中醫(yī)院校大鼠腦關(guān)鍵核團(tuán)精準(zhǔn)定位及快速取材實驗混合式教學(xué)設(shè)計*

侯俊林 楊麗萍△ 曹 珊 李曉冰 趙培源 劉喜紅 劉 征 陳四清

《醫(yī)學(xué)綜合設(shè)計性實驗》是河南中醫(yī)藥大學(xué)近年來開設(shè)的一門改革創(chuàng)新課程,旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識和技術(shù),自主開展中醫(yī)藥創(chuàng)新研究的能力與素質(zhì)[1]。課程特色是“以創(chuàng)新為引領(lǐng),以項目為主線、以學(xué)生為主導(dǎo)、以成果為導(dǎo)向”,即對標(biāo)金課“兩性一度”標(biāo)準(zhǔn),由學(xué)生自主選擇實驗項目,以項目需求確定教與學(xué)的內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生開展以成果為導(dǎo)向的創(chuàng)新性研究[2-4]。

混合式教學(xué)是指將在線學(xué)習(xí)與常規(guī)的師生面授教學(xué)相結(jié)合的一種教學(xué)策略和教學(xué)理念[5]。大鼠腦組織是醫(yī)學(xué)研究中常用的動物組織,大鼠腦關(guān)鍵核團(tuán)精確定位和快速取材是醫(yī)學(xué)生常用的實驗技能,也是《醫(yī)學(xué)綜合設(shè)計性實驗》課程常用的實驗技術(shù)之一。由于大鼠腦組織核團(tuán)眾多難識別,組織柔軟易損傷,缺血缺氧易液化,因此本實驗對于學(xué)生來講具有較大的難度和挑戰(zhàn)度,需要帶教老師采用線上線下混合式教學(xué),遵循“以虛補實、虛實結(jié)合”的原則,在進(jìn)行理論知識講解之后,先讓學(xué)生自主通過虛擬仿真實驗進(jìn)行在線練習(xí)。學(xué)生反復(fù)訓(xùn)練后進(jìn)行考核,滿分同學(xué)再進(jìn)入真實實驗室完成整個實驗。教學(xué)設(shè)計具體方案如下。

1 教學(xué)目標(biāo)

1.1 知識目標(biāo)①掌握大鼠腦立體定位圖譜的使用方法,精確定位大鼠腦關(guān)鍵核團(tuán)的操作方法以及大鼠海馬、垂體、杏仁核等關(guān)鍵核團(tuán)的快速取材方法;②熟悉大鼠腦關(guān)鍵核團(tuán)的形態(tài)結(jié)構(gòu)和位置關(guān)系;③了解腦立體定位技術(shù)原理。

1.2 能力目標(biāo)①加深學(xué)生對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的認(rèn)識和理解,培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識解決復(fù)雜問題的能力和創(chuàng)新思維;②提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和動手操作能力;③培養(yǎng)學(xué)生探究性學(xué)習(xí)能力,加強知識的內(nèi)在轉(zhuǎn)化。

1.3 情感和價值觀目標(biāo)①對學(xué)生進(jìn)行倫理學(xué)教育,使學(xué)生養(yǎng)成規(guī)范操作、愛護(hù)實驗動物的良好素養(yǎng);②培養(yǎng)學(xué)生感恩心態(tài)和關(guān)愛生命的意識;③培養(yǎng)學(xué)生實事求是的態(tài)度和誠信意識;④幫助學(xué)生樹立大國工匠精神,堅定科技報國思想。

2 教學(xué)內(nèi)容

2.1 虛擬仿真學(xué)習(xí)讓學(xué)生通過團(tuán)隊自制的虛擬仿真實驗:①了解實驗原理、目的和內(nèi)容;②通過透視、旋轉(zhuǎn)、拆裝、拼接等虛擬化操作觀察和掌握關(guān)鍵核團(tuán)的位置;③模擬腦立體定位和關(guān)鍵核團(tuán)取材操作,通過反復(fù)練習(xí)以熟練掌握;④進(jìn)行虛擬仿真操作考核,給出成績,并指出錯誤步驟及扣分原因。

2.2 線下實際操作包括稱重并計算麻醉藥物用量、動物麻醉、大鼠固定、備皮、腦立體定位儀的使用、大鼠顱骨解剖要領(lǐng)、海馬組織的解剖定位、海馬組織取材要領(lǐng)、垂體組織的解剖定位、垂體組織取材要領(lǐng)、杏仁核的解剖定位、杏仁核組織取材要領(lǐng)等步驟。

3 學(xué)情分析與教學(xué)預(yù)測

3.1 學(xué)情分析①課程授課對象為中西醫(yī)臨床醫(yī)學(xué)本科專業(yè)大三學(xué)生,學(xué)生學(xué)習(xí)目的明確,基礎(chǔ)較好,思維活躍,大多數(shù)學(xué)生能在教師引導(dǎo)下積極參與課堂教學(xué)互動和學(xué)習(xí)。本實驗具有較大的難度和挑戰(zhàn)性,需要帶教老師在進(jìn)行理論知識講解之后,先讓學(xué)生通過虛擬仿真實驗進(jìn)行在線練習(xí)。學(xué)生經(jīng)過反復(fù)訓(xùn)練后,進(jìn)行虛擬仿真實驗操作考核,滿分同學(xué)再進(jìn)入真實實驗室完成整個實驗過程。②三年級學(xué)生已具備大鼠的抓取、稱重、麻醉等操作知識,因此本次實驗要分清主次,在復(fù)習(xí)上述操作要領(lǐng)的基礎(chǔ)上,重點讓學(xué)生學(xué)習(xí)腦立體定位儀的使用、大鼠腦立體定位圖譜的查閱、大鼠海馬、垂體、杏仁核等關(guān)鍵核團(tuán)的定位及取材方法。

3.2 教學(xué)預(yù)測①實驗過程中,核團(tuán)識別錯誤、麻醉藥物計算錯誤、注射部位及方法錯誤、核團(tuán)定位不準(zhǔn)、取材速度不達(dá)標(biāo)等都會導(dǎo)致實驗失敗,因此必須要求學(xué)生精益求精,耐心細(xì)致,快速準(zhǔn)確;②本次實驗內(nèi)容繁多,操作難度較大,學(xué)生容易出現(xiàn)急躁和倦怠心理,需要帶教老師悉心指導(dǎo),做到課上交流與課下指導(dǎo)并重,及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生遇到的問題并進(jìn)行答疑解惑,對學(xué)生取得的點滴進(jìn)步進(jìn)行贊美,鼓勵學(xué)生再接再厲,順利完成實驗。

4 教學(xué)策略、方法與手段

4.1 教學(xué)策略

4.1.1 虛擬與現(xiàn)實結(jié)合虛擬為線上,現(xiàn)實為線下,教師先進(jìn)行線下的理論講授和示教演示,然后讓學(xué)生進(jìn)行線上的虛擬仿真練習(xí),虛擬操作考核合格后再進(jìn)行線下實際操作,可在減少實驗動物用量、節(jié)約實驗成本的前提下提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和效果。

4.1.2 傳授與啟發(fā)并重因材施教,靈活運用講授式、啟發(fā)式、問題式、案例式等不同的教學(xué)方法,使學(xué)生在掌握基本概念、基本理論、基本技能的基礎(chǔ)上,提升綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。注意在教學(xué)過程中留下一些問題讓學(xué)生獨立思考,把傳授知識的過程轉(zhuǎn)變?yōu)樗刭|(zhì)教育的過程。

4.1.3 課上與課下銜接將BOPPPS教學(xué)模式融入教學(xué)過程。課前發(fā)布本次實驗課程的PPT讓學(xué)生預(yù)習(xí)。上課時首先播放腦科學(xué)研究短片進(jìn)行課程導(dǎo)入,講解本次授課的學(xué)習(xí)目標(biāo),采用問答、集體討論形式對學(xué)生課前預(yù)習(xí)情況及先備知識進(jìn)行預(yù)評估,以便調(diào)整后續(xù)教學(xué)內(nèi)容的深度及進(jìn)度。在講解重點、難點知識之后,采用分組討論、學(xué)生操作、學(xué)生評價等方式,引導(dǎo)學(xué)生積極參與到學(xué)習(xí)活動中來。授課結(jié)束后通過學(xué)生回答問題、操作演示等方式對教學(xué)效果進(jìn)行評估,并由學(xué)生自己進(jìn)行知識的歸納總結(jié)。布置課下思考題,要求學(xué)生以小組為單位進(jìn)行討論,有任何疑問可以私信老師,大部分學(xué)生共同的疑問會放到課上統(tǒng)一解答。

4.1.4 基礎(chǔ)與提高兼顧授課過程中首先保證對基礎(chǔ)知識講解到位,力求學(xué)生對所講知識理解透徹,尤其注重重點和難點知識的詮釋,多與學(xué)生互動,通過學(xué)生的眼神、表情和行為舉止判斷學(xué)生接納知識的程度,實時進(jìn)行策略調(diào)整。同時利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺給學(xué)生推送與該課程相關(guān)的中國大學(xué)MOOC等校外視頻教學(xué)內(nèi)容,讓有能力的學(xué)生擴(kuò)充知識,并告知學(xué)生可通過學(xué)校圖書館中英文數(shù)據(jù)庫進(jìn)行科研成果檢索,以擴(kuò)大知識面,提升科研素質(zhì)。

4.2 教學(xué)方法與手段

4.2.1 情景教學(xué)法通過情景教學(xué)方法導(dǎo)入新課,播放腦科學(xué)研究的短片,讓學(xué)生知道世界各國均已將腦科學(xué)研究定位成國家戰(zhàn)略,中國也將腦科學(xué)與類腦研究列為“科技創(chuàng)新2030重大項目”,腦科學(xué)已成為世界各國科研競爭的高地。以此激勵學(xué)生投身腦科學(xué)研究的熱情,幫助學(xué)生樹立大國工匠精神,堅定科技報國思想。

4.2.2 示教演示法帶教老師示教大鼠腦關(guān)鍵核團(tuán)精準(zhǔn)定位及快速取材的方法,使學(xué)生對實驗操作先有一個直觀的了解,便于后續(xù)進(jìn)行虛擬仿真和實操訓(xùn)練。

4.2.3 討論教學(xué)法通過學(xué)生操作學(xué)生點評、學(xué)生操作老師點評、師生共同討論等課堂交流和課下布置作業(yè)的形式,培養(yǎng)學(xué)生探究性學(xué)習(xí)能力,加強知識的內(nèi)在轉(zhuǎn)化。

4.2.4 啟發(fā)教學(xué)法以提問方式在授課過程中多次采用啟發(fā)式教學(xué)方法,例如在講到大鼠腹腔麻醉時,詢問學(xué)生為什么不用水合氯醛進(jìn)行麻醉?讓學(xué)生思考,提高其分析問題、解決問題的能力。

4.2.5 成果引入法在講述腦立體定位時,將課題組腦立體定位后,采用微透析技術(shù)和高效液相測定自由活動大鼠腦神經(jīng)遞質(zhì)的研究,以及最近課題組正在進(jìn)行的神經(jīng)元鈣離子成像研究引入課堂,讓學(xué)生明確腦立體定位的應(yīng)用,激發(fā)學(xué)生的求知欲。

4.2.6 舉行儀式法①舉行承諾儀式,對學(xué)生進(jìn)行倫理學(xué)教育,要求全體實驗人員嚴(yán)守“3R”原則,善待實驗動物,莊嚴(yán)承諾用最少的動物和最小的傷害完成實驗,使學(xué)生養(yǎng)成規(guī)范操作、愛護(hù)實驗動物的良好素養(yǎng)。②舉行致敬儀式,老師在總結(jié)發(fā)言時提議學(xué)生向為科學(xué)實驗獻(xiàn)出生命的實驗動物致敬,培養(yǎng)學(xué)生感恩心態(tài)和關(guān)愛生命的意識,為學(xué)生走上臨床之后做一個充滿愛心的醫(yī)生奠定基礎(chǔ)。

4.2.7 誠信教育法讓學(xué)生重溫習(xí)近平總書記在國內(nèi)外多個場合關(guān)于誠信的講話,教育學(xué)生誠信做人,客觀描述實驗結(jié)果、不作弊、不造假。培養(yǎng)學(xué)生實事求是的態(tài)度和誠信意識。

5 教學(xué)互動

5.1 師生互動①教師進(jìn)行理論講解和實驗示教操作,授課過程穿插對學(xué)生的提問,幫助學(xué)生理解實驗原理,掌握操作要點;②學(xué)生在觀看教師示教和通過虛擬仿真操作考核后,擇優(yōu)進(jìn)行實際操作,老師點評,指出優(yōu)點和不足,提出修改建議;③建立微信群或者QQ群,隨時解答學(xué)生課程相關(guān)的問題。

5.2 生生互動①學(xué)生在觀看教師示教操作后進(jìn)行小組討論,交流學(xué)習(xí)心得;②學(xué)生進(jìn)行實驗操作后,小組內(nèi)其他學(xué)生進(jìn)行分析和點評,相互切磋,共同提高。

6 教學(xué)測量與評價

6.1 評價內(nèi)容全面化評價內(nèi)容對課程涉及的內(nèi)容進(jìn)行全覆蓋,從理論知識的掌握和靈活運用能力、突發(fā)狀況的應(yīng)變能力、實際動手操作能力等方面進(jìn)行多維度考核評價[5]。在進(jìn)行實際操作之前先要求學(xué)生進(jìn)行虛擬仿真實驗操作,虛擬仿真實驗成績達(dá)到滿分者才能進(jìn)入實驗室進(jìn)行實際操作,加強學(xué)生對操作步驟的熟悉和掌握。

6.2 評價主體多元化摒棄帶教老師 “一言堂”的現(xiàn)狀,評價主體既有帶教老師,又有虛擬仿真系統(tǒng)打分,還有學(xué)生參與。學(xué)生既要對他人評價,又要自我評價[6]。 多元化的評價主體加強了師生之間和生生之間的交流,充分調(diào)動了學(xué)生的積極性和主動性。

6.3 評價手段靈活化既要通過對學(xué)生提交的實驗記錄、學(xué)習(xí)心得等文字材料進(jìn)行評價,還要對學(xué)生的實驗操作技能、小組討論表現(xiàn)等進(jìn)行評價。同時重視與學(xué)生的互動,通過互動,考查學(xué)生是否認(rèn)真聽講,是否完全理解所講知識。

7 小結(jié)

大鼠腦部核團(tuán)眾多難辨認(rèn),結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易學(xué)。因此大鼠腦關(guān)鍵核團(tuán)精確定位及快速取材實驗歷來是學(xué)習(xí)的難點。傳統(tǒng)的教學(xué)方法難以讓學(xué)生形成直觀印象,學(xué)生反映學(xué)完之后總有一種霧里看花、水中望月、似是而非的感覺。針對這一難點,團(tuán)隊采用三步法進(jìn)行教學(xué),讓學(xué)生“先看圖譜再虛擬,實驗實操強記憶”。即先進(jìn)行理論講解,查看大鼠腦解剖圖譜,初步認(rèn)識不同核團(tuán)的平面位置和相互關(guān)系;其次通過虛擬仿真實驗,讓學(xué)生直觀認(rèn)識核團(tuán)的三維結(jié)構(gòu)和位置關(guān)系,并進(jìn)行核團(tuán)定位和取材的虛擬練習(xí);最后進(jìn)行實驗室實際操作,讓學(xué)生更加深入地認(rèn)識核團(tuán)的形態(tài)和比鄰關(guān)系,并掌握大鼠腦關(guān)鍵核團(tuán)定位和取材的方法。上述3步從平面到立體、從虛擬到現(xiàn)實、從模糊到清晰,學(xué)生學(xué)完之后會有一種撥云見日、豁然開朗的感覺,最終較好地實現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)。實驗積極對標(biāo)金課“兩性一度”要求進(jìn)行教學(xué)設(shè)計和授課,課程內(nèi)容具有一定的難度、前沿性和時代性,教學(xué)形式體現(xiàn)了一定的先進(jìn)性和互動性,學(xué)習(xí)過程具備探究性和個性化特點,努力做到知識、能力、素質(zhì)的有機(jī)融合。采用上述方式進(jìn)行教學(xué),學(xué)生反響良好。