，遇到問題指導教師隨時解決；最后學生完成實驗并撰寫實驗報告[11]。教師采用這種模式組織課堂教學，容易把握課堂進度，使實驗順利完成，但這樣容易造成學生過度依賴指導教師，在實驗中遇到問題不是動腦筋思考解決問題而是直接尋求教師的幫助。實驗結束后學生只熟悉了實驗操作步驟，對該實驗可解決的理論和臨床問題不清楚。因此，在實驗教學過程中主要采用自主、導學的教學模式。

3.6.1 實驗前準備及實驗方案的確定 實驗教師提前2周通過我校使用的學習通、思維互動課堂等學習平臺將實驗課件、實驗微視頻發(fā)送到班級平臺，鼓勵學生自行組建實驗小組，進行實驗課件及微視頻的學習，做到理解實驗原理、熟悉實驗步驟。同時也將實驗相關的探究性問題、實驗項目的關鍵詞、實驗步驟及條件的加減變動、可以豐富的觀察項目等內容作為學習任務發(fā)放至平臺，讓學生在教師提供的專業(yè)期刊網站去查閱文獻資料，并討論變動實驗條件可能出現(xiàn)的實驗結果或現(xiàn)象。

3.6.2 實驗的實施 此次實驗在自主課堂進行，共3課時。前0.5課時教師針對實驗相關內容進行講解、答疑，指導各實驗小組確定實驗方案。隨后2課時各實驗小組依據(jù)實驗方案進行實驗，實驗過程中指導教師要強調實驗操作的規(guī)范性和實驗細節(jié)的重要性，隨時觀察并糾正學生的不規(guī)范操作，還要指導學生規(guī)范地記錄和整理實驗數(shù)據(jù)，讓學生養(yǎng)成嚴謹實驗、尊重實驗事實的好習慣。最后0.5課時各小組結合自己的實驗結果及實驗過程中所遇到的問題及解決的方法進行匯報，教師匯總后指導學生小組間討論及點評總結。

3.6.3 撰寫實驗論文及答辯 各小組實驗完成后，及時整理實驗結果，進行綜合分析，在教師的指導下，每個實驗小組按照科研論文的基本格式完成一篇規(guī)范的實驗論文。學生實驗論文完成后，教師組織一次小型的論文答辯。每小組選出一位學生介紹本組的實驗目的、實驗方法及步驟、實驗結果，回答教師和學生的提問。通過答辯，小組成員不僅優(yōu)化了自己的實驗，還了解了其他小組的實驗內容。

4 結果

編制生理學探究性實驗教學問卷調查表，對回收的50份有效問卷進行整理分析，結果見表1。調查顯示，學生對探究性實驗開設的必要性以及探究性實驗有助于對生理學內容的理解、培養(yǎng)科研素養(yǎng)和創(chuàng)新能力、提高學習生理學課程的興趣和激發(fā)實驗熱情等方面給予了肯定答案，均達100%。認為探究性實驗有助于提高學習主動性的學生達94%。

表1 探究性實驗在生理學教學中的作用[n（%）]

5 教學效果

在“人體動脈血壓測量及其影響因素”的教學中，借助多種學習平臺，采用探究式實驗教學在自主課堂進行，取得了較滿意的教學與學習效果。

5.1 提高了學生的實驗熱情

教師的角色在探究式教學中轉變?yōu)橐龑д撸虒W行為由講授變?yōu)橐龑?。教學過程中以學生為主體，注重學生對問題的探究和解決過程。學生通過對課程安排、實驗實施等多方面的全新設計，尤其是實驗論文的答辯過程，既可以使學生對該實驗相關知識的理解加深，還極大地提高了學生的實驗熱情，充分調動了學生的主觀能動性。學生全身心地參與整個實驗過程，體會實驗設計和結果驗證的樂趣，從而激發(fā)學生用基礎實驗探究未知的熱情。

5.2 增強學生實驗操作的嚴謹性

在學生進行探究性實驗的過程中，不僅熟悉了實驗步驟，而且認識到對每個實驗步驟或條件的嚴謹操作都是實驗成敗的關鍵。學生在原有實驗的基礎上，根據(jù)查閱的文獻資料自主選擇和組合，生成新的實驗條件或步驟，這樣得到多種不同結果。通過對比實驗結果，追溯實驗過程，學生深刻地體會到實驗條件的改變、實驗操作的一點偏差都可能導致實驗結果的極大誤差，進而認識到實驗操作嚴謹?shù)闹卮笠饬x。如在“人體動脈血壓測量”實驗中，部分學生將袖帶纏好后，沒有認真觸摸肱動脈最強搏動點，而是把聽診器胸件隨便放置在肘關節(jié)上部，因為偏離聽診點，聽到的血管變音和由此做出的血壓測量值就易出現(xiàn)較大的誤差。還有動脈血壓測量通常需要連續(xù)測量2～3次，以平均數(shù)值為準，有的學生在重復測量血壓時，為了節(jié)省時間，血壓計水銀柱沒有降低到0，就又進入第二次測量，結果因充氣壓迫時間太長而反射性引起全身血管收縮，導致血壓升高。親歷了這些現(xiàn)象后，學生后期的實驗會引以為戒，嚴謹?shù)貙Υ龑嶒灥拿恳粋€步驟，得到準確的實驗結果，提升實驗成功的自信心。

5.3 有效培養(yǎng)學生的科研能力

我們利用現(xiàn)有的實驗條件，把演示性實驗“人體動脈血壓的測量”轉化為探究性實驗“人體動脈血壓的測量及其影響因素”，為學生提供一個對現(xiàn)有實驗進行挖掘、探索、自主設計的機會，學生參與整個實驗設計，提升他們對科學問題的發(fā)現(xiàn)、分析及解決能力[3]。學生在進行探究性實驗時一方面結合實驗教材內容尋找可拓展的科學問題，另一方面通過資料查閱、小組學習、同學討論、教師指導等方式探究解決科學問題的方案，潛移默化地提升了學生的科研能力。在實驗結束后，按照科研論文的基本格式提交規(guī)范的實驗論文，能夠使他們基本掌握實驗型論文的寫作模式，為畢業(yè)論文和畢業(yè)設計做準備。