耗散結(jié)構(gòu)理論視野下機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思考

侯 澤 閻瑞琴 李 錦 王寶棟 馮吉波 高勝利

(山西醫(yī)科大學(xué)汾陽(yáng)學(xué)院機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)室，①生理學(xué)教研室 山西汾陽(yáng) 032200)

經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐，機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)已經(jīng)形成了相對(duì)穩(wěn)定的教學(xué)內(nèi)容、方法和考核方式，隨著醫(yī)學(xué)教育改革的不斷深入，需要站在新的視角進(jìn)行審視，以適應(yīng)醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)的要求。耗散結(jié)構(gòu)理論主要討論復(fù)雜系統(tǒng)從無(wú)序向有序轉(zhuǎn)化的條件、機(jī)制和規(guī)律，機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)作為復(fù)雜教學(xué)系統(tǒng)，筆者認(rèn)為其遵循耗散結(jié)構(gòu)理論的基本原理，將該理論應(yīng)用于機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)教學(xué)改革，取得了一些初步的認(rèn)識(shí)，報(bào)告如下。

1 耗散結(jié)構(gòu)理論概述

耗散結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為:一個(gè)遠(yuǎn)離平衡態(tài)的非線性的開放系統(tǒng)，通過(guò)與外界交換物質(zhì)和能量，系統(tǒng)可能發(fā)生突變，由原來(lái)的混沌無(wú)序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N在時(shí)間上、空間上或功能上的有序狀態(tài)，這個(gè)系統(tǒng)就稱為耗散結(jié)構(gòu)。耗散結(jié)構(gòu)的形成需要以下三個(gè)條件:①必須是開放系統(tǒng)。開放性是系統(tǒng)形成耗散結(jié)構(gòu)的基本前提，只有與外界存在物質(zhì)、能量和信息交換的開放系統(tǒng)，才有可能走向有序。孤立系統(tǒng)只能向無(wú)序方向發(fā)展，并最終到達(dá)平衡態(tài);②必須遠(yuǎn)離平衡態(tài)。遠(yuǎn)離平衡態(tài)是耗散結(jié)構(gòu)得以維持的必要條件之一，非平衡態(tài)是有序之源，只有遠(yuǎn)離平衡態(tài)，系統(tǒng)才有可能通過(guò)微小的擾動(dòng)實(shí)現(xiàn)漲落，使其進(jìn)入一個(gè)新的穩(wěn)定有序的狀態(tài)，從而形成有序性結(jié)構(gòu);③系統(tǒng)內(nèi)必須存在非線性相互作用。非線性相互作用是系統(tǒng)從無(wú)組織向有組織，從無(wú)序向有序演化的內(nèi)在動(dòng)力，在非線性相互作用下，系統(tǒng)各要素間通過(guò)相互制約、相互耦合形成整體上于與各部分完全不同的新結(jié)構(gòu)[1]。

2 耗散結(jié)構(gòu)理論視野下機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)教學(xué)存在的問(wèn)題

2.1 自我封閉 系統(tǒng)只有不斷地從外界引入物質(zhì)、信息和能量，引進(jìn)負(fù)熵流抵消正熵帶來(lái)的不確定性，才能從無(wú)序走向有序。在當(dāng)前機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)教學(xué)中，存在著開放性不足和自我封閉現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)設(shè)施和人員分配方面:實(shí)驗(yàn)設(shè)施主要為教學(xué)服務(wù)，沒(méi)有廣泛地應(yīng)用于科研;主要為本實(shí)驗(yàn)室人員，而沒(méi)有為實(shí)驗(yàn)室外的人員使用;實(shí)驗(yàn)室人員主要由生理學(xué)、藥理學(xué)和病理生理學(xué)的教師和實(shí)驗(yàn)室人員組成，沒(méi)有吸收其他專業(yè)的人員等。

2.2 靜態(tài)平衡 非平衡是指系統(tǒng)遠(yuǎn)離平衡態(tài)，是一種動(dòng)態(tài)平衡，在平衡態(tài)或平衡態(tài)附近不可能發(fā)生質(zhì)的突變，只有在非平衡態(tài)才能使系統(tǒng)從無(wú)序走向有序，衡態(tài)或近似平衡態(tài)”，表現(xiàn)為:教學(xué)內(nèi)容陳舊且多年不變，與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展不相匹配，與現(xiàn)實(shí)生活脫節(jié);教學(xué)方法沿用教師為中心的模式，學(xué)生處于被動(dòng)地位，少有自主學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì);教學(xué)評(píng)價(jià)方面大多數(shù)學(xué)校仍然采取試卷打分制的方法，缺少全方位的評(píng)價(jià)，不能給各個(gè)環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題帶來(lái)及時(shí)的反饋，以打破整個(gè)走向更高級(jí)的結(jié)構(gòu)。機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)教學(xué)經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐，已經(jīng)形成了較為穩(wěn)定的體系，處于“平實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系固有的平衡。

2.3 線性作用 耗散結(jié)構(gòu)系統(tǒng)內(nèi)部各要素不是彼此孤立的，也不是簡(jiǎn)單的線性作用或疊加效應(yīng)，而是非線性的，可以產(chǎn)生復(fù)雜的協(xié)同作用和相乘效應(yīng)，從而使系統(tǒng)從無(wú)序走向有序。目前的機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)教學(xué)內(nèi)部各因素之間更多的是線性聯(lián)系和作用，少有能夠引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生“頓悟”或者“涌現(xiàn)”的內(nèi)容與方法，盡管將生理學(xué)、藥理學(xué)和病理生理學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行重新組合，但是事實(shí)上真正的交叉仍然缺乏，仍然是各自的內(nèi)容獨(dú)立進(jìn)行教學(xué)，專業(yè)間的滲透性和協(xié)調(diào)性不是令人滿意[2]。

3 耗散結(jié)構(gòu)理論應(yīng)用于機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)教學(xué)改革的嘗試

3.1 開放性的教學(xué)系統(tǒng) 將機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)教學(xué)系統(tǒng)作為一個(gè)開放系統(tǒng)，只有開放，才能搞活;只有開放，才有生機(jī)。首先是教育理念的更新，對(duì)機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)的教學(xué)目的重新認(rèn)識(shí)，對(duì)人才培養(yǎng)目標(biāo)重新調(diào)整，機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)不僅僅是單純讓學(xué)生掌握相關(guān)的知識(shí)和技能，更主要的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維意識(shí)和能力;其次，改進(jìn)機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)管理模式，實(shí)驗(yàn)室不僅為教學(xué)服務(wù)，也為科研服務(wù)。筆者鼓勵(lì)教師利用實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有設(shè)備，申請(qǐng)科研課題開展科研活動(dòng)，實(shí)驗(yàn)室全天候開放，盡可能為教師提供服務(wù);不僅滿足本實(shí)驗(yàn)室教師的需要，也為其他專業(yè)教師來(lái)實(shí)驗(yàn)室提供方便。以教學(xué)帶科研，以科研促教學(xué)，加強(qiáng)學(xué)科間交流，為實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展提供了強(qiáng)大動(dòng)力，每年有多篇學(xué)術(shù)論文發(fā)表;第三，教學(xué)方式的開放性，鼓勵(lì)開展多種形式的教學(xué)方法改革，不拘一格，只要是有益于學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)教學(xué)方法，均為其提供便利條件。

3.2 在非平衡中獲得躍遷 學(xué)習(xí)過(guò)程是一個(gè)遠(yuǎn)離平衡、不斷形成新的有序結(jié)構(gòu)的過(guò)程，有效的機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)教學(xué)過(guò)程是一個(gè)非平衡過(guò)程，需要從外界吸收大量信息，使學(xué)生的思維處于非平衡狀態(tài)，同時(shí)促進(jìn)其不斷整合內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而使無(wú)序狀態(tài)變?yōu)橛行驙顟B(tài)獲得知識(shí)和技能，達(dá)到教學(xué)的目的。因此機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)教學(xué)過(guò)程中需要注意以下幾點(diǎn):①內(nèi)容的安排中，注重與當(dāng)今生物學(xué)和醫(yī)學(xué)發(fā)展實(shí)際的聯(lián)系，及時(shí)反映科學(xué)發(fā)展的最新成果，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，在運(yùn)用中進(jìn)一步豐富知識(shí);②教學(xué)方法上，恰當(dāng)?shù)厥褂脝l(fā)式、討論式、質(zhì)疑式、操作式等多種教法，精心創(chuàng)設(shè)情景，巧妙地加以點(diǎn)撥，還學(xué)生自主的發(fā)展空間，讓學(xué)生多自主學(xué)習(xí)，多發(fā)表意見，多實(shí)際鍛煉;③考核方式上，加大平時(shí)考核，注重對(duì)小組討論的評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)操作完畢后安排小組討論，討論不限定學(xué)科的范圍，只要與本實(shí)驗(yàn)相關(guān)的內(nèi)容，可以分析實(shí)驗(yàn)原理，總結(jié)實(shí)驗(yàn)，提出問(wèn)題等等。例如在動(dòng)脈血壓調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)中，從生理學(xué)角度討論血壓的形成及影響因素，從病理生理學(xué)的角度討論其發(fā)病機(jī)制，從藥理學(xué)的角度討論其治療，從實(shí)驗(yàn)學(xué)的角度討論高血壓動(dòng)物模型的制備等等[3]。

3.3 促使系統(tǒng)各要素間產(chǎn)生非線性作用 非線性相互作用推動(dòng)系統(tǒng)向有序發(fā)展，讓系統(tǒng)各要素間產(chǎn)生協(xié)同作用，使系統(tǒng)呈現(xiàn)復(fù)雜性、多樣性和多變性。機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)教學(xué)系統(tǒng)是一個(gè)具有復(fù)雜層次、結(jié)構(gòu)和作用的非線性系統(tǒng)，教師、學(xué)生、教材、設(shè)備、信息等要素都對(duì)教學(xué)效果共同起著作用，所以如何協(xié)同好這些要素對(duì)我們的教學(xué)至關(guān)重要。首先要協(xié)同教學(xué)內(nèi)容，將生理學(xué)、藥理學(xué)和病理生理學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行重新組合，做到真正的交叉;其次協(xié)同教學(xué)方式，教學(xué)過(guò)程中，教師不能唱獨(dú)腳戲，不要搞填鴨式教學(xué)，把全班教學(xué)、小組學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)三種教學(xué)組織形式有機(jī)地組織起來(lái)，既有利于提高教學(xué)質(zhì)量，也滿足個(gè)別學(xué)生在學(xué)習(xí)上的要求;第三協(xié)同教學(xué)媒體，將傳統(tǒng)教學(xué)媒體和現(xiàn)代媒體有機(jī)結(jié)合起來(lái)，機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)的內(nèi)容大多比較抽象，理解難度大，多媒體的應(yīng)用可以幫助學(xué)生的理解，例如神經(jīng)動(dòng)作電位的傳導(dǎo)和肌細(xì)胞的收縮機(jī)制等用動(dòng)態(tài)素材如動(dòng)畫片段、視頻表示，器官組織的結(jié)構(gòu)例如壁細(xì)胞、腎小球?yàn)V過(guò)膜的結(jié)構(gòu)等采用圖片、圖形、示意圖表示，心音聽診采用音響素材表示，等等，充分發(fā)揮多媒體的優(yōu)勢(shì)，各盡所能，各司其職[4]。

[1]王 崧.耗散結(jié)構(gòu)論的理論價(jià)值及方法論意義探析[J].電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)(社科版)，2006，6(8):72

[2]母小云.以耗散結(jié)構(gòu)理論探討教學(xué)改革[J].北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2005，19(2):86

[3]侯 澤，高勝利，閻瑞琴.建構(gòu)主義指導(dǎo)下機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)教學(xué)改革的探索[J].繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育，2011，(9):42

[4]劉麗霞，高勝利，趙成瑞.生理學(xué)多媒體課件制作和使用[J].包頭醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，(6):115