在醫(yī)學機能學實驗教學中提高本科生科研能力的探索

摘要：研究目的：通過醫(yī)學機能學實驗改革提高本科生創(chuàng)新思維及科研能力。方法：通過優(yōu)化實驗課程體系，開放實驗室及實驗準備室，利用雨課堂結合線上線下教學，進行個性化精準施教，鼓勵學生參加教師課題組，最后發(fā)放學期末教學問卷調查，對改革后機能學實驗教學進行匿名評價，并通過期末考試評價教學效果。結論：使用改革后的實驗教學方式和手段培養(yǎng)學生的科研思維、實踐能力、科研踐行能力，探究如何提高本科生科研能力。關鍵詞：醫(yī)學機能學實驗；本科生；科研能力一、問題提出醫(yī)學機能學實驗是把生理學、藥理學和病理生理學三門學科的試驗抽離后，進行有機的融合構建，形成一門綜合性實驗課程，它獨立于理論教學過程，有自己的學術領域范圍和技術特點，教學內容涉及多種實驗操作技能，并以獨特的視角在實踐中見證和應用。這三門學科的理論知識課程以實驗教學為主，將實驗動物作為“患者”，通過學生之間的密切協(xié)作，模擬臨床職業(yè)環(huán)境，對學生實踐技能和應用理論知識的能力進行初步訓練。醫(yī)學機能學實驗與三大技能學科理論教學之間分而不離，相互依托，相互促進，協(xié)調發(fā)展。醫(yī)學機能學實驗課程內容包含三門學科基礎理論知識的運用、醫(yī)學科研的能力、實驗設計的基本方法、典型案例討論，是聯(lián)系基礎理論，承接臨床實踐，輻射醫(yī)學研究，培養(yǎng)學生科學思維、科研思維和創(chuàng)新能力的橋梁課程。在現(xiàn)階段的醫(yī)學機能學實驗教學中，教師會先示教再小結，學生聽課后模仿教師的示教進行實驗操作。然而在撰寫實驗報告時，學生常常照抄書本中的實驗原理，對實驗具體操作步驟、實驗觀察項目和實驗結果往往知其然而不知其所以然。這種傳統(tǒng)的基礎實驗課程過于刻板，只停留在表層，學生只是機械被動地跟隨指導完成實驗及課后實驗報告，缺乏主動探究的能力。這樣的教學很難達到引導學生思考、培養(yǎng)學生動手能力和科研思維的目的。二、醫(yī)學機能學實驗教學改革基于國務院辦公廳于2020年發(fā)布的《關于加快醫(yī)學教育創(chuàng)新發(fā)展的指導意見》，昆明醫(yī)科大學海源學院機能學實驗室（以下簡稱實驗室）選取2020級和2021級臨床專業(yè)四個大班共430名學生，隨機分為改革教學實驗組和傳統(tǒng)教學模式對照組，開展教學改革，以促進本科生科研思維能力、改革醫(yī)學機能學實驗課為目標，充分利用現(xiàn)有實驗室資源，優(yōu)化實驗課程體系，提高實驗教學質量。（一）優(yōu)化實驗課程體系，提高本科生綜合實驗能力實驗室根據學生認知發(fā)展規(guī)律和教師基礎理論知識授課情況，通過優(yōu)化實驗方案、整合實驗內容、改革機能學實驗內容，設計“三梯度”實驗教學結構，按學生的實際學習情況遵循從低到高、從易到難、從經典到創(chuàng)新的原則，建設實驗教學體系?！叭荻取睂嶒灲虒W結構如下。第一，基礎驗證性實驗。教師保留了醫(yī)學機能學實驗中的經典實驗內容，通過家兔的急性動物實驗訓練學生的基本技能和操作規(guī)范，使學生掌握急性動物實驗的手術操作方法，培養(yǎng)學生規(guī)范、標準的操作習慣。在這個梯度的實驗教學中，教師進行示范，學生按規(guī)范操作進行動物手術操作。第二，綜合提高性實驗。教師注重培養(yǎng)學生運用所學理論知識和基礎實驗技能解決實際問題，關注學生綜合能力的訓練。如氯丙嗪增強小鼠對缺氧耐受最佳效果的環(huán)境溫度的實驗研究，學生在實驗中自主探索小鼠處于怎樣的環(huán)境溫度才能在密閉氧氣中達到最長生存時間。第三，拓展創(chuàng)新性實驗。經過大學二年級上學期基礎驗證性實驗到綜合提高性實驗的學習，學生已經完全掌握實驗相關理論知識和實驗基本操作技能。大學二年級下學期時，學生已有一定的知識儲備，這時引導學生利用檢索知識查閱資料、自學慕課、設計實驗、論證立項、實施實驗、統(tǒng)計數據并分析、歸納總結、撰寫論文八個過程，訓練學生的科學思維，增強科研能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。教師則進行指導和引導，尊重學生設計、評價實驗實施的可行性和科學性。通過“三梯度”實驗教學，不僅加強了學科間的交叉融合，還增強了學生將理論知識轉換為解決實際問題的能力。（二）充分利用現(xiàn)有實驗室的科研條件，實施個性化教育為鞏固學生對基礎驗證性實驗的掌握，實驗室有組織、有計劃地向學生開放部分實驗項目，培養(yǎng)他們的基礎操作技能和動手實踐能力。每學期初期，實驗室會向學生公布本學期實驗室的開放計劃，學生在規(guī)定期限內，遵守實驗室生物安全前提下預約使用實驗室。在實驗室開放過程中，教師帶領學生檢查實驗設備，并確保實驗材料準備充足，保證每個學生有足夠的動手機會。不僅如此，指導教師應放手不放眼，針對實驗每個環(huán)節(jié)的難點和易錯點進行示范與指導教學，確保實驗的順利進行，在提高學生動手能力和實踐能力的同時，鞏固學生對經典機能學實驗的掌握。（三）開放實驗準備室，加強學生對綜合實驗的理解在每次實驗課前，實驗室開放實驗準備室，學生與教師共同準備實驗。實驗準備工作是醫(yī)學機能學實驗順利開展的第一環(huán)節(jié)，也是最重要的環(huán)節(jié)?，F(xiàn)階段的教學模式是教師提前準備好實驗藥品、實驗用物、實驗耗材，再把MD3000型信息化一體機生物信號采集處理系統(tǒng)連接上相應的電極。上課時，學生按書本規(guī)定流程操作。由于學生沒有參與前期準備工作，他們對所需藥品的制備過程缺乏了解，對生物信號采集處理系統(tǒng)的工作原理知之甚少，觀察結果時只知表面，不能深入理解本質，對實驗原理的理解模糊。在開放實驗準備室后，學生可以利用課余時間準備實驗所需物品，了解實驗內容，連接實驗設備。教師要鼓勵學生動手操作，并進行指導、示范，提高學生的動手能力。通過參與實驗準備工作，學生不僅能體驗前期準備工作的辛苦和煩瑣，還能鞏固對生物信號采集系統(tǒng)的掌握，同時能減少學生在實驗過程中對實驗藥品和實驗耗材的浪費，培養(yǎng)學生認真、求實、勤儉、節(jié)約的態(tài)度。（四）開放教師科研課題，成立科研興趣小組，促進創(chuàng)新性實驗開展在大二下學期，學生有了一定的理論知識和操作技能，可以根據自己的興趣選擇加入教師課題組，觀摩并參與科研工作，拓寬知識面，增強科研思維與團隊協(xié)作能力。課前，教師可以利用雨課堂推送預習資料和基本實驗操作視頻，促使學生自主學習。課中，教師根據雨課堂反映的學生學習情況，精準施教，并分享結果，進行針對性總結。學生用基本實驗技能解決實際問題，參與互動，反饋學習中遇到的問題。課后，教師帶領學生參與自己的科研活動。與傳統(tǒng)的實驗內容相比，教師課題的相關研究是經過立項專家驗證過可行性和創(chuàng)新性的科學項目，更具有前沿性和科學性。學生參與教師的科研課題工作，可以滿足學生提高科研能力的愿望和需求。教師要以課題的研究背景為依托，通過雨課堂推送高質量SCI（科學引文索引）英文文獻，指導學生閱讀文獻，然后鼓勵他們撰寫綜述，并定期開展科研組會，分析、討論實驗現(xiàn)象和結果?？蒲袑嶒灪笃?，學生提取部分實驗數據，在教師的指導下撰寫論文。三、教學效果評價在本次教學改革研究中，通過發(fā)放學期末教學滿意度問卷調查，對改革后醫(yī)學機能學實驗教學模式的效果進行分析。89.4%的學生能夠在機能實驗課中增強科研思維，掌握如何檢索前沿研究文獻，克服科研過程中重復枯燥的倦怠心理等；45.7%的學生能在教師的指導下撰寫綜述論文；71.1%的學生能夠獨立分析實驗數據；86%的學生能夠在參與教師實驗準備階段了解實驗用藥的配置和實驗原理。在期末考試中，將2021級臨床學生分為改革教學組和傳統(tǒng)教學組，分別對兩組學生期末醫(yī)學機能學實驗成績采用SPSS24.00進行統(tǒng)計分析，以均數±標準差描述數據分布情況，采用獨立樣本t檢驗比較組間差異，如表1所示。數據顯示，在操作考試和理論考試中，改革教學組成績平均分均高于傳統(tǒng)教學組。四、討論醫(yī)學生的科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)是當代醫(yī)學教育的重要組成部分，是當代社會發(fā)展的要求，也是素質教育的核心。本研究以提高本科生科研能力為導向，對比傳統(tǒng)的醫(yī)學本科生機能學實驗，正確引導學生根據自己的研究興趣，盡早進入自己感興趣的教師科研課題小組，開展以科學問題為導向的科研訓練，參與課題研究的各個方面，對全面提高本科生的科研能力具有三方面的重要意義。（一）接觸科研活動，培養(yǎng)科學好奇心，保持科研興趣當學生對某個科研課題產生興趣時，會自發(fā)地進行探索，提高學習主動性。在初次接觸實驗課程的時候，學生對實驗課程抱有濃厚的興趣，渴望通過研究解決科學問題。然而，這種激情不能持久，會在枯燥乏味的實驗課程中逐漸減弱，特別是當實驗遇到困難時。因此，教師應盡早讓學生參與科研課題，學習當今常用并實用的實驗技術，增強實驗操作技巧，保持科學的好奇心。在科研過程中，教師也可以適當向學生介紹科研活動的意義，如屠呦呦在抗瘧疾藥物研究方面的杰出貢獻。這些科學家的經歷能夠激發(fā)學生，使學生在科研工作中產生責任感和使命感，并喚起學生探究科學問題的欲望和興趣。（二）合理規(guī)劃實驗課程，培養(yǎng)學生科研能力要想合理培養(yǎng)學生科研能力，教師需要對實驗課程做出適當規(guī)劃。對擁有濃厚科研興趣的